Verfahrens

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Biegemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das Biegen von Draht oder Rohren.

Bei der automatisierten Herstellung von zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen mit Hilfe numerisch gesteuerter Biegemaschinen werden die Bewegungen von Maschinenachsen einer Biegemaschine mit Hilfe einer Steuereinrichtung koordiniert angesteuert, um an dem Werkstück, beispielsweise einem Draht, einem Rohr, einer Leitung oder einem Stab aus rundem, flachen oder profilierten Material, durch plastisches Umformen eine oder mehrere bleibende Biegungen zu erzeugen.

In einem automatisierten Biegeprozess wird das Werkstück mit Hilfe einer Biegemaschine umgeformt, die einen Biegekopf aufweist, der ein drehbares Biegewerkzeug zum Angreifen an einem umzubiegenden Abschnitt des Werkstücks aufweist, dessen Orientierung gegenüber einem nicht umzubiegenden Abschnitt durch die Biegeoperation mittels plastischer Verformung bleibend verändert werden soll. Am Biegekopf kann auch ein während der Biegeoperation feststehendes Werkzeug vorgesehen sein, das häufig als Biegedorn bezeichnet wird.

Das drehbare Biegewerkzeug ist mithilfe eines durch eine Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse drehbar. Die Biegeachse ist die Drehachse des drehbaren Biegewerkzeugs des Biegekopfs. Senkrecht zur Biegeachse verläuft die Biegeebene. Die Biegeoperation erzeugt am Werkstück eine ebene Biegung parallel zur Biegeebene. Das drehbare Biegewerkzeug kann beispielsweise einen Biegestift aufweisen, der zum Biegen an einer Position mit Abstand von der Biegeachse einseitig an den umzubiegenden Abschnitt angelegt wird. Biegestifte kommen z.B. beim Drahtbiegen zum Einsatz.

Beim Biegeprozess wird zunächst ein mit einer Biegung zu versehender Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs gebracht. Dazu kann von einem längeren Werkstückvorrat einen Werkstückabschnitt geeigneter Länge durch eine Zufuhroperation parallel zu einer Zufuhrrichtung in die Ausgangsstellung bewegt bzw. zugeführt werden Diese Vorgehensweise ist beim Drahtbiegen üblich und kann auch beim Biegen dünnerer Rohre vorgesehen sein.

Danach wird das drehbare Biegewerkzeug in Kontakt mit dem umzubiegenden Abschnitt gebracht. Das kann je nach Konstruktion der Maschine z.B. durch einseitiges Anlegen eines Biegestifts an den umzubiegenden Abschnitt geschehen. Die Außenkontur eines Biegedorns kann dabei die Innenkontur der Biegung stabilisieren und deren Radius genau vorgeben. Eine Biegeoperation ohne Biegeform ist auch möglich.

Danach wird in einer Biegeoperation durch Drehen des drehbaren Biegewerkzeugs um die Biegeachse eine Biegung zwischen dem nicht umzubiegenden Abschnitt des Werkstückabschnitts und dem umzubiegenden Abschnitt erzeugt. Nach dem Biegevorgang spannen der nicht umgebogene und der umgebogene Abschnitt eine Ebene auf, in der auch die erzeugte Biegung liegt (ebene Biegung).

Soll eine weitere Biegung am Werkstück in derselben Biegeebene oder einer anderen Biegeebene erzeugt werden, wird der Biegekopf in der Regel zunächst durch eine Rückzugsbewegung parallel zu einer Biegekopfachse von seiner Biegestellung (Arbeitsstellung, in der eine Biegeoperation durchgeführt werden kann) in eine Umsetz-Stellung außer Eingriff mit dem Werkstück gebracht. Danach kann das Werkstück z.B. zum Wechsel der Biegeebene um die Zufuhrachse gedreht werden, bevor der Biegekopf durch eine Vorschubbewegung parallel zur Biegekopfachse von der Umsetz-Stellung wieder die Biegestellung in Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird. Ein zeitweiser Rückzug des Biegekops in die Umsetz-Stellung ist in der Regel auch dann vorgesehen, wenn die Biegerichtung umgekehrt werden soll (Wechsel von Linksbiegen auf Rechtsbiegen oder umgekehrt), um den Biegestift auf die gegenüberliegende Seite des Werkstücks drehen zu können, bevor der Biegekopf wieder in die Arbeitsstellung (Biegestellung) vorgefahren wird, um den nächsten Biegevorgang zu beginnen.

Diejenige Maschinenachse, die die Vorschubbewegungen bzw. Rückzugsbewegungen parallel zur Biegekopfachse bewirkt, wird in dieser Anmeldung als Z-Achse bezeichnet. Der zugehörige Antrieb, der über die Steuereinrichtung gesteuert wird, wird als Z-Antrieb bezeichnet. Die Biegekopfachse, und damit die Bewegungsrichtung der mittels des Z-Antriebs verursachten Bewegungen des Biegekopfs, verlaufen in der Regel senkrecht zu der Richtung, in der das zugeführte, noch nicht gebogene Werkstück orientiert ist, also senkrecht zur Zufuhrrichtung.

