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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von Draht für die Herstellung von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Biegen von Draht für die Herstellung von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine.
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Unter elektrischen Maschinen werden insbesondere Maschinen zum Umwandeln elektrischer Energie in Bewegungsenergie und Maschinen zum Umwandeln von Bewegungsenergie in elektrische Energie verstanden. Insbesondere sind darunter Elektromotoren und Generatoren zu verstehen.
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Zur Herstellung von Maschinenelementen derartiger elektrischer Maschinen, wie beispielsweise Statoren oder Rotoren, ist es in vielen Fällen erforderlich, elektrisch leitende Drähte zu formen, miteinander zu verbinden, zu schneiden, oder auf sonstige Weise zu verarbeiten. Der Draht kann dabei insbesondere auch einen rechteckigen Querschnitt haben, als Flach-, Vierkant oder Profildraht ausgestattet sein, oder zum Beispiel als Flachbandstahl oder ähnliches vorliegen.
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Bei der Herstellung von Elektromotoren für Kraftfahrzeuge werden zumeist Produktionsverfahren angewendet, die eine besonders wirtschaftliche Fertigung leistungsfähiger Bauteile für Elektromotoren ermöglichen. Hierzu gehört insbesondere das Hairpin-Verfahren. Dabei werden Spulenwicklungen, insbesondere des Stators, aus einer Vielzahl von Drahtstücken gebildet, deren Enden miteinander verbunden werden. Beispielsweise beschreiben hierzu die
EP 2684283B1 , die
EP 1554794B1 und die
EP 1041696B1 Vorrichtungen und Verfahren zum Verbinden von Drahtenden von Hairpins zum Bilden von Statorwicklungen elektrischer Maschinen, bei denen die Drahtenden miteinander verschweißt werden.
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Dem Herstellungsprozess der Elektromotoren ist der Herstellungsprozess der einzelnen Hairpins vorgelagert. Die einzelnen, elektrisch leitfähigen Hairpins werden anschließend möglichst dicht gepackt und zu einer durchgehenden elektrisch leitenden Wicklung verschweißt.
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Ausgangsmaterial für die Herstellung der Hairpins ist üblicherweise ein Kupferdraht, der zumeist mit einer Isolationsschicht versehen ist. Dabei kann es sich insbesondere um einen Rechteckdraht mit verrundeten Kanten handeln.
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Die Geometrie der herzustellenden Hairpins ist dabei nicht fest vorgegeben, sondern abhängig von dem jeweiligen Elektromotor. Zudem werden bei der Herstellung eines Elektromotors verschiedene Typen von Hairpins mit unterschiedlichen geometrischen Abmessungen benötigt.
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Üblicherweise weisen die Hairpins eine sogenannte Dachbiegung auf. Das heißt, dass der Draht so gebogen ist, dass er zwei Schenkel aufweist, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und auf einer Seite über einen dachförmigen Teil des Drahtes miteinander verbunden sind.
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Ein Beispiel eines Hairpins ist in 2 dargestellt. Dieser weist mehrere Winkel auf, aus denen sich die Dachform ergibt, die auch als Hausdachform bezeichnet wird. Dabei können die Winkel und Schenkellängen je nach der erforderlichen Form variieren. Ferner ist es erforderlich, je nach Anforderung Hairpins mit verschiedenen Drahtquerschnitten herzustellen bzw. Drähte mit unterschiedlichem Querschnitt zu verarbeiten.
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Bisher erfolgt die Biegung des Drahts in eine Hausdachform zum Beispiel dadurch, dass ein linear geführter Draht zunächst mittels einer ersten Biegeeinheit in einem ersten Biegevorgang gebogen wird. Der Draht biegt sich durch eine Bewegung eines Formelements, das sich um die Mittelachse eines Drahthalters dreht. Der Drahthalter weist Backen auf, zwischen denen der Draht festgehalten wird. Während dieser Bewegung übt das Formelement eine radial wirkende Druckkraft auf den Draht aus, um ihn umzuformen. Dabei erfolgt eine Druckumformung des Drahts. Mittels einer zweiten Biegeeinheit erfolgt ein zweiter Biegevorgang des Drahts, wobei eine Zugumformung stattfindet. Die erste und die zweite Biegeeinheit sind so geschaltet bzw. angeordnet, dass zuerst die Druckumformung und anschließend die Zugumformung am Draht stattfindet.
