DE102022210133B3 - Device for feeding an elongated workpiece to a forming machine, retrofit kit and forming system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (300) zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks (110) zu einer Umformmaschine, die eine Einzugseinrichtung zum Einziehen des zugeführten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine aufweist, umfassend: eine Haspeleinheit (380) zum Aufnehmen eines Werkstückvorrats in Form eines Coils aus Werkstückmaterial, wobei die Haspeleinheit (380) ein Gestell (320) und eine von dem Gestell getragene Haspel (310) aufweist, welche um eine Haspelachse (312) drehbar gelagert ist, wobei die Haspeleinheit eine Führungsstabanordnung (410) mit drei oder mehr Führungsstäben (420) umfasst, die um die Haspel herum verteilt angeordnet sind, wobei jeder der Führungsstäbe (420) sich im Wesentlichen parallel oder in spitzem Winkel zur Haspelachse von einem ersten Endabschnitt zu einem zweiten Endabschnitt erstreckt, wobei der erste Endabschnitt (422) an einer gestellfesten Anbindungsstelle (424) angebunden ist und der zweite Endabschnitt (425) eine Werkstückführung (430) zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks (110) aufweist, wobei der zweite Endabschnitt (425) einiger oder aller Führungsstäbe (420) mindestens radial zur Haspelachse (312) elastisch federnd auslenkbar ist.The invention relates to a device (300) for feeding an elongated workpiece (110) to a forming machine, which has a feed device for pulling in the fed workpiece and for conveying the workpiece to a tool area of the forming machine, comprising: a reel unit (380) for receiving a Workpiece supply in the form of a coil made of workpiece material, the reel unit (380) having a frame (320) and a reel (310) carried by the frame, which is rotatably mounted about a reel axis (312), the reel unit having a guide rod arrangement (410) with three or more guide rods (420) arranged distributed around the reel, each of the guide rods (420) extending substantially parallel or at an acute angle to the reel axis from a first end portion to a second end portion, the first end portion (422) is connected to a connection point (424) fixed to the frame and the second end section (425) has a workpiece guide (430) for guiding and / or deflecting the workpiece (110), the second end section (425) having some or all of the guide rods (420 ) can be deflected elastically at least radially to the reel axis (312).
Description
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKFIELD OF APPLICATION AND STATE OF TECHNOLOGY
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine, einen Nachrüstsatz und eine Umformanlage.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1 for feeding an elongated workpiece to a forming machine, a retrofit kit and a forming system.
Umformmaschinen sind Werkzeugmaschinen, die mit Hilfe geeigneter Werkzeuge aus langgestreckten Werkstücken wie Draht, Rohr, Band oder dergleichen in einem automatischen Herstellungsprozess kleinere oder größere Serien von Formteilen mit teilweise komplexer Geometrie überwiegend durch Umformen erzeugen können. Bei der Umformmaschine kann es sich beispielsweise um eine Biegemaschine zum Erzeugen von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus Drahtmaterial, Bandmaterial oder Rohrmaterial durch Biegen, um eine Richtmaschine zum Richten von Werkstücken, um eine Nagelmaschine oder um eine Federherstellungsmaschine zur Herstellung von Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern oder anderen federartigen Formteilen durch Federwinden oder Federwickeln handeln. Zur effizienten Herstellung großer Stückzahlen von Formteilen werden heutzutage hochproduktive computernumerisch gesteuerte Umformmaschinen mit zahlreichen Maschinenachsen eingesetzt, die über eine Steuereinrichtung koordiniert angesteuert werden.Forming machines are machine tools that, with the help of suitable tools, can produce smaller or larger series of molded parts with sometimes complex geometry from elongated workpieces such as wire, pipe, strip or the like in an automatic manufacturing process, primarily through forming. The forming machine can be, for example, a bending machine for producing two-dimensionally or three-dimensionally bent parts made of wire material, strip material or pipe material by bending, a straightening machine for straightening workpieces, a nailing machine or a spring manufacturing machine for producing compression springs, tension springs, leg springs or other spring-like molded parts act through spring coils or spring coils. For the efficient production of large quantities of molded parts, highly productive computer-numerically controlled forming machines with numerous machine axes are used today, which are controlled in a coordinated manner via a control device.
Bei der Herstellung von Formteilen wird das Werkstückmaterial unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm mittels einer Einzugseinrichtung der Umformmaschine von einem Werkstückvorrat zum Werkzeugbereich der Umformmaschine eingezogen bzw. gefördert. Durch die in Materialförderrichtung nachgeschalteten Umformwerkzeuge wird der zugeführte Draht zum gewünschten Formteil umgeformt. Vor oder nach der formgebenden Umformung wird der zur Erzeugung des Formteils vorgesehene Werkstückabschnitt unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Werkstückmaterial abgetrennt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes Formteil.When producing molded parts, the workpiece material is drawn in or conveyed from a workpiece supply to the tool area of the forming machine under the control of an NC control program using a feed device of the forming machine. The feeding wire is formed into the desired molded part by the forming tools downstream in the material conveying direction. Before or after the shaping, the workpiece section intended to produce the molded part is separated from the supplied workpiece material by means of a cutting device under the control of the NC control program. This process is repeated cyclically for each molded part.
Bei Vorrichtungen der hier betrachteten Art wird der Werkstückvorrat in Form eines Coils bereitgestellt. Der Begriff „Coil“ bezeichnet hier ein nach Art einer Spule aufgewickeltes Gebinde des Werkstückmaterials. Ein für die Verarbeitung vorgesehener, aufgewickelter Werkstückvorrat wird vor Beginn des produktiven Betriebs in einer Haspeleinheit aufgenommen. Eine Haspeleinheit der hier betrachteten Art weist eine Haspel auf, welche um eine Haspelachse drehbar gelagert ist und das Werkstückmaterial in aufgewickelter Form tragen kann. Die Haspeleinheit ist Bestandteil einer der Umformmaschine zugeordneten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten Werkstücks zu der Umformmaschine.In devices of the type considered here, the workpiece supply is provided in the form of a coil. The term “coil” here refers to a container of workpiece material wound up like a coil. A wound stock of workpieces intended for processing is picked up in a reel unit before productive operation begins. A reel unit of the type considered here has a reel which is rotatably mounted about a reel axis and can carry the workpiece material in a wound form. The coiler unit is part of a device assigned to the forming machine for feeding the elongated workpiece to the forming machine.
Eine wesentliche Aufgabe einer solchen Vorrichtung besteht darin, der Umformmaschine bzw. deren Einzugseinrichtung das Werkstückmaterial störungsfrei zuzuführen. Dies kann eine technische Herausforderung darstellen, vor allem bei hochdynamisch arbeitenden Umformmaschinen, die mit intermittierendem Einzug und/oder mit stark schwankenden Einzugsgeschwindigkeiten und starken Beschleunigungen arbeiten. Starke Beschleunigungen können unter anderem dann auftreten, wenn das zugeführte Werkstückmaterial für die Schnittoperation nach Abschluss einer Umformoperation stark abgebremst werden muss, teilweise bis zum Stillstand. Dadurch entstehen hohe dynamische Anforderungen an das Abwickeln des Werkstückmaterials vom Coil. Hier stehen sich einander widersprechende Anforderungen gegenüber, nämlich einerseits die zum Teil geforderten hohen Beschleunigungen (positive und negative Beschleunigungen) an der Einzugseinrichtung der Umformmaschine und andererseits Rückhaltekräfte auf Seiten des Coils.An essential task of such a device is to supply the workpiece material to the forming machine or its feed device without any problems. This can represent a technical challenge, especially in highly dynamic forming machines that work with intermittent feed and/or with strongly fluctuating feed speeds and strong accelerations. Strong accelerations can occur, among other things, when the workpiece material supplied for the cutting operation has to be braked sharply after a forming operation has been completed, sometimes even to a standstill. This creates high dynamic requirements for unwinding the workpiece material from the coil. There are conflicting requirements here, namely, on the one hand, the high accelerations (positive and negative accelerations) required at the feed device of the forming machine and, on the other hand, retaining forces on the coil side.
Trotz der teilweise geforderten großen Beschleunigungen am Einzug der Umformmaschine sollte die Haspel möglichst ruhig laufen, um das Werkstückmaterial kontinuierlich (d.h. insbesondere ohne Stillstand) abgeben zu können.Despite the large accelerations sometimes required at the feed of the forming machine, the reel should run as smoothly as possible in order to be able to deliver the workpiece material continuously (i.e. in particular without stopping).
Bei manchen Vorrichtungen wird die Haspel durch Einzug des langgestreckten Werkstücks mittels der Einzugseinrichtung passiv mit einer mehr oder weniger konstanten Drehzahl angetrieben. Dabei hängt die Drehzahl der Haspel davon ab, wieviel Werkstückmaterial vom Coil abgewickelt und der nachgeschalteten Umformmaschine zugeführt wird. Die Haspel derartiger Vorrichtungen wird auch als „passive Haspel“ bezeichnet.In some devices, the reel is passively driven at a more or less constant speed by pulling in the elongated workpiece using the feed device. The speed of the reel depends on how much workpiece material is unwound from the coil and fed to the downstream forming machine. The reel of such devices is also referred to as a “passive reel”.
Andere Vorrichtungen weisen einen Haspelantrieb auf, mittels welchem die Haspel üblicherweise mit einer mehr oder weniger konstanten Drehzahl aktiv angetrieben wird, wobei die Drehzahl der Haspel festlegt, wieviel Werkstückmaterial vom Coil abgewickelt und der nachgeschalteten Umformmaschine zugeführt wird. Die Haspel derartiger Vorrichtungen wird auch als „aktive Haspel“ bezeichnet.Other devices have a reel drive, by means of which the reel is usually actively driven at a more or less constant speed, the speed of the reel determining how much workpiece material is unwound from the coil and fed to the downstream forming machine. The reel of such devices is also referred to as an “active reel”.
Sowohl bei Vorrichtungen mit passiver also auch mit aktiver Haspel kann die Haspeldrehzahl über eine an der Haspel angebrachte, federnd in eine Auslenkrichtung vorgespannte und bis zu einer maximalen Auslenkung wirksame Spanneinrichtung, etwa einen Auslenkarm, an den abnehmenden Durchmesser des zu verarbeitenden Coils oder auch bei Auftreten einer größeren oder kleineren als der gewünschten Werkstückspannung jeweils angepasst werden, indem z.B. bei radial nach außen wanderndem Auslenkarm die Haspeldrehzahl erhöht oder bei unveränderter Stellung des Auslenkarmes frei umlaufend eingestellt oder aber bei Verschwenken des Auslenkarmes radial nach innen eine Beschleunigung der Haspeldrehzahl erreicht wird (vgl.
Derartige Vorrichtungen mit Spanneinrichtung reagieren selbsttätig auf Veränderungen von Werkstückzuständen des von der Einzugseinrichtung eingezogenen Werkstücks, z.B. auf Variationen der Werkstückspannung und/oder wechselnde Einzugsgeschwindigkeiten und versuchen dabei, einen möglichst störungsfreien Werkstückabzug an der Haspel sicherzustellen.Such devices with a clamping device react automatically to changes in the workpiece states of the workpiece drawn in by the feeder device, e.g. to variations in the workpiece tension and/or changing feeder speeds, and try to ensure that the workpiece is removed from the reel as smoothly as possible.
AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine, einen Umrüstsatz zum Nachrüsten einer derartigen Vorrichtung und eine Umformmaschine mit einer solchen Vorrichtung bereitzustellen, die bei relativ einfachem und robusten Aufbau sowie geringem Platzbedarf für die Haspeleinheit eine störungsfreie Werkstückzufuhr unter wechselnden Betriebsbedingungen ermöglicht.Against this background, the invention is based on the object of providing a device for feeding an elongated workpiece to a forming machine, a conversion kit for retrofitting such a device and a forming machine with such a device, which has a relatively simple and robust structure and requires little space for the coiler unit enables trouble-free workpiece feeding under changing operating conditions.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1, einen Nachrüstsatz mit den Merkmalen von Anspruch 19 und eine Umformmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 22. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by a device with the features of claim 1, a retrofit kit with the features of claim 19 and a forming machine with the features of claim 22. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine bereitgestellt. Die Umformmaschine hat eine Einzugseinrichtung zum Einziehen des zugeführten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine. Die Vorrichtung zum Zuführen wird im Rahmen dieser Anmeldung auch kurz als „Zuführvorrichtung“ bezeichnet.According to a first aspect of the invention, a device for feeding an elongated workpiece to a forming machine is provided. The forming machine has a feed device for pulling in the supplied workpiece and for conveying the workpiece to a tool area of the forming machine. The feeding device is also referred to as the “feeding device” for short in the context of this application.
Die Vorrichtung umfasst eine Haspeleinheit zum Aufnehmen eines Werkstückvorrats in Form eines Coils aus Werkstückmaterial. Die Haspeleinheit hat ein Gestell und eine von dem Gestell getragene Haspel, welche um eine Haspelachse drehbar gelagert ist.The device comprises a reel unit for receiving a workpiece supply in the form of a coil made of workpiece material. The reel unit has a frame and a reel carried by the frame, which is rotatably mounted about a reel axis.
Die Haspeleinheit weist eine Führungsstabanordnung mit drei oder mehr Führungsstäben auf, die um die Haspel bzw. um die Haspelachse herum verteilt angeordnet sind. Die Führungsstäbe können z.B. nach Art eines Rings um die Haspelachse herum verteilt sein. Die Anbindungsstellen können z.B. auf einem gemeinsamen Kreis liegen, Abweichungen von einem Kreis in radialer Richtung sind jedoch möglich.The reel unit has a guide rod arrangement with three or more guide rods which are arranged distributed around the reel or around the reel axis. The guide rods can, for example, be distributed around the reel axis in the manner of a ring. The connection points can, for example, lie on a common circle, but deviations from a circle in the radial direction are possible.
Jeder der Führungsstäbe erstreckt sich im Wesentlichen parallel oder im spitzen Winkel zur Haspelachse von einem ersten Endabschnitt zu einem zweiten Endabschnitt am gegenüberliegenden Ende.Each of the guide rods extends substantially parallel or at an acute angle to the reel axis from a first end portion to a second end portion at the opposite end.
Ein „Führungsstab“ ist ein langgestrecktes Element, dessen Länge (Stablänge) meist um mehrere Größenordnungen größer ist als seine Querschnittsdimensionen. Die Stablänge wird zwischen den gegenüberliegenden Stabenden gemessen. Ein „Endabschnitt“ ist ein unmittelbar an ein Stabende anschließender Abschnitt des Führungsstabes, dessen Länge deutlich weniger als die Hälfte der Stablänge beträgt, z.B. weniger als 40% oder weniger als 30% oder weniger als 20% der Stablänge. Ein Führungsstab kann massiv aus einem geeigneten Stabmaterial gefertigt sein. Ein Führungsstab kann auch rohrförmig ausgebildet sein, also mit einem durchgehenden inneren Hohlraum. Dadurch kann ggf. ein Führungsstab geschaffen werden, der ein besonders günstiges Verhältnis zwischen (im Vergleich zu einem massiven Stab gleicher Außendimensionen) relativ niedrigem Gesamtgewicht und Steifigkeit aufweist. Ein Führungsstab kann im Wesentlichen zylindrisch geformt sein (Rundstab), es sind jedoch auch Führungsstäbe mit von der Kreisform abweichender Querschnittsform möglich, z.B. Profilstäbe mit polygonalem Querschnitt, z.B. mit quadratischem Querschnitt oder allgemein rechteckigem Querschnitt mit ggf. unterschiedlichen Kantenlängen, oder Sechskantquerschnitt.A “guide rod” is an elongated element whose length (rod length) is usually several orders of magnitude larger than its cross-sectional dimensions. The bar length is measured between the opposite bar ends. An “end section” is a section of the guide rod immediately adjacent to a rod end, the length of which is significantly less than half of the rod length, e.g. less than 40% or less than 30% or less than 20% of the rod length. A guide rod can be made solidly from a suitable rod material. A guide rod can also be tubular, i.e. with a continuous inner cavity. In this way, a guide rod can possibly be created which has a particularly favorable ratio between (compared to a solid rod of the same external dimensions) a relatively low overall weight and rigidity. A guide rod can be essentially cylindrical in shape (round rod), but guide rods with a cross-sectional shape that deviate from the circular shape are also possible, e.g. profile rods with a polygonal cross-section, e.g. with a square cross-section or a generally rectangular cross-section with possibly different edge lengths, or hexagonal cross-section.
Führungsstäbe sind vorzugsweise aus einem relativ festen, insbesondere metallischen Werkstoff gefertigt. Einige der Führungsstäbe oder alle Führungsstäbe sind quer zu ihrer Längsrichtung elastisch verbiegbar, weisen aber eine ausreichende Steifigkeit auf, um in Abwesenheit größerer äußerer Kräfte selbsttätig ihre nominale Grundform einzunehmen, die z.B. gerade sein kann. Beispielsweise kann ein Führungsstab aus einem Federstahl gefertigt sein, also einem Stahlwerkstoff, dessen Streckgrenzenverhältnis (Quotient aus Streckgrenze und Zugfestigkeit) im Bereich von 85% oder mehr liegt. Es ist auch möglich, dass einer oder mehrere Führungsstäbe quer zu ihrer Längsrichtung derart biegesteif oder starr ausgebildet sind, dass sie kaum oder im Wesentlichen nicht elastisch verbiegbar sind.Guide rods are preferably made of a relatively solid, in particular metallic, material. Some of the guide rods or all of the guide rods are elastically bendable transversely to their longitudinal direction, but have sufficient rigidity to automatically assume their nominal basic shape, which can be straight, for example, in the absence of larger external forces. For example, a guide rod can be made of spring steel, i.e. a steel material whose yield strength ratio (quotient of yield strength and tensile strength) is in the range of 85% or more. It is also possible for one or more guide rods to be designed to be so rigid or rigid transversely to their longitudinal direction that they can hardly or essentially not be bent elastically.
Der erste Endabschnitt eines Führungsstabs ist an einer gestellfesten Anbindungsstelle angebunden, was bedeutet, dass der Bereich der Anbindung des Führungsstabs in Bezug auf das Gestell der Haspeleinheit ortsfest ist. Während der erste Endabschnitt gestellseitig angebunden ist, ist der zweite Endabschnitt ein freier Endabschnitt. Dieser freie Endabschnitt kann bei einigen oder allen der Führungsstäbe in Bezug auf das Gestell z.B. quer zur Längsrichtung des Führungsstabs elastisch federnd ausgelenkt werden. Insbesondere ist der freie zweite Endabschnitt von drei oder mehreren Führungsstäben elastisch federnd auslenkbar. Auf den zweiten Endabschnitt wirkende Querkräfte können zu einer elastischen Verformung eines einseitig angebundenen Führungsstabs und damit zu einer Auslenkung des zweiten Endabschnitts in Querrichtung führen. Die Auslenkung kann eine dominierende Radialkomponente aufweisen, also eine Komponente, die bezogen auf die Haspelachse radial gerichtet ist. Zudem kann wenigstens einer der Führungsstäbe seitlich, insbesondere in Richtung eines benachbarten Führungsstabs, elastisch auslenkbar sein.The first end section of a guide rod is attached to a connection point fixed to the frame den, which means that the area of connection of the guide rod is stationary in relation to the frame of the reel unit. While the first end section is connected to the frame side, the second end section is a free end section. This free end section can be deflected in an elastically resilient manner in some or all of the guide rods with respect to the frame, for example transversely to the longitudinal direction of the guide rod. In particular, the free second end section of three or more guide rods can be deflected in an elastically resilient manner. Transverse forces acting on the second end section can lead to an elastic deformation of a guide rod connected on one side and thus to a deflection of the second end section in the transverse direction. The deflection can have a dominant radial component, i.e. a component that is directed radially with respect to the reel axis. In addition, at least one of the guide rods can be elastically deflectable laterally, in particular in the direction of an adjacent guide rod.
An oder in dem zweiten Endabschnitt ist wenigstens eine Werkstückführung ausgebildet oder angeordnet. Eine Werkstückführung ist die werkstückberührende Komponente an einem Führungsstab und gibt vor, an welcher Stelle oder in welchem Bereich ein geführtes Werkstück am Führungsstab geführt ist. Eine Werkstückführung kann zur Führung und/oder zur Umlenkung des Werkstücks dienen. Die mechanische Wechselwirkung zwischen der Werkstückführung und dem nach Abziehen vom Coil noch unter Spannung stehenden und/oder in gekrümmter Form vorliegenden Werkstück bestimmt das Ausmaß und die Richtung einer eventuellen Auslenkung des zweiten Endabschnitts des zugeordneten Führungsstabs.At least one workpiece guide is formed or arranged on or in the second end section. A workpiece guide is the component on a guide rod that comes into contact with the workpiece and specifies at which point or in which area a guided workpiece is guided on the guide rod. A workpiece guide can be used to guide and/or deflect the workpiece. The mechanical interaction between the workpiece guide and the workpiece, which is still under tension and/or in a curved shape after being removed from the coil, determines the extent and direction of any deflection of the second end section of the associated guide rod.
Einige oder alle der Führungsstäbe der Führungsstabanordnung sind somit mit einem ihrer Enden an einem in Bezug auf das Gestell der Haspeleinheit fest vorgegebenen Ort angebunden und weisen am anderen Ende den zweiten Endabschnitt auf, der ohne Anbindung und damit in begrenztem Ausmaß frei beweglich ist. Es können drei oder mehr derartiger Führungsstäbe mit elastisch auslenkbarem zweiten Endabschnitt vorgesehen sein. Wenn ein langgestrecktes Werkstück durch die Werkstückführungen geführt an den einzelnen freien Enden dieser Führungsstäbe angreift, so werden die freien Endabschnitte dieser Führungsstäbe bei zunehmender Zugkraft am Werkstück tendenziell entgegen der sich entwickelnden Rückstellkräfte zumindest auch radial nach innen in Richtung Haspelachse ausgelenkt. Lässt dagegen die Zugkraft nach, bewegen sich die freien Enden dieser Führungsstäbe unter der Einwirkung von Rückstellkräften tendenziell radial nach außen.Some or all of the guide rods of the guide rod arrangement are thus connected with one of their ends to a fixed location with respect to the frame of the reel unit and have at the other end the second end section, which is freely movable without connection and therefore to a limited extent. Three or more such guide rods with an elastically deflectable second end section can be provided. If an elongated workpiece, guided by the workpiece guides, engages the individual free ends of these guide rods, the free end sections of these guide rods tend to be deflected at least radially inwards towards the reel axis as the tensile force on the workpiece increases, contrary to the restoring forces that develop. On the other hand, if the tensile force decreases, the free ends of these guide rods tend to move radially outwards under the influence of restoring forces.
