EP3965972B1 - Verfahren und vorrichtung zum zuführen eines langgestreckten werkstücks zu einer umformmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zuführen eines langgestreckten werkstücks zu einer umformmaschine Download PDF

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EP3965972B1
EP3965972B1 EP20721533.6A EP20721533A EP3965972B1 EP 3965972 B1 EP3965972 B1 EP 3965972B1 EP 20721533 A EP20721533 A EP 20721533A EP 3965972 B1 EP3965972 B1 EP 3965972B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
reel
buffer store
wire
auxiliary
Prior art date
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EP20721533.6A
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EP3965972A1 (de
Inventor
Uwe-Peter Weigmann
Jürgen Wolf
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Wafios AG
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Wafios AG
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Publication date
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    • B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
    • B65H59/388—Regulating forwarding speed

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for feeding an elongate workpiece to a forming machine.
  • Forming machines are machine tools that, with the help of suitable tools, can produce smaller or larger series of molded parts, some of which have complex geometries, primarily by forming, from elongated workpieces such as wire, pipe, strip or the like in an automatic manufacturing process.
  • a processing machine in the form of a forming machine can be, for example, a bending machine for producing two-dimensionally or three-dimensionally bent parts from wire material, strip material or tube material by bending, a straightening machine for straightening workpieces, a nailing machine or a spring manufacturing machine for producing Act compression springs, tension springs, torsion springs or other spring-like molded parts by spring coils or spring coils.
  • the wire is drawn in or conveyed under the control of an NC control program by means of a feed device of the forming machine from a workpiece supply to the tool area of the forming machine.
  • the stock of workpieces is provided in the form of a coil, which is normally held in a receiving device.
  • the term "coil” refers here to a coil of wire wound up in the manner of a coil.
  • the stock of workpieces is held in a device assigned to the forming machine for feeding an elongated workpiece to the forming machine.
  • the wire that is fed in is formed into the desired shaped part by the forming tools downstream in the material conveying direction.
  • the finished molded part is separated from the supplied wire by means of a cutting device under the control of the NC control program. This process is repeated cyclically for each molded part to be manufactured.
  • An essential task of the device for feeding the elongated workpiece from the workpiece store to the feed device of the forming machine is to feed the workpiece material to the forming machine or its feed device in a suitable speed profile. This can be a technical challenge, especially with highly dynamic forming machines that work with intermittent feed and/or with strongly fluctuating feed speeds and strong accelerations.
  • the coil is picked up in a pick-up device with a (rotatable) coiler.
  • the coiler should run as smoothly as possible in order to be able to deliver the workpiece material continuously (i.e. in particular without standstill).
  • Attempts have been made for a long time to compensate for existing non-uniformity in material withdrawal by using movably mounted deflection devices and/or swivel arms or the like.
  • a device for feeding wire to wire processing machines in which the wire is drawn off from a wire coil-receiving reel which can be rotated about an axis and is fed to a wire feeder upstream of the wire processing machines.
  • at least one wire deflection device is connected downstream of the reel in the wire withdrawal direction, via which the wire drawn off the reel is guided and discharged towards the wire feeder.
  • a wire storage device Upstream of the wire feed is a wire storage device, which defines a guideway forming a closed circuit, on which the wire runs and whose diameter can be changed between a smaller value, corresponding to an inner radial position of the guideway, and a larger value, corresponding to the outer radial position of the guideway, wherein the guide track is spring-loaded in the direction of taking the outer radial position.
  • the DE 10 2010 012 263 B3 describes a device for controlling the drive of a reel that carries a supply of wire in the form of a coil placed on the reel, from which the wire is fed with the interposition of a tensioning device that is resiliently pretensioned in a direction of deflection and is effective up to a maximum deflection to keep the wire tension of a feed device approximately constant of the wire feed is fed to a downstream wire processing machine.
  • the speed curve of the feed speed of the wire feed is controlled according to a specified speed-time profile by a control of the wire processing machine and the speed curve of the reel according to a specified speed-time profile by a drive control of the reel, with the drive control of the reel measuring the speed-time -Profile of the reel compared to the speed-time profile of the feed speed starts offset by a predetermined period of time.
  • the speed-time profile for the reel control is specified from the start, so that control no longer takes place as a reaction to a previous behavior of the feed movement of the wire feed.
  • the DE 44 43 503 A1 describes a method for feeding wire to a forming machine, the wire being unwound from a stored spool or coil and guided in a defined direction.
  • the wire is unwound from an unwinding device in which the spool or coil is stored and fed to a separate feed device.
  • the wire is guided in a loop between the unwinding device and the feeding device, with the deflection of the loop being determined by a detection unit.
  • the unwinding device also performs a pivoting movement about the wire feed direction, the magnitude and direction of which is specified by the detection unit.
  • the process is intended to enable compensation for the twisting of spring twist, which is particularly important for the processing of spring-hard drawn wire types.
  • the JP H03 216448 A shows a method and an apparatus for feeding an elongate workpiece and forms the basis for the preamble of claims 1 and 8.
  • a supply of workpieces is provided in the form of a coil, ie a wound wire bundle.
  • Workpiece sections of the workpiece are fed from the workpiece supply to an auxiliary feeder.
  • This supply preferably takes place continuously, that is to say in particular without complete standstill.
  • the auxiliary feed device which is driven by an auxiliary drive, conveys the workpiece at a definable conveying speed into a downstream buffer store.
  • This is designed in such a way that the workpiece in the buffer store can form a workpiece loop of variable length between an entry and an exit of the buffer store. What is meant here is that the length of the workpiece section lying between the entry and exit in the form of a workpiece loop, measured in the longitudinal direction of the workpiece, can vary.
  • the workpiece is guided from the outlet of the buffer store directly or via at least one deflection to the feed device of the forming machine.
  • the filling level of the buffer storage is recorded by a sensor system.
  • the conveying speed of the auxiliary feed device is controlled as a function of sensor signals from the sensor system.
  • degree of filling refers here to a ratio between the portion of the buffer store currently being used by the workpiece loop and the total capacity of the buffer store intended for use. The degree of filling depends on the current length of the workpiece in the workpiece loop between entry and exit of the buffer store and always varies when the entry speed at the entry differs from the exit speed at the exit.
  • a device suitable for carrying out the method for feeding an elongated workpiece to a forming machine comprises a receiving device for receiving a workpiece supply in the form of a coil, and a downstream auxiliary feed device which can be driven by an auxiliary drive.
  • the auxiliary feed device is configured to convey the workpiece to a downstream buffer store at a definable conveying speed.
  • the buffer store has an entry and an exit for the workpiece.
  • the buffer storage is designed in such a way that the workpiece can form a workpiece loop of variable length in the buffer storage between the entry and the exit.
  • a sensor system for detecting the degree of filling of the buffer memory and for generating sensor signals representing the degree of filling belongs to the buffer memory.
  • the control mechanism of the device is such configured so that the conveying speed of the auxiliary feed device can be controlled as a function of sensor signals from the sensor system.
  • Controllable components of the device for feeding the elongated workpiece are preferably controlled in such a way that the workpiece on an entry side of the feed device is either loaded with a tensile force that is essentially constant over time or is essentially free of tensile force. In both cases, substantial tractive force fluctuations are avoided, so there is practically no pulsating tractive force on the intake device.
  • the controlled and possibly complete decoupling of the workpiece feed from the workpiece processing that can be achieved in this way avoids feed-related quality fluctuations in the finished products. For example, length fluctuations of the products caused by insufficient feeding can be avoided.
  • the receiving device has a reel which can be driven in rotation by means of a reel drive.
  • a tension equalization device is provided downstream of the coiler.
  • the auxiliary feed device which can be driven by means of an auxiliary drive.
  • the tension compensation device has at least one movably mounted deflection, which can be guided so that it can move linearly, for example, or can be attached to a swivel arm and is pretensioned in a tensioning configuration.
  • the tension compensation device can help to maintain the workpiece tension acting in the longitudinal direction of the workpiece and thereby avoid tension peaks.
  • a certain length compensation can be effected.
  • the speed of the reel is variably controlled depending on the position of the deflection device of the tension equalization device.
  • the number of revolutions or rotational speed of the reel can be varied depending on the tension in the workpiece behind it in such a way that the tension is reduced become. For example, if the workpiece comes under strong tensile stress after it has been pulled off the reel, so that the deflection device is displaced against its prestress, the tensile stress can be reduced again as a result.
  • the tension compensation device can be designed as a sensor system of a control loop for controlling the reel speed.
  • this sensor system can detect the workpiece tension between the reel/coil and the auxiliary feed device and emit a sensor signal dependent on the workpiece tension to the control unit, which can control the reel drive.
  • the tension compensation device can have appropriate sensors, for example one or more displacement sensors for detecting the deflection of the deflection device and/or one or more force sensors.
  • the method and device for feeding the elongated workpiece basically comprises two cooperating compensation systems or compensation mechanisms, namely a first compensation system, which can change the reel speed depending on the tensile force, and a second compensation system, which works with the help of the auxiliary feed device, which can be controlled with regard to the conveying speed, and the associated buffer storage.
  • the receiving device has a reel which is rotatably mounted but not driven, ie no reel drive is assigned to it.
  • a "passive coil” is an inexpensive solution.
  • the rotation is caused by the wire being pulled off the coil using the auxiliary feed device.
  • no tension equalization device is provided downstream of the (passive) reel, whereby space and costs can be saved and the auxiliary feed pulls the wire from the reel directly or via a deflection, thereby causing the reel to rotate.
  • a braking device for braking the rotation of the reel when braking or stopping the feed movement of the auxiliary feed device.
  • the braking device can be designed as a controllable braking device whose braking force can be variably controlled via control signals.
  • An example is a pneumatic braking device.
  • the braking device can, for example, be controlled in such a way that a braking intervention takes place when the retraction movement of the auxiliary retraction device is slowed down or stops.
  • the braking device as a passive braking device, for example, a permanent Frictional contact increases the moment of inertia or the resistance to rotation of the reel, so that its rotation quickly comes to a standstill when the wire tension drops at the wire take-off.
  • the stock of workpieces is provided in the form of a coil or a wire bundle in a container.
  • the receiving device thus has a container for receiving the stock of workpieces.
  • Such structurally relatively simple variants can be provided in a particularly cost-effective manner.
  • the container does not have to be rotatable, it can be placed firmly on the hall floor or on a separate base.
  • the container can, for example, be in the form of a barrel that is open at the top and into which the coil is placed.
  • the container can have a more or less cylindrical shape, the inside diameter of which is slightly larger than the outside diameter of the largest coil to be accommodated.
  • the workpiece can be gradually withdrawn from the inner circumference of the coil, unlike a coiler.
  • the coil can rest, so it does not have to be rotated.
  • a rotatable mounting of the coil within the container and/or a rotatable mounting of the container can be provided.
  • a hinged or completely detachable lid is provided to close the container.
  • a feed-through opening can be provided in the cover, e.g.
  • the workpiece forms a free workpiece loop between the entry and exit of the buffer store in such a way that there is no mechanical deflection between entry and exit around which the workpiece has to be guided.
  • the buffer store can be designed, for example, to accommodate a substantially U-shaped free workpiece loop.
  • the buffer store can therefore be designed in such a way that a free part of the workpiece loop is essentially U-shaped. If a free workpiece loop is formed without mechanical deflection, then essentially only the inertial forces occurring on the workpiece itself, any frictional forces at the boundaries of the buffer store and/or possibly gravity act as resistance to a free change in the filling level of the buffer store. Hardly any uncontrollable secondary forces occur in connection with the buffer store.
  • the buffer store comprises a flat storage box which has a cuboid interior space in which the workpiece can form a substantially U-shaped loop between the inlet and the outlet.
  • Legs of the U-shape that are essentially parallel to one another can run parallel to the narrow sides of the storage box and can be connected via an arcuate section on the side facing away from the inlet and the outlet.
  • a length of the storage box measured parallel to the narrow sides is preferably a multiple of the width of the storage box measured between the narrow sides, in particular at least ten times.
  • a relatively flat, long storage box offers a lot of storage capacity while at the same time requiring little space.
  • the buffer store is designed as a horizontal store in such a way that the entry and exit are at the same level. Due to this flat design, a sufficiently high storage capacity can be realized even with limited installation space. Due to the fact that the workpiece can form a horizontally lying workpiece loop in the buffer store, no fluctuations in tensile force caused by varying weight forces can be introduced, even with varying loop lengths.
  • the buffer store it is also not possible according to the invention for the buffer store to be designed as a vertical store, so that the workpiece loop can hang freely in the buffer store. With this solution, installation space can be saved across the board. In the case of a vertical store, the entry and exit can also be at the same height.
  • a contribution to avoiding unnecessary inertial forces when feeding the workpiece is made in that the workpiece is guided in a straight line from the outlet of the buffer store to the feed device of the forming machine. There is therefore no mechanical deflection between the outlet of the buffer store and the drawing-in device of the forming machine.
  • workpiece sections of the workpiece are in an area between the workpiece supply and the auxiliary feed device and/or in an area between the outlet of the buffer store and the feed device a guide device along a guide track that is curved at least in sections.
