Umformmaschine

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine.

Umformmaschinen sind Werkzeugmaschinen, die mit Hilfe geeigneter Werkzeuge aus langgestreckten Werkstücken wie Draht, Rohr, Band oder dergleichen in einem automatischen Herstellungsprozess kleinere oder größere Serien von Formteilen mit teilweise komplexer Geometrie überwiegend durch Umformen erzeugen können. Bei einer Verarbeitungsmaschine in Form von einer Umformmaschine kann es sich beispielsweise um eine Biegemaschine zum Erzeugen von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus Drahtmaterial, Bandmaterial oder Rohrmaterial durch Biegen, um eine Richtmaschine zum Richten von Werkstücken, um eine Nagelmaschine oder um eine Federherstellungsmaschine zur Herstellung von Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern oder anderen federartigen Formteilen durch Federwinden oder Federwickeln handeln. Zur effizienten Herstellung großer Stückzahlen von Formteilen werden heutzutage hochproduktive computernumerisch gesteuerte Umformmaschinen mit zahlreichen Maschinenachsen eingesetzt, die über eine Steuereinrichtung koordiniert angesteuert werden.

Bei der Herstellung von Formteilen aus Draht wird der Draht unter der Steuerung durch ein NC- Steuerprogramm mittels einer Einzugseinrichtung der Umformmaschine von einem Werkstückvorrat zum Werkzeugbereich der Umformmaschine eingezogen bzw. gefördert. Der Werkstückvorrat wird in Form eines Coils bereitgestellt, der normalerweise in einer Aufnahmeeinrichtung aufgenommen ist. Der Begriff „Coil“ bezeichnet hier ein nach Art einer Spule aufgewickeltes Drahtgebinde. Der Werkstückvorrat wird in einer der Umformmaschine zugeordneten Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu der Umformmaschine vorgehalten. Durch die in Materialförderrichtung nachgeschalteten Umformwerkzeuge wird der zugeführte Draht zum gewünschten Formteil umgeformt. Nach Abschluss einer Umformoperation wird das fertiggestellte Formteil unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Draht abgetrennt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes zu fertigende Formteil. Eine wesentliche Aufgabe der Vorrichtung zum Zuführen des langegestreckten Werkstücks vom Werkstückvorrat bis zur Einzugseinrichtung der Umformmaschine besteht darin, der Umformmaschine bzw. deren Einzugseinrichtung das Werkstückmaterial in einem geeigneten Geschwindigkeitsprofil zuzuführen. Dies kann eine technische Herausforderung darstellen, vor allem bei hochdynamisch arbeitenden Umformmaschinen, die mit intermittierendem Einzug und/oder mit stark schwankenden Einzugsgeschwindigkeiten und starken Beschleunigungen arbeiten.

Starke Beschleunigungen können unter anderem dann auftreten, wenn das zugeführte Werkstückmaterial für die Schnittoperation nach Abschluss einer Umformoperation stark abgebremst werden muss, teilweise bis zum Stillstand. Dadurch entstehen hohe dynamische Anforderungen an das Abwickeln des Werkstückmaterials vom Coil. Hier stehen sich einander widersprechende Anforderungen gegenüber, nämlich einerseits die zum Teil geforderten hohen Beschleunigungen (positive und negative Beschleunigungen) an der Einzugseinrichtung der Umformmaschine und andererseits Rückhaltekräfte auf Seiten des Coils

In vielen Fällen wird der Coil in einer Aufnahmeeinrichtung mit einer (drehbaren) Haspel aufgenommen. Trotz der teilweise geforderten großen Beschleunigungen am Einzug der Umformmaschine sollte die Haspel möglichst ruhig laufen, um das Werkstückmaterial kontinuierlich (d.h. insbesondere ohne Stillstand) abgeben zu können. Man versucht seit langem, unter Einsatz von beweglich gelagerten Umlenkeinrichtungen und/oder Schwenkarmen oder dergleichen existierende Ungleichförmlichkeit beim Materialabzug zu kompensieren.

So wird beispielsweise in der DE 10 2010 047 531 B4 eine Vorrichtung zur Drahtzuführung an Drahtverarbeitungsmaschinen beschrieben, bei der der Draht von einer einen Drahtcoil aufnehmenden, um eine Achse verdrehbaren Haspel abgezogen und einen der Drahtverarbeitungsmaschinen vorgeschalteten Drahteinzug zugeführt wird. Dabei ist der Haspel in Drahtabzugsrichtung mindestens eine Drahtumlenkeinrichtung nachgeschaltet, über die der von der Haspel abgezogene Draht geführt und zum Drahteinzug hin abgegeben wird. Dem Drahteinzug vorgeschaltet ist eine Drahtspeichereinrichtung, die eine einen geschlossenen Umlauf ausbildende Führungsbahn vorgibt, auf welcher der Draht läuft und deren Durchmesser zwischen einem kleineren, einer inneren Radiallage der Führungsbahn entsprechenden, und einem größeren, der äußeren Radiallage der Führungsbahn entsprechenden Wert veränderbar ist, wobei die Führungsbahn in Richtung auf die Einnahme der äußeren Radiallage hin federvorgespannt ist. Die DE 10 2010 012 263 B3 beschreibt eine Vorrichtung zum Steuern des Antriebs einer Haspel, die einen Drahtvorrat in Form eines auf der Haspel abgelegten Coils trägt, von dem der Draht unter Zwischenschaltung einer federnd in eine Auslenkrichtung vorgespannten, bis zu einer maximalen Auslenkung wirksamen Spanneinrichtung zur angenäherten Konstanthaltung der Drahtspannung einer Vorschubeinrichtung des Drahteinzuges einer nachgeschalteten Drahtbearbeitungsmaschine zugeführt wird. Der der Geschwindigkeitsverlauf der Vorschubgeschwindigkeit des Drahteinzuges wird entsprechend einem vorgegebenen Geschwindigkeits-Zeit-Profil von einer Steuerung der Drahtbearbeitungsmaschine und der Drehzahlverlauf der Haspel entsprechend einem vorgegebenen Drehzahl-Zeit-Profil von einer Antriebssteuerung der Haspel gesteuert, wobei die Antriebssteuerung der Haspel das Drehzahl- Zeit-Profil der Haspel gegenüber dem Geschwindigkeits-Zeit-Profil der Vorschubgeschwindigkeit um eine vorgegebene Zeitspanne nach vorne versetzt startet. Bei dieser Lösung ist das Drehzahl-Zeit-Profil für die Haspelsteuerung von Beginn an vorgegeben, so dass keine Steuerung mehr als Reaktion auf ein vorausgehendes Verhalten der Einzugsbewegung des Drahteinzuges erfolgt.

Die DE 44 43 503 A1 beschreibt ein Verfahren zur Drahtzuführung zu einer Umformmaschine, wobei der Draht von einer gelagerten Spule oder einem gelagerten Coil abgewickelt und in definierter Richtung geführt wird. Der Draht wird dabei von einer Abwickeleinrichtung, in der die Spule oder das Coil gelagert ist, abgewickelt und einer gesonderten Zuführeinrichtung zugeführt. Zwischen der Abwickeleinrichtung und der Zuführeinrichtung wird der Draht in einer Schlaufe geführt, wobei die Auslenkung der Schlaufe durch eine Erkennungseinheit ermittelt wird. Die Abwickeleinrichtung führt außer der Drehbewegung zum Abwickeln noch eine Schwenkbewegung um die Drahtzuführrichtung aus, der in Betrag und Richtung durch die Erkennungseinheit vorgegeben wird. Das Verfahren soll eine Kompensation der Verdrillung von Federdrall ermöglichen, was insbesondere für die Verarbeitung von federhart gezogenen Drahtsorten wichtig ist.

