DE3903298A1 - METHOD AND DEVICE FOR COLD FORMING PROFILES FROM IRON AND NON-FERROUS METALS BY SPACIAL ROLLING ROLL BENDING - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR COLD FORMING PROFILES FROM IRON AND NON-FERROUS METALS BY SPACIAL ROLLING ROLL BENDINGInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum räumlichen Wickelrollbiegen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a method and an apparatus for spatial winding roll bending according to the preamble of the claim 1.
Räumliche Biegeverfahren sind bekannt. Beispielsweise ist mit der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden DE 36 18 701 A1 bekannt, Profile aus Eisen- und Nichteisenmetallen durch ein räumliches Biegen praktisch jede gewünschte Formgebung zu verleihen. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird jedoch das zu verformende Profil über ein Biegewerkzeug geführt, dort angepreßt und unter Formänderungsarbeit gebogen. Die Formänderungsarbeit findet also durch Abwälzung und durch Kraftübertragung am Biegewerkzeug statt.Spatial bending processes are known. For example, with the known to the same applicant, DE 36 18 701 A1, profiles made of ferrous and non-ferrous metals thanks to spatial bending to give any shape you want. In this known However, the device to be deformed is a device via a bending tool led, pressed there and bent under deformation work. The Formation work therefore takes place through passing on and through Power transmission on the bending tool instead.
Mit diesem bekannten Verfahren und der dazugehörenden Vorrichtung ist jedoch nicht ein hochpräzises Biegen von empfindlichen Profilen möglich.With this known method and the associated device however, high-precision bending of sensitive profiles is not possible.
Für die Verwendung in Fusionsreaktoren werden jedoch sogenannte Stellaratorspulen benötigt. Es handelt sich hierbei um sphärisch gekrümmte, in sich geschlossene Spulenkörper, die mit hochempfindlichen, gegen Beschädigung zu schützende Spulenleiter zu bewickeln sind. Derartige Spulenleiter sind Hohlprofilstäbe z.B. quadratischem oder rechteckigem Querschnitts. Sie tragen an der Außenseite eine gegen Beschädigung empfindliche Lackschicht und im Innenraum eine supraleitende Flüssigkeit, wobei während des Biegevorganges weder eine Beschädigung der Außenhaut dieser empfindlichen Profile noch eine Veränderung im Querschnitt stattfinden darf.However, so-called Stellarator coils required. It is spherical curved, self-contained bobbins with highly sensitive, coil conductors to be protected against damage must be wound. Such coil conductors are hollow profile rods e.g. square or rectangular cross-section. They have a counter on the outside Damage to the sensitive layer of lacquer and in the interior superconducting liquid, neither during the bending process Another damage to the outer skin of these sensitive profiles Change in cross section may take place.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren und die dazugehörende Vorrichtung so weiterzubilden, daß die damit beschriebenen empfindlichen Profile mit hoher Präzision gebogen werden können.The present invention is therefore based on the object initially mentioned method and the associated device so further that the sensitive profiles described with can be bent with high precision.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das sphärisch zu biegende Profil von dem als Biegekopf ausgebildeten Biegewerkzeug frei im Raum ohne Biegeschablone und Gegenlager gebogen wird, und daß zur Lagensicherung des fertig gebogenen, den Biegekopf verlassenden Profils eine Wickelform genau fluchtend unter die Biegelinie des Biegekopfes in geringem Abstand in allen drei Raumachsen X, Y, Z verstellbar und zusätzlich drehbar nachgeführt wird.To achieve the object, the method is characterized in that the spherical profile to be bent is bent freely in space without a bending template and counter bearing by the bending tool designed as a bending head, and that a winding form is precisely aligned under to secure the position of the completely bent profile leaving the bending head the bending line of the bending head can be adjusted at a small distance in all three spatial axes X , Y , Z and can also be rotated.
Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß das zu biegende Profil (Spulenleiter) von einem frei im Raum arbeitenden Biegekopf gebogen wird, ohne daß ein Biegewerkzeug (Biegeschablone) verwendet wird, an welcher erst durch kraftschlüssiges Anlegen die zur Biegung notwendige Formänderungsarbeit geleistet wird.An essential feature of the present invention is that bending profile (coil conductor) of a person working freely in the room Bending head is bent without a bending tool (bending template) is used, to which only by frictional application Bending necessary deformation work is performed.
Eine derartige Biegeschablone, wie sie bei anderen, bekannten Verfahren verwendet wird, entfällt nach der vorliegenden Erfindung.Such a bending template, as used in other known methods is used, does not apply to the present invention.
Das den Biegekopf durchlaufende Profil wird also im Biegekopf fertig gebogen und verläßt in der geforderten Formgebung sphärisch gekrümmt den Biegekopf.The profile passing through the bending head is thus finished in the bending head bent and leaves the required shape spherically curved Bending head.
Um nun eine unzulässige Verbiegung dieses fertig gebogenen, empfindlichen Profils zu vermeiden ist vorgesehen, daß zur Lagensicherung des fertig gebogenen Profils eine Wickelform genau fluchtend unter der Biegelinie des Biegekopfes in geringem Abstand in allen drei Raumachsen verstellbar und zusätzlich drehbar nachgeführt wird.In order to avoid an inadmissible bending of this completely bent, to avoid sensitive profile is provided for Securing the position of the finished bent profile exactly one winding form aligned under the bending line of the bending head at a short distance in adjustable in all three spatial axes and additionally rotated becomes.
Es handelt sich also um ein räumliches Wickelrollbiege-Verfahren (abgekürzt RWRB-Verfahren) mit dem bevorzugt ein Bewickeln in sich geschlossener Spulen möglich ist. Dieses Bewickeln erfolgt dadurch, daß die Wickelform drehbar angetrieben unterhalb des Biegekopfes angeordnet ist und das die Biegeform verlassende, sphärisch gebogene Profil im Sinne einer Aufwickelvorrichtung aufnimmt.So it is a spatial winding roll bending process (abbreviated RWRB method) with which a winding is preferred closed coils is possible. This winding takes place in that the winding form is arranged rotatably driven below the bending head and the spherically curved profile leaving the bending shape in the Senses a winder.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Bewicklung in sich geschlossener Spulenkörper beschränkt, sondern sie umfaßt sämtliche räumlichen Biegevorgänge, ohne daß sich an den Biegevorgang noch ein Wickelvorgang anschließen müßte.However, the present invention is not on the wrapping in itself closed bobbin limited, but it includes all spatial bending processes without admitting to the bending process Connect winding process.
Statt des drehenden Antriebes der Wickelform ist auch ein linearer Antrieb der Wickelform denkbar, d. h. das sphärisch gekrümmte Profil verläßt dann in Richtung seiner Längsachse den Biegekopf und wird aus einem gleichfalls in Richtung der Längsachse bewegbaren Wickelform aufgenommen.Instead of the rotating drive of the winding form, there is also a linear one Drive of the winding form conceivable, d. H. the spherically curved profile then leaves the bending head in the direction of its longitudinal axis and becomes off a winding form which can also be moved in the direction of the longitudinal axis added.
Die Wickelform ist hierbei (in beiden oben beschriebenen Ausführungs formen) direkt unterhalb und in geringem Abstand vom Auslaufende des Biegekopfes angeordnet, so daß eine weitere, nicht erwünschte Formänderungsarbeit beim übergang vom Biegekopf auf die Wickelform vermieden wird.The winding form is in this case (in both execution described above shapes) directly below and at a short distance from the outlet end of the Bending head arranged so that another, unwanted Deformation work during the transition from the bending head to the winding form is avoided.
Die Wickelform dient also lediglich der Aufnahme und Lagensicherung der fertig gebogenen Spulenleiter und in der Wickelform selbst wird keine Formänderungsarbeit mehr geleistet.The winding form is therefore only used to hold and secure the position Completely bent coil conductor and in the winding form itself there will be none Reshaping work done more.
Zur Erzielung eines gedrängten, eng zusammenliegenden Wicklungsaufbaues ist es jedoch erforderlich, daß die fertig gebogenen Spulenleiter unter geringer Spannung in Längsrichtung dicht aneinander liegend auf der Wickelform gewickelt werden.To achieve a compact, close-lying winding structure However, it is necessary that the coil conductor is bent under low tension in the longitudinal direction lying close together on the Wrapping form can be wrapped.
