DE102023201807A1

DE102023201807A1 - Forming machine and method for producing complex curved molded parts

Info

Publication number: DE102023201807A1
Application number: DE102023201807.1A
Authority: DE
Inventors: Bernd Bahnmüller; Wolfgang Krüger; Oliver Kuhnert; Marcel Sauer; Ralph Schneider
Original assignee: Wafios AG
Current assignee: Wafios AG
Priority date: 2023-02-28
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2024-08-29
Also published as: WO2024180029A1; EP4673268A1

Abstract

Eine Umformmaschine zur Herstellung von Formteilen aus einem langgestreckten Werkstück (W), insbesondere zur Herstellung komplex gebogener Biegeteile aus Draht, umfasst Einrichtungen zum Fördern eines langgestreckten Werkstücks (W) zu einem Umformsystem (200), welches mehrere Umformeinheiten (220-x, 230) aufweist. Jede der Umformeinheiten weist einen Werkzeugträger (240-x, 242) auf, der eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Umformwerkzeugs (250-x) aufweist, welches mittels einer numerisch gesteuerten Zustellachse der Umformeinheit über eine quer zu einer lokalen Transportrichtung (310) des Werkstücks gerichtete Zustellbewegung des Werkzeugträgers zwischen einer vom Werkstück (W) zurückgezogenen Stellung und einer Eingriffsstellung hin und her und bewegbar ist. Das Umformsystem (200) umfasst mindestens eine erste Umformeinheit und mindestens eine zweite Umformeinheit, wobei die erste Umformeinheit (220-x) einen ersten Werkzeugträger (240-x) aufweist, der in einer ersten Zustellrichtung (222-1) zustellbar ist, die in einer senkrecht zu der lokalen Transportrichtung (308) des Werkstücks liegenden Orthogonalebene liegt, und die zweite Umformeinheit (230) einen zweiten Werkzeugträger (242) aufweist, der in wenigstens einer Arbeitskonfiguration der zweiten Umformeinheit in einer zweiten Zustellrichtung (222-2) zustellbar ist, die schräg zu der lokalen Transportrichtung (308) und schräg zu der Orthogonalebene liegt. Der zweite Werkzeugträger (242) weist eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Umformwerkzeugs (250-2) in Form eines Biegewerkzeugs auf, das wenigstens ein um eine Biegeachse (225) drehbares Werkzeugteil (253) aufweist. Die zweite Umformeinheit hat ein Drehwerk mit einem Drehantrieb zum Drehen des drehbaren Werkzeugteils um die Biegeachse. Die Biegeachse (225) ist parallel zur zweiten Zustellrichtung (222-2) ausgerichtet.

A forming machine for producing molded parts from an elongated workpiece (W), in particular for producing complex bent parts from wire, comprises devices for conveying an elongated workpiece (W) to a forming system (200) which has a plurality of forming units (220-x, 230). Each of the forming units has a tool carrier (240-x, 242) which has a tool holder for receiving a forming tool (250-x) which can be moved back and forth between a position retracted from the workpiece (W) and an engagement position by means of a numerically controlled feed axis of the forming unit via a feed movement of the tool carrier directed transversely to a local transport direction (310) of the workpiece. The forming system (200) comprises at least a first forming unit and at least a second forming unit, wherein the first forming unit (220-x) has a first tool carrier (240-x) which can be fed in a first feed direction (222-1) which lies in an orthogonal plane perpendicular to the local transport direction (308) of the workpiece, and the second forming unit (230) has a second tool carrier (242) which, in at least one working configuration of the second forming unit, can be fed in a second feed direction (222-2) which lies obliquely to the local transport direction (308) and obliquely to the orthogonal plane. The second tool carrier (242) has a tool holder for receiving a forming tool (250-2) in the form of a bending tool which has at least one tool part (253) which can be rotated about a bending axis (225). The second forming unit has a rotary mechanism with a rotary drive for rotating the rotatable tool part about the bending axis. The bending axis (225) is aligned parallel to the second feed direction (222-2).

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKFIELD OF APPLICATION AND STATE OF THE ART

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umformmaschine und ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einem langgestreckten Werkstück, insbesondere zur Herstellung komplex gebogener Biegeteile aus Draht.The invention relates to a forming machine and a method for producing shaped parts from an elongated workpiece, in particular for producing complex bent parts from wire.

Umformmaschinen sind computernumerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, die mit Hilfe geeigneter Werkzeuge aus langgestreckten Halbzeugen wie Draht, Rohr, Band oder dergleichen in einem automatischen Herstellungsprozess kleinere oder größere Serien von Formteilen mit teilweise komplexer Geometrie überwiegend durch Umformen erzeugen können. Ein komplex gebogenes Formteil ist ein Formteil, das mehr als eine Biegung aufweist, wobei Biegungen relativ eng beieinander liegen und/oder ineinander übergehen und/oder zum Teil auch in unterschiedlichen Ebenen liegen können. Wenn solche Formteile überwiegend oder ausschließlich mithilfe von Biegeoperationen hergestellt werden, werden sie in dieser Anmeldung gelegentlich auch als Biegeteile bezeichnet.Forming machines are computer-numerically controlled machine tools that can produce small or large series of molded parts, some of which have a complex geometry, predominantly by forming, from elongated semi-finished products such as wire, pipe, strip or the like in an automatic production process using suitable tools. A complex bent molded part is a molded part that has more than one bend, with bends being relatively close together and/or merging into one another and/or sometimes even being in different planes. If such molded parts are produced predominantly or exclusively by means of bending operations, they are occasionally also referred to as bent parts in this application.

Ein Bedarf nach komplex gebogenen Formteilen besteht unter anderem im Bereich der Elektromobilität. Dort werden zunehmend Fahrzeuge mit voll- oder teilelektrischem Antrieb angeboten. Zur elektrischen Verbindung von Batteriemodulen und/oder als Ersatz für Kabelbäume werden isolierte und gebogene Kupfer- oder Aluminiumschienen verwendet, die auch als „Stromschienen“ bezeichnet werden. 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 Aluminiumdrähten mit im Wesentlichen rechteckigem oder quadratischem Querschnitt verwendet.There is a need for complex bent molded parts in the field of electromobility, among others. In this area, vehicles with fully or partially electric drives are increasingly being offered. Insulated and bent copper or aluminum rails, also known as "busbars", are used to electrically connect battery modules and/or as a replacement for cable harnesses. Since the installation spaces available for laying busbars are sometimes relatively narrow and geometrically complex, in many cases busbars are required that have bends in one or more places. Wire materials in the form of insulated and bent copper or aluminum wires with an essentially rectangular or square cross-section are also often used to manufacture coil elements for building stators for electric motors, so-called "hairpins".

Zur effizienten Herstellung großer Stückzahlen von Formteilen werden heutzutage computernumerisch gesteuerte Umformmaschinen eingesetzt. Bei der Herstellung von Formteilen aus Draht wird der Draht unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm mittels geeigneter Einrichtungen in Richtung eines Umformsystems der Umformmaschine gefördert bzw. transportiert. Das Umformsystem hat mehrere Umformeinheiten, die jeweils ein Umformwerkzeug tragen, das durch eine Zustellbewegung in Eingriff mit dem Werkstück gebracht oder nach einem Eingriff zurückgezogen werden kann. Dabei können unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm nach und nach unterschiedliche Umformwerkzeuge in Eingriff mit dem Werkstück gebracht werden, um sukzessive mehrere Biegungen und dadurch ggf. komplexe Biegegeometrien zu erzeugen.Computer-numerically controlled forming machines are used today to efficiently produce large numbers of molded parts. When producing molded parts from wire, the wire is conveyed or transported towards a forming system of the forming machine using suitable equipment under the control of an NC control program. The forming system has several forming units, each of which carries a forming tool that can be brought into engagement with the workpiece by a feed movement or withdrawn after an engagement. Different forming tools can be brought into engagement with the workpiece one after the other under the control of the NC control program in order to successively create several bends and thus possibly complex bending geometries.