Ein solcher einseitig angebundener Führungsstab funktioniert somit ähnlich wie ein einseitig eingespannter, ansonsten freitragender Ausleger, dessen freies Ende in Abhängigkeit von den in Querrichtung darauf wirkenden Kräften mehr oder weniger stark elastisch u. a. in Radialrichtung verbogen wird. Die vom geführten Werkstück über die Werkstückführungen auf die freien Endabschnitte derartiger Führungsstäbe übertragenen Kräfte bzw. deren Radialkomponenten können entsprechend gerichtete Verformungen dieser Führungsstäbe und/oder Auslenkungen dieser Führungsstäbe bewirken. Deren Ausmaß ist ein Maß für die Größe der in Radialrichtung nach innen wirkenden Komponente der angreifenden Kräfte.Such a one-sidedly connected guide rod therefore functions in a similar way to a one-sidedly clamped, otherwise self-supporting cantilever, the free end of which is more or less elastic depending on the forces acting on it in the transverse direction. is bent in the radial direction. The forces or their radial components transmitted from the guided workpiece via the workpiece guides to the free end sections of such guide rods can cause correspondingly directed deformations of these guide rods and/or deflections of these guide rods. Their extent is a measure of the size of the component of the attacking forces acting in the radial direction.
Im Vergleich zu einer konventionellen Lösung mit einem einzelnen Haspelarm bringt eine über mehrere Stellen des Umfangs verteilte Auslenkung bei kleinerer Auslenkung der zweiten Endabschnitte einen größeren Speicherweg für das Werkstückmaterial. Außerdem kann durch die Verteilung der Auslenkung über mehrere Führungsstäbe bzw. deren Werkstückführungen über den gesamten Umfang der Haspel das Risiko der Knickbildung im Werkstückmaterial reduziert werden.In comparison to a conventional solution with a single reel arm, a deflection distributed over several points on the circumference with a smaller deflection of the second end sections results in a larger storage path for the workpiece material. In addition, by distributing the deflection over several guide rods or their workpiece guides over the entire circumference of the reel, the risk of kink formation in the workpiece material can be reduced.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Führungsstabanordnung vier oder mehr Führungsstäbe aufweist, wobei die Anzahl der Führungsstäbe vorzugsweise im Bereich von fünf bis zehn liegt. Bei Einhaltung dieser Bedingungen kann eine relativ gleichmäßige Kraftverteilung über die einzelnen Führungsstäbe der Führungsstabanordnung erzielt werden. Auf diese Weise lassen sich auf das Werkstück wirkende Beschleunigungsspitzen in der Art eines Pufferspeichers besonders gut ausgleichen, insbesondere bevor sie auf die Haspel übertragen werden. Erfahrungsgemäß sind fünf, sechs oder sieben, vorzugsweise mehr oder weniger gleichmäßig über den Umfang verteilte, Führungsstäbe ein guter Kompromiss zwischen ausreichend gleichmäßiger Verteilung von Führungsstellen über den Umfang der Haspel einerseits und einer knickfreien Führung des geführten Werkstückmaterials andererseits.According to a further development, it is provided that the guide rod arrangement has four or more guide rods, the number of guide rods preferably being in the range of five to ten. If these conditions are met, a relatively uniform distribution of force over the individual guide rods of the guide rod arrangement can be achieved. In this way, acceleration peaks acting on the workpiece can be compensated particularly well in the manner of a buffer memory, especially before they are transferred to the reel. Experience has shown that five, six or seven guide rods, preferably more or less evenly distributed over the circumference, are a good compromise between a sufficiently uniform distribution of guide points over the circumference of the reel on the one hand and kink-free guidance of the guided workpiece material on the other.
Die Führungsstäbe einer Führungsstabanordnung können sich parallel zur Haspelachse erstrecken. Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn die Führungsstäbe in einem spitzen Winkel zur Haspelachse orientiert sind, der beispielsweise im Bereich von 10° bis 20° liegen kann. Dabei sollten möglichst die Anbindungsstellen näher an der Haspelachse liegen als die freien Enden der Führungsstäbe, so dass eine radial nach innen wirkende Kraft die Führungsstäbe in eine Orientierung auslenkt, die der parallelen Orientierung näher liegt.The guide rods of a guide rod arrangement can extend parallel to the reel axis. It has proven to be particularly useful if the guide rods are oriented at an acute angle to the reel axis, which can be in the range of 10° to 20°, for example. If possible, the connection points should be closer to the reel axis than the free ends of the guide rods, so that a force acting radially inwards deflects the guide rods into an orientation that is closer to the parallel orientation.
Versuche der Erfinder haben gezeigt, dass die Führungsstäbe weder zu lang noch zu kurz sein sollten. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen der freien Länge der Führungsstäbe und dem radialen Abstand zwischen den gestellfesten Anbindungsstellen der Führungsstäbe und der Haspelachse im Bereich von 0,5 bis 2 liegt. Die freie Länge eines Führungsstabs wird dabei zwischen der gestellfest liegenden Anbindungsstelle und dem freien Ende des Führungsstabs gemessen. Besonders günstig ist es meist, wenn das Verhältnis zwischen der freien Länge und dem radialen Abstand im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegt, so dass ein Führungsstab etwa so lang sein sollte wie der radiale Abstand zwischen Anbindungsstelle und Haspelachse. Damit sind gute Kompromisse zwischen möglichst kompakter Bauform der Haspeleinheit und ausreichender Federwirkung realisierbar.Experiments by the inventors have shown that the guide rods should be neither too long nor too short. According to a further development, it is provided that a ratio between the free length of the guide rods and the radial distance between the frame-fixed connection points of the guide rods and the reel axis is in the range of 0.5 to 2. The free length of a guide rod is measured between the connection point fixed to the frame and the free end of the guide rod. It is usually particularly favorable if the ratio between the free length and the radial distance is in the range between 0.8 and 1.2, so that a guide rod should be approximately as long as the radial distance between the connection point and the reel axis. This makes it possible to achieve good compromises between the most compact design of the reel unit and sufficient spring action.
Einerseits sind möglichst geringe radiale Abstände der Anbindungsstellen von der Haspelachse vorteilhaft für eine insgesamt kompakte laterale Abmessung der Haspeleinheit. Andererseits kann dann der um die Haspelachse zentrierte Bereich für die Aufnahme eines Coils zu eng werden. Liegt dagegen die freie Länge der Führungsstäbe etwa in der Größenordnung des radialen Abstands der Anbindungsstellen zur Haspelachse, so bleibt bei immer noch kompakten Außenabmessungen der Haspeleinheit einerseits genügend Platz zur Aufnahme eines Coils im Bereich um die Haspelachse und andererseits haben die Führungsstäbe mit auslenkbarem freien Endabschnitt eine ausreichende Länge, um auch bei nicht zu großen Kräften bereits signifikante Auslenkungen und/oder Verformungen zu zeigen.On the one hand, the smallest possible radial distances between the connection points and the reel axis are advantageous for an overall compact lateral dimension of the reel unit. On the other hand, the area centered around the reel axis can then become too narrow to accommodate a coil. If, on the other hand, the free length of the guide rods is approximately in the order of magnitude of the radial distance between the connection points and the reel axis, then while the external dimensions of the reel unit are still compact, there is, on the one hand, enough space to accommodate a coil in the area around the reel axis and, on the other hand, the guide rods have a deflectable free end section sufficient length to show significant deflections and/or deformations even when the forces are not too great.
In Ausgestaltung der Vorrichtung liegen die Werkstückführungen der Führungsstäbe in einer Neutralstellung innerhalb eines Kreisrings. Die Neutralstellung bezeichnet dabei jene Stellung der Führungsstäbe, die ohne Auslenkung der Führungsstäbe vorliegt. Mit anderen Worten: Die Führungsstäbe befinden sich in ihrer Neutralstellung, wenn sie im Wesentlichen frei von Belastung durch den Einzug des Werkstücks sind. Der Kreisring ist vorzugsweise durch zwei konzentrisch angeordnete Kreise bestimmt, wobei ein Radius des inneren Kreises um 3 bis 20 Prozent, insbesondere um etwa 10 Prozent, kleiner ist als der Radius des äußeren Kreises. Auf diese Weise kann einem Knicken des Werkstücks entgegengewirkt werden.In the embodiment of the device, the workpiece guides of the guide rods are in a neutral position within a circular ring. The neutral position refers to the position of the guide rods that exists without deflection of the guide rods. In other words, the guide rods are in their neutral position when they are essentially free of stress caused by the workpiece being pulled in. The circular ring is preferably defined by two concentrically arranged circles, with a radius of the inner circle being 3 to 20 percent, in particular about 10 percent, smaller than the radius of the outer circle. In this way, buckling of the workpiece can be counteracted.
Wenn jeder Führungsstab mindestens eine Werkstückführung aufweist und Führungsstäbe mehr oder weniger ringförmig um die Haspel verteilt sind, kann ein mehr oder weniger kreisbogenförmig verlaufender längerer Abschnitt des Werkstückmaterials durch die einzelnen Werkstückführungen der Führungsstäbe geführt und gehalten werden, so dass das Werkstückmaterial wenigstens eine Schlaufe bilden kann. Eine Schlaufe im Sinne dieser Anmeldung ist insbesondere dann gebildet, wenn das Werkstückmaterial über 360° oder mehr um die Haspelachse herumgeführt wird.If each guide rod has at least one workpiece guide and guide rods are distributed more or less in a ring shape around the reel, a longer section of the workpiece material running more or less in the shape of a circular arc can be guided and held by the individual workpiece guides of the guide rods, so that the workpiece material can form at least one loop . A loop in the sense of this application is formed in particular when the workpiece material is guided around the reel axis over 360° or more.
Eine Führungsstabanordnung kann als Schlaufenspeicher für das Werkstückmaterial dienen, in dem wenigstens eine Schlaufe des Werkstückmaterials durch die Werkstückführungen der einzelnen Führungsstäbe gehalten wird. Somit weist die Haspeleinheit einen Schlaufenspeicher auf, der bewirkt, dass die freie Werkstücklänge zwischen der Abnahmestelle am Werkstück-Coil und der Einzugseinrichtung deutlich länger sein kann als der Abstand zwischen Haspeleinheit und Umformeinrichtung. Ein solcher Schlaufenspeicher kann - wie oben bereits angedeutet - auch als Pufferspeicher dienen, um die Beschleunigungsvorgänge an der Einzugseinrichtung vom Werkstückvorrat abzukoppeln.A guide rod arrangement can serve as a loop storage for the workpiece material, in which at least one loop of the workpiece material is held by the workpiece guides of the individual guide rods. The reel unit thus has a loop storage, which means that the free workpiece length between the removal point on the workpiece coil and the feed device can be significantly longer than the distance between the reel unit and the forming device. Such a loop memory can - as already indicated above - also serve as a buffer memory in order to decouple the acceleration processes on the feed device from the workpiece supply.