Hierzu ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 2 vorgesehen, daß in positiven Formungsbereichen der Stellaratorspule der Drehantrieb des Werkzeugtisches geringfügig schneller dreht als es der Abzugsgeschwindigkeit der Rollstation des Biegekopfes entspricht, so daß eine geringfügige Spannung in Längsrichtung auf die Spulenleiter aufgebracht wird, die damit "relativ stramm" auf die Wickelform aufgewickelt werden.For this purpose it is provided according to the subject matter of claim 2 that in positive forming areas of the stellarator coil the rotary drive of the Tool table rotates slightly faster than it does Take-off speed corresponds to the roll station of the bending head, so that a slight longitudinal tension on the coil conductor is applied, which is "relatively tight" on the winding form be wound up.
Soweit jedoch die Stellaratorspule auch "negative Formungsbereiche" aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Differenzgeschwindig keit zwischen dem Drehantrieb des Werkzeugtisches und der Abzugsgeschwindigkeit der Rollstationen des Biegekopfes zu 0 gemacht wird und dadurch ein "strammes Aufwickeln" in diesen Bereichen entfällt. In diesen Bereichen wird vielmehr das fertig geformte Profil durch Schieber und andere Lagensicherungsmittel festgehalten, die erst dann entfernt werden, wenn dieser kritische negative Formungsbereich durch die darüber liegende Lage gesichert ist.However, as far as the stellarator coil also "negative forming areas" has according to the invention that the difference speed speed between the rotary drive of the tool table and the Pull-off speed of the bending station roll stations made 0 and there is no "tight winding" in these areas. Rather, in these areas the finished profile is cut through Sliders and other position-securing means that only then be removed if through this critical negative forming area the position above is secured.
Die darüber liegende Lage wir dann wiederum durch die vorher beschriebenen Lagensicherungsmittel gehalten.The position above is then again determined by the previous one described position security means held.
Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens verwendet also einen die Formänderungsarbeit ausführenden Biegekopf, der im wesentlichen starr am freien Ende eines Konsolarmes angeordnet ist und wobei in geringem Abstand zum Biegekopf die Wickelform zur Aufnahme der fertig gebogenen Spulenleiter dreidimensional verstellbar und drehend antreibbar angeordnet ist.A device for performing the method thus uses one Bending head performing the deformation work, which is essentially rigid on the Free end of a console arm is arranged and in a small amount Distance to the bending head the winding form for receiving the finished bent Coil conductor can be adjusted three-dimensionally and driven in rotation is arranged.
Der Biegekopf selbst besteht bevorzugt aus mehreren hintereinander und in gegenseitigem Abstand voneinander angeordneten Rollstationen, wobei die am Auslaufende des Biegekopfes angeordnete Rollstation die eigentliche sphärische Biegung des Spulenleiters ausführt.The bending head itself preferably consists of several in succession and at mutually spaced roller stations, wherein the roller station arranged at the outlet end of the bending head performs actual spherical bending of the coil conductor.
Eine Biegemaschine zur Ausführung dieser Arbeitsschritte hat im wesentlichen folgende Merkmale:A bending machine for performing these steps has in essential following features:
- - ein Maschinenrahmen,- a machine frame,
- - ein darüberliegender Schlitten, der auf dem Maschinenrahmen in X-Richtung verfahrbar ist, wobei der Schlitten Träger des Y-Schienensystems ist,an overlying slide which can be moved on the machine frame in the X direction, the slide being the carrier of the Y rail system,
- - ein darüber sich befindender Portalschlitten, der in Y-Richtung verfahrbar ist,- a portal slide located above it, which can be moved in the Y direction,
- - der Portalschlitten hat jeweils beidseitige Säulenrahmen, die schwere Lagerschilder tragen zur Aufnahme einer Schwinge, die Lagerschilder sind über seitliche Schlitten vertikal verfahrbar,- The portal sled has column frames on both sides, the heavy one End shields carry the end shields to accommodate a rocker can be moved vertically using side slides,
- - die Schwinge nimmt ein kleineres Portal auf, welches seitlich über Schlitten vertikal verfahrbar ist,- The swing arm takes up a smaller portal, which laterally over Carriage can be moved vertically,
- - über diesem Portal ruht ein Basisdrehtisch,- a basic rotary table rests above this portal,
- - der Basisdrehtisch hält über einem Kastenrahmen in einer zweiten Ebene einen Werkzeugtisch, auf welcher die Wickelform gelagert ist, über welche der Spulenleiter formgewickelt wird,- The basic turntable holds over a box frame in a second level a tool table on which the winding form is mounted, over which coil conductor is form-wound
- - der Biegekopf (mit räumlicher Biegefähigkeit) ragt auf einem Konsolarm in das Zentrum des Biegeraumes und ist auf dem Konsolarm verschiebbar angeordnet,- The bending head (with spatial flexibility) protrudes on a bracket arm in the center of the bending room and can be moved on the console arm arranged,
- - die Biegestation ist über zehn Achsen gesteuert und kann jeden beliebigen Biegepunkt einer Wickelform anfahren.- The bending station is controlled via ten axes and can do any Approach any bending point of a winding form.
Zum Einführen des vom Coil abzuwickelnden Spulenleiters gehört eine Profilrichtanlage, welche CNC-gesteuert ist.One is required to insert the coil conductor to be unwound from the coil Profile straightening system, which is CNC controlled.
Sie besteht aus verschiedenen Rollensätzen in Tandemausführung, welche alle motorisch angetrieben sind und in X-, Y- und Z-Richtung sowie drehend so ausgerichtet sind, um ein sauberes Richten zu ermöglichen.It consists of various roller sets in tandem design, all of which are motor-driven and are aligned in the X , Y and Z directions and rotating so as to enable clean straightening.
Diese Profilrichtanlage richtet das Leiterprofil des Hohlleiters wenn es von einem Coil abgewickelt wird.This profile straightening system straightens the waveguide's conductor profile when it is is unwound from a coil.
Die Coil-Station, auf welcher der Hohlleiter aufgewickelt ist, besteht aus einem Grund-Fundamentschienenrahmen in Y-Richtung zur Aufnahme eines Fahrchassis. Auf dem Fahrchassis ist der Lagerrahmen angeordnet zur Aufnahme des Coils. Der Lagerrahmen ist über zwei Schienentürme über in Z-Richtung verfahrbar, sowie in Y-Richtung. Damit kann das abzuwickelnde Profil immer exakt auf der gleichen Abrollposition gehalten werden zur Einführung in die Profilrichteinlage.The coil station, on which the waveguide is wound, consists of a basic foundation rail frame in the Y direction to accommodate a chassis. The bearing frame for receiving the coil is arranged on the chassis. The bearing frame can be moved via two rail towers in the Z direction and in the Y direction. This means that the profile to be unwound can always be held in exactly the same rolling position for insertion into the profile leveling insert.
Die Coil-Station hat also die Aufgabe stets dafür zu sorgen, daß das von diesem Coil abzuwickelnde Hohlprofil genau immer in der gleichen Lage in die RWR-Biegestation eingeführt wird. Dies soll verhindern, daß unzulässige Biegungen und Verformungen auf den Hohlleiter bereits schon vor Einlaufen in die Biegemaschine erzeugt werden. Ferner ist diese relativ aufwendig gebaute Coil-Station Voraussetzung dafür, daß die Leiter immer auf ein Zehntel Millimeter genau in die Biegestation eingeführt werden, nur dadurch kann die geforderte Genauigkeit beim Biegevorgang selbst erzeugt werden.The coil station therefore always has the task of ensuring that the this coil to be unwound always in exactly the same position in the RWR bending station is introduced. This is to prevent already impermissible bends and deformations on the waveguide are generated before entering the bending machine. Furthermore, this is Relatively complex coil station required for the Always lead into the bending station to within a tenth of a millimeter only in this way can the required accuracy in Bending process itself.
Teil der Gesamtanlage zum Biegen derartiger Hohlleiter ist noch eine Coil-Transportanlage, die aus einer Schienenanlage besteht, die von der RWR-Biegestation zur Coil-Station führt. Nachdem das erste Coil abgewickelt wurde wird das Coilgestell aus dem Lager ausgeklinkt und auf der Schienenanlage nach hinten herausgefahren zum Abtransport. Das aufgewickelte zweite Coil, das bisher im Lagerraum der RWR-Biegestation untergebracht war, wird abgerollt über die Schienenanlage in die Coil-Station eingefahren, eingeklinkt und auf die Position gebracht. Mit einem mobilen Richtgerät wird die nun frei abgerollte Profilstrecke fluchtend ausgerichtet, in den Biegekopf und in die Richtmaschine eingefädelt und für den zweiten Wickelvorgang mit umgekehrtem Drehsinn vorbereitet.Part of the overall system for bending such waveguides is another Coil transport system, which consists of a rail system by the RWR bending station leads to the coil station. After the first coil the coil frame is unlatched from the warehouse and opened the rail system moved out to the rear for removal. The Coiled second coil, which was previously in the storage room of the RWR bending station was housed, is rolled over the rail system in the Coil station retracted, latched and brought into position. With The now freely rolled profile section becomes a mobile straightening device aligned, in the bending head and in the straightening machine threaded and for the second winding process with the opposite direction of rotation prepared.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject matter of the present invention does not arise only from the subject of the individual claims, but also from the combination of the individual claims.
Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents - including the summary - , in particular the spatial design shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are new to the prior art, individually or in combination.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following, the invention is based on only one Execution path illustrating drawings explained in more detail. Go here from the drawings and their description further essential to the invention Features and advantages of the invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die Stellaratorspule in Draufsicht, nämlich in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3; Figure 1 shows the stellarator coil in plan view, namely in the direction of arrow A in Fig. 3.
Fig. 2 die gleiche Stellaratorspule in Ansicht des Pfeiles B in Fig. 1; Figure 2 shows the same stellarator coil in the view of arrow B in Fig. 1.
Fig. 3 die Seitenansicht der Stellaratorspule; Fig. 3 is a side view of Stellaratorspule;
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie C/D in Fig. 1 durch die Stellaratorspule; Fig. 4 is a section along the line C / D in Fig 1 by the Stellaratorspule.
Fig. 5 das Innenprofil der Stellaratorspule gemäß Fig. 4, wobei schematisiert der Wicklungssinn und die Anordnung der einzelnen Wicklungen der Innenspule 2 sowie der Außenspule 6 angegeben ist; Figure 5 is the inner profile of Stellaratorspule according to Fig 4, wherein the winding direction and the arrangement of the individual windings of the inner coil and the outer coil 6 2 schematically indicated..;
Fig. 6 eine RWB-Biegemaschine nach der Erfindung in Seitenansicht; Fig. 6 is a RWB-bending machine according to the invention in side view;
Fig. 7 die Draufsicht auf Fig. 6; FIG. 7 shows the top view of FIG. 6;
Fig. 8 die Stirnansicht der Maschine. Fig. 8 is the front view of the machine.
Wichtig ist der Hinweis, daß zwar eine Wickelform verwendet wird, welche hinsichtlich der Flächen 7, 8 die Formgebung einer Stellaratorspule 1 aufweist, wobei jedoch diese Wickelform 48 lediglich die Innenwand 7 sowie die Bodenwand 8 aufweist, so daß die zu biegenden Spulenleiter 2-6 in diese offene, nur durch die beiden Wände 7, 8 begrenzte und definierte Wickelform 48 eingelegt werden.It is important to note that although a winding shape is used which has the shape of a stellarator coil 1 with respect to the surfaces 7 , 8 , this winding shape 48 only has the inner wall 7 and the bottom wall 8 , so that the coil conductors 2-6 to be bent be inserted into this open winding form 48 , which is limited and defined only by the two walls 7 , 8 .
Wichtig ist der Hinweis, daß diese Wickelform 48 nun nicht auf Zug beansprucht wird, d.h. die zu biegenden Spulenleiter 2, 6 werden nicht unter Streckung und Biegung an den Wänden dieser Wickelform 48 abgewälzt oder entlanggeführt, sondern die Wickelform 48 dient nur als räumliches Auflager oder als Lagerbock für die räumlich zu biegenden Einzelspulen.It is important to note that this winding form 48 is not now subjected to tension, ie the coil conductors 2 , 6 to be bent are not rolled or stretched along the walls of this winding form 48 , but rather the winding form 48 only serves as a spatial support or as a bearing block for the individual coils to be bent spatially.
Das bedeutet, daß die Einzelspulen frei sphärisch im Raum gebogen werden, und zwar von einer Biegemaschine wie sie nachfolgend beschrieben wird und die so gebogenen Einzelspulen werden dann ohne Zug, Druck oder Streckbeanspruchung auf die Wickelform 48 aufgelegt oder eingelegt.This means that the individual coils are freely spherically bent in space by a bending machine as described below and the individual coils bent in this way are then placed or inserted on the winding form 48 without tension, pressure or stretching stress.
Die Wickelform 48 dient also nur dazu, daß die räumlich bereits fertig von der Biegemaschine gebogenen Spulen 2-6 nur aufgelegt werden und Stoß an Stoß aneinander gefügt werden, so daß nach Beendigung des Wickelvorganges das genaue Außenprofil einer Stellaratorspule 1 durch die aufeinander gewickelten Einzelspulen 2-6 erreicht wird.The winding form 48 therefore only serves to ensure that the coils 2-6 , which are already spatially finished and finished by the bending machine, are only placed on them and are butted together, so that, after the winding process has ended, the exact outer profile of a stellarator coil 1 by the individual coils 2 wound on one another -6 is reached.
Das Grundprinzip der vorliegenden Biegemaschine beruht darauf, daß zunächst die Wickelform auf einem in dreidimensionaler Ebene bewegbaren Basisdrehtisch aufliegt, der jede räumliche Bewegung im Raum ausführen kann, einschließlich einer Drehbewegung. Diese dreidimensionale Bewegung der Wickelform hat nach der vorliegenden Erfindung den Zweck, die Wickelform dem zu biegenden Hohlleiter bzw. Spule nachzuführen.The basic principle of the present bending machine is based on the fact that first the winding form on a movable in three-dimensional plane Base rotary table rests, which perform every spatial movement in the room can, including a rotary motion. This three-dimensional Movement of the winding form has the purpose according to the present invention track the winding shape to the waveguide or coil to be bent.
Das heißt also, der Biegekopf selbst ist stationär angeordnet und er steht frei im Raum und ist lediglich in X-Richtung verschiebbar.This means that the bending head itself is stationary and is free in space and can only be moved in the X direction.
Der Biegekopf steht damit immer exakt über der zu biegenden Linie, d. h. also die Wickelform, die ja gemäß der vorstehenden Beschreibung nur als Lagerbock dient, wird immer unter den Biegekopf räumlich so untergefahren, daß der Biegekopf genau in der Biegelinie liegt.The bending head is always exactly above the line to be bent, i.e. H. So the wrap shape, which according to the description above only as Bearing block is used, is always spatially under the bending head under that the bending head lies exactly in the bending line.
Der Biegekopf kann also lediglich in X-Richtung nach der Erfindung verschoben werden, nicht aber in Y-Richtung und auch nicht notwendigerweise in Z-Richtung, obwohl die Verschiebung in Z-Richtung aus anderen Gründen bevorzugt wird und später beschrieben wird. Die Verschiebung in X-Richtung soll nur in einer bevorzugten Ausführungsform angegeben werden, denn sie ist nicht lösungsnotwendig. Sie wird aber bevorzugt, weil es je nach der geforderten Biegekontur bevorzugt ist, mit dem Schlitten in X-Richtung nach vorne oder hinten zu verfahren, um eine noch genauere Nachführung an die Biegelinie zu erreichen.The bending head can thus only be moved in the X direction according to the invention, but not in the Y direction and also not necessarily in the Z direction, although the displacement in the Z direction is preferred for other reasons and will be described later. The shift in the X direction should only be given in a preferred embodiment, since it is not necessary for a solution. However, it is preferred because, depending on the required bending contour, it is preferred to move the slide forward or backward in the X direction in order to achieve an even more precise tracking to the bending line.
Wichtig ist also, daß die Wickelform auf einem dreidimensional bewegbaren Tisch ruht, der auch drehbar ist und daß die Wickelform dadurch immer so räumlich unter dem Biegekopf eingestellt wird, daß genau immer die aktuell geforderte Biegelinie unter dem Biegekopf nachgeführt wird.So it is important that the wrap shape on a three-dimensional movable table rests, which is also rotatable and that the winding form is always set so spatially under the bending head that always the currently required bending line under the bending head is tracked.
Der Biegekopf selbst ist starr und lediglich aus praktischen Gründen in X-Richtung und eventuell auch in Z-Richtung verfahrbar.The bending head itself is rigid and can only be moved in the X direction and possibly also in the Z direction for practical reasons.