Sind alle für das Biegeteil vorgesehenen Biegungen am Werkstück erzeugt worden, wird das fertig gebogene Biegeteil mittels einer Schneideinrichtung in einer Schnittoperation vom zugeführten Werkstückmaterial abgetrennt. Die Schneideinrichtungen der hier betrachteten konventionellen Biegemaschinen sind vom Biegekopf gesonderte Einrichtungen, die die zum Durchtrennen des Werkstücks erforderlichen, zum Angreifen an dem Werkstück vorgesehenen Werkzeuge (Schneidwerkzeug) aufweisen. Eine Schneideinrichtung hat in der Regel zwei Schneidwerkzeuge, die relativ zueinander beweglich sind, um eine Schnittoperation auszuführen. Wenigstens eines der Schneidwerkzeuge ist an einer beweglichen Komponente der Schneideinrichtung montiert, das damit zusammenarbeitende andere Schneidwerkzeug kann maschinenfest montiert oder ebenfalls beweglich angeordnet sein. Beispielsweise kann die Schneideinrichtung ein maschinenfest montiertes erstes Messer und ein relativ dazu bewegliches zweites Messer aufweisen, wobei die Messer bei der Schneidoperation in einer Art Scherbewegung das Biegeteil vom zugeführten Material abscheren bzw. abtrennen. Da keines der Schneidwerkzeuge am Biegekopf angebracht ist, ergeben sich Freiheitsgrade in Bezug auf konstruktive Auslegung und Anordnung der Schneideinrichtung. Zum Ausführen der Schnittoperation haben solche konventionellen Biegemaschinen eine gesonderte Maschinenachse und einen dazugehörigen Antrieb, der von der Steuereinrichtung aktiviert wird, wenn die Schnittoperation ausgeführt werden soll. Der Antrieb kann elektrisch oder auch pneumatisch oder auch hydraulisch arbeiten. Über diesen Antrieb wird mindestens eine bewegliche Komponente der Schneideirichtung bewegt.

AUFGABE UND LÖSUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstückmaterial, insbesondere aus einem Draht oder einem Rohr aus rundem, flachen oder profiliertem Werkstückmaterial, bereitzustellen, das konstruktiv kostengünstig und funktionssicher realisiert werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Biegemaschine bereitzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgaben stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Biegemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 3 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Das Verfahren kann automatisch mittels einer Biegemaschine durchgeführt werden. Dabei wird das langgestreckte Werkstück bzw. ein Abschnitt davon einer Biegeeinheit der Biegemaschine zugeführt. Vorzugsweise wird dabei das Werkstück mittels einer Einzugseinrichtung von einem Materialvorrat abgezogen und der Biegeeinheit der Biegemaschine zugeführt. Die Biegeeinheit hat einen Biegekopf, der mehrere unterschiedliche Arbeitsbewegungen ausführen kann. Der Biegekopf kann, angetrieben durch einen Z-Antrieb, parallel zu einer Biegekopfachse linear verfahren werden. Der Biegekopf weist ein Biegewerkzeug auf, welches mithilfe eines Biegeantriebs um die Biegeachse drehbar ist. Die Biegeachse fällt in der Regel mit der Biegekopfachse zusammen, so dass das Biegewerkzeug um die Biegekopfachse gedreht wird (zentrisches Biegen). Bei der Biegeachse kann es sich auch um eine parallel versetzt zur Biegekopfachse positionierbare oder positionierte Biegeachse handeln, so dass ein exzentrisches Biegen möglich ist.

Wenn der zu biegende Werkstückabschnitt in seine Position gebracht ist, wird der zugeführte Abschnitt des Werkstücks mithilfe von Arbeitsbewegungen des Biegekopfs zu einem zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteil umgeformt. Jede einzelne Biegeoperation, die durch Drehung des Biegewerkzeugs verursacht wird, erzeugt dabei eine ebene Biegung. Durch Rotieren des umzubiegenden Werkstückabschnitts vor der Biegeoperation in eine andere Drehlage kann eine Biegung in einer anderen Ebene erzeugt werden, so dass ein dreidimensional gebogenes Biegeteil hergestellt werden kann. Sind alle für das Biegeteil vorgesehenen Biegungen erzeugt, so wird das fertige Biegeteil mithilfe einer Schneideinrichtung in einer Schneidoperation von dem zugeführten Werkstückmaterial abgetrennt.

Die Schneideinrichtung ist eine vom Biegekopf gesonderte Einrichtung, die die zum Durchtrennen des Werkstücks erforderlichen, zum Angreifen an dem Werkstück vorgesehenen Werkzeuge (Schneidwerkzeug) aufweist. Eine Schneideinrichtung kann z.B. zwei Schneidwerkzeuge aufweisen, die relativ zueinander beweglich sind, um eine Schnittoperation auszuführen. Wenigstens eines der Schneidwerkzeuge ist an einer beweglichen Komponente der Schneideinrichtung montiert. Das damit zusammenarbeitende andere Schneidwerkzeug kann maschinenfest montiert oder ebenfalls beweglich angeordnet sein. Da bei einer vom Biegekopf gesonderten Schneideinrichtung keines der Schneidwerkzeuge am Biegekopf angebracht ist, ergeben sich Freiheitsgrade in Bezug auf konstruktive Auslegung und Anordnung der Schneideinrichtung in Bezug auf den Biegekopf. Durch Ausgestaltung der Übertragungseinrichtung können die durch die Schnitteinrichtung erzielbaren Schnittkräfte optimiert werden.