Der Schlaufenspeicher ist in diesem Fall im Wesentlichen konzentrisch zur Haspelachse angeordnet. Dies bedeutet, dass die werkstückberührenden Komponenten des Schlaufenspeichers (also die Werkstückführungen an den Führungsstäben) so angeordnet sind, dass sich wenigstens eine Schlaufe bilden kann, die mehr oder weniger konzentrisch zur Haspelachse abgeordnet ist. Bei vertikaler Haspelachse ist dieser Schlaufenspeicher vorzugsweise in einem Niveau oberhalb desjenigen Bereichs der Haspel angeordnet, in welchem das aufgenommene Coil liegt.In this case, the loop storage is arranged essentially concentrically to the reel axis. This means that the components of the loop storage that come into contact with the workpiece (i.e. the workpiece guides on the guide rods) are arranged in such a way that at least one loop can be formed, which is arranged more or less concentrically to the reel axis. With a vertical reel axis, this loop storage is preferably arranged at a level above the area of the reel in which the recorded coil lies.
Bei manchen Ausführungsformen weisen mehrere der Führungsstäbe, insbesondere alle Führungsstäbe, im zweiten Endabschnitt eine erste Werkstückführung und mindestens eine zweite Werkstückführung auf. Somit kann an den Werkstückführungen der Führungsstäbe der Führungsstabanordnung mehr als eine Schlaufe des Werkstückmaterials gebildet sein, beispielsweise können 1,5 Schlaufen oder zwei Schlaufen oder 2,5 Schlaufen gebildet werden. Dadurch kann die Führungsstabanordnung eine noch größere Speicherlänge des Schlaufenspeichers bereitstellen.In some embodiments, several of the guide rods, in particular all of the guide rods, have a first workpiece guide and at least one second workpiece guide in the second end section. Thus, more than one loop of the workpiece material can be formed on the workpiece guides of the guide rods of the guide rod arrangement, for example 1.5 loops or two loops or 2.5 loops can be formed. This allows the guide rod arrangement to provide an even greater storage length of the loop storage.
Vorzugsweise ist die Haspelachse in Vertikalrichtung orientiert. Dann wirkt sich die Schwerkraft auf alle Führungsstäbe in gleicher Weise aus, so dass keine schwerkraftbedingte Asymmetrie der Funktion zu befürchten ist. Grundsätzlich kann die Haspelachse aber auch schräg zur Vertikalen, ggf. auch horizontal orientiert sein.The reel axis is preferably oriented in the vertical direction. Gravity then affects all guide rods in the same way, so that there is no fear of asymmetry in function due to gravity. In principle, the reel axis can also be oriented obliquely to the vertical, or possibly also horizontally.
Eine Werkstückführung kann beispielsweise in Form einer geschlossenen oder an einer Stelle noch seitlich offenen Öse vorliegen. Diese kann aus dem Werkstoff des Führungsstabs integral mit diesem geformt sein. Es kann sich auch um eine gesondert herstellbare Öse handeln, die nachträglich z.B. durch Schrauben oder Schweißen, am zweiten Endabschnitt befestigt werden kann.A workpiece guide can, for example, be in the form of a closed eyelet or an eyelet that is still open at one point. This can be made from the material of the guide rod integrally with the be shaped like this. It can also be an eyelet that can be produced separately and can be subsequently attached to the second end section, for example by screwing or welding.
Eine Werkstückführung kann auch eine Umlenkrolle umfassen, die vorzugsweise an ihrem Umfang eine Umfangsnut aufweist, in der das geführte und umgelenkte Werkstück seitlich geführt werden kann. Mit einer Umlenkrolle ist eine besonders reibungsarme Werkstückführung möglich.A workpiece guide can also include a deflection roller, which preferably has a circumferential groove on its circumference in which the guided and deflected workpiece can be guided laterally. With a deflection roller, particularly low-friction workpiece guidance is possible.
Die Rolle kann z.B. konzentrisch zum Führungsstab an diesem drehbar gelagert sein. Die Werkstückführung kann auch Teil einer gesonderten Baugruppe sein, welche am zweiten Endabschnitt befestigt ist. Die Werkstückführung kann beispielsweise eine Umlenkrolle (ggf. mit Umfangsnut) aufweisen, die auf einem Achsstück gelagert ist, welches an einem am Führungsstab befestigbaren Träger bzw. Ausleger ausgebildet ist. Die Werkstückführungen können auf unterschiedlichen Höhen angebracht sein. Durch in vertikaler Richtung wendelförmig angeordneten Werkstückführungen, z.B. Umlenkrollen, kann ein Draht oder ein anderes langgestrecktes Werkstück bei Bedarf langsamer und gleichmäßiger auf Maschineneinzugshöhe gebracht werden. Insgesamt kann dadurch die Abwicklung des Werkstückmaterials und die Anpassung des Speichers homogener (allenfalls mit geringen Schwankungen) ablaufen.The roller can, for example, be rotatably mounted concentrically to the guide rod. The workpiece guide can also be part of a separate assembly which is attached to the second end section. The workpiece guide can, for example, have a deflection roller (possibly with a circumferential groove) which is mounted on an axle piece which is formed on a support or arm that can be attached to the guide rod. The workpiece guides can be attached at different heights. Using workpiece guides arranged helically in the vertical direction, e.g. deflection rollers, a wire or other elongated workpiece can be brought to the machine feed height more slowly and evenly if necessary. Overall, this means that the processing of the workpiece material and the adaptation of the memory can be carried out more homogeneously (at best with minor fluctuations).
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die einzelnen Führungsstäbe mit ihrem gestellseitigen ersten Endabschnitt an einem gestellfest angebrachten, insbesondere verschraubten oder verschweißten, Bauteil anzubinden. Gemäß einer Weiterbildung sind Führungsstäbe an dem gestellfesten Bauteil fest angebunden. Damit ergibt sich die Fähigkeit zur Auslenkung einiger oder aller Führungsstäbe zwischen Anbindungsstelle und Werkstückführung im Wesentlichen aus der elastischen Verformbarkeit bzw. der Steifigkeit des Bereichs zwischen Anbindungsstelle und Werkstückführung. Ein solcher Führungsstab kann dazu über seine gesamte Länge eine entsprechende elastische Nachgiebigkeit bzw. eine entsprechende Steifigkeit besitzen.There are different options for connecting the individual guide rods with their first end section on the frame side to a component that is fixed to the frame, in particular screwed or welded. According to a further development, guide rods are firmly connected to the component fixed to the frame. The ability to deflect some or all of the guide rods between the connection point and the workpiece guide essentially results from the elastic deformability or the rigidity of the area between the connection point and the workpiece guide. Such a guide rod can have a corresponding elastic flexibility or a corresponding rigidity over its entire length.
Bei manchen Ausführungsformen sind einige oder alle Führungsstäbe im Wesentlichen aus einem Federstahl gefertigt und konstruktiv so ausgelegt, dass die im Hinblick auf die auftretenden Kräfte optimale Steifigkeit bzw. elastische Nachgiebigkeit vorliegt.In some embodiments, some or all of the guide rods are essentially made of spring steel and are structurally designed so that the optimal rigidity or elastic flexibility is present with regard to the forces that occur.
Es ist auch möglich, zwischen der Anbindungsstelle innerhalb wenigstens eines Führungsstabs einen gesonderten Federabschnitt auszubilden, der im Vergleich zu den benachbarten Abschnitten leichter verformbar ist und einen wesentlichen Beitrag zur elastischen Nachgiebigkeit dieses Führungsstabs leistet. Ein elastisch nachgiebiger Abschnitt kann beispielsweise nach Art einer Schraubenfeder gestaltet sein. Es ist auch möglich, im Bereich des ersten Endabschnitts einen elastisch verformbaren Abschnitt aus einem gummielastischen Werkstoff einzufügen. Wenn innerhalb eines derartigen Führungsstabs ein gesonderter, elastisch verformbarer Abschnitt eingefügt ist, kann der Rest des Federstabs eine demgegenüber wesentlich höhere Steifigkeit aufweisen. Bei den genannten Ausführungsvarianten ist die erforderliche elastische Nachgiebigkeit zwischen Anbindungsstelle und Werkstückführung durch Konstruktion des Führungsstabs mit auslenkbarem freien Endabschnitt selbst gegeben.It is also possible to form a separate spring section between the connection point within at least one guide rod, which is more easily deformable compared to the adjacent sections and makes a significant contribution to the elastic flexibility of this guide rod. An elastically flexible section can be designed, for example, in the manner of a coil spring. It is also possible to insert an elastically deformable section made of a rubber-elastic material in the area of the first end section. If a separate, elastically deformable section is inserted within such a guide rod, the rest of the spring rod can have a significantly higher rigidity. In the embodiment variants mentioned, the required elastic flexibility between the connection point and the workpiece guide is provided by the design of the guide rod itself with a deflectable free end section.
Es ist auch möglich, einen Führungsstab über ein Schwenkgelenk an ein gestellfestes Bauteil anzubinden. In diesem Fall kann der Führungsstab selbst eine sehr hohe Steifigkeit aufweisen. Die elastische Nachgiebigkeit und die erforderlichen Rückstellkräfte können dann über eine Federanordnung realisiert werden, die einerseits an dem verschwenkbaren Führungsstab und andererseits an dem gestellfesten Bauteil angreift. Die Anordnung kann so getroffen sein, dass durch die gesonderten Federelemente ein Führungsstab bei Abwesenheit äußerer Kräfte im Bereich der Werkstückführung sich in einer Neutralstellung befindet, aus der er bei Einwirkung von Kräften über das zu führende Werkstück entsprechend ausgelenkt wird.It is also possible to connect a guide rod to a component fixed to the frame via a swivel joint. In this case, the guide rod itself can have a very high rigidity. The elastic compliance and the required restoring forces can then be achieved via a spring arrangement, which acts on the pivotable guide rod on the one hand and on the component fixed to the frame on the other hand. The arrangement can be such that, due to the separate spring elements, a guide rod is in a neutral position in the absence of external forces in the area of the workpiece guide, from which it is deflected accordingly when forces are applied to the workpiece to be guided.