Die DE 10 2020 212 558 A1 offenbart eine Biegemaschine zum Herstellen komplex gebogener Biegeteile aus geraden Drahtstäben. Die Biegemaschine umfasst eine computernumerische Steuereinheit, ein Transportsystem zum Transportieren aufeinanderfolgender Drahtstäbe entlang einer Transportstrecke und mehrere Arbeitsstationen, die entlang der Transportstrecke angeordnet sind. Das Transportsystem weist eine Vielzahl von Werkstückaufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme jeweils eines einzelnen Drahtstabs auf. Mindestens zwei der Arbeitsstationen sind als Biegestationen ausgelegt und mit numerisch gesteuerten Biegeeinheiten ausgestattet. Die Biegeeinheiten haben jeweils an ihrer dem Werkstück zugewandten Seite ein Biegewerkzeug, das mittels eines Zustellantriebs wahlweise in Eingriff mit dem Drahtstab gebracht oder von diesem entfernt wird. Die Zustellbewegungen verlaufen jeweils senkrecht zum Verlauf der Transportstrecke im Bereich der Biegeeinheit. Bei manchen der Biegeeinheiten wird horizontal zugestellt, bei anderen in Vertikalrichtung.The EN 10 2020 212 558 A1 discloses a bending machine for producing complex bent parts from straight wire rods. The bending machine comprises a computer numerical control unit, a transport system for transporting successive wire rods along a transport path and several work stations arranged along the transport path. The transport system has a plurality of workpiece receiving devices, each for receiving a single wire rod. At least two of the work stations are designed as bending stations and are equipped with numerically controlled bending units. The bending units each have a bending tool on their side facing the workpiece, which is selectively brought into engagement with the wire rod or removed from it by means of a feed drive. The feed movements are perpendicular to the course of the transport path in the area of the bending unit. Some of the bending units feed horizontally, others vertically.

Die DE 10 2019 213 976 A1 offenbart eine Drahtverarbeitungsmaschine zum Herstellen von geraden oder gebogenen Formteilen aus isoliertem Flachmaterial. Die Drahtverarbeitungsmaschine umfasst u.a. eine Einzugseinrichtung zum Einziehen des Flachmaterials von einem Materialvorrat und zum Fördern des Flachmaterials parallel zu einer Durchlaufachse, eine integrierte Abisoliereinrichtung mit zwei Fräseinheiten zum Abisolieren von Abschnitten des isolierten Flachmaterials und ein Umformsystem, das eine sternförmige Anordnung mit mehreren im Wesentlichen radial zur Durchlaufachse zustellbaren Umformeinheiten mit Werkzeugköpfen umfasst, an denen Umformwerkzeuge verwendet werden können, um das Flachmaterial durch Biegen umzuformen. Die Umformeinheiten sind an einer vertikalen Vorderwand montiert und liegen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zur Transportrichtung des Drahts orientiert ist.The EN 10 2019 213 976 A1 discloses a wire processing machine for producing straight or curved shaped parts from insulated flat material. The wire processing machine comprises, among other things, a feed device for drawing in the flat material from a material supply and for conveying the flat material parallel to a through-feed axis, an integrated stripping device with two milling units for stripping sections of the insulated flat material and a forming system which comprises a star-shaped arrangement with several forming units which can be fed essentially radially to the through-feed axis and have tool heads on which forming tools can be used to form the flat material by bending it. The forming units are mounted on a vertical front wall and lie in a common plane which is oriented perpendicular to the transport direction of the wire.

Die Anforderungen an die Geometrie der fertigen Biegeteile sind teilweise extrem hoch. Ein Beispiel dafür sind die oben genannten Hairpins, die zum Zusammenbau von Statoren für Elektromotoren benötigt werden. Bei den Hairpins handelt es sich um Steckspulenelemente in Form von lackierten Kupferdrahtbügeln komplexer, dreidimensional gebogener Gestalt, die wesentliche Teile der Wicklungen des Stators bilden sollen. Da die Bestückungsdichte in einem Stator möglichst hoch sein sollte, steht für einen Hairpin nur relativ wenig Platz zur Verfügung. Jeder Hairpin muss in seinen für ihn vorgesehenen Platz integriert werden. Dafür sind u.a. genau dimensionierte Aussparungen im Stator vorgesehen, in die ein Hairpin genau hineinpassen muss. Um hohe Leistungsdichten erreichen zu können, sollten auch die außerhalb der Aussparungen liegenden Abschnitte unmittelbar benachbarter Hairpins möglichst eng beieinander liegen können. Daher existieren z.B. bei Hairpins strenge Vorgaben für die Soll-Geometrie des fertigen Biegeteils.The requirements for the geometry of the finished bent parts are sometimes extremely high. One example of this are the hairpins mentioned above, which are required for assembling stators for electric motors. The hairpins are plug-in coil elements in the form of lacquered copper wire brackets with a complex, three-dimensionally bent shape, which are intended to form essential parts of the stator windings. Since the component density in a stator should be as high as possible, There is relatively little space available for a hairpin. Each hairpin must be integrated into its designated space. To achieve this, precisely dimensioned recesses are provided in the stator, into which a hairpin must fit precisely. In order to achieve high power densities, the sections of immediately adjacent hairpins that lie outside the recesses should also be able to lie as close together as possible. For this reason, for example, there are strict specifications for the target geometry of the finished bent part for hairpins.