Die starre Anordnung des Biegekopfes hat den Sinn, daß ja die zu biegenden Spulen ohne Verbiegung oder sonstige Beschädigung immer genau fluchtend von einem Coil, und zwar genauer gesagt, von der Coil-Richtanlage abgezogen werden müssen. Die Coil-Richtanlage hält das Coil immer genauso (verschiebbar in Y- und Z-Richtung) daß das von dem Coil abzuwickelnde Spulenmaterial immer genau fluchtend, das heißt, immer in der gleichen Ebene kommend, in den Biegekopf eingeführt wird. Das heißt also, die Coil-Richtstation ist bewegbar und der Biegekopf selbst ist stationär.The rigid arrangement of the bending head has the sense that the coils to be bent must always be pulled out of a coil, more precisely, from the coil straightening system without being bent or otherwise damaged. The coil straightening system always holds the coil in the same way (displaceable in the Y and Z directions) so that the coil material to be unwound from the coil is always exactly aligned, that is, always coming in the same plane, into the bending head. This means that the coil straightening station can be moved and the bending head itself is stationary.
Der Biegekopf besteht aus einer Reihe in Biegerichtung oder in Längsrichtung des Rohres angeordneten Rollen, wobei das Rohr vollumfänglich an seinem Profil von jeweils einer Rolle eingefaßt wird. Das heißt also, an den Seitenflächen in horizontaler Richtung sind innen und außen des Rohres zwei Rollen angeordnet und das Rohr wird von oben und unten ebenfalls von jeweils einer Rolle umfaßt. Dadurch wird das Rohr an einer Stelle von jeweils vier Rollen umfaßt. Der Biegekopf besteht nun aus einer Reihe derartiger Vier-Rollenanordnungen, die in Längsrichtung des Rohres hintereinander liegend den Biegekopf bilden. The bending head consists of a row in the bending direction or in Longitudinal direction of the tube arranged rollers, the tube is fully bordered on its profile by a roll. So that means on the side surfaces in the horizontal direction are inside and outside the tube two rollers are arranged and the tube is from above and each also includes a role below. This will make it Pipe includes at a location of four rolls. The bending head now consists of a series of such four-roller arrangements, which in Form the bending head lying one behind the other in the longitudinal direction of the tube.
Durch gegeneinander Verschieben der einzelnen Rollen in X- Y- oder Z-Richtung kann damit jedes beliebige sphärische Profil der Spule oder des Hohlleiters gebogen werden.By sliding the individual rollers against each other in the X, Y or Z direction, any spherical profile of the coil or the waveguide can be bent.
Besteht nun ein solcher Biegekopf aus beispielsweise vier hintereinander liegend angeordneten und im gegenseitigen Abstand voneinander angeordneten Vier-Rollensystemen dann wären z.B. die ersten drei Rollensysteme starr sowohl in X-Richtung als auch in Y- und Z-Richtung, während die letzte, in Längsrichtung des Rohres liegende Vier-Rollenanordnung in X-, Y- und Z-Richtung verschiebbar ist. Zusätzlich kann diese Vier-Rollenanordnung bezüglich der anderen drei Vier-Rollenanordnungen verdreht werden, so daß damit eine Torsion der zu biegenden Spule erreicht wird.If such a bending head now consists of, for example, four four-roller systems arranged one behind the other and spaced from one another, then the first three roller systems would be rigid both in the X direction and in the Y and Z directions, while the last one in the longitudinal direction of the Tube lying four-roller arrangement in the X , Y and Z directions is displaceable. In addition, this four-roller arrangement can be rotated with respect to the other three four-roller arrangements, so that torsion of the coil to be bent is achieved.
Mit dem beschriebenen Biegekopf kann also eine freie, räumliche Biegung der Spule erreicht werden.With the described bending head, a free, spatial bend can be achieved the coil can be reached.
Zur Funktion der letzten Biegestation, die aus den beschriebenen vier Rollen besteht, die in X-, Y- und Z-Richtung verschiebbar sind, wird noch angefügt, daß einander gegenüberliegende Rollen z.B. in X- oder in Z-Richtung auf einem Radius verschiebbar sind, so daß immer diese Rollen formschlüssig an den einander gegenüberliegenden und zueinander parallelen Innen- und Außenseiten bzw. Ober- und Unterseite des zu biegenden Rohres anliegen.To the function of the last bending station, which consists of the four rollers described, which can be displaced in the X , Y and Z directions, it is added that opposing rollers, for example in the X or Z direction, can be displaced on a radius , so that these roles always form fit against the mutually opposite and mutually parallel inner and outer sides or top and bottom of the pipe to be bent.
Würden einander gegenüberliegende Rollen der Vier-Rollen-Anordnung nicht auf einem Kurvenradius verschiebbar sein, dann käme es zu Friktionen an der Spulenaußenseite und die Spule würde dadurch beschädigt werden.The opposite roles of the four-roller arrangement would not be displaceable on a curve radius, then friction would occur the coil outside and the coil would be damaged.
Im folgenden wird nun die Maschine der vorliegenden Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. The machine of the present invention will now be described below of an embodiment described in more detail.
Die erfindungsgemäße Anlage gemäß den Fig. 6-8 besteht im wesentlichen aus vier Komponenten, wobei die sogenannte RWR-Biegemaschine 10 die wichtigste Komponente darstellt.The system of the invention according to FIGS. 6-8 consisting essentially of four components, the so-called RWR bending machine 10 is the most important component.
Der Biegemaschine 10 ist eine Profilrichtanlage 11 vorgeschaltet, der wiederum eine Vorrichtstation 12 und dieser wiederum eine Coil-Station 13 vorgeschaltet ist.The bending machine 10 is preceded by a profile straightening system 11 , which in turn is preceded by a straightening station 12 and this in turn by a coil station 13 .
Die zu biegenden Spulenleiter 17 sitzen hierbei auf einem Coil 16, wobei das Coil 16 Teil der Coilstation 13 ist.The coil conductors 17 to be bent are seated on a coil 16 , the coil 16 being part of the coil station 13 .
Wichtig ist, daß das Coil 16 in der eingezeichneten Pfeilrichtung 63 in Z-Richtung und ebenfalls in Y-Richtung verfahrbar ist, um dafür zu sorgen, daß das gerade aktuell abzuwickelnde Ende des Spulenleiters 17 genau fluchtend gegenüberliegend zu einer Rolle 18 liegt, die wiederum fluchtend der Rolle 19 der Vorrichtstation 12 gegenüberliegt.It is important that the coil 16 can be moved in the arrow direction 63 shown in the Z direction and also in the Y direction in order to ensure that the end of the coil conductor 17 that is currently being unwound lies exactly opposite to a roll 18 , which in turn aligned with the roller 19 of the device station 12 .
Sinn dieser Maßnahme ist, dafür zu sorgen, daß die zu biegenden Spulenleiter 17 ohne Beschädigungen, Reibungen und Knickungen stets fluchtend in einer Linie 64 von dem Coil 16 abgezogen werden.The purpose of this measure is to ensure that the coil conductors 17 to be bent are always withdrawn in line 64 from the coil 16 without damage, friction and kinks.
Die Vorrichtstation 12 führt ein grobes Vorrichten des zu biegenden Spulenleiters 17 aus.The setting station 12 roughly sets up the coil conductor 17 to be bent.
Damit soll ein fluchtendes Einführen in die Profilrichteinlage 11 ermöglicht werden.This is intended to enable flush insertion into the profile straightening insert 11 .
Die Profilrichteinlage 11 besteht aus mehreren paarweise angetriebenen Doppel-Rollen 20 die im Abstand hintereinander liegend angeordnet sind, wobei in der Zeichnung Fig. 2 noch dargestellt ist, daß auch in Y-Richtung weitere Doppel-Rollen 20 vorgesehe sind, so daß der zu biegende Spulenleiter formschlüssig von allen Seiten her von den Doppel-Rollen 20 umfaßt wird.The profile straightening insert 11 consists of a plurality of double rollers 20 which are driven in pairs and are arranged one behind the other at a distance, it being shown in the drawing in FIG. 2 that further double rollers 20 are also provided in the Y direction, so that the one to be bent Coil conductor is positively embraced from all sides by the double rollers 20 .
In der Profilrichtanlage 11 wird der zu biegende Spulenleiter 17 genau axial fluchtend ausgerichtet, so daß er in der fluchtenden Linie 64 in den Biegekopf 52 eingeführt werden kann. Weil der Spulenleiter 17 durch den Aufwickelvorgang auf das Coil 16 verformt wird sorgen die Vorrichtstation 12 und die Profilrichtanlage 11 für eine Rückverformung, so daß der zu biegende Spulenleiter 17 als unverformte Gerade in den Biegekopf 52 eingeführt wird.In the profile straightening unit 11 , the coil conductor 17 to be bent is aligned exactly axially so that it can be inserted into the bending head 52 in the aligned line 64 . Because the coil conductor 17 is deformed by the winding process on the coil 16, the pre-straightening station 12 and the profile straightening system 11 ensure a reshaping, so that the coil conductor 17 to be bent is introduced into the bending head 52 as an undeformed straight line.