Eine Besonderheit des beanspruchten Verfahrens besteht darin, dass eine Arbeitsbewegung des Biegekopfs parallel zur Biegekopfachse die Schnittoperation mittels einer Übertragungseinrichtung verursacht bzw. die Schneideinrichtung mittels einer Übertragungseinrichtung betätigt. Dabei wird der Z-Antrieb des Biegekopfs als Antrieb einer beweglichen Komponente der Schneideinrichtung zur Ausführung der Schneidoperation verwendet.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Drehbewegung des Biegewerkzeugs um die Biegeachse die Schneideinrichtung mittels einer Übertragungseinrichtung betätigt. Dabei wird der Biegeantrieb als Antrieb einer beweglichen Komponente der Schneideinrichtung zur Ausführung der Schneidoperation verwendet.

In einer allgemeineren Formulierung kann ein Aspekt der Erfindung auch so formuliert werden, dass die Schneideinrichtung durch eine Arbeitsbewegung des Biegekopfs oder einer seiner Komponenten betätigt wird, welche über die übliche Arbeitsbewegung hinausgeht. Diese Betätigung wird nicht unmittelbar, sondern mithilfe einer Übertragungseinrichtung, also indirekt bzw. mittelbar, bewirkt.

In konstruktiver Hinsicht kann dieses Konzept bei einer Biegemaschine so umgesetzt werden, dass eine bewegliche Komponente der vom Biegekopf gesonderten Schneideinrichtung mittels einer Übertragungseinrichtung mit einem Antrieb des Biegekopfs zur Übertragung von Kräften und Momenten gekoppelt ist, so dass die Schnitteinrichtung über diesen Antrieb mittels der Übetragungeinrichtung bzw. vermittelt über die Übertragungseinrichtung betätigbar ist.

Bei dem gekoppelten Antrieb handelt es sich vorzugsweise um den Z-Antrieb, der für die Verfahrbewegung des Biegekopfs parallel zur Biegekopfachse zuständig ist. Der genutzte Z- Antrieb erhält dadurch eine Doppelfunktion.

Alternativ könnte der Biegeantrieb über eine Übertragungseinrichtung an die Schneideinrichtung angekoppelt sein. Die Schneideinrichtung kann somit prinzipiell auch an den Biegeantrieb (d.h. den Antrieb des drehbaren Biegewerkzeugs) zur Übertragung von Kräften und Momenten gekoppelt werden, um die Schneidoperation auszuführen.

In einer allgemeineren Formulierung der Erfindung kann somit bei einem gattungsgemäßen Verfahren bzw. einer gattungsgemäßen Biegemaschine vorgesehen sein, dass eine Arbeitsbewegung des Biegekopfs oder einer seiner Komponenten die Schneideinrichtung mittels einer Übertragungseinrichtung betätigt. Die Arbeitsbewegung kann dabei insbesondere eine Arbeitsbewegung des gesamten Biegekopfs (parallel zur Biegekopfachse) oder eine Drehbewegung des drehbaren Biegewerkzeugs um die Biegeachse sein. Durch Bereitstellung einer vorzugsweise vollmechanisch arbeitenden Übertragungseinrichtung kann auf einen gesonderten Antrieb für die Schneideinrichtung verzichtet werden, so dass die Schneideinrichtung keinen gesondert von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Antrieb benötigt. Durch Verzicht auf einen gesonderten dedizierten Antrieb für die Schneideinrichtung kann eine derartige Biegemaschine wesentlich kostengünstiger als herkömmliche Biegemaschinen mit gesondertem Antrieb für die Schneideinrichtung hergestellt werden. Zudem kann Bauraum eingespart werden, wodurch eine insgesamt kompaktere Anordnung realisierbar ist.

Besonders einfach und robust sind Ausführungsformen, bei denen die Schneideinrichtung ausschließlich durch eine Arbeitsbewegung des Biegekopfs parallel zur Biegekopfachse betätigt wird, so dass nur der Z-Antrieb eine Doppelfunktion hat.

Gemäß einer Weiterbildung weist die mithilfe des Antriebs des Biegekopfs bewegbare bewegliche Komponente der Schneideinrichtung einen Hebel auf, der um eine Hebelachse drehbar ist. Dieser Hebel kann auch als Schnitthebel bezeichnet werden. Der Hebel kann als Träger eines beweglichen Messers der Schneideinrichtung dienen. Der Hebel kann als zweiarmiger Hebel mit ungleich langen Hebelarmen ausgelegt sein. Die Hebelverhältnisse sind vorzugsweise so gewählt, dass ein relativ großer Arbeitshub des damit gekoppelten Antriebs (z.B. des Antriebs des Biegekopfs) eine relativ dazu kleinere Bewegung des von der beweglichen Komponente getragenen Messers der Schneideinrichtung bewirkt. Durch eine solche Übersetzung über den Hebel wird die gekoppelte Maschinenachse des Biegekopfs, insbesondere die Z-Achse, durch die bei der Schneidoperation auftretenden Schnittkräfte weniger stark belastet als bei einer ebenfalls möglichen direkten Kopplung ohne Übersetzung. Andererseits können hohe Schnittkräfte erzeugt werden.

Alternativ kann die Übertragungseinrichtung beispielsweise ineinandergreifende Zahnräder oder andere zum Aufbau einer mechanischen Übertragungseinrichtung geeignete Maschinenelemente aufweisen.

