DE102009020666B4 - Device for bending rod-shaped workpieces - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung (1) zum Biegen stangenförmiger Werkstücke (6) mit einem Wickeldorn (24), einer Zuführeinrichtung (2) für das Werkstück (6) an den Wickeldorn (24) und mit Einspannmitteln zum Festspannen des Werkstücks (6) am Wickeldorn (24) umfassen letztere ein Spannelement (27) mit einem Spannbacken (39), das am freien Ende des Wickeldornes (24) an einem Halter (26), um eine senkrecht zur Längsachse (23) des Wickeldorns (24) liegende Drehachse zwischen einer eingeklappten Ruhestellung und einer ausgeklappten Stellung zum Anklemmen des Werkstücks (6) gegen den Wickeldorn (24) verschwenkbar angebracht ist. Betätigungsmittel zum Verklappen des Spannelementes (27) befinden sich innerhalb des Wickeldornes (24). Der Halter (26) und das Spannelement (27) mit seinem Spannbacken (39) liegen in der eingeklappten Ruhestellung vollständig innerhalb einer gedachten zylindrischen Hüllfläche, deren Durchmesser kleiner als der kleinste am Außenumfang des Wickeldornes (24) innerhalb dessen Wickelbereiches ausgebildete Wickeldurchmesser ist.In a device (1) for bending rod-shaped workpieces (6) with a winding mandrel (24), a feed device (2) for the workpiece (6) on the winding mandrel (24) and with clamping means for clamping the workpiece (6) on the winding mandrel ( 24), the latter comprise a clamping element (27) with a clamping jaw (39) which, at the free end of the winding mandrel (24), is attached to a holder (26) around a rotation axis perpendicular to the longitudinal axis (23) of the winding mandrel (24) between a folded Rest position and an unfolded position for clamping the workpiece (6) against the winding mandrel (24) is attached pivotably. Actuating means for folding the tensioning element (27) are located inside the winding mandrel (24). The holder (26) and the clamping element (27) with its clamping jaws (39) lie completely within an imaginary cylindrical envelope surface, the diameter of which is smaller than the smallest winding diameter formed on the outer circumference of the winding mandrel (24) within its winding area in the folded rest position.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Biegen stangenförmiger Werkstücke, insbesondere solcher aus Hohlmaterial, mit einem um seine Längsachse verdrehbaren, fliegend gelagerten Wickeldorn, einer Zuführeinrichtung zum kontinuierlichen Zuführen eines Werkstücks an diesen, mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Zuführeinrichtung und Wickeldorn in Richtung der Längsachse des letzteren und mit Einspannmitteln zum Festspannen des Werkstücks am frei vorstehenden Endbereich des Wickeldornes.The invention relates to a device for bending rod-shaped workpieces, in particular those made of hollow material, with a rotatable about its longitudinal axis, cantilevered mandrel, a feeder for continuously feeding a workpiece to this, with a device for generating a relative movement between the feeder and mandrel in Direction of the longitudinal axis of the latter and with clamping means for clamping the workpiece at the freely projecting end portion of the winding mandrel.
Sowohl zum Rohrbiegen, wie auch bei der Federherstellung werden Dornwickeleinrichtungen eingesetzt, wenn entsprechende Spiralen oder Wendel hergestellt werden müssen. Dabei sind unterschiedliche Arten von Dornwicklern bekannt: Bei der einen Art wird ein drehbarer Wickeldorn verwendet, der aber in Axialrichtung ortsfest ist. Eine Zuführeinrichtung, mit der das zu wickelnde Material dem Wickeldorn zugeführt wird, wird während des Wickelvorganges entlang der Wickeldornachse verfahren und legt dabei, meist über Rollen, das zu behandelnde Werkstück auf den Wickeldorn („Legeeinrichtung”). Zu Beginn des Wickelvorgangs wird der Werkstückanfang mit dem Wickeldorn in geeigneter Weise verbunden bzw. dort festgeklemmt.Both for tube bending, as well as in the spring manufacturing Dornwickeleinrichtungen be used when appropriate spirals or helix must be made. Different types of mandrel winders are known: In one type, a rotatable winding mandrel is used, but which is stationary in the axial direction. A feeding device, with which the material to be wound is fed to the winding mandrel, is moved along the winding mandrel axis during the winding process and places, mostly on rollers, the workpiece to be treated on the winding mandrel ("laying device"). At the beginning of the winding process, the workpiece beginning with the winding mandrel is connected in a suitable manner or clamped there.
