DE19816403A1 - Vorrichtung zum Formen von Draht, mit einer Drahtbremseinrichtung - Google Patents

Abstract

Um bei einer Drahtformvorrichtung mit einer drehbaren Drahteinzugseinrichtung (10) die Reibung des Drahtes an der Bohrungswandung eines diesen schließlich zur Formstation führenden Halters (52) zu steuern und erforderlichenfalls auf Null zu senken, wird für eine solche Vorrichtung mit einem programmgesteuert um die Drahtachse drehbaren Halter (52) vorgeschlagen, diesen mit einer fernsteuerbaren Drahtbremseinrichtung (114) zu versehen, welche radial auf den vorbeigeschobenen Draht wirkt und dazu programmgesteuert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Drahtformvorrichtung (WAFIOS- FTU 3) ist aus der DE 42 29 294 C1 bekannt gewesen. Diese Vorrichtung weist einen gestellfesten Flansch (118) mit einem Ausleger (140) auf, an dem ein Drahtführungs-Einsatz (136) radial verstellbar gelagert ist, der eine exzentrische Drahtführungsbohrung (137) besitzt und mit einem Schneid­ werkzeug (14) zusammenwirkt. Die am Einsatz (136) endende Drahtführung (130) dreht sich stets synchron mit den Einzugs­ walzenpaaren um die Drahtachse. - Diese Vorrichtung ist bereits so abgewandelt worden, daß der Ausleger am nun drehbaren Flansch mit dem den Draht haltenden Einsatz als Einheit auf einer Kreisbahn um die Drahtachse herumführbar ist, damit die Reibung zwischen Draht und Einsatz beseitigt werden kann. Diesen Vorschlag macht auch die DE 197 36 468 A1 (ITAYA), wo aber die stationäre Drahtführung (80) zwischen hier stationären Drahteinzugswalzen (14 und 15) einerseits und drehbarem Drahthalter (70) andererseits bei einer Drehung des Drahtes um seine Längsachse Reibung erzeugt.

Eine Besonderheit ist im Falle der DE 197 36 468 A1 ein ferngesteuert drehbarer Drahtgreifer (64), der zum dreh­ festen Einklemmen des Drahtes an der drehbaren Drahtführung (70) angeordnet ist, die den Draht nicht wie klemmende Einzugswalzen um seine Achse zu drehen vermag. Dem Stand der Technik gegenüber zeichnet sich die erfindungs­ gemäße Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 aus; sie ist bevorzugt eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5.

Gegenstand der Erfindung ist auch das Verfahren gemäß Anspruch 6.

Aufgabe der Erfindung ist, die geometrische Formgenauigkeit der mit der, aus der DE 42 29 294 C1 bekannten Vorrichtung zum Formen von Draht hergestellten dreidimensionalen Drahtgebilde wesentlich zu verbessern, und dies gleichbleibend, und die Ausbringung der Vorrichtung zu ver­ größern, d. h. eine Qualitätssteigerung an fertig fallenden Werkstücken, und eine Leistungssteige­ rung bei einer Vorrichtung zum Formen dreidimensionalen Werkstücken zu erreichen.

Dies wird erfindungsgemäß erstens dadurch erreicht, daß die am Lagerkörper der drehbaren Drah­ teinzugseinrichtung der Vorrichtung zum Formen von Draht gemäß der DE 42 29 294 C1 starr an geordnete Ausgangs-Drahtführungseinrichtung durch eine an sich bekannte drehbare Drahtfüh­ rungseinrichtung ersetzt wird, und zweitens dadurch, daß die drohende Drahtführungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen programmgesteuerten und kraftgeregelten Draht-"Brems"-Einrich­ tung versehen wird, deren Servoantrieb für den Formgebungsverlauf, zusammen mit den Servoan­ trieben der übrigen Vorrichtungsaggregate von der Maschinensteuerung angesteuert wird.

