WO2024068179A1 - Vorrichtung zum zuführen eines langgestreckten werkstücks zu einer umformmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum zuführen eines langgestreckten werkstücks zu einer umformmaschine Download PDF

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guide rods
reel
guide
guide rod
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PCT/EP2023/074000
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Uwe-Peter Weigmann
Stefan Jetter
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Wafios Aktiengesellschaft
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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/36—Wires

Definitions

  • the invention relates to a device for feeding an elongated workpiece to a forming machine.
  • Forming machines are machine tools that, with the help of suitable tools, can produce small or large series of molded parts, some of which have a complex geometry, from elongated workpieces such as wire, pipe, strip or the like in an automatic production process, mainly by forming.
  • the forming machine can be, for example, a bending machine for producing two-dimensionally or three-dimensionally bent parts from wire material, strip material or pipe material by bending, a straightening machine for straightening workpieces, a nailing machine or a spring manufacturing machine for producing compression springs, tension springs, leg springs or other spring-like molded parts by spring winding or spring coiling.
  • Highly productive computer-numerically controlled forming machines with numerous machine axes, which are controlled in a coordinated manner via a control device, are used today to efficiently produce large numbers of molded parts.
  • the workpiece material is drawn in or conveyed from a workpiece supply to the tool area of the forming machine using a feed device on the forming machine under the control of an NC control program.
  • the wire fed in is formed into the desired molded part by the forming tools downstream in the material conveying direction.
  • the workpiece section intended for producing the molded part is separated from the workpiece material fed in using a cutting device under the control of the NC control program. This process is repeated cyclically for each molded part.
  • the workpiece supply is provided in the form of a coil.
  • coil here refers to a bundle of the workpiece material wound up like a coil.
  • a wound workpiece supply intended for processing is taken up in a reel unit before productive operation begins.
  • a reel unit of the type considered here has a reel which is mounted so that it can rotate about a reel axis and can carry the workpiece material in wound form. The The reel unit is part of a device assigned to the forming machine for feeding the elongated workpiece to the forming machine.
  • An essential task of such a device is to supply the workpiece material to the forming machine or its feed device without any problems.
  • This can represent a technical challenge, especially in highly dynamic forming machines that work with intermittent feed and/or with strongly fluctuating feed speeds and strong accelerations. Strong accelerations can occur, among other things, when the workpiece material supplied for the cutting operation has to be braked sharply after a forming operation has been completed, sometimes even to a standstill. This creates high dynamic requirements for unwinding the workpiece material from the coil.
  • There are conflicting requirements here namely, on the one hand, the high accelerations (positive and negative accelerations) required at the feed device of the forming machine and, on the other hand, retaining forces on the coil side.
  • the reel should run as smoothly as possible in order to be able to deliver the workpiece material continuously (i.e. in particular without stopping).
  • the reel is passively driven at a more or less constant speed by drawing in the elongated workpiece using the drawing-in device.
  • the speed of the reel depends on how much workpiece material is unwound from the coil and fed to the downstream forming machine.
  • the reel of such devices is also referred to as a "passive reel".
  • Other devices have a reel drive, by means of which the reel is usually actively driven at a more or less constant speed, the speed of the reel determining how much workpiece material is unwound from the coil and fed to the downstream forming machine.
  • the reel of such devices is also referred to as an “active reel”.
  • the reel speed can be adjusted to the decreasing diameter of the coil to be processed or to the occurrence of a larger or smaller workpiece tension than the desired one using a clamping device attached to the reel, such as a deflection arm, which is spring-loaded in a deflection direction and effective up to a maximum deflection.
  • a clamping device attached to the reel such as a deflection arm, which is spring-loaded in a deflection direction and effective up to a maximum deflection.
  • Such devices with a clamping device react automatically to changes in the workpiece conditions of the workpiece drawn in by the feed device, e.g. to variations in the workpiece clamping and/or changing feed speeds, and try to ensure that the workpiece is removed from the reel as smoothly as possible.
  • the invention is based on the object of providing a device for feeding an elongated workpiece to a forming machine, a conversion kit for retrofitting such a device and a forming machine with such a device, which has a relatively simple and robust structure and requires little space for the coiler unit enables trouble-free workpiece feeding under changing operating conditions.
  • a device for feeding an elongated workpiece to a forming machine has a feed device for feeding the fed workpiece and for conveying the workpiece to a tool area of the forming machine.
  • the feeding device is also referred to in this application as "feeding device" for short.
  • the device comprises a reel unit for receiving a workpiece supply in the form of a coil made of workpiece material.
  • the reel unit has a frame and a reel carried by the frame, which is rotatably mounted about a reel axis.
  • the reel unit has a guide rod arrangement with three or more guide rods that are distributed around the reel or around the reel axis.
  • the guide rods can be distributed around the reel axis in the form of a ring.
  • the connection points can be on a common circle, for example, but deviations from a circle in the radial direction are possible.
  • Each of the guide rods extends substantially parallel or at an acute angle to the reel axis from a first end portion to a second end portion at the opposite end.
  • a “guide rod” is an elongated element whose length (rod length) is usually several orders of magnitude larger than its cross-sectional dimensions.
  • a guide rod is a more or less straight element that can be straight or slightly curved within tolerances, but does not have a bend created by plastic deformation. The bar length is measured between the opposite bar ends.
  • An “end section” is a section of the guide rod immediately adjacent to the end of a rod, the length of which is significantly less than half the rod length, e.g. B. less than 40% or less than 30% or less than 20% of the rod length.
  • a guide rod can be made solidly from a suitable rod material.
  • a guide rod can also be tubular, i.e. with a continuous inner cavity.
  • a guide rod can possibly be created which has a particularly favorable ratio between (compared to a solid rod of the same external dimensions) a relatively low overall weight and rigidity.
  • a guide rod can be essentially cylindrical in shape (round rod), but guide rods with a cross-sectional shape that deviate from the circular shape are also possible, e.g. profile rods with a polygonal cross-section, e.g. with a square cross-section or a generally rectangular cross-section with possibly different edge lengths, or hexagonal cross-section.
  • Guide rods are preferably made of a relatively solid, in particular metallic, material. Some of the guide rods or all of the guide rods are elastically bendable transversely to their longitudinal direction, but have sufficient rigidity to automatically assume their nominal basic shape, which can be straight, for example, in the absence of larger external forces.
  • a guide rod can be made of spring steel, i.e. a steel material whose yield strength ratio (quotient of yield strength and tensile strength) is in the range of 85% or more. It is also possible for one or more guide rods to be designed to be so rigid or rigid transversely to their longitudinal direction that they can hardly or essentially not be bent elastically.
  • the first end section of a guide rod is connected to a fixed connection point, which means that the area of the connection of the guide rod in relation to the frame of the reel unit is stationary.
  • the guide rod and a separate part are firmly connected to one another at a connection point.
  • the connection can be detachable (e.g. screw connection, clamp connection) or permanent (e.g. welded connection or soldered connection).
  • the second end section is a free end section.
  • This free end section can be elastically deflected in some or all of the guide rods in relation to the frame, e.g. transversely to the longitudinal direction of the guide rod.
  • the free second end section of three or more guide rods can be elastically deflected.
  • Transverse forces acting on the second end section can lead to an elastic deformation of a guide rod connected on one side and thus to a deflection of the second end section in the transverse direction.
  • the deflection can have a dominant radial component, i.e. a component that is directed radially with respect to the reel axis.
  • at least one of the guide rods can be elastically deflected laterally, in particular in the direction of an adjacent guide rod.
  • At least one workpiece guide is formed or arranged on or in the second end section.
  • a workpiece guide is the component on a guide rod that comes into contact with the workpiece and specifies at which point or in which area a guided workpiece is guided on the guide rod.
  • a workpiece guide can be used to guide and/or deflect the workpiece. The mechanical interaction between the workpiece guide and the workpiece, which is still under tension and/or in a curved shape after being removed from the coil, determines the extent and direction of any deflection of the second end section of the associated guide rod.
  • Some or all of the guide rods of the guide rod arrangement are thus connected at one of their ends to a fixed location in relation to the frame of the reel unit and have the second end section at the other end, which is unconnected and thus freely movable to a limited extent.
  • Three or more such guide rods with an elastically deflectable second end section can be provided. If an elongated workpiece guided by the workpiece guides engages the individual free ends of these guide rods, the free end sections of these guide rods will tend to be deflected at least radially inwards towards the reel axis against the developing restoring forces as the tensile force on the workpiece increases.
  • a deflection distributed over several points on the circumference with a smaller deflection of the second end sections results in a longer storage path for the workpiece material.
  • the risk of buckling in the workpiece material can be reduced by distributing the deflection over several guide rods or their workpiece guides over the entire circumference of the reel.
  • the guide rod arrangement has five or more guide rods, the number of guide rods preferably being in the range from five to ten. If these conditions are met, a relatively uniform distribution of force over the individual guide rods of the guide rod arrangement can be achieved. In this way, acceleration peaks acting on the workpiece can be compensated particularly well in the manner of a buffer memory, especially before they are transferred to the reel.
  • five, six or seven guide rods, preferably more or less evenly distributed over the circumference are a good compromise between a sufficiently uniform distribution of guide points over the circumference of the reel on the one hand and kink-free guidance of the guided workpiece material on the other.
  • exactly six guide rods can often offer an optimal balance between kink-free guidance and component complexity.
  • a more or less uniform distribution of the guide rods is given in particular if, with a number N of guide rods, the circumferential angles between immediately adjacent connection points are in the range of (3607 N) ⁇ 10%, in particular in the range of (3607 N) ⁇ 5%, lay.
  • the guide rods of a guide rod arrangement can extend parallel to the reel axis. It has proven to be particularly useful if the guide rods are oriented at an acute angle to the reel axis, which can be in the range of 10° to 20°, for example.
  • the connection points should be as close to the reel axis as possible. than the free ends of the guide rods, so that a radially inward force deflects the guide rods into an orientation that is closer to the parallel orientation.
  • a ratio between the free length of the guide rods and the radial distance between the most positioned connection points of the guide rods and the reel axis is in the range of 0.5 to 2.
  • the free length of a guide rod is measured between the connection point fixed to the frame and the free end of the guide rod. It is usually particularly favorable if the ratio between the free length and the radial distance is in the range between 0.8 and 1.2, so that a guide rod should be approximately as long as the radial distance between the connection point and the reel axis. This makes it possible to achieve good compromises between the most compact design of the reel unit and sufficient spring action.
  • the smallest possible radial distances between the connection points and the reel axis are advantageous for an overall compact lateral dimension of the reel unit.
  • the area centered around the reel axis can then become too narrow to accommodate a coil.
  • the free length of the guide rods is approximately in the order of magnitude of the radial distance between the connection points and the reel axis, then while the external dimensions of the reel unit are still compact, there is, on the one hand, enough space to accommodate a coil in the area around the reel axis and, on the other hand, the guide rods have a deflectable free end section sufficient length to show significant deflections and/or deformations even when the forces are not too great.
  • the workpiece guides of the guide rods are in a neutral position within a circular ring.
  • the neutral position refers to the position of the guide rods that exists without deflection of the guide rods.
  • the guide rods are in their neutral position when they are essentially free of stress caused by the workpiece being pulled in.
  • the circular ring is preferably defined by two concentrically arranged circles, with a radius of the inner circle being 3 to 20 percent, in particular about 10 percent, smaller than the radius of the outer circle. In this way, buckling of the workpiece can be counteracted.
  • each guide rod has at least one workpiece guide and guide rods are distributed more or less in a ring shape around the reel, a longer section of the workpiece material running more or less in a circular arc can be guided and held by the individual workpiece guides of the guide rods, so that the Workpiece material can form at least one loop.
  • a loop within the meaning of this application is formed in particular when the workpiece material is guided around the reel axis by 360° or more.
  • a guide rod arrangement can serve as a loop storage for the workpiece material, in which at least one loop of the workpiece material is held by the workpiece guides of the individual guide rods.
  • the reel unit thus has a loop storage, which means that the free workpiece length between the removal point on the workpiece coil and the feed device can be significantly longer than the distance between the reel unit and the forming device.
  • Such a loop memory can - as already indicated above - also serve as a buffer memory in order to decouple the acceleration processes on the feed device from the workpiece supply.
  • the loop storage is arranged essentially concentrically to the reel axis.
  • the components of the loop storage that come into contact with the workpiece i.e. the workpiece guides on the guide rods
  • this loop storage is preferably arranged at a level above the area of the reel in which the coil is located.
  • several of the guide rods in particular all of the guide rods, have a first workpiece guide and at least one second workpiece guide in the second end section.
  • more than one loop of the workpiece material can be formed on the workpiece guides of the guide rods of the guide rod arrangement, for example 1.5 loops or two loops or 2.5 loops can be formed. This allows the guide rod arrangement to provide an even greater storage length of the loop storage.
  • the reel axis is oriented vertically. Gravity then affects all guide rods in the same way, so that there is no need to fear asymmetry of the function due to gravity.
  • the reel axis can also be oriented at an angle to the vertical, or even horizontally if necessary.
  • a workpiece guide can, for example, be in the form of a closed eyelet or one that is still open at the side. This can be made from the same material as the guide rod and formed integrally with it. It can also be a separately manufactured eyelet that can be subsequently attached to the second end section, e.g. by screwing or welding.
  • a workpiece guide can also comprise a deflection roller, which preferably has a circumferential groove on its circumference in which the guided and deflected workpiece can be guided laterally.
  • a deflection roller enables particularly low-friction workpiece guidance.
  • the roller can, for example, be mounted concentrically to the guide rod and can rotate on it.
  • the workpiece guide can also be part of a separate assembly which is attached to the second end section.
  • the workpiece guide can, for example, have a deflection roller (possibly with a circumferential groove) which is mounted on an axle piece which is formed on a support or boom which can be attached to the guide rod.
  • the workpiece guides can be installed at different heights. By using workpiece guides arranged in a spiral shape in the vertical direction, e.g. deflection rollers, a wire or another elongated workpiece can be brought to the machine feed height more slowly and evenly if necessary. Overall, this means that the unwinding of the workpiece material and the adjustment of the storage can take place more homogeneously (at most with minor fluctuations).
  • guide rods are firmly attached to the most placed component.
  • the ability to deflect some or all of the guide rods between the connection point and the workpiece guide essentially results from the elastic deformability or the rigidity of the area between the connection point and the workpiece guide.
  • Such a guide rod can have a corresponding elastic flexibility or a corresponding rigidity over its entire length.
  • some or all of the guide rods are essentially made of spring steel and are designed to provide optimum rigidity or elastic flexibility with regard to the forces occurring.
  • an elastically flexible section can be designed in the manner of a helical spring, for example. It is also possible to insert an elastically deformable section made of a rubber-elastic material in the area of the first end section. If a separate, elastically deformable section is inserted within such a guide rod, the rest of the spring rod can have a much higher rigidity.
  • the required elastic flexibility between the connection point and the workpiece guide is provided by the design of the guide rod itself with a deflectable free end section.
  • a guide rod to a fixed component via a swivel joint.
  • the guide rod itself can have a very high degree of rigidity.
  • the elastic flexibility and the required restoring forces can then be achieved via a spring arrangement that acts on the pivoting guide rod on the one hand and on the fixed component on the other.
