DE4229294C1 - Vorrichtung zum Formen von Draht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen von Draht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DE 39 15 784 C1 ist eine Vorrichtung zum Formen von Draht beschrieben, mit der ein (bedingtes) räumliches Biegen von Drahtwerkstücken möglich ist. Dazu ist außer den Windewerkzeugen (88, 90) und Biegewerkzeugen (86, 142) ein weiteres Biege­ werkzeug (92) in einem einen Werkzeughalter (74) bildenden Dreh- und Verschiebekopf vorgesehen, der im unteren Ende einer Spindel bzw. Welle (12), zum Beispiel einer CNC-gesteuerten Schenkelfederwindemaschine, auswechselbar eingesetzt ist. Dadurch können Biege- und Windeoperationen direkt an der Düse einer Spezialdrahtführung (50) durchgeführt werden. Dieses multifunktionale Werkzeug (92) besitzt in zwei Wirk­ ebenen (IV 1 und IV 2) vier Wirkzonen (108, 110, 112, 114) mit je zwei Biegekanten (108′; 108′′ bzw. 114′; 114′′), so daß damit Abbiegungen in allen vier Raum-Quadranten durch über­ lagerte Längs- und Rotationsbewegungen der Spindel (12) durchgeführt werden können.

Bei komplizierten Drahtteilen, zum Beispiel solchen mit mehreren kurz aufeinanderfolgenden Abbiegungen und Windeabschnitten, kann das multifunktionale Biegewerkzeug (92) platzbedingt, zum Beispiel weil das bereits teilweise geformte Werkstück im Wege steht, mit seinen aktiven Biegekanten oft nicht an die Biegestelle gefahren und zum Einsatz gebracht werden, so daß dieses Biegewerkzeug (92) nur bedingt einsatzbereit ist, weshalb mit der vorgenannten Vorrichtung nur relativ einfache räumlich geformte Drahtteile hergestellt werden können.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Vorrichtung, die einschließlich des Zuführens des Drahtes drei unabhängig voneinander, jedoch abgestimmt auf­ einander, programmgesteuerte Bewegungen (3-Achsen-Steuerung) ausführt, so zu verbessern, daß auch komplizierteste räumliche Drahtbiege- und/oder Windeteile einfach und präzise und trotzdem relativ schnell hergestellt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht - ausgehend von der Erkenntnis, daß eine Drehung des zugeführten Drahtes um seine Achse als weiterer Freiheitsgrad die Formmöglichkeiten wesentlich er­ weitert - erfindungsgemäß in der Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die durch die Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen ausgestaltet bzw. weitergebildet sein kann.

Erfindungsgemäß wird also in vorteilhafter Weise eine zusätzliche programmgesteuerte und auf die bisher vorhandenen CNC-gesteuerten Bewegungen abgestimmte vierte Bewegung (4-Achsen-Steuerung) eingeführt, die den vom Drahtbund kommenden zugeführten, zu verarbeiten­ den Draht, ebenfalls CNC-gesteuert, in vorbestimmtem Winkel­ grad und Zeitpunkt und gegebenenfalls gleichzeitig während des Zuführens des Drahtes in die Formstation der Vorrichtung für jeden einzelnen Formgebungsabschnitt an dem zu fertigenden Werkstück in dessen günstigste räumliche Lage bzw. Arbeits­ stellung in bezug auf die Formwerkzeuge zur Erzielung maß­ genauer und präzis geformter Werkstücke dreht.

Als weiterer Stand der Technik offenbart die DE 22 64 589 C3 eine Maschine zum Winden von Schraubenfedern aus Federdraht, bei der der Draht vor dem Auflaufen auf die Windewerkzeuge zur Erzeugung einer Vorspannung mittels der angetriebenen Einzugswalzen dauernd, d. h. während des gesamten Windevorgangs bis zum Abschneiden der fertigen Feder, um die Drahtachse in einer Richtung ver­ drillt wird, wozu die Einzugswalzen (100) in einer antreib­ baren Trommel (107) gelagert sind, die um die Achse des Drahtes (29) drehbar ist.

Vom letzteren macht die vorliegende Erfindung zwar auch Gebrauch; bei der bekannten Maschine dient das dauernde Tordieren des Drahtes jedoch der Herstellung von Schraubenfedern mit durch Ver­ drillen und anschließende plastische Verformung des Federdrahtes verbesserten Eigenschaften.