Es wird daher ein Bedarf dafür gesehen, Techniken zu finden, die es erlauben, komplex gebogene Biegeteile mit systematisch geringen Gestaltabweichungen von ihrer Soll-Gestalt zu fertigen.There is therefore a need to find techniques that allow complex bent parts to be manufactured with systematically small shape deviations from their target shape.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umformmaschine der in der Einleitung erwähnten Art bereitzustellen, mit der komplex gebogene Formteile unterschiedlichster Geometrien mit hoher Formgenauigkeit herstellbar sind.The invention is based on the object of providing a forming machine of the type mentioned in the introduction, with which complex bent molded parts of the most varied geometries can be produced with high dimensional accuracy.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Umformmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 13 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To solve this problem, the invention provides a forming machine with the features of claim 1. Furthermore, a method with the features of claim 13 is provided. Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is made part of the content of the description by reference.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Umformmaschine zur Herstellung von Formteilen aus einem langgestreckten Werkstück bereitgestellt. In einer bevorzugten Anwendung ist die Umformmaschine zur Herstellung komplex gebogener Biegeteile aus Draht geeignet und bestimmt. Die Umformmaschine hat Einrichtung zum Fördern eines langgestreckten Werkstücks zu einem Umformsystem, das mehrere Umformeinheiten aufweist. Diese können über eine Steuereinrichtung koordiniert angesteuert werden. Jede der Umformeinheiten weist einen Werkzeugträger auf, der eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Umformwerkzeugs aufweist. Das Umformwerkzeug kann mithilfe einer numerisch gesteuerten Zustellachse (Maschinenachse für die Zustellung) der Umformeinheit mit einer Zustellbewegung des Werkzeugträgers zwischen einer vom Werkstück zurückgezogenen Stellung ohne Eingriff mit dem Werkstück und einer Eingriffsstellung hin und her bewegt werden. Die Zustellung in die Eingriffsstellung führt noch nicht zur Umformung. In der Eingriffsstellung kann bereits Werkstückkontakt vorliegen, das ist jedoch nicht zwingend. Ausgehend von der Eingriffsstellung kann durch eine Arbeitsbewegung des Umformwerkzeuges das Werkstück z.B. in einer Biegeoperation durch Biegen umgeformt werden. Die Zustellbewegung verläuft quer zu einer lokalen Transportrichtung des Werkstücks. Die „lokale Transportrichtung“ des Werkstücks wird in dieser Anmeldung auch verkürzt als „Transportrichtung“ bezeichnet und beschreibt diejenige Richtung, in welcher das Werkstück zum Bereich der jeweiligen Umformeinheit transportiert wird. Der Transport kann beispielsweise durch Vorschub eines als Endlosmaterial vorliegenden Werkstücks in den Bereich der Umformeinheit erfolgen. Es ist auch möglich, dass das Werkstück in Form eines auf eine gewisse Länge abgelängten Stabs vorliegt und z.B. mithilfe einer verfahrbaren Werkstückaufnahmeeinrichtung zu der Umformeinheit transportiert wird. Dann erstreckt sich wenigstens ein noch nicht gebogener Abschnitt des Stabs in der Transportrichtung.According to one aspect of the invention, a forming machine is provided for producing molded parts from an elongated workpiece. In a preferred application, the forming machine is suitable and intended for producing complex bent parts from wire. The forming machine has a device for conveying an elongated workpiece to a forming system that has several forming units. These can be controlled in a coordinated manner via a control device. Each of the forming units has a tool carrier that has a tool holder for holding a forming tool. The forming tool can be moved back and forth between a position retracted from the workpiece without engagement with the workpiece and an engagement position with the help of a numerically controlled feed axis (machine axis for the feed) of the forming unit with a feed movement of the tool carrier. The feed into the engagement position does not yet lead to forming. In the engagement position, there may already be workpiece contact, but this is not mandatory. Starting from the engagement position, the workpiece can be formed by a working movement of the forming tool, e.g. by bending in a bending operation. The feed movement runs transversely to a local transport direction of the workpiece. The "local transport direction" of the workpiece is also referred to in this application as "transport direction" for short and describes the direction in which the workpiece is transported to the area of the respective forming unit. The transport can be carried out, for example, by feeding a workpiece in the form of continuous material into the area of the forming unit. It is also possible for the workpiece to be in the form of a rod cut to a certain length and to be transported to the forming unit, for example using a movable workpiece receiving device. Then at least one section of the rod that has not yet been bent extends in the transport direction.

Das Umformsystem umfasst unterschiedliche Typen von Umformeinheiten, nämlich mindestens eine erste Umformeinheit und mindestens eine zweite Umformeinheit.The forming system comprises different types of forming units, namely at least one first forming unit and at least one second forming unit.

Eine erste Umformeinheit ist dadurch charakterisiert, dass ihr Werkzeugträger und das daran angebrachte Umformwerkzeug in einer ersten Zustellrichtung zustellbar sind, die in einer senkrecht zu der lokalen Transportrichtung des Werkstücks liegenden Orthogonalebene liegt. Die erste Zustellrichtung kann z.B. radial zum umzuformenden Abschnitt des Werkstücks orientiert sein, ggf. auch tangential dazu.A first forming unit is characterized in that its tool carrier and the forming tool attached to it can be fed in a first feed direction that lies in an orthogonal plane perpendicular to the local transport direction of the workpiece. The first feed direction can, for example, be oriented radially to the section of the workpiece to be formed, or possibly tangentially to it.

Eine zweite Umformeinheit zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass in wenigstens einer Arbeitskonfiguration der zweiten Umformeinheit ihr Werkzeugträger und das daran angebrachte Umformwerkzeug in einer zweiten Zustellrichtung zustellbar sind, die schräg zu der lokalen Transportrichtung und schräg zu der Orthogonalebene liegt. Diese zweite Zustellrichtung entspricht also einer Schrägrichtung, die in dieser Arbeitskonfiguration sowohl mit der Orthogonalebene als auch mit der lokalen Transportrichtung jeweils einen spitzen Winkel einschließt, also einen Winkel, der zwischen 0° und 90° liegt.In contrast, a second forming unit is characterized in that, in at least one working configuration of the second forming unit, its tool carrier and the forming tool attached to it can be fed in a second feed direction that is oblique to the local transport direction and oblique to the orthogonal plane. This second feed direction therefore corresponds to an oblique direction that in this working configuration encloses an acute angle with both the orthogonal plane and the local transport direction, i.e. an angle that is between 0° and 90°.

Diese besondere Ausgestaltung bringt im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen von Umformeinheiten gattungsgemäßer Umformmaschinen erhebliche Vorteile u.a. im Hinblick auf die Genauigkeit, mit welcher gegebenenfalls auch komplexe Biegungen im Werkstück erzeugt werden können. Die Untersuchungen der Erfinder haben nämlich gezeigt, dass die konventionelle Art der Zustellung von Umformwerkzeugen senkrecht zur lokalen Transportrichtung zwar in vielen Fällen günstig ist, dass es jedoch bei bestimmten Anforderungen an die Form bzw. Gestalt des Biegeteils günstiger sein kann, an wenigstens einer Stelle ein Umformwerkzeug schräg zur lokalen Transportrichtung und zu einer Orthogonalebene zuzustellen und dadurch in Eingriff mit dem Werkstückmaterial zu bringen. Dadurch ist es u.a. auch möglich, nachträglich eine Biegung an einer bereits gebogenen Stelle zu erzeugen.This special design offers considerable advantages compared to conventional arrangements of forming units of this type of forming machine, including in terms of the accuracy with which even complex bends can be produced in the workpiece. The inventors' investigations have shown that the conventional method of feeding forming tools perpendicular to the local transport direction is indeed advantageous in many cases, but that with certain requirements for the shape or design of the bent part it can be more advantageous to have a forming unit at least in one place. tool at an angle to the local transport direction and to an orthogonal plane and thereby bring it into engagement with the workpiece material. This also makes it possible, among other things, to subsequently create a bend at an already bent point.

Der zweite Werkzeugträger weist eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Umformwerkzeugs in Form eines Biegewerkzeugs auf, das wenigstens ein um eine Biegeachse drehbares Werkzeugteil aufweist. Um das drehbare Werkzeugteil NC-gesteuert um die Biegeachse drehen zu können, weist die zweite Umformeinheit ein Drehwerk mit einem Drehantrieb zum Drehen des drehbaren Werkzeugteils um die Biegeachse auf. Die Biegeachse ist parallel zur zweiten Zustellrichtung ausgerichtet. Die Biegeachse verläuft also parallel zur Zustellrichtung der zweiten Umformeinheit.The second tool carrier has a tool holder for holding a forming tool in the form of a bending tool, which has at least one tool part that can be rotated about a bending axis. In order to be able to rotate the rotatable tool part about the bending axis under NC control, the second forming unit has a rotating mechanism with a rotary drive for rotating the rotatable tool part about the bending axis. The bending axis is aligned parallel to the second feed direction. The bending axis therefore runs parallel to the feed direction of the second forming unit.