Die Übertragungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass eine lineare Bewegung des Biegekopfs über einen ersten Hubabschnitt parallel zur Biegekopfachse zwischen einer Biegestellung und einer Umsetz-Stellung keine Bewegung der mit dem Z-Antrieb gekoppelten beweglichen Komponente der Schneideinrichtung verursacht. Dadurch kann erreicht werden, dass die Schneideinrichtung während des üblichen Biegebetriebs praktisch vom Z-Antrieb entkoppelt ist. Als „normaler Biegebetrieb" werden hier diejenigen Arbeitsbewegungen des Biegekopfs bezeichnet, die beim Biegen des Werkstücks sowie beim Umsetzen des Biegekopfs bzw. des Biegewerkzeugs zwischen aufeinanderfolgenden Biegungen üblicherweise stattfinden, insbesondere also eine kurzhubige Rückzugsbewegung des Biegekopfs von der Arbeitsstellung (Biegestellung) in die Umsetz-Stellung, in welcher das Biegewerkzeug nicht mehr in Eingriff mit dem zu biegenden Werkstück steht und eine Drehung des Biegewerkzeugs ohne Kontakt mit dem Werkstück möglich ist.

Denkbar sind auch mehrstufige Werkzeuge, bei denen z.B. Biegedorne und/oder Biegestifte mehrere Niveaus mit unterschiedlichen Radien haben und mittels der Z-Achse auf bzw. in die Arbeitsebene gebracht werden können. Auch diese Biegeniveauwechsel sollten schnittbewegungsneutral ausgeführt werden können.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Übertragungseinrichtung eine Steuerkurve auf, die eine gleichförmige Bewegung des Biegekopfs parallel zur Biegekopfachse in eine ungleichförmige Bewegung der mit dem Z-Antrieb gekoppelten beweglichen Komponente der Schneideinrichtung umsetzt. Insbesondere kann es so sein, dass die Steuerkurve einen ersten Kurvenabschnitt aufweist, der derart orientiert ist, dass eine lineare Bewegung des Biegekopfs parallel zur Biegekopfachse über einen ersten Hubabschnitt zwischen der Biegestellung und der Umsetz-Stellung keine Bewegung der mit dem Z-Antrieb gekoppelten beweglichen Komponente der Schneideinrichtung verursacht und dass an den ersten Kurvenabschnitt ein zweiter Kurvenabschnitt anschließt, der schräg zum ersten Kurvenabschnitt derart orientiert ist, dass eine weitere lineare Bewegung des Biegekopfs parallel zur Biegekopfachse über die Umsetz-Stellung hinaus eine Bewegung der mit dem Z-Antrieb gekoppelten beweglichen Komponente der Schneideinrichtung verursacht. Dadurch kann erreicht werden, dass bei denjenigen Arbeitsbewegungen des Biegekopfs, die lediglich zwischen Biegestellung und Umsetz-Stellung ablaufen, die Schneideinrichtung nicht angesteuert wird und dementsprechend kein Schnitt erfolgt, während bei einem über die Umsetz-Stellung hinausgehenden weiteren Hub eine Schneidbewegung für die Schneidoperation erzeugt wird.

Bei Ausführungsformen, bei denen die bewegliche Komponente der Schneideinrichtung einen Hebel (Schnitthebel) aufweist, der um eine Hebelachse drehbar ist, kann die vorteilhafte Kinematik dadurch umgesetzt werden, dass an einem parallel zur Biegekopfachse beweglichen Schlitten des Biegekopfs eine winkelförmige Nut ausgebildet ist, welche die Steuerkurve bildet, und dass an einem Hebelarm des Hebels eine Kurvenrolle angebracht ist, die in die Nut eingreift. Dadurch kann erreicht werden, dass sowohl bei einer Rückzugsbewegung des Biegekopfs von der Biegestellung über die Umsetz-Stellung und darüber hinaus als auch bei einer Arbeitsbewegung in entgegengesetzter Richtung eine praktisch spielfreie Übertragung von Kräften und Momenten auf die bewegliche Komponente der Schneideinrichtung vorliegt. Eine umgekehrte Anordnung (mit der Nut in dem Hebel und einer Kurvenrolle an einem Schlitten des Biegekopfs ist auch 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 schrägperspektivische Ansicht einer Biegemaschine gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung von der mit einem Biegekopf ausgestatteten Vorderseite;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Biegemaschine aus Fig. 1 in Richtung parallel zur Biegekopfachse des Biegekopfs;

Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen unterschiedliche Arbeitsstellungen des Biegekopfs und der damit gekoppelten Schneideinrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer computernumerisch gesteuerten Biegemaschine 100 erläutert, die für das Biegen von Draht eingerichtet ist. Fig. 1 zeigt eine schrägperspektivische Vorderansicht der Einkopf-Biegemaschine. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Biegemaschine aus Fig. 1 in Richtung parallel zur Biegekopfachse ihres Biegekopfs.