Durch die gemeinsame, aber getrennte Anordnung 'drehender Drahteinzug' und 'drehende Draht­ führung' wird bei Synchronlauf die azimutale Reibung völlig eliminiert, da beim Drehen des Drahtes keinerlei Relativbewegung zwischen Drahteinzug und Drahtführung auftritt. Dies ist besonders vor­ teilhaft, weil eine Reibung des Drahtes in der Drahtführung beim Formgebungsprozess zu Ungenau­ igkeiten bei der Werkstückgeometrie führt. Ferner ist ein 'unbegrenztes' Drehen des Drahtes (hin und her) auch bei stehender Drahtführung möglich.

Selbstverständlich ist auch Asynchronlauf von drehendem Drahteinzug und drehender Drahtführung möglich.

Der vorgenannte Vorteil der Reibungseliminierung kann durch die erfindungsgemäße, für jeden ein­ zelnen Arbeitsabschnitt an einem zu fertigenden Werkstück programmgesteuert und kraftgeregelt wirkende Drahtbremseinrichtung optimiert werden. So kann die auf den Draht wirkende Bremskraft programmgesteuert so eingestellt sein, daß während des Formgebungsablaufs z. B. beim Umschla­ gen eines bereits gefertigten Werkstückteils im Drahtformbereich eine dämpfende Wirkung eintritt. Oder es kann bei angemessener programmgesteuerter Bremskraft bei Bearbeitungsvorgängen am stehenden Draht eine haltende bzw. stabilisierende Wirkung erzielt werden, damit sich der Draht gegebenenfalls mit bereits gefertigtem Abschnitt in dessen Winkellage nicht verdrehen kann. Ferner kann die auf den einlaufenden Draht wirkende Bremskraft vom Rechner so definiert vorgegeben werden, daß z. B. beim Winden das Spiel zwischen dem ein laufenden Draht und der Drahtführung so gezielt verringert wird, daß beim Windeprozess eine genaue Federform und Federsteigung erzielt wird, aber der Draht sich noch zuführen lässt.

So ließe sich ein zu großes Spiel zwischen Draht und Führung, z. B. herührend vom Verschleiß der Drahtführung (sich vergrößernde Drahtführungsbohrung), oder aber auch zu großes Spiel, herrüh­ rend durch Drahtdurchmessertoleranzen, ausgleichen.

Durch diese Verbesserungen bei jedem einzelnen Fertigungsabschnitt wird die Qualität der fertig fallenden Werkstücke wesentlich erhöht, und dies gleichbleibend auch bei großer Stückzahl gefer­ tigter Teile.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der durch die Zeichnung beispielhaft schematisch darge­ stellten bevorzugten Ausführungsform im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Ausführungsform in teilweise abgebrochener Darstellung in Seitenansicht

Fig. 2 eine Vorderansicht auf einen Teil der Ausführungsform

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vergrößerung der Einzelheit A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine drehbare Drahteinzugseinrichtung (10), eine drehbare Drahtführungseinrichtung (12) mit einer Drahtbremseinrichtung (114), eine Drahtformstation (14) und eine Schneideinrichtung (16) zum Ablängen des Werkstückes vom endlosen Draht (18) einer CNC-gesteuerten Vorrichtung zum Formen von Draht zu sehen.

Es wird die aus der DE 42 29 294 C1 bekannte, drehbare CNC-gesteuerte Drahteinzugseinrichtung (10) zum intermittierenden Vorschieben des Drahtes (18) in die Drahtformstation (14) und zum CNC-gesteuerten Drehen des Drahtes (18) um ein vorbestimmtes Winkelmaß verwendet.

Dafür weist die bekannte, in der DE 42 29 294 C1 näher beschriebene CNC-gesteuerte drehbare Drahteinzugseinrichtung (12) ein Einzugsgehäuse (22) auf, in dem insgesamt vier Drahteinzugs­ walzen (24) drehbar gelagert sind, die den Draht (18) in die Drahtformstation (14) vorschieben. Die Walzen (24) sind dabei paarweise angeordnet und werden von einem ersten CNC-regelbaren Ser­ vomotor (26) über zwei Zahnriemengetriebe, von denen hier nur eines (28) gezeigt ist, programmge­ steuert drehzahlgeregelt intermittierend, wahlweise vor- und rückwärtsdrehend angetrieben.