AUFGABE UND LOSUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen eines langgestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine bereitzustellen, die geeignet sind, das Werkstück der Einzugseinrichtung auch bei hoher Dynamik der Verarbeitung in der Umformmaschine immer in einem passenden Bewegungszustand zuzuführen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Gemäß dem Verfahren wird ein Werkstückvorrat in Form eines Coils, also eines gewickelten Drahtgebindes, bereitgestellt. Werkstückabschnitte des Werkstücks werden von dem Werkstückvorrat zu einer Hilfseinzugseinrichtung geführt. Diese Zufuhr erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, das heißt insbesondere ohne vollständigen Stillstand.

Die über einen Hilfsantrieb angetriebene Hilfseinzugseinrichtung fördert das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit in einen nachgeschalteten Pufferspeicher. Dieser ist derart ausgebildet, dass das Werkstück in dem Pufferspeicher zwischen einem Eintritt und einem Austritt des Pufferspeichers eine Werkstückschlaufe variabler Länge bilden kann. Gemeint ist hier, dass die in Werkstücklängsrichtung gemessene Länge des zwischen Eintritt und Austritt in Form einer Werkstückschlaufe liegenden Werkstückabschnitts variieren kann. Das Werkstück wird von dem Austritt des Pufferspeichers unmittelbar oder über mindestens eine Umlenkung zur Einzugseinrichtung der Umformmaschine geführt.

Der Füllgrad des Pufferspeichers wird mittels eines Sensorsystems erfasst. Die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung wird in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensorsystems gesteuert. Der Begriff „Füllgrad“ bezeichnet hierbei ein Verhältnis zwischen dem durch die Werkstückschlaufe aktuell genutzten Anteil des Pufferspeichers zur gesamten für die Nutzung vorgesehenen Aufnahmekapazität des Pufferspeichers. Der Füllgrad hängt von der aktuellen Länge des Werkstücks in der Werkstückschlaufe zwischen einem Eintritt und dem Austritt des Pufferspeichers ab und variiert immer dann, wenn sich die Eintrittsgeschwindigkeit am Eintritt von der Austrittsgeschwindigkeit am Austritt unterscheidet.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Zuführen eines langegestreckten Werkstücks zu einer Umformmaschine umfasst gemäß einer Formulierung der Erfindung eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Werkstückvorrats in Form eines Coils, sowie eine nachgeschaltete Hilfseinzugseinrichtung, die mittels eines Hilfsantriebs antreibbar ist. Die Hilfseinzugseinrichtung ist dafür konfiguriert, das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit zu einem nachgeschalteten Pufferspeicher zu fördern. Der Pufferspeicher weist einen Eintritt und einen Austritt für das Werkstück auf. Der Pufferspeicher ist derart ausgebildet, dass das Werkstück in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt und dem Austritt eine Werkstückschlaufe variabler Länge bilden kann. Zum Pufferspeicher gehört ein Sensorsystem zur Erfassung des Füllgrads des Pufferspeichers und zur Erzeugung von den Füllgrad repräsentierenden Sensorsignalen. Die Steuereinrichtung der Vorrichtung ist derart konfiguriert, dass die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensorsystems steuerbar ist.

Bei Nutzung der beanspruchten Erfindung ist es möglich, der Einzugseinrichtung der Umformmaschine das benötigte Werkstückmaterial immer im passenden Bewegungszustand zuzuführen, auch wenn die Einzugseinrichtung mit starken Schwankungen der Einzugsgeschwindigkeit bis hin zum Stop-and-Go-Betrieb betrieben wird. Es ist somit möglich, den Bereich der Zufuhr des Werkstücks vom Bereich der Verarbeitung des Werkstücks an der Schnittstelle zwischen Zuführvorrichtung und Umformmaschine so zu entkoppeln, dass die Werkstückzuführung nicht in unkontrollierbarer Weise die Verarbeitungsvorgänge an der Umformmaschine beeinträchtigt.

Vorzugsweise werden steuerbare Komponenten der Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten Werkstücks, insbesondere die Hilfseinzugseinrichtung, derart gesteuert, dass das Werkstück an einer Eintrittsseite der Einzugseinrichtung entweder mit zeitlich im Wesentlichen konstanter Zugkraft belastet wird oder im Wesentlichen zugkraftfrei ist. In beiden Fällen werden substanzielle Zugkraftschwankungen vermieden, es tritt also praktisch keine pulsierende Zugkraft an der Einzugseinrichtung auf. Die dadurch erzielbare kontrollierte und ggf. vollständige Entkopplung der Werkstückzufuhr von der Werkstückverarbeitung vermeidet zufuhrbedingte Qualitätsschwankungen an den fertigen Produkten. Beispielsweise können durch unzureichende Zufuhr bedingte Längenschwankungen der Produkte vermieden werden.

Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Haspel aufweist, die mittels eines Haspelantriebs drehend antreibbar ist. Weiterhin ist eine der Haspel nachgeschaltete Spannungsausgleichseinrichtung vorgesehen. Dieser ist die Hilfseinzugseinrichtung nachgeschaltet, die mittels eines Hilfsantriebs antreibbar ist. Die Spannungsausgleichseinrichtung weist wenigstens eine beweglich gelagerte Umlenkung auf, die zum Beispiel linear beweglich geführt oder an einem Schwenkarm angebracht sein kann und in eine Spannkonfiguration vorgespannt ist. Die Spannungsausgleichseinrichtung kann dazu beitragen, die in Längsrichtung des Werkstücks wirkende Werkstückspannung aufrechtzuerhalten und dabei Spannungsspitzen zu vermeiden. Außerdem kann ein gewisser Längenausgleich bewirkt werden.

Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Drehzahl der Haspel in Abhängigkeit von der Stellung der Umlenkeinrichtung der Spannungsausgleichseinrichtung variabel gesteuert wird. Die Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit der Haspel kann in Abhängigkeit von der im Werkstück dahinter vorliegenden Spannung so variiert werden, dass die Spannungen reduziert werden. Gerät beispielsweise das Werkstück nach Abziehen von der Haspel unter starke Zugspannung, so dass die Umlenkeinrichtung entgegen ihrer Vorspannung verlagert wird, kann dadurch die Zugspannung wieder reduziert werden. Auf diese Weise kann die Spannungsausgleichseinrichtung als Sensorsystem eines Regelkreises zur Regelung der Haspeldrehzahl ausgelegt sein. Dieses Sensorsystem kann mithilfe geeigneter Sensorik die Werkstückspannung zwischen Haspel/Coil und Hilfseinzugseinrichtung erfassen und ein von der Werkstückspannung abhängiges Sensorsignal an die Steuereinheit abgeben, welche den Haspelantrieb ansteuern kann. Hierzu kann die Spannungsausgleichseinrichtung entsprechende Sensoren, beispielsweise einen oder mehrere Wegsensoren zur Erfassung der Auslenkung der Umlenkeinrichtung und/oder einen oder mehrere Kraftsensoren, aufweisen.

Wenn die Haspeldrehzahl in Abhängigkeit von der Werkstückspannung variabel gesteuert bzw. geregelt wird, so umfasst das Verfahren bzw. die Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten Werkstücks prinzipiell zwei kooperierende Kompensationssysteme bzw. Kompensationsmechanismen, nämlich ein erstes Kompensationssystem, welches die Haspeldrehzahl zugkraftabhängig verändern kann, sowie ein zweites Kompensationssystem, welches mithilfe der bezüglich der Fördergeschwindigkeit steuerbaren Hilfseinzugseinrichtung und dem zugehörigen Pufferspeicher arbeitet.

Bei anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Haspel aufweist, die drehbar gelagert, aber nicht angetrieben ist, der also kein Haspelantrieb zugeordnet ist. Eine derartige„passive Hapel“ ist eine kostengünstige Lösung. Die Drehung wird durch den mithilfe der Hilfseinzugseinrichtung erzeugten Drahtabzug vom Coil bewirkt. Vorzugsweise ist auch keine der (passiven) Haspel nachgeschaltete Spannungsausgleichseinrichtung vorgesehen, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden können und der Hilfseinzug unmittelbar oder über eine Umlenkung den Draht von der Haspel abzieht und dadurch die Drehung der Haspel bewirkt.