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Nachteilhaft ist dabei, dass der Draht beim Biegen stark beansprucht wird, was zu Schädigungen des Drahts führen kann und somit die Qualität der hergestellten Bauteile negativ beeinflussen kann. Zudem ist der Aufbau der Vorrichtung sehr komplex, was mit erhöhten Kosten verbunden ist. Weiterhin ist bei den bekannten Verfahren die Produktionszeit sehr lange bzw. die Produktion zu langsam. Auch sind der Biegeablauf bzw. der Ablauf des Biegeverfahrens zu aufwendig gestaltet.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen von Draht zu schaffen, womit Draht, insbesondere auch Draht mit rechteckigem Querschnitt, möglichst schonend und schnell in eine gewünschte Dachform gebogen werden kann. Zudem soll der Aufbau der Biegevorrichtung und der Ablauf des Biegeverfahrens vereinfacht werden.
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Insbesondere soll der Draht in eine variable Hausdachform gebogen werden können, wobei die Winkel und die Längen der Schenkel variieren können und zum Beispiel auch Drähte mit verschiedenen Drahtquerschnitten verarbeitet werden können.
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Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Biegen von Draht für die Herstellung von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Biegen von Draht für die Herstellung von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine gemäß Patentanspruch 9, sowie ein Computerprogramm zum Steuern einer Vorrichtung zum Biegen von Draht für die Herstellung von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine gemäß Patentanspruch 15.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Biegen von Draht für die Herstellung von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine geschaffen, mit einem Führungselement zur Führung von Draht; einem ersten Biegeelement, das eine gekrümmte Außenfläche mit definiertem Radius R in Bezug auf sein Zentrum aufweist; und einem zweiten Biegeelement, das um das Zentrum des ersten Biegeelements schwenkbar ist, um den Draht an die Außenfläche des ersten Biegeelements zu drücken und mit dem Radius R um das Zentrum des ersten Biegeelements zu biegen.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, dass der Draht besonders schonend bearbeitet wird, da er nicht durch eine Zugbeanspruchung belastet wird. Darüber hinaus ergibt sich durch die erfindungsgemäße Lösung ein einfacherer Aufbau der Biegevorrichtung.
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Vorteilhaft wird bei der Vorrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Draht und den Biegeelementen erzeugt, um einen Drahtvorschub zu erzielen.
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Bevorzugt ist das erste Biegeelement als ein feststehender Bolzen ausgestaltet und weist zum Beispiel eine zylindrische Form auf.
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Das zweite Biegeelement ist beispielsweise als schwenkbarer Schenkel ausgestaltet ist, der insbesondere eine gerade Oberfläche zum Anlegen des Drahts an die gekrümmte Außenfläche des ersten Biegeelements aufweist.
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Insbesondere grenzt das erste Biegeelement an das Führungselement und an das zweite Biegeelement an und ist diesen in Bezug auf den Draht gegenüberliegend.
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Vorteilhafterweise grenzt das zweite Biegeelement in einer ersten Position an das Führungselement an und bildet gemeinsam mit diesem eine gerade Drahtführung.
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Bevorzugt entfernt sich das zweite Biegeelement beim Verschwenken in eine zweite Position vom Führungselement und legt dabei den Draht um das erste Biegeelement herum an dessen Außenfläche an.
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Insbesondere weist das zweite Biegeelement eine Nut zur Führung und zum Andrücken des Drahts an das erste Biegeelement auf.
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Beispielsweise ist das zweite Biegeelement an einen Antrieb zum Drehen gekoppelt, um eine Schwenkbewegung auszuführen.
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Vorteilhaft ist das zweite Biegeelement in verschiedenen, definierten Winkeln um des Zentrum des ersten Biegeelements schwenkbar.
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Bevorzugt ist das zweite Biegeelement auf einer drehbaren Basis gelagert, deren Drehachse durch das Zentrum Z des ersten Biegeelements verläuft.
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Vorteilhafterweise sind das Führungselement und das zweite Biegeelement derart angeordnet, dass sie an der Außenfläche des ersten Biegeelements aneinandergrenzen, wenn sich das zweite Biegeelement in einer ersten Position befindet.