  • the guide device can have, for example, a tube or a hose for guiding the workpiece sections through. This variant offers many degrees of freedom with regard to the mutual spatial arrangement of the components that follow one another in the direction of material flow. With the help of a guide hose or a guide tube, a gradual change in the conveying direction in space can be realized without the need for separate deflection elements such as rollers or the like. have to be provided for.
  • the receiving device e.g.
  • container or reel can be located relatively far away from the other components if required, since large conveying distances can be easily bridged.
  • no special safety devices are required to protect the environment and/or the workpiece being conveyed.
  • the sensor system assigned to the buffer store for detecting the filling level of the buffer store can have one or more tactile sensors that react to contact with the workpiece in the buffer store.
  • the sensor system preferably works in a non-contact manner, for example with the aid of one or more non-contact sensors that can work, for example, optically, capacitively or inductively. As a result, the propagation of the workpiece loop in the buffer storage is not affected by the sensors.
  • the sensor system is preferably designed in such a way that multi-stage or continuously variable regulation of the conveying speed of the auxiliary feed device is possible.
  • the sensor system includes three or more sensors spaced longitudinally of the buffer store which, in the case of a U-shaped workpiece loop, can detect the position of the arcuate section at the base of the U-shape.
  • sensors can be provided which indicate when a nominal maximum degree of filling or a nominal minimum degree of filling has been reached. Their sensor signals can cause an emergency shutdown of the machine to prevent damage to the system due to disturbances in the workpiece feed.
  • Elongated workpieces in the form of metallic wire are preferably processed.
  • the invention then also relates to a wire processing system with a wire-processing forming machine, which has a feed device that can be operated at varying feed-in speeds for drawing in the supplied wire and for conveying the wire to a tool area of the forming machine, and with a device for feeding the wire to the forming machine according to the claimed invention.
  • the forming machine can be a spring coiling machine, for example.
  • the forming machine can be used, for example, as a bending machine for producing two-dimensionally or three-dimensionally bent parts from wire material, strip material or tube material by bending, as a straightening machine for straightening workpieces, as a nailing machine or as a spring manufacturing machine for producing compression springs, tension springs, torsion springs or other spring-like shaped parts by spring winding or Be designed spring winding.
  • the components of the feed device are preferably designed exclusively for the feed of material and should therefore not cause any permanent (plastic) deformation of the material being conveyed.
  • a feeder preferably does not include a straightening unit to straighten the material prior to entering the forming machine. All permanent material deformations are realized in downstream units of the forming machine, which can usually include at least one straightening unit in addition to the infeed device. In this way, a clear division of tasks between material supply on the one hand and material forming on the other hand is possible.
  • the schematic 1 shows an overall view of a wire processing system 100 according to an embodiment.
  • the wire processing system 100 is set up to produce a large number of similar shaped parts in the form of helical springs, in particular compression springs or tension springs, from an elongated workpiece 110 in the form of a metallic wire in a computer numerically controlled manufacturing process.
  • the wire processing system 100 comprises a forming machine 200 in the form of a spring coiling machine 200 and a device 300 connected upstream in the material flow direction for feeding the elongated, wire-shaped workpiece material to the forming machine.
  • the device 300 is also referred to as the supply device 300 for short in this application.
  • the forming machine 100 comprises an infeed device 210 which is connected to the control unit 290 of the forming machine and, under the control of an NC control program, wire which is fed by the feed device 300 is fed into the tool area 220 equipped with forming tools 222 (one or more) of the Forming machine promotes.
  • the wire that is fed in is formed into a helical spring or (in the case of other forming machines) into another shaped part by the forming tools downstream in the material conveying direction.
  • the finished molded part is separated from the supplied wire by means of a cutting device, not shown, under the control of the NC control program. This process is repeated cyclically for each molded part to be manufactured.
  • the feed of the wire to the tool area 220 or the drawing in of the wire by the drawing-in device 210 should take place according to a speed profile specific to the production process with a drawing-in speed v E (t) that varies as a function of time.
  • the infeed device 210 preferably has at least one pair of infeed rollers, which has two infeed rollers which are arranged with axes of rotation parallel to one another and can be driven in opposite directions by means of a controlled drive. Two or more feed roller pairs that can be operated synchronously are often provided in order to be able to transfer the feed forces to the workpiece material in a way that is gentle on the material and without any slippage worth mentioning. With their profiled peripheral surfaces, the feed rollers delimit a feed gap for the workpiece to be fed through. By controlling the The speed and direction of rotation of the feed rollers can thus be specified for the feed speed and feed direction of the material to be processed.
  • One task of the feed device 300 is to feed the wire to the feed device of the forming machine 200 as precisely as possible at any time and at the speed required at that time.
  • the feeding device 300 has its own control unit 390 which communicates with the control unit 290 of the forming machine.
  • the functionalities of the two control units can be integrated in a single control unit.
  • a workpiece supply with a large length of the wire to be processed is kept in the form of a spool or a coil 112 on a receiving device of the device 300 .
  • the receiving device has a reel 310 .
  • the reel is arranged with a vertical reel axis 312 and can be driven in rotation about the reel axis by means of a reel drive 315 that can be controlled by the control unit 390 .
  • the wire is then gradually withdrawn from the periphery of the coil toward downstream equipment as the reel or coil rotates.
  • a tension compensation device 320 is connected downstream of the reel.
  • the workpiece 110 is guided from the coiler via the tension compensation device 320 to an auxiliary feed device 330, which can be driven using an auxiliary drive 335 in order to feed the wire under the control of the control unit 390 at a definable conveying speed v H (t) in the direction of downstream components support financially.
  • the auxiliary feed device 330 has a single pair of feed rollers, which has two feed rollers that are arranged with axes of rotation parallel to one another and can be driven in opposite directions with the aid of the auxiliary drive 335 .
  • the feed rollers delimit a feed gap for the wire to be fed through and are dimensioned in such a way that they can grip the wire with a force fit and convey it further.
  • the tension compensation device 320 has a single deflection device 325 around the circumference of which the wire between the reel 310 and the auxiliary drawing-in device 330 is deflected, in the example by 180°.
  • the deflection device 325 can be designed, for example, as a roller or disk, which is mounted in a bearing element so that it can rotate freely about its axis of rotation 326 in order to offer the conveyed wire as little braking resistance as possible.
  • the deflection device can also have an arrangement with several rollers or discs or the like.
  • the deflection device 325 is guided in a linearly movable manner and, in the example, is pretensioned by means of a spring arrangement 327 in a tensioning configuration.
  • Spring arrangement 327 is supported on one side on a machine-fixed bearing and on the opposite side on the bearing element for the deflection device.
  • the tension equalization device ensures that the wire section between the draw-off at the coil 112 and the entry into the auxiliary drawing-in device 330 is under slight tension and cannot sag.
  • Other variants work with a pneumatically generated preload.
  • the movably mounted deflection device 325 acts in the area between the reel 310 or coil and the auxiliary drawing-in device 330 in the manner of a dancer.
  • One function is to achieve a certain amount of length compensation if necessary, namely when the speed at which the wire is drawn off from the coil 112 differs from the speed at which the auxiliary drawing-in device 330 is drawn in.
  • the dancer the deflection device
  • the dancer comes under tension and is pressed against the force of the spring arrangement 327, shortening the wire travel distance between the coiler and the auxiliary drawing-in device 330 in Pulled in the direction of the fixed bearing, so that a tension compensation and length compensation of the running path takes place.
  • the loop guided around the dancer or the deflection device 325 becomes longer because the rotatable deflecting device is pressed further away from the auxiliary drawing-in device by means of the spring arrangement 327.
  • the tension compensation device 320 also serves as a sensor system of a control loop for controlling the reel speed.
  • this sensor system can detect the wire tension between the reel/coil and the auxiliary drawing-in device and transmit a sensor signal dependent on the wire tension to the controller 390 of the feed device. This can change the reel speed based on this.
  • the sensor system can have a displacement sensor, for example, which emits a sensor signal depending on the position of the axis of rotation of the deflection device 325 along its guide. Alternatively or additionally, a force sensor can be provided.
  • the scheme can work as follows, for example. It is assumed that the auxiliary feed device 330 pulls in the wire at an almost constant feed speed and conveys it in the direction of the downstream components. If the reel 310 rotates too slowly in comparison, the dancer is pulled in against the force of the spring arrangement 327 in the direction of the fixed bearing.
  • the regulation can be configured in such a way that the speed of the reel or the reel drive is increased if the compensating movement of the dancer exceeds a certain threshold path. As a result, more wire is released from the coiler per unit of time and the difference in speed between the draw-off speed on the coil and the draw-in speed on the auxiliary draw-in device is reduced.
  • this first compensation mechanism can be sufficient for processing processes that are not too dynamic, in order to ensure that wire is fed to the forming machine as required.
  • the inventors have analyzed the operation and identified operating conditions under which this compensation mechanism alone may not be sufficient.
  • the force with which the deflection device 325 of the tension compensation device 320 tensions the wire depends on the wire diameter and the spring and must be set manually by the machine operator before the forming operation begins. It requires a lot of experience on the part of the operator to select a sufficiently good setting here.
  • this subsystem (with reel and tension equalization device) may react too sluggishly in the case of high dynamic requirements and therefore cannot fully meet the requirements on its own.
  • High dynamic demands on the feed device 210 can occur, for example, when short springs are to be produced in large numbers and/or when the inertia in the area of the coiler 310 is too great, for example because a very large wire coil is being used.
  • the feeding device 300 has a second compensation mechanism that can intervene here and is explained below.
  • the feeding device 300 has a buffer memory 350, which is connected downstream of the auxiliary drawing-in device 330 in the direction of the wire feed.
  • the auxiliary feed device conveys the workpiece at a definable conveying speed v H (t) into this downstream buffer store.
  • the buffer store has an entrance 352 through which the workpiece coming from the auxiliary infeed device 330 enters the buffer store.
  • an outlet 354 is provided, through which the workpiece emerges from the buffer store in the direction of subsequent components. Inlet 352 and outlet 354 are arranged on the same side of the buffer memory, inlet direction and outlet direction are parallel to each other.
  • the buffer store 350 is designed in such a way that the workpiece 110 (the wire) in the buffer store between the inlet 352 and the outlet 354 can form a free workpiece loop 115 with a variable length that lies largely in a single plane.
  • the buffer store 350 has a relatively flat storage box 355 which has a cuboid interior space in which the workpiece can form an essentially U-shaped loop between the inlet 352 and the outlet 354 .
  • the parallel legs of the U-shape run parallel to the narrow sides of the storage box 355 and are connected on the side facing away from the inlet and outlet via an arcuate section (loop arc).
  • the inlet and outlet are on top of each other, as shown in the schematic figure, the invention provides that the buffer store is designed as a horizontal flat store, so that the inlet and outlet are at the same height and the workpiece loop is aligned horizontally.
  • the length of the storage box 355 measured parallel to the narrow sides (in the longitudinal direction L) can be a multiple of the width measured between the narrow sides (in the transverse direction Q) and can be more than ten times the width, for example.
  • the slim, flat design of the buffer tank 350 or the storage box 355 offers, if required, a high storage capacity while at the same time requiring little installation space.
  • the wire is guided directly to the entry side of the draw-in device 210 without further deflection. Since the wire does not run over a mechanical deflection in the buffer store 350 either, but rather forms a free loop, there is no auxiliary drawing-in device 330 and drawing-in device 210 of the forming machine mechanical deflection. The wire runs in a straight line from the outlet of the buffer tank to the feeder without deflection.
  • the buffer storage 350 serves as a buffer for the difference between the usually not constant feed speed v E (t) of the feed device 210 and the conveying speed v H (t) at which the auxiliary feed device 330 feeds the wire into the buffer storage 350 pumped in.
  • the storage box 355 lies a single planar wire loop 115 which increases or decreases depending on the difference between v E (t) and v H (t) in such a way that the loop size increases as the auxiliary feeder feeds more wire per unit time into the buffer store 350 than the feed device 210 conveys out of the buffer store, ie at v H (t) > v E (t).
  • the auxiliary infeed device 330 is operated in a basic mode such that the speed of the auxiliary infeed, i.e. the conveying speed v H (t) of the auxiliary infeed device, corresponds to the average production speed of the forming machine or the average infeed speed of the infeed device 210. This speed can be calculated by the controller of the forming machine 200 as a function of the production process set up.
  • the feed device 300 is now able to at least partially compensate for even small deviations in the conveying speeds at the inlet and outlet.
  • a sensor system 370 is provided for this purpose, which is set up to detect the current degree of filling of the buffer memory 350 and to generate sensor signals representing the degree of filling.
  • the control unit 390 of the device 300 receives these signals and is configured in such a way that the conveying speed v H (t) of the auxiliary feed device can be controlled as a function of the sensor signals of the sensor system, ie it can be increased or decreased if necessary.
  • the sensor system of the exemplary embodiment has four sensors S1 to S4, which are arranged at equal mutual distances from one another in the longitudinal direction of the buffer store.
