ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Biegemaschine zum Herstellen komplex gebogener Biegeteile aus geraden Drahtstäben gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drahtverarbeitungsanlage, die eine solche Biegemaschine umfasst.

Eine Biegemaschine der hier betrachteten Art umfasst eine computernumerische Steuereinheit, ein Transportsystem zum Transportieren aufeinanderfolgender Drahtstäbe entlang einer Transportstrecke und mehrere Arbeitsstationen, die entlang der Transportstrecke angeordnet sind, wobei mindestens zwei der Arbeitsstationen als Biegestationen ausgelegt sind. Das Transportsystem weist eine Vielzahl von Transporteinheiten auf. Jede Transporteinheit hat eine Werkstückaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines einzelnen Drahtstabes und kann über Steuersignale der Steuereinheit entlang der Transportstrecke bewegt werden. Es handelt sich also um eine computernumerisch gesteuerte Mehrstationen-Biegemaschine, die Drahtstäbe verarbeiten kann. Derartige Biegemaschinen werden in der Regel eingesetzt, wenn es darum geht, große Stückzahlen komplex gebogener Biegeteile in kurzer Zeit herzustellen. Ein komplex gebogenes Biegeteil ist ein Biegeteil, das mehr als eine Biegung aufweist, wobei Biegungen zum Teil auch in unterschiedlichen Ebenen liegen können, so dass ein dreidimensional gebogenes Biegeteil vorliegt.

Das Dokument DE 102020212 558 A1 offenbart eine Biegemaschine der oben erwähnten Art, bei der jede Transporteinheit über Steuersignale der Steuereinheit gemäß einem individuellen Bewegungsprofil entlang der Transportstrecke bewegbar ist. Die Biegemaschine bietet eine hohe Produktivität und große Flexibilität bei der Herstellung von Biegeteilen unterschiedlicher Biegegeometrie und zeichnet sich zudem durch kompakte Baugröße und entsprechend geringen Platzbedarf aus.

Bedarf nach komplex gebogenen Biegeteilen besteht unter anderem im Bereich der Elektromobilität. Dort werden zunehmend Fahrzeuge mit voll- oder teilelektrischem Antrieb angeboten. Die Fahrzeuge besitzen meist leistungsfähige Energiespeichersysteme mit mehreren Batteriemodulen. Die elektrische Energie muss zwischen den einzelnen Batteriemodulen transportiert werden. Dazu werden isolierte und gebogene Kupfer- oder Aluminiumschienen verwendet, die auch als „Stromschienen“ bezeichnet werden. Weiterhin werden zunehmend die in Längsrichtung von Fahrzeugen zwischen Front und Heck laufenden Kabelbäume durch Stromschienen ersetzt. Da die für die Verlegung von Stromschienen zur Verfügung stehenden Bauräume zum Teil relativ eng und geometrisch komplex sind, werden in vielen Fällen Stromschienen benötigt, die an einer oder mehreren Stellen Biegungen aufweisen.

Auch zum Herstellen von Spulenelementen zum Aufbau von Statoren für Elektromotoren, sogenannten „Hairpins“, werden häufig Drahtmaterialien in Form von isolierten und gebogenen Kupfer- oder Aluminiumdrähte mit im Wesentlichen rechteckigem oder quadratischem Querschnitt verwendet.

Derartige Biegeteile werden teilweise aus vergleichsweise langen und relativ zu ihrer Länge dünnen Drahtstäben hergestellt. Deren sichere Handhabung während des Fertigungsprozesses ist nicht immer einfach, besonders wenn mit kurzen Taktzeiten gearbeitet werden soll.

AUFGABE UND LÖSUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Biegemaschine der oben erwähnten Art bereitzustellen, die unabhängig von den herzustellenden Biegeteil- Geometrien auch bei kurzen Taktzeiten betriebssicher arbeitet.

Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung gemäß einer Formulierung der Erfindung eine Biegemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Drahtverarbeitungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 17 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Bei einer gattungsgemäßen Mehrstationen-Biegemaschine umfasst das Transportsystem mehrere Transporteinheiten, die jeweils eine Werkstückaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines einzelnen Drahtstabs aufweisen. Die Transporteinheiten können über Steuersignale der Steuereinheit entlang der Transportstrecke bewegt werden. Mithilfe einer Transporteinheit kann ein einzelner Drahtstab entlang der Transportstrecke nacheinander zu unterschiedlichen Arbeitsstationen bewegt werden, insbesondere zu allen Arbeitsstationen, die im Rahmen des jeweiligen mehrstufigen Fertigungsprozesses genutzt werden sollen. Eine Übergabe von Drahtstäben zwischen hintereinander geschalteten Transporteinheiten ist nicht erforderlich. Das Transportsystem ist vorzugsweise so ausgelegt, dass bei Bedarf eine Transporteinheit alle an der Transportstrecke angeordneten Arbeitsstationen anfahren kann, wodurch eine hochflexible Fertigung möglich wird. Gemäß einer Formulierung der beanspruchten Erfindung weist das Transportsystem für eine Anzahl der Transporteinheiten mindestens eine entlang der Transportstrecke bewegbare Stützeinheit auf, die ein Stützorgan umfasst, welches dafür konfiguriert ist, einen freien Abschnitt eines von der Werkstückaufnahmeeinrichtung der Transporteinheit aufgenommenen Drahtstabs außerhalb des Eingriffsbereichs der Werkstückaufnahmeeinrichtung, vorzugsweise mit Abstand von dem Eingriffsbereich, zur mechanischen Stabilisierung des freien Abschnitts zu kontaktieren.

Es kann für jede der Transporteinheiten wenigstens eine Stützeinheit vorgesehen sein, so dass die Anzahl der Stützeinheiten der Anzahl der Transporteinheiten entspricht. Es ist auch möglich, dass für eine oder mehrere Transporteinheiten keine Stützeinheit vorgesehen ist. In jedem Fall sollte aber für mindestens eine der Transporteinheiten eine Stützeinheit vorgesehen sein.

Abhängig von der Art der zu fertigenden Biegeteile kann es vorkommen, dass ein Drahtstab in die Werkstückaufnahmeeinrichtung so aufgenommen werden muss, dass ein relativ langes Stück des Drahtstabs in Transportrichtung oder an der gegenüberliegenden Seite (entgegen der Transportrichtung) über den Eingriffsbereich der Werkstückaufnahmeeinrichtung hinausragt. Abhängig von der Dicke, der Querschnittsform und der Materialsteifigkeit des Drahtmaterials kann es sein, dass sich der relativ lange freie Abschnitt aufgrund seines Eigengewichts unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten durchbiegt, so dass ein von der Werkstückaufnahmeeinrichtung entferntes freies Ende nicht mehr mit ausreichender Genauigkeit in Verlängerung der Aufnahmeachse der Werkstückaufnahmeeinrichtung liegt. Außerdem kann es Schwingungsbewegungen des freien Abschnitts geben. Unter diesen Umständen kann es beim Einfädeln des freien Abschnitts in den Bereich der Biegewerkzeuge einer Biegestation zu Problemen bis hin zu einer Kollision zwischen Drahtstab und Biegewerkzeug kommen. Diese Gefahr wird gemäß der beanspruchten Erfindung systematisch vermieden, indem der freie Abschnitt außerhalb des Eingriffsbereichs, meist in einem geeigneten Abstand vom Eingriffsbereich, abgestützt und dadurch stabilisiert wird.

Die Stabilisierung betrifft zum einen die Ausrichtung des freien Abschnitts, die vor Erzeugen der ersten Biegung so sein sollte, dass der freie Abschnitt im Wesentlichen koaxial zur Aufnahmeachse der Werkstückaufnahmeeinrichtung verläuft. Durch die mechanische Kontaktierung können auch Schwingungsbewegungen des freien Abschnitts weitgehend unterdrückt werden, so dass ein kollisionsfreies Einfädeln des freien Endes in dem Bereich der Biegewerkzeuge der nächsten Biegestation sichergestellt ist. Damit kann auch bei Drahtstäben mit anfänglich relativ langen und/oder labilen freien Längen ein störungsfreier Betrieb auch bei hohen Taktzeiten und entsprechend hohen Transportgeschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen sichergestellt werden.

Diese Maßnahme hat sich unter anderem bei der Fertigung von Hairpins mit relativ langen Schenkellängen bewährt. Bei diesen Biegeteilen kann die erforderliche Ausgangslänge der geraden Drahtstäbe so lang sein, dass sich die erwähnte Problematik der Durchbiegung und starken Schwingung ergibt.