Ein - wie bei der Erfindung vorgesehenes - rechnergesteuertes, vorbestimmtes und auf den Verfor­ mungsablauf bezogenes, individuell abgestimmtes, intermit­ tierendes, wahlweises Vor- und Zurückdrehen des Drahtes zur Herstellung räumlich in allen Ebenen geformter Drahtwerk­ stücke ist bei der bekannten Maschine dagegen nicht vorhanden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der durch die Zeich­ nung beispielhaft (und zum Teil schematisch) dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Ausführungsform in Vorderansicht in teil­ weise abgebrochener und geschnittener Dar­ stellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ausschnitts von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 durch die Ausführungsform und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 durch die Ausführungsform.

Die in ihren konstruktiven Einzelheiten in den Fig. 1 bis 4 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung mit CNC-Steuerung besteht hauptsächlich aus einem waagrechten Drahteinzug 10′ einer Drahtformstation 12 und einem Schneid­ werkzeug 14 zum Ablängen des Werkstücks vom endlosen Draht 16.

Der Drahteinzug 10 weist ein Einzugsgehäuse 18 auf, in dem insgesamt vier Drahteinzugswalzen 20 drehbar gelagert sind, die den Draht 16 in die Drahtformstation 12 vorschieben. Die Walzen 20 sind dabei paarweise angeordnet und werden von einem an einem Lagerkörper 24 befestigten ersten CNC-regel­ baren Servomotor 28 mit Welle 29 über ein erstes Zahnriemen­ getriebe 30 programmgesteuert, drehzahlgeregelt intermit­ tierend, wahlweise vor- und rückwärtsdrehend angetrieben. Dazu ist ein Zahnring 32, der Teil des ersten Zahnriemen­ getriebes 30 ist, auf dem Einzugsgehäuse 18 drehbar gelagert und Teil eines zweiten Zahnriemengetriebes 36, das eine Schneckenwelle 38 mit zwei Schnecken 40 und 42 antreibt. Eine erste Schnecke 40 kämmt mit einem auf einer unteren Antriebswelle 44 eines ersten Einzugswalzenpaares drehfest sitzenden Schneckenrad 46 und treibt über Zahnräder 48 und 50 eine obere Antriebswelle 52 drehzahlgleich an, während die zweite Schnecke 42 entsprechend die Antriebswellen 58 und 60 des zweiten Einzugswalzenpaares antreibt.

Das Einzugsgehäuse 18 selbst ist in dem Lagerkörper 24 mittels Kugellagern 64 und 66 drehbar gelagert. Das Einzugs­ gehäuse 18 wird von einem am Lagerkörper 24 mittels Lager 68 befestigten zweiten CNC-regelbaren Servomotor 70 mit Welle 71 über ein drittes Zahnriemengetriebe 72 Programm­ gesteuert, intermittierend, wahlweise vor- und rückwärts­ drehend angetrieben. Dabei stören sich die Antriebe der Einzugswalzen bzw. ihres käfigartigen Gehäuses 18 nicht. In Fig. 1 ist rechts vom Drahteinzug 10, wie in der DE 39 15 784 C1 näher beschrieben, eine vertikale Welle 76 mittels eines Pendellagers 78 drehbar in einem Spindelbock 80 senk­ recht zur Drahtvorschubrichtung gelagert. Wie dort wird die Welle 76, die über einen großen Teil ihrer Länge am Kreisum­ fang mit einer Verzahnung 82 versehen ist, von einem ange­ deuteten dritten CNC-regelbaren Servomotor 86 über einen nicht gezeigten Zahnriementrieb angetrieben, wobei das Maß der Spindel- bzw. Wellendrehung die Drehrichtung und der Still­ stand frei wählbar sind.

Damit die Welle 76 auch hier zusätzlich zu ihrer Drehbewegung auch noch eine gegebenenfalls gleichzeitige Längsbewegung ausführen kann, ist ein angedeuteter vierter CNC-regelbarer Servomotor 90 vorgesehen, der über einen Zahnriementrieb ein ebenfalls nicht gezeigtes Kugelgewindegetriebe antreibt, das die Drehbewegung des Servomotors 90 in eine Längsbewegung der Welle 76 umwandelt. Die Größe der Längsbewegung der Welle 76 ist dabei durch die CNC-Steuerung ebenfalls frei wählbar.