Aufgabe dieser RWR-Biegemaschine ist, die auf einem Werkzeugtisch 47 angeordnete Wickelform 48 räumlich sphärisch so zu bewegen, daß der von dem Biegekopf 52 fertig dreidimensional gebogene Spulenleiter 17 ohne weitere Rückverformung oder Verbiegung auf die Wickelform 48 aufgelegt wird.The object of this RWR bending machine, which is arranged on a tool table 47 mandrel 48 spatially spherical to move so that the finished three-dimensionally bent by the bending head 52 coil conductor is placed 17 without further deformation or bending of the mandrel 48th
Die Wickelform 48 dient also lediglich zur Halterung und Lagensicherung der fertig von dem Biegekopf 52 gebogenen Spulenleitern 17, wobei durch besondere Maßnahmen (nämlich durch eine Differenz in der Drehbewegung, d. h. also ein Vorlauf der Drehbewegung für den Werkzeugtisch 47 bezüglich der Transportbewegung des Biegekopfes 52 eine relative Spannung zwischen dem vom Biegekopf 52 fertig gebogenen Spulenleiter 17 und der Wickelform 48 erreicht wird.The winding form 48 is therefore only used for holding and securing the coil conductors 17 which have been bent by the bending head 52 , whereby by special measures (namely by a difference in the rotary movement, that is to say a forward movement of the rotary movement for the tool table 47 with respect to the transport movement of the bending head 52) relative tension between the coil conductor 17 , which has been bent by the bending head 52 , and the winding form 48 is reached.
Diese Differenzbewegung (Vorlauf) wird bevorzugt im positiven Formungsbereich der Wickelform 48 angewandt, während in den negativen Formungsbereichen, wie sie mit den Bereichen 65 in Fig. 1 und 2 dargestellt sind, dieser Vorlauf unterbrochen wird. In diesem Bereich 65 wird das noch unter Spannung stehende Spulenleiterprofil 17 über einen Schieber gesichert, dieser Schieber kann sowohl senkrecht zur Fläche 7 der Wickelform 48 als auch senkrecht zur Bodenfläche 8 der Wickelform eingefahren werden. Damit wird das Profil entspannt. Dann wird das Profil in die Wickelform ohne Vorspannung eingelegt, wiederum durch quer und senkrecht hierzu stehende zweite Schieber gesichert. Sobald man jetzt aus dem negativen Bereich 65 herausfährt, wird der Vorlauf wieder erzeugt und eine weitere Einlegung der dadurch vorgespannten und fertig gebogenen Spulenleiter erfolgt in die Wickelform, wobei die Schieber in diesem negativen Formungsbereich fest angelegt bleiben. Es wird also dafür gesorgt, daß der Spulenleiter auch in den negativen Formungsbereichen 65 der Wickelform 48 auf Maß gebogen bleibt und die Schieber werden dann von Lage zu Lage verstellt, so daß stets in den negativen Formungsbereichen die Schieber zur Sicherung der gebogenen Spulenleiter verwendet werden.This differential movement (lead) is preferably used in the positive forming area of the winding form 48 , while in the negative forming areas, as shown with the areas 65 in FIGS. 1 and 2, this lead is interrupted. In this area 65 , the coil conductor profile 17 , which is still under tension, is secured by a slide, this slide can be retracted both perpendicular to the surface 7 of the winding form 48 and also perpendicular to the bottom surface 8 of the winding form. This relaxes the profile. The profile is then inserted into the winding form without pretensioning, again secured by second slides which are perpendicular and perpendicular to it. As soon as you now move out of the negative area 65 , the lead is generated again and the coil conductors, which are thereby preloaded and bent, are inserted further into the winding form, the slides remaining firmly attached in this negative forming area. It is therefore ensured that the coil conductor remains bent to size even in the negative shaping regions 65 of the winding form 48 and the slides are then adjusted from position to position, so that the sliders are always used in the negative shaping regions to secure the bent coil conductor.
Im folgenden wird nun die genauere Funktion der Coil-Wechselanlage beschrieben.The following is the more precise function of the coil exchange system described.
Die Biegemaschine 10 weist eine bodenseitige Schienenanlage 14 auf, die zur Auswechslung der Coils 16, 50 dient. Wie bereits schon in der Einleitung angeführt, sind zwei Coils vorhanden, nämlich ein Coil 16, welches Teil der Coil-Station 13 ist und ein weiteres Coil 50, welches die noch nicht verformten und noch nicht von diesem Coil abgezogenen Spulenleiter 17 enthält.The bending machine 10 has a bottom rail system 14 , which is used to replace the coils 16 , 50 . As already mentioned in the introduction, there are two coils, namely a coil 16 which is part of the coil station 13 and a further coil 50 which contains the coil conductors 17 which have not yet been deformed and have not yet been removed from this coil.
Die sphärische Wicklung der Spulenleiter 17 durch den Biegekopf 52 wird ausgehend von der Mitte des gesamten Spulenleiters 17 vorgenommen und von dort aus nach links oder rechts laufend begonnen.The spherical winding of the coil conductor 17 by the bending head 52 is carried out starting from the center of the entire coil conductor 17 and from there it starts running to the left or right.
Das heißt, die eine Hälfte des gesamten zu biegenden Spulenleiters 17 liegt auf dem einen Coil 16 vor, während die anderen, nicht der Verformung unterliegende, zweite Hälfte des Spulenleiters 17 auf dem Coil 50 vorliegt.That is, one half of the entire coil conductor 17 to be bent is present on one coil 16 , while the other, not subject to the deformation, second half of the coil conductor 17 is present on the coil 50 .
Damit man dann nach vollendetem Abziehen des Spulenleiters 17 von dem Coil 16 zu dem Coil 50 Zugriff hat ist eine Coil-Wechselstation vorgesehen.A coil change station is provided so that after the coil conductor 17 has been removed from the coil 16 to the coil 50, access is provided.
Das Coil 50 ist hierbei auf einem Lagerbock 51 auf dem Basisdrehtisch 54 der Biegemaschine 10 fest gelagert und wird von nicht näher dargestellten Wellen stirnseitig gehalten.The coil 50 is in this case firmly mounted on a bearing block 51 on the base turntable 54 of the bending machine 10 and is held on the end face by shafts (not shown).
Sobald das Coil 16 abgewickelt ist, wird das Coil 50 über einen nicht näher dargestellten Transportwagen auf die Schienenanlage 14 verfahren und in Pfeilrichtung 15 auf die Coil-Station 13 gebracht, wobei dann das Coil 50 auf der Coil-Station 13 eingespannt wird und der von dem Coil 50 abzuwickelnde Spulenleiter dann über die Vorrichtstation 12 und Profilrichtanlage 11 in die Biegemaschine 10 eingeführt wird.As soon as the coil 16 has been unwound, the coil 50 is moved onto the rail system 14 via a transport carriage (not shown in any more detail) and is brought to the coil station 13 in the direction of the arrow 15 , the coil 50 then being clamped onto the coil station 13 and by the coil conductor to be unwound from the coil 50 is then introduced into the bending machine 10 via the device station 12 and profile straightening system 11 .
Nachdem das Coil 50 mit seiner zweiten Spulenhälfte 49 mit der bereits fertig bewickelten Wickelform 48 verbunden ist, ist Voraussetzung, daß beim Wechsel des Coils 50 von seiner in Fig. 2 eingezeichneten Lage in die Lage der Coil-Station 13 die zweite Spulenhälfte 49 erst manuell gerichtet wird, damit eine fluchtende Einfädelung der zweiten Spulenhälfte in die Vorrichtstation erfolgen kann.After the coil 50 is connected with its second coil half 49 to the already wound winding form 48 , it is a prerequisite that when the coil 50 is changed from its position shown in FIG. 2 to the position of the coil station 13, the second coil half 49 is only manual is directed so that the second half of the bobbin can be threaded into the pre-aligning station in alignment.
Das Vorrichten der zweiten Spulenhälfte 49 erfolgt hierbei über eine mobile Richteinlage, die aus Vereinfachungsgründen in den Zeichnungen nicht eingetragen ist.The second spool half 49 is set up via a mobile straightening insert, which is not shown in the drawings for the sake of simplicity.