Ein weiteres von den Erfindern erkanntes Problem besteht darin, dass sich die Stellen, an denen die einzelnen Biegungen angebracht werden sollen, von Biegestation zu Biegestation sowie in Abhängigkeit von der gewünschten Endgeometrie des Biegeteils ändern können. Diesem Problem wird gemäß einer Weiterbildung dadurch Rechnung getragen, dass ein Abstand zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung und dem Stützorgan über Steuersignale der Steuereinheit verstellbar ist, vorzugsweise stufenlos. Damit ist es möglich, über Programmierung der Steuereinheit für jede Biegeteilgeometrie in jeder Phase eines Prozesses die optimale Stützstelle (mindestens eine) einzustellen und anzufahren, wobei die Abstützlänge dann variabel wird. Sind an einem freien Abschnitt mehrere Biegeoperationen an unterschiedlichen Stellen erforderlich, so kann der Abstand bei Fortschritt der mehrstufigen Biegeoperation stufenweise verstellt werden. Durch die Abstandsverstellung ist es auch möglich, das Stützorgan bis ans austrittsseitige Ende der Werkstückaufnahmeeinrichtung heranzufahren, so dass sich praktisch nur eine kurze Verlängerung der Einspannlänge ergibt und der Großteil des freien Drahtabschnitts für Biegeoperationen zur Verfügung steht.

Um die Flexibilität der Biegemaschine für die Verarbeitung unterschiedlichster Bauteilgeometrien zu steigern, ist von manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass eine Stützeinheit wenigstens einen integrierten Aktor aufweist, der über Steuersignale der Steuereinheit steuerbar und dafür konfiguriert ist, eine Umstellung des Stützorgans zwischen unterschiedlichen Arbeitsstellungen zu bewirken. Beispielsweise kann eine Höhenverstellung und/oder eine Querverstellung bewirkt werden. Bei dem Aktor kann es sich beispielsweise um einen elektromechanischen oder pneumatischen Aktor handeln. Die Stützeinheit kann jedoch auch als passive Einheit ohne integrierten Aktor konstruiert sein, wodurch der Aufbau besonders kostengünstig und robust wird.

Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass einer Transporteinheit wenigstens eine Stützeinheit zugeordnet ist, die ein Stützorgan aufweist, welches über Steuersignale der Steuereinheit in der Höhe verstellbar ist. Das Stützorgan kann dann beispielsweise eine Arbeitsstellung aufweisen, bei der die Abstützfläche so nahe bei der Verlängerung der Aufnahmeachse der Werkstückaufnahmeeinrichtung liegt, dass der Drahtstab koaxial zur Aufnahmeachse abgestützt wird. Wenn dagegen der Drahtstab schon mindestens eine Biegung enthält, kann es sein, dass es erforderlich ist, den freien Abschnitt auf einem anderen Höhenniveau beziehungsweise an einer anderen Stelle abzustützen. Hierfür kann die Höhenverstellung genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verstellbarkeit in Querrichtung und/oder eine Verstellbarkeit in einer parallel zur Aufnahmeachse der Werkstückaufnahmeeinrichtung verlaufenden Axialrichtung (zur Abstandsverstellung) vorgesehen sein.

Eine besonders hohe Flexibilität bei der Fertigung unterschiedlichster Biegeteilgeometrien wird bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass wenigstens eine Stützeinheit als eine individuell steuerbare Stützeinheit ausgebildet ist, die unabhängig von einer zugeordneten Transporteinheit über Steuersignale der Steuereinheit entlang der Transportstrecke bewegt werden kann. Vorzugsweise sind mehrere solcher Stützeinheiten vorgesehen, insbesondere können alle Stützeinheiten als individuell steuerbare Stützeinheit ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung ist es unter anderem relativ einfach möglich, den Abstand zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung und dem Stützorgan einzustellen, indem nämlich die komplett individuell steuerbare Stützeinheit an die entsprechende Position relativ zur Transporteinheit verfahren wird.

Eine individuell steuerbare Stützeinheit kann einen integrierten Eigenantrieb zur Fortbewegung entlang der T ransportstrecke aufweisen, der über die Steuereinheit angesteuert werden kann.

Die erfindungsgemäße Abstützung zur mechanischen Stabilisierung kann bei Transportsystemen vorgesehen sein, die eine feste Taktung haben, bei denen alle Transporteinheiten im Gleichtakt gleichartig bewegt werden. Vorzugsweise ist das Transportsystem jedoch für eine variable Taktung ausgelegt. Der Begriff variable Taktung besagt, dass sich nicht alle Transporteinheiten zu einem gegebenen Zeitpunkt im gleichen Bewegungszustand befinden, sondern dass sie ihre individuellen Transportaufgaben gemäß einem individuellen Bewegungsprofil erledigen können, wobei sich diese Bewegungsprofile wenigstens phasenweise unterscheiden können.

Bei manchen derartigen Ausführungsformen weist das Transportsystem eine Transportstrecke mit mindestens einer Linearmotoreinheit und Führungsschienen zur Führung der Bewegung der Transporteinheiten auf, wobei die Transporteinheiten über die Linearmotoreinheit unter Steuerung durch die Steuereinheit magnetisch entlang der Führungsschienen bewegt werden können. Insbesondere bei derartigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die individuell steuerbaren Stützeinheiten in gleicher weise wie die Transporteinheiten geführt sind und über die Linearmotoreinheit unter Steuerung durch die Steuereinheit individuell bewegt werden können.

Insbesondere bei den Varianten mit individuell steuerbaren Stützeinheiten ist vorzugsweise vorgesehen, dass jede der Transporteinheiten ein Basiselement aufweist, an welchem Komponenten der Werkstückaufnahmeeinrichtung montiert sind, und dass die individuell steuerbaren Stützeinheiten ein mit dem Basiselement der Transporteinheit im Wesentlichen baugleiches Basiselement aufweisen, welches das Stützorgan trägt. Dies bringt unter anderem herstellungstechnische Vorteile und Kostenvorteile bei einer Herstellung durch Masseneffekte, außerdem kann die Ansteuerung der Bewegung der individuell steuerbaren Stützeinheiten in gleicher weise erfolgen wie bei den zugeordneten Transporteinheiten.

Transporteinheiten und Stützeinheiten können abwechselnd entlang der Transportstrecke angeordnet sein, so dass eine Stützeinheit in Transportrichtung hinter einer vorauseilenden Transporteinheit und gleichzeitig in Transportrichtung vor einer nächsten, nacheilenden Transporteinheit angeordnet ist. Dadurch wird die Flexibilität weiter gesteigert. Dieselbe Stützeinheit kann dazu genutzt werden, entweder einen hinteren freien Abschnitt an der vorauseilenden Transporteinheit oder einen vorderen freien Abschnitt an der nacheilenden Transporteinheit zu stützen.

Eine individuell steuerbare Stützeinheit kann ein Stützorgan aufweisen, das eine mittels einer Höhenverstelleinrichtung über Steuersignale der Steuereinheit in der Höhe verstellbarer Abstützfläche aufweist. Dann ist es möglich, eine individuelle steuerbare Stützeinheit für die Abstützung in mindestens zwei unterschiedlichen Höhen abzustützen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verstellbarkeit des Stützorgans in Querrichtung vorgesehen sein.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine individuell steuerbare oder eine integrierte Stützeinheit eine Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Position des Stützorgans in Bezug auf ein Basiselement der Stützeinheit oder der Transporteinheit aufweist, dass der Stützeinheit eine entlang der Transportstrecke bewegbare, individuell steuerbare Betätigungseinheit zugeordnet ist, und dass die Betätigungseinheit über eine mechanische Kopplungseinrichtung bzw. ein Getriebe mit der Verstelleinrichtung der Stützeinheit mechanisch derart gekoppelt ist, dass die Verstelleinrichtung durch Veränderung des Abstandes zwischen der Betätigungseinheit und der Stützeinheit betätigbar ist. Das Getriebe (bzw. die mechanische Kopplungseinrichtung) ist so ausgebildet, dass es eine Abstandsänderung zwischen Betätigungseinheit und Stützeinheit (Getriebeeingang) in eine Positionsänderung des Stützorgans (Abtriebsglied) gemäß seiner konstruktionsbedingten Übertragungsfunktion überträgt Dadurch kann z.B. eine steuerbare Höhenverstellung des Stützorgans der Stützeinheit realisiert werden. Die Stützeinheit und die Betätigungseinheit können jeweils für sich genommen relativ einfach aufgebaut sein, die Stützeinheit benötigt keinen integrierten Aktor, da das zugeordnete Betätigungselement als Aktor dient.