Damit kann eine große Vielfalt unterschiedlicher Biegegeometrien erzeugt werden. Die Zustellung und die Umformoperation bzw. das Biegen sind dann zwei unterschiedliche Arbeitsbewegungen. Die eigentliche Umformung kann sich an die geradlinige Zustellbewegung anschließen und wird mithilfe mindestens einer Drehbewegung realisiert.This allows a wide variety of different bending geometries to be created. The feed and the forming operation or bending are then two different work movements. The actual forming can follow the linear feed movement and is carried out using at least one rotary movement.

Aufgrund der Möglichkeit der Schrägstellung der zweiten Zustellrichtung in Kombination mit der einfachen räumlichen Beziehung (Parallelität) zwischen der Orientierung der linearen zweiten Zustellrichtung einerseits und der Orientierung der Biegeachse andererseits sind auch komplexe Biegeoperationen relativ einfach zu programmieren und auch am Werkstück präzise durchzuführen.Due to the possibility of inclining the second feed direction in combination with the simple spatial relationship (parallelism) between the orientation of the linear second feed direction on the one hand and the orientation of the bending axis on the other, even complex bending operations are relatively easy to program and can also be carried out precisely on the workpiece.

Die Umformmaschine ist durch ihre Konfiguration bestens zur Herstellung dreidimensional gebogener Formteile geeignet. Bei Bedarf können natürlich auch nur zweidimensional gebogene Formteile hergestellt werden. Aufgrund der vorgeschlagenen Konstruktion werden gegenüber herkömmlichen Umformmaschinen, insbesondere solchen der in der Einleitung erwähnten Art, weitere Freiheitsgrade der Umformung verfügbar und gewisse Einschränkungen bei der Formgebung können vermieden werden.The forming machine is ideally suited to the production of three-dimensionally bent molded parts due to its configuration. If required, only two-dimensionally bent molded parts can of course also be produced. Due to the proposed design, more degrees of freedom in forming are available compared to conventional forming machines, especially those of the type mentioned in the introduction, and certain restrictions in forming can be avoided.

Bei vielen Ausführungsformen sind mehrere oder alle Umformeinheiten, also auch eine oder mehrere erste Umformeinheiten, entsprechend der zweiten Umformeinheit mit einem Drehwerk ausgelegt, um ein Umformwerkzeug in Form eines Biegewerkzeugs mit mindestens einem um eine Biegeachse drehbaren Werkzeugteil nutzen zu können.In many embodiments, several or all forming units, i.e. also one or more first forming units, are designed with a rotating mechanism corresponding to the second forming unit in order to be able to use a forming tool in the form of a bending tool with at least one tool part that can be rotated about a bending axis.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Umformeinheiten zur Aufnahme eines Umformwerkzeugs in Form eines Biegewerkzeugs ausgebildet ist, das zwei unabhängig voneinander um eine Biegeachse drehbare Werkzeugteile aufweist und dass das Drehwerk zwei unabhängig voneinander steuerbare Antriebe aufweist. Damit sind zwei voneinander unabhängige Drehungen von Werkzeugteilen eines aufgenommenen Biegewerkzeugs möglich. Bei vielen Ausführungsformen sind mehrere oder alle Umformeinheiten, also auch eine oder mehrere erste Umformeinheiten, in dieser Weise konstruiert.According to a further development, it is provided that at least one of the forming units is designed to accommodate a forming tool in the form of a bending tool, which has two tool parts that can be rotated independently of one another about a bending axis, and that the rotating mechanism has two independently controllable drives. This enables two independent rotations of tool parts of a accommodated bending tool. In many embodiments, several or all of the forming units, including one or more first forming units, are constructed in this way.

Gemäß einer Weiterbildung wird ein weiterer Beitrag zur Maßhaltigkeit der erzielbaren Biegungen dadurch erreicht, dass wenigstens eine Umformeinheit noch eine Maschinenachse aufweist, die dazu ausgebildet ist, das drehbare Werkzeugteil in Richtung einer Biegeform zu bewegen, so dass der aufgenommene Werkstückabschnitt mittels des Werkzeugteils zwischen Biegeform und Werkzeugteil einspannbar ist. Dann kann das Werkstück durch Rotation des Werkzeugteils um die Biegeform herumgezogen werden. Diese kann sich mitdrehen, so dass eine Rotationszugbiegeoperation möglich ist.According to a further development, a further contribution to the dimensional accuracy of the bends that can be achieved is achieved in that at least one forming unit also has a machine axis that is designed to move the rotatable tool part in the direction of a bending mold, so that the received workpiece section can be clamped between the bending mold and the tool part by means of the tool part. The workpiece can then be pulled around the bending mold by rotating the tool part. This can rotate with it, so that a rotary draw bending operation is possible.

Es ist auch möglich, dass eine oder mehrere erste Umformeinheiten lediglich linear zustellbar sind und die Umformung dadurch erreicht wird, dass die lineare Bewegung des Werkzeugträgers nach Erreichen des Werkstückkontakts fortgesetzt wird, um eine Biegung zu erzeugen.It is also possible that one or more first forming units can only be fed linearly and the forming is achieved by continuing the linear movement of the tool carrier after reaching workpiece contact in order to produce a bend.

Eine Umformeinheit und das zugehörige Umformwerkzeug können auch für andere Umformoperation ausgelegt sein, die die Gestalt im Wesentlichen ohne Materialabtrag verändern, wie z.B. Wickeln oder Winden, ggf. auch für Pressen oder Prägen. Zusätzlich können Bearbeitungseinheiten für andere Bearbeitungen vorgesehen sein, insbesondere materialabtragende Bearbeitungen wie z.B. Stanzen, Lochen, Gewindeschneiden, Fräsen, Fasen und/oder Planen.A forming unit and the associated forming tool can also be designed for other forming operations that change the shape essentially without removing material, such as winding or coiling, and possibly also for pressing or embossing. In addition, processing units can be provided for other processing operations, in particular material-removing processing operations such as punching, drilling, thread cutting, milling, chamfering and/or facing.

Es kann sein, dass die zweite Umformeinheit so konstruiert und im Umformsystem untergebracht ist, dass die zweite Zustellrichtung dauerhaft einer ausgewählten Schrägrichtung entspricht, die sich nicht oder nicht ohne umfangreichere Montagearbeiten verändern lässt. Diese Schrägrichtung kann z.B. in einem 45°-Winkel zur Transportrichtung und zur Orthogonalebene liegen.It may be that the second forming unit is designed and housed in the forming system in such a way that the second feed direction permanently corresponds to a selected inclined direction that cannot be changed or cannot be changed without extensive assembly work. This inclined direction can, for example, be at a 45° angle to the transport direction and the orthogonal plane.