  • the arrangement can be such that the separate spring elements keep a guide rod in a neutral position in the absence of external forces in the area of the workpiece guide, from which it is deflected accordingly when forces are applied via the workpiece to be guided.
  • a feeding device of the type described here should preferably be able to be used not only for a specific type of workpiece, but for a certain spectrum of workpieces with different properties.
  • workpieces such as wires, pipes or strips of different thicknesses and/or different material properties should be able to be picked up and fed equally reliably.
  • some or all of the guide rods are assigned a stiffness adjustment device for adjusting the effective stiffness of the guide rod. The setting can be carried out without changing the position or the position of the workpiece guide, so that the effective rigidity can be adjusted without also changing the position or position of the workpiece guide, in particular its distance from the connection point.
  • the stiffness adjustment device should be designed so that a continuous adjustment of the effective stiffness is possible within a certain setting range.
  • effective stiffness essentially refers to the resistance to elastic deformation that a guide rod offers to the workpiece to be guided. The effective stiffness depends both on the elasticity of the material of a guide rod and on the geometry of the overall construction comprising the guide rod, which also determines the deformability.
  • the stiffness adjustment device has a support rod arranged at a distance from each of the guide rods in question, which is also connected to the component that carries the respective guide rod.
  • a movable connecting element connects this guide rod and the support rod arranged next to it.
  • a stiffness adjustment device can be realized by providing a sleeve which can be displaced along the guide rod and which can also be guided over the spring section. Depending on the length over which the sleeve encloses the spring section, the deflection of the guide rod can be limited to a greater or lesser extent. This also allows the effective rigidity of a guide rod to be infinitely adjusted.
  • the reel is designed as an active reel.
  • the reel can be driven by means of a reel drive, whereby the speed of reel rotation can be variably specified via control signals from a control device.
  • the rotation of the reel can be controlled depending on the conditions of the workpiece material.
  • the device has a workpiece state detection device for detecting workpiece states that can be influenced by the operation of the feed device.
  • the workpiece condition is influenced by which movement profile, i.e. with which accelerations and/or speeds, the workpiece material is drawn in in each phase of processing.
  • the workpiece state detection device generates state signals that represent the workpiece states.
  • the guide rod arrangement is a functional component of the workpiece condition detection device.
  • the control device is configured to control the reel drive depending on the status signals. This makes a controlled workpiece removal operation possible, in which the dynamics of the rotation of the reel can automatically adapt to the dynamics of the processes during the workpiece material intake.
  • the workpiece condition detection device has at least one rod condition detection sensor.
  • different rod condition detection sensors can be used to generate corresponding status signals.
  • the rod state detection sensor serves to detect a rod state of the at least one guide rod with a deflectable free end section.
  • a deflection sensor can be used as a rod state detection sensor. This can be arranged in such a way that a deflection of a guide rod can be measured at a certain position at a distance from the connection point of the first end section. Using a deflection sensor, the deflection of the guide rod in this area can be determined in relation to a reference position (for example, a reference position in a force-free state).
  • the deflection sensor preferably works without contact and can, for example, be designed as a distance sensor. A distance between the current position and the reference position is then a measure of the forces leading to the deflection that act on the guide rod in the area of the workpiece guide.
  • a strain sensor attached to the deflectable guide rod can be used as a rod condition detection sensor, for example in the form of a strain gauge. This can, for example, be attached near the connection point within the first end section on the guide rod on the side that comes under tensile stress when stronger forces act on the workpiece.
  • At least one force sensor that measures the forces acting on a guide rod to deflect or deform it.
  • a rotary encoder or a displacement sensor can be used to record the rod condition.
  • an acceleration sensor as the rod state detection sensor, which detects an acceleration of the second end section during its deflection.
  • a guide rod in the area of its connection to a fixed component so that it can pivot about a pivot axis and, for example, to pretension it into a zero position via spring tension, from which the spring rod is then pivoted under the influence of forces caused by the guided workpiece.
  • the extent of the pivoting can be over can be detected by a rotary encoder, whereby the angle of rotation is then a measure of the forces acting in the area of the workpiece guide.
  • a rod state detection sensor is designed as a proportional sensor which can generate a state signal proportional to the extent of the state variable for each value of the detected state variable within a detection range lying between a first end value and a second end value.
  • a corresponding state signal can thus be generated continuously for each state within the detection range.
  • guide rods can be deflected elastically. However, this is not mandatory.
  • the second end section i.e. the free end section
  • the second end sections of two immediately adjacent guide rods cannot be deflected in this way.
  • “Substantially non-deflectable” is understood to mean that the second end section in question is hardly or not deflected during operation of the device, i.e. it remains essentially stationary even when external forces are applied.
  • the relevant guide rod and its frame-side connection can be designed to be comparatively rigid or rigid compared to the at least one deflectable guide rod.
  • Non-deflectable guide rods are also referred to here as essentially undeflectable.
  • a guide rod carrier is provided that can be handled separately from the frame of the reel unit and that carries all the guide rods, with the first end sections of the guide rods being connected to the guide rod carrier and the guide rod carrier being detachably connected to the frame.
  • the guide rod carrier can be, for example, a ring-shaped closed carrier frame whose free inner diameter is so large that the carrier frame can enclose the reel unit with the largest coil that can be attached to it on the outside.
  • the carrier frame can, for example, have a polygonal shape and consist of straight individual parts put together at angles, which form a torsion-resistant overall arrangement with a low overall weight.
  • the guide rod carrier with the guide rods attached or attachable to it can be available as a retrofit kit in order to convert conventional reel units relatively inexpensively into a configuration according to the invention without great technical effort.
  • One aspect of the invention relates to such a retrofit kit.
  • the retrofit kit can be used to retrofit a conventional generic device for feeding an elongated workpiece.
  • the retrofit kit includes a guide bar carrier that supports a guide bar assembly with three or more guide bars.
  • Each of the guide rods extends from a first to a second end section substantially parallel or at an acute angle to a main axis of the retrofit kit.
  • the first end section is connected to a support-fixed connection point on the guide rod carrier and the second end section of some or all of the guide rods can be deflected in an elastically resilient manner at least radially to the main axis.
  • the second end section has a workpiece guide for guiding and/or deflecting the workpiece.
  • the guide rod carrier can be mounted on the frame of the reel unit in such a way that the main axis runs coaxially to the reel axis and the guide rods are arranged distributed around the reel.
  • the guide rod carrier of the retrofit kit can be designed as a ring-shaped closed unit, e.g. with a polygonal, for example hexagonal, outline. There can be one guide rod at each corner of the outline.
  • the guide rods can be connected to the corners or between the corners on the sides of the guide rod carrier.
  • the retrofit kit may also comprise components of a workpiece condition detection device of the type described in this application.
  • the invention also relates to a forming machine which has a feed device which can be operated at a varying feed speed for feeding in an elongated workpiece and for conveying the workpiece to a tool area of the forming machine, wherein the forming system has a device according to the invention and described above for feeding an elongated workpiece.
  • Fig. 1 shows an overall view of a wire processing system with a forming machine in the form of a spring winding machine and an upstream device in the material flow direction for feeding the elongated wire-shaped workpiece material according to an exemplary embodiment
  • Fig. 2 shows an enlarged view of the feeding device
  • Fig. 3A to 4B illustrate some possibilities to continuously adjust the effective stiffness of guide rods
  • Fig. 5 shows a schematic perspective view of another feed device that is retrofitted with a retrofit kit.
  • the schematic Fig. 1 shows an overall view of a wire processing system 100 according to an embodiment.
  • the wire processing system 100 is designed 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 winding 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 200.
  • the device 300 is also referred to briefly as the feed device 300 in this application.
  • the forming machine 200 includes a feed device 210, which is connected to the control unit 290 of the forming machine 200 and, under the control of an NC control program, wire, which is fed through the feed device 300, into the tool area 220 equipped with forming tools (one or more).
  • Forming machine 200 promotes.
  • the supplied wire is formed into a coil spring or (in other forming machines) into another molded part.
  • the finished molded part is separated from the supplied wire under the control of the NC control program using a cutting device (not shown). This process is repeated cyclically for each molded part to be manufactured.
  • the feed of the wire to the tool area 220 or the feed of the wire through the feed device 210 should take place according to a speed profile specific to the manufacturing process with a feed speed that varies over time.
  • the feed device 210 preferably has at least one pair of feed rollers, which has two feed rollers which are arranged with axes of rotation parallel to one another and can be driven in opposite directions via a controlled drive. Two or more pairs of feed rollers 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 significant slippage. With their profiled peripheral surfaces, the feed rollers limit a feed gap for feeding the workpiece through. By controlling the rotation speed and direction of rotation of the feed rollers, the feed speed and the feed direction of the material to be processed can be specified.
  • One task of the feeding device 300 can be to feed the wire to the feed device of the forming machine 200 at any time as accurately as possible and at the speed required at that time.
  • a workpiece supply with a large length of wire to be processed is kept in the form of a coil 112 in a reel unit 380 of the device 300.
  • reel unit 380 has a reel 310.
  • the reel 310 is arranged with a vertical reel axis 312 in the examples in FIGS. 1, 2 and 5.
  • the wire is then gradually withdrawn from the circumference of the coil 112 in the direction of subsequent devices while rotating the reel 310 or the coil 112.
  • the reel unit 380 is a separate assembly from the forming machine 200, which serves to receive the coil 112 of workpiece material.
  • the reel unit 380 comprises a frame 320, which has, for example, a base plate with adjustable feet for setting up on the hall floor and bearing devices on the base plate for storing the reel 310.
  • the reel 310 is mounted so it can rotate indefinitely.
  • the reel 310 is only shown schematically in the figures. Its lower part comprises a plate-shaped or dish-shaped coil holder 314 on which a wire coil or another workpiece coil can be placed. Not shown are four radially continuously adjustable, upwardly projecting stanchions with which the coil can be centered after it has been placed on the coil holder. After the coil has been placed on, an upper end element 316 in the form of a wheel with radial spokes is slipped over a centering rod 317 arranged coaxially to the reel axis 312 and clamped in a certain height position.
  • the wire is then gradually drawn off from the circumference of the wire coil 112 by means of its feed device 210.
  • the mechanical components that enable the workpiece 110 to roll off the reel 310 as uniformly as possible include a guide rod arrangement 410, which comprises, for example, six guide rods 420 which are arranged at substantially uniform circumferential distances in an annular or circular arrangement around the reel 310 .
  • Each of the guide rods 420 has a first end section 422, which is firmly connected to the base plate of the frame 320 in the area of a connection 424, and at the opposite end a second end section 425, which is not connected to the base plate.
  • the second end section 425 of each of the guide rods 420 is freely movable within certain limits relative to the base plate. The limits are given by the elastic flexibility or rigidity of the guide rod 420 and its corresponding elastic deformability.
  • the guide rods 420 are straight. They are connected in such a way that their longitudinal axes form an acute angle of approximately 10° to 20° with the reel axis 312, in such a way that the guide rods 420 are inclined outwards in the radial direction from the connection points 424 in relation to the reel axis 312.
  • the connection points 424 of the management rods 420 are arranged at a radial distance from the reel axis 312. A ratio of this radial distance to the free length of the guide rods 420 is, for example, in the range of 0.5 to 2.
  • Each of the guide rods 420 carries in its free second end section 425 remote from the frame 320 two workpiece guides 430 which are axially offset relative to the length of the guide rod 420, which belong to the guide rods 420 as components that come into contact with the workpiece and are designed in such a way that the passing wire can be held and guided near the free end of the guide rod 420 using the workpiece guides 430.
  • each of the workpiece guides 430 has a deflection roller 432.
  • the deflection roller 432 is mounted on the second end section 425 of a guide rod 420 using a boom 434.
  • the boom 434 has a boom arm which has a through hole in one end region for passing the end section 425 of the guide rod 420 through, and at a distance therefrom in the other end region an axle piece on which the deflection roller 432 is rotatably mounted.
  • the axis of rotation of the deflection roller 432 runs essentially parallel to the longitudinal direction of the second end section 425 or the unbent guide rod 420.
  • the workpiece 110 here the wire, is guided in the area between the deflection roller 432 and the guide rod 420 on the radially outer part of the circumference of the deflection roller 432, which has a circumferential groove to prevent the guided wire from slipping in the axial direction.
  • two axially offset deflection rollers 432 are mounted on each guide rod 420 in its second end section 425, the longitudinal position of which can be continuously adjusted on the guide rod 420 when setting up the machine and fixed using clamping screws or the like.
  • the wire is not guided directly from the circumference of the coil 112 towards the forming machine 200.
  • a loop storage 440 is interposed, which in the present case can hold two complete, essentially circular loops of the workpiece material before it is led to the forming machine 200.
  • the essentially circular course of the workpiece material within the loops is determined by the positions of the workpiece guides 430 at the rod ends.
  • the deflection rollers 432 are arranged at different heights so that they prescribe a helical course of the wire from the coil 112 at the lower end to the level of the feed device at the upper end.
  • the guide rods 420 which are fixed to the frame with their first end sections 422, are designed so that they are not rigid and immovable compared to the forces typically exerted by the workpiece material, but on the contrary have a certain rigidity on the one hand, but on the other hand an elastic bending under the influence of forces of the workpiece material allow workpiece guidance.
  • the guide rods 420 are each made of spring steel and are relatively thin relative to their rod length (between the two ends).
  • a ratio between the maximum diameter and rod length of the spring rods can, for example, be in the range from 0.005 to 0.02.
  • the length of the spring bars between the connection point 424 and the free end is approximately in the range between 80% and 120% of the radial distance of the connection points 424 from the reel axis 312.
  • the essential component of the deflection is oriented radially to the reel axis 312, since the wire wants to pull the guide rods 420 inwards.
  • the guide rods 420 can be deflected laterally, i.e. in the direction of an adjacent guide rod 420, in an elastically resilient manner.
  • the tensile force F exerted by the feed device 210 is significantly increased, all free ends of the guide rods 420 are thereby pulled essentially radially inwards in the direction of the reel axis 312 by the workpiece material under tension, so that a tension equalization takes place and the tensile stress peaks do not reach the reel 310, which can continue to rotate at a relatively uniform speed.
  • the pulling speed decreases after a phase of relatively high pulling speed, the radially inward-acting forces at the ends of the guide rods 420 are reduced, so that they are deflected outwards while their elastic stresses are reduced, which in turn allows the reel 310 to be largely decoupled from the feed in terms of tension.
  • a separate spring section 421 is formed, which is more easily elastically deformable than neighboring sections of said guide rod 420.
  • “More easily elastically deformable” means, for example, a locally reduced stiffness in the area of the spring section 421 compared to the neighboring sections. In the case of a homogeneous material of the guide rod 420, this can be achieved, for example, by local change in the area moment of inertia related to the bending axis oriented perpendicular to the deflection can be achieved.
  • the spring section 421 can be designed separately and/or be designed in the manner of a helical spring and/or consist of a rubber-elastic material.
  • the guide rod arrangement 410 has a certain sensitivity due to the structurally given elastic flexibility and the possibility of reversible deflection of the free end sections 425 due to radial forces acting on them, i.e. a structurally determined connection between the size of the forces leading to deflection in the area of the workpiece guides 430 and the radial deflections caused thereby.