Die mechanische Kopplungseinrichtung kann beispielsweise einen Zahnriemen aufweisen, der an der Betätigungseinheit fixiert ist und in der Stützeinheit mit einem damit kämmenden Zahnrad zusammenwirkt, welches dann zum Beispiel eine Höhenverstellung des Stützorgans bewirkt. Alternativ kann die Kopplungseinrichtung z.B. eine beidseitig angelenkte, schräg orientierte Koppelstange aufweisen. Die Kopplungseinrichtung kann auch nach Art eines Koppelgetriebes mit mehreren Getriebegliedern ausgelegt sein, z.B. nach Art eines Scherengelenks.

Es ist auch möglich, dass eine zweite Transporteinheit, die ggf. baugleich mit einer unmittelbar benachbarten ersten Transporteinheit sein kann, dieser ersten Transporteinheit als individuell steuerbare Stützeinheit zugeordnet ist. Hier wird also die Verwendung einer Transporteinheit als Stützeinheit vorgeschlagen. In diesem Fall wird die Werkstückaufnahmeeinrichtung der zweiten Transporteinheit als Stützorgan zum Beruhigen und Abstützen des freien Abschnitts des von der ersten Transporteinheit festgehaltenen Drahtstabs genutzt. Dazu wird die als Stützorgan genutzte Werkstückaufnahmeeinrichtung in einer Offenstellung fixiert.

Während der Drahtstab in der Werkstückhalteeinrichtung der als Transporteinheit genutzten ersten Transporteinheit eingeklemmt und damit festgehalten ist, dient die offene Werkstückhalteeinrichtung der zweiten, als Stützeinheit „zweckentfremdeten“ Transporteinheit als Stützorgan zum Abstützen des freien Abschnitts dieses Drahtstabs.

Die als Stützeinheit genutzte zweite Transporteinheit kann eine (als Stützorgan genutzte) Werkstückaufnahmeeinrichtung aufweisen, die um ihre Aufnahmeachse drehbar ist. Eine derartige Drahtunterstützung kann z.B. beim Twisten synchron mit der Klemmung der ersten Transporteinheit mitdrehen.

Die Werkstückhalteeinrichtung der als Stützeinheit genutzten zweiten Transporteinheit kann an der Biegestation durch die externe Klemmeinrichtung der Biegestation in eine geschlossene Stellung gebracht werden, um den Drahtstab möglichst nahe am Biegekopf zu klemmen.

Die Verwendung individuell steuerbarer Stützeinheiten bietet eine Reihe von Vorteilen, ist jedoch nicht zwingend. Gemäß einer Weiterbildung ist es auch möglich, dass wenigstens eine Transporteinheit eine integrierte Stützeinheit aufweist, so dass die Stützeinheit konstruktiver Bestandteil der Transporteinheit ist und gemeinsam mit dieser verfahren werden kann. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Basiselement der Transporteinheit Komponenten der Werkstückaufnahmeeinrichtung trägt und das Stützorgan der Stützeinheit relativ zur Werkstückaufnahmeeinrichtung an einer Komponente der Transporteinheit gelagert ist. Das Stützorgan kann beispielsweise am Basiselement der Transporteinheit oder an der Werkstückaufnahmeeinrichtung selbst gelagert sein.

Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Stützorgan in Bezug auf die Aufnahmeachse der Werkstückaufnahmeeinrichtung in einer Zustellrichtung zustellbar ist, die quer, insbesondere senkrecht, zur Aufnahmeachse der Werkstückaufnahmeeinrichtung verläuft. Das Stützorgan kann dann in Bezug auf diese Aufnahmeachse zwischen einer zurückgezogenen Neutralstellung und einer Abstützstellung umgestellt werden. Diese Funktionalität ist beispielsweise dann nützlich, wenn in einer Endphase einer Reihe von Biegeoperationen das Stützorgan aus dem Bereich zwischen Werkstückaufnahmevorrichtung und Biegewerkzeug herausgefahren werden soll, um eine Biegungserzeugung nahe am Eingriffsbereich der Werkstückaufnahmeeinrichtung zu ermöglichen.

Für die konstruktive Ausgestaltung des Stützorgans gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Bei manchen Ausführungsformen hat das Stützorgan eine quer zur Transportstrecke, also in Querrichtung, breite Abstützfläche, die über eine gewisse Breite auf demselben Höhenniveau liegt. Eine senkrecht zur Transportstrecke gemessene Länge der Abstützfläche kann beispielsweise mehrere Zentimeter betragen, insbesondere im Bereich von 50 bis 150 mm liegen. Damit ist eine Abstützung insbesondere auch dann gewährleistet, wenn zwischen der Position der Transporteinheit und der Position der Stützeinheit eine Kurve der Transportstrecke oder ein Teil einer Kurve liegt.

Es kann ausreichen, wenn ein Stützorgan eine Abstützfläche aufweist, die unterhalb des Niveaus des abzustützenden Drahtabschnitts liegt, so dass der Drahtabschnitt auf der Abstützfläche durch Eigengewicht aufliegt. Es gibt auch die Möglichkeit, das Stützorgan so auszubilden, dass an mehreren Seiten abgestützt wird. Bei manchen Ausführungsformen hat die Stützeinheit eine untere Abstützfläche und eine in einem Höhenabstand oberhalb der unteren Stützfläche angeordnete obere Abstützfläche, wobei ein zwischen den Abstützflächen gebildeter Zwischenraum eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen der Höhe des Drahtstabs derart entspricht, dass der Drahtstab mit geringem Höhenspiel horizontal beweglich in den Zwischenraum passt. Damit kann ein Drahtstab in Vertikalrichtung im Wesentlichen bidirektional abgestützt werden, so dass unter anderem ein mehrfaches Aufspringen auf der unteren Abstützfläche verhindert werden kann.

Es ist auch möglich, dass ein Stützorgan als Klemmeinrichtung ausgebildet ist. Zur Betätigung der Klemmeinrichtung kann der Stützeinheit ein über die Steuereinheit ansteuerbarer Aktor zugeordnet sein, der die Klemmeinrichtung betätigt und zwischen einer Klemmstellung und einer Freigabestellung umschalten kann.

Es ist auch möglich, dass ein Stützorgan um eine horizontale Drehachse drehbar gelagert ist. Das Stützorgan kann dazu als passiv drehbares Stützorgan ausgebildet sein, das keinen eigenen Drehantrieb hat, sondern bei Bedarf über den sich um seine Achse drehenden Drahtstab gedreht bzw. mitgenommen wird. Dadurch kann der Drahtstab bei Bedarf auch während einer Verdrillungsoperation ohne Unterbrechung abgestützt werden. Diese Funktionalität ist besonders nützlich in Verbindung mit Biegestationen, die für das Rotationszugbiegen ausgelegt sind.

Bei manchen Ausführungsformen weist eine Transporteinheit mit integrierter Stützeinheit ein Stützorgan auf, das relativ zu einem Basiselement der Transporteinheit entlang einer Führung parallel zur Aufnahmeachse der Werkstückaufnahmeeinrichtung beweglich geführt und mittels einer Federanordnung in Richtung einer von der Werkstückaufnahmeeinrichtung entfernten Endlage federbelastet ist. Die Endlage kann dann durch einen entsprechenden Anschlag festgelegt werden und der Abstand zur Werkstückaufnahmeeinrichtung entsprechend so eingestellt werden, dass in Abwesenheit äußerer Kräfte das Stützorgan entsprechend seiner Endlage den Drahtstab abstützt. Wird dann die Transporteinheit in Richtung einer Biegestation vorgeschoben, so kann das federbelastete Stützorgan an einen entsprechenden Gegenanschlag an der Biegestation anschlagen und wird dann bei weiterem Vorfahren der Transporteinheit entgegen die Kraft der Feder in Richtung der Werkstückaufnahmeeinrichtung gedrückt, während eine zunehmend größer werdende freie Länge auf der der Werkstückaufnahmeeinrichtung gegenüberliegenden Seite aus dem Stützorgan herausragt und in den Bereich der Biegewerkzeuge eingefädelt werden kann. Eine Rasteinrichtung kann vorgesehen sein, um unerwünschte Rückstellbewegungen des Stützorgans bei Entlastung zu unterbinden. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