  • the sensors each work without contact, for example optically, capacitively or inductively, and can query the position of the arcuate loop section within the buffer store.
  • there is a first emergency stop sensor between these sensors and the entry/exit side which generates an emergency stop signal to switch off the machine if the wire loop becomes too short, and a second emergency stop on the opposite side sensor that triggers a shutdown if the wire loop becomes too long beyond a specified maximum size.
  • the regulation can be configured as follows, for example.
  • a control signal is triggered which causes the auxiliary feed device 330 to pull in much more slowly, i.e. v H (t) is significantly reduced.
  • the wire loop within the buffer store 350 can gradually shorten again. If the wire loop triggers sensor S2, the auxiliary feed will slow down a little less. If the wire loop triggers the sensor S3, then the auxiliary feed device 330 is controlled in such a way that the auxiliary feed is slightly faster than the preset average basic speed. If the wire loop triggers the S4 sensor, then the speed of the auxiliary feeder will increase significantly above the preset average speed.
  • a multi-stage, sensitive control of the conveying speed v H (t) of the auxiliary feed device 330 is implemented with relatively simple, robust means, which reliably prevents overfilling or underfilling of the buffer store 350 and at the same time ensures that the wire of the feed device 210 always the currently required speed v E (t) is supplied.
  • With the aid of the feed device 300 it is possible to practically completely decouple the pulsating feed speed of the forming machine from the possible run-off speeds on the coiler 310 .
  • the function or effect of the buffer memory 350 can also be described in other ways.
  • the uneven feed caused by the travel profile of the forming machine which in some cases can even have a stop-and-go characteristic, is passed on directly to the deflection device or the dancer of the tension equalization device 320 .
  • This can cause a jerk on the tension compensation device, which in turn can lead to a partially pulsating tensile force within the wire on the machine wire feed, ie on the feed device 210 .
  • This can result in quality problems, for example in the form of length fluctuations in the finished springs.
  • the possibly pulsating speed of the forming machine processing the wire can be decoupled from the run-off speed at the wire store on the coiler 310.
  • the auxiliary feed device 330 receives a speed specification from the forming machine, which results in the wire being conveyed at an effective speed by means of the auxiliary feed device.
  • the difference between the retraction speed v E (t) on the forming machine or its infeed device for the effective conveying speed v H (t) on the auxiliary infeed device 330 is compensated for by the loop movement in the storage box 355 of the buffer store.
  • the wire can be drawn in with almost no tensile force (apart from the friction) on the drawing-in device 210 of the forming machine.
  • the forming machine 200 can be constructed similarly or identically to the forming machine 200 of the first exemplary embodiment and is designed in the example as a spring coiling machine with a feed device 210, forming tools 222 and a control unit 290 for controlling the forming machine.
  • a control unit 290 for controlling the forming machine.
  • the wire processing system 400 includes a device 500, which is connected upstream in the material flow direction, for feeding the elongated, wire-shaped workpiece material to the forming machine.
  • This device 500 which is also referred to as a feed device 500, has some differences from the feed device 300 of the first exemplary embodiment.
  • a workpiece supply with a large length of the wire to be processed is present in the form of a spool or a coil 412 in or on a receiving device of the device 500 .
  • the receiving device comprises a container 410, which essentially has the shape of a cylindrical barrel, the inner diameter of which is slightly larger than the outer diameter of the largest coil of wire (coil) to be received.
  • the container stands firmly on the floor or on its own platform and requires no moving parts. In particular, no rotation of the container and no rotation of the coil is provided during operation.
  • Barrel-style container 410 has a flat bottom and a cylindrical container wall. The container is closed at the top by a removable lid 414 which has a feed-through opening 416 at its center for leading out the wire-shaped workpiece which is to be gradually withdrawn from the coil 412 .
  • An auxiliary feed device 430 is provided downstream of the receiving device with container 410 in the direction of material flow, which can be driven with the aid of an auxiliary drive 435 in order to feed the wire under the control of the control unit 490 at a definable conveying speed in the direction of downstream components, in particular of the downstream buffer memory 450 to promote.
  • the auxiliary feed device 430 can be designed similarly or identically to the auxiliary feed device 330, which is why reference is made to the description there.
  • the workpiece 110 exits at the top of the container 410 in a generally vertical direction and enters the auxiliary feeder 430 at the entry side thereof in a generally horizontal direction. Between the outlet opening of the container 410 and the inlet of the auxiliary feed device 430, the wire is guided with the aid of a guide device 420 along a more or less continuously slightly curved guide path.
  • the guide device comprises a flexible plastic hose, which serves as a guide hose for the workpiece material passing through. Due to the flexibility of the hose material, slight compensating movements of the guide device are possible during operation.
  • a guide device with (at least) one rigid guide tube can also be provided. The radius of curvature of the most heavily curved sections of the guide device can be so large that the workpiece material can be guided along the curved path with little friction and without the risk of plastic deformation.
  • the guide device can be several meters long, so that there is great flexibility with regard to the installation of the container 410 in relation to the mounting position of the auxiliary feed device 430 .
  • the buffer store 450 and the auxiliary feed device 430 are arranged between the container 410 and the forming machine 200 (cf. 2 ). However, it is also possible to arrange the container 410 in a space between the buffer store and the forming machine.
  • Guiding means of this kind e.g. with a hose or a pipe, can also be provided in the first embodiment.
  • the feed device 500 has a buffer store 450 behind the auxiliary feed device 430 in the material flow direction.
  • This is designed in such a way that the workpiece 110 (the wire) in the buffer store between the inlet 452 and the outlet 454 can form a free workpiece loop 115 with a variable length, possibly lying largely in one plane.
  • the buffer storage is designed as a vertical storage, so the workpiece loop is essentially in a vertical plane.
  • the entry 452 and the Exit 454 may be at the same elevation (as in the schematic embodiment) or at different elevations.
  • a guide device 460 in the form of a flexible guide hose or a guide tube leads along an at least partially curved guide path to the inlet of the intake device 210 of the forming machine 200.
  • a relatively large guide distance of the order of one or more meters can be used if required be bridged, so that a flexible installation of the feeder 500 in relation to the forming machine 200 is possible.
  • the auxiliary drawing-in device 430 conveys the wire at a definable conveying speed v H (t) in the direction of the downstream buffer store 450 and correspondingly pulls the wire from the coil 412 at this speed.
  • the wire material is essentially unwound from the inner circumference of the wire spool and guided through the passage opening 414 in the cover and the adjoining guide device 420 to the auxiliary feed device 430 .
  • the auxiliary infeed device is operated in such a way that the speed of the auxiliary infeed, ie the conveying speed v H (t), corresponds to the average production speed of the forming machine or the average infeed speed of the infeed device 210 .
  • the feed device 500 is able to at least partially compensate for any small deviations in the conveying speed at the inlet 452 and outlet 454 .
  • a sensor system 470 is provided, with which the current filling level of the buffer memory 450 can be detected and signals representing the filling level can be generated, which are processed in the control unit 490 in order to variably set the conveying speed of the auxiliary intake device 430 in each case such that at unchanged running forming machine the degree of filling of the buffer store 450 always remains between a minimum permissible degree of filling and a maximum permissible degree of filling.
  • the sensor principle used and the control routine can correspond to those that were described in connection with the first example, which is why they are not repeated.
  • the forming machine 200 can be constructed similarly or identically to the forming machine 200 of the first exemplary embodiment and is designed in the example as a spring coiling machine with a feed device 210, forming tools 222 and a control unit 290 for controlling the forming machine.
  • a control unit 290 for controlling the forming machine.
  • the wire processing system 600 includes a device 700 connected upstream in the material flow device for feeding the elongated, wire-shaped workpiece material 110 to the forming machine.
  • This device 700 which is also referred to as a feed device 700, has some differences from the feed devices of the previous exemplary embodiments. Some elements that have similar or the same construction and/or properties as in the first exemplary embodiment are denoted by the same reference numbers increased by 400.
  • the supply of workpieces is in the form of a coil 112 on a rotatably mounted coiler 710 .
  • this is not driven, which is referred to here as a passive reel.
  • the axis of rotation of the reel runs horizontally.
  • the wire 110 is drawn off this passive reel with the aid of the auxiliary feed device 730 driven via the auxiliary drive 735, with the wire being guided between the reel and the auxiliary feed device 730 via a deflection device 725, which can be designed, for example, as a roller or roller mounted so as to be rotatable about a horizontal axis can.
  • the deflection device is also rotatably mounted and does not have its own drive. In contrast to the voltage equalization device from 1 the axis of rotation is fixed in space.
  • the embodiment off 3 therefore has no voltage compensation device.
  • the downstream buffer store 750 is arranged behind the auxiliary feed device 730 in the direction of material flow. This is oriented vertically, not according to the invention, and accommodates a flat vertical U-shaped wire loop 115 of variable length.
  • the dimensions of the storage box in the longitudinal and transverse directions can correspond to those of the first or second embodiment.
  • the entrance 752 and the exit 754 of the buffer store are at the same height. In the direction of material flow behind the outlet 754, a passive deflection roller is attached above the buffer store, so that the supplied wire can enter the feed device 210 horizontally.
  • the level of filling of the buffer memory 750 is detected by means of the sensor system 770, which, just like the sensor system of the other exemplary embodiments, has four sensors S1 to S4 arranged in series with corresponding functionality.
  • the wire 110 is pulled upwards from the spool or the material supply by the auxiliary feed device 730 and causes the reel to rotate.
  • the reel is freely rotatable.
  • a braking device is provided in order to stop the rotary movement of the reel when the wire is drawn off brake.
  • the braking device can act, for example, on the circumference of an end disk of the reel or on the central shaft of the reel. It is possible for the braking device to be activated in a controlled manner, for example via signals from the control device 790, as soon as the auxiliary feed-in device 730 stops the feed-in movement.
  • This configuration can be compared to the embodiment of 1 be advantageous because it has a simple structure, since both the reel drive and the tension compensation device are omitted.
  • the solution not according to the invention is very space-saving due to the vertical orientation of the workpiece loop in the buffer store.
  • Components of this feed device 700 can be provided both in a vertical and in a horizontal orientation and can be suitably combined with one another.
  • the same sequence of units can also be provided in a reel with a vertical axis of rotation and/or in a form according to the invention with a horizontally oriented buffer store.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)

Description

    ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine.
  • 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 einer Verarbeitungsmaschine in Form von einer 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.
  • Bei der Herstellung von Formteilen aus Draht wird der Draht unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm mittels einer Einzugseinrichtung der Umformmaschine von einem Werkstückvorrat zum Werkzeugbereich der Umformmaschine eingezogen bzw. gefördert. Der Werkstückvorrat wird in Form eines Coils bereitgestellt, der normalerweise in einer Aufnahmeeinrichtung aufgenommen ist. Der Begriff "Coil" bezeichnet hier ein nach Art einer Spule aufgewickeltes Drahtgebinde. Der Werkstückvorrat wird in einer der Umformmaschine zugeordneten Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu der Umformmaschine vorgehalten. Durch die in Materialförderrichtung nachgeschalteten Umformwerkzeuge wird der zugeführte Draht zum gewünschten Formteil umgeformt. Nach Abschluss einer Umformoperation wird das fertiggestellte Formteil unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Draht abgetrennt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes zu fertigende Formteil.
  • Eine wesentliche Aufgabe der Vorrichtung zum Zuführen des langegestreckten Werkstücks vom Werkstückvorrat bis zur Einzugseinrichtung der Umformmaschine besteht darin, der Umformmaschine bzw. deren Einzugseinrichtung das Werkstückmaterial in einem geeigneten Geschwindigkeitsprofil 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
  • In vielen Fällen wird der Coil in einer Aufnahmeeinrichtung mit einer (drehbaren) Haspel aufgenommen. 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. Man versucht seit langem, unter Einsatz von beweglich gelagerten Umlenkeinrichtungen und/oder Schwenkarmen oder dergleichen existierende Ungleichförmlichkeit beim Materialabzug zu kompensieren.
  • So wird beispielsweise in der DE 10 2010 047 531 B4 eine Vorrichtung zur Drahtzuführung an Drahtverarbeitungsmaschinen beschrieben, bei der der Draht von einer einen Drahtcoil aufnehmenden, um eine Achse verdrehbaren Haspel abgezogen und einen der Drahtverarbeitungsmaschinen vorgeschalteten Drahteinzug zugeführt wird. Dabei ist der Haspel in Drahtabzugsrichtung mindestens eine Drahtumlenkeinrichtung nachgeschaltet, über die der von der Haspel abgezogene Draht geführt und zum Drahteinzug hin abgegeben wird. Dem Drahteinzug vorgeschaltet ist eine Drahtspeichereinrichtung, die eine einen geschlossenen Umlauf ausbildende Führungsbahn vorgibt, auf welcher der Draht läuft und deren Durchmesser zwischen einem kleineren, einer inneren Radiallage der Führungsbahn entsprechenden, und einem größeren, der äußeren Radiallage der Führungsbahn entsprechenden Wert veränderbar ist, wobei die Führungsbahn in Richtung auf die Einnahme der äußeren Radiallage hin federvorgespannt ist.