  • the sensitivity is due to the effective stiffness of the guide rod 420 in question.
  • some embodiments are equipped with special devices that enable the effective stiffness of the guide rod arrangement 410 to be adjusted relatively quickly and easily. These devices preferably allow a continuous adjustment of the effective stiffness.
  • the sensitivity i.e. the response behavior of the workpiece condition detection device 400 to different workpiece tensions, is based in the guide rod arrangement 410 essentially on the effective stiffness of the guide rods 420 that are firmly connected on one side, i.e. on the resistance of the free rod ends to deflection when radial forces are applied.
  • This effective stiffness of the guide rods 420 can be adjusted very easily and manually in a continuous manner using suitable stiffness adjustment devices 460.
  • the stiffness adjustment device 460 comprises a support rod 462 which is firmly connected to the same connection unit at some distance from its associated guide rod 420 and radially outside of its connection point 424.
  • the two rods are connected via a connecting element 464 which has two axially parallel through holes for the passage of the guide rod 420 or the support rod 460.
  • the connecting element 464 can be clamped to different axial positions of the guide rod 420 or the support rod 462 by simply turning a clamping lever and can be released just as easily. If the connecting element is attached relatively close to the connection point 424 (Fig. 3A), the effective stiffness of the guide rod 420 is essentially that of a guide rod 420 without associated support element.
  • the connecting element 464 is pushed in the direction of the second end section 425 of the guide rod, so that a greater length of the guide rod 420 is firmly connected to the parallel support rod 460, the free length of the guide rod 420 available for bending is reduced, so that its resistance to deflection in the region of the workpiece guide 430 becomes greater.
  • a guide rod 420 with a rectangular cross-section is provided as an example.
  • the guide rod 420 is not made of the same rod material all the way up to the connection point 424, but has a spring section 421 in the manner of a helical spring in the first end section.
  • the deflectability at the distant second end section 425 therefore does not result (exclusively) from the flexibility of the rectangular guide rod, but to a large extent from the elastic flexibility in the area of the spring section 421.
  • the stiffness adjustment device 470 here comprises a support sleeve 474, which is guided axially displaceably on the rectangular cross-section of the guide rod 420 and can be slipped more or less far over the spring section 421.
  • the support sleeve 474 leaves most of the spring section free, so that its entire length is available for bending and the guide rod 420 has a softer characteristic overall. If, on the other hand, the support sleeve 474 is found in the direction of the connection point 424 so that only a shorter section of the spring section remains bendable (Fig. 4B) or even the spring section lies over its entire length within the support section of the support sleeve 474, a significantly higher effective stiffness results.
  • the deflection over the circumference of the reel 310 results in a larger wire storage path with smaller deflections of the guide rods 420.
  • the deflection rollers 432 which are arranged helically in the vertical direction, also bring the wire to the machine feed height more slowly and more evenly. Overall, the unwinding of the wire and the adjustment of the memory are more homogeneous.
  • Three or more guide rods 420 are used around the circumference of the reel 310, e.g. four, five, six, seven or eight. Instead of a movable bearing, the deflection is achieved by the spring action of guide rods, which act as spring rods. Deflection roller combinations can be used at the free end of each guide rod, and eyelets if necessary. Some or - as in the present case - all of the guide rods 420 are firmly connected to a supported component with their first end section 422 on the frame side. Alternatively, at least one of the guide rods 420 can be connected to a supported component via a swivel joint, with a spring arrangement being provided.
  • the spring arrangement acts on the pivotable guide rod 420 on the one hand and on a supported component on the other.
  • the arrangement is designed such that a guide rod 420 is held in a neutral position by the spring arrangement in the absence of external forces in the area of the workpiece guide 430, from which it is deflected when forces are applied via the workpiece 110 to be guided, deforming the spring arrangement.
  • the reel 310 is designed as a passive reel 310.
  • the passive reel 310 is freely rotatable and is only set in rotation about the reel axis 312 by pulling off the workpiece 110.
  • a reel drive is not provided in the example according to Fig. 5.
  • the reel 310 is designed as an active reel.
  • the active reel 310 can be actively set in rotation by means of a reel drive 315.
  • the reel drive can, for example, comprise a servo motor that is connected to the output of the control device 390, which in the example is mounted as part of the reel unit on the base plate of the frame 320.
  • the reel 310 can be driven to rotate about the reel axis 312 by means of a reel drive 315 that can be controlled by the control unit 390.
  • the effects of changes in the workpiece tension at the feed on the area of the guide rod arrangement 410 are detected in accordance with Fig. 1 and 2 in the reel unit 380 by means of suitable sensors, transmitted to the control device 190 by means of suitable status signals, and the control device then controls the reel drive 315 so that the reel 310 is always rotated at a rotational speed that systematically avoids the build-up of voltage peaks on the reel.
  • the device 300 has a
  • Workpiece condition detection device 400 the component of which is the
  • the workpiece condition detection device 400 has a contactless distance sensor 470, which is connected to the control unit 390 and is arranged radially outside the guide rod 420 visible on the right in Fig. 2, fixed to the frame so that the distance sensor 470 can continuously measure the radial distance AB between a reference plane of the distance sensor and a reference plate RP attached to the second end section.
  • the distance measurement can, for example, optically or acoustically.
  • the distance signals are representative of the voltage state of the wire stored in the memory and are transmitted to the control device 390 and evaluated there.
  • the distance AB is a sensitive measure of the workpiece tension. If the workpiece 110 wound into loops is not under tension, all guide rods 420 are in their force-free configuration in which they are not elastically bent, but tension-free and straight. In this force-free configuration, the guide rods 420 are in a zero or neutral position. When the guide rods 420 are in their neutral position, the workpiece guides 430 of the guide rods 420 are arranged, for example, within a circular ring.
  • the circular ring is delimited by two concentrically arranged circular lines, with a radius of the inner circular line being 3% to 20%, in particular around 10%, smaller than the radius of the outer circular line.
  • a workpiece condition detection device 400 is provided according to FIGS or influenced workpiece states and can generate corresponding state signals representing the workpiece states, which are then processed by the control device 390 in order to control the reel drive 315 depending on the state signals.
  • the guide rod arrangement 410 is part of the workpiece detection device 400.
  • the workpiece condition detection device 400 comprises at least one rod condition detection sensor.
  • the rod condition detection sensor can have a deflection sensor, which preferably operates without contact and/or is designed as a distance sensor 470.
  • the Rod condition detection sensor may comprise a strain sensor, in particular with a strain gauge, which is attached to a radial outer side of a guide rod in the region of the first end section.
  • a force sensor, a rotary encoder, a displacement sensor and/or an acceleration sensor may be provided.
  • another rod is coupled to one of the guide rods 420. This simply transmits the movement of the coupled part of the guide rod 420 to a rotary encoder or a displacement encoder, which can be attached to the lower end of the guide rod 420. In this way, an indirectly acting rod state detection sensor can be realized.
  • a guide rod carrier 450 is present, which can be handled separately from the frame 320 of the reel unit 380.
  • the guide rod carrier 450 is releasably attached to the frame 320, so that in the present case it forms a posed component.
  • the guide rod carrier 450 carries all the guide rods 420.
  • the first end sections 422 of the guide rods 420 are connected to the guide rod carrier 450.
  • the guide rod carrier 450 can be designed as a carrier frame.
  • the guide rods 420 can be connected to the frame 320 by means of the guide rod carrier 450.
  • the feed device according to FIG. 5 is retrofitted using a retrofit kit.
  • the retrofit kit is used to retrofit a corresponding device without a guide rod arrangement.
  • a device to be retrofitted can essentially correspond to the above feed device 300 without guide rod arrangement 410.
  • the retrofit kit of the example comprises a separate assembly with a guide rod carrier 450, which is designed as a hexagonal frame and carries a guide rod arrangement 410 with six guide rods 420.
  • Each of the guide rods 420 extends essentially parallel or at an acute angle to a main axis 480 of the retrofit kit from a first end section 422 to a second end section 425.
  • the first end section 422 is connected to a carrier-fixed connection point 424 on the guide rod carrier 450.
  • the connection points are each located centrally between the corners.
  • each of the guide rods is elastically resiliently deflectable at least radially to the main axis 480 and has a workpiece guide 430 for guiding and/or deflecting the workpiece 110.
  • the guide rod carrier 450 is thus attached to the
  • the frame 320 of the reel unit 380 is mounted in such a way that the main axis 480 runs coaxially to the reel axis 312 and the guide rods 420 are arranged distributed around the reel 320.
  • the second end section 425 of at least one of the guide rods 420 is essentially not deflectable or undeflectable.
  • those guide rods 420 whose workpiece guides 430, starting from the reel 310, first and/or last come into contact with the workpiece 110 can be designed to be essentially undeflectable.
  • These non-deflectable guide rods can, for example, be designed to be rigid and/or rigid in themselves and in their connection to the frame, so that the position of the workpiece guides in space practically does not change during operation, even when the acting forces change.
  • a loop storage device can thus be formed whose inlet and outlet remain stationary during operation, which can contribute to a quieter feeding process.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (300) zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks (110) zu einer Umformmaschine, die eine Einzugseinrichtung zum Einziehen des zugeführten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine aufweist, umfassend: eine Haspeleinheit (380) zum Aufnehmen eines Werkstückvorrats in Form eines Coils aus Werkstückmaterial, wobei die Haspeleinheit (380) ein Gestell (320) und eine von dem Gestell getragene Haspel (310) aufweist, welche um eine Haspelachse (312) drehbar gelagert ist, wobei die Haspeleinheit eine Führungsstabanordnung (410) mit drei oder mehr Führungsstäben (420) umfasst, die um die Haspel herum verteilt angeordnet sind, wobei jeder der Führungsstäbe (420) sich im Wesentlichen parallel oder in spitzem Winkel zur Haspelachse von einem ersten Endabschnitt zu einem zweiten Endabschnitt erstreckt, wobei der erste Endabschnitt (422) an einer gestellfesten Anbindungsstelle (424) angebunden ist und der zweite Endabschnitt (425) eine Werkstückführung (430) zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks (110) aufweist, wobei der zweite Endabschnitt (425) einiger oder aller Führungsstäbe (420) mindestens radial zur Haspelachse (312) elastisch federnd auslenkbar ist.

Description

Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf 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 der Umformmaschine kann es sich beispielsweise um eine Biegemaschine zum Erzeugen von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus Drahtmaterial, Bandmaterial oder Rohrmaterial durch Biegen, um eine Richtmaschine zum Richten von Werkstücken, um eine Nagelmaschine oder um eine Federherstellungsmaschine zur Herstellung von Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern oder anderen federartigen Formteilen durch Federwinden oder Federwickeln handeln. Zur effizienten Herstellung großer Stückzahlen von Formteilen werden heutzutage hochproduktive computernumerisch gesteuerte Umformmaschinen mit zahlreichen Maschinenachsen eingesetzt, die über eine Steuereinrichtung koordiniert angesteuert werden.
Bei der Herstellung von Formteilen wird das Werkstückmaterial unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm mittels einer Einzugseinrichtung der Umformmaschine von einem Werkstückvorrat zum Werkzeugbereich der Umform maschine eingezogen bzw. gefördert. Durch die in Materialförderrichtung nachgeschalteten Umformwerkzeuge wird der zugeführte Draht zum gewünschten Formteil umgeformt. Vor oder nach der formgebenden Umformung wird der zur Erzeugung des Formteils vorgesehene Werkstückabschnitt unter der Steuerung durch das NC- Steuerprogramm mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Werkstückmaterial abgetrennt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes Formteil.
Bei Vorrichtungen der hier betrachteten Art wird der Werkstückvorrat in Form eines Coils bereitgestellt. Der Begriff „Coil“ bezeichnet hier ein nach Art einer Spule aufgewickeltes Gebinde des Werkstückmaterials. Ein für die Verarbeitung vorgesehener, aufgewickelter Werkstückvorrat wird vor Beginn des produktiven Betriebs in einer Haspeleinheit aufgenommen. Eine Haspeleinheit der hier betrachteten Art weist eine Haspel auf, welche um eine Haspelachse drehbar gelagert ist und das Werkstückmaterial in aufgewickelter Form tragen kann. Die Haspeleinheit ist Bestandteil einer der Umformmaschine zugeordneten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten Werkstücks zu der Umformmaschine.
Eine wesentliche Aufgabe einer solchen Vorrichtung besteht darin, der Umformmaschine bzw. deren Einzugseinrichtung das Werkstückmaterial störungsfrei zuzuführen. Dies kann eine technische Herausforderung darstellen, vor allem bei hochdynamisch arbeitenden Umformmaschinen, die mit intermittierendem Einzug und/oder mit stark schwankenden Einzugsgeschwindigkeiten und starken Beschleunigungen arbeiten. Starke Beschleunigungen können unter anderem dann auftreten, wenn das zugeführte Werkstückmaterial für die Schnittoperation nach Abschluss einer Umformoperation stark abgebremst werden muss, teilweise bis zum Stillstand. Dadurch entstehen hohe dynamische Anforderungen an das Abwickeln des Werkstückmaterials vom Coil. Hier stehen sich einander widersprechende Anforderungen gegenüber, nämlich einerseits die zum Teil geforderten hohen Beschleunigungen (positive und negative Beschleunigungen) an der Einzugseinrichtung der Umformmaschine und andererseits Rückhaltekräfte auf Seiten des Coils.
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.
Bei manchen Vorrichtungen wird die Haspel durch Einzug des langgestreckten Werkstücks mittels der Einzugseinrichtung passiv mit einer mehr oder weniger konstanten Drehzahl angetrieben. Dabei hängt die Drehzahl der Haspel davon ab, wieviel Werkstückmaterial vom Coil abgewickelt und der nachgeschalteten Umformmaschine zugeführt wird. Die Haspel derartiger Vorrichtungen wird auch als „passive Haspel“ bezeichnet.
Andere Vorrichtungen weisen einen Haspelantrieb auf, mittels welchem die Haspel üblicherweise mit einer mehr oder weniger konstanten Drehzahl aktiv angetrieben wird, wobei die Drehzahl der Haspel festlegt, wieviel Werkstückmaterial vom Coil abgewickelt und der nachgeschalteten Umformmaschine zugeführt wird. Die Haspel derartiger Vorrichtungen wird auch als „aktive Haspel“ bezeichnet.
Sowohl bei Vorrichtungen mit passiver also auch mit aktiver Haspel kann die Haspeldrehzahl über eine an der Haspel angebrachte, federnd in eine Auslenkrichtung vorgespannte und bis zu einer maximalen Auslenkung wirksame Spanneinrichtung, etwa einen Auslenkarm, an den abnehmenden Durchmesser des zu verarbeitenden Coils oder auch bei Auftreten einer größeren oder kleineren als der gewünschten Werkstückspannung jeweils angepasst werden, indem z.B. bei radial nach außen wanderndem Auslenkarm die Haspeldrehzahl erhöht oder bei unveränderter Stellung des Auslenkarmes frei umlaufend eingestellt oder aber bei Verschwenken des Auslenkarmes radial nach innen eine Beschleunigung der Haspeldrehzahl erreicht wird (vgl. DE 30 10 508 C2).