Eine Zuführvorrichtung der hier beschriebenen Art sollte vorzugsweise in der Lage sein, nicht nur für einen bestimmten Werkstücktyp, sondern für ein gewisses Spektrum von Werkstücken unterschiedlicher Eigenschaften genutzt werden zu können. Beispielsweise sollten Werkstücke wie Drähte, Rohre oder Bänder unterschiedlicher Dicken und/oder unterschiedlicher Materialeigenschaften gleichermaßen zuverlässig aufgenommen und zugeführt werden können. Im Hinblick auf eine universelle Verwendbarkeit für Werkstücke unterschiedlicher Eigenschaften aus einem gewissen Anwendungsspektrum ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass einigen oder allen Führungsstäben eine Steifigkeits-Verstelleinrichtung zur Einstellung der effektiven Steifigkeit des Führungsstabs zugeordnet ist. Vorzugsweise sollte die Steifigkeits-Verstelleinrichtung so ausgelegt sein, dass eine stufenlose Einstellung der effektiven Steifigkeit innerhalb eines gewissen Einstellbereichs möglich ist. Der Begriff „effektive Steifigkeit“ bezeichnet hierbei im Wesentlichen den Widerstand gegen elastische Verformung, den ein Führungsstab dem zu führenden Werkstück entgegensetzt. Die effektive Steifigkeit ist dabei sowohl von der Elastizität des Werkstoffs eines Führungsstabs abhängig als auch von der Geometrie der den Führungsstab umfassenden Gesamtkonstruktion, die die Verformbarkeit mitbestimmt.A feeding device of the type described here should preferably be able to be used not only for a specific type of workpiece, but for a certain spectrum of workpieces with different properties. For example, workpieces such as wires, pipes or strips of different thicknesses and/or different material properties should be able to be picked up and fed equally reliably. With a view to universal usability for workpieces with different properties from a certain range of applications, in some embodiments it is provided that some or all of the guide rods are assigned a stiffness adjustment device for adjusting the effective stiffness of the guide rod. Preferably, the stiffness adjustment device should be designed so that a continuous adjustment of the effective stiffness is possible within a certain setting range. The term “effective stiffness” essentially refers to the resistance to elastic deformation that a guide rod offers to the workpiece to be guided. The effective stiffness depends on both the elasticity of the material of a guide rod and the geometry of the guide rod Overall construction comprising the guide rod, which also determines the deformability.
Bei manchen Ausführungsformen weist die Steifigkeits-Verstelleinrichtung für jeden der betreffenden Führungsstäbe einen mit Abstand daneben angeordneten Stützstab auf, der ebenfalls an dem Bauteil, welches den jeweiligen Führungsstab trägt, angebunden ist. Ein verschiebbares Verbindungselement verbindet diesen Führungsstab und den daneben angeordneten Stützstab. Über Verschiebung des Verbindungselements in Stablängsrichtung kann stufenlos eingestellt werden, über welche Abstützlänge der Führungsstab durch den Stützstab abgestützt und damit gegen äußere Kräfte widerstandsfähiger wird und wie lang dementsprechend die weiterhin verformbare Restlänge bis zur Werkstückführung bleibt. Das Verbindungselement kann beispielsweise beim Einrichten der Zuführvorrichtung auf ein neues Werkstückmaterial manuell verschoben und an der gewünschten Position mittels einer Klemmschraube oder dergleichen festgesetzt werden.In some embodiments, the stiffness adjustment device for each of the relevant guide rods has a support rod arranged at a distance next to it, which is also connected to the component that carries the respective guide rod. A displaceable connecting element connects this guide rod and the support rod arranged next to it. By moving the connecting element in the longitudinal direction of the rod, it is possible to continuously adjust the support length over which the guide rod is supported by the support rod and thus becomes more resistant to external forces and, accordingly, how long the remaining deformable length remains until the workpiece guide. The connecting element can, for example, be manually moved when setting up the feed device for a new workpiece material and fixed in the desired position by means of a clamping screw or the like.
Bei anderen Ausführungsformen, die im Bereich des ersten Endabschnitts einen gesonderten, elastisch verformbaren Federabschnitt aufweisen, kann eine Steifigkeits-Verstelleinrichtung dadurch realisiert werden, dass eine entlang des Führungsstabs verschiebbare Hülse vorgesehen ist, die auch über den Federabschnitt geführt werden kann. Je nachdem, über welche Länge die Hülse auch den Federabschnitt umschließt, kann die Auslenkbarkeit des Führungsstabs mehr oder weniger stark begrenzt werden. Auch dadurch lässt sich die effektive Steifigkeit eines Führungsstabs stufenlos einstellen.In other embodiments, which have a separate, elastically deformable spring section in the area of the first end section, a stiffness adjustment device can be realized by providing a sleeve which can be displaced along the guide rod and which can also be guided over the spring section. Depending on the length over which the sleeve encloses the spring section, the deflection of the guide rod can be limited to a greater or lesser extent. This also allows the effective rigidity of a guide rod to be infinitely adjusted.
In Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Haspel als aktive Haspel ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Haspel mittels eines Haspelantriebs antreibbar ist, wobei die Drehzahl der Haspeldrehung über Steuersignale einer Steuereinrichtung variabel vorgegeben werden kann. Die Drehung der Haspel kann in Abhängigkeit von Zuständen des Werkstückmaterials geregelt werden. Hierzu weist die Vorrichtung eine Werkstückzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen von Werkstückzuständen auf, die durch den Betrieb der Einzugseinrichtung beeinflussbar sind. Insbesondere wird der Werkstückzustand dadurch beeinflusst, mit welchem Bewegungsprofil, d.h. mit welchen Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten, das Werkstückmaterial in jeder Phase der Verarbeitung eingezogen wird. Die Werkstückzustandserfassungseinrichtung erzeugt Zustandssignale, die die Werkstückzustände repräsentieren. Die Führungsstabanordnung ist Funktionsbestandteil der Werkstückzustandserfassungseinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu konfiguriert, den Haspelantrieb in Abhängigkeit von den Zustandssignalen zu steuern. Damit ist ein geregelter Werkstückabzugsbetrieb möglich, bei dem sich die Dynamik der Drehung der Haspel an die Dynamik der Vorgänge beim Werkstückmaterialeinzug selbsttätig anpassen kann.In the embodiment of the device, the reel is designed as an active reel. This means that the reel can be driven by means of a reel drive, whereby the speed of reel rotation can be variably specified via control signals from a control device. The rotation of the reel can be controlled depending on the conditions of the workpiece material. For this purpose, the device has a workpiece state detection device for detecting workpiece states that can be influenced by the operation of the feed device. In particular, the workpiece condition is influenced by which movement profile, i.e. with which accelerations and/or speeds, the workpiece material is drawn in in each phase of processing. The workpiece state detection device generates state signals that represent the workpiece states. The guide rod arrangement is a functional component of the workpiece condition detection device. The control device is configured to control the reel drive depending on the status signals. This makes a controlled workpiece removal operation possible, in which the dynamics of the rotation of the reel can automatically adapt to the dynamics of the processes during the workpiece material intake.
Vorzugsweise weist die Werkstückzustandserfassungseinrichtung wenigstens einen Stabzustands-Erfassungssensor auf.Preferably, the workpiece condition detection device has at least one rod condition detection sensor.
Je nach Auslegung der Führungsstäbe sind unterschiedliche Stabzustands-Erfassungssensoren verwendbar, um entsprechende Zustandssignale zu generieren. Insbesondere dient der Stabzustands-Erfassungssensor zum Erfassen eines Stabzustands des wenigstens einen Führungsstabs mit auslenkbarem freien Endabschnitt.Depending on the design of the guide rods, different rod condition detection sensors can be used to generate corresponding status signals. In particular, the rod state detection sensor serves to detect a rod state of the at least one guide rod with a deflectable free end section.
Beispielsweise kann ein Auslenkungssensor als Stabzustands-Erfassungssensor genutzt werden. Dieser kann so angeordnet sein, dass eine Auslenkung eines Führungsstabs an einer bestimmten Position mit Abstand vom Anbindungsort des ersten Endabschnitts gemessen werden kann. Mithilfe eines Auslenkungssensors kann die Auslenkung des Führungsstabs in diesem Bereich in Bezug auf eine Referenzposition (beispielsweise eine Referenzposition im kräftefreien Zustand) bestimmt werden. Der Auslenkungssensor arbeitet vorzugsweise berührungslos und kann z.B. als Abstandssensor ausgelegt sein. Ein Abstand zwischen aktueller Position und Referenzposition ist dann ein Maß für die zur Auslenkung führenden Kräfte, die im Bereich der Werkstückführung auf den Führungsstab wirken.For example, a deflection sensor can be used as a bar state detection sensor. This can be arranged so that a deflection of a guide rod can be measured at a specific position at a distance from the connection location of the first end section. Using a deflection sensor, the deflection of the guide rod in this area can be determined in relation to a reference position (for example a reference position in the force-free state). The deflection sensor preferably works without contact and can be designed, for example, as a distance sensor. A distance between the current position and the reference position is then a measure of the forces leading to the deflection that act on the guide rod in the area of the workpiece guide.
Alternativ oder zusätzlich kann ein am auslenkbaren Führungsstab angebrachter Dehnungssensor als Stabzustands-Erfassungssensor genutzt werden, z.B. in Form eines Dehnmessstreifens. Dieser kann zum Beispiel in der Nähe der Anbindungsstelle innerhalb des ersten Endabschnitts am Führungsstab an derjenigen Seite angebracht sein, welche bei stärkeren auf das Werkstück wirkenden Kräften unter Zugspannung gelangt. Somit können über das Ausmaß der Verformung im Bereich des Dehnungssensors Rückschlüsse auf die im Bereich des freien zweiten Endabschnitts wirkenden auslenkenden Kräfte gezogen werden.Alternatively or additionally, a strain sensor attached to the deflectable guide rod can be used as a rod condition detection sensor, for example in the form of a strain gauge. This can, for example, be attached near the connection point within the first end section on the guide rod on the side that comes under tensile stress when stronger forces act on the workpiece. Thus, conclusions can be drawn about the deflecting forces acting in the area of the free second end section based on the extent of the deformation in the area of the strain sensor.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, mindestens einen Kraftsensor zu verwenden, der die auf einen Führungsstab zu dessen Auslenkung oder Verformung wirkenden Kräfte misst.Alternatively or additionally, it is also possible to use at least one force sensor that measures the forces acting on a guide rod to deflect or deform it.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Dreh- oder ein Weggeber verwendet werden, um den Stabzustand zu erfassen.Alternatively or additionally, a rotary encoder or a displacement sensor can be used to record the rod condition.
Es ist ferner alternativ oder zusätzlich möglich, als Stabzustands-Erfassungssensor einen Beschleunigungssensor zu nutzen, der eine Beschleunigung des zweiten Endabschnitts bei seiner Auslenkung erfasst.It is also alternatively or additionally possible to use one as a bar state detection sensor To use an acceleration sensor that detects an acceleration of the second end section during its deflection.