Die Biegemaschine 100 ist als Drahtbiegemaschine dafür ausgelegt, einen Abschnitt eines langgestreckten Werkstücks 1 10 in Form eines Drahts mit vorzugsweise rundem Querschnitt durch Kaltverformen mit einer oder mehreren Biegungen in einer oder mehreren Biegeebenen zu versehen. Es können auch Drähte mit flachem oder profiliertem Querschnitt gebogen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Biegemaschine 100 ein mit Kleinbuchstaben x, y und z gekennzeichnetes, rechtwinkliges Maschinenkoordinatensystem MK mit einer vertikalen z- Achse und horizontalen x- und y-Achsen. Im dargestellten Beispiel verläuft die x-Achse parallel zur Werkstückachse 1 12 des noch nicht gebogenen Werkstücks. Von den Koordinatenachsen sind die geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die jeweils mit Großbuchstaben (z.B. A, C, Z etc.) bezeichnet werden.

Sämtliche Antriebe für die Maschinenachsen sind elektrisch an eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung angeschlossen, die unter anderem die Leistungsversorgung für die Antriebe, eine zentrale Rechnereinheit und Speichereinheiten enthält. Mit Hilfe der in der Steuereinrichtung aktiven Steuerungssoftware werden die Bewegungen sämtlicher Maschinenachsen variabel gesteuert, um eine koordinierte Bewegung der am Biegevorgang beteiligten Elemente zu erzeugen. Eine an die Steuereinrichtung angeschlossene Anzeige- und Bedieneinheit 130 dient als Schnittstelle zum Maschinenbediener.

Zur Erzeugung einer Biegung wird ein zunächst gerader Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs 180 gebracht. Dazu wird hier von einem längeren Werkstückvorrat (Coil) gearbeitet. Dies ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall.

Die Biegemaschine hat hierzu eine in Fig. 1 nicht sichtbare, mit Einzugswalzen ausgestattete Einzugseinrichtung, die aufeinanderfolgende Drahtabschnitte eines von einem Drahtvorrat kommenden und ggf. durch eine optionale Richteinheit geführten Drahtes mit numerisch gesteuertem Vorschubgeschwindigkeitsprofil in horizontaler Richtung (parallel zur x-Richtung) in den Bereich des Biegekopfs 180 einziehen bzw. zuführen kann. Der Draht wird austrittsseitig durch eine rohrförmige Drahtführung hindurchgeführt und tritt in horizontaler Zufuhrrichtung aus. Der Vorschub (die Einzugsbewegung) wird gestoppt, wenn der Draht eine Ausgangsstellung erreicht. Die lineare Maschinenachse für die Zufuhr wird als C-Achse bezeichnet, sie hat einen nicht dargestellten Motor.

Der Draht tritt bei der Zufuhr aus dem vorderen Ende der Drahtführung aus, verläuft danach durch den Bereich einer später noch erläuterten Schneideinrichtung 150 bis in den Eingriffsbereich des Biegekopfs 180. Die Schneideinrichtung 150 ist zwischen der Einzugseinrichtung und dem Biegekopf angeordnet.

Eine Drehung des Werkstücks um die Werkstücklängsachse, beispielsweise zum Wechsel der Biegeebene, wird über den Drehantrieb der A-Achse erzeugt. Dadurch kann die Einzugseinrichtung als Ganzes gemeinsam mit der Richteinheit um eine zur x-Achse parallele Achse gedreht werden. Der Biegekopf 180 hat einen während des Biegevorgangs stationären inneren Werkzeugteil 182, der in Draufsicht (vgl. Fig. 2) eine zylindrische Außenkontur hat. Dieser Werkzeugteil trägt an seiner Oberseite mehrere auswechselbare Biegedorne unterschiedlicher Durchmesser, von denen jeweils einer (z.B. der Biegedorn 183) in eine Arbeitsstellung in der Nähe der Werkstückachse gebracht werden kann, um beim Biegevorgang als innere Abstützung des Werkstückabschnitts zu dienen. Der Außendurchmesser des genutzten Biegedorns 183 legt den Biegeradius der zur erzeugenden Biegung fest, also den Krümmungsradius der Biegung. Für die Drehung des inneren Werkzeugteils 182 um die Biegekopfachse 185 zum Wechsel zwischen unterschiedlichen Biegedornen ist ein gesonderter Abtrieb 187 (Servomotor und Getriebe) vorgesehen. Die entsprechende Maschinenachse wird auch als Dornachse bezeichnet.

Weiterhin hat der Biegekopf 180 ein gegenüber dem inneren Werkzeugteil drehbares Biegewerkzeug 184, das dafür vorgesehen ist, an einem umzubiegenden Abschnitt des Werkstückmaterials seitlich anzugreifen. Das Biegewerkzeug 184 trägt an seiner Oberseite einen Biegestift 186 und ist mittels eines durch die Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs 189 (Servomotor und Getriebe) um eine Biegeachse drehbar, die hier mit der Biegekopfachse 185 zusammenfällt. Die Orientierung der Biegeachse legt die Orientierung der Biegeebene fest, welche orthogonal zur Biegeachse liegt und die Werkstückachse 1 12 enthält.