Derartige Vorrichtungen mit Spanneinrichtung reagieren selbsttätig auf Veränderungen von Werkstückzuständen des von der Einzugseinrichtung eingezogenen Werkstücks, z.B. auf Variationen der Werkstückspannung und/oder wechselnde Einzugsgeschwindigkeiten und versuchen dabei, einen möglichst störungsfreien Werkstückabzug an der Haspel sicherzustellen.
AUFGABE UND LÖSUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine, einen Umrüstsatz zum Nachrüsten einer derartigen Vorrichtung und eine Umformmaschine mit einer solchen Vorrichtung bereitzustellen, die bei relativ einfachem und robusten Aufbau sowie geringem Platzbedarf für die Haspeleinheit eine störungsfreie Werkstückzufuhr unter wechselnden Betriebsbedingungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 , einen Nachrüstsatz mit den Merkmalen von Anspruch 14 und eine Umformanlage mit den Merkmalen von Anspruch 17. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine bereitgestellt. Die Umformmaschine hat eine Einzugseinrichtung zum Einziehen des zugeführten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine. Die Vorrichtung zum Zuführen wird im Rahmen dieser Anmeldung auch kurz als „Zuführvorrichtung“ bezeichnet.
Die Vorrichtung umfasst eine Haspeleinheit zum Aufnehmen eines Werkstückvorrats in Form eines Coils aus Werkstückmaterial. Die Haspeleinheit hat ein Gestell und eine von dem Gestell getragene Haspel, welche um eine Haspelachse drehbar gelagert ist.
Die Haspeleinheit weist eine Führungsstabanordnung mit drei oder mehr Führungsstäben auf, die um die Haspel bzw. um die Haspelachse herum verteilt angeordnet sind. Die Führungsstäbe können z.B. nach Art eines Rings um die Haspelachse herum verteilt sein. Die Anbindungsstellen können z.B. auf einem gemeinsamen Kreis liegen, Abweichungen von einem Kreis in radialer Richtung sind jedoch möglich.
Jeder der Führungsstäbe erstreckt sich im Wesentlichen parallel oder im spitzen Winkel zur Haspelachse von einem ersten Endabschnitt zu einem zweiten Endabschnitt am gegenüberliegenden Ende.
Ein „Führungsstab“ ist ein langgestrecktes Element, dessen Länge (Stablänge) meist um mehrere Größenordnungen größer ist als seine Querschnittsdimensionen. Ein Führungsstab ist ein mehr oder weniger gerades Element, das im Rahmen von Toleranzen gerade oder leicht gekrümmt sein kann, aber keine durch plastische Verformung erzeugte Biegung aufweist. Die Stablänge wird zwischen den gegenüberliegenden Stabenden gemessen. Ein „Endabschnitt“ ist ein unmittelbar an ein Stabende anschließender Abschnitt des Führungsstabes, dessen Länge deutlich weniger als die Hälfte der Stablänge beträgt, z. B. weniger als 40% oder weniger als 30% oder weniger als 20% der Stablänge. Ein Führungsstab kann massiv aus einem geeigneten Stabmaterial gefertigt sein. Ein Führungsstab kann auch rohrförmig ausgebildet sein, also mit einem durchgehenden inneren Hohlraum. Dadurch kann ggf. ein Führungsstab geschaffen werden, der ein besonders günstiges Verhältnis zwischen (im Vergleich zu einem massiven Stab gleicher Außendimensionen) relativ niedrigem Gesamtgewicht und Steifigkeit aufweist. Ein Führungsstab kann im Wesentlichen zylindrisch geformt sein (Rundstab), es sind jedoch auch Führungsstäbe mit von der Kreisform abweichender Querschnittsform möglich, z.B. Profilstäbe mit polygonalem Querschnitt, z.B. mit quadratischem Querschnitt oder allgemein rechteckigem Querschnitt mit ggf. unterschiedlichen Kantenlängen, oder Sechskantquerschnitt.
Führungsstäbe sind vorzugsweise aus einem relativ festen, insbesondere metallischen Werkstoff gefertigt. Einige der Führungsstäbe oder alle Führungsstäbe sind quer zu ihrer Längsrichtung elastisch verbiegbar, weisen aber eine ausreichende Steifigkeit auf, um in Abwesenheit größerer äußerer Kräfte selbsttätig ihre nominale Grundform einzunehmen, die z.B. gerade sein kann. Beispielsweise kann ein Führungsstab aus einem Federstahl gefertigt sein, also einem Stahlwerkstoff, dessen Streckgrenzenverhältnis (Quotient aus Streckgrenze und Zugfestigkeit) im Bereich von 85% oder mehr liegt. Es ist auch möglich, dass einer oder mehrere Führungsstäbe quer zu ihrer Längsrichtung derart biegesteif oder starr ausgebildet sind, dass sie kaum oder im Wesentlichen nicht elastisch verbiegbar sind.
Der erste Endabschnitt eines Führungsstabs ist an einer gestelltesten Anbindungsstelle angebunden, was bedeutet, dass der Bereich der Anbindung des Führungsstabs in Bezug auf das Gestell der Haspeleinheit ortsfest ist. An einer Anbindungsstelle sind der Führungsstab und ein davon gesondertes gestelltestes Teil miteinander fest verbunden. Die Verbindung kann lösbar (z.B. Schraubverbindung, Klemmverbindung) oder permanent (z.B. Schweißverbindung oder Lötverbindung) sein. Während der erste Endabschnitt gestellseitig angebunden ist, ist der zweite Endabschnitt ein freier Endabschnitt. Dieser freie Endabschnitt kann bei einigen oder allen der Führungsstäbe in Bezug auf das Gestell z.B. quer zur Längsrichtung des Führungsstabs elastisch federnd ausgelenkt werden. Insbesondere ist der freie zweite Endabschnitt von drei oder mehreren Führungsstäben elastisch federnd auslenkbar. Auf den zweiten Endabschnitt wirkende Querkräfte können zu einer elastischen Verformung eines einseitig angebundenen Führungsstabs und damit zu einer Auslenkung des zweiten Endabschnitts in Querrichtung führen. Die Auslenkung kann eine dominierende Radialkomponente aufweisen, also eine Komponente, die bezogen auf die Haspelachse radial gerichtet ist. Zudem kann wenigstens einer der Führungsstäbe seitlich, insbesondere in Richtung eines benachbarten Führungsstabs, elastisch auslenkbar sein.
An oder in dem zweiten Endabschnitt ist wenigstens eine Werkstückführung ausgebildet oder angeordnet. Eine Werkstückführung ist die werkstückberührende Komponente an einem Führungsstab und gibt vor, an welcher Stelle oder in welchem Bereich ein geführtes Werkstück am Führungsstab geführt ist. Eine Werkstückführung kann zur Führung und/oder zur Umlenkung des Werkstücks dienen. Die mechanische Wechselwirkung zwischen der Werkstückführung und dem nach Abziehen vom Coil noch unter Spannung stehenden und/oder in gekrümmter Form vorliegenden Werkstück bestimmt das Ausmaß und die Richtung einer eventuellen Auslenkung des zweiten Endabschnitts des zugeordneten Führungsstabs.
Einige oder alle der Führungsstäbe der Führungsstabanordnung sind somit mit einem ihrer Enden an einem in Bezug auf das Gestell der Haspeleinheit fest vorgegebenen Ort angebunden und weisen am anderen Ende den zweiten Endabschnitt auf, der ohne Anbindung und damit in begrenztem Ausmaß frei beweglich ist. Es können drei oder mehr derartiger Führungsstäbe mit elastisch auslenkbarem zweiten Endabschnitt vorgesehen sein. Wenn ein langgestrecktes Werkstück durch die Werkstückführungen geführt an den einzelnen freien Enden dieser Führungsstäbe angreift, so werden die freien Endabschnitte dieser Führungsstäbe bei zunehmender Zugkraft am Werkstück tendenziell entgegen der sich entwickelnden Rückstellkräfte zumindest auch radial nach innen in Richtung Haspelachse ausgelenkt. Lässt dagegen die Zugkraft nach, bewegen sich die freien Enden dieser Führungsstäbe unter der Einwirkung von Rückstellkräften tendenziell radial nach außen. Ein solcher einseitig angebundener Führungsstab funktioniert somit ähnlich wie ein einseitig eingespannter, ansonsten freitragender Ausleger, dessen freies Ende in Abhängigkeit von den in Querrichtung darauf wirkenden Kräften mehr oder weniger stark elastisch u. a. in Radialrichtung verbogen wird. Die vom geführten Werkstück über die Werkstückführungen auf die freien Endabschnitte derartiger Führungsstäbe übertragenen Kräfte bzw. deren Radialkomponenten können entsprechend gerichtete Verformungen dieser Führungsstäbe und/oder Auslenkungen dieser Führungsstäbe bewirken. Deren Ausmaß ist ein Maß für die Größe der in Radialrichtung nach innen wirkenden Komponente der angreifenden Kräfte.
Im Vergleich zu einer konventionellen Lösung mit einem einzelnen Haspelarm bringt eine über mehrere Stellen des Umfangs verteilte Auslenkung bei kleinerer Auslenkung der zweiten Endabschnitte einen größeren Speicherweg für das Werkstückmaterial. Außerdem kann durch die Verteilung der Auslenkung über mehrere Führungsstäbe bzw. deren Werkstückführungen über den gesamten Umfang der Haspel das Risiko der Knickbildung im Werkstückmaterial reduziert werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Führungsstabanordnung fünf oder mehr Führungsstäbe aufweist, wobei die Anzahl der Führungsstäbe vorzugsweise im Bereich von fünf bis zehn liegt. Bei Einhaltung dieser Bedingungen kann eine relativ gleichmäßige Kraftverteilung über die einzelnen Führungsstäbe der Führungsstabanordnung erzielt werden. Auf diese Weise lassen sich auf das Werkstück wirkende Beschleunigungsspitzen in der Art eines Pufferspeichers besonders gut ausgleichen, insbesondere bevor sie auf die Haspel übertragen werden. Erfahrungsgemäß sind fünf, sechs oder sieben, vorzugsweise mehr oder weniger gleichmäßig über den Umfang verteilte, Führungsstäbe ein guter Kompromiss zwischen ausreichend gleichmäßiger Verteilung von Führungsstellen über den Umfang der Haspel einerseits und einer knickfreien Führung des geführten Werkstückmaterials andererseits. Insbesondere genau sechs Führungsstäbe können oft einen optimalen Mittelweg aus knickfreier Führung und Bauteilkomplexität bieten. Eine mehr oder weniger gleichmäßige Verteilung der Führungsstäbe ist insbesondere dann gegeben, wenn bei einer Anzahl N von Führungsstäben die Umfangswinkel zwischen unmittelbar benachbarten Anbindungsstellen jeweils im Bereich von (3607 N) ± 10%, insbesondere im Bereich von (3607 N) ± 5%, liegen.
Die Führungsstäbe einer Führungsstabanordnung können sich parallel zur Haspelachse erstrecken. Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn die Führungsstäbe in einem spitzen Winkel zur Haspelachse orientiert sind, der beispielsweise im Bereich von 10° bis 20° liegen kann. Dabei sollten möglichst die Anbindungsstellen näher an der Haspelachse liegen als die freien Enden der Führungsstäbe, so dass eine radial nach innen wirkende Kraft die Führungsstäbe in eine Orientierung auslenkt, die der parallelen Orientierung näher liegt.
Versuche der Erfinder haben gezeigt, dass die Führungsstäbe weder zu lang noch zu kurz sein sollten. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen der freien Länge der Führungsstäbe und dem radialen Abstand zwischen den gestelltesten Anbindungsstellen der Führungsstäbe und der Haspelachse im Bereich von 0,5 bis 2 liegt. Die freie Länge eines Führungsstabs wird dabei zwischen der gestellfest liegenden Anbindungsstelle und dem freien Ende des Führungsstabs gemessen. Besonders günstig ist es meist, wenn das Verhältnis zwischen der freien Länge und dem radialen Abstand im Bereich zwischen 0,8 und 1 ,2 liegt, so dass ein Führungsstab etwa so lang sein sollte wie der radiale Abstand zwischen Anbindungsstelle und Haspelachse. Damit sind gute Kompromisse zwischen möglichst kompakter Bauform der Haspeleinheit und ausreichender Federwirkung realisierbar.
Einerseits sind möglichst geringe radiale Abstände der Anbindungsstellen von der Haspelachse vorteilhaft für eine insgesamt kompakte laterale Abmessung der Haspeleinheit. Andererseits kann dann der um die Haspelachse zentrierte Bereich für die Aufnahme eines Coils zu eng werden. Liegt dagegen die freie Länge der Führungsstäbe etwa in der Größenordnung des radialen Abstands der Anbindungsstellen zur Haspelachse, so bleibt bei immer noch kompakten Außenabmessungen der Haspeleinheit einerseits genügend Platz zur Aufnahme eines Coils im Bereich um die Haspelachse und andererseits haben die Führungsstäbe mit auslenkbarem freien Endabschnitt eine ausreichende Länge, um auch bei nicht zu großen Kräften bereits signifikante Auslenkungen und/oder Verformungen zu zeigen.
In Ausgestaltung der Vorrichtung liegen die Werkstückführungen der Führungsstäbe in einer Neutralstellung innerhalb eines Kreisrings. Die Neutralstellung bezeichnet dabei jene Stellung der Führungsstäbe, die ohne Auslenkung der Führungsstäbe vorliegt. Mit anderen Worten: Die Führungsstäbe befinden sich in ihrer Neutralstellung, wenn sie im Wesentlichen frei von Belastung durch den Einzug des Werkstücks sind. Der Kreisring ist vorzugsweise durch zwei konzentrisch angeordnete Kreise bestimmt, wobei ein Radius des inneren Kreises um 3 bis 20 Prozent, insbesondere um etwa 10 Prozent, kleiner ist als der Radius des äußeren Kreises. Auf diese Weise kann einem Knicken des Werkstücks entgegengewirkt werden.
Wenn jeder Führungsstab mindestens eine Werkstückführung aufweist und Führungsstäbe mehr oder weniger ringförmig um die Haspel verteilt sind, kann ein mehr oder weniger kreisbogenförmig verlaufender längerer Abschnitt des Werkstückmaterials durch die einzelnen Werkstückführungen der Führungsstäbe geführt und gehalten werden, so dass das Werkstückmaterial wenigstens eine Schlaufe bilden kann. Eine Schlaufe im Sinne dieser Anmeldung ist insbesondere dann gebildet, wenn das Werkstückmaterial über 360° oder mehr um die Haspelachse herumgeführt wird.
Eine Führungsstabanordnung kann als Schlaufenspeicher für das Werkstückmaterial dienen, in dem wenigstens eine Schlaufe des Werkstückmaterials durch die Werkstückführungen der einzelnen Führungsstäbe gehalten wird. Somit weist die Haspeleinheit einen Schlaufenspeicher auf, der bewirkt, dass die freie Werkstücklänge zwischen der Abnahmestelle am Werkstück-Coil und der Einzugseinrichtung deutlich länger sein kann als der Abstand zwischen Haspeleinheit und Umformeinrichtung. Ein solcher Schlaufenspeicher kann - wie oben bereits angedeutet - auch als Pufferspeicher dienen, um die Beschleunigungsvorgänge an der Einzugseinrichtung vom Werkstückvorrat abzukoppeln.