Um dennoch unter allen Betriebsbedingungen einen ruhigen Drahtabzug zu gewährleisten, ist bei manchen Ausführungsformen mit passiver (antriebsfreier) Haspel eine Bremseinrichtung zum Abbremsen der Haspeldrehung beim Abbremsen oder Stoppen der Einzugsbewegung der Hilfseinzugseinrichtung vorgesehen. Die Bremseinrichtung kann als steuerbare Bremseinrichtung ausgelegt sein, deren Bremskraft über Steuersignale variabel steuerbar ist. Ein Beispiel ist eine pneumatische Bremseinrichtung. Die Bremseinrichtung kann z.B. so gesteuert werden, dass ein Bremseingriff erfolgt, wenn die Einzugsbewegung der Hilfseinzugseinrichtung verlangsamt wird oder stoppt. Es ist auch möglich, die Bremseinrichtung als passive Bremseinrichtung auszulegen, die z.B. über einen dauerhaften Reibkontakt das Trägheitsmoment bzw. den Drehwiderstand der Haspel erhöht, so dass deren Drehung bei Abfall der Drahtspannung am Drahtabzug schnell zum Stillstand kommt.

Es gibt auch Ausführungsformen ohne Haspel. Bei manchen Varianten wird der Werkstückvorrat in Form eines Coils bzw. eines Drahtgebindes in einem Behälter bereitgestellt. Die Aufnahmeeinrichtung weist also einen Behälter zur Aufnahme des Werkstückvorrats auf. Derartige konstruktiv relativ einfache Varianten können besonders kostengünstig bereitgestellt werden. Der Behälter muss nicht drehbar sein, er kann fest auf dem Hallenboden oder einer gesonderten Unterlage aufgestellt sein. Der Behälter kann z.B. als nach oben offene Tonne ausgebildet sein, in die das Coil hineingelegt wird. Der Behälter kann eine mehr oder weniger zylindrische Form haben, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des größten aufzunehmenden Coils. Das Werkstück kann, anders als bei einer Haspel, vom inneren Umfang des Coils allmählich abgezogen werden. Das Coil kann dabei ruhen, muss also nicht gedreht werden. Eine drehbare Lagerung des Coils innerhalb des Behälters und/oder eine drehbare Lagerung des Behälters können jedoch vorgesehen sein. Vorzugsweise ist ein mithilfe eines Gelenks angebundener oder komplett abnehmbarer Deckel zum Verschließen des Behälters vorgesehen. Im Deckel kann, z.B. in dessen Mitte, eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen der abgezogenen Werkstückabschnitte vorgesehen sein. Die Ausführungsform mit Behälter, insbesondere mit einer Tonne, ist konstruktiv relativ einfach und kostengünstig zu realisieren. Ein Drahtwechsel erfordert relativ wenig Aufwand. Bei Bedarf kann z.B. der Behälter einfach gegen einen anderen Behälter ausgewechselt werden.

Für die Ausgestaltung und Anordnung des Pufferspeichers gibt es unterschiedliche Möglichkeiten mit spezifischen Vorteilen.

Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Werkstück zwischen Eintritt und Austritt des Pufferspeichers eine freie Werkstückschlaufe bildet in der Weise, dass zwischen Eintritt und Austritt keine mechanische Umlenkung erfolgt, um die das Werkstück herumgeführt werden muss. Der Pufferspeicher kann beispielsweise zur Aufnahme einer im Wesentlichen U- förmigen freien Werkstückschlaufe ausgelegt sein. Der Pufferspeicher kann also so ausgelegt sein, dass sich ein freier Teil der Werkstückschlaufe im Wesentlichen U-förmig ausbildet. Wenn eine freie Werkstückschlaufe ohne mechanische Umlenkung gebildet wird, so wirken im Wesentlichen nur die am Werkstück selbst auftretenden Trägheitskräfte, eventuelle Reibungskräfte an Begrenzungen des Pufferspeichers und/oder eventuell die Schwerkraft als Widerstand gegen eine freie Veränderung des Füllgrads des Pufferspeichers. Es treten also im Zusammenhang mit dem Pufferspeicher kaum unkontrollierbare Nebenkräfte auf. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Pufferspeicher einen flachen Speicherkasten, der einen quaderförmigen Innenraum hat, in welchem das Werkstück zwischen dem Eintritt und dem Austritt eine im Wesentlichen U-förmige Schlaufe bilden kann. Dabei können zueinander im Wesentlichen parallele Schenkel der U-Form parallel zu Schmalseiten des Speicherkastens verlaufen und an der dem Eintritt und dem Austritt abgewandten Seite über einen bogenförmigen Abschnitt verbunden werden. Vorzugsweise beträgt eine parallel zu den Schmalseiten gemessene Länge des Speicherkastens ein Vielfaches der zwischen den Schmalseiten gemessenen Breite des Speicherkastens, insbesondere mindestens das Zehnfache. Ein relativ flach bauender, langer Speicherkasten bietet viel Speicherkapazität bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf.

Bei manchen Ausführungsformen, insbesondere solchen mit einer Haspel, ist der Pufferspeicher als Horizontal-Speicher ausgelegt in der Weise, dass der Eintritt und der Austritt auf gleicher Höhe liegen. Durch diese Flachbauweise kann auch bei begrenztem Bauraum eine ausreichend hohe Speicherkapazität realisiert werden. Dadurch, dass das Werkstück im Pufferspeicher eine horizontal liegende Werkstückschlaufe bilden kann, können auch bei variierender Schlaufenlänge keine durch variierende Gewichtskräfte verursachten Zugkraftschwankungen eingebracht werden.

Es ist auch möglich, dass der Pufferspeicher als Vertikal-Speicher ausgelegt ist, so dass die Werkstückschleife im Pufferspeicher frei hängen kann. Mit dieser Lösung kann Bauraum in der Breite gespart werden. Auch bei einem Vertikal-Speicher können der Eintritt und der Austritt auf gleicher Höhe liegen.

Ein Beitrag zur Vermeidung unnötiger Trägheitskräfte bei der Werkstückzufuhr wird bei manchen Ausführungsformen dadurch geleistet, dass das Werkstück von dem Austritt des Pufferspeichers unmittelbar geradlinig zur Einzugseinrichtung der Umformmaschine geführt wird. Es findet also zwischen dem Austritt des Pufferspeichers und der Einzugseinrichtung der Umformmaschine keine mechanische Umlenkung statt.

Es ist möglich, dass Werkstückabschnitte zwischen funktionalen Komponenten der Zuführvorrichtung und/oder der Umformmaschine frei im Raum verlaufen und von außen her zugänglich sind.

Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass Werkstückabschnitte des Werkstücks in einem Bereich zwischen dem Werkstückvorrat und der Hilfseinzugseinrichtung und/oder in einem Bereich zwischen dem Austritt des Pufferspeichers und der Einzugseinrichtung mittels einer Führungseinrichtung entlang einer mindestens abschnittsweise gekrümmten Führungsbahn geführt werden. Die Führungseinrichtung kann z.B. ein Rohr oder einen Schlauch zum Hindurchführen der Werkstückabschnitte aufweisen. Diese Variante bietet viele Freiheitsgrade bezüglich der gegenseitigen räumlichen Anordnung der in Materialflussrichtung aufeinander folgenden Komponenten zueinander. Mithilfe eines Führungsschlauchs oder eines Führungsrohrs kann eine allmähliche Änderung der Förderrichtung im Raum realisiert werden, ohne dass gesonderte Umlenkelemente wie Rollen o.dgl. vorgesehen werden müssen. Die Aufnahmevorrichtung (z.B. Behälter oder Haspel) kann bei Bedarf relativ weit entfernt von den anderen Komponenten stehen, da große Förderstrecken einfach überbrückt werden können. Bei Führung des langgestreckten Werkstücks durch einen Schlauch oder ein Rohr sind keine gesonderten Sicherheitseinrichtungen zum Schutz der Umgebung und/oder des geförderten Werkstücks nötig.