  • Die DE 10 2010 012 263 B3 beschreibt eine Vorrichtung zum Steuern des Antriebs einer Haspel, die einen Drahtvorrat in Form eines auf der Haspel abgelegten Coils trägt, von dem der Draht unter Zwischenschaltung einer federnd in eine Auslenkrichtung vorgespannten, bis zu einer maximalen Auslenkung wirksamen Spanneinrichtung zur angenäherten Konstanthaltung der Drahtspannung einer Vorschubeinrichtung des Drahteinzuges einer nachgeschalteten Drahtbearbeitungsmaschine zugeführt wird. Der der Geschwindigkeitsverlauf der Vorschubgeschwindigkeit des Drahteinzuges wird entsprechend einem vorgegebenen Geschwindigkeits-Zeit-Profil von einer Steuerung der Drahtbearbeitungsmaschine und der Drehzahlverlauf der Haspel entsprechend einem vorgegebenen Drehzahl-Zeit-Profil von einer Antriebssteuerung der Haspel gesteuert, wobei die Antriebssteuerung der Haspel das Drehzahl-Zeit-Profil der Haspel gegenüber dem Geschwindigkeits-Zeit-Profil der Vorschubgeschwindigkeit um eine vorgegebene Zeitspanne nach vorne versetzt startet. Bei dieser Lösung ist das Drehzahl-Zeit-Profil für die Haspelsteuerung von Beginn an vorgegeben, so dass keine Steuerung mehr als Reaktion auf ein vorausgehendes Verhalten der Einzugsbewegung des Drahteinzuges erfolgt.
  • Die DE 44 43 503 A1 beschreibt ein Verfahren zur Drahtzuführung zu einer Umformmaschine, wobei der Draht von einer gelagerten Spule oder einem gelagerten Coil abgewickelt und in definierter Richtung geführt wird. Der Draht wird dabei von einer Abwickeleinrichtung, in der die Spule oder das Coil gelagert ist, abgewickelt und einer gesonderten Zuführeinrichtung zugeführt. Zwischen der Abwickeleinrichtung und der Zuführeinrichtung wird der Draht in einer Schlaufe geführt, wobei die Auslenkung der Schlaufe durch eine Erkennungseinheit ermittelt wird. Die Abwickeleinrichtung führt außer der Drehbewegung zum Abwickeln noch eine Schwenkbewegung um die Drahtzuführrichtung aus, der in Betrag und Richtung durch die Erkennungseinheit vorgegeben wird. Das Verfahren soll eine Kompensation der Verdrillung von Federdrall ermöglichen, was insbesondere für die Verarbeitung von federhart gezogenen Drahtsorten wichtig ist.
  • Die JP H03 216448 A zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks und bildet die Basis für den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8.
    • AUFGABE UND LÖSUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine bereitzustellen, die geeignet sind, das Werkstück der Einzugseinrichtung auch bei hoher Dynamik der Verarbeitung in der Umformmaschine immer in einem passenden Bewegungszustand zuzuführen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Gemäß dem Verfahren wird ein Werkstückvorrat in Form eines Coils, also eines gewickelten Drahtgebindes, bereitgestellt. Werkstückabschnitte des Werkstücks werden von dem Werkstückvorrat zu einer Hilfseinzugseinrichtung geführt. Diese Zufuhr erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, das heißt insbesondere ohne vollständigen Stillstand.
  • Die über einen Hilfsantrieb angetriebene Hilfseinzugseinrichtung fördert das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit in einen nachgeschalteten Pufferspeicher. Dieser ist derart ausgebildet, dass das Werkstück in dem Pufferspeicher zwischen einem Eintritt und einem Austritt des Pufferspeichers eine Werkstückschlaufe variabler Länge bilden kann. Gemeint ist hier, dass die in Werkstücklängsrichtung gemessene Länge des zwischen Eintritt und Austritt in Form einer Werkstückschlaufe liegenden Werkstückabschnitts variieren kann. Das Werkstück wird von dem Austritt des Pufferspeichers unmittelbar oder über mindestens eine Umlenkung zur Einzugseinrichtung der Umformmaschine geführt.
  • Der Füllgrad des Pufferspeichers wird mittels eines Sensorsystems erfasst. Die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung wird in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensorsystems gesteuert. Der Begriff "Füllgrad" bezeichnet hierbei ein Verhältnis zwischen dem durch die Werkstückschlaufe aktuell genutzten Anteil des Pufferspeichers zur gesamten für die Nutzung vorgesehenen Aufnahmekapazität des Pufferspeichers. Der Füllgrad hängt von der aktuellen Länge des Werkstücks in der Werkstückschlaufe zwischen einem Eintritt und dem Austritt des Pufferspeichers ab und variiert immer dann, wenn sich die Eintrittsgeschwindigkeit am Eintritt von der Austrittsgeschwindigkeit am Austritt unterscheidet.
  • Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Zuführen eines langegestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine umfasst gemäß einer Formulierung der Erfindung eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Werkstückvorrats in Form eines Coils, sowie eine nachgeschaltete Hilfseinzugseinrichtung, die mittels eines Hilfsantriebs antreibbar ist. Die Hilfseinzugseinrichtung ist dafür konfiguriert, das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit zu einem nachgeschalteten Pufferspeicher zu fördern. Der Pufferspeicher weist einen Eintritt und einen Austritt für das Werkstück auf. Der Pufferspeicher ist derart ausgebildet, dass das Werkstück in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt und dem Austritt eine Werkstückschlaufe variabler Länge bilden kann. Zum Pufferspeicher gehört ein Sensorsystem zur Erfassung des Füllgrads des Pufferspeichers und zur Erzeugung von den Füllgrad repräsentierenden Sensorsignalen. Die Steuereinrichtung der Vorrichtung ist derart konfiguriert, dass die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensorsystems steuerbar ist.
  • Bei Nutzung der beanspruchten Erfindung ist es möglich, der Einzugseinrichtung der Umformmaschine das benötigte Werkstückmaterial immer im passenden Bewegungszustand zuzuführen, auch wenn die Einzugseinrichtung mit starken Schwankungen der Einzugsgeschwindigkeit bis hin zum Stop-and-Go-Betrieb betrieben wird. Es ist somit möglich, den Bereich der Zufuhr des Werkstücks vom Bereich der Verarbeitung des Werkstücks an der Schnittstelle zwischen Zuführvorrichtung und Umformmaschine so zu entkoppeln, dass die Werkstückzuführung nicht in unkontrollierbarer Weise die Verarbeitungsvorgänge an der Umformmaschine beeinträchtigt.
  • Vorzugsweise werden steuerbare Komponenten der Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten Werkstücks, insbesondere die Hilfseinzugseinrichtung, derart gesteuert, dass das Werkstück an einer Eintrittsseite der Einzugseinrichtung entweder mit zeitlich im Wesentlichen konstanter Zugkraft belastet wird oder im Wesentlichen zugkraftfrei ist. In beiden Fällen werden substanzielle Zugkraftschwankungen vermieden, es tritt also praktisch keine pulsierende Zugkraft an der Einzugseinrichtung auf. Die dadurch erzielbare kontrollierte und ggf. vollständige Entkopplung der Werkstückzufuhr von der Werkstückverarbeitung vermeidet zufuhrbedingte Qualitätsschwankungen an den fertigen Produkten. Beispielsweise können durch unzureichende Zufuhr bedingte Längenschwankungen der Produkte vermieden werden.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Haspel aufweist, die mittels eines Haspelantriebs drehend antreibbar ist. Weiterhin ist eine der Haspel nachgeschaltete Spannungsausgleichseinrichtung vorgesehen. Dieser ist die Hilfseinzugseinrichtung nachgeschaltet, die mittels eines Hilfsantriebs antreibbar ist. Die Spannungsausgleichseinrichtung weist wenigstens eine beweglich gelagerte Umlenkung auf, die zum Beispiel linear beweglich geführt oder an einem Schwenkarm angebracht sein kann und in eine Spannkonfiguration vorgespannt ist. Die Spannungsausgleichseinrichtung kann dazu beitragen, die in Längsrichtung des Werkstücks wirkende Werkstückspannung aufrechtzuerhalten und dabei Spannungsspitzen zu vermeiden. Außerdem kann ein gewisser Längenausgleich bewirkt werden.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Drehzahl der Haspel in Abhängigkeit von der Stellung der Umlenkeinrichtung der Spannungsausgleichseinrichtung variabel gesteuert wird. Die Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit der Haspel kann in Abhängigkeit von der im Werkstück dahinter vorliegenden Spannung so variiert werden, dass die Spannungen reduziert werden. Gerät beispielsweise das Werkstück nach Abziehen von der Haspel unter starke Zugspannung, so dass die Umlenkeinrichtung entgegen ihrer Vorspannung verlagert wird, kann dadurch die Zugspannung wieder reduziert werden. Auf diese Weise kann die Spannungsausgleichseinrichtung als Sensorsystem eines Regelkreises zur Regelung der Haspeldrehzahl ausgelegt sein. Dieses Sensorsystem kann mithilfe geeigneter Sensorik die Werkstückspannung zwischen Haspel/Coil und Hilfseinzugseinrichtung erfassen und ein von der Werkstückspannung abhängiges Sensorsignal an die Steuereinheit abgeben, welche den Haspelantrieb ansteuern kann. Hierzu kann die Spannungsausgleichseinrichtung entsprechende Sensoren, beispielsweise einen oder mehrere Wegsensoren zur Erfassung der Auslenkung der Umlenkeinrichtung und/oder einen oder mehrere Kraftsensoren, aufweisen.
  • Wenn die Haspeldrehzahl in Abhängigkeit von der Werkstückspannung variabel gesteuert bzw. geregelt wird, so umfasst das Verfahren bzw. die Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten Werkstücks prinzipiell zwei kooperierende Kompensationssysteme bzw. Kompensationsmechanismen, nämlich ein erstes Kompensationssystem, welches die Haspeldrehzahl zugkraftabhängig verändern kann, sowie ein zweites Kompensationssystem, welches mithilfe der bezüglich der Fördergeschwindigkeit steuerbaren Hilfseinzugseinrichtung und dem zugehörigen Pufferspeicher arbeitet.
  • Bei anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Haspel aufweist, die drehbar gelagert, aber nicht angetrieben ist, der also kein Haspelantrieb zugeordnet ist. Eine derartige "passive Hapel" ist eine kostengünstige Lösung. Die Drehung wird durch den mithilfe der Hilfseinzugseinrichtung erzeugten Drahtabzug vom Coil bewirkt. Vorzugsweise ist auch keine der (passiven) Haspel nachgeschaltete Spannungsausgleichseinrichtung vorgesehen, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden können und der Hilfseinzug unmittelbar oder über eine Umlenkung den Draht von der Haspel abzieht und dadurch die Drehung der Haspel bewirkt.
  • Um dennoch unter allen Betriebsbedingungen einen ruhigen Drahtabzug zu gewährleisten, ist bei manchen Ausführungsformen mit passiver (antriebsfreier) Haspel eine Bremseinrichtung zum Abbremsen der Haspeldrehung beim Abbremsen oder Stoppen der Einzugsbewegung der Hilfseinzugseinrichtung vorgesehen. Die Bremseinrichtung kann als steuerbare Bremseinrichtung ausgelegt sein, deren Bremskraft über Steuersignale variabel steuerbar ist. Ein Beispiel ist eine pneumatische Bremseinrichtung. Die Bremseinrichtung kann z.B. so gesteuert werden, dass ein Bremseingriff erfolgt, wenn die Einzugsbewegung der Hilfseinzugseinrichtung verlangsamt wird oder stoppt. Es ist auch möglich, die Bremseinrichtung als passive Bremseinrichtung auszulegen, die z.B. über einen dauerhaften Reibkontakt das Trägheitsmoment bzw. den Drehwiderstand der Haspel erhöht, so dass deren Drehung bei Abfall der Drahtspannung am Drahtabzug schnell zum Stillstand kommt.
  • Es gibt auch Ausführungsformen ohne Haspel. Bei manchen Varianten wird der Werkstückvorrat in Form eines Coils bzw. eines Drahtgebindes in einem Behälter bereitgestellt. Die Aufnahmeeinrichtung weist also einen Behälter zur Aufnahme des Werkstückvorrats auf. Derartige konstruktiv relativ einfache Varianten können besonders kostengünstig bereitgestellt werden. Der Behälter muss nicht drehbar sein, er kann fest auf dem Hallenboden oder einer gesonderten Unterlage aufgestellt sein. Der Behälter kann z.B. als nach oben offene Tonne ausgebildet sein, in die das Coil hineingelegt wird. Der Behälter kann eine mehr oder weniger zylindrische Form haben, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des größten aufzunehmenden Coils. Das Werkstück kann, anders als bei einer Haspel, vom inneren Umfang des Coils allmählich abgezogen werden. Das Coil kann dabei ruhen, muss also nicht gedreht werden. Eine drehbare Lagerung des Coils innerhalb des Behälters und/oder eine drehbare Lagerung des Behälters können jedoch vorgesehen sein. Vorzugsweise ist ein mithilfe eines Gelenks angebundener oder komplett abnehmbarer Deckel zum Verschließen des Behälters vorgesehen. Im Deckel kann, z.B. in dessen Mitte, eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen der abgezogenen Werkstückabschnitte vorgesehen sein. Die Ausführungsform mit Behälter, insbesondere mit einer Tonne, ist konstruktiv relativ einfach und kostengünstig zu realisieren. Ein Drahtwechsel erfordert relativ wenig Aufwand. Bei Bedarf kann z.B. der Behälter einfach gegen einen anderen Behälter ausgewechselt werden.