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Insbesondere ist die Vorrichtung verschiebbar gelagert und weist eine Vorschubeinheit zum Verschieben der Vorrichtung entlang des Drahts auf.
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Bevorzugt ist die Vorrichtung an einem verschiebbaren Wagen befestigt, der in einem oder mehreren Führungselementen einer feststehenden Basiseinheit gelagert und von einer Antriebseinheit in Längsrichtung des zu biegenden Drahts bewegbar ist.
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Vorteilhaft kann auch die Vorrichtung ortsfest positioniert sein, wobei zur Erzeugung eines Drahtvorschubs der Draht bewegt wird, während die Vorrichtung stillsteht.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung biegt eine Biegeeinheit den Draht mittels einer Schwenkeinheit um einen feststehenden Biegepin oder Bolzen mit definiertem Biegeradius herum. Dabei ist ein Schenkel so ausgeführt, dass der Draht möglichst schonend um den Bolzen herumgelegt wird.
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Der zu biegende Draht wird vorteilhafterweise in einer Nut geführt und zum Beispiel mit einem gerade anliegenden Schenkel gebogen, um die punktuelle Belastung auf den Draht zu minimieren.
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Vorteilhafterweise arbeitet bzw. funktioniert die Biegeeinheit in Zusammenarbeit mit einer Vorschubeinheit, welche die Biegeeinheit entsprechend der gewünschten Schenkellänge entlang des Drahts verschiebt. Dadurch wird erreicht, dass die Länge der Schenkel des herzustellenden Hairpins variabel ist.
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Insbesondere können durch verschiedene Winkel an der Schwenkeinheit in Zusammenarbeit mit dem Vorschub verschiedenste Dachformen hergestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Biegen von Draht für die Herstellung von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine umfasst die folgenden Schritte:
- - Vorschub des Drahts in Richtung eines ersten Biegeelements, das eine gekrümmte Außenfläche mit definiertem Radius R in Bezug auf sein Zentrum aufweist, und eines zweiten Biegeelements, das sich in einer Ausgangsposition A befindet;
- - Schwenken des zweiten Biegeelements um das Zentrum Z des ersten Biegeelements in eine Position B bzw. C, um den Draht an die Außenfläche des ersten Biegeelements zu drücken und mit dem Radius R um das Zentrum des ersten Biegeelements zu biegen;
- - Zurückschwenken des zweiten Biegeelements in die Ausgangsposition A.
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Vorteilhafterweise werden die Schritte wiederholt, um den Draht an verschiedenen Stellen zu biegen.
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Insbesondere findet während des Schwenkens des zweiten Biegeelements in die Position B, C kein Vorschub des Drahts statt.
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Der Vorschub des Drahts wird beispielsweise durch Bewegung der Vorrichtung oder zumindest des ersten Biegeelements und des zweiten Biegeelements erzeugt, während der Draht stillsteht.
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Der Vorschub des Drahts kann aber auch vorteilhaft durch Bewegung des Drahts erzeugt werden, während die Vorrichtung stillsteht oder zumindest deren Biegeelemente stillstehen.
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Vorteilhaft beträgt in der Ausgangsposition des zweiten Biegeelements dessen Schwenkwinkel α Null Grad, und in seiner Position B hat der Schwenkwinkel α einen vorab definierten Wert.
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Bevorzugt wird durch unterschiedliche Schwenkwinkel α der Draht an mehreren Stellen mit unterschiedlichen Winkeln gebogen.
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Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm zur Steuerung einer Vorrichtung zum Biegen von Draht geschaffen, das Programmschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst.
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Vorteile und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen genannt sind, gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Biegen von Draht für die Produktion von Maschinenelementen einer elektrischen Maschine als Ansicht von oben;
- 2 eine schematische Darstellung eines Hairpins in seiner hausdachförmigen Grundform;
- 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Ansicht schräg von oben, mit einem oben angeordneten Drahtführungselement;
- 4 eine schematische Teildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Ansicht schräg von oben, wobei das oben angeordnete Drahtführungselement nicht dargestellt ist;
- 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Vorschubeinheit als Ansicht von oben;
- 6a bis 6c eine schematische Teildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1, wobei sich ein Biegeelement in unterschiedlichen Positionen befindet;
- 7a bis 7c eine schematische, vergrößerte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei sich ein Biegeelement in verschiedenen Positionen befindet.