Das dem Pufferspeicher zugeordnete Sensorsystem zur Erfassung des Füllgrads des Pufferspeichers kann einen oder mehrere taktile Sensoren aufweisen, die auf Kontakt mit dem Werkstück im Pufferspeicher reagieren. Vorzugsweise arbeitet das Sensorsystem berührungslos, zum Beispiel mithilfe eines oder mehrerer berührungsloser Sensoren, die zum Beispiel optisch, kapazitiv oder induktiv arbeiten können. Dadurch wird die Ausbreitung der Werkstückschlaufe im Pufferspeicher durch die Sensorik nicht beeinträchtigt.

Das Sensorsystem ist vorzugsweise so ausgelegt, dass eine mehrstufige oder kontinuierlich arbeitende variable Regelung der Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung möglich ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Sensorsystem drei oder mehr in Längsrichtung des Pufferspeichers mit Abstand zueinander angeordnete Sensoren, die bei einer U-förmigen Werkstück-Schleife die Position des bogenförmigen Abschnitts am Grunde der U-Form erfassen können. Zusätzlich können Sensoren vorgesehen sein, die anzeigen, wenn ein nomineller maximaler Füllgrad oder ein nomineller minimaler Füllgrad erreicht ist. Deren Sensorsignale können eine Not-Abschaltung der Maschine bewirken, um Schäden am System aufgrund von Störungen bei der Werkstückzufuhr zu vermeiden.

Vorzugsweise werden langgestreckte Werkstücke in Form von metallischem Draht verarbeitet. Die Erfindung bezieht sich dann auch auf eine Drahtverarbeitungsanlage mit einer Draht verarbeitenden Umformmaschine, die eine mit variierender Einzugsgeschwindigkeit betreibbare Einzugseinrichtung zum Einziehen des zugeführten Drahts und zum Fördern des Drahts zu einem Werkzeugbereich der Umformmaschine aufweist, sowie mit einer Vorrichtung zum Zuführen des Drahts zu der Umformmaschine gemäß der beanspruchten Erfindung. Bei der Umformmaschine kann es sich z.B. um eine Federwindemaschine handeln. Die Umformmaschine kann beispielsweise als Biegemaschine zum Erzeugen von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus Drahtmaterial, Bandmaterial oder Rohrmaterial durch Biegen, als Richtmaschine zum Richten von Werkstücken, als Nagelmaschine oder als Federherstellungsmaschine zur Herstellung von Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern oder anderen federartigen Formteilen durch Federwinden oder Federwickeln ausgelegt sein.

Die Komponenten der Zufuhrvorrichtung sind vorzugsweise ausschließlich für die Materialzufuhr ausgelegt und sollen daher möglichst keine bleibende (plastische) Verformung des geförderten Materials bewirken. So enthält eine Zufuhrvorrichtung z.B. vorzugsweise keine Richteinheit, um das Material vor Eintritt in die Umformmaschine zu richten. Alle bleibenden Materialumformungen sind in nachgeschalteten Einheiten der Umformmaschine realisiert, die meist zusätzlich zu der Einzugseinrichtung mindestens eine Richteinheit umfassen kann. Auf diese Weise ist eine klare Aufgabenteilung zwischen Materialzufuhr einerseits und Materialumformung andererseits möglich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage mit einer Umformmaschine in Form einer Federwindemaschine sowie einer in Materialflussrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen

Werkstückmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Haspel zur Aufnahme des Werkstückvorrats;

Fig. 2 zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage mit einer Umformmaschine in Form einer Federwindemaschine sowie einer in Materialflussrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen

Werkstückmaterials gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel mit einem tonnenförmigen Behälter zur Aufnahme des Werkstückvorrats;

Fig. 3 zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage mit einer Umformmaschine in Form einer Federwindemaschine sowie einer in Materialflussrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer nicht angetriebenen Haspel in horizontaler Orientierung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die schematische Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Drahtverarbeitungsanlage 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Drahtverarbeitungsanlage 100 ist dafür eingerichtet, aus einem langgestreckten Werkstück 110 in Form eines metallischen Drahts in einem computernumerisch gesteuerten Fertigungsprozess eine Vielzahl gleichartiger Formteile in Form von Schraubenfedern, insbesondere Druckfedern oder Zugfedern, herzustellen.

Die Drahtverarbeitungsanlage 100 umfasst eine Umformmaschine 200 in Form einer Federwindemaschine 200 sowie eine in Materialflussrichtung vorgeschaltete Vorrichtung 300 zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials zur Umformmaschine. Die Vorrichtung 300 wird in dieser Anmeldung auch kurz als Zufuhrvorrichtung 300 bezeichnet.

Die Umformmaschine 100 umfasst eine Einzugseinrichtung 210, die an die Steuereinheit 290 der Umformmaschine angeschlossen ist und unter der Steuerung durch ein NC- Steuerprogramm Draht, der durch die Zufuhrvorrichtung 300 zugeführt wird, in den mit Umformwerkzeugen 222 (einem oder mehreren) ausgestatteten Werkzeugbereich 220 der Umformmaschine fördert. Durch die in Materialförderrichtung nachgeschalteten Umformwerkzeuge wird der zugeführte Draht zu einer Schraubenfeder oder (bei anderen Umformmaschinen) zu einem anderen Formteil umgeformt. Nach Abschluss der Umformoperation wird das fertiggestellte Formteil unter der Steuerung durch das NC- Steuerprogramm mittels einer nicht dargestellten Schnitteinrichtung vom zugeführten Draht abgetrennt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch für jedes zu fertigende Formteil.

Der Vorschub des Drahts zum Werkzeugbereich 220 bzw. der Einzug des Drahts durch die Einzugseinrichtung 210 soll nach einem für den Fertigungsprozess spezifischen Geschwindigkeits-Profil mit einer zeitabhängig variierenden Einzugsgeschwindigkeit v _E (t) erfolgen. Vorzugsweise hat die Einzugseinrichtung 210 mindestens ein Einzugswalzenpaar, welches zwei Einzugswalzen aufweist, die mit zueinander parallelen Drehachsen angeordnet sind und gegenläufig drehend über einen gesteuerten Antrieb angetrieben werden können. Häufig sind zwei oder mehr synchron betreibbare Einzugswalzenpaare vorgesehen, um die Vorschubkräfte materialschonend und ohne nennenswerten Schlupf auf das Werkstückmaterial übertragen zu können. Die Einzugswalzen begrenzen mit ihren profilierten Umfangsflächen einen Einzugsspalt zum Hindurchführen des Werkstücks. Durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Einzugswalzen können somit die Vorschubgeschwindigkeit und die Vorschubrichtung des zu verarbeitenden Materials vorgegeben werden.

Eine nicht ausreichend gut kontrollierte Zufuhr von Draht kann beispielsweise bei Federwindemaschinen zu erheblichen Qualitätsproblemen führen. Bei diesen Umformmaschinen wird, anders als bei Drahtbiegemaschinen mit Biegevorgang, die Umformkraft an den Umformwerkzeugen direkt von den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung 210 aufgebracht, um das Werkstück gegen ein Windewerkzeug 222 zu drücken und so den Windevorgang voranzubringen. Bei diesem Prozess kann sich ein eventueller Schlupf an den Einzugswalzen der Einzugseinrichtung direkt auf die Qualität des Endprodukts auswirken. Der Schlupf an der Einzugseinrichtung kann bei hochdynamischen Federwindenmaschinen in ungünstigen Fällen bis zu 20 % der Gesamteinzugslänge betragen, wodurch die produzierten Federn zu kurz werden würden.