Der Schlaufenspeicher ist in diesem Fall im Wesentlichen konzentrisch zur Haspelachse angeordnet. Dies bedeutet, dass die werkstückberührenden Komponenten des Schlaufenspeichers (also die Werkstückführungen an den Führungsstäben) so angeordnet sind, dass sich wenigstens eine Schlaufe bilden kann, die mehr oder weniger konzentrisch zur Haspelachse abgeordnet ist. Bei vertikaler Haspelachse ist dieser Schlaufenspeicher vorzugsweise in einem Niveau oberhalb desjenigen Bereichs der Haspel angeordnet, in welchem das aufgenommene Coil liegt.
Bei manchen Ausführungsformen weisen mehrere der Führungsstäbe, insbesondere alle Führungsstäbe, im zweiten Endabschnitt eine erste Werkstückführung und mindestens eine zweite Werkstückführung auf. Somit kann an den Werkstückführungen der Führungsstäbe der Führungsstabanordnung mehr als eine Schlaufe des Werkstückmaterials gebildet sein, beispielsweise können 1 ,5 Schlaufen oder zwei Schlaufen oder 2,5 Schlaufen gebildet werden. Dadurch kann die Führungsstabanordnung eine noch größere Speicherlänge des Schlaufenspeichers bereitstellen.
Vorzugsweise ist die Haspelachse in Vertikalrichtung orientiert. Dann wirkt sich die Schwerkraft auf alle Führungsstäbe in gleicher Weise aus, so dass keine schwerkraftbedingte Asymmetrie der Funktion zu befürchten ist. Grundsätzlich kann die Haspelachse aber auch schräg zur Vertikalen, ggf. auch horizontal orientiert sein.
Eine Werkstückführung kann beispielsweise in Form einer geschlossenen oder an einer Stelle noch seitlich offenen Öse vorliegen. Diese kann aus dem Werkstoff des Führungsstabs integral mit diesem geformt sein. Es kann sich auch um eine gesondert herstellbare Öse handeln, die nachträglich z.B. durch Schrauben oder Schweißen, am zweiten Endabschnitt befestigt werden kann.
Eine Werkstückführung kann auch eine Umlenkrolle umfassen, die vorzugsweise an ihrem Umfang eine Umfangsnut aufweist, in der das geführte und umgelenkte Werkstück seitlich geführt werden kann. Mit einer Umlenkrolle ist eine besonders reibungsarme Werkstückführung möglich.
Die Rolle kann z.B. konzentrisch zum Führungsstab an diesem drehbar gelagert sein. Die Werkstückführung kann auch Teil einer gesonderten Baugruppe sein, welche am zweiten Endabschnitt befestigt ist. Die Werkstückführung kann beispielsweise eine Umlenkrolle (ggf. mit Umfangsnut) aufweisen, die auf einem Achsstück gelagert ist, welches an einem am Führungsstab befestigbaren Träger bzw. Ausleger ausgebildet ist. Die Werkstückführungen können auf unterschiedlichen Höhen angebracht sein. Durch in vertikaler Richtung wendeiförmig angeordneten Werkstückführungen, z.B. Umlenkrollen, kann ein Draht oder ein anderes langgestrecktes Werkstück bei Bedarf langsamer und gleichmäßiger auf Maschineneinzugshöhe gebracht werden. Insgesamt kann dadurch die Abwicklung des Werkstückmaterials und die Anpassung des Speichers homogener (allenfalls mit geringen Schwankungen) ablaufen.
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die einzelnen Führungsstäbe mit ihrem gestellseitigen ersten Endabschnitt an einem gestellfest angebrachten, insbesondere verschraubten oder verschweißten, Bauteil anzubinden. Gemäß einer Weiterbildung sind Führungsstäbe an dem gestelltesten Bauteil fest angebunden. Damit ergibt sich die Fähigkeit zur Auslenkung einiger oder aller Führungsstäbe zwischen Anbindungsstelle und Werkstückführung im Wesentlichen aus der elastischen Verformbarkeit bzw. der Steifigkeit des Bereichs zwischen Anbindungsstelle und Werkstückführung. Ein solcher Führungsstab kann dazu über seine gesamte Länge eine entsprechende elastische Nachgiebigkeit bzw. eine entsprechende Steifigkeit besitzen.
Bei manchen Ausführungsformen sind einige oder alle Führungsstäbe im Wesentlichen aus einem Federstahl gefertigt und konstruktiv so ausgelegt, dass die im Hinblick auf die auftretenden Kräfte optimale Steifigkeit bzw. elastische Nachgiebigkeit vorliegt.
Es ist auch möglich, zwischen der Anbindungsstelle innerhalb wenigstens eines Führungsstabs einen gesonderten Federabschnitt auszubilden, der im Vergleich zu den benachbarten Abschnitten leichter verformbar ist und einen wesentlichen Beitrag zur elastischen Nachgiebigkeit dieses Führungsstabs leistet. Ein elastisch nachgiebiger Abschnitt kann beispielsweise nach Art einer Schraubenfeder gestaltet sein. Es ist auch möglich, im Bereich des ersten Endabschnitts einen elastisch verformbaren Abschnitt aus einem gummielastischen Werkstoff einzufügen. Wenn innerhalb eines derartigen Führungsstabs ein gesonderter, elastisch verformbarer Abschnitt eingefügt ist, kann der Rest des Federstabs eine demgegenüber wesentlich höhere Steifigkeit aufweisen. Bei den genannten Ausführungsvarianten ist die erforderliche elastische Nachgiebigkeit zwischen Anbindungsstelle und Werkstückführung durch Konstruktion des Führungsstabs mit auslenkbarem freien Endabschnitt selbst gegeben.
Es ist auch möglich, einen Führungsstab über ein Schwenkgelenk an ein gestelltestes Bauteil anzubinden. In diesem Fall kann der Führungsstab selbst eine sehr hohe Steifigkeit aufweisen. Die elastische Nachgiebigkeit und die erforderlichen Rückstellkräfte können dann über eine Federanordnung realisiert werden, die einerseits an dem verschwenkbaren Führungsstab und andererseits an dem gestelltesten Bauteil angreift. Die Anordnung kann so getroffen sein, dass durch die gesonderten Federelemente ein Führungsstab bei Abwesenheit äußerer Kräfte im Bereich der Werkstückführung sich in einer Neutralstellung befindet, aus der er bei Einwirkung von Kräften über das zu führende Werkstück entsprechend ausgelenkt wird.
Eine Zuführvorrichtung der hier beschriebenen Art sollte vorzugsweise in der Lage sein, nicht nur für einen bestimmten Werkstücktyp, sondern für ein gewisses Spektrum von Werkstücken unterschiedlicher Eigenschaften genutzt werden zu können. Beispielsweise sollten Werkstücke wie Drähte, Rohre oder Bänder unterschiedlicher Dicken und/oder unterschiedlicher Materialeigenschaften gleichermaßen zuverlässig aufgenommen und zugeführt werden können. Im Hinblick auf eine universelle Verwendbarkeit für Werkstücke unterschiedlicher Eigenschaften aus einem gewissen Anwendungsspektrum ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass einigen oder allen Führungsstäben eine Steifigkeits-Verstelleinrichtung zur Einstellung der effektiven Steifigkeit des Führungsstabs zugeordnet ist. Die Einstellung kann ohne Veränderung der Lage bzw. der Position der Werkstückführung erfolgen, so dass die effektive Steifigkeit eingestellt werden kann, ohne dabei auch die Position bzw. Lage der Werkstückführung insbesondere deren Abstand zur Anbindungsstelle, zu verändern. Vorzugsweise sollte die Steifigkeits-Verstelleinrichtung so ausgelegt sein, dass eine stufenlose Einstellung der effektiven Steifigkeit innerhalb eines gewissen Einstellbereichs möglich ist. Der Begriff „effektive Steifigkeit“ bezeichnet hierbei im Wesentlichen den Widerstand gegen elastische Verformung, den ein Führungsstab dem zu führenden Werkstück entgegensetzt. Die effektive Steifigkeit ist dabei sowohl von der Elastizität des Werkstoffs eines Führungsstabs abhängig als auch von der Geometrie der den Führungsstab umfassenden Gesamtkonstruktion, die die Verformbarkeit mitbestimmt.
Bei manchen Ausführungsformen weist die Steifigkeits-Verstelleinrichtung für jeden der betreffenden Führungsstäbe einen mit Abstand daneben angeordneten Stützstab auf, der ebenfalls an dem Bauteil, welches den jeweiligen Führungsstab trägt, angebunden ist. Ein verschiebbares Verbindungselement verbindet diesen Führungsstab und den daneben angeordneten Stützstab. Über Verschiebung des Verbindungselements in Stablängsrichtung kann stufenlos eingestellt werden, über welche Abstützlänge der Führungsstab durch den Stützstab abgestützt und damit gegen äußere Kräfte widerstandsfähiger wird und wie lang dementsprechend die weiterhin verformbare Restlänge bis zur Werkstückführung bleibt. Das Verbindungselement kann beispielsweise beim Einrichten der Zuführvorrichtung auf ein neues Werkstückmaterial manuell verschoben und an der gewünschten Position mittels einer Klemmschraube oder dergleichen festgesetzt werden.
Bei anderen Ausführungsformen, die im Bereich des ersten Endabschnitts einen gesonderten, elastisch verformbaren Federabschnitt aufweisen, kann eine Steifigkeits-Verstelleinrichtung dadurch realisiert werden, dass eine entlang des Führungsstabs verschiebbare Hülse vorgesehen ist, die auch über den Federabschnitt geführt werden kann. Je nachdem, über welche Länge die Hülse auch den Federabschnitt umschließt, kann die Auslenkbarkeit des Führungsstabs mehr oder weniger stark begrenzt werden. Auch dadurch lässt sich die effektive Steifigkeit eines Führungsstabs stufenlos einstellen.
In Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Haspel als aktive Haspel ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Haspel mittels eines Haspelantriebs antreibbar ist, wobei die Drehzahl der Haspeldrehung über Steuersignale einer Steuereinrichtung variabel vorgegeben werden kann. Die Drehung der Haspel kann in Abhängigkeit von Zuständen des Werkstückmaterials geregelt werden. Hierzu weist die Vorrichtung eine Werkstückzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen von Werkstückzuständen auf, die durch den Betrieb der Einzugseinrichtung beeinflussbar sind. Insbesondere wird der Werkstückzustand dadurch beeinflusst, mit welchem Bewegungsprofil, d.h. mit welchen Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten, das Werkstückmaterial in jeder Phase der Verarbeitung eingezogen wird. Die Werkstückzustandserfassungseinrichtung erzeugt Zustandssignale, die die Werkstückzustände repräsentieren. Die Führungsstabanordnung ist Funktionsbestandteil der Werkstückzustandserfassungseinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu konfiguriert, den Haspelantrieb in Abhängigkeit von den Zustandssignalen zu steuern. Damit ist ein geregelter Werkstückabzugsbetrieb möglich, bei dem sich die Dynamik der Drehung der Haspel an die Dynamik der Vorgänge beim Werkstückmaterialeinzug selbsttätig anpassen kann.
Vorzugsweise weist die Werkstückzustandserfassungseinrichtung wenigstens einen Stabzustands-Erfassungssensor auf. Je nach Auslegung der Führungsstäbe sind unterschiedliche Stabzustands-Erfassungssensoren verwendbar, um entsprechende Zustandssignale zu generieren. Insbesondere dient der Stabzustands-Erfassungssensor zum Erfassen eines Stabzustands des wenigstens einen Führungsstabs mit auslenkbarem freien Endabschnitt.
Beispielsweise kann ein Auslenkungssensor als Stabzustands-Erfassungssensor genutzt werden. Dieser kann so angeordnet sein, dass eine Auslenkung eines Führungsstabs an einer bestimmten Position mit Abstand vom Anbindungsort des ersten Endabschnitts gemessen werden kann. Mithilfe eines Auslenkungssensors kann die Auslenkung des Führungsstabs in diesem Bereich in Bezug auf eine Referenzposition (beispielsweise eine Referenzposition im kräftefreien Zustand) bestimmt werden. Der Auslenkungssensor arbeitet vorzugsweise berührungslos und kann z.B. als Abstandssensor ausgelegt sein. Ein Abstand zwischen aktueller Position und Referenzposition ist dann ein Maß für die zur Auslenkung führenden Kräfte, die im Bereich der Werkstückführung auf den Führungsstab wirken.
Alternativ oder zusätzlich kann ein am auslenkbaren Führungsstab angebrachter Dehnungssensor als Stabzustands-Erfassungssensor genutzt werden, z.B. in Form eines Dehnmessstreifens. Dieser kann zum Beispiel in der Nähe der Anbindungsstelle innerhalb des ersten Endabschnitts am Führungsstab an derjenigen Seite angebracht sein, welche bei stärkeren auf das Werkstück wirkenden Kräften unter Zugspannung gelangt. Somit können über das Ausmaß der Verformung im Bereich des Dehnungssensors Rückschlüsse auf die im Bereich des freien zweiten Endabschnitts wirkenden auslenkenden Kräfte gezogen werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, mindestens einen Kraftsensor zu verwenden, der die auf einen Führungsstab zu dessen Auslenkung oder Verformung wirkenden Kräfte misst.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Dreh- oder ein Weggeber verwendet werden, um den Stabzustand zu erfassen.
Es ist ferner alternativ oder zusätzlich möglich, als Stabzustands-Erfassungssensor einen Beschleunigungssensor zu nutzen, der eine Beschleunigung des zweiten Endabschnitts bei seiner Auslenkung erfasst.
Es ist auch möglich, einen Führungsstab im Bereich seiner Anbindung an eine gestellteste Komponente um eine Schwenkachse schwenkbar zu lagern und z.B. über Federspannung in eine Nullstellung vorzuspannen, aus der der Federstab dann bei Einwirkung von durch das geführte Werkstück verursachten Kräften verschwenkt wird. Das Ausmaß der Verschwenkung kann über einen Drehgeber erfasst werden, wobei dann der Drehwinkel ein Maß für die im Bereich der Werkstückführung wirkenden Kräfte ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein Stabzustands-Erfassungssensor als Proportionalsensor ausgelegt, der innerhalb eines zwischen einem ersten Endwert und einem zweiten Endwert liegenden Erfassungsbereichs für jeden Wert der erfassten Zustandsgröße ein dem Ausmaß der Zustandsgröße proportionales Zustandssignal erzeugen kann. Somit kann innerhalb des Erfassungsbereichs stufenlos für jeden Zustand ein entsprechendes Zustandssignal generiert werden. Dadurch kann ein besonders ruhiger Haspellauf mit gegebenenfalls nur allmählichen Drehzahländerungen bzw. nur schwachen Beschleunigungen realisiert werden.