Bei der anderen Art von Dornwicklern wird der drehende Wickeldorn auch in Axialrichtung verfahren. Das Werkstück wird dabei in der eigenen, vorgegebenen Axialrichtung unter einem bestimmten Winkel zur Wickeldornachse, welcher der Steigung der gewünschten Wendel entspricht, kontinuierlich zugeführt und auf den Wickeldorn aufgewickelt.In the other type of mandrel winding the rotating mandrel is also moved in the axial direction. The workpiece is thereby continuously supplied in its own, predetermined axial direction at a certain angle to the winding mandrel axis, which corresponds to the pitch of the desired helix, and wound onto the winding mandrel.
Eine Wickelmaschine zum Herstellen von Schraubenfedern gemäß der erstgenannten Art ist aus der
Eine Wickelvorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern durch Aufwickeln von Draht auf einen sich drehenden Wickeldorn, bei welcher der Draht dem Wickeldorn wiederum über eine Legeeinrichtung zugeführt wird, die sich beim Wickelvorgang entlang der Wickeldornachse bewegt, ist aus der
Eine ähnliche Vorrichtung zum Herstellen von Schraubenfedern ist der
Bei der Vorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern durch Wickeln von Rundstäben, wie sie aus der
Die
Eine ähnliche Art der Befestigung des Rohres am Wickeldorn findet sich auch bei der Biegemaschine aus der
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschreibt die
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorgenannte Vorrichtung so weiterzuentwickeln, daß das Anklemmen bzw. Freigeben des Werkstücks am Wickeldorn ohne manuellen Eingriff oder Hilfselemente besonders rasch möglich ist und auch zum Entnehmen des fertig gewickelten Werkstücks das Eingreifen einer Bedienungsperson oder sonstige manuelle Eingriffe entbehrlich sind.Proceeding from this, the present invention seeks to further develop the aforementioned device so that the clamping or releasing of the workpiece on the mandrel without manual intervention or auxiliary elements is particularly quickly possible and also for removing the finished wound workpiece, the intervention of an operator or other manual intervention are dispensable.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Einspannmittel ein Spannelement mit einem Spannbacken umfassen, das am freien Ende des Wickeldornes an einem Halter angebracht und aus einer Ruhestellung, in der das Spannelement in Richtung der Längsachse des Wickeldornes vom Halter vorsteht, in eine Klemmstellung, in welcher der Spannbacken gegen das Werkstück auf dessen der Mantelfläche des Wickeldorns abgewandten Seite anliegt und dieses an der Mantelfläche des Wickeldornes festklemmt, (und umgekehrt) überführbar ist, wobei das Spannelement mit dem Spannbacken in der Ruhestellung und der Halter vollständig innerhalb einer gedachten zylindrischen Hüllfläche liegen, deren Durchmesser kleiner als der kleinste am Außenumfang des Wickeldornes innerhalb dessen Wickelbereiches auftretende Wickeldurchmesser ist, und ferner noch Betätigungsmittel innerhalb des Wickeldornes zum Überführen des Spannelementes aus der Ruhestellung in die Klemmstellung (und umgekehrt) angebracht sind.According to the invention this is achieved in a device of the type mentioned above in that the clamping means comprise a clamping element with a clamping jaw attached to the free end of the winding mandrel on a holder and from a rest position in which the clamping element in the direction of the longitudinal axis of the winding mandrel from the holder protrudes, in a clamping position, in which the clamping jaw rests against the workpiece on the lateral surface of the winding mandrel side facing away and this clamps on the lateral surface of the mandrel, (and vice versa) can be transferred, wherein the clamping element with the clamping jaws in the rest position and the holder are completely within an imaginary cylindrical envelope surface whose diameter is smaller than the smallest on the outer circumference of the winding mandrel occurring within the winding region winding diameter, and also still actuating means within the winding mandrel for transferring the clamping element from the Ruhestellun g in the clamping position (and vice versa) are attached.