Eine Aufgabe der Zufuhrvorrichtung 300 besteht darin, der Einzugseinrichtung der Umformmaschine 200 den Draht zu jedem Zeitpunkt möglichst genau mit der zu diesem Zeitpunkt benötigten Geschwindigkeit zuzuführen. Die Zufuhrvorrichtung 300 hat eine eigene Steuereinheit 390, die mit der Steuereinheit 290 der Umformmaschine kommuniziert. Die Funktionalitäten der beiden Steuereinheiten können in einer einzigen Steuereinheit integriert sein.

Ein Werkstückvorrat mit einer großen Länge des zu verarbeitenden Drahts wird in Form einer Spule bzw. eines Coils 112 auf einer Aufnahmeeinrichtung der Vorrichtung 300 vorgehalten. Die Aufnahmeeinrichtung weist in diesem Beispiel eine Haspel 310 auf. Die Haspel ist im Beispielsfall mit vertikaler Haspelachse 312 angeordnet und kann mittels eines durch die Steuereinheit 390 ansteuerbaren Haspelantriebs 315 um die Haspelachse drehend angetrieben werden. Der Draht wird dann unter Drehung der Haspel bzw. des Coils nach und nach vom Umfang des Coils in Richtung nachfolgender Einrichtungen abgezogen.

Der Haspel ist eine Spannungsausgleichseinrichtung 320 nachgeschaltet. Das Werkstück 110 wird von der Haspel über die Spannungsausgleichseinrichtung 320 zu einer Hilfseinzugseinrichtung 330 geführt, die mithilfe eines Hilfsantriebs 335 angetrieben werden kann, um den Draht unter der Steuerung durch die Steuereinheit 390 mit einer vorgebbaren Fördergeschwindigkeit v _H (t) in Richtung nachgeschalteter Komponenten zu fördern. Die Hilfseinzugseinrichtung 330 hat im Beispielsfall ein einzelnes Einzugswalzenpaar, das zwei Einzugswalzen aufweist, die mit zueinander parallelen Drehachsen angeordnet sind und mithilfe des Hilfsantriebs 335 gegenläufig drehend angetrieben werden können. Die Einzugswalzen begrenzen mit ihren profilierten Umfangsflächen einen Einzugsspalt zum Hindurchführen des Drahts und sind so dimensioniert, dass sie den Draht kraftschlüssig ergreifen und weiterfördern können.

Die Spannungsausgleichseinrichtung 320 weist eine einzige Umlenkeinrichtung 325 auf, um deren Umfang der Draht zwischen Haspel 310 und Hilfseinzugseinrichtung 330 umgelenkt wird, im Beispielsfall um 180°. Die Umlenkeinrichtung 325 kann beispielsweise als Rolle oder Scheibe ausgebildet sein, die in einem Lagerelement um ihre Drehachse 326 frei drehbar gelagert ist, um dem geförderten Draht möglichst wenig Bremswiderstand zu bieten. Die Umlenkeinrichtung kann auch eine Anordnung mit mehreren Rollen oder Scheiben oder dergleichen aufweisen. Die Umlenkeinrichtung 325 ist linear beweglich geführt und wird im Beispielsfall mittels einer Federanordnung 327 in eine Spannkonfiguration vorgespannt. Federanordnung 327 stützt sich an einer Seite an einem maschinenfesten Festlager ab und an der gegenüberliegenden Seite am Lagerelement für die Umlenkeinrichtung. Die Spannungsausgleichseinrichtung sorgt dafür, dass der Drahtabschnitt zwischen dem Abzug am Coil 112 und dem Eintritt in die Hilfseinzugseinrichtung 330 unter leichter Zugspannung steht und nicht durchhängen kann. Andere Varianten arbeiten mit einer pneumatisch erzeugten Vorspannung.

Die beweglich gelagerte Umlenkeinrichtung 325 fungiert im Bereich zwischen Haspel 310 bzw. Coil und Hilfseinzugseinrichtung 330 nach Art eines Tänzers. Eine Funktion besteht darin, im Bedarfsfall einen gewissen Längenausgleich zu erreichen, wenn nämlich die Abzugsgeschwindigkeit des Drahts vom Coil 112 sich von der Einzugsgeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung 330 unterscheidet. Zieht beispielsweise die Hilfseinzugseinrichtung 330 den Draht schneller ein als er vom Umfang des Coils an der Haspel 310 abgewickelt wird, so gerät der Tänzer (die Umlenkeinrichtung) unter Zugspannung und wird gegen die Kraft der Federanordnung 327 unter Verkürzung des Drahtlaufwegs zwischen Haspel und Hilfseinzugseinrichtung 330 in Richtung des Festlagers gezogen, so dass ein Spannungsausgleich und Längenausgleich des Laufweges erfolgt. Bei umgekehrten Geschwindigkeitsunterschieden (Abzugsgeschwindigkeit vom Coil größer als Einzugsgeschwindigkeit an der Hilfseinzugseinrichtung) wird die um den Tänzer bzw. die Umlenkeinrichtung 325 herumgeführte Schlaufe länger, indem die drehbare Umlenkeinrichtung mittels der Federanordnung 327 weiter vom Hilfseinzug weg gedrückt wird. lm Beispielsfall dient die Spannungsausgleichseinrichtung 320 auch als Sensorsystem eines Regelkreises zur Regelung der Haspeldrehzahl. Dieses Sensorsystem kann im Prinzip die Drahtspannung zwischen Haspel/Coil und Hilfseinzugseinrichtung erfassen und ein von der Drahtspannung abhängiges Sensorsignal an die Steuerung 390 der Zufuhreinrichtung abgeben. Diese kann darauf basierend die Haspeldrehzahl verändern. Das Sensorsystem kann z.B. einen Wegsensor aufweisen, der ein Sensorsignal in Abhängigkeit von der Position der Drehachse der Umlenkeinrichtung 325 entlang ihrer Führung abgibt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kraftsensor vorgesehen sein.

Die Regelung kann beispielsweise wie folgt arbeiten. Es sei angenommen, dass die Hilfseinzugseinrichtung 330 den Draht mit nahezu konstanter Einzugsgeschwindigkeit einzieht und in Richtung der nachgeschalteten Komponenten fördert. Dreht sich die Haspel 310 im Vergleich dazu zu langsam, wird der Tänzer entgegen der Kraft der Federanordnung 327 in Richtung des Festlagers eingezogen. Die Regelung kann so konfiguriert sein, dass die Drehzahl des Haspels bzw. des Haspelantriebs erhöht wird, wenn die Ausgleichsbewegung des Tänzers einen gewissen Schwellweg überschreitet. Dadurch wird mehr Draht pro Zeiteinheit von der Haspel abgegeben und der Geschwindigkeitsunterschied zwischen

Abzugsgeschwindigkeit am Coil und Einzugsgeschwindigkeit an der Hilfseinzugseinrichtung wird reduziert.

Dieser erste Kompensationsmechanismus kann in vielen Fällen bei nicht zu dynamischen Verarbeitungsprozessen ausreichen, um eine bedarfsgerechte Zufuhr von Draht zur Umformmaschine sicherzustellen.

Die Erfinder haben die Arbeitsweise analysiert und Betriebszustände identifiziert, unter denen dieser Kompensationsmechanismus allein eventuell nicht ausreichend ist. Zum einen ist zu beachten, dass die Kraft, mit der die Umlenkeinrichtung 325 der

Spannungsausgleichseinrichtung 320 den Draht spannt, abhängig vom Drahtdurchmesser und von der Feder ist und entsprechend vor Beginn der Umformoperation vom Maschinenbediener manuell eingestellt werden muss. Es erfordert viel Erfahrung beim Bediener, hier eine ausreichend gute Einstellung zu wählen. Es ist auch zu beachten, dass dieses Teilsystem (mit Haspel und Spannungsausgleichseinrichtung) bei hohen dynamischen Anforderungen gegebenenfalls zu träge reagiert und daher die Anforderungen allein nicht völlig erfüllen kann. Hohe dynamische Anforderungen an der Einzugseinrichtung 210 können beispielsweise dann auftreten, wenn kurze Federn in hoher Stückzahl produziert werden sollen und/oder wenn die Trägheit im Bereich der Haspel 310 zu groß wird, beispielsweise weil mit einem sehr großen Draht-Coil gearbeitet wird. Die Zufuhrvorrichtung 300 verfügt über einen zweiten Kompensationsmechanismus, der hier eingreifen kann und im Folgenden erläutert wird.