Es ist auch möglich, einen Führungsstab im Bereich seiner Anbindung an eine gestellfeste Komponente um eine Schwenkachse schwenkbar zu lagern und z.B. über Federspannung in eine Nullstellung vorzuspannen, aus der der Federstab dann bei Einwirkung von durch das geführte Werkstück verursachten Kräften verschwenkt wird. Das Ausmaß der Verschwenkung kann über einen Drehgeber erfasst werden, wobei dann der Drehwinkel ein Maß für die im Bereich der Werkstückführung wirkenden Kräfte ist.It is also possible to mount a guide rod in the area of its connection to a component fixed to the frame so that it can pivot about a pivot axis and, for example, to pretension it into a zero position using spring tension, from which the spring rod is then pivoted when the forces caused by the guided workpiece are applied. The extent of the pivoting can be detected using a rotary encoder, with the angle of rotation then being a measure of the forces acting in the area of the workpiece guide.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein Stabzustands-Erfassungssensor als Proportionalsensor ausgelegt, der innerhalb eines zwischen einem ersten Endwert und einem zweiten Endwert liegenden Erfassungsbereichs für jeden Wert der erfassten Zustandsgröße ein dem Ausmaß der Zustandsgröße proportionales Zustandssignal erzeugen kann. Somit kann innerhalb des Erfassungsbereichs stufenlos für jeden Zustand ein entsprechendes Zustandssignal generiert werden. Dadurch kann ein besonders ruhiger Haspellauf mit gegebenenfalls nur allmählichen Drehzahländerungen bzw. nur schwachen Beschleunigungen realisiert werden.According to a further development, a bar state detection sensor is designed as a proportional sensor, which can generate a state signal proportional to the extent of the state variable for each value of the detected state variable within a detection range lying between a first final value and a second final value. This means that a corresponding status signal can be generated continuously for each status within the detection range. As a result, a particularly quiet reel run can be achieved with possibly only gradual changes in speed or only weak accelerations.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen alle Führungsstäbe elastisch auslenkbar sind. Dies ist jedoch nicht zwingend. Bei manchen Ausführungsformen gibt es einen oder mehrere Führungsstäbe, bei denen der zweite Endabschnitt, d.h. der freie Endabschnitt, im Wesentlichen nicht auslenkbar ist. Insbesondere können die zweiten Endabschnitte zweier unmittelbar benachbarter Führungsstäbe derart nicht auslenkbar sein. Unter „im Wesentlichen nicht auslenkbar“ ist dabei zu verstehen, dass der betreffende zweite Endabschnitt im Betrieb der Vorrichtung kaum oder gar nicht ausgelenkt wird, also auch bei Einwirkung äußerer Kräfte im Wesentlichen ortsfest bleibt. Hierfür können der betreffende Führungsstab und seine gestellseitige Anbindung gegenüber dem wenigstens einen auslenkbaren Führungsstab vergleichsweise biegesteif oder starr ausgebildet sein. Nicht-auslenkbare Führungsstäbe werden hier auch als im Wesentlichen unauslenkbar bezeichnet.There are embodiments in which all guide rods can be deflected elastically. However, this is not mandatory. In some embodiments, there are one or more guide rods in which the second end section, i.e. the free end section, is essentially not deflectable. In particular, the second end sections of two immediately adjacent guide rods cannot be deflected in this way. “Substantially non-deflectable” is understood to mean that the second end section in question is hardly or not deflected during operation of the device, i.e. it remains essentially stationary even when external forces are applied. For this purpose, the relevant guide rod and its frame-side connection can be designed to be comparatively rigid or rigid compared to the at least one deflectable guide rod. Non-deflectable guide rods are also referred to here as essentially undeflectable.
In Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein vom Gestell der Haspeleinheit gesondert handhabbarer Führungsstab-Träger vorgesehen, der alle Führungsstäbe trägt, wobei die ersten Endabschnitte der Führungsstäbe an den Führungsstab-Träger angebunden sind und der Führungsstab-Träger lösbar mit dem Gestell verbindbar ist. Bei dem Führungsstab-Träger kann es sich beispielsweise um einen ringförmig geschlossenen Trägerrahmen handeln, dessen freier innerer Durchmesser so groß ist, dass der Trägerrahmen die Haspeleinheit mit dem größten darauf anbringbaren Coil außen umschließen kann. Der Trägerrahmen kann beispielsweise eine polygonale Form haben und aus geraden, in Winkeln zusammengesetzten Einzelteilen bestehen, die eine verwindungssteife Gesamtanordnung mit geringem Gesamtgewicht bilden.In an embodiment of the device, a guide rod carrier which can be handled separately from the frame of the reel unit is provided and which carries all the guide rods, the first end sections of the guide rods being connected to the guide rod carrier and the guide rod carrier being detachably connectable to the frame. The guide rod carrier can, for example, be a ring-shaped, closed carrier frame, the free inner diameter of which is so large that the carrier frame can enclose the outside of the reel unit with the largest coil that can be attached to it. The support frame can, for example, have a polygonal shape and consist of straight individual parts assembled at angles, which form a torsion-resistant overall arrangement with a low overall weight.
Der Führungsstab-Träger mit den daran angebrachten oder anbringbaren Führungsstäben kann als Nachrüstsatz vorliegen, um herkömmliche Haspeleinheiten ohne großen technischen Aufwand relativ kostengünstig in eine erfindungsgemäße Konfiguration umzubauen.The guide rod carrier with the guide rods attached or attachable to it can be available as a retrofit kit in order to convert conventional reel units relatively inexpensively into a configuration according to the invention without great technical effort.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen solchen Nachrüstsatz. Der Nachrüstsatz kann zum Nachrüsten einer herkömmlichen gattungsgemäßen Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks verwendet werden. Der Nachrüstsatz umfasst einen Führungsstab-Träger, der eine Führungsstabanordnung mit drei oder mehr Führungsstäben trägt. Jeder der Führungsstäbe erstreckt sich im Wesentlichen parallel oder in spitzem Winkel zu einer Hauptachse des Nachrüstsatzes von einem ersten zu einem zweiten Endabschnitt. Dabei ist der erste Endabschnitt an einer trägerfesten Anbindungsstelle am Führungsstab-Träger angebunden und der zweite Endabschnitt einiger oder aller der Führungsstäbe ist mindestens radial zur Hauptachse elastisch federnd auslenkbar. Der zweite Endabschnitt weist eine Werkstückführung zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks auf. Dabei ist der Führungsstabträger derart an dem Gestell der Haspeleinheit montierbar, dass die Hauptachse koaxial zur Haspelachse verläuft und die Führungsstäbe um die Haspel herum verteilt angeordnet sind. Durch die Montage des Nachrüstsatzes am Gestell der Haspeleinheit kann eine oben beschriebene Vorrichtung ausgebildet werden, an deren Gestell den Führungsstab-Träger des Nachrüstsatzes fest angebracht ist. Unter dieser Maßgabe gelten die oben angeführten Vorteile mutatis mutandis auch für den Nachrüstsatz bzw. eine mit dem Nachrüstsatz nachgerüstete Vorrichtung.One aspect of the invention relates to such a retrofit kit. The retrofit kit can be used to retrofit a conventional generic device for feeding an elongated workpiece. The retrofit kit includes a guide rod carrier that supports a guide rod assembly with three or more guide rods. Each of the guide rods extends from a first to a second end section substantially parallel or at an acute angle to a main axis of the retrofit kit. The first end section is connected to a support-fixed connection point on the guide rod carrier and the second end section of some or all of the guide rods can be deflected in an elastically resilient manner at least radially to the main axis. The second end section has a workpiece guide for guiding and/or deflecting the workpiece. The guide rod carrier can be mounted on the frame of the reel unit in such a way that the main axis runs coaxially to the reel axis and the guide rods are arranged distributed around the reel. By mounting the retrofit kit on the frame of the reel unit, a device described above can be formed, to the frame of which the guide rod carrier of the retrofit kit is firmly attached. Under this condition, the advantages listed above also apply mutatis mutandis to the retrofit kit or a device retrofitted with the retrofit kit.
Der Führungsstab-Träger des Nachrüstsatzes kann als ringförmig geschlossene Einheit ausgebildet sein, z.B. mit einem polygonalen, beispielsweise sechseckigen, Umriss. Es kann je pro Ecke des Umrisses ein Führungsstab vorhanden sein. Die Führungsstäbe können an den Ecken oder zwischen den Ecken an den Seiten des Führungsstabträgers angebunden sein.The guide rod carrier of the retrofit kit can be designed as a ring-shaped closed unit, for example with a polygonal, for example hexagonal, outline. There can be one guide rod per corner of the outline. The guide rods can be connected to the corners or between the corners on the sides of the guide rod support.
Hinsichtlich der Anzahl der Führungsstäbe, der Anordnung der Werkstückführungen und der sonstigen Ausgestaltung der Führungsstabanordnung wird auf die voranstehende Beschreibung verwiesen.With regard to the number of guide rods, the arrangement of the workpiece guides and the other design of the guide rod arrangement Please refer to the description above.
Der Nachrüstsatz kann auch Komponenten einer Werkstückzustandserfassungseinrichtung der in dieser Anmeldung beschriebenen Art aufweisen.The retrofit kit can also have components of a workpiece condition detection device of the type described in this application.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Umformmaschine, die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung zum Einziehen eines langgestreckten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine aufweist, wobei die Umformanlage eine erfindungsgemäße und oben beschriebene Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks aufweist. Die oben erläuterten Vorteile übertragen sich somit auch auf die erfindungsgemäße Umformmaschine.The invention also relates to a forming machine which has a feed device that can be operated at varying feed speed for pulling in an elongated workpiece and for conveying the workpiece to a tool area of the forming machine, the forming system having a device according to the invention and described above for feeding an elongated workpiece. The advantages explained above are therefore also transferred to the forming machine according to the invention.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
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1 zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage mit einer Umformmaschine in Form einer Federwindemaschine sowie einer in Materialflussrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Zuführvorrichtung; -
3A bis4B illustrieren einige Möglichkeiten, die effektive Steifigkeit von Führungsstäben stufenlos zu verstellen; -
5 zeigt in schematischer Perspektivdarstellung eine weitere Zuführvorrichtung, die mit einem Nachrüstsatz nachgerüstet ist.