  • Für die Ausgestaltung und Anordnung des Pufferspeichers gibt es unterschiedliche Möglichkeiten mit spezifischen Vorteilen.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Werkstück zwischen Eintritt und Austritt des Pufferspeichers eine freie Werkstückschlaufe bildet in der Weise, dass zwischen Eintritt und Austritt keine mechanische Umlenkung erfolgt, um die das Werkstück herumgeführt werden muss. Der Pufferspeicher kann beispielsweise zur Aufnahme einer im Wesentlichen U-förmigen freien Werkstückschlaufe ausgelegt sein. Der Pufferspeicher kann also so ausgelegt sein, dass sich ein freier Teil der Werkstückschlaufe im Wesentlichen U-förmig ausbildet. Wenn eine freie Werkstückschlaufe ohne mechanische Umlenkung gebildet wird, so wirken im Wesentlichen nur die am Werkstück selbst auftretenden Trägheitskräfte, eventuelle Reibungskräfte an Begrenzungen des Pufferspeichers und/oder eventuell die Schwerkraft als Widerstand gegen eine freie Veränderung des Füllgrads des Pufferspeichers. Es treten also im Zusammenhang mit dem Pufferspeicher kaum unkontrollierbare Nebenkräfte auf.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Pufferspeicher einen flachen Speicherkasten, der einen quaderförmigen Innenraum hat, in welchem das Werkstück zwischen dem Eintritt und dem Austritt eine im Wesentlichen U-förmige Schlaufe bilden kann. Dabei können zueinander im Wesentlichen parallele Schenkel der U-Form parallel zu Schmalseiten des Speicherkastens verlaufen und an der dem Eintritt und dem Austritt abgewandten Seite über einen bogenförmigen Abschnitt verbunden werden. Vorzugsweise beträgt eine parallel zu den Schmalseiten gemessene Länge des Speicherkastens ein Vielfaches der zwischen den Schmalseiten gemessenen Breite des Speicherkastens, insbesondere mindestens das Zehnfache. Ein relativ flach bauender, langer Speicherkasten bietet viel Speicherkapazität bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf.
  • Erfindungsgemäß, insbesondere bei Ausführungsformen mit einer Haspel, ist der Pufferspeicher als Horizontal-Speicher ausgelegt in der Weise, dass der Eintritt und der Austritt auf gleicher Höhe liegen. Durch diese Flachbauweise kann auch bei begrenztem Bauraum eine ausreichend hohe Speicherkapazität realisiert werden. Dadurch, dass das Werkstück im Pufferspeicher eine horizontal liegende Werkstückschlaufe bilden kann, können auch bei variierender Schlaufenlänge keine durch variierende Gewichtskräfte verursachten Zugkraftschwankungen eingebracht werden.
  • Nicht erfindungsgemäß ist auch möglich, dass der Pufferspeicher als Vertikal-Speicher ausgelegt ist, so dass die Werkstückschleife im Pufferspeicher frei hängen kann. Mit dieser Lösung kann Bauraum in der Breite gespart werden. Auch bei einem Vertikal-Speicher können der Eintritt und der Austritt auf gleicher Höhe liegen.
  • Ein Beitrag zur Vermeidung unnötiger Trägheitskräfte bei der Werkstückzufuhr wird bei manchen Ausführungsformen dadurch geleistet, dass das Werkstück von dem Austritt des Pufferspeichers unmittelbar geradlinig zur Einzugseinrichtung der Umformmaschine geführt wird. Es findet also zwischen dem Austritt des Pufferspeichers und der Einzugseinrichtung der Umformmaschine keine mechanische Umlenkung statt.
  • Es ist möglich, dass Werkstückabschnitte zwischen funktionalen Komponenten der Zuführvorrichtung und/oder der Umformmaschine frei im Raum verlaufen und von außen her zugänglich sind.
  • Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass Werkstückabschnitte des Werkstücks in einem Bereich zwischen dem Werkstückvorrat und der Hilfseinzugseinrichtung und/oder in einem Bereich zwischen dem Austritt des Pufferspeichers und der Einzugseinrichtung mittels einer Führungseinrichtung entlang einer mindestens abschnittsweise gekrümmten Führungsbahn geführt werden. Die Führungseinrichtung kann z.B. ein Rohr oder einen Schlauch zum Hindurchführen der Werkstückabschnitte aufweisen. Diese Variante bietet viele Freiheitsgrade bezüglich der gegenseitigen räumlichen Anordnung der in Materialflussrichtung aufeinander folgenden Komponenten zueinander. Mithilfe eines Führungsschlauchs oder eines Führungsrohrs kann eine allmähliche Änderung der Förderrichtung im Raum realisiert werden, ohne dass gesonderte Umlenkelemente wie Rollen o.dgl. vorgesehen werden müssen. Die Aufnahmevorrichtung (z.B. Behälter oder Haspel) kann bei Bedarf relativ weit entfernt von den anderen Komponenten stehen, da große Förderstrecken einfach überbrückt werden können. Bei Führung des langgestreckten Werkstücks durch einen Schlauch oder ein Rohr sind keine gesonderten Sicherheitseinrichtungen zum Schutz der Umgebung und/oder des geförderten Werkstücks nötig.
  • Das dem Pufferspeicher zugeordnete Sensorsystem zur Erfassung des Füllgrads des Pufferspeichers kann einen oder mehrere taktile Sensoren aufweisen, die auf Kontakt mit dem Werkstück im Pufferspeicher reagieren. Vorzugsweise arbeitet das Sensorsystem berührungslos, zum Beispiel mithilfe eines oder mehrerer berührungsloser Sensoren, die zum Beispiel optisch, kapazitiv oder induktiv arbeiten können. Dadurch wird die Ausbreitung der Werkstückschlaufe im Pufferspeicher durch die Sensorik nicht beeinträchtigt.
  • Das Sensorsystem ist vorzugsweise so ausgelegt, dass eine mehrstufige oder kontinuierlich arbeitende variable Regelung der Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung möglich ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Sensorsystem drei oder mehr in Längsrichtung des Pufferspeichers mit Abstand zueinander angeordnete Sensoren, die bei einer U-förmigen Werkstück-Schleife die Position des bogenförmigen Abschnitts am Grunde der U-Form erfassen können. Zusätzlich können Sensoren vorgesehen sein, die anzeigen, wenn ein nomineller maximaler Füllgrad oder ein nomineller minimaler Füllgrad erreicht ist. Deren Sensorsignale können eine Not-Abschaltung der Maschine bewirken, um Schäden am System aufgrund von Störungen bei der Werkstückzufuhr zu vermeiden.
  • Vorzugsweise werden langgestreckte Werkstücke in Form von metallischem Draht verarbeitet. Die Erfindung bezieht sich dann auch auf eine Drahtverarbeitungsanlage mit einer Draht verarbeitenden Umformmaschine, die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung zum Einziehen des zugeführten Drahts und zum Fördern des Drahts zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine aufweist, sowie mit einer Vorrichtung zum Zuführen des Drahts zu der Umformmaschine gemäß der beanspruchten Erfindung. Bei der Umformmaschine kann es sich z.B. um eine Federwindemaschine handeln.
  • Die Umformmaschine kann beispielsweise als Biegemaschine zum Erzeugen von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus Drahtmaterial, Bandmaterial oder Rohrmaterial durch Biegen, als Richtmaschine zum Richten von Werkstücken, als Nagelmaschine oder als Federherstellungsmaschine zur Herstellung von Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern oder anderen federartigen Formteilen durch Federwinden oder Federwickeln ausgelegt sein.
  • Die Komponenten der Zufuhrvorrichtung sind vorzugsweise ausschließlich für die Materialzufuhr ausgelegt und sollen daher möglichst keine bleibende (plastische) Verformung des geförderten Materials bewirken. So enthält eine Zufuhrvorrichtung z.B. vorzugsweise keine Richteinheit, um das Material vor Eintritt in die Umformmaschine zu richten. Alle bleibenden Materialumformungen sind in nachgeschalteten Einheiten der Umformmaschine realisiert, die meist zusätzlich zu der Einzugseinrichtung mindestens eine Richteinheit umfassen kann. Auf diese Weise ist eine klare Aufgabenteilung zwischen Materialzufuhr einerseits und Materialumformung andererseits möglich.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
    • Fig. 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 mit einer Haspel zur Aufnahme des Werkstückvorrats;
    Fig. 2
    zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage mit einer Umformmaschine in Form einer Federwindemaschine sowie einer in Materialflussrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials mit einem tonnenförmigen Behälter zur Aufnahme des Werkstückvorrats;
    Fig. 3
    zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage mit einer Umformmaschine in Form einer Federwindemaschine sowie einer in Materialflussrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials mit einer nicht angetriebenen Haspel in horizontaler Orientierung.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die schematische Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Drahtverarbeitungsanlage 100 ist dafür eingerichtet, aus einem langgestreckten Werkstück 110 in Form eines metallischen Drahts in einem computernumerisch gesteuerten Fertigungsprozess eine Vielzahl gleichartiger Formteile in Form von Schraubenfedern, insbesondere Druckfedern oder Zugfedern, herzustellen.
  • 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. Die Vorrichtung 300 wird in dieser Anmeldung auch kurz als Zufuhrvorrichtung 300 bezeichnet.
  • Die Umformmaschine 100 umfasst eine Einzugseinrichtung 210, die an die Steuereinheit 290 der Umformmaschine angeschlossen ist und unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm Draht, der durch die Zufuhrvorrichtung 300 zugeführt wird, in den mit Umformwerkzeugen 222 (einem oder mehreren) ausgestatteten Werkzeugbereich 220 der Umformmaschine 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.
  • 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 vE(t) 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.
  • Eine nicht ausreichend gut kontrollierte Zufuhr von Draht kann beispielsweise bei Federwindemaschinen zu erheblichen Qualitätsproblemen führen. Bei diesen Umformmaschinen wird, anders als bei Drahtbiegemaschinen mit Biegevorgang, die Umformkraft an den Umformwerkzeugen direkt von den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung 210 aufgebracht, um das Werkstück gegen ein Windewerkzeug 222 zu drücken und so den Windevorgang voranzubringen. Bei diesem Prozess kann sich ein eventueller Schlupf an den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung direkt auf die Qualität des Endprodukts auswirken. Der Schlupf an der Einzugseinrichtung kann bei hochdynamischen Federwindenmaschinen in ungünstigen Fällen bis zu 20 % der Gesamteinzugslänge betragen, wodurch die produzierten Federn zu kurz werden würden.
  • Eine Aufgabe der Zufuhrvorrichtung 300 besteht darin, der Einzugseinrichtung der Umformmaschine 200 den Draht zu jedem Zeitpunkt möglichst genau mit der zu diesem Zeitpunkt benötigten Geschwindigkeit zuzuführen. Die Zufuhrvorrichtung 300 hat eine eigene Steuereinheit 390, die mit der Steuereinheit 290 der Umformmaschine kommuniziert. Die Funktionalitäten der beiden Steuereinheiten können in einer einzigen Steuereinheit integriert sein.
  • Ein Werkstückvorrat mit einer großen Länge des zu verarbeitenden Drahts wird in Form einer Spule bzw. eines Coils 112 auf einer Aufnahmeeinrichtung der Vorrichtung 300 vorgehalten. Die Aufnahmeeinrichtung weist in diesem Beispiel eine Haspel 310 auf. Die Haspel ist im Beispielsfall mit vertikaler Haspelachse 312 angeordnet und kann mittels eines durch die Steuereinheit 390 ansteuerbaren Haspelantriebs 315 um die Haspelachse drehend angetrieben werden. Der Draht wird dann unter Drehung der Haspel bzw. des Coils nach und nach vom Umfang des Coils in Richtung nachfolgender Einrichtungen abgezogen.
  • Der Haspel ist eine Spannungsausgleichseinrichtung 320 nachgeschaltet. Das Werkstück 110 wird von der Haspel über die Spannungsausgleichseinrichtung 320 zu einer Hilfseinzugseinrichtung 330 geführt, die mithilfe eines Hilfsantriebs 335 angetrieben werden kann, um den Draht unter der Steuerung durch die Steuereinheit 390 mit einer vorgebbaren Fördergeschwindigkeit vH(t) in Richtung nachgeschalteter Komponenten zu fördern.