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

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Drahtverarbeitungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 zeigt schematisch den Bereich der Stabübergabe und der Ladestation der Biegemaschine;

Fig. 3A bis 3D zeigen verschiedene Phasen einer mehrstufigen Biegeoperation mit Abstützung eines freien Abschnitts des Drahtstabs durch eine verfahrbare Stützeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stützeinheit mit einem Stützorgan, das einen seitlich offenen Führungsschlitz aufweist;

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stützeinheit mit einem passiv drehbaren Stützorgan;

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stützeinheit mit einem als Klemmeinrichtung ausgeführten Stützorgan;

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stützeinheit mit einem höhenverstellbaren Stützorgan;

Fig. 8A und 8B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Transporteinheit mit einer integrierten Stützeinheit, die ein höhenverstellbares Stützorgan und eine Abstandsverstellung zwischen Stützorgan und Werkstückhalteeinrichtung aufweist;

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Transporteinheit mit einer integrierten Stützeinheit, die ein in drei Dimensionen verstellbares Stützorgan aufweist; Fig. 10A und 10B zeigen verschiedene Phasen der Nutzung eines Ausführungsbeispiels, bei dem der Stützeinheit eine individuell steuerbare Betätigungseinheit zugeordnet ist, die auf eine Höhenverstellung des Stützorgans wirkt;

Fig. 11A und 11B zeigen verschiedene Phasen der Nutzung eines Ausführungsbeispiels, bei dem der Stützeinheit ein individuell steuerbare Betätigungseinheit zugeordnet ist, die auf ein als Klemmeinrichtung ausgelegtes Stützorgans wirkt;

Fig. 12A bis 12D zeigen verschiedene Phasen der Nutzung eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Transporteinheit eine integrierte Stützeinheit aufweist, deren Stützorgan als federbelastete Drahtführung ausgelegt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Drahtverarbeitungsanlage 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Drahtverarbeitungsanlage 100 ist dafür eingerichtet, komplex gebogene Biegeteile in Form von Spulenelementen für Statoren von Elektromotoren („Hairpins“) herzustellen. Es wird ein Ausgangsmaterial (auch als Werkstück bezeichnet) verarbeitet, das ein drahtförmiges elektrisch leitendes Trägermaterial (z.B. aus Kupfer) mit im Wesentlichen rechteckiger Querschnittsform aufweist, welches von einer elektrisch nicht leitenden Isolationsschicht aus Lack, Thermoplast o.dgl. umhüllt ist. Das Werkstück wird nachfolgend auch kurz als „Draht“ D oder isolierter Draht bezeichnet. Die Drahtverarbeitungsanlage ist grundsätzlich auch zur Verarbeitung von Rundmaterial (isoliert oder ohne Isolierung) geeignet.

Die computernumerisch gesteuerte, mehrachsige Drahtverarbeitungsanlage 100 hat mehrere steuerbare Maschinenachsen, ein Antriebssystem mit mehreren meist elektrischen Antrieben zum Antreiben der Maschinenachsen und eine computernumerische Steuereinrichtung 190 zur koordinierten Ansteuerung von Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen in einem Fertigungsprozess gemäß einem für den Fertigungsprozess spezifischen, computerlesbaren Steuerprogramm. Zu einer Maschinenachse gehört mindestens ein Antrieb, z.B. ein elektrischer Motor. Der Antrieb treibt eine beweglich gelagerte Komponente der Maschinenachse an. Abhängig von der Art der Bewegung der anzutreibenden Komponente (geradlinig lineare Bewegung oder Drehbewegung) unterscheidet man zwischen translatorischen Maschinenachsen, die hier auch kurz als Linearachsen bezeichnet werden, und rotatorischen Maschinenachsen, die hier auch kurz als Rotationsachsen bezeichnet werden. Eine Linearachse kann z.B. einen linear verfahrbaren Schlitten antreiben. Eine Rotationsachse kann z.B. einen Drehtisch antreiben. Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Drahtverarbeitungsanlage 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 Durchlaufachse des Drahts. Von den Koordinatenachsen x, y und z sind die geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die z.T. mit Großbuchstaben (zum Beispiel A-Achse) an Pfeilen bezeichnet werden. Die Pfeile oder Doppelpfeile repräsentieren die über die jeweiligen Maschinenachsen bzw. über deren Antriebe erzeugbaren Arbeitsbewegungen.

Das Ausgangsmaterial D liegt in Form eines gewickelten Materialvorrats (coil) vor, der im Beispielsfall auf einer Haspel 105 aufgewickelt ist. Bei anderen Ausführungsformen ist keine Haspel vorgesehen, der Materialvorrat kann auch in einem z.B. tonnenförmigen Speicher liegen und daraus abgezogen werden.

Das Werkstück tritt in eine Stabkonfektioniermaschine 200 mit integrierter Abisoliereinrichtung 250 ein. Die Stabkonfektioniermaschine 200 hat eine eigene Basis 205 und umfasst in dieser Reihenfolge entlang der Durchlaufachse des Werkstücks eine Richteinheit 220, eine Längenmesseinrichtung 230, die mit einer Fräseinrichtung 240 ausgestattete Abisoliereinrichtung 250, eine dieser nachgeschaltete Bürsteinrichtung 260, eine dieser nachgeschaltete Einzugseinrichtung 270 sowie eine der Einzugseinrichtung nachgeschaltete Schnitteinrichtung 280.

Die Schnitteinrichtung 280 ist der Einzugseinrichtung unmittelbar nachgeschaltet und trennt gerade Drahtstäbe DS vorgebbarer Länge vom zugeführten, teilweise abisolierten Draht ab. Diese werden dann einzeln nacheinander mithilfe einer Stabübergabeeinrichtung 290 zu einer nachgeschalteten Biegemaschine 300 transportiert. Die Längsrichtung (Richtung der Längsmittelachse) der Drahtstäbe DS verläuft dabei horizontal und parallel zur Transportrichtung der Drahtstäbe. Dies kann insbesondere bei relativ dünnen Drähten vorteilhaft sein, da dadurch ungewollte Verformungen bei beschleunigten Bewegungen vermieden werden können. Außerdem ergeben sich dadurch relativ kurze Zustellwege für Biegeeinheiten, was sich günstig auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit auswirken kann.

Die Biegemaschine 300 hat eine eigene Basis 305, an deren Oberseite Komponenten eines Transportsystems 310 zum Transportieren aufeinanderfolgender Drahtstäbe entlang einer Transportstrecke 312 angebracht sind. Die Transportstrecke verläuft in einer horizontalen Ebene (x-y-Ebene). In Fig. 1 ist die Transportstrecke zur Veranschaulichung im Bereich der Basis 305 in schematischer Draufsicht auf die Transportebene dargestellt. Die Transportstrecke 312 ist in Umfangsrichtung geschlossen und hat einen im Wesentlichen rechteckförmigen Verlauf mit in x-Richtung verlaufenden Längsseiten und in y-Richtung verlaufenden, kürzeren Breitseiten. In den Eckbereichen befinden sich jeweils 90°- Kurvenabschnitte.

Das Transportsystem 310 umfasst eine Vielzahl einzelner Transporteinheiten 320, beispielweise drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Transporteinheiten. Die Anzahl der Transporteinheiten sollte vorzugsweise mindestens der Anzahl an Arbeitsstationen entsprechen, so dass die Arbeitsschritte zeitlich parallel zueinander durchgeführt werden können. Vorzugsweise können mehr Transporteinheiten als Arbeitsstationen vorhanden sein. Jede Transporteinheit weist eine Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 zur Aufnahme eines einzelnen Drahtstabs DS auf. Dieser verläuft im Bereich der Werkstückaufnahmeeinrichtung koaxial zu deren horizontaler Aufnahmeachse 326 sowie parallel zu einer Durchlaufrichtung, die der lokalen Transportrichtung an der Transportstrecke entspricht.

Jede Bewegung einer Transporteinheit 320 kann gemäß einem individuellen Bewegungsprofil durchgeführt werden, welches durch die Steuereinheit 190 auf Basis eines Computerprogramms vorgegeben werden kann. Der Antrieb für die Transportbewegung, d.h. für die Bewegung entlang der Transportstrecke 312, wird hierzu entsprechend angesteuert bzw. mit Leistung versorgt. Das Bewegungsprofil kann beispielsweise durch den bei der Bewegung zurückgelegten Weg, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Bewegung jeweils als Funktion der Zeit oder anderer Parameter charakterisiert werden.