Der Aufbau der Biegemaschine 10 ist nun folgendermaßen:
Auf dem Boden ruht ein Maschinenrahmen 22, der an seiner Oberseite in
X-Richtung ausgerichtete Schienen 23 trägt, die einen gegenseitigen,
voneinander parallelen Abstand aufweisen.The structure of the bending machine 10 is now as follows:
A machine frame 22 rests on the floor and carries on its upper side rails 23 which are oriented in the X direction and which are at a mutual, mutually parallel distance.
Die Schienen tragen einen Schlitten 24, der in X-Richtung verfahrbar ist. Das Verfahren dieses Schlittens 24 erfolgt hierbei über Spindeln 25, die in nicht näher dargestellte Spindelmuttern am Schlitten 24 eingreifen und drehend jeweils von einem Motor 26 angetrieben werden, wobei die Motoren 26 an dem Maschinenrahmen 22 angeordnet sind.The rails carry a carriage 24 which can be moved in the X direction. The movement of this carriage 24 takes place here via spindles 25 , which engage in spindle nuts (not shown in more detail) on the carriage 24 and are each driven in rotation by a motor 26 , the motors 26 being arranged on the machine frame 22 .
Auf diesem Schlitten 24 ist ein Portalschlitten 27 in Pfeilrichtung Y verfahrbar gelagert. Hierbei trägt der Portalschlitten 27 an seiner Unterseite wiederum Spindelmuttern, die jeweils von einer Spindel 29 durchgriffen sind und jede Spindel 29 durch jeweils einen Motor 28 angetrieben ist.On this slide 24 , a portal slide 27 is mounted so as to be movable in the direction of arrow Y. Here, the portal carriage 27 in turn carries spindle nuts on its underside, each of which is penetrated by a spindle 29 and each spindle 29 is driven by a motor 28 .
Damit wird der Portalschlitten 27 also in Y-Richtung gemäß Fig. 8 verfahren.The portal slide 27 is thus moved in the Y direction according to FIG. 8.
Etwa im oberen Drittel des Portalschlittens 27 ist ein Lagerschild 31 in Z-Richtung verfahrbar an den Seitenportalen des Portalschlittens 27 befestigt.Approximately in the upper third of the portal slide 27 , a bearing plate 31 is attached to the side portals of the portal slide 27 and can be moved in the Z direction.
Nachdem der Schlitten 24, der Portalschlitten 27 und die sonstigen dazugehörenden Teile genau spiegelsymmetrisch ausgebildet sind wird im folgenden nur die eine Seite des Portalschlittens 27 näher beschrieben, nachdem die andere Seite genau identisch ausgebildet ist.After the slide 24 , the portal slide 27 and the other associated parts are formed in an exactly mirror-symmetrical manner, only one side of the portal slide 27 is described in more detail below, after the other side is of exactly identical design.
An der Seite des Portalschlittens 27 ist also das Lagerschild 31 in Pfeilrichtung Z verfahrbar gelagert, wobei hierzu ein Antriebsmotor 33 eine Spindel 32 drehend antreibt, welche die Spindelmuttern des Lagerschildes 31 durchgreift.On the side of the portal slide 27 , the bearing plate 31 is mounted so that it can move in the direction of the arrow Z , a drive motor 33 rotatingly driving a spindle 32 which passes through the spindle nuts of the bearing plate 31 .
Jedes Lagerschild 31 trägt eine Welle 34, wobei die beiden einander gegenüberliegenden Wellen 34 fluchtend in einer Achse 66 liegen und - was wichtig für die Erfindung ist - die Achse 66 in Nullposition der Biegeeinrichtung genau mit dem zu biegenden Leiter 17 fluchtet.Each bearing plate 31 carries a shaft 34 , the two mutually opposite shafts 34 being aligned in an axis 66 and - which is important for the invention - the axis 66 is exactly aligned with the conductor 17 to be bent in the zero position of the bending device.
Dies definiert eine neutrale Biegeposition. Ausgehend von dieser neutralen Biegeposition, welche durch die verschiebbare Achse 66 definiert wird, wird dann die auf dem Werkzeugtisch 47 angeordnete Wickelform 48 entsprechend verfahren, so daß sich eine geänderte Gegenüberlage bezüglich dem stets in der gleichen Lage verharrenden Biegekopf 52 ergibt.This defines a neutral bending position. Starting from this neutral bending position, which is defined by the displaceable axis 66 , the winding form 48 arranged on the tool table 47 is then moved accordingly, so that there is a change in the opposite position with respect to the bending head 52 , which is always in the same position.
An der Welle 34 ist drehbar um die Achse 66 eine Schwinge 35 gelagert, wobei die Schwinge 35 genauso wie der Portalschlitten 27 in der Seitenansicht der Fig. 8 ein etwa U-förmiges Profil aufweist, wobei die Seitenschenkel dieses U-förmigen Profils an der Unterseite mit einem Portal 36 verbunden sind, welches Portal in der Zeichenebene der Fig. 8 schwingend ist und über den Antrieb, bestehend aus dem Motor 37 und der Spindel 38, in Z-Richtung noch zusätzlich verfahrbar ist.A rocker 35 is rotatably mounted on the shaft 34 about the axis 66 , the rocker 35 , like the portal slide 27 in the side view of FIG. 8, having an approximately U-shaped profile, the side legs of this U-shaped profile on the underside are connected to a portal 36 , which portal swings in the drawing plane of FIG. 8 and can also be moved in the Z direction via the drive, consisting of the motor 37 and the spindle 38 .
Damit können während des Wicklungsvorganges die einzelnen Wicklungslagen 4, 5 der zu wickelnden Spule 2,6 genau nachgeführt werden.Thus, the individual winding layers 4 , 5 of the coil 2,6 to be wound can be tracked exactly during the winding process.
Zusätzlich zu dieser Schwingungsbewegung werden die sphärischen Konturen der Wickelform, welche die Form der Stellaratorspule 1 gemäß den Fig. 1, 2 und 3 hat, nachgeführt.In addition to this vibration movement, the spherical contours of the winding shape, which has the shape of the stellarator coil 1 according to FIGS. 1, 2 and 3, are tracked.
Auf dem schwingenden Portal 36 ist ein fester Unterbau 39, z. B. aus einer Platte gebildet, der an der Oberseite ein kranzförmiges Kugellager 40 trägt. Auf dem Unterbau 39 ist eine Welle 41 drehbar gelagert, die von einem in Fig. 6 dargestellten Motor 42 drehend angetrieben ist. Die Welle 41 ist drehfest mit einem Basisdrehtisch 44 verbunden. Damit ist dieser Basisdrehtisch 44 in der eingezeichneten Pfeilrichtung 45 drehbar.On the swinging portal 36 is a fixed base 39 , z. B. formed from a plate which carries a ring-shaped ball bearing 40 at the top. A shaft 41 is rotatably mounted on the substructure 39 and is rotatably driven by a motor 42 shown in FIG. 6. The shaft 41 is rotatably connected to a base turntable 44 . This base rotary table 44 is thus rotatable in the direction of the arrow 45 shown.
Statt des hier beschriebenen Drehantriebs für den Basisdrehtisch 44 ist selbstverständlich auch ein Antrieb über einen Zahnkranz mit einem darin kämmenden Ritzel, welches von einem Motor angetrieben ist, möglich.Instead of the rotary drive for the base rotary table 44 described here, it is of course also possible to drive it via a ring gear with a pinion meshing therein, which is driven by a motor.
Auf dem Basisdrehtisch 44 ist ein Kastenrahmen 46 fest befestigt, der an seiner Oberseite einen Werkzeugtisch 47 trägt.A box frame 46 is fixedly attached to the base rotary table 44 and carries a tool table 47 on its upper side.
Auf dem Werkzeugtisch 47 ist die Wickelform 48 angeordnet, die in Fig. 5 in Draufsicht und Fig. 6 in Seitenansicht dargestellt ist.The winding form 48 is arranged on the tool table 47 and is shown in plan view in FIG. 5 and in side view in FIG. 6.
Es sei noch angefügt, daß der Schwenkantrieb für die Schwinge 35 durch einen Motor 43 gebildet wird. Aus Vereinfachungsgründen ist auf der einen Seite in Fig. 8 nur dieser Motor 43 dargestellt, während er auf der anderen Seite der Fig. 3 ebenfalls symmetrisch angeordnet sein müßte.It should also be added that the pivot drive for the rocker 35 is formed by a motor 43 . For the sake of simplicity, only this motor 43 is shown on one side in FIG. 8, while it would also have to be arranged symmetrically on the other side of FIG. 3.