Bei anderen Ausführungsformen ist dagegen eine Zustellrichtungs-Einstelleinrichtung zur variablen Einstellung der Orientierung der zweiten Zustellrichtung innerhalb eines Zustellrichtungs-Winkelbereichs vorgesehen. Damit können unterschiedliche Schrägstellungen der zweiten Umformeinheit in Bezug auf die lokale Transportrichtung eingestellt werden, wodurch die Flexibilität bei der Nutzung der Umformmaschine erhöht werden kann. Vorzugsweise ist eine stufenlose Einstellbarkeit vorgesehen.In other embodiments, however, a feed direction adjustment device is provided for variably adjusting the orientation of the second feed direction within a feed direction angle range. This allows different inclinations of the second forming unit to be set in relation to the local transport direction, thereby increasing the flexibility in using the Forming machine can be increased. Preferably, stepless adjustment is provided.

Insbesondere kann es so sein, dass der Zustellrichtungs-Winkelbereich zusätzlich zu einer oder mehreren unterschiedlichen Schrägrichtungen mindestens eine Zustellrichtung umfasst, die in der oben genannten Orthogonalebene liegt. In diesem Fall kann die zweite Umformeinrichtung in entsprechenden Arbeitskonfigurationen genauso zugestellt werden wie eine erste Umformeinheit. Bei manchen Ausführungsformen beträgt der Zustellrichtungs-Winkelbereich mindestens 180°. Damit ist es bei manchen Ausführungsformen möglich, eine zweite Umformeinheit von zwei entgegengesetzten Richtungen wie eine erste Umformeinheit senkrecht zur lokalen Transportrichtung zuzustellen und zusätzlich wahlweise eine Schrägrichtung als Zustellrichtung einzustellen.In particular, the feed direction angle range can include at least one feed direction that lies in the above-mentioned orthogonal plane in addition to one or more different oblique directions. In this case, the second forming device can be fed in the same way as a first forming unit in corresponding working configurations. In some embodiments, the feed direction angle range is at least 180°. In some embodiments, it is therefore possible to feed a second forming unit from two opposite directions like a first forming unit perpendicular to the local transport direction and additionally optionally to set an oblique direction as the feed direction.

Bei manchen Ausführungsformen ist die Zustellrichtungs-Einstelleinrichtung für eine manuelle Einstellung konstruiert, so dass die gewünschte Schrägstellung der zweiten Umformeinheit nur beim Einrichten oder Umrüsten der Umformmaschine entsprechend der gewünschten Soll-Geometrie des Formteils eingestellt werden kann. Bei anderen Ausführungsformen ist die Zustellrichtungs-Einstelleinrichtung eine steuerbare Maschinenachse, so dass die Schrägrichtung in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinheit mittels eines eigenen Antriebs eingestellt und verändert werden kann, was bei Bedarf auch während einer Abfolge von Biegeoperationen an ein und demselben Formteil möglich ist. Mit anderen Worten kann bei der Herstellung eines Formteils eine zweite Umformeinheit bei Bedarf auch mehr als einmal und ggf. aus unterschiedlichen Zustellrichtungen in Eingriff mit dem Werkstück gebracht werden, um an unterschiedlichen Stellen des Werkstücks eine oder mehrere Biegungen einzubringen.In some embodiments, the feed direction adjustment device is designed for manual adjustment, so that the desired inclination of the second forming unit can only be adjusted when setting up or converting the forming machine in accordance with the desired target geometry of the molded part. In other embodiments, the feed direction adjustment device is a controllable machine axis, so that the inclination direction can be adjusted and changed in response to control signals from the control unit by means of its own drive, which is also possible during a sequence of bending operations on one and the same molded part if required. In other words, when producing a molded part, a second forming unit can be brought into engagement with the workpiece more than once and, if necessary, from different feed directions in order to introduce one or more bends at different points on the workpiece.

Eine vorzugsweise stufenlose Einstellung der zweiten Zustellrichtung ist bei manchen Ausführungsformen dadurch realisiert, dass die Zustellrichtungs-Einstelleinrichtung eine Bogenführung aufweist, auf der ein Schlitten geführt ist, der die zweite Umformeinheit mitsamt einem Antrieb der Zustellachse für die zweite Zustellung trägt.A preferably stepless adjustment of the second feed direction is realized in some embodiments in that the feed direction adjustment device has a curved guide on which a carriage is guided, which carries the second forming unit together with a drive of the feed axis for the second feed.

Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Umformeinheit auf einem Drehtisch montiert sein, insbesondere derart, dass die zweite Umformeinheit um eine Drehachse verschwenkbar ist, die senkrecht zur zweiten Zustellrichtung verläuft. Dadurch wird die Flexibilität der Nutzbarkeit weiter gesteigert.Alternatively or additionally, the second forming unit can be mounted on a rotary table, in particular such that the second forming unit can be pivoted about a rotation axis that runs perpendicular to the second feed direction. This further increases the flexibility of use.

Es ist möglich, dass eine einzige erste Umformeinheit ausreicht. Bei den meisten Ausführungsformen sind jedoch mehrere, also z.B. zwei, drei, vier oder mehr erste Umformeinheiten vorgesehen. Dadurch kann die Flexibilität für die Herstellung unterschiedlicher Biegegeometrien erhöht werden. Unterschiedliche erste Umformeinheiten können mit unterschiedlichen Umformwerkzeugen bestückt sein, ggf. können auch mehrere erste Umformeinheiten mit dem gleichen Umformwerkzeugtyp bestückt sein.It is possible that a single first forming unit is sufficient. In most embodiments, however, several, e.g. two, three, four or more first forming units are provided. This can increase the flexibility for producing different bending geometries. Different first forming units can be equipped with different forming tools, and if necessary, several first forming units can also be equipped with the same type of forming tool.

Die ersten Umformeinheiten können eine im Wesentlichen koplanare Anordnung bilden, bei der mehrere erste Zustellrichtungen bzw. mehrere erste Umformeinheiten, insbesondere alle ersten Zustellrichtungen bzw. alle ersten Umformeinheiten, in einer gemeinsamen Orthogonalebene oder in deren Nähe liegen und die Zustellrichtung der zweiten Umformeinheit schräg zu dieser Orthogonalebene und zur Transportrichtung orientiert ist. Die einzelnen Umformeinheiten müssen nicht zwingend exakt in einer einzigen gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Sie können teilweise in Transportrichtung minimal versetzt angeordnet sein und/oder in Transportrichtung über kleine Verfahrwege verfahren werden, bleiben aber in der Nähe der gemeinsamen Orthogonalebene.The first forming units can form a substantially coplanar arrangement in which several first feed directions or several first forming units, in particular all first feed directions or all first forming units, are located in a common orthogonal plane or in the vicinity thereof and the feed direction of the second forming unit is oriented obliquely to this orthogonal plane and to the transport direction. The individual forming units do not necessarily have to be arranged exactly in a single common plane. They can be arranged partially offset minimally in the transport direction and/or moved over small travel distances in the transport direction, but remain close to the common orthogonal plane.

Manche konventionellen Schenkelfedermaschinen können entsprechend mit einer zweiten Umformeinheit inklusive zugehöriger Antriebe und entsprechenden Softwarekomponenten nachgerüstet werden.Some conventional torsion spring machines can be retrofitted with a second forming unit including associated drives and corresponding software components.