Die Transporteinheiten 320 werden über lineare Direktantriebe fortbewegt. Die Transportstrecke 312 ist mit einer Vielzahl von hintereinandergeschalteten Linearmotoreinheiten aufgebaut, an denen sich Führungsschienen zur Führung der horizontalen Bewegung der Transporteinheiten befinden. Die mit Strom versorgten Primärteile des Linearmotors befinden sich in der Transportstrecke 312, innerhalb der Transporteinheit 320 befinden sich passive Komponenten (Sekundärteile) der Linearmotoren, so dass eine Transporteinheit 320 keinen mitfahrenden Antrieb zur Fortbewegung entlang der Transportstrecke aufweist.

Die Biegemaschine 300 hat in der beispielhaften Konfiguration drei entlang der Transportstrecke 312 nacheinander angeordnete Biegestationen, nämlich eine erste Biegestation BS1, eine in Transportrichtung dahinter angeordnete zweite Biegestation BS2 und eine mit größerem Abstand in Transportrichtung dahinter angeordnete dritte Biegestation BS3. Während des Betriebs können die Biegestationen parallelisiert, d.h. mindestens phasenweise zeitgleich arbeiten, wodurch hohe Stückleistungen möglich werden. An jeder Biegestation ist eine Biegeeinheit angeordnet, mit der eine Biegeoperation am Drahtstab vorgenommen werden kann. Es gibt in der gezeigten Konfiguration zwei unterschiedliche Typen von Biegeeinheiten. An der ersten Biegestation BS1 ist eine Basis- Biegeeinheit 340-2 (Biegeeinheit des zweiten Typs) angebracht, und zwar mit horizontaler Biegekopfachse. An der zweiten Biegestation BS2 ist eine Rotationszugbiegeeinheit 340-1 (Biegeeinheit des ersten Typs) angebracht, und zwar mit vertikal ausgerichteter Biegekopfachse. In einem größeren Abstand dahinter ist an der dritten Biegestation BS3 wieder eine Basis-Biegeeinheit 340-2 angebracht, allerdings mit vertikaler Biegekopfachse.

Jede Biegestation ist außerdem dafür eingerichtet, am dort gefertigten Biegeteil Geometrievermessungen durchzuführen. Fig. 1 zeigt dazu die Kameras 355 der zugeordneten Messsysteme. Damit können die Biegestationen gleichzeitig auch als Messstationen der Biegemaschine fungieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen gibt es gesonderte Messstationen, die einer Biegestation mit Abstand nachgeschaltet sind. Es gibt auch Ausführungsformen ohne Messsystem.

Eine Biegestation hat keine eigene Werkstückaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des zu biegenden Drahtstücks. Dieses wird während der Biegeoperation von der Werkstückaufnahmevorrichtung 325 derjenigen Transporteinheit 320 gehalten, die sich in der Bearbeitungsposition befindet. Um sicherzustellen, dass das Drahtstück nicht während der Biegeoperation aufgrund der auftretenden Kräfte innerhalb der relativ nachgiebig einklemmenden Werkstückhaltevorrichtung 325 verrutscht, hat eine Biegestation eine Klemmeinrichtung. Mithilfe der Klemmeinrichtung kann eine Kraft auf das bewegliche Halteelement 327 der Werkstückaufnahmevorrichtung 325 ausgeübt werden, wodurch das Drahtstück auszugssicher in der Werkstückaufnahmevorrichtung 325 eingeklemmt wird. Wenn die Klemmeinrichtung greift, werden alle über den Draht auf die Werkstückhaltevorrichtung geleiteten Kräfte durch die Klemmeinrichtung aufgenommen, so dass die Transporteinheit 320 von den Biegekräften entlastet wird und dementsprechend keine besonderen konstruktiven Maßnahmen für hohe mechanische Stabilität benötigt werden.

Die Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 einer Transporteinheit 320 bzw. deren werkstückberührenden Komponenten sind um eine Aufnahmeachse 326 drehbar gelagert. Diese verläuft bei einer Biegeoperation parallel zur Durchlaufrichtung. Die Halteelemente der Werkstückaufnahmevorrichtung 325 einer Transporteinheit 320 können dazu in einer drehbaren Hülse gelagert sein, so dass die Werkstückaufnahmevorrichtung bzw. deren Halteelemente um die Längsrichtung des aufgenommenen Drahtstabs bzw. um die Durchlaufrichtung, drehbar ist. Eine Biegeeinheit kann so ausgelegt sein, dass sie bei Bedarf mithilfe einer rotativen Maschinenachse eine Drehung der werkstückberührenden Komponenten der Werkstückhaltevorrichtung 325 um die Längsachse des Drahts erzeugen kann.

Damit ist es unter anderem möglich, die Halteelemente während des Rotationszugbiegens um die Achse des gehaltenen Drahtabschnitts zu drehen, so dass am Drahtstück nicht nur eine Biegung entsteht, sondern gleichzeitig auch ein tordierter Abschnitt, also eine bleibende Verformung des Drahtstabs, der durch Torsion bzw. Verdrillen des Drahtstabs entsteht.

Im Beispielsfall von Fig. 1 werden drei aufeinanderfolgende Biegeoperationen durchgeführt, bevor das fertig gebogene Biegeteil an einer Entladestation 380 aus seiner Transporteinheit genommen wird. Diese kann ähnlich wie die Ladestation arbeiten und umfasst einen Greifer 392, der das fertig gebogene Biegeteil ergreift und zur Weiterbearbeitung oder Weiterverarbeitung transportiert.

Zur Sicherstellung einer gleichbleibend hohen Qualität der fertigen Biegeteile ist für jede Biegestation ein Messsystem vorgesehen, mit welchem geometrische Parameter des gebogenen Drahtstabs nach Abschluss der Biegeoperation erfasst und der Steuereinheit 190 in Form von Messsignalen oder daraus abgeleiteten Messdaten gemeldet werden. Diese führt einen Soll-Ist-Vergleich der Geometrien durch und kann dann bei zu starken Abweichungen der gemessenen Ist-Geometrie von der in der Steuereinheit hinterlegten Soll-Geometrie in diesem Stadium Biegeparameter der zugeordneten Biegestation verändern, so dass bei einem nachfolgenden Drahtstück die Biegegeometrie mit geringerem Fehler erzeugt werden kann. Das Messsignal einer Messstation kann auch dazu genutzt werden, Biegeparameter an einer folgenden Biegestation so zu ändern, dass ein eventuell an einer Biegestation entstandener Fehler an einer oder mehreren nachfolgenden Biegestationen teilweise oder vollständig korrigiert werden kann.

Die bis hierher beschriebenen Komponenten sind auch bei der Drahtverarbeitungsanlage der DE 10 2020 212 558 A1 vorhanden, weshalb für weitere Details auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.

Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung umfasst weitere Komponenten, die u.a. die Handhabung von besonders labilen Drahtstäben bei hohem Durchsatz weiter verbessern können.

Das Transportsystem 310 umfasst für jede der Transporteinheiten 320 mindestens eine zugeordnete Stützeinheit 720, die genau wie eine Transporteinheit unter der Steuerung durch Steuersignale der Steuereinheit 190 nach einem individuellen Bewegungsprofil entlang der Transportstrecke 312 bewegt werden kann. Im Beispiel der Fig. 1 gibt es für jede Transporteinheit genau eine Stützeinheit, wobei Transporteinheiten und Stützeinheiten abwechselnd entlang der Transportstrecke 312 angeordnet sind.

In Fig. 2 ist ein Beispiel einer Stützeinheit 720 im Bereich der Stabübergabe gezeigt. Die Stützeinheit 720 weist ein Stützorgan 730 in Form eines Tischs mit zentralem Tischplattenträger auf, das dafür konfiguriert ist, einen freien Abschnitt DS-F eines von der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 der Transporteinheit 320 aufgenommenen Drahtstabs DS außerhalb des Eingriffsbereichs der Werkstückaufnahmeeinrichtung von unten abzustützen und durch den mechanischen Kontakt zu stabilisieren. Der Eingriffsbereich ist der mit den werkstückberührenden Komponenten ausgestattete Bereich der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325. Die Abstützstelle kann mit Abstand ABA vom Eingriffsbereich liegen, ggf. auch unmittelbar an diesen anschließend. Mithilfe der Stützeinheit kann eine Durchbiegung des freien Drahtabschnitts DS-F nach unten verhindert werden, außerdem können sich aufgrund der Abstützung keine Schwingungen des kompletten freien Abschnitts aufbauen.