Die Biegeeinheit mit dem Biegekopf 180 ist bei manchen Ausführungsformen als Ganzes um eine parallel zur x-Achse verlaufende Achse verschwenkbar, so dass die Biegeachse 185 wahlweise vertikal (parallel zur z-Richtung) oder schräg dazu in eine geneigte Stellung ausgerichtet werden kann. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Biegeeinheit als Ganzes unter einem fixen Winkel zu der vertikalen z-Achse angeordnet. Denkbar ist, dass dieser Winkel 0° beträgt, also z=Z. Üblich sind 20° - 30° Neigung zur Vertikalen. Wie erwähnt ist auch eine manuelle oder motorische Schwenkeinrichtung möglich. Wichtig ist hierbei, dass die Biegeeinheit als Ganzes, also inklusive der Biegeachse und der Z-Achse verschwenkt wird. Die Werkzeugelemente des Biegekopfs sind dazu in einem massiven Träger 193 montiert, der bei verschwenkbaren Varianten in kreisbogenförmigen Führungen an der Vorderwand der Maschinenbasis 102 geführt sein kann. An der Oberseite des Trägers ist eine metallische Tischplatte 192 eines Auflagetischs 190 montiert, dessen ebene Oberseite in jeder Stellung des Biegekopfs wenig unterhalb des Niveaus der Werkstückachse 1 12 liegt. Der Auflagetisch dient als Auflage für die über den Biegekopf hinausragenden Abschnitte eines Biegeteils und als Rutsche, über die fertig gebogene Biegeteile nach dem Abtrennen vom Materialvorrat seitlich in einen Sammelbehälter rutschen können. Weitere Einzelheiten zu Aufbau und Funktion der Biegemaschine 100 sind besonders gut anhand der Fig. 2 bis 5 zu verstehen. Fig. 2 zeigt dabei eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Biegemaschine aus Fig. 1 in Richtung parallel zur Biegekopfachse 185 des Biegekopfs 180. Erkennbar ist dabei auch die Schneideinrichtung 150, die zwischen der (in Fig. 2 nicht dargestellten) Einzugseinrichtung für das Werkstück und dem Biegekopf 180 angeordnet ist. Die Fig. 3 bis 5 zeigen Ansichten der Biegemaschine im Bereich des Biegekopfs 180 und der Schneideinrichtung 150 in einer Richtung parallel zur x-Achse des Maschinenkoordinatensystems bzw. parallel zur Zufuhrrichtung des zu biegenden Werkstücks.

Die Schneideinrichtung 150 ist eine vom Biegekopf 180 gesonderte Einrichtung, die die zum Durchtrennen des Werkstücks erforderlichen Werkzeuge (Schneidwerkzeuge) aufweist. Die Schneidwerkzeuge sind diejenigen Komponenten der Schneideinrichtung, die zum unmittelbaren Kontakt mit dem Werkstück bzw. zum Angreifen an dem Werkstück vorgesehen sind. Am Biegekopf sind keine Werkzeuge der Schneideinrichtung angebracht. Bei Verwendung einer vom Biegekopf gesonderten Schneideinrichtung ergeben sich Freiheitsgrade in Bezug auf konstruktive Auslegung und Anordnung der Schneideinrichtung 150 in Bezug auf den Biegekopf 180.

Fig. 3 zeigt die Komponenten der Biegemaschine dabei in einer ersten Stellung, die auch als Biegestellung bezeichnet wird. In dieser ersten Stellung befindet sich der Biegekopf 180 in seiner dem Werkstück nächsten Endstellung, in welcher der Biegestift 186 des Biegewerkzeugs so in die Werkstückebene eingeführt ist, dass eine Drehung des Biegewerkzeugs eine Biegung am Werkstück verursachen kann. Wie an dem vergrößerten Detail in Fig. 3A erkennbar ist, befindet sich die Schneideinrichtung 150 dabei in einer geöffneten Stellung ohne Schneideingriff am Werkstück. In der geöffneten Stellung ist eine Zuführung von Werkstückmaterial in Zuführrichtung (parallel zur x-Achse bzw. zur Werkstücklängsachse 1 12) möglich.

Fig. 4 zeigt die gleichen Komponenten in einer zweiten Stellung, die hier auch als Umsetz- Stellung bezeichnet wird. Dabei befindet sich der Biegekopf 180 in einer gegenüber der Biegestellung leicht (z.B. um ca. 10 mm bis ca. 20 mm, abhängig vom Drahtdurchmesser ggf. auch mehr oder weniger) zurückgezogenen Position, die ein Umsetzen des Biegestifts, also eine Drehung des Biegewerkzeugs ohne Angriff am Werkstück ermöglicht. Wie in Fig. 4A sichtbar, ist die Schneideinrichtung weiterhin in einer geöffneten Stellung.

Fig. 5 zeigt schließlich eine Konfiguration bzw. Stellung, in der sich der Biegekopf 180 in seiner am weitesten vom Werkstück zurückgezogenen unteren Stellung befindet. Bei der Bewegung von der Umsetz-Stellung in diese unterste Stellung wird die Schneideinrichtung 150 betätigt, so dass das fertig gebogene Biegeteil vom zugeführten Werkstückabschnitt abgetrennt wird. Nachfolgend werden strukturelle Komponenten näher erläutert, die diese vorteilhafte Funktionalität ermöglichen.

Der Biegekopf 180 bzw. dessen Komponenten sind auf einem linear verfahrbaren Schlitten 200 montiert, der auch als Biegeschlitten bezeichnet wird. Die Verfahrrichtung des Schlittens verläuft senkrecht zur Zufuhrrichtung des Drahts, also senkrecht zur x-Richtung des Maschinenkoordinatensystems. Die Orientierung des Biegeschlittens legt die Orientierung der Biegekopfachse 185 in Bezug auf die Zufuhrrichtung des Werkstücks fest. Der Biegekopf kann als Ganzes parallel zur Biegekopfachse 185 linear verfahren werden. Diejenige numerisch gesteuerte Maschinenachse, die diese Linearbewegung des Biegekopfs parallel zur Biegekopfachse bewirkt, wird hier als Z-Achse bezeichnet. Der zugehörige Antrieb, der hier als Z-Antrieb bezeichnet wird, umfasst einen Kurbeltrieb 210, der um eine parallel zur x-Achse verlaufende Drehachse drehbar ist. Der Schlitten 200 ist über eine Übertragungsstange 220 mit dem Kurbeltrieb 210 des Z-Antriebs gekoppelt.