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1 shows an overall view of a wire processing system with a forming machine in the form of a spring winding machine and an upstream device in the material flow direction for feeding the elongated wire-shaped workpiece material according to an exemplary embodiment; -
2 shows an enlarged view of the feed device; -
3A until4B illustrate some ways to continuously adjust the effective stiffness of guide rods; -
5 shows a schematic perspective view of another feeding device that is retrofitted with a retrofit kit.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Die schematische
Die Drahtverarbeitungsanlage 100 umfasst eine Umformmaschine 200 in Form einer Federwindemaschine 200 sowie eine in Materialflussrichtung vorgeschaltete Vorrichtung 300 zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials zur Umformmaschine 200. Die Vorrichtung 300 wird in dieser Anmeldung auch kurz als Zufuhrvorrichtung 300 bezeichnet.The
Die Umformmaschine 200 umfasst eine Einzugseinrichtung 210, die an die Steuereinheit 290 der Umformmaschine 200 angeschlossen ist und unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm Draht, der durch die Zufuhrvorrichtung 300 zugeführt wird, in den mit Umformwerkzeugen (einem oder mehreren) ausgestatteten Werkzeugbereich 220 der Umformmaschine 200 fördert. Durch die in Materialförderrichtung nachgeschalteten Umformwerkzeuge wird der zugeführte Draht zu einer Schraubenfeder oder (bei anderen Umformmaschinen) zu einem anderen Formteil umgeformt. Nach Abschluss der Umformoperation wird das fertiggestellte Formteil unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm mittels einer nicht dargestellten Schnitteinrichtung vom zugeführten Draht abgetrennt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes zu fertigende Formteil.The forming machine 200 includes a
Der Vorschub des Drahts zum Werkzeugbereich 220 bzw. der Einzug des Drahts durch die Einzugseinrichtung 210 soll nach einem für den Fertigungsprozess spezifischen Geschwindigkeits-Profil mit einer zeitabhängig variierenden Einzugsgeschwindigkeit erfolgen. Vorzugsweise hat die Einzugseinrichtung 210 mindestens ein Einzugswalzenpaar, welches zwei Einzugswalzen aufweist, die mit zueinander parallelen Drehachsen angeordnet sind und gegenläufig drehend über einen gesteuerten Antrieb angetrieben werden können. Häufig sind zwei oder mehr synchron betreibbare Einzugswalzenpaare vorgesehen, um die Vorschubkräfte materialschonend und ohne nennenswerten Schlupf auf das Werkstückmaterial übertragen zu können. Die Einzugswalzen begrenzen mit ihren profilierten Umfangsflächen einen Einzugsspalt zum Hindurchführen des Werkstücks. Durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Einzugswalzen können somit die Vorschubgeschwindigkeit und die Vorschubrichtung des zu verarbeitenden Materials vorgegeben werden.The feed of the wire to the
Eine nicht ausreichend gut kontrollierte Zufuhr von Draht kann beispielsweise bei Federwindemaschinen zu erheblichen Qualitätsproblemen führen. Bei diesen Umformmaschinen wird, anders als bei Drahtbiegemaschinen im Biegevorgang, die Umformkraft an den Umformwerkzeugen direkt von den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung 210 aufgebracht, um das Werkstück gegen ein Windewerkzeug zu drücken und so den Windevorgang voranzubringen. Bei diesem Prozess kann sich ein eventueller Schlupf an den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung 210 direkt auf die Qualität des Endprodukts auswirken. Der Schlupf an der Einzugseinrichtung 210 kann bei hochdynamischen Federwindenmaschinen in ungünstigen Fällen mehrere Prozent der Gesamteinzugslänge betragen, wodurch die produzierten Federn zu kurz werden würden.An insufficiently well-controlled supply of wire can lead to significant quality problems in spring winding machines, for example. In these forming machines, unlike wire bending machines in the bending process, the forming force on the forming tools is applied directly by the feed rollers of the
Eine Aufgabe der Zufuhrvorrichtung 300 kann darin bestehen, der Einzugseinrichtung der Umformmaschine 200 den Draht zu jedem Zeitpunkt möglichst genau mit der zu diesem Zeitpunkt benötigten Geschwindigkeit zuzuführen.One task of the
Ein Werkstückvorrat mit einer großen Länge des zu verarbeitenden Drahts wird in Form einer Spule bzw. eines Coils 112 in einer Haspeleinheit 380 der Vorrichtung 300 vorgehalten. Die Haspeleinheit 380 weist in diesem Beispiel eine Haspel 310 auf. Die Haspel 310 ist in den Beispielen der
Die Haspeleinheit 380 ist eine von der Umformmaschine 200 gesonderte Baugruppe, die zum Aufnehmen des Coils 112 aus Werkstückmaterial dient. Die Haspeleinheit 380 umfasst ein Gestell 320, welches beispielsweise eine Bodenplatte mit Stellfüßen zum Aufstellen auf dem Hallenboden sowie auf der Bodenplatte Lagereinrichtungen zur Lagerung der Haspel 310 aufweist. Die Haspel 310 ist unbegrenzt drehbar gelagert.The
Die Haspel 310 ist in den Figuren nur schematisch dargestellt. Sie umfasst in ihrem unteren Teil eine plattenförmige oder tellerförmige Bundaufnahme 314, auf welcher ein Drahtbund oder ein anderer Werkstückbund abgelegt werden kann. Nicht dargestellt sind vier radial stufenlos verstellbare, nach oben ragende Rungen, mit denen das Coil nach Auflegen auf der Bundaufnahme zentriert werden kann. Ein oberes Abschlusselement 316 nach Art eines Rads mit radialen Speichen wird nach Auflegen des Coils über eine koaxial zur Haspelachse 312 angeordnete Zentrierstange 317 gestülpt und in einer bestimmten Höhenposition festgeklemmt.The
Während des Betriebs der Umformmaschine 200 wird der Draht dann mithilfe von deren Einzugseinrichtung 210 allmählich vom Umfang des Drahtcoils 112 abgezogen.During operation of the forming machine 200, the wire is then gradually withdrawn from the circumference of the
Zu den mechanischen Komponenten, die ein möglichst gleichmäßiges Abrollen des Werkstücks 110 von der Haspel 310 ermöglichen, gehört eine Führungsstabanordnung 410, die beispielsweise sechs Führungsstäbe 420 umfasst, die mit im Wesentlichen gleichmäßigen Umfangsabständen in einer ringförmigen oder kreisförmigen Anordnung um die Haspel 310 herum angeordnet sind. Jeder der Führungsstäbe 420 hat einen ersten Endabschnitt 422, der im Bereich einer Anbindung 424 an der Bodenplatte des Gestells 320 fest angebunden ist, sowie am gegenüberliegenden Ende einen zweiten Endabschnitt 425, der nicht an der Bodenplatte angebunden ist. Vorliegend ist der zweite Endabschnitt 425 jedes der Führungsstäbe 420 gegenüber der Bodenplatte in gewissen Grenzen frei beweglich ist. Die Grenzen sind durch die elastische Biegsamkeit bzw. Steifigkeit des Führungsstabs 420 und dessen entsprechende elastische Verformbarkeit gegeben. In Abwesenheit äußerer Kräfte sind die Führungsstäbe 420 vorliegend jeweils gerade. Sie sind so angebunden, dass ihre Längsachsen mit der Haspelachse 312 einen spitzen Winkel von etwa 10° bis 20° einschließen, in der Weise, dass die Führungsstäbe 420 ausgehend von den Anbindungsstellen 424 bezogen auf die Haspelachse 312 in Radialrichtung nach außen geneigt sind. Die Anbindungsstellen 424 der Führungsstäbe 420 sind in radialem Abstand zur Haspelachse 312 angeordnet. Ein Verhältnis dieses radialen Abstands zur freien Länge der Führungsstäbe 420 liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 2. Jeder der Führungsstäbe 420 trägt in seinem dem Gestell 320 fernen freien zweiten Endabschnitt 425 zwei bezogen auf die Länge des Führungsstabs 420 axial versetzte Werkstückführungen 430, die als werkstückberührende Komponenten zu den Führungsstäben 420 gehören und so ausgebildet sind, dass der vorbeikommende Draht mithilfe der Werkstückführungen 430 in der Nähe des freien Endes des Führungsstabs 420 gehalten und geführt werden kann.The mechanical components that enable the
Im Beispielsfall weist jede der Werkstückführungen 430 eine Umlenkrolle 432 auf. Die Umlenkrolle 432 ist mithilfe eines Auslegers 434 am zweiten Endabschnitt 425 eines Führungsstabs 420 montiert. Der Ausleger 434 hat einen Auslegerarm, der in einem Endbereich eine Durchgangsbohrung zum Hindurchführen des Endabschnitts 425 des Führungsstabs 420 aufweist, und mit Abstand davon im anderen Endbereich ein Achsstück, an dem die Umlenkrolle 432 drehbar gelagert ist. Die Drehachse der Umlenkrolle 432 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des zweiten Endabschnitts 425 bzw. des unverbogenen Führungsstabs 420.In the example case, each of the workpiece guides 430 has a
Das Werkstück 110, hier also der Draht, wird im Bereich zwischen Umlenkrolle 432 und Führungsstab 420 am radial außen liegenden Teil des Umfangs der Umlenkrolle 432 geführt, die dazu eine Umfangsnut aufweist, um ein Abrutschen des geführten Drahts in Axialrichtung zu verhindern.The
Beispielsweise sind an jedem Führungsstab 420 in dessen zweitem Endabschnitt 425 zwei axial gegeneinander versetzte Umlenkrollen 432 montiert, deren Längsposition am Führungsstab 420 bei Einrichtung der Maschine stufenlos eingestellt und mithilfe von Klemmschrauben oder dergleichen festgelegt werden kann.For example, on each
Wie in den
Die mit ihren ersten Endabschnitten 422 gestellfest angebundenen Führungsstäbe 420 sind so ausgelegt, dass sie gegenüber den typischerweise vom Werkstückmaterial ausgeübten Kräften nicht starr und unbeweglich sind, sondern im Gegenteil einerseits eine gewisse Steifigkeit aufweisen, andererseits aber eine elastische Verbiegung unter Einwirkung von Kräften des Werkstückmaterials auf die Werkstückführungen erlauben. Die Führungsstäbe 420 sind vorliegend jeweils aus Federstahl gefertigt und bezogen auf ihre Stablänge (zwischen den beiden Enden) relativ dünn. Ein Verhältnis zwischen maximalem Durchmesser und Stablänge der Federstäbe kann beispielsweise im Bereich von 0,005 bis 0,02 liegen. Die Länge der Federstäbe zwischen der Anbindungsstelle 424 und dem freien Ende liegt etwa im Bereich zwischen 80 % und 120 % des radialen Abstands der Anbindungsstellen 424 von der Haspelachse 312. The
Dadurch ist ein Schlaufenspeicher 440 geschaffen, der einerseits eine relativ hohe Aufnahmekapazität (etwa entsprechend dem doppelten Umfang einer aufgenommenen Schlaufe) aufweist und der andererseits aufgrund der elastischen Nachgiebigkeit der Führungsstäbe 420 auf Änderungen der von der Einzugseinrichtung verursachten Zugspannung durch Auslenkung der freien Enden der Führungsstäbe 420 reagieren kann, um das Speichervolumen des Schlaufenspeichers 440 in gewissen Grenzen zu verändern. Die wesentliche Komponente der Auslenkung ist dabei radial zur Haspelachse 312 orientiert, da der Draht die Führungsstäbe 420 nach innen ziehen will. Zudem können die Führungsstäbe 420 seitlich, also in Richtung eines jeweils benachbarten Führungstabs 420, elastisch federnd ausgelenkt werden.This creates a
Wird beispielsweise die von der Einzugseinrichtung 210 ausgeübte Zugkraft F deutlich erhöht, so werden dadurch alle freien Enden der Führungsstäbe 420 durch das unter Spannung stehende Werkstückmaterial im Wesentlichen nach radial innen in Richtung Haspelachse 312 gezogen, so dass ein Spannungsausgleich stattfindet und die Zugspannungsspitzen nicht an der Haspel 310 ankommen, die mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit weiterdrehen kann. Wenn andererseits nach einer Phase relativ hoher Zuggeschwindigkeit die Zuggeschwindigkeit nachlässt, reduzieren sich die radial nach innen wirkenden Kräfte an den Enden der Führungsstäbe 420, so dass diese unter Abbau ihrer elastischen Spannungen nach außen ausgelenkt werden, wodurch wiederum die Haspel 310 spannungsmäßig vom Einzug weitgehend entkoppelt werden kann.For example, if the tensile force F exerted by the
Innerhalb des Führungsstabs 420 ist beispielweise ein gesonderter Federabschnitt 421 ausgebildet, der im Vergleich zu benachbarten Abschnitten besagten Führungsstabs 420 leichter elastisch verformbar ist. „Leichter elastisch verformbar“ bedeutet dabei beispielsweise eine im Bereich des Federabschnitts 421 gegenüber den benachbarten Abschnitten lokal verringerte Steifigkeit. Dies kann bei homogenem Material des Führungsstabs 420 beispielsweise durch lokale Änderung des auf die senkrecht zur Auslenkung orientierte Biegeachse bezogenen Flächenträgheitsmoments erreicht werden. Zur lokalen Verringerung der elastischen Verformbarkeit kann der Federabschnitt 421 gesondert ausgebildet sein und/oder in der Art einer Schraubenfeder ausgebildet sein und/oder aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen.Within the
Die Führungsstabanordnung 410 hat aufgrund der konstruktiv gegebenen elastischen Nachgiebigkeit und der Möglichkeit der reversiblen Auslenkung der freien Endabschnitte 425 aufgrund daran angreifender Radialkräfte eine gewisse Sensitivität, also einen konstruktiv bedingten Zusammenhang zwischen der Größe der zur Auslenkung führenden Kräfte im Bereich der Werkstückführungen 430 und der dadurch verursachten radialen Auslenkungen. Die Sensitivität ist auf die effektive Steifigkeit des betreffenden Führungsstabs 420 zurückzuführen. Due to the elastic flexibility provided by the design and the possibility of reversible deflection of the
Um die Haspeleinheit 380 mit gutem Wirkungsgrad und/oder ausreichend sensibler Regelung für die Verarbeitung unterschiedlich fester Werkstückmaterialien einsetzen zu können, sind manche Ausführungsbeispiele mit speziellen Einrichtungen ausgestattet, die eine relativ schnell und einfach durchführbare Einstellung der effektiven Steifigkeit der Führungsstabanordnung 410 ermöglichen. Vorzugsweise erlauben diese Einrichtungen eine stufenlose Einstellung der effektiven Steifigkeit.In order to be able to use the
In den
Bei der Variante den
Bei der Variante der
Einige Vorteile der Ausführungsbeispiele gegenüber konventionellen Zufuhrvorrichtungen seien nachfolgend nochmals in Zusammenschau erwähnt.Some advantages of the exemplary embodiments compared to conventional feed devices are mentioned again below in summary.