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In 1 ist eine Vorrichtung 100 zum Biegen von Draht als eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 100 weist ein Führungselement 5 auf, das dazu dient, einen Draht 1 zu führen, während ein Biegevorgang durchgeführt wird. Weiterhin ist ein erstes Biegeelement 10 vorgesehen, das eine gekrümmte Außenfläche 10a aufweist. Die Außenfläche 10a des ersten Biegeelements 10 hat einen definierten Radius bzw. Krümmungsradius in Bezug auf das Zentrum Z des ersten Biegeelements 10.
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Ein zweites Biegeelement 20 dient dazu, den Draht 1 durch eine Schwenkbewegung an die Außenfläche 10a des ersten Biegeelements 10 zu drücken. Zu diesem Zweck ist das zweite Biegeelement 20 um das Zentrum Z des ersten Biegeelements 10 schwenkbar angeordnet. Durch die Schwenkbewegung um das Zentrum Z wird der Draht 1 um das Zentrum Z des ersten Biegeelements 10 gebogen, wobei sein Krümmungsradius dem Krümmungsradius der gekrümmten Außenfläche 10a des ersten Biegeelements 10 entspricht.
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Das erste Biegeelement 10 ist als ein feststehender Biegepin oder Bolzen ausgestaltet. Es weist eine zylindrische Form auf, so dass der Draht 1 beim Andrücken an seine Außenfläche 10a einen definierten Krümmungsradius erhält.
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Das zweite Biegeelement 20 ist als schwenkbarer Schenkel ausgestaltet und hat eine gerade verlaufende Oberfläche 20a, um den Draht 1 an die gekrümmte Außenfläche 10a des ersten Biegeelements 10 anzulegen. Zur Ausführung der Schwenkbewegung ist der Schenkel 20 auf einer drehbaren Basis 22 montiert.
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Der Biegepin 10 ist so angeordnet, dass er an das Führungselement 5 und an den schwenkbaren Schenkel 20 angrenzt und in Bezug auf den Draht 1 diesem gegenüberliegt. Auf diese Weise wird der Draht zwischen dem Führungselement 5 und dem Schenkel 20 einerseits sowie dem Biegepin 10 andererseits geführt.
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3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100, wobei sich auf deren Oberseite weitere Elemente (5c, 5d) zur Drahtführung erstrecken. Dadurch sind in dieser Darstellung der Schenkel 20 und der Biegepin 10 sowie die drehbare Basis 22 nicht sichtbar.
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Ein Antrieb 40, der als Servoantrieb ausgestaltet ist, bildet einen Drehantrieb zum Drehen der drehbaren Basis 22 (siehe 1), so dass das darauf angeordnete zweite Biegeelement 20 die Schwenkbewegung ausführt, um den Draht 1 an den Biegepin 10 anzulegen und ihm dadurch den Biegeradius zu verleihen. Das heißt, der Biegeradius des Biegepins 10 wird abgebildet. Da seine Außenfläche 10a einen konstanten Krümmungsradius hat, erhält der Draht ebenfalls einen konstanten Krümmungsradius.
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4 zeigt die verschiedenen Elemente der Vorrichtung 100 zum Biegen von Draht in einer schematischen Teilansicht. Eine Nut 21, die sich durch das Führungselement 5 und durch den Schenkel 20 erstreckt, dient zur Führung des Drahts 1 und zum Andrücken des Drahts 1 an den Biegepin 10 bzw. an dessen Außenfläche 10a.
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In dem hier gezeigten Zustand befindet sich der Schenkel 20 in seiner Ausgangsposition A, d.h. er grenzt mit seiner Stirnseite 20b an das Führungselement 5 an und bildet gemeinsam mit diesem über die Nut 21 eine gerade ausgerichtete Drahtstrecke.
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Die drehbare Basis 22, auf der der Schenkel 20 befestigt ist, hat eine Drehachse D, die durch das Zentrum Z des Biegepins 10 verläuft. Durch Drehen der Basis 22 führt der Schenkel 20 eine Schwenkbewegung um die Drehachse D und somit um das Zentrum Z des Biegepins 10 aus. Durch die Schwenkbewegung entfernt sich die an das Führungselement 5 angrenzende Stirnseite 20b des Schenkels 20 von dem Führungselement 5 und bildet einen Winkel zu diesem. Durch die Schwenkbewegung des Schenkels 20 wird der Draht 1 gegen die gekrümmte Außenseite 10a des Biegepins 10 gedrückt und dadurch in einem Teilbereich gebogen.