Am unteren Ende der Welle 76 ist in einer konischen Auf­ nahme ein aus dem DE 89 15 888 U1 bekannter Werkzeughalter 94 starr, jedoch lösbar befestigt, der mehrere Werkzeuge an seinem Umfang angeordnet und über seine Länge verteilt tragen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) sind dies zwei Windewerkzeuge 98 und 100 mit mehreren Wirkzonen mit je einer Führungsrille 102 für den auflaufenden Draht 16 sowie ein Biegewerkzeug 104.

An der in Fig. 1 rechten Stirnseite des Lagerkörpers 24 ist ein Flansch 118 mittels Schrauben 120 befestigt, der mittig ein Kugellager 122 aufnimmt, in dem eine zweigeteilte, aus einem Oberteil 126 und einem Unterteil 128 bestehende erste Drahtführung 130 drehbar gelagert ist. Die in einem ersten Drahtführungshalter 132 am Einzugsgehäuse 18 gehal­ tene erste Drahtführung 130 erstreckt sich nach links bis an den Auslauf des rechten Drahteinzugwalzenpaares heran und nach rechts bis nahe an einen Drahtführungs-Einsatz 136, der in einer Ausnehmung eines zweiten Drahtführungshalters 138 festgeschraubt ist und mit dem Schneidwerkzeug 14 zusammen­ wirkt. Der zweite Drahtführungshalter 138 selbst ist in einer zur Achse 145 der ersten Drahtführung 130 hin gerichte­ ten Nut eines prismatischen und sich in Richtung auf die Welle 76 erstreckenden Teiles 140 des Flansches 118 Lösbar befestigt. Fluchtend mit der Achse der ersten Drahtführung 130 ist eine Drahtführungsbohrung 137 in den Ein­ satz 136 eingearbeitet. Links von der ersten Drahtführung 130 ist am Einzugsgehäuse 18 zwischen den beiden Einzugs­ walzenpaaren eine zweite Drahtführung 144 befestigt, die mit der ersten eine gerade Drahtführungsachse 145 definiert. Der Lagerkörper 24 kann auf dem Maschinengestell 146 in Richtung auf die Welle 76 verstellt werden, wodurch die Drahtführungen 130 und 144 sowie der Einsatz 136 an das zu fertigende Werkstück angepaßt werden können.

An der in Fig. 1 linken, der Drahteinlaufseite des drehbar gelagerten Einzugsgehäuses 18 ist eine übliche Drahtricht­ einrichtung 148 mit horizontal und vertikal angeordneten Richtrollen zum Geraderichten des Drahtes 16 befestigt, bevor dieser durch einen als Hohlwelle 152 ausgebildeten Teil des Einzugsgehäuses 18 hindurch zwischen die Einzugs­ walzen 20 eingeführt wird.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die folgende:

Der geradegerichtete und zwischen den Einzugswalzen 20 ein­ gespannte endlose Draht 16 wird bei Aktivierung des ersten Servomotors 28 durch die Drahtführungen 130 und 144 sowie den Einsatz 136 hindurch mittels der CNC-gesteuerten Ein­ zugswalzen 20 intermittierend waagrecht in gerader Linie in die Drahtformstation 12 vorgeschoben und entsprechend den am Werkzeughalter 94 angeordneten, 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 des dritten und des vierten Servomotors 86 bzw. 90 und sind aus der beispielgebenden DE 39 15 784 C1 bekannt.

Der mittels der Einzugswalzen 20 zugeführte endlose Draht 16 wird durch den zweiten Servomotor 70 über das Zahnriemen­ getriebe 72 und das Einzugsgehäuse 18 CNC-gesteuert im vor­ bestimmten Winkelmaß und im rechten Zeitpunkt, gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Zuführen des Drahtes 16, für jeden ein­ zelnen Formgebungsabschnitt des Drahtes - falls dafür erfor­ derlich - in die dafür günstigste räumliche Bearbeitungslage zur Durchführung des nächsten Bearbeitungsschrittes gedreht, wobei auch der Auffederung des entstehenden Drahtgebildes Rech­ nung getragen wird. Dabei dreht sich bei späteren Bearbeitungsschritten jeder bereits geformte Abschnitt natürlich in selbem Maße mit; so kann zum Beispiel nach be­ endeter Formgebung das fertige Drahtwerkstück so gedreht werden, daß dieses in günstigster Position von einem Greif­ werkzeug erfaßt und übernommen werden kann, bevor es vom einlaufenden Draht mit einem Messer der Schneideinrichtung 14 zum Beispiel gegen den Drahtführungseinsatz 136 abgeschnitten wird, um von dem Greifwerkzeug in eine nachfolgende Bear­ beitungsstation transportiert zu werden.