Die Auslenkung über den Umfang der Haspel 310 bringt bei kleinerer Auslenkungen der Führungsstäbe 420 einen größeren Drahtspeicherweg. Außerdem wird durch die Verteilung der Auslenkung über mehrere Arme bzw. Rollen über den gesamten Umfang das Risiko der Knickbildung reduziert. Durch die in vertikaler Richtung wendelförmig angeordneten Umlenkrollen 432 wird der Draht auch langsamer und gleichmäßiger auf Maschineneinzugshöhe gebracht. Insgesamt läuft die Abwicklung des Drahtes und die Anpassung des Speichers homogener ab.The deflection over the circumference of the
Es werden über den Umfang der Haspel 310 drei oder mehr Führungsstäbe 420 eingesetzt, z.B. vier, fünf, sechs, sieben oder acht. Anstelle einer beweglichen Lagerung wird die Auslenkung über die Federwirkung von Führungsstangen realisiert, die als Federstangen fungieren. Am freien Ende jeder Führungsstange können Umlenkrollenkombinationen zum Einsatz kommen, ggf. auch Ösen.Three or
Einige oder - wie vorliegend - alle der Führungsstäbe 420 sind mit ihrem gestellseitigen ersten Endabschnitt 422 an einem gestellfesten Bauteil fest angebunden. Alternativ hierzu kann wenigstens einer der Führungsstäbe 420 über ein Schwenkgelenk an ein gestellfestes Bauteil angebunden sein, wobei eine Federanordnung vorgesehen ist. Bei dieser, in den Figuren nicht gezeigten, Alternative greift die Federanordnung einerseits an dem verschwenkbaren Führungsstab 420 und anderseits an einem gestellfesten Bauteil an. Dabei ist die Anordnung derart ausgelegt ist, dass ein Führungsstab 420 bei Abwesenheit äußerer Kräfte im Bereich der Werkstückführung 430 durch die Federanordnung in einer Neutralstellung gehalten wird, aus der er bei Einwirkung von Kräften über das zu führende Werkstück 110 unter Verformung der Federanordnung ausgelenkt wird.Some or - as in the present case - all of the
Die Haspel 310 ist bei dem Beispiel nach
Die Auswirkungen von Änderungen der Werkstückspannung am Einzug auf den Bereich der Führungsstabanordnung 410 werden gemäß
Im Beispielsfall der
Der Abstand AB ist ein empfindliches Maß für die Werkstückspannung. Steht das zu Schlaufen aufgewickelte Werkstück 110 nicht unter Spannung, so befinden sich alle Führungsstäbe 420 in ihrer kräftefreien Konfiguration, in der sie nicht elastisch verbogen, sondern spannungsfrei und gerade sind. In dieser kräftefreien Konfiguration befinden sich die Führungsstäbe 420 in einer Null- oder Neutralstellung. Wenn sich die Führungsstäbe 420 in ihrer Neutralstellung befinden, sind die die Werkstückführungen 430 der Führungsstäbe 420 beispielsweise innerhalb eines Kreisrings angeordnet. Der Kreisring ist von zwei konzentrisch angeordneten Kreislinien begrenzt, wobei ein Radius der inneren Kreislinie um 3 % bis 20 %, insbesondere um etwa 10 %, kleiner ist als der Radius der äußeren Kreislinie. Bei Zunahme der Werkstückspannung, wenn also Werkstückmaterial stärker in Richtung Umformmaschine 200 abgezogen wird, als es von der Haspel 310 abgerollt oder nachgeführt werden kann, ziehen sich die Schlaufen im Schlaufenspeicher 440 zusammen, wodurch die freien Enden der Führungsstäbe vermittelt über die Werkstückführungen nach radial innen gezogen werden. Hierdurch vergrößert sich der Abstand AB. Durch Messung des Abstands lassen sich somit Zustandssignale generieren, die repräsentativ für den Werkstückzustand, insbesondere für die Werkstückspannung, zwischen Umformmaschine 200 und Haspel 310 sind. Über die Abstandsänderung erfolgt die Regelung des Haspels 310. Wird ein bestimmter Abstand überschritten, so wird ein Not-Aus ausgelöst, welches die Haspel 310 abschaltet.The distance AB is a sensitive measure of the workpiece clamping. If the
Um den Haspelantrieb 315 so ansteuern zu können, dass trotz wechselnder Einzugsgeschwindigkeiten und eventuellem temporären Stillstand des Einzugs die Haspel ruckfrei und kontinuierlich den Draht abgeben kann, ist gemäß
Die Werkstückzustandserfassungseinrichtung 400 umfasst wenigstens einen Stabzustands-Erfassungssensor. Es sind unterschiedliche Sensorkonzepte nutzbar. Der Stabzustands-Erfassungssensor kann einen Auslenkungssensor aufweisen, der vorzugsweise berührungslos arbeitet und/oder als Abstandssensor 470 ausgelegt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Stabzustands-Erfassungssensor einen Dehnungssensor, insbesondere mit einem Dehnmessstreifen, der im Bereich des ersten Endabschnitts an einer radialen Außenseite eines Führungsstabs angebracht ist, aufweisen. Jeweils alternativ oder ergänzend kann ein Kraftsensor, ein Drehgeber, ein Weggeber und/oder ein Beschleunigungssensor vorgesehen sein.The workpiece
Zur Regelung des Haspelmotors wird bei einer nicht dargestellten Ausführungsform an einem der Führungsstäbe 420 eine weitere Stange gekoppelt. Diese überträgt lediglich die Bewegung des gekoppelten Teils der Führungsstange 420 an einen Drehwinkelgeber oder einen Weggeber, welcher am unteren Ende des Führungsstabs 420 angebracht sein kann. Auf diese Weise kann ein indirekt wirkender Stabzustands-Erfassungssensor realisiert werden.To control the reel motor, in an embodiment not shown, another rod is coupled to one of the
Bei der Ausführungsform nach
Die Zufuhreinrichtung nach
Die Führungsstabanordnung 420 lässt sich nun mittels des Nachrüstsatzes auf besonders einfache Weise, insbesondere reversibel, an der nachzurüstenden Vorrichtung anbringen. Der Nachrüstsatz des Beispiels umfasst zu diesem Zweck eine gesonderte Baugruppe mit einem Führungsstab-Träger 450, der als Sechseck-Rahmen ausgebildet ist und eine Führungsstabanordnung 410 mit sechs Führungsstäben 420 trägt. Dabei ist jeder der Führungsstäbe 420 im Wesentlichen parallel oder in einem spitzen Winkel zu einer Hauptachse 480 des Nachrüstsatzes von einem ersten Endabschnitt 422 zu einem zweiten Endabschnitt 425 erstreckt. Der erste Endabschnitt 422 ist an einer trägerfesten Anbindungsstelle 424 am Führungsstab-Träger 450 angebunden. Die Anbindungsstellen liegen jeweils mittig zwischen den Ecken. Der zweite Endabschnitt 425 jedes der Führungsstäbe ist mindestens radial zur Hauptachse 480 elastisch federnd auslenkbar und weist eine Werkstückführung 430 zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks 110 auf. Der Führungsstab-Träger 450 wird derart an dem Gestell 320 der Haspeleinheit 380 montiert, dass die Hauptachse 480 koaxial zur Haspelachse 312 verläuft und die Führungsstäbe 420 um die Haspel 320 herum verteilt angeordnet sind. Durch die Montage des Führungsstab-Trägers 450 an dem Gestell 320 der Haspeleinheit 380 lässt sich also die in
Bei einer in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist der zweite Endabschnitt 425 wenigstens eines der Führungsstäbe 420, beispielsweise zweier benachbarter Führungsstäbe 420, im Wesentlichen nicht auslenkbar bzw. unauslenkbar. Zum Beispiel können diejenigen Führungsstäbe 420 im Wesentlichen unauslenkbar ausgebildet sein, deren Werkstückführungen 430 von der Haspel 310 ausgehend zuerst und/oder zuletzt mit dem Werkstück 110 in Kontakt kommen. Diese nicht auslenkbaren Führungsstäbe können also beispielsweise biegesteif und/oder in sich und in ihrer Anbindung an das Gestell starr ausgebildet sein, so dass sich die Lage der Werkstückführungen im Raum im Betrieb auch bei sich verändernden angreifenden Kräften praktisch nicht ändert. Somit kann ein Schlaufenspeicher gebildet werden, dessen Einlass und Auslass im Betrieb stationär verbleiben, was zu einem ruhigeren Zuführvorgang beitragen kann.In an embodiment not shown in the figures, the
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