Die Zufuhrvorrichtung 300 weist einen Pufferspeicher 350 auf, der der Hilfseinzugseinrichtung 330 in Drahtförderrichtung nachgeschaltet ist. Im Betrieb fördert die Hilfseinzugseinrichtung das Werkstück mit vorgebbarer Fördergeschwindigkeit v _H (t) in diesen nachgeschalteten Pufferspeicher. Der Pufferspeicher weist einen Eintritt 352 auf, durch den das von der Hilfseinzugseinrichtung 330 kommende Werkstück in den Pufferspeicher eintritt. Weiterhin ist ein Austritt 354 vorgesehen, durch den das Werkstück aus dem Pufferspeicher in Richtung nachfolgender Komponenten austritt. Eintritt 352 und Austritt 354 sind an derselben Seite des Pufferspeichers angeordnet, Eintrittsrichtung und Austrittsrichtung verlaufen parallel zueinander.

Der Pufferspeicher 350 ist derart ausgebildet, dass das Werkstück 110 (der Draht) in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt 352 und dem Austritt 354 eine weitgehend in einer einzigen Ebene liegende, freie Werkstückschlaufe 115 mit variabler Länge bilden kann. Der Pufferspeicher 350 weist im Beispielsfall einen relativ flachen Speicherkasten 355 auf, der einen quaderförmigen Innenraum hat, in welchem das Werkstück zwischen Eintritt 352 und Austritt 354 eine im Wesentlichen U-förmige Schlaufe bilden kann. Die parallelen Schenkel der U-Form verlaufen dabei parallel zu den Schmalseiten des Speicherkastens 355 und werden an der dem Eintritt und Austritt abgewandten Seite über einen bogenförmigen Abschnitt (Schlaufenbogen) verbunden. Obwohl Eintritt und Austritt, wie in der schematischen Figur dargestellt, übereinander liegen können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Pufferspeicher als horizontal liegenden Flachspeicher ausgelegt ist, so dass Eintritt und Austritt auf der gleichen Höhe liegen und die Werkstückschlaufe horizontal ausgerichtet ist.

Die parallel zu den Schmalseiten (in Längsrichtung L) gemessene Länge des Speicherkastens 355 kann ein Vielfaches der zwischen den Schmalseiten (in Querrichtung Q) gemessenen Breite betragen und zum Beispiel mehr als zehnmal so groß wie die Breite sein. Die schlanke, flache Bauform des Pufferspeichers 350 bzw. des Speicherkastens 355 bietet bei Bedarf eine hohe Speicherkapazität bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf.

Vom Austritt 354 des Pufferspeichers wird der Draht ohne weitere Umlenkung unmittelbar zur Eintrittsseite der Einzugseinrichtung 210 geführt. Da der Draht auch im Pufferspeicher 350 nicht über eine mechanische Umlenkung läuft, sondern eine freie Schlaufe bildet, gibt es zwischen Hilfseinzugseinrichtung 330 und Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine keine mechanische Umlenkung. Der Draht verläuft vom Austritt des Pufferspeichers ohne Umlenkung geradlinig bis zur Einzugseinrichtung.

Es ist ersichtlich, dass der Pufferspeicher 350 als Puffer für die Differenz zwischen der in der Regel nicht konstanten Einzugsgeschwindigkeit v _E (t) der Einzugseinrichtung 210 und der Fördergeschwindigkeit v _H (t) dient, mit der die Hilfseinzugseinrichtung 330 den Draht in den Pufferspeicher 350 hineinfördert. Im Speicherkasten 355 liegt eine einzige ebene Drahtschlaufe 115, die abhängig von der Differenz zwischen v _E (t) und v _H (t) größer oder kleiner wird, und zwar in der Weise, dass die Schlaufengröße zunimmt, wenn die Hilfseinzugseinrichtung pro Zeiteinheit mehr Draht in den Pufferspeicher 350 hineinfördert als die Einzugseinrichtung 210 aus dem Pufferspeicher hinausfördert, also bei v _H (t) > v _E (t).

Die Hilfseinzugseinrichtung 330 wird in einem Grundmodus so betrieben, dass die Geschwindigkeit des Hilfseinzugs, also die Fördergeschwindigkeit v _H (t) der Hilfseinzugseinrichtung, der mittleren Produktionsgeschwindigkeit der Umformmaschine bzw. der mittleren Einzugsgeschwindigkeit der Einzugseinrichtung 210 entspricht. Diese Geschwindigkeit kann von der Steuerung der Umformmaschine 200 in Abhängigkeit vom eingerichteten Produktionsprozess berechnet werden.

Die Zufuhrvorrichtung 300 ist nun in der Lage, auch noch kleine Abweichungen der Fördergeschwindigkeiten am Eintritt und Austritt wenigstens teilweise zu kompensieren. Dazu ist ein Sensorsystem 370 vorgesehen, das dafür eingerichtet ist, den aktuellen Füllgrad des Pufferspeichers 350 zu erfassen und den Füllgrad repräsentierende Sensorsignale zu erzeugen. Die Steuerungseinheit 390 der Vorrichtung 300 empfängt diese Signale und ist derart konfiguriert, dass die Fördergeschwindigkeit v _H (t) der Hilfseinzugseinrichtung in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Sensorsystems gesteuert, also ggf. erhöht oder erniedrigt werden kann.

Zu diesem Zweck weist das Sensorsystem des Ausführungsbeispiels vier Sensoren S1 bis S4 auf, die in Längsrichtung des Pufferspeichers mit gleichen gegenseitigen Abständen zueinander angeordnet sind. Die Sensoren arbeiten jeweils berührungslos, beispielsweise optisch, kapazitiv oder induktiv, und können die Position des bogenförmigen Schlaufenabschnitts innerhalb des Pufferspeichers abfragen. Zusätzlich gibt es zwischen diesen Sensoren und der Eintritts- /Austritts-Seite einen ersten Not-Aus-Sensor, der bei zu kurz werdender Drahtschlaufe ein Not- Aus-Signal zur Abschaltung der Maschine erzeugt, sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen zweiten Not-Aus-Sensor, der eine Abschaltung dann auslöst, wenn die Drahtschlaufe über ein vorgegebenes Maximalmaß hinaus zu lang wird. ln diesem Beispielsfall kann die Regelung beispielsweise wie folgt konfiguriert sein. Wenn die Drahtschlaufe 115 bzw. deren bogenförmiger Abschnitt den am weitesten vom Eintritt/Austritt entfernten Sensor S1 auslöst, dann wird ein Steuersignal ausgelöst, das bewirkt, dass die Hilfseinzugseinrichtung 330 erheblich langsamer einzieht, v _H (t) also deutlich reduziert wird. Danach kann sich die Drahtschlaufe innerhalb des Pufferspeichers 350 wieder allmählich verkürzen. Wenn die Drahtschlaufe Sensor S2 auslöst, dann wird der Hilfseinzug etwas weniger stark langsamer werden. Wenn die Drahtschlaufe den Sensor S3 auslöst, dann wird die Hilfseinzugseinrichtung 330 so angesteuert, dass der Hilfseinzug etwas schneller als die voreingestellte mittlere Grundgeschwindigkeit wird. Wenn die Drahtschlaufe den Sensor S4 auslöst, dann wird die Geschwindigkeit des Hilfseinzugs erheblich über die voreingestellte mittlere Geschwindigkeit hinaus schneller werden.