Eine Stützeinheit 720 kann teilweise ähnlich aufgebaut sein wie eine Transporteinheit. Eine Transporteinheit 320 weist ein Basiselement 322 auf, an welchem die Komponenten der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 montiert sind. Am Basiselement können Rollen gelagert sein, die entlang von Führungen der Transportstrecke abrollen, um eine leichtgängige Bewegung zu ermöglichen. Am oder im Basiselement ist auch der Sekundärteil des Linearmotors untergebracht.

Die Stützeinheit 720 hat ein baugleiches Basiselement 722. Anstelle einer Werkstückaufnahmeeinrichtung ist das z.B. T-förmig gestaltete Stützorgan 730 vorgesehen, das an seiner Oberseite eine senkrecht zur Längsrichtung relativ breite ebene Abstützfläche 732 für den freien Abschnitt DS-F des Drahtstabs DS aufweist. Die Abstützfläche befindet sich etwas unterhalb der Aufnahmeachse 326 der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325, der stufenlos einstellbare Niveauunterschied entspricht nach dem Einrichten etwa der halben Höhe des Drahtstabs, so dass der Drahtstab zwanglos mit horizontaler Ausrichtung aufliegen kann und dadurch gegen Durchbiegung abgestützt ist.

Da eine Stützeinheit unabhängig von der zugeordneten Transporteinheit nach einem individuellen Bewegungsprofil entlang der Transportstrecke 312 bewegt werden kann, kann der Abstand AB zwischen einer Transporteinheit 320 und der zugeordneten Stützeinheit 720 über die Steuereinheit stufenlos eingestellt und im Laufe des Prozesses verändert werden. Damit ist auch der Abstand ABA zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 bzw. deren Eingriffbereich und dem Stützorgan 730 stufenlos einstellbar.

Anhand Fig. 2 wird nun die Übergabe eines Drahtstabs DS zwischen der Stabkonfektioniermaschine 200 und der Biegemaschine 300 im Bereich der Stabübergabeeinrichtung 290 erläutert. Diese umfasst einen horizontal pendelnd bewegbaren Greifer 292, der jeweils ein gerades Drahtstück DS greifen und vom Bereich der Schnitteinrichtung 280 horizontal zu einer Transporteinheit 320 des Transportsystems transportieren kann. Diese weist eine Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 auf, die als elastisch nachgiebige Klemmeinrichtung ausgebildet ist. In einem Halterahmen befindet sich mindestens ein fest montiertes unteres Klemmelement sowie gegenüberliegend ein oberes Klemmelement 327, welches mithilfe der Federkraft einer Federanordnung in Richtung des gegenüberliegenden festen Klemmelements vorgespannt ist. Am oberen Klemmelement 327 ist ein durch den Halterahmen nach außen ragendes Betätigungselement 329 mit einem verbreiterten Kopf angebracht. Eine über die Steuereinheit 190 ansteuerbare Entriegelungseinrichtung 295 hat einen vertikal verschiebbaren Greifer 297, der am Betätigungselement zur Übertragung von Zugkräften angreifen kann. Der Greifer wird über einen elektrischen Antrieb betätigt und bildet mit diesem die vertikale translatorische Achse (Doppelpfeil).

Die Entriegelungseinheit 295 ist Bestandteil einer Ladestation 360, an der die geraden Drahtstäbe DS in das Transportsystem 310 geladen werden. Dazu wird eine Transporteinheit 320 in die gezeigte Beladestellung gefahren. Der Greifer 297 greift am Betätigungselement an und zieht mit dessen Hilfe das obere Klemmelement 327 gegen die Kraft der Federanordnung 328 nach oben, so dass eine entriegelte Konfiguration erreicht wird und der Drahtstab DS ohne Überwindung eines Widerstands horizontal in die geöffnete Klemmeinrichtung (Werkzeugaufnahmeeinrichtung 325) eingeführt werden kann. Ist die gewünschte Position erreicht, wird die Klemmeinrichtung in eine verriegelte Konfiguration überführt, indem das Betätigungselement 329 freigegeben wird. Die Werkstückhaltevorrichtung 325 hält das Werkstück dann mit der Kraft des Federpakets 328 fest, wobei die Haltekräfte über eine relativ lange Einspannlänge wirken. Dann fährt die Transporteinheit 320 mit dem eingespannten Drahtstab entlang der Transportstrecke zu einer ersten Arbeitsstation der Biegemaschine. Diese ist eine Biegestation BS1 , die die erste Biegestation der Transportstrecke ist.

Beim Laden des Drahtstabs DS ist eine Stützeinheit 720 zwischen dem Greifer 292 und der Transporteinheit angeordnet. Das tischförmige Abstützorgan 730 stützt den Drahtstab beim Einführen in die Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 ab und sorgt dafür, dass das vordere Drahtende ohne Kollision mit Komponenten der Werkstückaufnahmeeinrichtung koaxial zur Aufnahmeachse 326 eingeführt werden kann, bevor diese geschlossen wird. Nach Freigabe der Transporteinheit fahren die Transporteinheit und die zugeordnete Stützeinheit gemeinsam, ggf. auch synchron, in Richtung der ersten Biegestation. Bei Bedarf kann der Abstand von Transporteinheit zu Stützeinheit auf dem Weg zur ersten Biegestation angepasst bzw. verändert werden.

Anhand der Fig. 3A bis 3D werden nun beispielhaft einige Grundprinzipien der Arbeitsweise einer Stützeinheit erläutert. Fig. 3A zeigt die Transporteinheit 320 und die zugeordnete Stützeinheit 720 nach der im Zusammenhang mit Fig. 2 erläuterten Stabübergabe. Dabei wurde der Drahtstab so in die Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 eingeführt, dass der vordere Endabschnitt des Drahtstabs eingespannt ist und der Rest des Drahtstabs am hinteren Ende des Eingriffsbereichs beziehungsweise an der Rückseite (in Transportrichtung 312 gesehen) frei im Wesentlichen horizontal hinausragt. Um zu verhindern, dass sich das freie Ende aufgrund seines Eigengewichts nach unten durchbiegt, ist mit Abstand hinter der Transporteinheit die Stützeinheit 720 angeordnet, die den freien Drahtabschnitt DS-F etwa in seiner Mitte abstützt, so dass der Drahtstab dort auf der Abstützfläche 732 aufliegt.

Der Drahtstab soll von seinem hinteren freien Ende her in mehreren Biegeoperationen umgeformt werden. Dazu verfahren zunächst die Transporteinheit 320 und die Stützeinheit 720 gemeinsam in Transportrichtung 312 bis in eine Stellung hinter der ersten Biegestation BS1 , die in Fig. 3B dargestellt ist. Aus Darstellungsgründen handelt es sich hier um einen Biegekopf mit vertikal ausgerichteter Biegekopfachse. Während der Bewegung von Transporteinheit und Stützeinheit in die in Fig. 3B gezeigte Position kann der Abstand AB zwischen diesen beiden Einheiten konstant bleiben, er kann sich aber auch verändern. Die beiden Einheiten werden so in den Bereich hinter die erste Biegestation BS1 gefahren, dass der freie Drahtabschnitt auf der der Werkstückaufnahmeeinrichtung abgewandten Seite der Stützeinrichtung so zur Biegestation positioniert werden kann, dass die erste Biegung B1 am Drahtstab erzeugt werden kann. Hier befindet sich die Stützeinheit 720 noch zwischen Transporteinheit 320 und Biegekopfachse. Da das Stützorgan den Drahtstab in der Nähe der vorgesehenen Biegestelle abstützt, kann der Biegekopf am Drahtstab genau an der vorgesehenen Biegestelle angreifen.