Zum Drehen des zwischen den Drahteinzugswalzen (24) eingeklemmten eingezogenen Drahtes (18) ist das Einzugsgehäuse (22) der Drahteinzugseinrichtung (10) selbst in einem an der Vorrichtung zum Formen von Draht befestigten Lagerkörper (30) drehbar gelagert. Das Einzugsgehäuse (22) wird von einem zweiten regelbaren Servomotor (34) über ein Zahnriemengetriebe (36) programmge­ steuert, intermittierend wahlweise vor- und rückwärtsdrehend angetrieben.

An der in Fig. 1 linken Seite, der Drahteinlaufseite des drehbar gelagerten Einzugsgehäuses (22) ist eine übliche Drahtrichteinrichtung (38) mit horizontal und vertikal angeordneten Richtrollen zum Ge­ radrichten des Drahtes (18) am verlängerten Einzugsgehäuse befestigt, bevor dieser durch das Ein­ zugsgehäuse (22) hindurch zwischen die Einzugswalzen (24) eingeführt wird.

An der in Fig. 1 rechten Stirnseite des Lagerkörpers (30) ist als Teil der Drahtführungseinrichtung eine zweigeteilte, aus einem Oberteil (42) und einem Unterteil (44) bestehende und am Einzugsge­ häuse (22) gehaltene Drahtführung (48) im Lagerkörper (30) drehbar gelagert. Die Drahtführung (48) erstreckt sich nach links bis an den Auslauf des rechten Drahteinzugswalzenpaares heran und nach rechts bis nahe an einen exzentrischen Drahthalter (52) heran.

Der Drahthalter (52) ist Teil der drehbaren Drahtführungseinrichtung (12). Diese besteht auch aus einem, außerhalb der Frontplatte (58) des Maschinengestells in der Platte (58) wälzgelagert um die Drahtachse drehbaren Ausleger (60) an einem drehbaren Flansch (62), der in der Platte (58) mit ei­ ner Zahnscheibe (64) eines Zahnriementriebs (66) verschraubt ist. Die Zahnscheibe (64) wird über einen Zahnriemen (68) des Zahnriementriebs (66) von einem dritten CNC-regelbaren Servomotor (70) programmgesteuert, intermittierend, wahlweise vor- und rückwärtsdrehend angetrieben.

Am freien Ende des Auslegers (60) ist der Drahthalter (52) lösbar befestigt, der sich axial vor dem vorderen Austritt der mit der Drahteinzugseinrichtung (10) drehbaren Drahtführung (48) befindet.

Für die Betätigung der Drahtbremseinrichtung (114) ist im Ausleger (60) der drehbaren Drahtfüh­ rungseinrichtung (12) eine Zugstange (116) gleitend geführt. Das eine Ende der Zugstange (116) ist über einen Bolzen (118) mit einem zweiarmigen Hebel (120) verbunden. Der Hebel (120) ist im Aus­ leger (60) auf einem Bolzen (122) schwenkbar gelagert. Der freie Hebelarm (124) des Hebels (120) drückt auf das abgerundete Ende eines über eine Druckfeder (126) im (zweiteilig ausgeführten) Drahthalter (52) vorgespannt, gleitend geführten Druckbolzens (128), der an seinem anderen Ende eine prismatische Ausnehmung aufweist. Dieses prismatische Ende des Bolzens (128) wirkt mit dem vorbeilaufenden Draht (18) zusammen, wobei Reibungskräfte Bremskräfte ergeben.