Eine weitere Steigerung der Flexibilität der Umformmaschine bei der Herstellung unterschiedlicher dreidimensionaler Biegegeometrien wird bei bevorzugten Ausführungsformen dadurch erreicht, dass die Einrichtungen zum Fördern des Werkstücks eine Einzugseinrichtung zum Einziehen eines langgestreckten Werkstücks von einem Materialvorrat und zum Fördern des Werkstücks zu dem Umformsystem umfassen, wobei vorzugsweise die Einzugseinrichtung als drehbare Einzugseinrichtung zur numerisch gesteuerten Werkstückdrehung ausgelegt ist. Die Einzugseinrichtung ist somit als drehbare Einzugseinrichtung ausgelegt und weist eine rotative Maschinenachse zur numerisch gesteuerten Werkstückdrehung auf. Dann kann das Drahtmaterial zum Wechsel der Orientierung der Biegeebene mithilfe der Einzugseinrichtung gedreht werden. Das Werkstück kann dann z.B. zwischen der Erzeugung einer ersten Biegung und der Erzeugung einer zweiten Biegung um die Transportachse gedreht werden.A further increase in the flexibility of the forming machine in the production of different three-dimensional bending geometries is achieved in preferred embodiments in that the devices for conveying the workpiece comprise a feed device for drawing in an elongated workpiece from a material supply and for conveying the workpiece to the forming system, wherein the feed device is preferably designed as a rotatable feed device for numerically controlled workpiece rotation. The feed device is thus designed as a rotatable feed device and has a rotary machine axis for numerically controlled workpiece rotation. The wire material can then be rotated using the feed device to change the orientation of the bending plane. The workpiece can then be rotated about the transport axis, for example, between the creation of a first bend and the creation of a second bend.

Es ist auch möglich, dass erste Zustellrichtungen bzw. erste Umformeinheiten in unterschiedlichen, in Transportrichtung versetzt zueinander liegenden Orthogonalebenen liegen und die zweite Umformeinheit wenigstens einer ersten Umformeinheit in Transportrichtung nachgeschaltet ist. Dadurch kann nachträglich eine Biegung an einer bereits gebogenen Stelle erzeugt werden. Insbesondere kann eine zweite Umformeinheit zwischen einer vorgeschalteten und einer nachgeschalteten ersten Umformeinheit angeordnet sein.It is also possible for the first feed directions or first forming units to be located in different orthogonal planes offset from one another in the transport direction and for the second forming unit to be connected downstream of at least one first forming unit in the transport direction. This allows a bend to be subsequently made on an already bent point. In particular, a second forming unit can be arranged between an upstream and a downstream first forming unit.

An den unterschiedlichen Umformeinheiten des Umformsystems können abhängig vom Bedarf, dem zu verarbeitenden Werkstückmaterial und der Soll-Geometrie der herzustellenden Formteile unterschiedliche Umformwerkzeuge genutzt werden. Die zeitliche Abfolge von deren Einsatz wird dann über die Steuereinheit vorgegeben.Different forming tools can be used on the different forming units of the forming system depending on the requirements, the workpiece material to be processed and the target geometry of the molded parts to be produced. The timing of their use is then specified by the control unit.

Ein Umformwerkzeug kann z.B. als Stift-Dorn-Werkzeug mit oder ohne drehbaren Dorn oder als Rotationszugbiegewerkzeug ausgebildet sein. Bei einem Stift-Dorn-Werkzeug dreht sich der Dorn während der Drehung des Stifts um die Biegeachse während der Biegeoperation in der Regel nicht. Beim Rotationszugbiegen mittels Rotationszugbiegewerkzeug drehen sich der zentrale Biegedorn und das drehbare Werkzeugteil während einer Biegeoperation synchron, wobei das Werkstück radial zwischen Biegedorn und drehbarem Werkzeugteil eingespannt wird.A forming tool can be designed, for example, as a pin-mandrel tool with or without a rotating mandrel or as a rotary draw bending tool. With a pin-mandrel tool, the mandrel does not usually rotate while the pin rotates around the bending axis during the bending operation. In rotary draw bending using a rotary draw bending tool, the central bending mandrel and the rotating tool part rotate synchronously during a bending operation, with the workpiece being clamped radially between the bending mandrel and the rotating tool part.

Ein Umformwerkzeug kann auch als Wickelwerkzeug oder als Windewerkzeug ausgebildet sein.A forming tool can also be designed as a winding tool or as a coiling tool.

Vorzugsweise werden für eine mehrstufige Biegefolge sowohl mindestens ein Stift-Dorn-Werkzeug als auch mindestens ein Rotationszugbiegewerkzeug verwendet.Preferably, at least one pin-mandrel tool and at least one rotary draw bending tool are used for a multi-stage bending sequence.

Dementsprechend ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass wenigstens eine der Umformeinheiten, insbesondere eine erste Umformeinheit, als Rotationszugbiegeeinheit konfiguriert ist.Accordingly, in some embodiments it is provided that at least one of the forming units, in particular a first forming unit, is configured as a rotary drawing bending unit.

Bei manchen Ausführungsformen weist eine fertig eingerichtete Umformmaschine an wenigstens einer Umformeinheit ein mehrteiliges Umformwerkzeug auf, das eine Biegeform mit einer Umfangsnut zum Aufnehmen eines zu biegenden Abschnitts des Werkstücks und eine durch Rotation um eine Biegeachse um die Biegeform herum drehbares Werkzeugteil zum Angreifen an einem umzubiegenden Abschnitt des Werkstücks aufweist. Die Biegeform ist als geteilte Biegeform ausgelegt und weist ein unteres Formteil und ein relativ zum unteren Formteil bewegliches oberes Formteil auf. Eine untere Begrenzungsfläche der Umfangsnut ist an dem unteren Formteil und eine obere Begrenzungsfläche der Umfangsnut an dem oberen Formteil ausgebildet. Das obere Formteil und das untere Formteil sind zum Verändern der lichten Höhe der Umfangsnut mittels eines Antriebs zwischen einer geschlossenen Konfiguration mit relativ kleinerer lichter Höhe und einer geöffneten Konfiguration mit einer demgegenüber größeren lichten Höhe relativ zueinander verschiebbar. Zur Durchführung einer Biegeoperation wird das Umformwerkzeug zunächst in die geöffnete Konfiguration gebracht und das Werkstück wird so teilweise in die Umfangsnut eingebracht, dass sich eine werkzeugzugewandte Seite des Werkstücks an der Biegeform abstützen kann. Dann wird das Umformwerkzeug mittels des Antriebs in die geschlossene Konfiguration gebracht, in der Weise, dass die innerhalb der Umfangsnut liegenden Teile des Werkstücks spielfrei zwischen den Begrenzungsflächen der Umfangsnut liegen. Dadurch kann bei der Erzeugung der Biegung verhindert werden, dass sich das Werkstückmaterial im Bereich des Innenradius aufbaucht und dadurch von der gewünschten Biegegeometrie abweicht.In some embodiments, a fully equipped forming machine has a multi-part forming tool on at least one forming unit, which has a bending mold with a circumferential groove for receiving a section of the workpiece to be bent and a tool part that can be rotated around the bending mold by rotating about a bending axis for engaging a section of the workpiece to be bent. The bending mold is designed as a split bending mold and has a lower mold part and an upper mold part that is movable relative to the lower mold part. A lower boundary surface of the circumferential groove is formed on the lower mold part and an upper boundary surface of the circumferential groove is formed on the upper mold part. The upper mold part and the lower mold part can be moved relative to one another by means of a drive between a closed configuration with a relatively smaller clear height and an open configuration with a larger clear height in comparison in order to change the clear height of the circumferential groove. To carry out a bending operation, the forming tool is first brought into the open configuration and the workpiece is partially inserted into the circumferential groove so that a side of the workpiece facing the tool can be supported on the bending form. The forming tool is then brought into the closed configuration using the drive in such a way that the parts of the workpiece lying within the circumferential groove lie between the boundary surfaces of the circumferential groove without any play. This prevents the workpiece material from bulging in the area of the inner radius when the bend is created and thus deviating from the desired bending geometry.