Danach soll in einer zweiten Biegeoperation an einer nachgeschalteten zweiten Biegestation BS2 mit Abstand zur ersten Biegung B1 eine zweite Biegung B2 am Drahtstab erzeugt werden. Dazu fahren die Transporteinheit und die Stützeinheit gemeinsam in Richtung zur zweiten Biegestation (Fig. 3C). Der Abstand zwischen Transporteinheit und Stützeinheit wird durch entsprechende ungleiche Bewegungsprofile von Transporteinheit und Stützeinheit reduziert, so dass die nächste Biegestelle B2 kurz hinter dem Abstützbereich liegt und dadurch sicher in den Eingriffsbereich der zweiten Biegeeinheit positioniert werden kann. Auch hier befindet sich die Stützeinheit noch zwischen Transporteinheit und Biegekopfachse.

Danach soll mit Abstand zur zweiten Biegung B2 eine dritte Biegung B3 am Drahtstab erzeugt werden, und zwar näher am eingespannten Abschnitt. Dazu verfahren die Transporteinheit 320 und die Stützeinheit 720 in den Bereich einer in Transportrichtung nachgeschalteten dritten Biegestation BS3, die in Fig. 3D schematisch gezeigt ist und die hier ebenfalls eine vertikale Biegekopfachse hat. Dabei verfährt die Stützeinheit bis zu einer Position jenseits der Biegekopfeinheit, so dass der Biegekopf BK zwischen Transporteinheit und Stützeinheit liegt und nun am Drahtstab in unmittelbarer Nähe des eingespannten Abschnitts angreifen und dort die dritte Biegung erzeugen kann. Hier ist der Abstand AB zwischen Transporteinheit und Stützeinheit größer als unmittelbar nach der Stabübergabe (vgl. Fig. 3A).

Es ist ersichtlich, dass durch die individuelle Verfahrbarkeit der Transporteinheit 320 und der Stützeinheit 720 das freie Drahtende an jeder geeigneten Stelle abgestützt oder auch für den Zugriff einer Biegeeinheit freigegeben werden kann.

Das Stützorgan der Stützeinheit aus Fig. 3 hat eine einzige, im Wesentlichen ebene Abstützfläche 732, auf der der Draht aufliegt, also eine untere Abstützfläche. Fig. 4 zeigt eine Variante einer Stützeinheit 720 mit einem Stützorgan 730-4, das eine untere Abstützfläche und eine obere Abstützfläche hat, zwischen denen ein Zwischenraum gebildet ist, dessen Höhe etwa der Höhe des Drahtstabs DS in z-Richtung entspricht. Der Zwischenraum ist auf der in Fig. 4 sichtbaren Seite seitlich offen. Dadurch, dass der Drahtstab im abgestützten Bereich mit nur geringem Höhenspiel zwischen der unteren und der oberen Abstützfläche liegt, sind Schwingungen in Vertikalrichtung noch besser unterbunden als bei lediglich einer unteren Abstützfläche.

Wie oben erwähnt, kann die Werkstückaufnahmeeinrichtung um die Aufnahmeachse gedreht werden, beispielsweise um beim Rotationszugbiegen während der Biegeoperation noch eine Verdrillung des gebogenen Materials zu erzeugen. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 5 umfasst das Stützorgan 730-5 ein hülsenförmiges Stützelement 732, welches in einer Lagerung um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist und einen einzigen radialen Aufnahmeschlitz für den Drahtstab DS hat. Durch die drehbare Lagerung kann die Abstützung sich mit der Werkstückaufnahmeeinrichtung drehen, so dass der Drahtabschnitt zwischen Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 und Stützorgan 730-5 nicht verdrillt wird, sondern die Verdrillung lediglich zwischen Stützorgan und Biegekopf stattfindet.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 sind die Stützeinheiten als passive Einheiten relativ einfach aufgebaut, sie haben keine integrierten Aktoren zur Verstellung der Geometrie der Stützeinheit. Allerdings kann die Höhe der Abstützfläche in Bezug auf das Basiselement manuell beim Einrichten der Maschine einstellbar sein.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Drahtstab durch das Stützorgan zwar abgestützt, aber dennoch relativ dazu seitlich und nach oben beweglich. Es ist auch möglich, das Stützorgan so auszubilden, dass der Drahtstab an der Abstützstelle mechanisch fixiert wird, wodurch gegebenenfalls eine noch zuverlässigere Sicherung gegen Durchbiegung und Aufbau von Schwingungen gegeben ist. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 hat die Stützeinheit 720 ein Stützorgan 730-6 in Form einer Klemmeinrichtung mit zwei in Vertikalrichtung jeweils verfahrbaren Klemmbacken, die mithilfe eines geeigneten Aktors (zum Beispiel elektrisch oder pneumatisch) zwischen einer Klemmkonfiguration und einer Freigabekonfiguration umgeschaltet werden können. Zwischen den Klemmbacken ist ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4 ein seitlich offener Schlitz gebildet, dessen Höhe einstellbar ist und auf die Höhe des Drahtstabs eingestellt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel der Stützeinheit 720 von Fig. 7 ist das Stützorgan 730-7 mit der in Querrichtung breiten Abstützfläche ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 gestaltet, jedoch im Unterschied dazu mithilfe eines integrierten Aktors in der Höhe (in z-Richtung) verstellbar. Eine entsprechende Höhenverstelleinrichtung kann einen z.B. elektrisch oder pneumatisch betätigbaren Aktor aufweisen, der zum Beispiel in das Basiselement integriert sein kann. Damit kann z.B. ein bereits gebogener Abschnitt in einer anderen Höhe unterstützt werden.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Stützeinheiten 720 jeweils genau wie die zugeordneten Transporteinheiten 320 individuell gesteuert unabhängig voneinander verfahrbar, so dass zum Beispiel der Abstand zur Transporteinheit in Transportrichtung stufenlos verstellt werden kann. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 8A und 8B ist dagegen die Stützeinheit 720-8 in die zugeordnete Transporteinheit 320 integriert. Die schematisch dargestellte Stützeinheit 720-8 von Fig. 8A umfasst dazu einen Grundträger 734, der in einem entsprechenden Lager des Basiselements 322 der Transporteinheit 320 horizontal verschiebbar geführt ist, wobei die Verschiebungsrichtung parallel zur Verfahrrichtung der Transporteinheit verläuft. Der Grundträger trägt das Stützorgan 730-8, welches im Beispielsfall in Fig. 8A mittels eines weiteren Aktors in Bezug auf die Transporteinheit bzw. den Grundträger höhenverstellbar ist. Somit kann, wie in Fig. 8B dargestellt, sowohl der Abstand zwischen dem Stützorgan 730-8 und der Werkstückhalteeinrichtung 325 der Transporteinheit 320 stufenlos eingestellt werden (durch Verfahren des Grundträgers 734) als auch die Höhe der Abstützfläche des Abstützorgans stufenlos eingestellt werden. Dadurch kann das Stützorgan z.B. nach unten außer Eingriff mit dem Drahtstab gebracht werden, um es zu ermöglichen, nahe am Eingriffsbereich der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 eine Biegung anzubringen.

Fig. 9 zeigt eine Variante einer Transporteinheit 320 mit integrierter Stützeinheit 720-9, wobei das Stützorgan 730-9 nicht nur horizontal in Transportrichtung (Abstandverstellung) und vertikal (Höhenverstellung) mithilfe geeigneter Aktoren stufenlos verfahrbar ist, sondern auch in einer quer zur Transportrichtung horizontal verlaufenden Querrichtung. Dadurch kann die Stützfläche auch in Querrichtung unter der Steuerung durch die Steuereinheit 190 zugestellt werden, zum Beispiel um bei komplex gebogenen Biegeteilen einen seitlich abragenden Abschnitt zu unterstützen. Die Abstützung kann somit in allen drei Achsen im Raum verfahren werden und somit das Biegeteil an einer beliebigen Stelle abstützen.

Alternativ zu den dargestellten Ausführungsformen können solche Funktionalitäten auch mit anders gestalteten Stützorganen realisiert sein, beispielsweise mit drehbarer Hülse oder seitlich offenem Längsschlitz.