Wie in der Erläuterung zu Fig. 1 und Fig. 2 gegeben, besteht die Wickelform 48 im wesentlichen aus der Innenfläche 7 und der Bodenfläche 8 der Stellaratorspule gemäß der Fig. 1 und 2.As given in the explanation of Fig. 1 and Fig. 2, the mandrel 48 substantially from the inner surface 7 and the bottom surface 8 of the Stellaratorspule according to the Fig. 1 and 2.
Im folgenden wird der Aufbau des Biegekopfes 52 beschrieben.The structure of the bending head 52 is described below.
Der Biegekopf 52 besteht aus einem kompletten Rollenbiegewerkzeug, welches in der Lage ist, dreidimensionale sphärische Biegungen CNC-gesteuert vorzunehmen. The bending head 52 consists of a complete roller bending tool which is able to carry out three-dimensional spherical bends under CNC control.
Er besteht im wesentlichen aus einem Maschinengehäuse 53 mit mehreren hintereinander liegend und im gleichmäßigen Abstand voneinander angeordneten Rollenstationen mit den Rollen 54, 55.It essentially consists of a machine housing 53 with a plurality of roller stations with the rollers 54 , 55 arranged one behind the other and at a uniform distance from one another.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind hierbei gemäß Fig. 7 drei starre Rollenstationen mit jeweils Rollen 55 hintereinander liegend angeordnet, welche alle drehend angetrieben sind und den Einlauf für den zu biegende Spulenleiter 17 bilden.In a preferred embodiment, according to FIG. 7, three rigid roller stations, each with rollers 55, are arranged one behind the other, all of which are driven in rotation and form the inlet for the coil conductor 17 to be bent.
Jede Rollenstation besteht hierbei aus vier Rollen 55, wobei jeweils zwei Rollen 55 paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind. Schematisiert ist eine derartige Ausführungsform in Fig. 8 dargestellt, wo nur als Beispiel eine Rollenstation dargestellt ist. Man sieht, daß die Rollen 56 paarweise einander gegenüberliegend zu senkrecht hierzu liegenden Rollen 57 angeordnet sind.Each roller station consists of four rollers 55 , two rollers 55 being arranged opposite each other in pairs. Such an embodiment is shown schematically in FIG. 8, where a roller station is shown only as an example. It can be seen that the rollers 56 are arranged in pairs opposite one another to rollers 57 lying perpendicular thereto.
Die starren Rollenstationen 55 dienen zur fluchtenden Positionierung des des Spulenleiters und zu dessen Vortrieb, der damit in Richtung seiner Längsachse in die bewegliche Rollenstation 54 eingeführt wird.The rigid roller stations 55 are used for the aligned positioning of the coil conductor and for its propulsion, which is thus introduced into the movable roller station 54 in the direction of its longitudinal axis.
Die bewegliche Rollenstation 54 weist wiederum paarweise einander gegenüberliegende Rollen 56 und senkrecht hierzu stehende Rollen 57 auf, jedoch mit dem Unterschied, daß hierbei jede einzelne Rolle der Rollenpaare 56, 57 verschiebbar und verstellbar angeordnet ist. Jede Rolle 56, 57 des jeweiligen Rollenpaares ist hierbei auf einem Kreisbogen verschiebbar gelagert und in Richtung zu den Spulenleiter 17 zustellbar und entfernbar und zusätzlich noch in Richtung der Längsachse des Spulenleiters verschiebbar.The movable roller station 54 in turn has pairs of opposing rollers 56 and perpendicular rollers 57 , but with the difference that each individual roller of the roller pairs 56 , 57 is arranged to be displaceable and adjustable. Each roller 56 , 57 of the respective pair of rollers is slidably mounted on a circular arc and can be delivered and removed in the direction of the coil conductor 17 and can also be displaced in the direction of the longitudinal axis of the coil conductor.
Das heißt also, die jeweiligen Doppel-Rollen 56, 57 sind auf einer Kreisbahn in Z-Richtung, auf einer weiteren Kreisbahn in Y-Richtung und zusätzlich drehbar um die Längsachse des Spulenleiters herum in beiden Drehrichtungen verstellbar.This means that the respective double rollers 56 , 57 can be adjusted in both directions of rotation on a circular path in the Z direction, on a further circular path in the Y direction and additionally rotatable about the longitudinal axis of the coil conductor.
Damit ist es möglich, dem zu biegenden Spulenleiter ein beliebiges sphärisch gekrümmtes Profil im Raum zu geben, wobei eine zusätzliche Torsionsbiegung überlagert werden kann.This makes it possible to use any desired coil conductor to give spherically curved profile in space, with an additional Torsional bend can be overlaid.
Das heißt, der erfindungsgemäße Biegekopf 52 biegt in der geforderten Formgebung den Spulenleiter 17 vollständig fertig vor. Er hat eine Formgebung wie es in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist. Nach dem Verlassen der beweglichen Rollstation 54 hat demgemäß der Spulenleiter 17 seine geforderte sphärische Formgebung und wird dann auf die in dreidimensionaler Richtung nachgeführte Wickelform 48 lediglich eingefädelt und eingelegt.That is, the bending head 52 according to the invention pre-bends the coil conductor 17 completely finished in the required shape. It has a shape as shown in FIGS. 6 to 8. After leaving the movable rolling station 54 , the coil conductor 17 accordingly has its required spherical shape and is then merely threaded and inserted onto the winding form 48 which is adjusted in the three-dimensional direction.
Die Nachführung der Wickelform 48 genau der entsprechenden vorher gegebenen Formgebung des Spulenleiters hat also den Sinn, daß ein formgenaues Einlegen des die Rollenstation 54 verlassenden Spulenleiters 17 auf die Wickelform 48 gewährleistet ist. Damit wird gesorgt, daß im synchronen Bewegungsablauf des Biegekopfes 52 Lage auf Lage paßgenau aufeinander gelegt werden.The tracking of the winding form 48 exactly the corresponding previously given shape of the coil conductor therefore has the sense that a precise insertion of the coil conductor 17 leaving the roller station 54 onto the winding form 48 is ensured. This ensures that in the synchronous sequence of movements of the bending head 52 layer on layer are placed on each other with a perfect fit.
Der Biegevorgang des Biegekopfes 52 und die synchrone Nachführung der Wickelform 48 ist entscheidend für die paßgenaue Anfertigung der Wickellagen 4,5 der Spulenleiter 17; d. h. durch das Auflegen auf die Wickelform 48 wird also selbst keine wesentliche Formänderungsarbeit mehr geleistet.The bending process of the bending head 52 and the synchronous tracking of the winding form 48 is decisive for the precisely fitting manufacture of the winding layers 4, 5 of the coil conductors 17 ; that is, by placing it on the winding form 48 , there is no longer any essential deformation work itself.
Im Sinne der vorher stehenden Beschreibung wird bei der positiven Formgebung außerhalb der Bereiche 65 der Stellaratorspule 1 der Drehantrieb für den Werkzeugtisch 47 mit einem Vorlauf betrieben, so daß die die letzte Rollenstation 54 verlassenden, fertig gebogenen Spulenleiter 17 unter einer leichten Vorspannung Lage auf Lage auf die Wickelform 48 aufgelegt werden. Die Vorspannung kann variabel von Null beginnend bis auf eine maximale Vorspannung durch Einstellung des Drehantriebes in Pfeilrichtung 45 eingestellt werden.In the sense of the preceding description, in the case of the positive shaping outside of the regions 65 of the stellarator coil 1, the rotary drive for the tool table 47 is operated with a lead, so that the completely bent coil conductor 17 leaving the last roller station 54 , with a slight pretension, lies layer by layer the winding form 48 are placed. The preload can be set variably from zero to a maximum preload by adjusting the rotary drive in the direction of arrow 45 .
Wie vorher beschrieben, wird in den negativen Formungsbereichen (Bereiche 65 der Stellaratorspule gemäß Fig. 1, 2) dieser Vorlauf (in Pfeilrichtung 45) entfernt und es werden stattdessen entsprechende Schieber zur Sicherung der Formgebung der Spulenleiter in diesen Bereichen 65 verwendet.As previously described, this lead (in the direction of arrow 45 ) is removed in the negative shaping areas (areas 65 of the stellarator coil according to FIGS. 1, 2) and corresponding slides are used instead to secure the shape of the coil conductors in these areas 65 .