An dem Schlitten 200, der die Linearbewegung des Biegekopfs ermöglicht, ist auf der Seite des Hebels 160 ein plattenförmiger Abschnitt 205 angebracht, in dem eine winkelförmige Nut bzw. Nutkurve 165 eingearbeitet. Die auch als Steuernut bezeichnete Nut kann in einen parallel zur Biegekopfachse 185 ausgerichteten ersten Abschnitt 165-1 und einen gegenüber dem ersten Abschnitt bzw. der Biegekopfachse schräg gestellten zweiten Abschnitt 165-2 unterteilt werden. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind jeweils im Wesentlichen geradlinig und schließen einen spitzen Winkel von ca. 20° bis 40° zueinander ein. Der zweite Abschnitt 165-2 ist mehr als doppelt so lang wie der erste Abschnitt 165-1.

Die Schneideinrichtung 150 ist so konstruiert, dass ein fertiges Biegeteil vom zugeführten Werkstückabschnitt in einer Schneidoperation nach Art eines Scherschnitts abgetrennt werden kann. Ein erstes Messer 152 der Schneideinrichtung 150 ist mithilfe eines justierbaren Messerträgers maschinenfest, d.h. in Bezug auf die Maschinenbasis der Biegemaschine fest montiert. Das erste Messer 152 arbeitet mit einem zweiten Messer 154 zusammen, welches an einer beweglichen Komponente 160 der Schneideinrichtung justierbar montiert ist. Die auswechselbaren Messer 152, 154 sind die Schneidwerkzeuge der Schneideinrichtung 150. Zwischen den Messern befindet sich der Schnittspalt 155, der die Trennebene definiert. Der Scherschnitt wird ausgeführt, wenn sich das zweite Messer 154 gegenüber dem ersten Messer 152 in wesentlichen parallel zur x-y-Ebene etwa in y-Richtung (auf einen Kreisbogen) bewegt. Bei der beweglichen Komponente 160, die das zweite Messer 154 trägt, handelt es sich um einen Hebel 160 (auch Schnitthebel 160 genannt), der um eine parallel zur x-Richtung verlaufende, maschinenfeste Drehachse 162 verschwenkbar gelagert ist. Die Trägerstruktur für das zweite Messer 154 befindet sich in der Nähe zur Drehachse 162 an der Oberseite des Hebels 160. Ein längerer gewinkelter Hebelarm 164 ragt nach unten im Wesentlichen parallel oder im spitzen Winkel zur Biegekopfachse 185 ab. An dem Endabschnitt des Hebels 160, der der Drehachse 162 abgewandt ist, ist eine Kurvenrolle 230 drehbar gelagert. Die Kurvenrolle 230 ist in der gewinkelten Nut 165 (Nutkurve, Steuernut) am Biegeschlitten geführt.

Die am Hebel 160 angebrachte Kurvenrolle 230 und die winkelförmige Nut 165 am Biegeschlitten 200 sind wesentliche Bestandteile einer vollmechanischen Übertragungseinrichtung 250, die eine bewegliche Komponente der Schneideinrichtung 150, nämlich den Hebel 160 mit dem daran befestigten zweiten Messer 154, mit dem Z-Antrieb des Biegekopfs 180 zur Übertragung von Kräften und Momenten derart koppelt, dass die Schneideinrichtung 150 ausschließlich über den Z-Antrieb betätigt werden kann. Die Schneideinrichtung 150 sowie der Biegekopf 180 werden somit von ein- und demselben Antrieb (dem Z-Antrieb) betätigt, so dass ein gesonderter Antrieb für die Schneideinrichtung nicht erforderlich ist.

Die Konstruktion und Funktion des Ausführungsbeispiels können auch wie folgt beschrieben werden.

Das Basisteil der Schneideinrichtung 150, nämlich ein sogenannter Schnittträger, bindet die Schneideinrichtung 150 an den Maschinenkörper der Biegemaschine an und trägt die Drehachse 162 für den Hebel (Schnitthebel) 160 sowie das maschinenfest montierte erste Messer 152. Der Hebel (Schnitthebel) 160 ist drehbar am Schnittträger abgelagert. Die Anlenkung des Hebels 160 erfolgt über die am freien Hebelende befestigte Kurvenrolle 230. Die Kurvenrolle 230 läuft in einer winkelförmigen Nutkurve 165. Die Nutkurve 165 ist am Schlitten 200 (Biegeschlitten) befestigt und bewegt sich mit dem Schlitten 160 parallel zur Biegekopfachse 185 auf und ab. Dies ist die Arbeitsbewegung der Z-Achse des Antriebssystems der Biegemaschine.