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Einspannen des Werkstückanfangs am Wickeldorn als Einspannmittel ein Spannelement mit einem Spannbacken eingesetzt, das über einen im Wickeldorn selbst angebrachten Betätigungsmechanismus betätigbar ist und dabei eine geöffnete und eine geschlossene Stellung einnehmen kann. in der geschlossenen Stellung klemmt das Spannelement das vorhandene Werkstück radial von außen gegen den Wickeldorn und hält es dort während des Wickelvorgangs fest. Anschließend kann es wieder durch die Betätigungseinrichtung im Wickeldorn in seine geöffnete Stellung überführt werden, in welcher das Werkstück freigegeben ist, wobei sich dann das Spannelement samt Spannbacken und der es tragende Halter innerhalb einer gedachten zylindrischen Hüllfläche liegen, deren Durchmesser kleiner als der kleinste am Außenumfang des Wickeldorns ausgebildete Wickeldurchmesser ist, d. h. bei einer glatten Mantelfläche des Wickeldornes ist der Durchmesser dieser gedachten Hüllfläche kleiner als der Manteldurchmesser des Wickeldornes. Ist der Wickeldorn jedoch an seiner Mantelfläche mit einer spiralförmig umlaufenden Windenut versehen, dann ist der kleinste hier an ihm ausgebildeten Wickeldurchmesser der, den der radial tiefste Bodenpunkt der umlaufenden Umfangsnut beschreibt. Dadurch ist sichergestellt, daß der Wickeldorn in Ruhestellung des Spannelementes dann, wenn die gewünschte Werkstückwendel hergestellt ist, ohne Schwierigkeit aus dieser entweder herausgezogen werden kann, wenn die Wendel entsprechend stark axial ausfedert, oder, wenn dies nicht der Fall ist, dann problemfrei unter gegenläufiger Drehung des Wickeldornes und einem entsprechenden axialen Verfahren desselben ohne weiteres entfernt werden kann.In the apparatus according to the invention, a clamping element with a clamping jaw is used for clamping the workpiece start on the winding mandrel as clamping means, which is actuated via a winding mandrel itself mounted actuating mechanism and can take an open and a closed position. in the closed position, the clamping element clamps the existing workpiece radially from the outside against the winding mandrel and holds it there during the winding process. Then it can be transferred again by the actuator in the winding mandrel in its open position in which the workpiece is released, then the clamping element together with clamping jaws and the holder supporting it lie within an imaginary cylindrical envelope surface whose diameter is smaller than the smallest on the outer circumference the winding mandrel formed winding diameter is, d. H. with a smooth lateral surface of the winding mandrel, the diameter of this imaginary envelope surface is smaller than the jacket diameter of the winding mandrel. However, if the winding mandrel is provided on its lateral surface with a spirally revolving winch groove, then the smallest winding diameter formed on it here is that which the radially lowest bottom point of the peripheral circumferential groove describes. This ensures that the winding mandrel in the rest position of the clamping element when the desired workpiece coil is made, without difficulty from this can either be pulled out when the coil correspondingly strong rebound axially, or, if this is not the case, then problem-free under opposite Rotation of the mandrel and a corresponding axial process thereof can be easily removed.