Es wird noch angefügt, daß der gesamte Biegekopf 52 an einem Konsolarm 59 fest gelagert ist, d.h. er ist stationär im Raum befestigt und der Konsolarm 59 ist an einem Schlitten 60 gelagert, der auf einem Turm 58 in den Pfeilrichtungen 62 in Z-Richtung verfahrbar ist.It is also added that the entire bending head 52 is fixedly mounted on a bracket arm 59 , ie it is fixed stationary in the room and the bracket arm 59 is mounted on a carriage 60 which can be moved on a tower 58 in the arrow directions 62 in the Z direction is.
Zusätzlich ist noch vorgesehen, daß der gesamte Konsolarm 59 in Pfeilrichtung 61 (X-Richtung) verschiebbar ist.In addition, it is also provided that the entire bracket arm 59 can be displaced in the direction of arrow 61 ( X direction).
Diese beiden Verschiebungen in den Pfeilrichtungen 61, 62 werden bevorzugt, weil bei komplizierten Wickelvorgängen zusätzliche überlagerte Bewegungsabläufe gebraucht werden, die damit durch eine zusätzliche Verschiebung des Biegekopfes 52 erreicht werden.These two displacements in the arrow directions 61 , 62 are preferred because, in the case of complicated winding processes, additional superimposed motion sequences are required, which are thus achieved by an additional displacement of the bending head 52 .
Statt der beschriebenen Hohlprofile ist damit auch ein Biegen von Hohlprofilen offener oder geschlossener Profilform möglich.Instead of the hollow profiles described, there is also a bending of Hollow profiles open or closed profile shape possible.
Wichtig bei dem vorliegenden Biegevorgang ist, daß die Biegung der Spulenleiter absolut schonend ist, sie tragen sogar eine Lackbeschichtung, die während des Biegevorganges nicht beschädigt werden darf und sie tragen eine supraleitende Füllung, die auch während des Biegevorganges nicht gequetscht oder in ihrem Querschnitt verändert werden darf. Die beschriebene Biegemaschine erfüllt alle diese Forderungen. It is important in the present bending process that the bending of the Coil conductor is absolutely gentle, they even carry one Paint coating that will not be damaged during the bending process may and they have a superconducting filling, which can also be used during the Bending process not squeezed or changed in cross section may be. The bending machine described fulfills all of these Requirements.
Zeichnungs-LegendeDrawing legend
1 Stellaratorspule
2 Innenspule
3 Wicklungsaufbau
4 Wicklungslage
5 Wicklungslage
6 Außenspule
7 Innenwand
8 Bodenwand
9 Pfeilrichtung
10 RWR-Biegemaschine
11 Profilrichtanlage
12 Vorrichtstation
13 Coil-Station
14 Schienenanlage (nur für Coil)
15 Pfeilrichtung
16 Coil 1
17 Spulenleiter
18 Rolle
19 Rolle (Vorrichtstation 12)
20 Doppel-Rollen (Profilrichtanlage 11)
21 Pfeilrichtung
22 Maschinenrahmen
23 Schiene
24 Schlitten
25 Spindel
26 Motor
27 Portalschlitten
28 Motor
29 Spindel
30 Rollenführung (Portalschlitten 27)
31 Lagerschild
32 Spindel
33 Motor
34 Welle
35 Schwinge
36 Portalchassis
37 Motor
38 Spindel
39 Unterbau
40 Kugellager
41 Welle
42 Motor (für Tisch)
43 Motor (für Schwinge 35)
44 Basisdrehtisch
45 Pfeilrichtung
46 Kastenrahmen
47 Werkzeugtisch
48 Wickelform (Biegeschablone)
49 zweite Spulenhälfte (Spulenleiter 17)
50 Coil 2
51 Lagerbock
52 Biegekopf
53 Maschinengehäuse
54 Rollstation (beweglich)
55 Rollstation (starr)
56 Rollen
57 Rollen
58 Turm
59 Konsolarm
60 Schlitten
61 Pfeilrichtung (X-Richtung)
62 Pfeilrichtung
63 Pfeilrichtung
64 Linie
65 Bereich
66 Achse
67 Säulenrahmen (Portalsch. 27) 1 stellarator coil
2 inner coil
3 winding structure
4 winding position
5 winding position
6 outer coil
7 inner wall
8 bottom wall
9 arrow direction
10 RWR bending machine
11 Profile straightening system
12 preparation station
13 coil station
14 rail system (only for coil)
15 direction of arrow
16 coil 1
17 coil conductors
18 roll
19 roll (preparation station 12 )
20 double rolls (profile straightening machine 11 )
21 arrow direction
22 machine frames
23 rail
24 sledges
25 spindle
26 engine
27 gantry slides
28 engine
29 spindle
30 roller guide (portal slide 27 )
31 end shield
32 spindle
33 engine
34 wave
35 swingarm
36 portal chassis
37 engine
38 spindle
39 substructure
40 ball bearings
41 wave
42 motor (for table)
43 motor (for swing arm 35 )
44 basic rotary table
45 arrow direction
46 box frame
47 tool table
48 winding form (bending template)
49 second coil half (coil conductor 17 )
50 coil 2
51 bearing block
52 bending head
53 machine housing
54 rolling station (movable)
55 rolling station (rigid)
56 rolls
57 rolls
58 tower
59 Console arm
60 sledges
61 arrow direction ( X direction)
62 direction of arrow
63 direction of arrow
64 line
65 area
66 axis
67 column frame (Portalsch. 27 )
Claims (10)
- - ein Maschinenrahmen (22),
- - ein darüberliegender Schlitten (24), der auf dem Maschinenrahmen (22) in X-Richtung verfahrbar ist, wobei der Schlitten (24) Träger des Y-Schienensystems ist,
- - ein darüber sich befindender Portalschlitten (27) der verfahrbar ist (Rollenführung 30),
- - der Portalschlitten (27) hat jeweils beidseitige Säulenrahmen (67), die schwere Lagerschilder (31) tragen zur Aufnahme einer Schwinge (35), die Lagerschilder (31) sind über seitliche Schlitten vertikal verfahrbar,
- - die Schwinge nimmt ein kleineres Portal (36) auf, welches seitlich über Schlitten vertikal verfahrbar ist,
- - auf diesem Portal (36) ruht ein Basis drehtisch (44)
- - der Basisdrehtisch (44) hält über einem Kastenrahmen (46) in einer zweiten Ebene einen Werkzeugtisch (47), auf welchem die Wickelform (48) gelagert ist, über welche der Spulenleiter (17) formgewickelt wird,
- - der Biegekopf (52) (mit räumlicher Biegefähigkeit) ragt auf einem Konsolarm (59) in das Zentrum des Biegeraumes und ist auf dem Konsolarm (59) verschiebbar angeordnet,
- - die Biegestation ist über zehn Achsen gesteuert und kann jeden beliebigen Biegepunkt einer Wickelform (48) anfahren.
- - a machine frame ( 22 ),
- an overlying slide ( 24 ) which can be moved in the X direction on the machine frame ( 22 ), the slide ( 24 ) being the carrier of the Y rail system,
- - A portal slide ( 27 ) located above it which can be moved (roller guide 30 ),
- - The portal carriage ( 27 ) has column frames ( 67 ) on both sides, which carry heavy bearing plates ( 31 ) for receiving a rocker arm ( 35 ), the bearing plates ( 31 ) can be moved vertically via lateral carriages,
- - The rocker receives a smaller portal ( 36 ), which can be moved laterally over the slide,
- - A base rotating table ( 44 ) rests on this portal ( 36 )
- - The base turntable ( 44 ) holds a tool table ( 47 ) on a box frame ( 46 ) in a second plane, on which the winding form ( 48 ) is mounted, via which the coil conductor ( 17 ) is form-wound,
- - The bending head ( 52 ) (with spatial flexibility) protrudes on a bracket arm ( 59 ) in the center of the bending space and is displaceably arranged on the bracket arm ( 59 ),
- - The bending station is controlled via ten axes and can approach any bending point of a winding form ( 48 ).
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| DE3903298A DE3903298A1 (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | METHOD AND DEVICE FOR COLD FORMING PROFILES FROM IRON AND NON-FERROUS METALS BY SPACIAL ROLLING ROLL BENDING |
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- 1990-01-24 EP EP90101359A patent/EP0381025B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1990-02-03 JP JP2024990A patent/JPH03124323A/en active Pending
Patent Citations (3)
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| JPH03124323A (en) | 1991-05-27 |
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