Es gibt Ausführungsformen, bei denen alle Führungsstäbe elastisch auslenkbar sind. Dies ist jedoch nicht zwingend. Bei manchen Ausführungsformen gibt es einen oder mehrere Führungsstäbe, bei denen der zweite Endabschnitt, d.h. der freie Endabschnitt, im Wesentlichen nicht auslenkbar ist. Insbesondere können die zweiten Endabschnitte zweier unmittelbar benachbarter Führungsstäbe derart nicht auslenkbar sein. Unter „im Wesentlichen nicht auslenkbar“ ist dabei zu verstehen, dass der betreffende zweite Endabschnitt im Betrieb der Vorrichtung kaum oder gar nicht ausgelenkt wird, also auch bei Einwirkung äußerer Kräfte im Wesentlichen ortsfest bleibt. Hierfür können der betreffende Führungsstab und seine gestellseitige Anbindung gegenüber dem wenigstens einen auslenkbaren Führungsstab vergleichsweise biegesteif oder starr ausgebildet sein. Nicht-auslenkbare Führungsstäbe werden hier auch als im Wesentlichen unauslenkbar bezeichnet.
In Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein vom Gestell der Haspeleinheit gesondert handhabbarer Führungsstab-Träger vorgesehen, der alle Führungsstäbe trägt, wobei die ersten Endabschnitte der Führungsstäbe an den Führungsstab-Träger angebunden sind und der Führungsstab-Träger lösbar mit dem Gestell verbindbar ist. Bei dem Führungsstab-Träger kann es sich beispielsweise um einen ringförmig geschlossenen Trägerrahmen handeln, dessen freier innerer Durchmesser so groß ist, dass der Trägerrahmen die Haspeleinheit mit dem größten darauf anbringbaren Coil außen umschließen kann. Der Trägerrahmen kann beispielsweise eine polygonale Form haben und aus geraden, in Winkeln zusammengesetzten Einzelteilen bestehen, die eine verwindungssteife Gesamtanordnung mit geringem Gesamtgewicht bilden.
Der Führungsstab-Träger mit den daran angebrachten oder anbringbaren Führungsstäben kann als Nachrüstsatz vorliegen, um herkömmliche Haspeleinheiten ohne großen technischen Aufwand relativ kostengünstig in eine erfindungsgemäße Konfiguration umzubauen. Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen solchen Nachrüstsatz. Der Nachrüstsatz kann zum Nachrüsten einer herkömmlichen gattungsgemäßen Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks verwendet werden. Der Nachrüstsatz umfasst einen Führungsstab- Träger, der eine Führungsstabanordnung mit drei oder mehr Führungsstäben trägt. Jeder der Führungsstäbe erstreckt sich im Wesentlichen parallel oder in spitzem Winkel zu einer Hauptachse des Nachrüstsatzes von einem ersten zu einem zweiten Endabschnitt. Dabei ist der erste Endabschnitt an einer trägerfesten Anbindungsstelle am Führungsstab-Träger angebunden und der zweite Endabschnitt einiger oder aller der Führungsstäbe ist mindestens radial zur Hauptachse elastisch federnd auslenkbar. Der zweite Endabschnitt weist eine Werkstückführung zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks auf. Dabei ist der Führungsstabträger derart an dem Gestell der Haspeleinheit montierbar, dass die Hauptachse koaxial zur Haspelachse verläuft und die Führungsstäbe um die Haspel herum verteilt angeordnet sind. Durch die Montage des Nachrüstsatzes am Gestell der Haspeleinheit kann eine oben beschriebene Vorrichtung ausgebildet werden, an deren Gestell den Führungsstab-Träger des Nachrüstsatzes fest angebracht ist. Unter dieser Maßgabe gelten die oben angeführten Vorteile mutatis mutandis auch für den Nachrüstsatz bzw. eine mit dem Nachrüstsatz nachgerüstete Vorrichtung.
Der Führungsstab-Träger des Nachrüstsatzes kann als ringförmig geschlossene Einheit ausgebildet sein, z.B. mit einem polygonalen, beispielsweise sechseckigen, Umriss. Es kann je pro Ecke des Umrisses ein Führungsstab vorhanden sein. Die Führungsstäbe können an den Ecken oder zwischen den Ecken an den Seiten des Führungsstabträgers angebunden sein.
Hinsichtlich der Anzahl der Führungsstäbe, der Anordnung der Werkstückführungen und der sonstigen Ausgestaltung der Führungsstabanordnung wird auf die voranstehende Beschreibung verwiesen.
Der Nachrüstsatz kann auch Komponenten einer Werkstückzustandserfassungseinrichtung der in dieser Anmeldung beschriebenen Art aufweisen.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Umformmaschine, die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung zum Einziehen eines langgestreckten Werkstücks und zum Fördern des Werkstücks zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine aufweist, wobei die Umformanlage eine erfindungsgemäße und oben beschriebene Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks aufweist. Die oben erläuterten Vorteile übertragen sich somit auch auf die erfindungsgemäße Umformmaschine. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
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;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Zuführvorrichtung;
Fig. 3A bis 4B illustrieren einige Möglichkeiten, die effektive Steifigkeit von Führungsstäben stufenlos zu verstellen;
Fig. 5 zeigt in schematischer Perspektivdarstellung eine weitere Zuführvorrichtung, die mit einem Nachrüstsatz nachgerüstet ist.
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 200. Die Vorrichtung 300 wird in dieser Anmeldung auch kurz als Zufuhrvorrichtung 300 bezeichnet.
Die Umformmaschine 200 umfasst eine Einzugseinrichtung 210, die an die Steuereinheit 290 der Umformmaschine 200 angeschlossen ist und unter der Steuerung durch ein NC- Steuerprogramm Draht, der durch die Zufuhrvorrichtung 300 zugeführt wird, in den mit Umformwerkzeugen (einem oder mehreren) ausgestatteten Werkzeugbereich 220 der Umformmaschine 200 fördert. Durch die in Materialförderrichtung nachgeschalteten Umformwerkzeuge wird der zugeführte Draht zu einer Schraubenfeder oder (bei anderen Umformmaschinen) zu einem anderen Formteil umgeformt. Nach Abschluss der Umformoperation wird das fertiggestellte Formteil unter der Steuerung durch das NC- Steuerprogramm mittels einer nicht dargestellten Schnitteinrichtung vom zugeführten Draht abgetrennt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes zu fertigende Formteil.
Der Vorschub des Drahts zum Werkzeugbereich 220 bzw. der Einzug des Drahts durch die Einzugseinrichtung 210 soll nach einem für den Fertigungsprozess spezifischen Geschwindigkeits-Profil mit einer zeitabhängig variierenden Einzugsgeschwindigkeit erfolgen. Vorzugsweise hat die Einzugseinrichtung 210 mindestens ein Einzugswalzenpaar, welches zwei Einzugswalzen aufweist, die mit zueinander parallelen Drehachsen angeordnet sind und gegenläufig drehend über einen gesteuerten Antrieb angetrieben werden können. Häufig sind zwei oder mehr synchron betreibbare Einzugswalzenpaare vorgesehen, um die Vorschubkräfte materialschonend und ohne nennenswerten Schlupf auf das Werkstückmaterial übertragen zu können. Die Einzugswalzen begrenzen mit ihren profilierten Umfangsflächen einen Einzugsspalt zum Hindurchführen des Werkstücks. Durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Einzugswalzen können somit die Vorschubgeschwindigkeit und die Vorschubrichtung des zu verarbeitenden Materials vorgegeben werden.
Eine nicht ausreichend gut kontrollierte Zufuhr von Draht kann beispielsweise bei Federwindemaschinen zu erheblichen Qualitätsproblemen führen. Bei diesen Umformmaschinen wird, anders als bei Drahtbiegemaschinen im Biegevorgang, die Umformkraft an den Umformwerkzeugen direkt von den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung 210 aufgebracht, um das Werkstück gegen ein Windewerkzeug zu drücken und so den Windevorgang voranzubringen. Bei diesem Prozess kann sich ein eventueller Schlupf an den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung 210 direkt auf die Qualität des Endprodukts auswirken. Der Schlupf an der Einzugseinrichtung 210 kann bei hochdynamischen Federwindenmaschinen in ungünstigen Fällen mehrere Prozent der Gesamteinzugslänge betragen, wodurch die produzierten Federn zu kurz werden würden.
Eine Aufgabe der Zufuhrvorrichtung 300 kann darin bestehen, der Einzugseinrichtung der Umformmaschine 200 den Draht zu jedem Zeitpunkt möglichst genau mit der zu diesem Zeitpunkt benötigten Geschwindigkeit zuzuführen.
Ein Werkstückvorrat mit einer großen Länge des zu verarbeitenden Drahts wird in Form einer Spule bzw. eines Coils 112 in einer Haspeleinheit 380 der Vorrichtung 300 vorgehalten. Die Haspeleinheit 380 weist in diesem Beispiel eine Haspel 310 auf. Die Haspel 310 ist in den Beispielen der Fig. 1 , 2 und 5 mit vertikaler Haspelachse 312 angeordnet. Der Draht wird dann unter Drehung der Haspel 310 bzw. des Coils 112 nach und nach vom Umfang des Coils 112 in Richtung nachfolgender Einrichtungen abgezogen.
Die Haspeleinheit 380 ist eine von der Umform maschine 200 gesonderte Baugruppe, die zum Aufnehmen des Coils 112 aus Werkstückmaterial dient. Die Haspeleinheit 380 umfasst ein Gestell 320, welches beispielsweise eine Bodenplatte mit Stellfüßen zum Aufstellen auf dem Hallenboden sowie auf der Bodenplatte Lagereinrichtungen zur Lagerung der Haspel 310 aufweist. Die Haspel 310 ist unbegrenzt drehbar gelagert.
Die Haspel 310 ist in den Figuren nur schematisch dargestellt. Sie umfasst in ihrem unteren Teil eine plattenförmige oder tellerförmige Bundaufnahme 314, auf welcher ein Drahtbund oder ein anderer Werkstückbund abgelegt werden kann. Nicht dargestellt sind vier radial stufenlos verstellbare, nach oben ragende Rungen, mit denen das Coil nach Auflegen auf der Bundaufnahme zentriert werden kann. Ein oberes Abschlusselement 316 nach Art eines Rads mit radialen Speichen wird nach Auflegen des Coils über eine koaxial zur Haspelachse 312 angeordnete Zentrierstange 317 gestülpt und in einer bestimmten Höhenposition festgeklemmt.
Während des Betriebs der Umformmaschine 200 wird der Draht dann mithilfe von deren Einzugseinrichtung 210 allmählich vom Umfang des Drahtcoils 112 abgezogen.
Zu den mechanischen Komponenten, die ein möglichst gleichmäßiges Abrollen des Werkstücks 110 von der Haspel 310 ermöglichen, gehört eine Führungsstabanordnung 410, die beispielsweise sechs Führungsstäbe 420 umfasst, die mit im Wesentlichen gleichmäßigen Umfangsabständen in einer ringförmigen oder kreisförmigen Anordnung um die Haspel 310 herum angeordnet sind. Jeder der Führungsstäbe 420 hat einen ersten Endabschnitt 422, der im Bereich einer Anbindung 424 an der Bodenplatte des Gestells 320 fest angebunden ist, sowie am gegenüberliegenden Ende einen zweiten Endabschnitt 425, der nicht an der Bodenplatte angebunden ist. Vorliegend ist der zweite Endabschnitt 425 jedes der Führungsstäbe 420 gegenüber der Bodenplatte in gewissen Grenzen frei beweglich ist. Die Grenzen sind durch die elastische Biegsamkeit bzw. Steifigkeit des Führungsstabs 420 und dessen entsprechende elastische Verformbarkeit gegeben. In Abwesenheit äußerer Kräfte sind die Führungsstäbe 420 vorliegend jeweils gerade. Sie sind so angebunden, dass ihre Längsachsen mit der Haspelachse 312 einen spitzen Winkel von etwa 10° bis 20° einschließen, in der Weise, dass die Führungsstäbe 420 ausgehend von den Anbindungsstellen 424 bezogen auf die Haspelachse 312 in Radialrichtung nach außen geneigt sind. Die Anbindungsstellen 424 der Führungsstäbe 420 sind in radialem Abstand zur Haspelachse 312 angeordnet. Ein Verhältnis dieses radialen Abstands zur freien Länge der Führungsstäbe 420 liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 2. Jeder der Führungsstäbe 420 trägt in seinem dem Gestell 320 fernen freien zweiten Endabschnitt 425 zwei bezogen auf die Länge des Führungsstabs 420 axial versetzte Werkstückführungen 430, die als werkstückberührende Komponenten zu den Führungsstäben 420 gehören und so ausgebildet sind, dass der vorbeikommende Draht mithilfe der Werkstückführungen 430 in der Nähe des freien Endes des Führungsstabs 420 gehalten und geführt werden kann.
Im Beispielsfall weist jede der Werkstückführungen 430 eine Umlenkrolle 432 auf. Die Umlenkrolle 432 ist mithilfe eines Auslegers 434 am zweiten Endabschnitt 425 eines Führungsstabs 420 montiert. Der Ausleger 434 hat einen Auslegerarm, der in einem Endbereich eine Durchgangsbohrung zum Hindurchführen des Endabschnitts 425 des Führungsstabs 420 aufweist, und mit Abstand davon im anderen Endbereich ein Achsstück, an dem die Umlenkrolle 432 drehbar gelagert ist. Die Drehachse der Umlenkrolle 432 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des zweiten Endabschnitts 425 bzw. des unverbogenen Führungsstabs 420.
Das Werkstück 110, hier also der Draht, wird im Bereich zwischen Umlenkrolle 432 und Führungsstab 420 am radial außen liegenden Teil des Umfangs der Umlenkrolle 432 geführt, die dazu eine Umfangsnut aufweist, um ein Abrutschen des geführten Drahts in Axialrichtung zu verhindern.
Beispielsweise sind an jedem Führungsstab 420 in dessen zweitem Endabschnitt 425 zwei axial gegeneinander versetzte Umlenkrollen 432 montiert, deren Längsposition am Führungsstab 420 bei Einrichtung der Maschine stufenlos eingestellt und mithilfe von Klemmschrauben oder dergleichen festgelegt werden kann.
Wie in den Fig. 1 , 2 und 5 gut erkennbar, wird der Draht nicht direkt vom Umfang des Coils 112 in Richtung Umformmaschine 200 geführt. Stattdessen ist auf dem Weg zur Umformmaschine 200 ein Schlaufenspeicher 440 zwischengeschaltet, der vorliegend zwei komplette, im Wesentlichen kreisförmig umlaufende Schlaufen des Werkstückmaterials aufnehmen kann, bevor dieses zur Umformmaschine 200 geführt wird. Der im Wesentlichen kreisförmige Verlauf des Werkstückmaterials innerhalb der Schlaufen wird durch die Positionen der Werkstückführungen 430 an den Stabenden bestimmt. Die Umlenkrollen 432 sind auf unterschiedlichen Höhen so angeordnet, dass sie einen wendeiförmigen Verlauf des Drahts vom Coil 112 am unteren Ende zum Niveau der Einzugseinrichtung am oberen Ende vorgeben. Die mit ihren ersten Endabschnitten 422 gestellfest angebundenen Führungsstäbe 420 sind so ausgelegt, dass sie gegenüber den typischerweise vom Werkstückmaterial ausgeübten Kräften nicht starr und unbeweglich sind, sondern im Gegenteil einerseits eine gewisse Steifigkeit aufweisen, andererseits aber eine elastische Verbiegung unter Einwirkung von Kräften des Werkstückmaterials auf die Werkstückführungen erlauben. Die Führungsstäbe 420 sind vorliegend jeweils aus Federstahl gefertigt und bezogen auf ihre Stablänge (zwischen den beiden Enden) relativ dünn. Ein Verhältnis zwischen maximalem Durchmesser und Stablänge der Federstäbe kann beispielsweise im Bereich von 0,005 bis 0,02 liegen. Die Länge der Federstäbe zwischen der Anbindungsstelle 424 und dem freien Ende liegt etwa im Bereich zwischen 80 % und 120 % des radialen Abstands der Anbindungsstellen 424 von der Haspelachse 312.