Anhand der Fig. 10A, 10B, 11A und 11 B werden Ausführungsbeispiele für Stützeinheiten beschrieben, deren Stützorgan 730-10 in Bezug auf das Basiselement 732 der Stützeinheit verstellt werden kann. Die Betätigung erfolgt mithilfe einer zugeordneten Betätigungseinheit 820, die mit der Stützeinheit mechanisch gekoppelt ist in der Weise, dass eine Abstandsänderung zwischen der Betätigungseinheit und der Stützeinheit eine Verstellung der Position des Stützorgans bewirkt. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 10 ist das Stützorgan 730-10 der Stützeinheit 720 innerhalb des Basiselements 722 höhenverstellbar gelagert. Der Stützeinheit ist eine Betätigungseinheit 820 zugeordnet, die genau wie die Stützeinheit und eine Transporteinheit auf Führungen der Transportstrecke geführt ist und über Steuersignale der Steuereinheit 190 individuell und unabhängig vom Bewegungszustand der zugeordneten Stützeinheit verfahren werden kann. Die Betätigungseinheit 820 kann ähnlich wie eine Basiseinheit der Stützeinheit oder der Transporteinheit aufgebaut sein und weist Rollen zum Abrollen an den Führungen der Transportstrecke sowie ein Sekundärteil des Linearmotors auf. Die Betätigungseinheit 820 ist über eine mechanische Kopplungseinrichtung mit einer starren Koppelstange 840 mit dem verstellbaren Stützorgan der Stützeinheit 720 gekoppelt. Ein Ende der Koppelstange ist am Betätigungselement angelenkt, das andere Ende am Fußabschnitt des Stützorgans. Die Lagerstellen liegen auf unterschiedlichen Höhen derart, dass das Stützorgan 730-10 nach oben geschoben wird, wenn sich der Abstand zwischen Betätigungseinheit 820 und Stützeinheit 720 verringert, und nach unten gezogen wird, wenn sich der Abstand vergrößert. Damit ist ein Aktor geschaffen, der über eine Abstandsänderung zwischen Stützeinheit und der individuell steuerbaren Betätigungseinheit fungiert.

Im Beispiel von Fig. 10A und Fig. 10B wird über diesen Aktor eine Höhenverstellung des Stützorgans 730-10 beziehungsweise von dessen Abstützfläche erreicht. Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 11A und 11 B wird ein Stützorgan 730-11 in Form einer Klemmeinrichtung über die Abstandsverstellung zwischen Betätigungseinheit 820 und Stützeinheit 720 verstellt. Vermittelt über die mechanische Kopplungseinrichtung 840 kann die obere Klemmbacke der Klemmeinheit in Richtung der unteren Klemmbacke (in Klemmstellung) bewegt werden, wenn sich der Abstand zwischen Stützeinheit und Betätigungseinheit vergrößert (Fig. 11B). Bei diesen Varianten dient somit die Verstellung des Abstandes zwischen Stützeinheit und zugeordneter Betätigungseinheit als Aktor zur Betätigung eines beweglichen Stützorgans oder einer beweglichen Komponente eines Stützorgans.

Anhand der Fig. 12A bis 12D wird nun eine Variante einer Transporteinheit 320 mit integrierter Stützeinheit in unterschiedlichen Phasen eines Biegeprozesses beschrieben. Das Stützorgan 730-12 der Stützeinheit ist hier als Drahtführung mit einer seitlich offenen, schlitzförmigen Durchlassöffnung für den abzustützenden beziehungsweise zu führenden Drahtstab DS ausgeführt. Das Stützorgan ist mithilfe von Linearführungen parallel zur Aufnahmeachse 326 der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 beweglich geführt. Eine Federanordnung 733, die zwischen der Werkstückaufnahmeeinrichtung und dem Stützorgan angeordnet ist, spannt das Stützorgan in eine von der Werkstückaufnahmeeinrichtung 325 entfernte, über einen Anschlag definierte Endstellung bzw. Ausgangsstellung vor.

Fig. 12A zeigt diese Transporteinheit 320 mit integriertem, federbelasteten Stützorgan unmittelbar nach Beladen mit einen Drahtstab DS, der in der Werkstückaufnahmeeinrichtung klemmend gehalten wird. Der freie Drahtabschnitt verläuft durch einen Führungsschlitz in der Drahtführung, die den freien Drahtabschnitt etwa in seiner Mitte gegen Durchbiegung nach unten abstützt. Dadurch kann das hindurchragende freie Ende des Drahtstabs zuverlässig und ohne Gefahr einer Kollision in den Biegekopf BK der Biegeeinheit eingefädelt werden. Diese ist im Beispielsfall mit horizontaler Biegekopfachse ausgeführt.

Um nun eine erste Biegung B1 am Drahtstab DS einzubringen, wird durch eine Relativbewegung von Transporteinheit 320 und Biegekopf BK die in Fig. 12B gezeigte Position erreicht, in der die vorgesehene Biegestelle im Biegekopf liegt und die erste Biegung B1 eingebracht werden kann. Die Relativbewegung kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Beispielsweise kann die Transporteinheit 320 in der Darstellung nach rechts bewegt werden. Alternativ kann es auch so sein, dass der Biegekopf nach links bewegt wird. Es ist auch denkbar, dass sowohl die Transporteinheit als auch der Biegekopf relativ zueinander bewegt werden, um die Anordnung auf die erste Biegeposition einzustellen. Bei Annäherung des Stützorgans beziehungsweise der Drahtführung 730-12 an den Biegekopf stößt dieser an einem Anschlag des Biegekopfs an und wird bei weiterer Annäherung entgegen der Kraft der Federanordnung in Richtung Werkstückaufnahmeeinrichtung gedrückt. Eine Rasterung 734 an den Führungselementen verhindert dabei, dass die Drahtführung beziehungsweise das Stützorgan 730-12 in ihre Ausgangslage beziehungsweise Endposition zurückspringt, wenn die äußere Druckkraft entfällt.

Zur Erzeugung der zweiten Biegung B2 wird der Abstand zwischen Transporteinheit 320 und Biegekopf beziehungsweise Biegekopfachse entsprechend dem Abstand zwischen den beiden Biegungen verringert, wobei die Federanordnung 733 weiter zusammengedrückt wird. Auch hier sorgt die Rasterung an den Führungen dafür, dass ein Zurückspringen verhindert wird. Danach wird in analoger Weise durch weitere Verringerung des Abstands zwischen Transporteinheit und Biegekopf die Stelle für die dritte Biegung B3 in den Eingriffsbereich des Biegekopfs gebracht und die dritte Biegung B3 wird erzeugt. Hier ist die Federanordnung noch weiter zusammengedrückt, ein Zurückspringen der Drahtführung wird durch Rasterung verhindert.

Bei der Entnahme des fertigen Biegeteils werden die Klemmfunktion der Werkstückhalteeinrichtung 325 der Transporteinheit sowie die Rasterung gelöst, dadurch kann die Drahtführung beziehungsweise das Stützorgan 730-12 wieder die ihre vordere Endlage springen, nachdem das Biegeteil entnommen wurde. Die Transporteinheit ist dann bereit zur Aufnahme des nächsten Drahtstabs.

Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die freie Länge des Drahtstabs beziehungsweise des sich entwickelnden Biegeteils beim Transport mittels der Transporteinheit immer auf einer größtmöglichen Länge geführt sein kann.

Das Transportsystem 310 mit den individuell steuerbaren Transporteinheiten 320 ermöglicht eine optimale räumliche Verteilung von Biegestationen mit ungleichen Abständen entlang der Transportstrecke. Dadurch kann ein insgesamt kompakter Aufbau mit relativ geringem Platzbedarf erreicht werden. Auch die Produktivität kann durch das Transportsystem 310 gesteigert werden, indem die insgesamt erforderlichen Transportzeiten (Nebenzeiten) verkürzt werden, so dass mehr Zeit (Hauptzeit) für die Biegeoperationen verbleibt. So kann beispielsweise ein Biegeteil nach einer relativ lang dauernden Biegeoperation schneller zur nachfolgenden Biegestation transportiert werden als im Fall einer relativ kurzen Biegeoperation. Außerdem können einige Transporteinheiten fortbewegt werden, während andere Transporteinheiten noch an ihren Biegestationen stationär verbleiben, weil die Biegeoperation noch nicht abgeschlossen ist. Schließlich kann der Rücktransport einer Transporteinheit zwischen der Entladestation 380 und der Ladestation 360 sehr schnell erfolgen, so dass für die produktiven Biegeoperationen keine Wartezeit entsteht. Gegenüber Systemen mit fester Taktung, wie beispielsweise einem Rundtakt-Transportsystem, ergeben sich also durch die variable Taktung erhebliche praktische und wirtschaftliche Vorteile. Durch die zugeordneten Stützeinheiten 720 verlaufen die einzelnen Operationen auch bei höchsten Bearbeitungs- und Transportgeschwindigkeiten und -beschleunigungen sowie bei der Verarbeitung von mechanisch labilen Drähten systematisch störungsfrei.