Jeweils vor Beginn der Erzeugung des als nächstes zu ferti­ genden Werkstückes dreht der zweite Servomotor 70 das Ein­ zugsgehäuse 18 in seine Ausgangsdrehlage zurück, damit der vor der Drahtrichteinrichtung 148 liegende, vom Drahtvorrat, zum Beispiel auf einem Überkopfhaspel, kommende Drahtab­ schnitt nicht plastisch tordiert wird. Während einer Form­ gebung kann dies nicht geschehen, weil der nachlaufende Draht dabei nur gemäß dem Saldo der Hin- und Herdrehungen des eingezogenen Drahtabschnittes verdrillt wird.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Formen von Draht, insbesondere Schenkel­ federwinde- und -biegemaschine, mit einer Drahtführung (130), einer an deren Einmündung angeordneten, den Draht (16) dreh­ fest einklemmenden Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60), einer an der Ausmündung der Drahtführung (130) drehbar angeordneten Welle (76), deren Längs- und Drehachse der geraden Drahtbahn außerhalb der Drahtführung (130) nahesteht, und mit einem am freien Ende der Welle (76), gegebenenfalls lösbar, drehfest angeordneten Werkzeughalter (94), der wenigstens ein Werkzeug (98, 100, 104) zum Winden und/oder Biegen des zugeführten Drahtes (16) trägt, wobei der Drahtvorschub zur Welle (76) durch die Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60) sowie die Dreh- und Verschiebebewegungen der Welle (76) zum Bewegen des Werkzeuges (98, 100, 104) in die Drahtbahn und relativ zu dieser programmsteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die den eingezogenen Draht (16) einklemmenden Teile (Walzen 20) der Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60) gemeinsam um die Drahtführungsachse (145) wahlweise vorwärts bzw. rückwärts drehbar sind, und zwar intermittierend in auf den Verformungs­ ablauf bezogener Weise, und daß die gemeinsamen Drehbewegungen jener Teile (Walzen 20) um die Achse (145) sowie ggf. ein Drahtrückzug weg von der Welle (76) durch die rückwärts laufende Drahteinzugseinrichtung programmsteuerbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Drahteinzugseinrich­ tung (20, 28 bis 60) mindestens ein Paar zusammenwirkender Walzen (20) mit wenigstens einer Antriebswelle (44, 52 bzw. 58, 60) aufweist, die an einem um die Drahtführungsachse (145) drehbaren Gehäuse (18) gelagert ist, an welchem eine achsparallele Hauptwelle (38) drehbar gelagert ist, die mittels eines Zahnradgetriebes (40, 46 bis 50) auf die Walzen-Antriebswelle (44, 52) wirkt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zahnradgetriebe (40, 46 bis 50) ein Schneckengetriebe (40, 46) mit einer außerhalb der Draht­ führungsachse (145) liegenden Schneckenwelle (38) als Haupt­ welle aufweist, welche mittels eines Zahnriemengetriebes (36) mit einem Zahnring (32) antreibbar ist, der koaxial zur Drahtführungsachse (145) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die den eingezogenen Draht (16) einklemmenden Teile (Walzen 20) der Drahtein­ zugseinrichtung (20, 28 bis 60) an einem um die Draht­ führungsachse (145) drehbaren Gehäuse (18) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) mit einer koaxial zur Drahtführungsachse (145) angeordneten Hohlwelle (152) zur Gehäusedrehung um diese Achse (145) ver­ sehen ist und daß die Hohlwelle (152) mit einem Zahnriemen­ getriebe (72) versehen ist, auf das eine achsparallele Mo­ torwelle (71) wirkt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zahnring (32) frei drehbar auf der Hohl­ welle (152) sitzt und Teil eines Zahnriemengetriebes (30) ist, auf das eine achsparallele Motorwelle (29) wirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, mit einer Draht­ richteinrichtung (148), dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtrichteinrichtung (148) an das vom Gehäuse (18) ent­ fernte Ende der Hohlwelle (152) angebaut ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführung (130) mit einem zwi­ schen ihrer Ausmündung und der Welle (76) angeordneten Drahtführungseinsatz (136) in einem Drahtführungshalter (138) versehen ist, der senkrecht zur Drahtführungsachse (145) an einem prismatischen Teil (140) eines ortsfesten Flansches (118) lagerte und daß der Einsatz (136) mit einem Schneidwerkzeug (14) zusammenwirkt, das den Draht (16) am Einsatz (136) abschert.