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Der Schenkel 20 ist in verschiedenen, definierten Winkeln um das Zentrum Z des Biegepins 10 schwenkbar, so dass der Draht 10 je nach Anforderung in bestimmten Winkeln gebogen werden kann.
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In 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der zur Erzeugung des Drahtvorschubs die Biegevorrichtung 100 bewegt wird, während der Draht 1 stillsteht. Dabei ist die Vorrichtung 100 zum Biegen von Draht auf einem Wagen 55 angeordnet, der in Längsrichtung L des Drahts 1 hin und her verschiebbar ist.
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Das heißt, der Wagen 55 ist mit der Vorrichtung 100 auf Führungselementen 50, die als Führungsschienen ausgebildet sind, verschiebbar gelagert. Die Führungsschienen bzw. Führungselemente 50 sind ortsfest angeordnet, das heißt an einer feststehenden Basiseinheit, die in der Figur nicht gezeigt ist, befestigt.
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Zum Verschieben der Vorrichtung 100 entlang des Drahtes 1 dient eine Vorschubeinheit 30, die als Linearantrieb ausgebildet ist. Mit Hilfe eines Kraftübertragungselements in Form eines Kugelgewindetriebs 30a, der zwischen dem Servoantrieb und der Vorrichtung 100 angeordnet ist, wird die Vorrichtung 100 am Draht 1 entlang verschoben. Das heißt, die Vorschubeinheit 30, die eine Lineareinheit mit einem Servoantrieb umfasst, bildet zusammen mit dem Kugelgewindetrieb 30a eine Antriebseinheit zum Antrieb des Wagens 55 und damit auch der Vorrichtung 100.
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Die 6a, 6b und 6c zeigen die Biegevorrichtung 100, wobei das zweite Biegeelement bzw. der Schenkel 20 verschiedene Positionen einnimmt.
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In einer ersten Position A, die in 6c gezeigt ist, grenzt der Schenkel 20 an das Führungselement 5 an und bildet mit diesem eine gerade Drahtführung (siehe auch 4). In dieser ersten Position A kann der Draht 1 zugeführt werden, so dass er sich in einem noch ungebogenen Zustand entlang dem Führungselement 5 und dem Schenkel 20 erstreckt.
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Eine zweite Position B des Schenkels 20 ist in 6a gezeigt. Diese Position wird ausgehend von der Position A durch ein Schwenken des Schenkels 20 um das Zentrum Z des ersten Biegeelements bzw. Biegepins 10 erreicht. Der Schenkel 20 ist in diesem Zustand mit einem Abstand zum Führungselement 5 angeordnet. Durch das Verschwenken des Schenkels 20 von der Position A in die Position B wird der Draht 1 an die Außenfläche 10a des Biegepins 10 angelegt.
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6b zeigt den Schenkel 20 in einer weiteren Position C, in der er um einen größeren Winkel um das Zentrum Z des Biegepins 10 herum verschwenkt ist, als in dem in 6a gezeigten Zustand. Dabei ist der Draht 1 um einen größeren Winkel gebogen und liegt in einem größeren Teilstück an der Außenfläche 10a des Biegepins 10 an. Der gesamte Biegevorgang wird weiter unten noch näher erläutert.
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Die 6c zeigt wiederum die Ausgangsposition A des Schenkels 20, wie oben beschrieben.
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Anhand der 7a bis 7c, die die Anordnung in einer vergrößerten Ansicht zeigen, werden nun weitere Details erläutert.
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In 7a ist die Ausgangsposition A gezeigt. In dieser Position grenzt das zweite Biegeelement 20 mit seiner Stirnseite 20b an das Führungselement 5 an. Innerhalb der Nut 21, die sich über das Führungselement 5 und das zweite Biegeelement 20 erstreckt und in beiden Elementen an derjenigen Seite ausgebildet ist, die an das erste Biegeelement 10 angrenzt, wird der Draht 1 geführt. Da in dieser Position die durch die Nut 21 gebildete Drahtführung gerade ausgerichtet ist, kann der Draht 1 von außen, das heißt in der Figur von der linken Seite her, zugeführt werden.