  • Die Hilfseinzugseinrichtung 330 hat im Beispielsfall ein einzelnes Einzugswalzenpaar, das zwei Einzugswalzen aufweist, die mit zueinander parallelen Drehachsen angeordnet sind und mithilfe des Hilfsantriebs 335 gegenläufig drehend angetrieben werden können. Die Einzugswalzen begrenzen mit ihren profilierten Umfangsflächen einen Einzugsspalt zum Hindurchführen des Drahts und sind so dimensioniert, dass sie den Draht kraftschlüssig ergreifen und weiterfördern können.
  • Die Spannungsausgleichseinrichtung 320 weist eine einzige Umlenkeinrichtung 325 auf, um deren Umfang der Draht zwischen Haspel 310 und Hilfseinzugseinrichtung 330 umgelenkt wird, im Beispielsfall um 180°. Die Umlenkeinrichtung 325 kann beispielsweise als Rolle oder Scheibe ausgebildet sein, die in einem Lagerelement um ihre Drehachse 326 frei drehbar gelagert ist, um dem geförderten Draht möglichst wenig Bremswiderstand zu bieten. Die Umlenkeinrichtung kann auch eine Anordnung mit mehreren Rollen oder Scheiben oder dergleichen aufweisen. Die Umlenkeinrichtung 325 ist linear beweglich geführt und wird im Beispielsfall mittels einer Federanordnung 327 in eine Spannkonfiguration vorgespannt. Federanordnung 327 stützt sich an einer Seite an einem maschinenfesten Festlager ab und an der gegenüberliegenden Seite am Lagerelement für die Umlenkeinrichtung. Die Spannungsausgleichseinrichtung sorgt dafür, dass der Drahtabschnitt zwischen dem Abzug am Coil 112 und dem Eintritt in die Hilfseinzugseinrichtung 330 unter leichter Zugspannung steht und nicht durchhängen kann. Andere Varianten arbeiten mit einer pneumatisch erzeugten Vorspannung.
  • Die beweglich gelagerte Umlenkeinrichtung 325 fungiert im Bereich zwischen Haspel 310 bzw. Coil und Hilfseinzugseinrichtung 330 nach Art eines Tänzers. Eine Funktion besteht darin, im Bedarfsfall einen gewissen Längenausgleich zu erreichen, wenn nämlich die Abzugsgeschwindigkeit des Drahts vom Coil 112 sich von der Einzugsgeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung 330 unterscheidet. Zieht beispielsweise die Hilfseinzugseinrichtung 330 den Draht schneller ein als er vom Umfang des Coils an der Haspel 310 abgewickelt wird, so gerät der Tänzer (die Umlenkeinrichtung) unter Zugspannung und wird gegen die Kraft der Federanordnung 327 unter Verkürzung des Drahtlaufwegs zwischen Haspel und Hilfseinzugseinrichtung 330 in Richtung des Festlagers gezogen, so dass ein Spannungsausgleich und Längenausgleich des Laufweges erfolgt. Bei umgekehrten Geschwindigkeitsunterschieden (Abzugsgeschwindigkeit vom Coil größer als Einzugsgeschwindigkeit an der Hilfseinzugseinrichtung) wird die um den Tänzer bzw. die Umlenkeinrichtung 325 herumgeführte Schlaufe länger, indem die drehbare Umlenkeinrichtung mittels der Federanordnung 327 weiter vom Hilfseinzug weg gedrückt wird.
  • Im Beispielsfall dient die Spannungsausgleichseinrichtung 320 auch als Sensorsystem eines Regelkreises zur Regelung der Haspeldrehzahl. Dieses Sensorsystem kann im Prinzip die Drahtspannung zwischen Haspel/Coil und Hilfseinzugseinrichtung erfassen und ein von der Drahtspannung abhängiges Sensorsignal an die Steuerung 390 der Zufuhreinrichtung abgeben. Diese kann darauf basierend die Haspeldrehzahl verändern. Das Sensorsystem kann z.B. einen Wegsensor aufweisen, der ein Sensorsignal in Abhängigkeit von der Position der Drehachse der Umlenkeinrichtung 325 entlang ihrer Führung abgibt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kraftsensor vorgesehen sein.
  • Die Regelung kann beispielsweise wie folgt arbeiten. Es sei angenommen, dass die Hilfseinzugseinrichtung 330 den Draht mit nahezu konstanter Einzugsgeschwindigkeit einzieht und in Richtung der nachgeschalteten Komponenten fördert. Dreht sich die Haspel 310 im Vergleich dazu zu langsam, wird der Tänzer entgegen der Kraft der Federanordnung 327 in Richtung des Festlagers eingezogen. Die Regelung kann so konfiguriert sein, dass die Drehzahl des Haspels bzw. des Haspelantriebs erhöht wird, wenn die Ausgleichsbewegung des Tänzers einen gewissen Schwellweg überschreitet. Dadurch wird mehr Draht pro Zeiteinheit von der Haspel abgegeben und der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Abzugsgeschwindigkeit am Coil und Einzugsgeschwindigkeit an der Hilfseinzugseinrichtung wird reduziert.
  • Dieser erste Kompensationsmechanismus kann in vielen Fällen bei nicht zu dynamischen Verarbeitungsprozessen ausreichen, um eine bedarfsgerechte Zufuhr von Draht zur Umformmaschine sicherzustellen.
  • Die Erfinder haben die Arbeitsweise analysiert und Betriebszustände identifiziert, unter denen dieser Kompensationsmechanismus allein eventuell nicht ausreichend ist. Zum einen ist zu beachten, dass die Kraft, mit der die Umlenkeinrichtung 325 der Spannungsausgleichseinrichtung 320 den Draht spannt, abhängig vom Drahtdurchmesser und von der Feder ist und entsprechend vor Beginn der Umformoperation vom Maschinenbediener manuell eingestellt werden muss. Es erfordert viel Erfahrung beim Bediener, hier eine ausreichend gute Einstellung zu wählen. Es ist auch zu beachten, dass dieses Teilsystem (mit Haspel und Spannungsausgleichseinrichtung) bei hohen dynamischen Anforderungen gegebenenfalls zu träge reagiert und daher die Anforderungen allein nicht völlig erfüllen kann. Hohe dynamische Anforderungen an der Einzugseinrichtung 210 können beispielsweise dann auftreten, wenn kurze Federn in hoher Stückzahl produziert werden sollen und/oder wenn die Trägheit im Bereich der Haspel 310 zu groß wird, beispielsweise weil mit einem sehr großen Draht-Coil gearbeitet wird.
  • Die Zufuhrvorrichtung 300 verfügt über einen zweiten Kompensationsmechanismus, der hier eingreifen kann und im Folgenden erläutert wird.
  • Die Zufuhrvorrichtung 300 weist einen Pufferspeicher 350 auf, der der Hilfseinzugseinrichtung 330 in Drahtförderrichtung nachgeschaltet ist. Im Betrieb fördert die Hilfseinzugseinrichtung das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit vH(t) in diesen nachgeschalteten Pufferspeicher. Der Pufferspeicher weist einen Eintritt 352 auf, durch den das von der Hilfseinzugseinrichtung 330 kommende Werkstück in den Pufferspeicher eintritt. Weiterhin ist ein Austritt 354 vorgesehen, durch den das Werkstück aus dem Pufferspeicher in Richtung nachfolgender Komponenten austritt. Eintritt 352 und Austritt 354 sind an derselben Seite des Pufferspeichers angeordnet, Eintrittsrichtung und Austrittsrichtung verlaufen parallel zueinander.
  • Der Pufferspeicher 350 ist derart ausgebildet, dass das Werkstück 110 (der Draht) in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt 352 und dem Austritt 354 eine weitgehend in einer einzigen Ebene liegende, freie Werkstückschlaufe 115 mit variabler Länge bilden kann. Der Pufferspeicher 350 weist im Beispielsfall einen relativ flachen Speicherkasten 355 auf, der einen quaderförmigen Innenraum hat, in welchem das Werkstück zwischen Eintritt 352 und Austritt 354 eine im Wesentlichen U-förmige Schlaufe bilden kann. Die parallelen Schenkel der U-Form verlaufen dabei parallel zu den Schmalseiten des Speicherkastens 355 und werden an der dem Eintritt und Austritt abgewandten Seite über einen bogenförmigen Abschnitt (Schlaufenbogen) verbunden. Obwohl Eintritt und Austritt, wie in der schematischen Figur dargestellt, übereinander liegen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Pufferspeicher als horizontal liegenden Flachspeicher ausgelegt ist, so dass Eintritt und Austritt auf der gleichen Höhe liegen und die Werkstückschlaufe horizontal ausgerichtet ist.
  • Die parallel zu den Schmalseiten (in Längsrichtung L) gemessene Länge des Speicherkastens 355 kann ein Vielfaches der zwischen den Schmalseiten (in Querrichtung Q) gemessenen Breite betragen und zum Beispiel mehr als zehnmal so groß wie die Breite sein. Die schlanke, flache Bauform des Pufferspeichers 350 bzw. des Speicherkastens 355 bietet bei Bedarf eine hohe Speicherkapazität bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf.
  • Vom Austritt 354 des Pufferspeichers wird der Draht ohne weitere Umlenkung unmittelbar zur Eintrittsseite der Einzugseinrichtung 210 geführt. Da der Draht auch im Pufferspeicher 350 nicht über eine mechanische Umlenkung läuft, sondern eine freie Schlaufe bildet, gibt es zwischen Hilfseinzugseinrichtung 330 und Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine keine mechanische Umlenkung. Der Draht verläuft vom Austritt des Pufferspeichers ohne Umlenkung geradlinig bis zur Einzugseinrichtung.
  • Es ist ersichtlich, dass der Pufferspeicher 350 als Puffer für die Differenz zwischen der in der Regel nicht konstanten Einzugsgeschwindigkeit vE(t) der Einzugseinrichtung 210 und der Fördergeschwindigkeit vH(t) dient, mit der die Hilfseinzugseinrichtung 330 den Draht in den Pufferspeicher 350 hineinfördert. Im Speicherkasten 355 liegt eine einzige ebene Drahtschlaufe 115, die abhängig von der Differenz zwischen vE(t) und vH(t) größer oder kleiner wird, und zwar in der Weise, dass die Schlaufengröße zunimmt, wenn die Hilfseinzugseinrichtung pro Zeiteinheit mehr Draht in den Pufferspeicher 350 hineinfördert als die Einzugseinrichtung 210 aus dem Pufferspeicher hinausfördert, also bei vH(t) > vE(t).
  • Die Hilfseinzugseinrichtung 330 wird in einem Grundmodus so betrieben, dass die Geschwindigkeit des Hilfseinzugs, also die Fördergeschwindigkeit vH(t) der Hilfseinzugseinrichtung, der mittleren Produktionsgeschwindigkeit der Umformmaschine bzw. der mittleren Einzugsgeschwindigkeit der Einzugseinrichtung 210 entspricht. Diese Geschwindigkeit kann von der Steuerung der Umformmaschine 200 in Abhängigkeit vom eingerichteten Produktionsprozess berechnet werden.
  • Die Zufuhrvorrichtung 300 ist nun in der Lage, auch noch kleine Abweichungen der Fördergeschwindigkeiten am Eintritt und Austritt wenigstens teilweise zu kompensieren. Dazu ist ein Sensorsystem 370 vorgesehen, das dafür eingerichtet ist, den aktuellen Füllgrad des Pufferspeichers 350 zu erfassen und den Füllgrad repräsentierende Sensorsignale zu erzeugen. Die Steuerungseinheit 390 der Vorrichtung 300 empfängt diese Signale und ist derart konfiguriert, dass die Fördergeschwindigkeit vH(t) der Hilfseinzugseinrichtung in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Sensorsystems gesteuert, also ggf. erhöht oder erniedrigt werden kann.
  • Zu diesem Zweck weist das Sensorsystem des Ausführungsbeispiels vier Sensoren S1 bis S4 auf, die in Längsrichtung des Pufferspeichers mit gleichen gegenseitigen Abständen zueinander angeordnet sind. Die Sensoren arbeiten jeweils berührungslos, beispielsweise optisch, kapazitiv oder induktiv, und können die Position des bogenförmigen Schlaufenabschnitts innerhalb des Pufferspeichers abfragen. Zusätzlich gibt es zwischen diesen Sensoren und der Eintritts-/Austritts-Seite einen ersten Not-Aus-Sensor, der bei zu kurz werdender Drahtschlaufe ein Not-Aus-Signal zur Abschaltung der Maschine erzeugt, sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen zweiten Not-Aus-Sensor, der eine Abschaltung dann auslöst, wenn die Drahtschlaufe über ein vorgegebenes Maximalmaß hinaus zu lang wird.