Gemäß einer Weiterbildung weist eines der Formteile, insbesondere das untere Formteil, eine Führungsöffnung zur axialen Führung einer Verschiebungsbewegung des anderen Formteils auf, während das andere Formteil, insbesondere das obere Formteil, einen zum Einführen in die Führungsöffnung dimensionierten Führungsabschnitt und einen gegenüber dem Führungsabschnitt verbreiterten Kopfabschnitt aufweist, wobei eine radiale Außenfläche des Führungsabschnitts die Umfangsnut nach innen begrenzt und an dem Kopfabschnitt eine der Begrenzungsflächen der Umfangsnut ausgebildet ist. Dabei kann es so sein, dass der Führungsabschnitt zumindest an derjenigen Seite, an welcher der Eingriff des Flachmaterials in die Umfangsnut erfolgt, eine zylindrische Außenkontur aufweist derart, dass die radial innenliegende Grundfläche der Umfangsnut durch den zwischen den oberen und unteren Begrenzungsflächen freiliegenden Teil der radialen Außenfläche des Führungsabschnitts gebildet wird. Durch die gegenseitige Führung der Formteile wird die Konstruktion besonders einfach und funktionssicher.According to a further development, one of the molded parts, in particular the lower molded part, has a guide opening for axially guiding a displacement movement of the other molded part, while the other molded part, in particular the upper molded part, has a guide section dimensioned for insertion into the guide opening and a head section that is wider than the guide section, wherein a radial outer surface of the guide section delimits the circumferential groove inwards and one of the boundary surfaces of the circumferential groove is formed on the head section. It can be the case that the guide section has a cylindrical outer contour at least on the side on which the flat material engages in the circumferential groove, such that the radially inner base surface of the circumferential groove is formed by the part of the radial outer surface of the guide section that is exposed between the upper and lower boundary surfaces. The mutual guidance of the molded parts makes the construction particularly simple and functionally reliable.

Bei manchen Ausführungsformen wird der Antrieb wenigstens bei manchen Biegeoperationen derart gesteuert, dass der in der Umfangsnut aufgenommene Abschnitt in der geschlossenen Konfiguration mit einer im Wesentlichen parallel zur Biegeachse wirkenden Klemmkraft zwischen der oberen und der unteren Begrenzungsfläche geklemmt wird. Damit ist eine noch bessere Maßhaltigkeit des Werkstücks im Bereich der Biegung zu erzielen.In some embodiments, the drive is controlled at least during some bending operations in such a way that the section received in the circumferential groove is clamped between the upper and lower boundary surfaces in the closed configuration with a clamping force acting essentially parallel to the bending axis. This makes it possible to achieve even better dimensional accuracy of the workpiece in the area of the bend.

Insbesondere bei der Erzeugung von Biegungen aus Flachmaterial durch Biegen über eine schmalere Seite des Flachmaterials wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Begrenzungsflächen parallel zueinander und senkrecht zu einer Biegeachse des Umformwerkzeugs ausgerichtet sind. Damit kann in einem Flachmaterial eine flache Biegung ohne Ausbauchung auch dann erzielt werden, wenn über eine kurze Seite gebogen wird.Particularly when creating bends from flat material by bending over a narrower side of the flat material, it is considered advantageous if the boundary surfaces are aligned parallel to one another and perpendicular to a bending axis of the forming tool. This means that a flat bend without bulging can be achieved in a flat material even when bending over a short side.

Eine Umformmaschine gemäß der beanspruchten Erfindung kann bei entsprechender Anzahl erster Umformeinheiten genau wie eine konventionelle Umformmaschine der in der Einleitung erwähnten Art genutzt werden. Zusätzlich sind auch Verfahren zur Herstellung von Formteilen möglich, bei denen in einem ersten Abschnitt des Werkstücks mittels einer ersten Umformeinheit mindestens eine erste Biegung erzeugt wird, wobei die erste Umformeinheit in einer senkrecht zur Transportrichtung verlaufenden ersten Zustellrichtung zugestellt wird, und in einem zweiten Abschnitt mittels einer zweiten Umformeinheit mindestens eine zweite Biegung erzeugt wird, wobei die zweite Umformeinheit in einer zweiten Zustellrichtung zugestellt wird, die schräg zu der Transportrichtung und schräg zu der Orthogonalebene der Transportrichtung liegt.A forming machine according to the claimed invention can be used in exactly the same way as a conventional forming machine of the type mentioned in the introduction, given a corresponding number of first forming units. In addition, methods for producing molded parts are also possible in which at least one first bend is produced in a first section of the workpiece by means of a first forming unit, the first forming unit being fed in a first feed direction running perpendicular to the transport direction, and at least one second bend is produced in a second section by means of a second forming unit, the second forming unit being fed in a second feed direction that is oblique to the transport direction and oblique to the orthogonal plane of the transport direction.

Dabei wird zur Erzeugung der zweiten Biegung ein Biegewerkzeug mit wenigstens einem drehbaren Werkzeugteil verwendet, das zur Erzeugung der zweiten Biegung um eine parallel zur zweiten Zustellrichtung orientierte Biegeachse gedreht wird.To produce the second bend, a bending tool with at least one rotatable tool part is used, which is rotated about a bending axis oriented parallel to the second feed direction to produce the second bend.

Dadurch kann erreicht werden, dass die erste Biegung in einer die Transportachse enthaltenden ersten Biegeebene und die zweite Biegung in einer senkrecht zur zweiten Zustellrichtung orientierten zweiten Biegeebene liegt. Die erste und die zweite Biegung können damit derart in unterschiedlichen Biegeebenen liegen, dass das Formteil ein dreidimensional gebogenes Formteil ist.This makes it possible for the first bend to lie in a first bending plane containing the transport axis and the second bend to lie in a second bending plane oriented perpendicular to the second feed direction. The first and second bends can thus lie in different bending planes such that the molded part is a three-dimensionally bent molded part.

Die wenigstens eine zweite Biegung kann zeitlich nach einer ersten Biegung erzeugt werden. Insbesondere kann es so sein, dass nach der Erzeugung einer ersten Biegung das Werkstück einen in Transportrichtung verlaufenden Abschnitt und einen der ersten Biegung folgenden Abschnitt aufweist, der in einer schräg zur Transportrichtung liegenden Richtung verläuft und dass die zweite Biegung in diesem schrägen Abschnitt oder im Bereich der ersten Biegung erzeugt wird. Durch die Möglichkeit der schrägen Ausrichtung der zweiten Zustellrichtung kann der Prozess nämlich so gefahren werden, dass die zweite Zustellrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Orientierung eines mit der zweiten Umformeinheit umzuformenden Werkstückabschnitts orientiert ist. Damit können die Vorteile einer orthogonal zu einem Werkstückabschnitt gerichteten Zustellung auch dann genutzt werden, wenn sich der umzubiegende Abschnitt nicht in der Transportrichtung erstreckt, sondern schräg dazu. Damit ergeben sich neue Freiheitsgrade unter anderem hinsichtlich der Abfolge von Biegeoperationen bei der Herstellung von komplex gebogenen Formteilen.The at least one second bend can be created after a first bend. In particular, after the creation of a first bend, the workpiece can have a section running in the transport direction and a section following the first bend, which runs in a direction that is oblique to the transport direction, and that the second bend is created in this oblique section or in the area of the first bend. The possibility of obliquely aligning the second feed direction means that the process can be run in such a way that the second feed direction is oriented essentially perpendicular to the orientation of a workpiece section to be formed with the second forming unit. This means that the advantages of a feed directed orthogonally to a workpiece section can also be used if the section to be bent does not extend in the transport direction, but obliquely to it. This results in new degrees of freedom, among other things with regard to the sequence of bending operations when producing complexly bent molded parts.