Auf diese Weise ist mit relativ einfachen, robusten Mitteln eine mehrstufige, feinfühlige Regelung der Fördergeschwindigkeit v _H (t) der Hilfseinzugseinrichtung 330 realisiert, die zuverlässig eine Überfüllung oder Unterfüllung des Pufferspeichers 350 verhindert und gleichzeitig dafür sorgt, dass der Draht der Einzugseinrichtung 210 immer mit der aktuell erforderlichen Geschwindigkeit v _E (t) zugeführt wird. Hierdurch wird ein nahezu, d.h. bis auf Reibung, zugkraftfreier Drahteinzug an der Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine möglich. Mithilfe der Zuführeinrichtung 300 ist es möglich, die pulsierende Einzugsgeschwindigkeit der Umformmaschine praktisch vollständig von den möglichen Ablaufgeschwindigkeiten an der Haspel 310 zu entkoppeln.

Die Funktion bzw. Wirkung des Pufferspeichers 350 kann auch auf andere Weise beschrieben werden. Bei einer vergleichbaren Anordnung ohne Pufferspeicher kann es sein, dass der durch das Fahrprofil der Umformmaschine entstehende ungleichmäßige Einzug, der in manchen Fällen sogar eine Stop-and-Go-Charakteristik aufweisen kann, direkt an die Umlenkeinrichtung bzw. den Tänzer der Spannungsausgleichseinrichtung 320 weitergegeben wird. Dadurch kann ein Ruck an der Spannungsausgleichseinrichtung entstehen, der wiederum zu einer zum Teil pulsierenden Zugkraft innerhalb des Drahts am Maschinendrahteinzug, also an der Einzugseinrichtung 210, führen kann. Hierdurch können Qualitätsprobleme, zum Beispiel in Form von Längenschwankungen der fertigen Federn, entstehen. Mithilfe des zwischengeschalteten Drahtspeichers (Pufferspeicher 350) kann die gegebenenfalls pulsierende Geschwindigkeit der den Draht verarbeitenden Umformmaschine von der Ablaufgeschwindigkeit am Drahtvorrat an der Haspel 310 entkoppelt werden. Die Hilfseinzugseinrichtung 330 erhält hierzu von der Umformmaschine eine Drehzahlvorgabe, die dazu führt, dass der Draht mit einer effektiven Geschwindigkeit mittels der Hilfseinzugseinrichtung gefördert wird. Die Differenz zwischen der Einzugsgeschwindigkeit v _E (t) an der Umformmaschine bzw. deren Einzugseinrichtung zur effektiven Fördergeschwindigkeit v _H (t) an der Hilfseinzugseinrichtung 330 wird durch die Schlaufenbewegung im Speicherkasten 355 des Pufferspeichers ausgeglichen. Hierdurch kann ein nahezu (bis auf die Reibung) zugkraftfreier Drahteinzug an der Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine erreicht werden.

Anhand von Fig. 2 wird ein anderes Ausführungsbeispiel einer Drahtverarbeitungsanlage 400 beschrieben. Die Umformmaschine 200 kann ähnlich oder gleich wie die Umformmaschine 200 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut sein und ist im Beispielsfall als Federwindemaschine mit einer Einzugseinrichtung 210, Umformwerkzeugen 222 und einer Steuereinheit 290 zur Steuerung der Umformmaschine ausgelegt. Zur weiteren Beschreibung der Umformmaschine wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.

Zusätzlich zur Umformmaschine 200 umfasst die Drahtverarbeitungsanlage 400 eine in Materialflussrichtung vorgeschaltete Vorrichtung 500 zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials zur Umformmaschine. Diese Vorrichtung 500, die auch als Zufuhreinrichtung 500 bezeichnet wird, weist einige Unterschiede zur Zuführvorrichtung 300 des ersten Ausführungsbeispiels auf.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel liegt ein Werkstückvorrat mit einer großen Länge des zu verarbeitenden Drahts in Form einer Spule bzw. eines Coils 412 in oder auf einer Aufnahmeeinrichtung der Vorrichtung 500 vor. Die Aufnahmeeinrichtung umfasst einen Behälter 410, der im Wesentlichen die Form einer zylindrischen Tonne hat, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der größten aufzunehmenden Drahtspule (Coil). Der Behälter steht fest auf dem Boden oder einer eigenen Plattform und benötigt keine beweglichen Teile. Insbesondere sind keine Drehung des Behälters und keine Drehung des Coils während des Betriebs vorgesehen.

Der nach Art einer Tonne ausgebildete Behälter 410 hat einen flachen Boden und eine zylindrische Behälterwand. Nach oben wird der Behälter durch einen abnehmbaren Deckel 414 verschlossen, der in seiner Mitte eine Durchführungsöffnung 416 zum Hinausführen des drahtförmigen Werkstücks hat, das vom Coil 412 allmählich abgezogen werden soll.

In Materialflussrichtung hinter der Aufnahmeeinrichtung mit Behälter 410 ist eine Hilfseinzugseinrichtung 430 vorgesehen, die mit Hilfe eines Hilfsantriebs 435 angetrieben werden kann, um den Draht unter der Steuerung durch die Steuereinheit 490 mit einer vorgebbaren Fördergeschwindigkeit in Richtung nachgeschalteter Komponenten, insbesondere des nachgeschalteten Pufferspeichers 450, zu fördern. Die Hilfseinzugseinrichtung 430 kann ähnlich oder identisch zur Hilfseinzugseinrichtung 330 ausgebildet sein, weshalb auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.

Das Werkstück 110 (der Draht) tritt an der Oberseite des Behälters 410 im Wesentlichen in vertikaler Richtung aus und tritt an der Eintrittsseite der Hilfseinzugseinrichtung 430 im Wesentlichen in horizontaler Richtung in diese ein. Zwischen der Austrittsöffnung des Behälters 410 und dem Eintritt der Hilfseinzugseinrichtung 430 wird der Draht mit Hilfe einer Führungseinrichtung 420 entlang einer mehr oder weniger durchgängig leicht gekrümmten Führungsbahn geführt. Die Führungseinrichtung umfasst beim Ausführungsbeispiel einen flexiblen Kunststoffschlauch, der als Führungsschlauch für das hindurchtretende Werkstückmaterial dient. Aufgrund der Flexibilität des Schlauchmaterials sind leichte Ausgleichsbewegungen der Führungseinrichtung während des Betriebs möglich. Alternativ kann z.B. auch eine Führungseinrichtung mit (wenigstens) einem starren Führungsrohr vorgesehen sein. Der Krümmungsradius am stärksten gekrümmten Abschnitte der Führungseinrichtung kann so groß sein, dass das Werkstückmaterial ohne die Gefahr einer plastischen Verformung reibungsarm entlang der gekrümmten Bahn geführt werden kann.

Die Führungseinrichtung kann bei Bedarf mehrere Meter lang sein, so dass große Flexibilität hinsichtlich der Aufstellung des Behälters 410 in Bezug auf die Montageposition der Hilfseinzugseinrichtung 430 gegeben ist.

Bei manchen Ausführungsformen sind z.B. der Pufferspeicher 450 und die Hilfseinzugseinrichtung 430 zwischen dem Behälter 410 und der Umformmaschine 200 angeordnet (vgl. Fig. 2). Es ist jedoch auch möglich, den Behälter 410 in einem Raum zwischen dem Pufferspeicher und der Umformmaschine anzuordnen.

Führungseinrichtungen dieser Art, z.B. mit einem Schlauch oder einem Rohr, können auch beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein.

Ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel weist die Zuführeinrichtung 500 in Materialflussrichtung hinter der Hilfseinzugseinrichtung 430 einen Pufferspeicher 450 auf. Dieser ist derart ausgebildet, dass das Werkstück 110 (der Draht) in dem Pufferspeicher zwischen dem Eintritt 452 und dem Austritt 454 eine ggf. weitgehend in einer Ebene liegende freie Werkstückschlaufe 115 mit variabler Länge bilden kann. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Pufferspeicher als Vertikal-Speicher ausgelegt, die Werkstückschlaufe liegt also im Wesentlichen in einer vertikalen Ebene. Der Eintritt 452 und der Austritt 454 können auf der gleichen Höhe sein (wie beim schematischen Ausführungsbeispiel) oder auf unterschiedlichen Höhen.

Vom Austritt 454 des Pufferspeichers 450 führt eine Führungseinrichtung 460 in Form eines flexiblen Führungsschlauchs oder eines Führungsrohres entlang einer mindestens teilweise gekrümmten Führungsbahn zum Eintritt der Einzugseinrichtung 210 der Umformmaschine 200. Auch hier kann bei Bedarf eine relativ große Führungsstrecke in der Größenordnung von einem oder mehreren Metern überbrückt werden, so dass eine flexible Aufstellung der Zuführeinrichtung 500 in Bezug auf die Umformmaschine 200 möglich ist.

Die Hilfseinzugseinrichtung 430 fördert in den Draht mit einer vorgebbaren Fördergeschwindigkeit v _H (t) in Richtung des nachgeschalteten Pufferspeichers 450 und zieht den Draht dementsprechend mit dieser Geschwindigkeit vom Coil 412 ab. Dabei wird das Drahtmaterial im Wesentlichen vom inneren Umfang der Drahtspule abgewickelt und durch die Durchtrittsöffnung 414 im Deckel und die anschließende Führungseinrichtung 420 zur Hilfseinzugseinrichtung 430 geführt. In einem Grundmodus wird die Hilfseinzugseinrichtung so betrieben, dass die Geschwindigkeit des Hilfseinzugs, also die Fördergeschwindigkeit v _H (t), der mittleren Produktionsgeschwindigkeit der Umformmaschine bzw. der mittleren Einzugsgeschwindigkeit der Einzugseinrichtung 210 entspricht. Die Zufuhreinrichtung 500 ist in der Lage, eventuelle kleine Abweichungen der Fördergeschwindigkeit am Eintritt 452 und Austritt 454 wenigstens teilweise zu kompensieren. Dazu ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Sensorsystem 470 vorgesehen, mit der der aktuelle Füllgrad des Pufferspeichers 450 erfasst und den Füllgrad repräsentierende Signale erzeugt werden können, die in der Steuereinheit 490 verarbeitet werden, um die Fördergeschwindigkeit der Hilfseinzugseinrichtung 430 variabel jeweils so einzustellen, dass bei unverändert laufender Umformmaschine der Füllgrad des Pufferspeichers 450 immer zwischen einem minimal zulässigen Füllgrad und einem maximal zulässigen Füllgrad verbleibt. Das genutzte Sensorprinzip und die Regelungsroutine können derjenigen entsprechen, die im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel beschrieben wurde, weshalb auf eine Wiederholung verzichtet wird.

Anhand von Fig. 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Drahtverarbeitungsanlage 600 beschrieben. Die Umformmaschine 200 kann ähnlich oder gleich wie die Umformmaschine 200 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut sein und ist in Beispiel als Federwindemaschine mit einer Einzugseinrichtung 210, Umformwerkzeugen 222 und einer Steuereinheit 290 zur Steuerung der Umformmaschine ausgelegt. Zur weiteren Beschreibung der Umformmaschine wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen. Zusätzlich zur Umformmaschine 200 umfasst die Drahtverarbeitungsanlage 600 eine in Materialflussvorrichtung vorgeschaltete Vorrichtung 700 zum Zuführen des langgestreckten drahtförmigen Werkstückmaterials 110 zur Umformmaschine. Diese Vorrichtung 700, die auch als Zuführeinrichtung 700 bezeichnet wird, weist einige Unterschiede zu den Zuführvorrichtungen der vorherigen Ausführungsbeispiele auf. Dabei werden einige Elemente, die ähnliche oder gleiche Konstruktion und/oder Eigenschaften haben wie im ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen, erhöht um 400 bezeichnet.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel liegt der Werkstückvorrat in Form eines Coils 112 auf einer drehbar gelagerten Haspel 710 vor. Diese ist im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nicht angetrieben, was hier als passive Haspel bezeichnet wird. Die Drehachse der Haspel verläuft horizontal. Der Draht 110 wird mit Hilfe der über den Hilfsantrieb 735 angetriebenen Hilfseinzugseinrichtung 730 von dieser passiven Haspel abgezogen, wobei der Draht zwischen Haspel und Hilfseinzugseinrichtung 730 über eine Umlenkeinrichtung 725 geführt wird, die z.B. als eine um eine horizontale Achse drehbar gelagerte Rolle oder Walze ausgestaltet sein kann. Die Umlenkeinrichtung ist ebenfalls drehbar gelagert und hat keinen eigenen Antrieb. Im Gegensatz zur Spannungsausgleichseinrichtung von Fig. 1 ist die Drehachse raumfest angeordnet. Die Ausführungsform aus Fig. 3 hat somit keine Spannungsausgleichseinrichtung.

In Materialflussrichtung hinter der Hilfseinzugseinrichtung 730 ist der nachgeschaltete Pufferspeicher 750 angeordnet. Dieser ist vertikal orientiert und nimmt eine flache vertikale U- förmige Drahtschlaufe 115 variabler Länge auf. Die Dimensionen des Speicherkastens in Längs- und Querrichtung können denjenigen des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels entsprechend. Der Eintritt 752 und der Austritt 754 des Pufferspeichers liegen auf derselben Höhe. In Materialflussrichtung hinter dem Austritt 754 ist oberhalb des Pufferspeichers eine passive Umlenkrolle angebracht, so dass der zugeführte Draht horizontal in die Einzugseinrichtung 210 eintreten kann.

Der Füllgrad des Pufferspeichers 750 wird mittels des Sensorsystems 770 erfasst, das genau wie das Sensorsystem der anderen Ausführungsbeispiele vier in Reihe angeordnete Sensoren S1 bis S4 mit entsprechender Funktionalität aufweist.

Im Betrieb wird der Draht 110 durch die Hilfseinzugseinrichtung 730 von der Spule bzw. dem Materialvorrat nach oben abgezogen und versetzt die Haspel in Rotation. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Haspel frei drehbar. Bei der dargestellten Ausführungsformen ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, um die Drehbewegung der Haspel beim Drahtabzug zu bremsen. Die Bremseinrichtung kann z.B. am Umfang einer Endscheibe der Haspel oder an der zentrischen Welle der Haspel angreifen. Es ist möglich, dass die Bremseinrichtung z.B. über Signale der Steuereinrichtung 790 gesteuert aktiviert wird, sobald die Hilfseinzugseinrichtung 730 die Einzugsbewegung stoppt. Es ist auch möglich, dass mittels eines dauerhaften Reibkontakts das Trägheitsmoment der Spule bzw. der Haspel erhöht wird und diese dann aufgrund der Reibung beim Stoppen des Hilfseinzugs nicht oder nur noch geringfügig mit schnell abnehmender Drehgeschwindigkeit rotiert. Diese Variante kann auch als Abzugshaspel bzw. als gebremste Haspel bezeichnet werden.

Diese Ausgestaltung kann insoweit gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 vorteilhaft sein, weil sie einen einfachen Aufbau hat, da sowohl der Haspelantrieb als auch die Zugausgleichseinrichtung entfallen. Zudem ist die Lösung aufgrund der vertikalen Orientierung der Werkstückschlaufe im Pufferspeicher sehr platzsparend.

Komponenten dieser Zufuhreinrichtung 700 können sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Orientierung vorgesehen und geeignet miteinander kombiniert sein. So kann die gleiche Abfolge von Einheiten auch bei einer Haspel mit vertikaler Drehachse und/oder bei einer Ausführungsform mit horizontal orientiertem Pufferspeicher vorgesehen sein.