Die Nutkurve 165 hat einen geraden, zur Z-Achsbewegung parallel verlaufenden ersten Abschnitt 165-1 und einen im Winkel zur Z-Achsbewegung verlaufenden zweiten Abschnitt 165- 2. Die beiden jeweils geraden Anteile bzw. Abschnitte der Nutkurve sind über einen nach einem Bewegungsgesetz verlaufenden Kurventeil verbunden. Die Z-Achse bewegt den Biegekopf 180 parallel zur Biegekopfachse 185 auf und ab. Die Z- Achse wird im Beispielsfall mit einer Kurbel, wie in den Zeichnungen dargestellt, oder über eine Kugelgewindespindel angetrieben. Die Z-Achse kann alternativ auch mit jeder anderen geeigneten Lösung für Linearantriebe angetrieben werden.

In der in Fig. 3 gezeigten ersten Stellung (Biegestellung) befindet sich der Biegekopf 180 bezüglich der Z-Achse in einer Biegestellung. Der Hebel 160 (Schnitthebel) befindet sich in der für den Drahtdurchlauf geöffneten Stellung (siehe Detail 3A).

In der Konfiguration von Fig. 4 befindet sich der Biegekopf 180 bezüglich der Z-Achse in einer Stellung zum Umsetzen des Biegestifts 186. Diese axiale Position wird als Umsetz-Stellung bezeichnet. In dieser Umsetz-Stellung kann der Biegefinger unter dem Draht durchgeführt werden und damit die Biegerichtung geändert werden. Es ist ersichtlich, dass sich die Kurvenrolle 230 beim Wechsel von der Biegestellung zur Umsetz-Stellung innerhalb des ersten Abschnitts 165-1 der Nutkurve 165 nur linear parallel zur Biegekopfachse bewegt hat. Es wurde also keine Schwenkbewegung am Hebel 160 verursacht, so dass sich die Messer der Schneideinrichtung weiterhin in der geöffneten Stellung befinden. Mit anderen Worten: Die relative Stellung der Messer der Schneideinrichtung hat sich beim Übergang von der Biegestellung zur Umsetz-Stellung nicht verändert. Im normalen Biegebetrieb, der eine Axialbewegung des Biegekopfs von der Biegestellung zur Umsetz-Stellung gegebenenfalls mehrfach beinhaltet, ist die Schneideinrichtung somit praktisch vom Z-Antrieb entkoppelt.

Ist der Biegevorgang abgeschlossen, nachdem alle am Werkstück vorgesehenen Biegeoperationen zur Herstellung des Biegeteils ausgeführt wurden, so kann die Schnittoperation eingeleitet werden. Hierzu wird der Biegekopf mittels des Z-Antriebs über die Umsetz-Stellung hinaus in die am weitesten zurückgezogene Stellung (Schnittstellung) zurückgefahren. Fig. 5 zeigt eine Situation, in der sich der Biegekopf bezüglich der Z-Achse in der dritten Stellung zum Schneiden des Werkstücks befindet. Auf der Verfahrstrecke von der Umsetz-Stellung zu der zurückgezogenen Stellung bewegt sich die Kurvenrolle 230 über den Übergangsabschnitt zwischen erstem Abschnitt 165-1 und zweitem Abschnitt 165-2 in den zweiten Abschnitt 165-2 hinein und dann entlang des zweiten Abschnitts. Aufgrund des schrägen Verlaufs des zweiten Abschnitts 165-2 wird der Hebel 160 während der Rückzugbewegung immer weiter nach außen umgeschwenkt, so dass das zweite Messer 154 sich relativ zum ersten Messer 152 in einer Schnittbewegung verschiebt und der Draht abgeschert wird. Wenn sich der Schnitthebel in der in Fig. 5 gezeigten, maximal ausgelenkten Stellung befindet, ist der Schneidvorgang komplett erfolgt. Um ein weiteres Biegeteil zu erzeugen, muss der Biegekopf mittels der Z-Achse zwingend wieder nach oben, mindestens bis zur Umsetz-Stellung, verfahren werden, damit das bewegliche Messer die Öffnung des feststehenden Messers wieder freigibt.

Es ist ersichtlich, dass bei dieser Konstruktion der Biegekopf 180 zum Umsetzen des Biegewerkzeugs bezüglich seiner Z-Achse auf- und abgefahren werden kann, ohne dass sich der Hebel 160 (Schnitthebel) bewegt. Das Biegeteil kann gebogen werden, während sich der Biegekopf in diesem Bereich bewegt. Wenn der Biegevorgang beendet ist und das Biegeteil durch Betätigen der Schneideinrichtung 150 abgetrennt werden soll, bewegt sich der Biegekopf über die Umsetz-Stellung hinaus weiter nach unten, bis das Werkstück (der Draht) abgeschnitten ist. Das Biegeteil kann dann aus der Biegemaschine herausfallen. Das Herausfallen des Biegeteils wird durch die tiefere Stellung des Biegekopfs 180, also durch die sehr weit zurückgezogene Stellung des Biegekopfs, begünstigt, weil die Wahrscheinlichkeit, dass das Biegeteil am Biegekopf hängen bleibt, dadurch erheblich reduziert wird.

Durch die Erfindung kann somit eine komplette Maschinenachse bzw. ein kompletter Maschinenantrieb für die Schneideinrichtung eingespart werden. Gleichzeitig ist die Bewegung der Z-Achse zum Umsetzen des Werkzeugs weiterhin möglich, ohne dass sich der Schnitthebel über die Ankopplung bewegt.