Das dem Hebel (120) entgegengesetzte Ende der Zugstange (116) ist mit einem Schaltring (130) fest verbunden. Der Schaltring (130) ist in einer Gleitbüchse (132) axial verschiebbar gelagert, aber radial in der Büchse (132) nicht verdrehbar gehalten. Bei einer Drehbewegung des Flansches (62) dreht sich demnach der Schaltring (130) in gleichem Maße mit. Der Schaltring (130) ist mit einer Umfangsnut (134) an seinem äußeren Umfang versehen, in die zwei Schaltklauen (136) eines zwei­ armigen Schalthebels (138) eingreifen. Der Schalthebel (138) ist ungefähr mittig in einem Lager (140) auf einem Bolzen (142) schwenkbar gelagert. Das Lager (140) ist mit der Frontplatte (58) fest verbunden.

Der den Schaltklauen (136) entgegengesetzte Arm, des Schalthebels (138) ist mit einem ein Innen­ gewinde tragenden Hebelauge (144) versehen, in das eine Gewindespindel (146) eingeschraubt ist.

Die Gewindespindel (146) ist über eine Kupplung (148) mit dem Wellenstumpf (150) eines CNC-re­ gelbaren Servomotors (152) drehfest verbunden.

Für den Formgebungsprozeß am vorgeschobenen Draht kann mittels der drehbaren Drahtführungs­ einrichtung (12) der Halter (52) in die dafür günstigste Position gebracht werden, z. B. um ein Her­ umschlagen eines teilweise gefertigten Werkstückes zu ermöglichen, oder daß der Drahthalter (52) so gedreht wird, daß beim Abschneiden eines fertigen Werkstücks vom endlosen Draht, das Ab­ schneidemesser (100) der Schneideinrichtung (16) den Draht (18) gegen die größere Wandstärke des Halters (52), der gleichzeitig als Gegenmesser dient, abschneidet.

Die Drahtformstation (14) ist an der Frontplatte (58), die gleichzeitig die Formgebungsseite der Vor­ richtung zum Formen von Draht ist, angeordnet. Sie besteht aus mehreren radial um die Drahtfüh­ rungsbohrung (74) des Drahthalters (52) befestigten Bearbeitungseinheit. In Fig. 2 sind drei dieser Einheiten gezeigt und zwar eine Winde-/Biegeeinheit (78), ein CNC-Drehwerk (80) und eine zur Schneideinrichtung (16) gehörende CNC-Schiebereinheit. Die Winde-/Biegeeinheit (78) ist in der DE 42 29 294 C1 bzw. DE 39 15 784 C1 näher beschrieben. In Fig. 1 ist rechts von dem Drahthalter (52) eine vertikale Welle (80) der Winde-/Biegeeinheit (78) senkrecht zur Drahtvorschubeinrich­ tung angeordnet, die von einem vierten CNC-regelbaren Servomotor (84) drehbar angetrieben wird, wobei das Maß der Wellendrehung, die Drehrichtung und der Stillstand frei wählbar sind. Da­ mit die Welle (80) zusätzlich zu ihrer Drehbewegung auch noch eine gegebenenfalls gleichzeitige Längsbewegung ausführen kann, ist ein weiterer nicht gezeigter CNC-regelbarer Servomotorvor­ gesehen. Die Größe der Längsbewegung der Welle (82) ist dabei durch die CNC-Steuerung eben­ falls frei wählbar.

Am unteren Ende der Welle (82) ist in einer konischen Aufnahme ein aus dem DE 89 15 888 U1 be­ kannter Werkzeughalter (86) starr, jedoch lösbar befestigt, der mehrere Werkzeuge an seinem Um­ fang angeordnet und über seine Länge verteilt tragen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind dies zwei Windewerkzeuge (88) und (90) mit mehreren Wirkzonen für den auflaufenden Draht (18) sowie ein Biegewerkzeug (92).