Da das Überführen des Spannelementes zwischen seinen beiden Endstellungen über im Wickeldorn angebrachte Betätigungsmittel erfolgt, die ihrerseits problemfrei automatisch ansteuerbar sind, kann der gesamte Vorgang des Einspannens des an den Wickeldorn herangeführten Werkstoffendes zu Beginn des Wickelvorganges ebenso wie die Freigabe des Werkstoffendes nach erfolgtem Wickeln automatisch vorgenommen werden und erfolgt zudem auch sehr rasch.Since the transfer of the clamping element between its two end positions via the winding mandrel mounted actuating means, which in turn are automatically controlled problem-free, the entire process of clamping the brought up to the winding mandrel end material can be made automatically at the beginning of the winding process as well as the release of the material end after winding Becoming and also happens very quickly.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Wickeldornes und der Einspannmittel sowie deren Aktivierung durch Betätigungsmittel innerhalb des Wickeldornes ermöglicht es, diese gesamte Wickeleinrichtung auch als ein separates Modul auszubilden und an bestehenden Maschinen einzusetzen, wodurch bereits vorhandene Rohrbiegemaschinen, Drahtbiegemaschinen oder Federbiegemaschinen unschwer nachrüstbar sind. Irgendwelche Änderungen der Wickelaufgabe kann durch einen einfachen und zügigen Werkzeugwechsel von Wickeldorn und Spannbacken Rechnung getragen werden, wobei die Wendelherstellung sogar als Zwischenarbeitsgang integriert werden kann, indem z. B. nach oder vor dem Wickeln andere Bearbeitungsgänge wie Biegen, Trennen, Endenumformung, usw. erfolgen können.The inventive design of the winding mandrel and the clamping means and their activation by actuating means within the winding mandrel makes it possible to form this entire winding device as a separate module and use existing machines, which already existing pipe bending machines, wire bending or spring bending machines are easily retrofitted. Any changes in the winding task can be accommodated by a simple and rapid tool change of mandrel and jaws, the helix can even be integrated as an intermediate work by z. B. after or before winding other operations such as bending, cutting, end forming, etc. can be done.
Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ausgestaltung der Einspannmittel am Ende des Wickeldornes ebenso wie die Anordnung der Betätigungsmittel für das Spannelement innerhalb des Wickeldornes konstruktiv recht einfach lösbar, bedarf keines großen Aufwandes und ist auch mechanisch unkompliziert. Zudem ist ein sehr rasches überführen des Spannelementes aus seiner Ruhestellung in die Klemmstellung (und umgekehrt) möglich, was für eine voll automatisierte Herstellung von Wendeln im Wickelverfahren sehr wichtig ist.Moreover, in the device according to the invention, the design of the clamping means at the end of the mandrel as well as the arrangement of the actuating means for the clamping element within the winding mandrel constructively quite easily solvable, requires no great effort and is also mechanically straightforward. In addition, a very quick transfer of the clamping element from its rest position into the clamping position (and vice versa) is possible, which is very important for a fully automated production of helixes in the winding process.
Bei der Erfindung wird ein integriertes, gesteuert öffenbares und schließbares Spannelement eingesetzt, was eine hoch effiziente automatisierte Herstellung von Wendeln aus Draht, Rohr u. ä. sowie auch eine schnelle Anpassung an geänderte Wickelaufgaben möglich macht.In the invention, an integrated, controllable openable and closable clamping element is used, which is a highly efficient automated production of helices of wire, tube u. Ä. as well also makes a quick adaptation to changing winding tasks possible.
Eine ganz besonders einfache und sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Spannelement als ein verklappbares Teil ausgeführt ist, das um eine senkrecht zur Längsachse des Wickeldornes liegende Drehachse zwischen einer eingeklappten Ruhestellung und einer ausgeklappten Klemmstellung verklappbar ist.A particularly simple and very advantageous embodiment of the invention is that the clamping element is designed as a foldable part which can be folded around a rotational axis perpendicular to the longitudinal axis of the winding mandrel between a retracted rest position and a deployed clamping position.