  • In diesem Beispielsfall kann die Regelung beispielsweise wie folgt konfiguriert sein. Wenn die Drahtschlaufe 115 bzw. deren bogenförmiger Abschnitt den am weitesten vom Eintritt/Austritt entfernten Sensor S1 auslöst, dann wird ein Steuersignal ausgelöst, das bewirkt, dass die Hilfseinzugseinrichtung 330 erheblich langsamer einzieht, vH(t) also deutlich reduziert wird. Danach kann sich die Drahtschlaufe innerhalb des Pufferspeichers 350 wieder allmählich verkürzen. Wenn die Drahtschlaufe Sensor S2 auslöst, dann wird der Hilfseinzug etwas weniger stark langsamer werden. Wenn die Drahtschlaufe den Sensor S3 auslöst, dann wird die Hilfseinzugseinrichtung 330 so angesteuert, dass der Hilfseinzug etwas schneller als die voreingestellte mittlere Grundgeschwindigkeit wird. Wenn die Drahtschlaufe den Sensor S4 auslöst, dann wird die Geschwindigkeit des Hilfseinzugs erheblich über die voreingestellte mittlere Geschwindigkeit hinaus schneller werden.
  • Auf diese Weise ist mit relativ einfachen, robusten Mitteln eine mehrstufige, feinfühlige Regelung der Fördergeschwindigkeit vH(t) der Hilfseinzugseinrichtung 330 realisiert, die zuverlässig eine Überfüllung oder Unterfüllung des Pufferspeichers 350 verhindert und gleichzeitig dafür sorgt, dass der Draht der Einzugseinrichtung 210 immer mit der aktuell erforderlichen Geschwindigkeit vE(t) zugeführt wird. Hierdurch wird ein nahezu, d.h. bis auf Reibung, zugkraftfreier Drahteinzug an der Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine möglich. Mithilfe der Zuführeinrichtung 300 ist es möglich, die pulsierende Einzugsgeschwindigkeit der Umformmaschine praktisch vollständig von den möglichen Ablaufgeschwindigkeiten an der Haspel 310 zu entkoppeln.
  • Die Funktion bzw. Wirkung des Pufferspeichers 350 kann auch auf andere Weise beschrieben werden. Bei einer vergleichbaren Anordnung ohne Pufferspeicher kann es sein, dass der durch das Fahrprofil der Umformmaschine entstehende ungleichmäßige Einzug, der in manchen Fällen sogar eine Stop-and-Go-Charakteristik aufweisen kann, direkt an die Umlenkeinrichtung bzw. den Tänzer der Spannungsausgleichseinrichtung 320 weitergegeben wird. Dadurch kann ein Ruck an der Spannungsausgleichseinrichtung entstehen, der wiederum zu einer zum Teil pulsierenden Zugkraft innerhalb des Drahts am Maschinendrahteinzug, also an der Einzugseinrichtung 210, führen kann. Hierdurch können Qualitätsprobleme, zum Beispiel in Form von Längenschwankungen der fertigen Federn, entstehen. Mithilfe des zwischengeschalteten Drahtspeichers (Pufferspeicher 350) kann die gegebenenfalls pulsierende Geschwindigkeit der den Draht verarbeitenden Umformmaschine von der Ablaufgeschwindigkeit am Drahtvorrat an der Haspel 310 entkoppelt werden. Die Hilfseinzugseinrichtung 330 erhält hierzu von der Umformmaschine eine Drehzahlvorgabe, die dazu führt, dass der Draht mit einer effektiven Geschwindigkeit mittels der Hilfseinzugseinrichtung gefördert wird. Die Differenz zwischen der Einzugsgeschwindigkeit vE(t) an der Umformmaschine bzw. deren Einzugseinrichtung zur effektiven Fördergeschwindigkeit vH(t) an der Hilfseinzugseinrichtung 330 wird durch die Schlaufenbewegung im Speicherkasten 355 des Pufferspeichers ausgeglichen. Hierdurch kann ein nahezu (bis auf die Reibung) zugkraftfreier Drahteinzug an der Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine erreicht werden.
  • Anhand von Fig. 2 wird ein anderes Beispiel einer Drahtverarbeitungsanlage 400 beschrieben. Die Umformmaschine 200 kann ähnlich oder gleich wie die Umformmaschine 200 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut sein und ist im Beispielsfall als Federwindemaschine mit einer Einzugseinrichtung 210, Umformwerkzeugen 222 und einer Steuereinheit 290 zur Steuerung der Umformmaschine ausgelegt. Zur weiteren Beschreibung der Umformmaschine wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Zusätzlich zur Umformmaschine 200 umfasst die Drahtverarbeitungsanlage 400 eine in Materialflussrichtung vorgeschaltete Vorrichtung 500 zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials zur Umformmaschine. Diese Vorrichtung 500, die auch als Zufuhreinrichtung 500 bezeichnet wird, weist einige Unterschiede zur Zuführvorrichtung 300 des ersten Ausführungsbeispiels auf.
  • Wie beim ersten Ausführungsbeispiel liegt ein Werkstückvorrat mit einer großen Länge des zu verarbeitenden Drahts in Form einer Spule bzw. eines Coils 412 in oder auf einer Aufnahmeeinrichtung der Vorrichtung 500 vor. Die Aufnahmeeinrichtung umfasst einen Behälter 410, der im Wesentlichen die Form einer zylindrischen Tonne hat, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der größten aufzunehmenden Drahtspule (Coil). Der Behälter steht fest auf dem Boden oder einer eigenen Plattform und benötigt keine beweglichen Teile. Insbesondere sind keine Drehung des Behälters und keine Drehung des Coils während des Betriebs vorgesehen.
  • Der nach Art einer Tonne ausgebildete Behälter 410 hat einen flachen Boden und eine zylindrische Behälterwand. Nach oben wird der Behälter durch einen abnehmbaren Deckel 414 verschlossen, der in seiner Mitte eine Durchführungsöffnung 416 zum Hinausführen des drahtförmigen Werkstücks hat, das vom Coil 412 allmählich abgezogen werden soll.
  • In Materialflussrichtung hinter der Aufnahmeeinrichtung mit Behälter 410 ist eine Hilfseinzugseinrichtung 430 vorgesehen, die mit Hilfe eines Hilfsantriebs 435 angetrieben werden kann, um den Draht unter der Steuerung durch die Steuereinheit 490 mit einer vorgebbaren Fördergeschwindigkeit in Richtung nachgeschalteter Komponenten, insbesondere des nachgeschalteten Pufferspeichers 450, zu fördern. Die Hilfseinzugseinrichtung 430 kann ähnlich oder identisch zur Hilfseinzugseinrichtung 330 ausgebildet sein, weshalb auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.
  • Das Werkstück 110 (der Draht) tritt an der Oberseite des Behälters 410 im Wesentlichen in vertikaler Richtung aus und tritt an der Eintrittsseite der Hilfseinzugseinrichtung 430 im Wesentlichen in horizontaler Richtung in diese ein. Zwischen der Austrittsöffnung des Behälters 410 und dem Eintritt der Hilfseinzugseinrichtung 430 wird der Draht mit Hilfe einer Führungseinrichtung 420 entlang einer mehr oder weniger durchgängig leicht gekrümmten Führungsbahn geführt. Die Führungseinrichtung umfasst beim Ausführungsbeispiel einen flexiblen Kunststoffschlauch, der als Führungsschlauch für das hindurchtretende Werkstückmaterial dient. Aufgrund der Flexibilität des Schlauchmaterials sind leichte Ausgleichsbewegungen der Führungseinrichtung während des Betriebs möglich. Alternativ kann z.B. auch eine Führungseinrichtung mit (wenigstens) einem starren Führungsrohr vorgesehen sein. Der Krümmungsradius am stärksten gekrümmten Abschnitte der Führungseinrichtung kann so groß sein, dass das Werkstückmaterial ohne die Gefahr einer plastischen Verformung reibungsarm entlang der gekrümmten Bahn geführt werden kann.
  • Die Führungseinrichtung kann bei Bedarf mehrere Meter lang sein, so dass große Flexibilität hinsichtlich der Aufstellung des Behälters 410 in Bezug auf die Montageposition der Hilfseinzugseinrichtung 430 gegeben ist.
  • Bei manchen Ausführungsformen sind z.B. der Pufferspeicher 450 und die Hilfseinzugseinrichtung 430 zwischen dem Behälter 410 und der Umformmaschine 200 angeordnet (vgl. Fig. 2). Es ist jedoch auch möglich, den Behälter 410 in einem Raum zwischen dem Pufferspeicher und der Umformmaschine anzuordnen.
  • Führungseinrichtungen dieser Art, z.B. mit einem Schlauch oder einem Rohr, können auch beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein.
  • Ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel weist die Zuführeinrichtung 500 in Materialflussrichtung hinter der Hilfseinzugseinrichtung 430 einen Pufferspeicher 450 auf. Dieser ist derart ausgebildet, dass das Werkstück 110 (der Draht) in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt 452 und dem Austritt 454 eine ggf. weitgehend in einer Ebene liegende freie Werkstückschlaufe 115 mit variabler Länge bilden kann. Nicht erfindungsgemäß ist der Pufferspeicher als Vertikal-Speicher ausgelegt, die Werkstückschlaufe liegt also im Wesentlichen in einer vertikalen Ebene. Der Eintritt 452 und der Austritt 454 können auf der gleichen Höhe sein (wie beim schematischen Ausführungsbeispiel) oder auf unterschiedlichen Höhen.
  • Vom Austritt 454 des Pufferspeichers 450 führt eine Führungseinrichtung 460 in Form eines flexiblen Führungsschlauchs oder eines Führungsrohres entlang einer mindestens teilweise gekrümmten Führungsbahn zum Eintritt der Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine 200. Auch hier kann bei Bedarf eine relativ große Führungsstrecke in der Größenordnung von einem oder mehreren Metern überbrückt werden, so dass eine flexible Aufstellung der Zuführeinrichtung 500 in Bezug auf die Umformmaschine 200 möglich ist.
  • Die Hilfseinzugseinrichtung 430 fördert in den Draht mit einer vorgebbaren Fördergeschwindigkeit vH (t) in Richtung des nachgeschalteten Pufferspeichers 450 und zieht den Draht dementsprechend mit dieser Geschwindigkeit vom Coil 412 ab. Dabei wird das Drahtmaterial im Wesentlichen vom inneren Umfang der Drahtspule abgewickelt und durch die Durchtrittsöffnung 414 im Deckel und die anschließende Führungseinrichtung 420 zur Hilfseinzugseinrichtung 430 geführt. In einem Grundmodus wird die Hilfseinzugseinrichtung so betrieben, dass die Geschwindigkeit des Hilfseinzugs, also die Fördergeschwindigkeit vH(t), der mittleren Produktionsgeschwindigkeit der Umformmaschine bzw. der mittleren Einzugsgeschwindigkeit der Einzugseinrichtung 210 entspricht. Die Zufuhreinrichtung 500 ist in der Lage, eventuelle kleine Abweichungen der Fördergeschwindigkeit am Eintritt 452 und Austritt 454 wenigstens teilweise zu kompensieren. Dazu ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Sensorsystem 470 vorgesehen, mit der der aktuelle Füllgrad des Pufferspeichers 450 erfasst und den Füllgrad repräsentierende Signale erzeugt werden können, die in der Steuereinheit 490 verarbeitet werden, um die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung 430 variabel jeweils so einzustellen, dass bei unverändert laufender Umformmaschine der Füllgrad des Pufferspeichers 450 immer zwischen einem minimal zulässigen Füllgrad und einem maximal zulässigen Füllgrad verbleibt. Das genutzte Sensorprinzip und die Regelungsroutine können derjenigen entsprechen, die im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel beschrieben wurde, weshalb auf eine Wiederholung verzichtet wird.
  • Anhand von Fig. 3 wird ein weiteres Beispiel einer Drahtverarbeitungsanlage 600 beschrieben. Die Umformmaschine 200 kann ähnlich oder gleich wie die Umformmaschine 200 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut sein und ist in Beispiel als Federwindemaschine mit einer Einzugseinrichtung 210, Umformwerkzeugen 222 und einer Steuereinheit 290 zur Steuerung der Umformmaschine ausgelegt. Zur weiteren Beschreibung der Umformmaschine wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Zusätzlich zur Umformmaschine 200 umfasst die Drahtverarbeitungsanlage 600 eine in Materialflussvorrichtung vorgeschaltete Vorrichtung 700 zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials 110 zur Umformmaschine. Diese Vorrichtung 700, die auch als Zuführeinrichtung 700 bezeichnet wird, weist einige Unterschiede zu den Zuführvorrichtungen der vorherigen Ausführungsbeispiele auf. Dabei werden einige Elemente, die ähnliche oder gleiche Konstruktion und/oder Eigenschaften haben wie im ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen, erhöht um 400 bezeichnet.
  • Wie beim ersten Ausführungsbeispiel liegt der Werkstückvorrat in Form eines Coils 112 auf einer drehbar gelagerten Haspel 710 vor. Diese ist im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nicht angetrieben, was hier als passive Haspel bezeichnet wird. Die Drehachse der Haspel verläuft horizontal. Der Draht 110 wird mit Hilfe der über den Hilfsantrieb 735 angetriebenen Hilfseinzugseinrichtung 730 von dieser passiven Haspel abgezogen, wobei der Draht zwischen Haspel und Hilfseinzugseinrichtung 730 über eine Umlenkeinrichtung 725 geführt wird, die z.B. als eine um eine horizontale Achse drehbar gelagerte Rolle oder Walze ausgestaltet sein kann. Die Umlenkeinrichtung ist ebenfalls drehbar gelagert und hat keinen eigenen Antrieb. Im Gegensatz zur Spannungsausgleichseinrichtung von Fig. 1 ist die Drehachse raumfest angeordnet. Die Ausführungsform aus Fig. 3 hat somit keine Spannungsausgleichseinrichtung.