Die zur Schneideinrichtung (16) gehörende Schiebereinheit wird von einem weiteren CNC-regel­ baren Servomotor (96) über einen nichtgezeigten Kurbeltrieb und ein ebenfalls nicht gezeigtes Pleuel angetrieben. Das Abschneidemesser (100) ist am freien Ende des in einer Schlittenführung der Schneideinrichtung (16) längsverschieblich gleitend geführten Abschneideschiebers (102) in einer Aufnahme (104) auswechselbar festgehalten.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Ausführungsbeispiel die folgende:
Der geradgerichtete und zwischen den Einzugswalzen (24) eingespannte endlose Draht (18) wird bei Aktivierung des ersten Servomotors (26) durch die Drahtführung (48) und den Halter (52) hin­ durch mittels der CNC-gesteuerten Einzugswalzen (24) intermittierend waagrecht in gerader Linie in die Drahtformstation (14) vorgeschoben und entsprechend den am Werkzeughalter (86) angeord­ neten, wirksam werdenden Werkzeugen verformt. Das CNC-gesteuerte Zurückziehen des Drahtes ist durch Umkehren der Motor-Drehrichtung ebenfalls möglich.

Das Instellungbringen der einzelnen Werkzeuge vor dem Formgebungsprozeß sowie die aktive Werkzeugbewegung für die Formgebung des Werkstücks erfolgen durch die CNC-Ansteuerung der Servomotoren der Winde-/und Biegeeinheit (78) und sind aus der beispielgebenden DE 39 15 784 C1 bekannt.

Der mittels der Einzugswalzen (24) zugeführte endlose Draht (18) wird durch den zweiten Servomo­ tor (34) über das Zahnriemengetriebe (36) und das Einzugsgehäuse (22) CNC-gesteuert im vorbe­ stimmten Winkel und im rechten Zeitpunkt gegebenenfalls gleichzeitig mit dem zuführen des Drah­ tes (18) durch die Einzugswalzen (24), für jeden einzelnen Formgebungsabschnitt des Drahtes in die dafür günstigste räumliche Bearbeitungslage vor Durchführung des nächsten Bearbeitungs­ schrittes gedreht.

Gleichzeitig mit dem Drahtdrehen durch die drehbare Drahteinzugseinrichtung (10) wird bei Syn­ chronlauf von 'drehendem Drahteinzug' und 'drehender Drahtführung' der Drahthalter (52) durch die CNC-Ansteuerung des dritten regelbaren Servomotors (70) in die für den Formgebungsprozess jeweils günstigste Lage gedreht. Gleichzeitig kann die programmgesteuerte und kraftgeregelte Drahtbremseinrichtung (114) durch Aktivierung des CNC-regelbaren Servomotors (152) zur Wir­ kung gebracht werden. Die Größe der über den Druckbolzen (128) auf den Draht (18) übertragenen Bremskraft wird abhängig vom jeweiligen Formgebungsprozess von der CNC-Maschinensteuerung vorgegeben.