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7b zeigt das zweite Biegeelement 20, das heißt den Biegeschenkel, in einer Position B, die eine Biegeposition ist. Dabei ist der Biegeschenkel bzw. das zweite Biegeelement 20 gegenüber der in 7a gezeigten Ausgangsposition A verschwenkt. Die Schwenkbewegung erfolgt durch eine Drehung der Basis 22, auf der das zweite Biegeelement 20 befestigt ist.
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Die Drehung und damit die Schwenkbewegung erfolgt um das Zentrum Z des ersten Biegeelements 10. Dadurch wird ein Biegewinkel α im Draht 1 erreicht, der an der Unterseite des zweiten Biegeelements 20 in dessen Nut 21 geführt wird. Durch eine in der Nut 21 gelegene Oberfläche des zweiten Biegeelements 20 wird der Draht 1 während der Dreh- bzw. Schwenkbewegung gegen die Außenfläche 10a des ersten Biegeelements 10 gedrückt und an diese angelegt. Da das erste Biegeelement 10 an seiner Außenfläche 10a einen konstanten Krümmungsradius R aufweist, erhält der Draht 1 eine Krümmung, die ebenfalls diesen Krümmungsradius R aufweist.
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Innerhalb der Nut 21 des zweiten Biegeelements 20 kann der Draht 1 beim Verschwenken des zweiten Biegeelements 20 gleiten. Der Krümmungsradius R der gekrümmten Außenfläche 10a ist konstant.
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Das zweite Biegeelement 20 ist um eine Drehachse schwenkbar, die durch das Zentrum Z des ersten Biegeelements 10 verläuft und senkrecht zum Draht 1 gerichtet ist. Aus 7b ist ersichtlich, dass die Stirnseite 20b des zweiten Biegeelements 20 radial zu der Drehachse verläuft, wobei die innerhalb der Nut 21 gelegenen Oberfläche des zweiten Biegeelements 20, die eine Andruckfläche zum Drücken des Drahts 1 gegen die Außenfläche 10a des ersten Biegeelements 10 darstellt, von dieser Stirnseite 20b aus tangential verläuft.
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Durch die Geometrie der Anordnung wird erreicht, dass beim Biegevorgang keine Zugbeanspruchung auf den Draht 1 wirkt, sondern lediglich eine Druckumformung erfolgt, so dass der Draht 1 besonders schonend gebogen wird.
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Die 7c zeigt eine weitere Biegeposition C des zweiten Biegeelements 20. Dabei ist der Draht 1 mit einem größeren Winkel α gebogen als in der Position B, die in 7b gezeigt ist.
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Nachfolgend wird beispielhaft ein bevorzugtes Verfahren gemäß der Erfindung zur Biegung von Draht beschrieben.
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Zunächst wird der Draht 1 in die Biegevorrichtung 100 eingeschoben. Das heißt, der Draht 1 wird von außen zugeführt, so dass er sich anschließend innerhalb der Vorrichtung 100 erstreckt. Dieser Vorgang stellt einen ersten Drahtvorschub dar. Dabei befindet sich der Schenkel 20 in seiner Ausgangsposition A, wie in 7a gezeigt, um den Vorschub des Drahts 1 zu ermöglichen.
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Anschließend wird der Vorschub des Drahts 1 gestoppt und der erste Biegevorgang wird durchgeführt. Dabei beginnt der Biegeschenkel bzw. Schenkel 20, den Draht 1 um das erste Biegeelement bzw. den Biegepin 10 herum zu formen, indem er den Draht 1 an dessen Außenfläche 10a drückt. Dadurch wird der Draht 1 um das Zentrum Z des Biegepins 10 gebogen. Während des Biegevorgangs steht der Draht 1 still. Ist der gewünschte Biegewinkel α erreicht, befindet sich der Biegeschenkel 20 bzw. das zweite Biegeelement in der Position B, die in 7b gezeigt ist.
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Nun wird der Schenkel 20 bzw. das zweite Biegeelement auf seine 0°-Position zurückgefahren, das heißt, er wird in seine Ausgangsposition A zurückgeschwenkt, die in 7a gezeigt ist.