Bei der Erfindung ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn Betätigungsmittel zum Verklappen des Spannelementes eine durch eine axiale Durchgangsbohrung des Wickeldornes verlaufende, in dieser axial verschieblich gelagerte Betätigungsstangen umfassen, die in Richtung der Längsachse des Wickeldornes relativ zu letzterem verschiebbar ist, wobei durch ihre Verschiebebewegung die Klappbewegung des Spannelementes bewirkt wird. Besonders vorzugsweise ist dabei die Betätigungsstange an einen fluidbetätigten, doppelseitig wirkenden Druckzylinder (etwa ein Pneumatikzylinder oder ein Servozylinder) angeschlossen.In the invention, it is particularly advantageous if actuating means for folding the clamping element extending through an axial through hole of the winding mandrel, in this axially displaceably mounted actuating rods, which is displaceable in the direction of the longitudinal axis of the winding mandrel relative to the latter, wherein by their displacement movement the Folding movement of the clamping element is effected. Particularly preferably, the actuating rod is connected to a fluid-operated, double-acting pressure cylinder (such as a pneumatic cylinder or a servo cylinder).
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, daß der Spannbacken am Spannelement auswechselbar befestigt ist, wodurch sich eine flexible Anpassung des Spannbackens an unterschiedliche Werkstücke leicht bewerkstelligen läßt.A further preferred embodiment of the invention also consists in that the clamping jaw is fixed replaceably on the clamping element, whereby a flexible adjustment of the clamping jaw to different workpieces can easily accomplish.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgesehen, daß der Halter im wesentlichen in Form eines Kreiszylinders ausgebildet ist, der von seiner dem Wickeldorn abgewandten Endfläche aus mit einem zentral liegenden, über seine ganze Durchmesserbreite verlaufenden und nur über einen Teil seiner Länge sich in ihn hinein erstreckenden Querschlitz versehen ist, in dem das verklappbare Spannelement sitzt und dort mit einem Ende um einen radial zur Mittelachse des Kreiszylinders versetzten, senkrecht zur dieser liegenden, den Querschlitz durchquerenden Bolzen verschwenkbar gelagert ist, wobei die Betätigungsstange mittels einer an ihr und am Spannelement angelenkten Verbindungslasche mit letzterem verbunden ist. Hierdurch wird eine sehr wirksame, einfach aufgebaute konstruktive Anordnung erreicht, die auch stets eine sichere Verklappung des Spannelementes gewährleistet.In a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the holder is formed substantially in the shape of a circular cylinder which extends from its end facing away from the winding mandrel with a centrally located, extending over its entire diameter width and only over part of its length into it extending transverse slot is provided in which the collapsible clamping element sits and there with one end about a radially offset to the central axis of the circular cylinder, perpendicular to this lying, the transverse slot traversing bolt is pivotally mounted, wherein the actuating rod by means of a hinged at her and the clamping element connecting strap associated with the latter. As a result, a very effective, simply constructed construction arrangement is achieved, which always ensures a safe dumping of the clamping element.
Bei der Erfindung wird vorzugsweise die axiale Durchgangsbohrung des Wickeldornes, in der die Betätigungsstange verläuft, in ihrem dem Halter zugewandten axialen Endbereich mit einem radial erweiterten Abschnitt versehen, innerhalb dessen die Verbindungslasche beim Betätigen des Spannelementes unbehindert ihre entsprechenden Bewegungen ausführen kann.In the invention, preferably, the axial through hole of the winding mandrel, in which the actuating rod extends, provided in its the holder facing axial end portion with a radially expanded portion within which the connecting strap can freely perform their corresponding movements when operating the clamping element.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Wickeldorn ausgestattet, der an seiner Mantelfläche mit einer spiralförmig umlaufenden Umfangsnut versehen ist.In a further embodiment of the invention, the device according to the invention is equipped with a winding mandrel which is provided on its lateral surface with a spirally circumferential groove.
Die konstruktive Ausgestaltung des Spannelementes mit dem an ihm angebrachten Spannbacken kann in jeder geeigneten Art und Weise vorgesehen werden. Besonders bevorzugt wird das Spannelement jedoch als ein verklappbarer Hebel ausgeführt, an dessen der Klappachse abgewandtem freien Ende der Spannbacken befestigt ist. Dies führt zu einer sehr einfachen, aber flexiblen Ausgestaltung des Spannelementes.The structural design of the clamping element with the clamping jaws attached to it can be provided in any suitable manner. However, the tensioning element is particularly preferably designed as a foldable lever, at the free end of the clamping jaws facing away from the folding axis. This leads to a very simple, but flexible design of the clamping element.