Dadurch ist ein Schlaufenspeicher 440 geschaffen, der einerseits eine relativ hohe Aufnahmekapazität (etwa entsprechend dem doppelten Umfang einer aufgenommenen Schlaufe) aufweist und der andererseits aufgrund der elastischen Nachgiebigkeit der Führungsstäbe 420 auf Änderungen der von der Einzugseinrichtung verursachten Zugspannung durch Auslenkung der freien Enden der Führungsstäbe 420 reagieren kann, um das Speichervolumen des Schlaufenspeichers 440 in gewissen Grenzen zu verändern. Die wesentliche Komponente der Auslenkung ist dabei radial zur Haspelachse 312 orientiert, da der Draht die Führungsstäbe 420 nach innen ziehen will. Zudem können die Führungsstäbe 420 seitlich, also in Richtung eines jeweils benachbarten Führungstabs 420, elastisch federnd ausgelenkt werden.
Wird beispielsweise die von der Einzugseinrichtung 210 ausgeübte Zugkraft F deutlich erhöht, so werden dadurch alle freien Enden der Führungsstäbe 420 durch das unter Spannung stehende Werkstückmaterial im Wesentlichen nach radial innen in Richtung Haspelachse 312 gezogen, so dass ein Spannungsausgleich stattfindet und die Zugspannungsspitzen nicht an der Haspel 310 ankommen, die mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit weiterdrehen kann. Wenn andererseits nach einer Phase relativ hoher Zuggeschwindigkeit die Zuggeschwindigkeit nachlässt, reduzieren sich die radial nach innen wirkenden Kräfte an den Enden der Führungsstäbe 420, so dass diese unter Abbau ihrer elastischen Spannungen nach außen ausgelenkt werden, wodurch wiederum die Haspel 310 spannungsmäßig vom Einzug weitgehend entkoppelt werden kann.
Innerhalb des Führungsstabs 420 ist beispielweise ein gesonderter Federabschnitt 421 ausgebildet, der im Vergleich zu benachbarten Abschnitten besagten Führungsstabs 420 leichter elastisch verformbar ist. „Leichter elastisch verformbar“ bedeutet dabei beispielsweise eine im Bereich des Federabschnitts 421 gegenüber den benachbarten Abschnitten lokal verringerte Steifigkeit. Dies kann bei homogenem Material des Führungsstabs 420 beispielsweise durch lokale Änderung des auf die senkrecht zur Auslenkung orientierte Biegeachse bezogenen Flächenträgheitsmoments erreicht werden. Zur lokalen Verringerung der elastischen Verformbarkeit kann der Federabschnitt 421 gesondert ausgebildet sein und/oder in der Art einer Schraubenfeder ausgebildet sein und/oder aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen.
Die Führungsstabanordnung 410 hat aufgrund der konstruktiv gegebenen elastischen Nachgiebigkeit und der Möglichkeit der reversiblen Auslenkung der freien Endabschnitte 425 aufgrund daran angreifender Radialkräfte eine gewisse Sensitivität, also einen konstruktiv bedingten Zusammenhang zwischen der Größe der zur Auslenkung führenden Kräfte im Bereich der Werkstückführungen 430 und der dadurch verursachten radialen Auslenkungen. Die Sensitivität ist auf die effektive Steifigkeit des betreffenden Führungsstabs 420 zurückzuführen. Um die Haspeleinheit 380 mit gutem Wirkungsgrad und/oder ausreichend sensibler Regelung für die Verarbeitung unterschiedlich fester Werkstückmaterialien einsetzen zu können, sind manche Ausführungsbeispiele mit speziellen Einrichtungen ausgestattet, die eine relativ schnell und einfach durchführbare Einstellung der effektiven Steifigkeit der Führungsstabanordnung 410 ermöglichen. Vorzugsweise erlauben diese Einrichtungen eine stufenlose Einstellung der effektiven Steifigkeit.
In den Fig. 3A, 3B sowie 4A, 4B sind zwei konstruktiv relativ einfache, robuste und gleichwohl wirkungsvolle Möglichkeiten zur Einstellung der Sensitivität beispielhaft erläutert. Die Sensitivität, d.h. das Ansprechverhalten der Werkstückzustandserfassungseinrichtung 400, auf unterschiedlich starke Werkstückspannungen beruht bei der Führungsstabanordnung 410 im Wesentlichen auf der effektiven Steifigkeit der einseitig fest angebundenen Führungsstäbe 420, also auf dem Widerstand der freien Stabenden gegen Auslenkung bei Einwirkung radialer Kräfte. Diese effektive Steifigkeit der Führungsstäbe 420 kann mithilfe von geeigneten Steifigkeits- Verstelleinrichtungen 460 sehr einfach und manuell stufenlos eingestellt werden.
Bei der Variante den Fig. 3A und 3B umfasst die Steifigkeits-Verstelleinrichtung 460 einen Stützstab 462, der mit etwas Abstand neben seinem zugeordneten Führungsstab 420 radial außerhalb von dessen Anbindungsstelle 424 an der gleichen Anbindungseinheit fest angebunden ist. Die beiden Stäbe sind über ein Verbindungselement 464 verbunden, welches zwei achsparallele Durchgangsbohrungen zum Durchlässen des Führungsstabs 420 bzw. des Stützstabs 460 aufweist. Das Verbindungselement 464 kann an unterschiedlichen axialen Positionen des Führungsstabs 420 bzw. des Stützstabs 462 durch einfaches Verdrehen eines Spannhebels festgeklemmt und genauso einfach gelöst werden. Wird das Verbindungselement relativ nahe an der Anbindungsstelle 424 angebracht (Fig. 3A), so wird die effektive Steifigkeit des Führungsstabs 420 im Wesentlichen derjenigen eines Führungsstabs 420 ohne zugeordnetes Stützelement entsprechen. Wird dagegen das Verbindungselement 464 in Richtung des zweiten Endabschnitts 425 der Führungsstange geschoben, so dass eine größere Länge des Führungsstabs 420 fest mit dem parallelen Stützstab 460 verbunden wird, so wird die für die Verbiegung zur Verfügung stehende freie Länge des Führungsstabs 420 reduziert, so dass sein Widerstand gegen Auslenkung im Bereich der Werkstückführung 430 größer wird.
Bei der Variante der Fig. 4A und 4B ist beispielhaft ein Führungsstab 420 mit Rechteckquerschnitt vorgesehen. Der Führungsstab 420 ist nicht bis zur Anbindungsstelle 424 durchgehend aus dem gleichen Stabmaterialmaterial, sondern weist im ersten Endabschnitt einen Federabschnitt 421 nach Art einer Schraubenfeder auf. Die Auslenkbarkeit am entfernt liegenden zweiten Endabschnitt 425 ergibt sich damit nicht (ausschließlich) aus der Biegsamkeit des Rechteck- Führungsstabs, sondern zu einem großen Teil aus der elastischen Biegbarkeit im Bereich des Federabschnitts 421. Die Steifigkeits-Verstelleinrichtung 470 umfasst hier eine Stützhülse 474, die axial verschiebbar auf dem Rechteckquerschnitt des Führungsstabs 420 geführt ist und mehr oder weniger weit über den Federabschnitt 421 gestülpt werden kann. Bei der Konfiguration in Fig. 4A lässt die Stützhülse 474 den größten Teil des Federabschnitts frei, so dass dessen komplette Länge für eine Verbiegung zur Verfügung steht und der Führungsstab 420 insgesamt eine weichere Charakteristik hat. Wird dagegen die Stützhülse 474 so in Richtung Anbindungsstelle 424 gefunden, dass nur ein kürzerer Abschnitt des Federabschnitts biegbar bleibt (Fig. 4B) oder sogar der Federabschnitt über seine gesamte Länge innerhalb des Stützabschnitts der Stützhülse 474 liegt, so ergibt sich eine deutlich höhere effektive Steifigkeit.
Einige Vorteile der Ausführungsbeispiele gegenüber konventionellen Zufuhrvorrichtungen seien nachfolgend nochmals in Zusammenschau erwähnt.
Die Auslenkung über den Umfang der Haspel 310 bringt bei kleinerer Auslenkungen der Führungsstäbe 420 einen größeren Drahtspeicherweg. Außerdem wird durch die Verteilung der Auslenkung über mehrere Arme bzw. Rollen über den gesamten Umfang das Risiko der Knickbildung reduziert. Durch die in vertikaler Richtung wendeiförmig angeordneten Umlenkrollen 432 wird der Draht auch langsamer und gleichmäßiger auf Maschineneinzugshöhe gebracht. Insgesamt läuft die Abwicklung des Drahtes und die Anpassung des Speichers homogener ab.
Es werden über den Umfang der Haspel 310 drei oder mehr Führungsstäbe 420 eingesetzt, z.B. vier, fünf, sechs, sieben oder acht. Anstelle einer beweglichen Lagerung wird die Auslenkung über die Federwirkung von Führungsstangen realisiert, die als Federstangen fungieren. Am freien Ende jeder Führungsstange können Umlenkrollenkombinationen zum Einsatz kommen, ggf. auch Ösen. Einige oder - wie vorliegend - alle der Führungsstäbe 420 sind mit ihrem gestellseitigen ersten Endabschnitt 422 an einem gestelltesten Bauteil fest angebunden. Alternativ hierzu kann wenigstens einer der Führungsstäbe 420 über ein Schwenkgelenk an ein gestelltestes Bauteil angebunden sein, wobei eine Federanordnung vorgesehen ist. Bei dieser, in den Figuren nicht gezeigten, Alternative greift die Federanordnung einerseits an dem verschwenkbaren Führungsstab 420 und anderseits an einem gestelltesten Bauteil an. Dabei ist die Anordnung derart ausgelegt ist, dass ein Führungsstab 420 bei Abwesenheit äußerer Kräfte im Bereich der Werkstückführung 430 durch die Federanordnung in einer Neutralstellung gehalten wird, aus der er bei Einwirkung von Kräften über das zu führende Werkstück 110 unter Verformung der Federanordnung ausgelenkt wird.
Die Haspel 310 ist bei dem Beispiel nach Fig. 5 als passive Haspel 310 ausgeführt. Die passive Haspel 310 ist frei drehbar gelagert und wird ausschließlich durch Abziehen des Werkstücks 110 in Rotation um die Haspelachse 312 versetzt. Ein Haspelantrieb ist beim Beispiel nach Fig. 5 nicht vorgesehen. Demgegenüber ist bei dem Beispiel nach den Fig. 1 und 2 die Haspel 310 als aktive Haspel ausgebildet. Die aktive Haspel 310 ist wie oben bereits erläutert mittels eines Haspelantriebs 315 aktiv in Rotation versetzbar. Der Haspelantrieb kann z.B. einen Servomotor umfassen, der an den Ausgang der Steuereinrichtung 390 angeschlossen ist, die im Beispielsfall als Teil der Haspeleinheit auf der Bodenplatte des Gestells 320 montiert ist. Die Haspel 310 kann mittels eines durch die Steuereinheit 390 ansteuerbaren Haspelantriebs 315 um die Haspelachse 312 drehend angetrieben werden.
Die Auswirkungen von Änderungen der Werkstückspannung am Einzug auf den Bereich der Führungsstabanordnung 410 werden gemäß Fig. 1 und 2 bei der Haspeleinheit 380 mittels geeigneter Sensorik erfasst, im Wege geeigneter Zustandssignale an die Steuereinrichtung 190 übermittelt und diese steuert dann den Haspelantrieb 315 so an, dass die Haspel 310 jederzeit mit einer Drehgeschwindigkeit gedreht wird, die den Aufbau von Spannungsspitzen an der Haspel systematisch vermeidet.
Im Beispielsfall der Fig. 1 und 2 weist die Vorrichtung 300 eine
Werkstückzustandserfassungseinrichtung 400 auf, deren Bestandteil die die
Führungsstabanordnung 410 ist. Zudem weist die Werkstückzustandserfassungseinrichtung 400 einen berührungslos arbeitenden Abstandssensor 470 auf, der an die Steuereinheit 390 angeschlossen und radial außerhalb des in Fig. 2 rechts erkennbaren Führungsstabs 420 gestellfest so angeordnet ist, dass der Abstandssensor 470 kontinuierlich den radialen Abstand AB zwischen einer Referenzebene des Abstandssensors und einer am zweiten Endabschnitt angebrachten Referenzplatte RP messen kann. Die Abstandsmessung kann beispielsweise optisch oder akustisch erfolgen. Die Abstandssignale sind repräsentativ für den Spannungszustand des im Speicher aufgenommenen Drahts und werden an die Steuereinrichtung 390 übertragen und dort ausgewertet.
Der Abstand AB ist ein empfindliches Maß für die Werkstückspannung. Steht das zu Schlaufen aufgewickelte Werkstück 110 nicht unter Spannung, so befinden sich alle Führungsstäbe 420 in ihrer kräftefreien Konfiguration, in der sie nicht elastisch verbogen, sondern spannungsfrei und gerade sind. In dieser kräftefreien Konfiguration befinden sich die Führungsstäbe 420 in einer Null- oder Neutralstellung. Wenn sich die Führungsstäbe 420 in ihrer Neutralstellung befinden, sind die die Werkstückführungen 430 der Führungsstäbe 420 beispielsweise innerhalb eines Kreisrings angeordnet. Der Kreisring ist von zwei konzentrisch angeordneten Kreislinien begrenzt, wobei ein Radius der inneren Kreislinie um 3 % bis 20 %, insbesondere um etwa 10 %, kleiner ist als der Radius der äußeren Kreislinie. Bei Zunahme der Werkstückspannung, wenn also Werkstückmaterial stärker in Richtung Umformmaschine 200 abgezogen wird, als es von der Haspel 310 abgerollt oder nachgeführt werden kann, ziehen sich die Schlaufen im Schlaufenspeicher 440 zusammen, wodurch die freien Enden der Führungsstäbe vermittelt über die Werkstückführungen nach radial innen gezogen werden. Hierdurch vergrößert sich der Abstand AB. Durch Messung des Abstands lassen sich somit Zustandssignale generieren, die repräsentativ für den Werkstückzustand, insbesondere für die Werkstückspannung, zwischen Umformmaschine 200 und Haspel 310 sind. Über die Abstandsänderung erfolgt die Regelung des Haspels 310. Wird ein bestimmter Abstand überschritten, so wird ein Not-Aus ausgelöst, welches die Haspel 310 abschaltet.