  • In Materialflussrichtung hinter der Hilfseinzugseinrichtung 730 ist der nachgeschaltete Pufferspeicher 750 angeordnet. Dieser ist, nicht erfindungsgemäß, vertikal orientiert und nimmt eine flache vertikale U-förmige Drahtschlaufe 115 variabler Länge auf. Die Dimensionen des Speicherkastens in Längs- und Querrichtung können denjenigen des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels entsprechend. Der Eintritt 752 und der Austritt 754 des Pufferspeichers liegen auf derselben Höhe. In Materialflussrichtung hinter dem Austritt 754 ist oberhalb des Pufferspeichers eine passive Umlenkrolle angebracht, so dass der zugeführte Draht horizontal in die Einzugseinrichtung 210 eintreten kann.
  • Der Füllgrad des Pufferspeichers 750 wird mittels des Sensorsystems 770 erfasst, das genau wie das Sensorsystem der anderen Ausführungsbeispiele vier in Reihe angeordnete Sensoren S1 bis S4 mit entsprechender Funktionalität aufweist.
  • Im Betrieb wird der Draht 110 durch die Hilfseinzugseinrichtung 730 von der Spule bzw. dem Materialvorrat nach oben abgezogen und versetzt die Haspel in Rotation. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Haspel frei drehbar. Bei der dargestellten Ausführungsformen ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, um die Drehbewegung der Haspel beim Drahtabzug zu bremsen. Die Bremseinrichtung kann z.B. am Umfang einer Endscheibe der Haspel oder an der zentrischen Welle der Haspel angreifen. Es ist möglich, dass die Bremseinrichtung z.B. über Signale der Steuereinrichtung 790 gesteuert aktiviert wird, sobald die Hilfseinzugseinrichtung 730 die Einzugsbewegung stoppt. Es ist auch möglich, dass mittels eines dauerhaften Reibkontakts das Trägheitsmoment der Spule bzw. der Haspel erhöht wird und diese dann aufgrund der Reibung beim Stoppen des Hilfseinzugs nicht oder nur noch geringfügig mit schnell abnehmender Drehgeschwindigkeit rotiert. Diese Variante kann auch als Abzugshaspel bzw. als gebremste Haspel bezeichnet werden.
  • Diese Ausgestaltung kann insoweit gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 vorteilhaft sein, weil sie einen einfachen Aufbau hat, da sowohl der Haspelantrieb als auch die Zugausgleichseinrichtung entfallen. Zudem ist die nicht erfindungsgemäße Lösung aufgrund der vertikalen Orientierung der Werkstückschlaufe im Pufferspeicher sehr platzsparend.
  • Komponenten dieser Zufuhreinrichtung 700 können sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Orientierung vorgesehen und geeignet miteinander kombiniert sein. So kann die gleiche Abfolge von Einheiten auch bei einer Haspel mit vertikaler Drehachse und/oder bei einer erfindungsgemäßen Form mit horizontal orientiertem Pufferspeicher vorgesehen sein.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks (110) zu einer Umformmaschine (200), die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung (210) zum Einziehen des zugeführten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich (220) der Umformmaschine aufweist, worin:
    ein Werkstückvorrat (112, 412) in Form eines Coils bereitgestellt wird,
    Werkstückabschnitte von dem Werkstückvorrat zu einer Hilfseinzugseinrichtung (330, 430, 730) geführt werden,
    die Hilfseinzugseinrichtung (330, 430, 730) mittels eines Hilfsantriebs (335, 435, 735) angetrieben wird und das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit in einen nachgeschalteten Pufferspeicher (350, 450, 750) fördert,
    das Werkstück (110) in dem Pufferspeicher (350, 450, 750) zwischen einem Eintritt (352, 452, 752) und einem Austritt (354, 454, 754) des Pufferspeichers eine Werkstückschlaufe (115) variabler Länge bildet, und
    das Werkstück von dem Austritt (354, 454, 754) des Pufferspeichers (350, 450, 750) zur Einzugseinrichtung (210) der Umformmaschine geführt wird, wobei
    ein Füllgrad des Pufferspeichers (350, 450, 750) mittels eines Sensorsystems (370, 470, 770) erfasst wird, und
    die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung (330, 430, 730) in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensorsystems gesteuert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück im Pufferspeicher (359) eine horizontal liegende Werkstückschlaufe bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (110) vom Austritt (354) des Pufferspeichers (350) unmittelbar geradlinig zur Einzugseinrichtung (210) der Umformmaschine geführt wird und/oder dass das Werkstück (110) zwischen dem Eintritt (352, 452, 752) und dem Austritt (354, 454, 754) des Pufferspeichers (350, 450, 750) eine freie Werkstückschlaufe bildet in der Weise, dass zwischen dem Eintritt und dem Austritt keine mechanische Umlenkung erfolgt, wobei sich vorzugsweise eine U-förmige freie Werkstückschlaufe (115) bildet.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückvorrat (112) in Form eines Coils auf einer Haspel (310) mit vertikaler Haspelachse bereitgestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass steuerbare Komponenten der Vorrichtung, insbesondere die Hilfseinzugseinrichtung (330, 430, 730), derart gesteuert werden, dass das Werkstück (110) einer Eintrittsseite der Einzugseinrichtung (210) mit zeitlich im Wesentlichen konstanter Zugkraft belastet wird oder im Wesentlichen zugkraftfrei ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückvorrat (112) in Form eines Coils auf einer Haspel (310) bereitgestellt wird, die mittels eines Haspelantriebs (315) drehend angetrieben wird, wobei Werkstückabschnitte von dem Werkstückvorrat über eine Spannungsausgleichseinrichtung (320) zu der Hilfseinzugseinrichtung (330) geführt werden, wobei vorzugsweise die Spannungsausgleichseinrichtung (320) wenigstens eine beweglich gelagerte Umlenkeinrichtung (325) aufweist, die zur Aufrechterhaltung einer Werkstückspannung in eine Spannkonfiguration vorgespannt ist, wobei vorzugsweise eine Drehzahl der Haspel (310) in Abhängigkeit von einer Stellung der Umlenkeinrichtung (325) der Spannungsausgleichseinrichtung (320) variabel gesteuert wird oder
    dass der Werkstückvorrat (112) in Form eines Coils auf einer nicht angetriebenen, passiven Haspel (710) bereitgestellt wird, wobei Werkstückabschnitte von dem Werkstückvorrat unmittelbar oder über eine Umlenkeinrichtung (725) zu der Hilfseinzugseinrichtung (730) geführt werden, wobei vorzugsweise der passiven Haspel (710) eine passive oder aktiv steuerbare Bremseinrichtung zugeordnet ist, die die Haspeldrehung beim Abbremsen oder Stoppen der Einzugsbewegung der Hilfseinzugseinrichtung (730) abbremst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Werkstückabschnitte des Werkstücks in einem Bereich zwischen dem Werkstückvorrat (412) und der Hilfseinzugseinrichtung (430) und/oder in einem Bereich zwischen dem Austritt (454)) des Pufferspeichers (450) und der Einzugseinrichtung (210) mittels einer Führungseinrichtung (420, 460) entlang einer mindestens abschnittsweise gekrümmten Führungsbahn geführt werden, wobei die Führungseinrichtung (420, 460) vorzugsweise ein Rohr oder einen Schlauch zum Hindurchführen der Werkstückabschnitte aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige oder kontinuierlich arbeitende variable Regelung der Fördergeschwindigkeit (vH(t)) der Hilfseinzugseinrichtung (330, 430) erfolgt.
  8. Vorrichtung (300, 500, 700) zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks (110) zu einer Umformmaschine (200), die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung (210) zum Einziehen des zugeführten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich (220) der Umformmaschine aufweist, umfassend:
    einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Werkstückvorrats (112, 412) in Form eines Coils;
    eine der Aufnahmeeinrichtung nachgeschaltete Hilfseinzugseinrichtung (330, 430, 730), die mittels eines Hilfsantriebs (335, 435, 735) antreibbar und dafür konfiguriert ist, das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit zu einem nachgeschalteten Pufferspeicher (350, 450, 750) zu fördern;
    einen der Hilfseinzugseinrichtung nachgeschalteten Pufferspeicher (350, 450, 750) mit einem Eintritt (352, 452, 752) und einem Austritt (354, 454, 754) für das Werkstück, wobei der Pufferspeicher derart ausgebildet ist, dass das Werkstück in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt und dem Austritt eine Werkstückschlaufe (115) variabler Länge bilden kann;
    ein Sensorsystem (370, 470, 770) zur Erfassung eines Füllgrads des Pufferspeichers (350, 450, 750) und zur Erzeugung von den Füllgrad repräsentierenden Sensorsignalen;
    wobei eine Steuereinrichtung (390, 490, 790) der Vorrichtung (300, 500, 700) derart konfiguriert ist, dass die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung (330, 430, 730) in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensorsystems (370, 470, 770) steuerbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (350) als Horizontal-Speicher ausgelegt ist, so dass der Eintritt (352) und der Austritt (354) auf gleicher Höhe liegen und die Werkstückschlaufe horizontal ausgerichtet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (350, 450, 750) zur Aufnahme einer im Wesentlichen U-förmigen freien Werkstückschlaufe (115) ausgelegt ist, wobei vorzugsweise der Pufferspeicher (350, 450, 750) einen flachen Speicherkasten (355) aufweist, der einen quaderförmigen Innenraum hat, in welchem das Werkstück zwischen dem Eintritt (352, 452, 752) und dem Austritt (354, 454, 754) eine im Wesentlichen U-förmige Schlaufe bilden kann, wobei zueinander im Wesentlichen parallele Schenkel der U-Form parallel zu Schmalseiten des Speicherkastens (355) verlaufen und an der dem Eintritt (352, 452, 752) und dem Austritt (354, 454, 754) abgewandten Seite über einen bogenförmigen Abschnitt verbunden werden, wobei vorzugsweise eine parallel zu den Schmalseiten gemessene Länge des Speicherkastens (355) ein Vielfaches, insbesondere mindestens das Zehnfache, der zwischen den Schmalseiten gemessenen Breite des Speicherkastens beträgt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Haspel (310) aufweist, die mittels eines Haspelantriebs (315) drehend antreibbar ist, wobei der Haspel eine Spannungsausgleichseinrichtung (320 mit wenigstens einer beweglich gelagerten Umlenkeinrichtung (325) nachgeschaltet ist, die zur Aufrechterhaltung einer Werkstückspannung in eine Spannkonfiguration vorgespannt ist, wobei vorzugsweise die Spannungsausgleichseinrichtung (320) als Sensorsystem eines Regelkreises zur Regelung der Haspeldrehzahl ausgelegt ist
    oder dass die Aufnahmeeinrichtung eine nicht angetriebene, passiv Haspel (710) aufweist und Werkstückabschnitte von dem Werkstückvorrat unmittelbar oder über eine Umlenkeinrichtung (725) zu der Hilfseinzugseinrichtung (730) geführt werden, wobei vorzugsweise der passiven Haspel (710) eine passive oder aktiv steuerbare Bremseinrichtung zum Abbremsen der Haspeldrehung beim Abbremsen oder Stoppen der Einzugsbewegung der Hilfseinzugseinrichtung (730) zugeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmeeinrichtung einen vorzugsweise nicht-drehbaren Behälter (410) zur Aufnahme des Werkstückvorrats (412) aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich zwischen dem Werkstückvorrat (412) und der Hilfseinzugseinrichtung (430) und/oder in einem Bereich zwischen dem Austritt (454) des Pufferspeichers (450) und der Einzugseinrichtung (210) eine Führungseinrichtung (420, 460) zur Führung von Werkstückabschnitten entlang einer mindestens abschnittsweise gekrümmten Führungsbahn angeordnet ist, wobei die Führungseinrichtung (420, 460) vorzugsweise ein Rohr oder einen Schlauch zum Hindurchführen der Werkstückabschnitte aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (370, 470) als berührungslos arbeitendes Sensorsystem konfiguriert ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (370, 470) drei oder mehr in Längsrichtung des Pufferspeichers (350. 450) mit Abstand zueinander angeordnete Sensoren (S1 - S4) aufweist.
  15. Drahtverarbeitungsanlage mit einer Draht verarbeitenden Umformmaschine (200), die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung (210) zum Einziehen des zugeführten Drahts und zum Fördern des Drahts zu einem Werkzeugbereich (220) der Umformmaschine aufweist, wobei die Drahtverarbeitungsanlage eine Vorrichtung (300, 500) zum Zuführen eines Drahts (110) zu der Umformmaschine (200) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15 aufweist.
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