Vorteilhafterweise wird bei der Erfindung der Spannbacken vom Spannelement tangential zu dessen Verklappbewegung in Richtung zur Klemmstellung hin vorstehend ausgebildet.Advantageously, in the invention, the clamping jaws are formed by the clamping element tangentially to its folding movement in the direction of the clamping position projecting.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Zuführeinrichtung und Wickeldorn in Richtung der Längsachse des Wickeldornes Mittel umfaßt, mittels derer der Wickeldorn beim Aufwickeln des Werkstücks in Richtung seiner Längsachse verschiebbar ist, wofür insbesondere geeignete Servoeinrichtungen eingesetzt werden können.A further advantageous embodiment of the invention consists in the fact that the means for generating a relative movement between the feed device and winding mandrel in the direction of the longitudinal axis of the winding mandrel comprises means by means of which the winding mandrel during winding of the workpiece is displaceable in the direction of its longitudinal axis, for which particularly suitable servos used can be.
In bestimmten Fällen kann es gleichermaßen jedoch auch vorteilhaft sein, die Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Zuführeinrichtung und Wickeldorn in Richtung der Längsachse des letzteren als Legeeinrichtung auszubilden, bei der die Zuführeinrichtung und die Stützeinrichtung zum Abstützen des Werkstücks unter Beibehaltung ihrer Ausrichtung zum Wickeldorn entlang dessen Längsachse seitlich verschiebbar sind.In certain cases, however, it may equally be advantageous to form the device for generating a relative movement between the feed device and winding mandrel in the direction of the longitudinal axis of the latter as a laying device, wherein the feeding device and the supporting device for supporting the workpiece while maintaining its alignment with the winding mandrel along its Longitudinal axis are laterally displaceable.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläuterter. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings in principle. Show it:
Die Zuführeinrichtung
Mittels der Zuführeinrichtung
Mittels einer Überlagerung der Bewegungen der Zuführeinrichtung
Die Bewegungsachsen a bis c ermöglichen eine beliebige Positionierung des Werkstücks
Neben dem in
Der Biegekopf
In dem in
Die Wickeleinrichtung
Die Wickeleinrichtung
An der vom Biegekopf
Auf dem Schlitten
Es wird nun auf die vergrößerten Darstellungen der Wickelwelle
Die
Wie aus den Längsschnitt-Darstellungen der
Während die axiale Durchgangsbohrung
Die axiale Länge dieses erweiterten Endabschnitts
Wie die
Die Schwenkachse der Anlenkstelle der Verbindungslasche
Das Spannelement
Bei dem in
Die Betätigungsstange
Der Druckzylinder, mit dem die Betätigungsstange
Wie die
Wie
Die Ausrichtung der Wickeleinrichtung
Die Umlaufnut
Nun wird wieder Bezug genommen auf die Darstellungen der
Die Wickelwelle
Am frei vorstehenden Ende des Spannelements
Der Halter
In seiner geschlossenen Stellung (
In seiner geöffneten Stellung (
Bei der Ausführungsform der
Was den Verlauf der Umfangsnut
In den
Nachfolgend soll nunmehr anhand der
Des Werkstück
The
Nun wird das Spannelement
Sodann wird die zusätzliche Stützeinrichtung
Nach Herstellung der gewünschten Windungsanzahl werden die verschiedenen Antriebe programmgesteuert gestoppt und das Spannelement
Anschließend wird durch eine Verfahrbewegung des Schlittens
Anstellte der Verfahrbewegung g des Schlittens
Als Werkstücke können prinzipiell alle stangenförmigen Werkstücke
Die in den Figuren dargestellte Ausführung des Spannelementes
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