Um den Haspelantrieb 315 so ansteuern zu können, dass trotz wechselnder Einzugsgeschwindigkeiten und eventuellem temporären Stillstand des Einzugs die Haspel ruckfrei und kontinuierlich den Draht abgeben kann, ist gemäß Fig. 1 und 2 eine Werkstückzustandserfassungseinrichtung 400 vorgesehen, die automatisiert die durch den Betrieb der Einzugseinrichtung verursachten bzw. beeinflussten Werkstückzustände erfassen und entsprechende, die Werkstückzustände repräsentierende Zustandssignale erzeugen kann, die dann von der Steuereinrichtung 390 verarbeitet werden, um den Haspelantrieb 315 in Abhängigkeit von den Zustandssignalen zu steuern. Dabei ist die Führungsstabanordnung 410 Bestandteil der Werkstückerfassungseinrichtung 400.
Die Werkstückzustandserfassungseinrichtung 400 umfasst wenigstens einen Stabzustands- Erfassungssensor. Es sind unterschiedliche Sensorkonzepte nutzbar. Der Stabzustands- Erfassungssensor kann einen Auslenkungssensor aufweisen, der vorzugsweise berührungslos arbeitet und/oder als Abstandssensor 470 ausgelegt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Stabzustands-Erfassungssensor einen Dehnungssensor, insbesondere mit einem Dehnmessstreifen, der im Bereich des ersten Endabschnitts an einer radialen Außenseite eines Führungsstabs angebracht ist, aufweisen. Jeweils alternativ oder ergänzend kann ein Kraftsensor, ein Drehgeber, ein Weggeber und/oder ein Beschleunigungssensor vorgesehen sein.
Zur Regelung des Haspelmotors wird bei einer nicht dargestellten Ausführungsform an einem der Führungsstäbe 420 eine weitere Stange gekoppelt. Diese überträgt lediglich die Bewegung des gekoppelten Teils der Führungsstange 420 an einen Drehwinkelgeber oder einen Weggeber, welcher am unteren Ende des Führungsstabs 420 angebracht sein kann. Auf diese Weise kann ein indirekt wirkender Stabzustands-Erfassungssensor realisiert werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ein Führungsstab-Träger 450 vorhanden, der vom Gestell 320 der Haspeleinheit 380 gesondert handhabbar ist. Der Führungsstab-Träger 450 ist an dem Gestell 320 lösbar befestigt, sodass er vorliegend ein gestelltestes Bauteil ausbildet. Der Führungsstab-Träger 450 trägt alle Führungsstäbe 420. Dabei sind die ersten Endabschnitte 422 der Führungsstäbe 420 an dem Führungsstab-Träger 450 angebunden. Der Führungsstab- Träger 450 kann als Trägerrahmen ausgebildet sein. Mittels des Führungsstab-Trägers 450 können die Führungsstäbe 420 an das Gestell 320 angebunden sein.
Die Zufuhreinrichtung nach Fig. 5 ist mittels eines Nachrüstsatzes nachgerüstet. Der Nachrüstsatz dient einem Nachrüsten einer entsprechenden Vorrichtung ohne Führungsstabanordnung. Eine nachzurüstende Vorrichtung kann im Wesentlichen der vorstehenden Zufuhrvorrichtung 300 ohne Führungsstabanordnung 410 entsprechen.
Die Führungsstabanordnung 420 lässt sich nun mittels des Nachrüstsatzes auf besonders einfache Weise, insbesondere reversibel, an der nachzurüstenden Vorrichtung anbringen. Der Nachrüstsatz des Beispiels umfasst zu diesem Zweck eine gesonderte Baugruppe mit einem Führungsstab-Träger 450, der als Sechseck-Rahmen ausgebildet ist und eine Führungsstabanordnung 410 mit sechs Führungsstäben 420 trägt. Dabei ist jeder der Führungsstäbe 420 im Wesentlichen parallel oder in einem spitzen Winkel zu einer Hauptachse 480 des Nachrüstsatzes von einem ersten Endabschnitt 422 zu einem zweiten Endabschnitt 425 erstreckt. Der erste Endabschnitt 422 ist an einer trägerfesten Anbindungsstelle 424 am Führungsstab-T räger 450 angebunden. Die Anbindungsstellen liegen jeweils mittig zwischen den Ecken. Der zweite Endabschnitt 425 jedes der Führungsstäbe ist mindestens radial zur Hauptachse 480 elastisch federnd auslenkbar und weist eine Werkstückführung 430 zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks 110 auf. Der Führungsstab-Träger 450 wird derart an dem Gestell 320 der Haspeleinheit 380 montiert, dass die Hauptachse 480 koaxial zur Haspelachse 312 verläuft und die Führungsstäbe 420 um die Haspel 320 herum verteilt angeordnet sind. Durch die Montage des Führungsstab-Trägers 450 an dem Gestell 320 der Haspeleinheit 380 lässt sich also die in Fig. 5 getroffene Anordnung ausbilden.
Bei einer in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist der zweite Endabschnitt 425 wenigstens eines der Führungsstäbe 420, beispielsweise zweier benachbarter Führungsstäbe 420, im Wesentlichen nicht auslenkbar bzw. unauslenkbar. Zum Beispiel können diejenigen Führungsstäbe 420 im Wesentlichen unauslenkbar ausgebildet sein, deren Werkstückführungen 430 von der Haspel 310 ausgehend zuerst und/oder zuletzt mit dem Werkstück 110 in Kontakt kommen. Diese nicht auslenkbaren Führungsstäbe können also beispielsweise biegesteif und/oder in sich und in ihrer Anbindung an das Gestell starr ausgebildet sein, so dass sich die Lage der Werkstückführungen im Raum im Betrieb auch bei sich verändernden angreifenden Kräften praktisch nicht ändert. Somit kann ein Schlaufenspeicher gebildet werden, dessen Einlass und Auslass im Betrieb stationär verbleiben, was zu einem ruhigeren Zuführvorgang beitragen kann.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (300) zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks (110) zu einer Umformmaschine (200), die eine Einzugseinrichtung (210) zum Einziehen des zugeführten Werkstücks (110) und zum Fördern des Werkstücks (110) zu einem Werkzeugbereich (220) der Umformmaschine (200) aufweist, umfassend: eine Haspeleinheit (380) zum Aufnehmen eines Werkstückvorrats (112) in Form eines Coils (112) aus Werkstückmaterial, wobei die Haspeleinheit (380) ein Gestell (320) und eine von dem Gestell (320) getragene Haspel (310) aufweist, welche um eine Haspelachse (312) drehbar gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Haspeleinheit (380) eine Führungsstabanordnung (410) mit drei oder mehr Führungsstäben (420) umfasst, die um die Haspel (310) herum verteilt angeordnet sind, jeder der Führungsstäbe (420) sich im Wesentlichen parallel oder in spitzem Winkel zur Haspelachse (312) von einem ersten Endabschnitt (422) zu einem zweiten Endabschnitt (425) erstreckt, wobei der erste Endabschnitt (422) an einer gestelltesten Anbindungsstelle (424) angebunden ist und der zweite Endabschnitt (425) eine Werkstückführung (430) zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks (110) aufweist, wobei der zweite Endabschnitt (425) einiger oder aller Führungsstäbe (420) mindestens radial zur Haspelachse (312) elastisch federnd auslenkbar ist. Vorrichtung (300) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstabanordnung (410) fünf oder mehr Führungsstäbe (420) aufweist, wobei die Anzahl der Führungsstäbe (420) vorzugsweise im Bereich von 5 bis 10 liegt. Vorrichtung (300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen der freien Länge der Führungsstäbe (420) zum radialen Abstand von Anbindungsstellen (424) der Führungsstäbe zu der Haspelachse (312) im Bereich von 0,5 bis 2 liegt. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückführungen (430) der Führungsstäbe (420) in einer Neutralstellung innerhalb eines Kreisrings liegen, der durch einen inneren Kreis und einen dazu konzentrischen äußeren Kreis definiert ist, wobei ein Radius des inneren Kreises um 3 bis 20 Prozent, insbesondere um etwa 10 Prozent, kleiner ist als der Radius des äußeren Kreises. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspeleinheit (380) einen Schlaufenspeicher (440) aufweist, der in der Weise konzentrisch zur vorzugsweise vertikalen Haspelachse (312) angeordnet ist, dass werkstückberührende Komponenten des Schlaufenspeichers, insbesondere die Werkstückführungen (430) an den Führungsstäben (420), so angeordnet sind, dass sich wenigstens eine Schlaufe aus Werkstückmaterial bilden kann, die mehr oder weniger konzentrisch zur Haspelachse (312) angeordnet ist, wobei der Schlaufenspeicher (440) vorzugsweise dazu ausgebildet ist, mehr als eine einzige Schlaufe des Werkstückmaterials aufzunehmen, insbesondere mindestens zwei Schlaufen. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Führungsstäbe (420) im zweiten Endabschnitt (435) eine erste Werkstückführung (430) und mindestens eine zweite Werkstückführung (430) aufweisen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstückführung (430) eine Umlenkrolle (432) umfasst, die vorzugsweise an ihrem Umfang eine Umfangsnut zur seitlichen Führung des Werkstücks (110) aufweist, wobei die Umlenkrolle (432) vorzugsweise auf einem Achsstück gelagert ist, welches an einem am Führungsstab (420) befestigbaren Ausleger (434) ausgebildet ist. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einige oder alle Führungsstäbe (420) mit ihrem gestellseitigen ersten Endabschnitt (422) an einem gestelltesten Bauteil fest angebunden sind. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einige oder alle Führungsstäbe (420) im Wesentlichen aus einem Federstahl bestehen. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einigen oder allen Führungsstäben (420) eine Steifigkeits-Verstelleinrichtung (460, 470) zur Einstellung einer effektiven Steifigkeit des Führungsstabs (420) zugeordnet ist, wobei die effektive Steifigkeit unabhängig von einer Lage der Werkstückführung vorzugsweise stufenlos einstellbar ist. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspel (310) mittels eines Haspelantriebs (315) in Reaktion auf Steuersignale einer Steuereinrichtung (390) antreibbar ist; die Vorrichtung eine Werkstückzustandserfassungseinrichtung (400) zum Erfassen von durch den Betrieb der Einzugseinrichtung (210) beeinflussbaren Werkstückzuständen und zur Erzeugung von die Werkstückzustände repräsentierenden Zustandssignalen aufweist, wobei die Werkstückzustandserfassungseinrichtung (400) die Führungsstabanordnung (410) umfasst, und wobei die Steuereinrichtung (390) dazu konfiguriert ist, den Haspelantrieb (315) in Abhängigkeit von den Zustandssignalen zu steuern, wobei die Werkstückzustandserfassungseinrichtung (400) wenigstens einen Stabzustands-Erfassungssensor aufweist, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe: ein Auslenkungssensor, der vorzugsweise berührungslos arbeitet und/oder als Abstandssensor (470) ausgelegt ist; ein Dehnungssensor, insbesondere mit einem Dehnmessstreifen, der im Bereich des ersten Endabschnitts an einer radialen Außenseite eines Führungsstabs angebracht ist; ein Kraftsensor; ein Drehgeber oder Weggeber; ein Beschleunigungssensor. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen, vorzugsweise ringförmig geschlossenen, Führungsstab-Träger (450), der vom Gestell (320) der Haspeleinheit (380) gesondert handhabbar ist und der alle Führungsstäbe (420) trägt, wobei die ersten Endabschnitte (422) der Führungsstäbe (420) an dem Führungsstab-Träger (450) angebunden sind und der Führungsstab-Träger (450) lösbar mit dem Gestell (320) verbindbar ist. Vorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endabschnitt (425) wenigstens eines der Führungsstäbe (420), insbesondere zweier benachbarter Führungsstäbe (420), im Wesentlichen unauslenkbar ist. Nachrüstsatz zum Nachrüsten einer Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks (110) zu einer Umformmaschine (200), die eine Einzugseinrichtung (210) zum Einziehen des zugeführten Werkstücks (110) und zum Fördern des Werkstücks (110) zu einem Werkzeugbereich (220) der Umformmaschine (300) aufweist, wobei die Vorrichtung eine Haspeleinheit (380) zum Aufnehmen eines Werkstückvorrats (112) in Form eines Coils aus Werkstückmaterial umfasst, wobei die Haspeleinheit (380) ein Gestell (320) und eine von dem Gestell (320) getragene Haspel (310) aufweist, welche um eine Haspelachse (312) drehbar gelagert ist; wobei der Nachrüstsatz umfasst: einen Führungsstab-Träger (450), der eine Führungsstabanordnung (410) mit drei oder mehr Führungsstäben (420) trägt, wobei jeder der Führungsstäbe (420) sich im Wesentlichen parallel oder in spitzem Winkel zu einer Hauptachse (480) des Nachrüstsatzes von einem ersten Endabschnitt (422) zu einem zweiten Endabschnitt (425) erstreckt, wobei der erste Endabschnitt (422) an einerträgerfesten Anbindungsstelle (424) am Führungsstab-Träger (450) angebunden ist und der zweite Endabschnitt (425) eine Werkstückführung (430) zur Führung und/oder Umlenkung des Werkstücks (110) aufweist, wobei der zweite Endabschnitt (425) einiger oder aller Führungsstäbe (420) mindestens radial zur Hauptachse (480) elastisch federnd auslenkbar ist, wobei der Führungsstab-Träger (450) derart an dem Gestell (320) der Haspeleinheit (380), montierbar ist, dass die Hauptachse (480) koaxial zur Haspelachse (312) verläuft und die Führungsstäbe (420) um die Haspel (320) herum verteilt angeordnet sind. Nachrüstsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsstab-Träger (450) eine ringförmig geschlossene Einheit ist. Nachrüstsatz nach einem der Ansprüche 14 oder 15, weiter gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:
(i) die Führungsstabanordnung (410) weist vier oder mehr Führungsstäbe (420) auf, wobei die Anzahl der Führungsstäbe (420) vorzugsweise im Bereich von 5 bis 10 liegt.
(ii) ein Verhältnis zwischen der freien Länge der Führungsstäbe (420) zum radialen Abstand von Anbindungsstellen (424) der Führungsstäbe (420) von der Hauptachse (480) im Bereich von 0,5 bis 2 liegt.
(iii) die Werkstückführungen (430) der Führungsstäbe (420) liegen in einer Neutralstellung innerhalb eines Kreisrings;
(iv) die Führungsstabanordnung (410) bildet einen Schlaufenspeicher (440), der in der Weise konzentrisch zur Haspelachse (312) anordenbar ist, dass die Werkstückführungen (430) an den Führungsstäben (420) so angeordnet sind, dass sich eine oder mehrere Schlaufen aus Werkstückmaterial bilden können, die mehr oder weniger konzentrisch zur Haspelachse (312) angeordnet sind,
(v) eine Werkstückführung (430) eine Öse oder eine Umlenkrolle (432) umfasst,
(vi) der zweite Endabschnitt (425) wenigstens eines der Führungsstäbe (420), insbesondere zweier benachbarter Führungsstäbe (420), ist im Wesentlichen unauslenkbar. Umformanlage mit einer Umformmaschine (200), die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung (210) zum Einziehen eines langgestreckten Werkstücks (110) und zum Fördern des Werkstücks (110) zu einem Werkzeugbereich (220) der Umformmaschine (200) aufweist, wobei die Umformanlage eine Vorrichtung (300, 500) zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks (110) zu einer Umformmaschine (200), gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
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