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Zur Biegung des Drahts in die Form eines Hairpins erfolgen mehrere Biegeschritte, um den Draht 1 an verschiedenen Stellen mit unterschiedlichen Winkeln zu biegen.
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Hierzu werden die Schritte Drahtvorschub, Schwenken des Schenkels 20 und Zurückbringen des Schenkels 20 in seine Ausgangsposition A wiederholt.
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Zum Drahtvorschub wird die Biegevorrichtung 100 über den Linearantrieb am Draht 1 entlang verschoben (siehe 5). Das heißt, die Vorrichtung 100 wird mit Hilfe der Vorschubeinheit 30 relativ zum Draht 1 bewegt, in dem in 5 gezeigten Beispiel nach links. Ist die gewünschte Position am Draht 1 erreicht, an der eine weitere Biegung stattfinden soll, startet der Schenkel 20 seine Bewegung zur zweiten Biegung.
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Dabei wird der Schenkel bzw. das zweite Biegeelement 20 aus seiner Ausgangsposition A erneut in eine Biegeposition gebracht. Bei dieser Schwenkbewegung wird der Draht 1 unter einem Winkel α erneut gebogen, wobei in diesem Beispiel der Winkel α größer ist als beim ersten Biegevorgang. Die nun erreichte Position C des zweiten Biegeelements 20 ist in 7c gezeigt. Nach diesem zweiten Biegevorgang weist der Draht 1 zwei Biegestellen auf (siehe auch 6b).
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Nun wird wiederum der Biegeschenkel bzw. das zweite Biegeelement 20 in seine Ausgangsposition A zurückgeschwenkt (siehe 7a).
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In dieser Position wird die Vorrichtung 100 erneut mit Hilfe des Linearantriebs am Draht entlang verschoben. Dadurch erreichen die Biegeelemente 10, 20 eine weitere Stelle am Draht 1, an der eine Biegung stattfinden soll.
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Nun erfolgt ein weiterer Biegevorgang durch Verschwenken des zweiten Biegeelements 20. Anschließend wird der Biegeschenkel bzw. das zweite Biegeelement 20 wiederum in seine Ausgangsposition A zurückgeschwenkt. Aus 6c ist ersichtlich, dass der Draht 1 nun eine Hausdachform mit insgesamt drei Biegestellen aufweist.
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Wie oben beschrieben, wird der Ablauf des Biegens einschließlich dem Zurückschwenken des zweiten Biegeelements 20 in seine Ausgangsposition A in Summe dreimal wiederholt bzw. durchgeführt, um die Hausdachbiegung zu erhalten.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Biegeeinrichtung bzw. die Vorrichtung 100 und nicht der Draht 1 verschoben. Dies ermöglicht, dass eventuelle Prozesse, die vor dem Dachbiegen stattfinden sollen, am stehenden Draht durchgeführt werden können.
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Es ist aber ebenso möglich und in bestimmten Fällen vorteilhaft, dass nicht die Biegeeinrichtung bzw. die Vorrichtung 100 verschoben wird, sondern der Draht 1. In diesem Fall wird die Relativbewegung zwischen der Vorrichtung 100 und dem Draht 1 durch Bewegen des Drahts 1 erzeugt, während die Vorrichtung 100 stillsteht. Dies stellt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Draht
- 5
- Führungselement
- 5c, 5d
- Führungselemente
- 10
- Biegepin bzw. erstes Biegeelement
- 10a
- Außenfläche des ersten Biegeelements
- 20
- Schenkel bzw. zweites Biegeelement
- 20a
- Oberfläche des zweiten Biegeelements
- 20b
- Stirnseite
- 21
- Nut
- 22
- drehbare Basis
- 30
- Vorschubeinheit bzw. Antriebseinheit zum Antrieb des Wagens
- 30a
- Kugelgewindetrieb
- 40
- Antrieb zum Drehen
- 50
- Führungselemente
- 55
- Wagen
- 100
- Vorrichtung
- A
- erste Position
- B, C
- weitere Positionen
- D
- Drehachse der drehbaren Basis
- L
- Längsrichtung des Drahts
- R
- Radius
- Z
- Zentrum des ersten Biegeelements
- α
- Schwenkwinkel des zweiten Biegeelements
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2684283 B1 [0004]
- EP 1554794 B1 [0004]
- EP 1041696 B1 [0004]