Bezugszeichenliste

10

drehbare Drahteinzugseinrichtung

12

drehbare Drahtführungseinrichtung

14

Drahtformstation

16

Schneideinrichtung

18

Draht

20

22

Einzugsgehäuse

24

Drahteinzugswalzen

26

1

. regelbarer Servomotor

28

Zahnriemengetriebe

30

Lagerkörper

32

34

2

. regelbarer Servomotor

36

Zahnriemengetriebe

38

Drahtrichteinrichtung

40

42

Oberteil der Drahtführung

48

44

Unterteil der Drahtführung

48

46

48

Drahtführung

50

52

Draht halter

54

56

58

Frontplatte

60

Ausleger

62

Flansch

64

Zahnscheibe

66

Zahnriementrieb

68

Zahnriemen

70

3. regelbarer Servomotor

72

74

Drahtführungsbohrung des Halters

52

76

78

Winde-Biegeeinheit

80

Drehwerk

82

Welle

84

4. regelbarer Servomotor

86

Werkzeughalter

88

Windewerkzeug

90

Windewerkzeug

92

Biegewerkzeug

94

96

6. regelbarer Servomotor

98

100

Abschneidemesser

102

Abschneideschieber

104

Aufnahme

106

108

110

112

114

Drahtbremseinrichtung

116

Zugstange

118

Bolzen

120

zweiarmiger Hebel

122

Bolzen

124

freier Hebelarm des Hebels

120

126

Druckfeder

128

Druckbolzen

130

Schaltring

132

Gleitbuchse

134

Umfangsnut des Schaltrings

130

136

Schaltklaue

138

zweiarmiger Schalthebel

140

Lager

142

Bolzen

144

Auge des Hebels

138

146

Gewindespindel

148

Kupplung

150

Wellenstumpf des regelbaren Servomotors

152

152

regelbarer Servomotor

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Formen von Draht zu Drahterzeugnissen, mit einer geraden Draht­ führung (48), einer an deren Einmündung angeordneten Draht­ einzugseinrichtung (10), deren den geradlinig eingezogenen Draht (18) drehfest einklemmende Teile (Walzen 24) gemeinsam mit der Drahtführung (48) um die Drahtachse drehbar sind; und mit einem an der Ausmündung der Drahtführung (48) an­ geordneten, den aus dieser tretenden Draht (18) weiter­ führenden Drahthalter (52) an einem Ausleger (60), welcher (52) an seiner Ausmündung mit einem quer zur Drahtachse bewegbaren Schneidwerkzeug (Messer 100) zusammenwirkt; wobei der Drahtvorschub zu und gegebenenfalls ein Draht­ rückzug von dieser Halter(52)-Ausmündung durch die Draht­ einzugseinrichtung (10) sowie deren teilweise Drehung um die Drahtachse aufeinander abgestimmt programmsteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer solchen Vorrichtung mit auf einer Kreisbahn um die Drahtachse herum­ führbarem Ausleger (60) mit Drahthalter (52) deren Einheit mit einer fernsteuerbaren Drahtbremseinrichtung (114) ver­ sehen sind, welche radial auf den vorbeigeschobenen Draht (18) wirkt und dazu programmsteuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtbremseinrichtung (114) ein gefedertes Brems­ element (Druckbolzen 128) an einem Hebel (120) aufweist, der mittels einer angelenkten, parallel zur Drahtachse im Ausleger (60) geführten Druck- und Zugstange (116) um eine die Drahtachse senkrecht kreuzende Achse (Bolzen 118) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer solchen Vorrichtung mit einem um die Draht­ achse drehbar am Maschinengestell (Frontplatte 58) gela­ gerten Flansch (62) am Ausleger (60), dessen (62) Antrieb (Zahnriementrieb 66) programmsteuerbar ist, eine Trommel (Schaltring 130) koaxial im Flansch (62) und auf der Draht­ führung (48) axial verschieb- und drehbar gelagert ist, an welcher (130) das elementferne Ende der Stange (116) als axialer Mitnehmer befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (Schaltring 130) eine die Drahtführungs­ achse umfahrende Umfangsnut (134) aufweist, in die ein freies Ende eines am Maschinengestell (Frontplatte 58) gelagerten Schalthebels (138) formschlüssig eingreift, welcher mittels eines programmsteuerbaren Antriebs (Motor 152) drehbar ist, der die Bremskraft erzeugt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer an der Ausmündung des Drahthalters (52) drehbar angeordneten Welle (82), deren Längs- und Drehachse der geraden Drahtbahn außerhalb des Drahthalters (52) nahesteht, und mit einem am freien Ende der Welle (82) angeordneten Werkzeughalter (86), der mindestens ein Werkzeug (88 oder 90) zum Winden und/oder Biegen des zugeführten Drahtes (18) trägt, wobei die Dreh- und Verschiebebewegungen der Welle (82) zum Bewegen des Werkzeugs (88 oder 90) in die Drahtbahn oder relativ zu dieser programmsteuerbar sind.

6. Verfahren zum Formen von Draht zu Draht­ erzeugnissen, bei welchem der beim Einzug begradigte, zu formende Draht in seiner Längsrichtung programmgesteuert zur Formstation vorgeschoben oder von dieser zurückgezogen sowie programmgesteuert um seine gerade Längsachse hin oder her gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbewegung und/oder die Drehung des zu formenden Drahtes in der Nähe der Formstation programmgesteuert ge­ bremst werden/wird.