DE19816403C2 - Vorrichtung zum Formen von Draht mit einer Drahtbremseinrichtung und Verfahren zum Formen von Draht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 1, sowie ein Verfahren zum Formen von Draht gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 6.

Eine solche Drahtformvorrichtung (WAFIOS-FTU 3) ist aus der DE 42 29 294 C1 bekannt. 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 Schneidwerkzeug (14) zusammen­ wirkt. Die am Einsatz (136) endende Drahtführung (130) dreht sich stets synchron mit den Einzugswalzenpaaren um die Drahtachse. - Diese Vorrichtung ist bereits so abge­ wandelt 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 Ein­ zugswalzen um seine Achse zu drehen vermag.

Aufgabe der Erfindung ist, die geometrische Formgenauig­ keit der mit der, aus der DE 42 29 294 C1 bekannten Vor­ richtung zum Formen von Draht hergestellten dreidimensio­ nalen 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 Leistungssteigerung bei einer Vor­ richtung zum Formen dreidimensionaler Werkstücke zu er­ reichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkma­ len des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruch 6 gelöst. Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Es wird erfindungsgemäß erreicht, dass die am Lagerkörper der drehbaren Drahteinzugseinrichtung der Vorrichtung zum Formen von Draht gemäß der DE 42 29 294 C1 starr angeord­ nete Ausgangs-Drahtführungseinrichtung durch eine an sich bekannte drehbare Drahtführungseinrichtung ersetzt ist, und zweitens, dass die drehende Drahtführungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen programmgesteuerten und kraft­ geregelten Draht-"Brems"-Einrichtung versehen ist, deren Servoantrieb für den Formgebungsverlauf, zusammen mit den Servoantrieben der übrigen Vorrichtungsaggregate von der Maschinensteuerung angesteuert wird.

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

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

Der vorgenannte Vorteil der Reibungseleminierung kann durch die erfindungsgemäße, für jeden einzelnen Arbeitsabschnitt an einem zu fertigenden Werkstück programmgesteuert und kraftgeregelt wirkende Drahtbremseinrichtung optimiert wer­ den. So kann die auf den Draht wirkende Bremskraft pro­ grammgesteuert so eingestellt sein, dass während des Form­ gebungsablaufs z. B. beim Umschlagen eines bereits gefer­ tigten Werkstückteils im Drahtformbereich eine dämpfende Wirkung eintritt. Oder es kann bei angemessener programmge­ steuerter Bremskraft bei Bearbeitungsvorgängen am stehenden Draht eine haltende bzw. stabilisierende Wirkung erzielt werden, damit sich der Draht gegebenenfalls mit bereits ge­ fertigtem 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 einlaufenden Draht und der Drahtführung so gezielt verringert wird, dass beim Windeprozess eine genaue Federform und Federsteigung er­ zielt wird, aber der Draht sich noch zuführen lässt.

So ließe sich ein zu großes Spiel zwischen Draht und Führung, z. B. herrührend 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 Werkstück wesentlich erhöht, und dies gleichbleibend auch bei in großer Stückzahl gefertigter Teile.

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

Fig. 1 die Ausführungsform in teilweise abgebrochener Darstellung in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Vorderansicht auf einen Teil der Ausführungsform und

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

In Fig. 1 und 2 ist eine drehbare Drahteinzugseinrichtung (10), eine drehbare Drahtführungseinrich­ tung (12) mit einer Drahtbremseinrichtung (114), eine Drahtformstation (14) und eine Schneidein­ richtung (16) zum Ablängen des Werkstückes vom endlosen Draht (18) einer CNC-gesteuerten Vor­ richtung 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.

Nun zu den Einzelheiten der Fig. 3

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 Ausleger (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 ausgeführ­ ten) 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 Bearbeitungseinheiten. In Fig. 2 sind drei die­ ser 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 Draht­ halter (52) eine vertikale Welle (80) der Winde-/Biegeeinheit (78) senkrecht zur Drahtvorschubein­ richtung 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 Servomotor vor­ 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 auf 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.

BEZUGSZAHLENLISTE

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 Drahtführung (48), einer an deren Ein­ mündung angeordneten Drahteinzugseinrichtung (10), deren den geradlinig eingezogenen Draht (18) drehfest einklemmen­ de Teile (Walzen 24) gemeinsam mit der Drahtführung (48) um die Drahtachse drehbar sind; und mit einem an der Ausmün­ dung der Drahtführung (48) angeordneten, den aus dieser tre­ tenden Draht (18) weiterführenden Drahthalter (52) an einem Ausleger (60), wobei der Drahthalter (52) an seiner Ausmün­ dung mit einem quer zur Drahtachse bewegbaren Schneidwerk­ zeug (Messer 100), welches mit dem Drahthalter (52) zu einer Draht-Schneideinrichtung (16) gehört, zusammenwirkt; wobei der Drahtvorschub zu und gegebenenfalls ein Draht­ rückzug von dieser Drahthalter (52)-Ausmündung an der Form­ station durch die Drahteinzugseinrichtung (10) sowie deren teilweise Drehung um die Drahtachse aufeinander abgestimmt programmsteuerbar sind, dadurch gekennzeich­ net, dass bei einer solchen Vorrichtung mit auf einer Kreisbahn um die Drahtachse herumführbarem Ausleger (60) mit Drahthalter (52) deren Einheit mit einer fernsteuer­ baren Drahtbremseinrichtung (114) versehen ist, welche ra­ dial 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) dreh­ bar 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.