Manche Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass mit der zweiten Umformeinheit unmittelbar nacheinander zwei Biegungen mit entgegengesetztem Krümmungssinn erzeugt werden, die vorzugsweise ohne zwischengeschalteten geraden Abschnitt ineinander übergehen. In einer derartigen Operation kann beispielsweise bei der Herstellung von Hairpins der sogenannte S-Schlag erzeugt werden.Some processes are characterized by the fact that two bends with opposite curvature directions are created in immediate succession using the second forming unit, which preferably merge into one another without an intermediate straight section. In such an operation, the so-called S-bend can be created, for example, in the production of hairpins.

Es ist auch möglich, dass das Werkstück zwischen der Erzeugung der ersten Biegung und der Erzeugung der zweiten Biegung um eine Transportstrecke in Transportrichtung bewegt wird. Insbesondere kann es so sein, dass das Werkstück nach der Erzeugung der ersten Biegung in einer Transportrichtung fortbewegt wird und danach in einem mit Abstand zu dem ersten Abschnitt liegenden zweiten Abschnitt mittels einer zweiten Umformeinheit mindestens eine zweite Biegung erzeugt wird, wobei der zweite Abschnitt aufgrund der ersten Biegung in einer quer zur Transportrichtung verlaufenden Richtung orientiert ist und die zweite Umformeinheit in einer Zustellrichtung zugestellt wird, die schräg zu der Transportrichtung und schräg zu einer Orthogonalebene der Transportrichtung liegt.It is also possible for the workpiece to be moved by a transport distance in the transport direction between the creation of the first bend and the creation of the second bend. In particular, it can be the case that the workpiece is moved in a transport direction after the creation of the first bend and then at least one second bend is created in a second section located at a distance from the first section by means of a second forming unit, wherein the second section is oriented in a direction transverse to the transport direction due to the first bend and the second forming unit is fed in a feed direction that is oblique to the transport direction and oblique to an orthogonal plane of the transport direction.

Weitere Freiheitsgrade der Gestaltung ergeben sich bei manchen Ausführungsformen dadurch, dass das Werkstück zwischen der Erzeugung einer ersten Biegung und der Erzeugung einer zweiten Biegung zum Wechsel der Biegeebene um die Transportachse gedreht wird.In some embodiments, further degrees of freedom of design arise from the fact that the workpiece is rotated about the transport axis between the creation of a first bend and the creation of a second bend in order to change the bending plane.

Bei manchen Ausführungsformen weist die Umformmaschine ein Umformsystem mit mehreren ersten Umformeinheiten auf, deren erste Zustellrichtungen in einer gemeinsamen Orthogonalebene zur lokalen Transportrichtung oder in der Nähe dieser gemeinsamen Ebene liegen. Zusätzlich ist dann wenigstens eine zweite Umformeinheit vorgesehen, bei der die zweite Zustellrichtung schräg zur Orthogonalebene und zur lokalen Transportrichtung ausgerichtet ist. Der Werkstücktransport in Transportrichtung wird hier über eine als Vorschubachse bezeichnete Maschinenachse der Umformmaschine geleistet, wobei aufeinander folgende Abschnitte des langgestreckten Werkstückmaterials sukzessive in den Bereich der Orthogonalebene gefördert werden.In some embodiments, the forming machine has a forming system with several first forming units, the first feed directions of which lie in a common orthogonal plane to the local transport direction or in the vicinity of this common plane. In addition, at least one second forming unit is then provided, in which the second feed direction is oriented obliquely to the orthogonal plane and the local transport direction. The workpiece transport in the transport direction is carried out here via a machine axis of the forming machine, referred to as the feed axis, with successive sections of the elongated workpiece material being successively conveyed into the area of the orthogonal plane.

Bei anderen Ausführungsformen ist die Umformmaschine zum Herstellen komplex gebogener Formteile aus geraden Werkstückabschnitten vorgegebener Länge ausgebildet. Diese können in vorgeschalteten Operationen gerichtet und vom zugeführten Werkstückmaterial abgetrennt werden, bevor die erste Umformoperation mit einer Umformeinheit des Umformsystems beginnt. Solche Ausführungsformen weisen ein Transportsystem zum Transportieren aufeinanderfolgender gerade Werkstückabschnitte (Stäbe) entlang einer Transportstrecke auf, wobei das Transportsystem eine Vielzahl von Werkstückaufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme jeweils eines einzelnen stabförmigen Werkstückabschnitts aufweist. Das Umformsystem dieses Ausführungsbeispiels umfasst mehrere Arbeitsstationen, die entlang der Transportstrecke angeordnet sind, wobei mindestens zwei der Arbeitsstationen als Biegestationen ausgelegt sind, indem dort jeweils mindestens eine als Biegeeinheit ausgebildete Umformeinheit angeordnet ist. Der Werkstücktransport in Transportrichtung wird hier über eine Fahrbewegung der Werkstückaufnahmevorrichtung entlang der Transportstrecke realisiert.In other embodiments, the forming machine is designed to produce complex curved shaped parts from straight workpiece sections of a predetermined length. These can be straightened in upstream operations and separated from the supplied workpiece material before the first forming operation begins with a forming unit of the forming system. Such embodiments have a transport system for transporting successive straight workpiece sections (rods) along a transport path, wherein the transport system has a plurality of workpiece receiving devices for receiving receiving a single rod-shaped workpiece section. The forming system of this embodiment comprises several work stations which are arranged along the transport path, with at least two of the work stations being designed as bending stations in that at least one forming unit designed as a bending unit is arranged there. The workpiece transport in the transport direction is implemented here by a travel movement of the workpiece receiving device along the transport path.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

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.

1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer nach Art einer Schenkelfedermaschine ausgelegten Umformmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2A zeigt einen Teil des Umformbereichs der Umformmaschine aus 1 aus anderer Perspektive;
2B zeigt eine schrägperspektivische Ansicht eines Steckspulenelements;
3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Drahtverarbeitungsanlage mit einer Umformmaschine gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;
4 zeigt eine Biegestation mit einer horizontal zustellbaren ersten Umformeinheit;
5 zeigt eine Biegestation mit einer vertikal zustellbaren ersten Umformeinheit;
6 zeigt eine Biegestation mit einer schräg stehenden zweiten Umformeinheit;
7A bis 7F zeigen verschiedene Phasen eines mehrstufigen Verfahrens zur Herstellung eines Hairpins in schräger Perspektive;
8A bis 8F zeigen verschiedene Phasen eines mehrstufigen Verfahrens zur Herstellung eines Hairpins in Draufsicht.

Further advantages and aspects of the invention emerge from the claims and from the description of embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.

1 shows an oblique perspective view of a forming machine designed in the manner of a leg spring machine according to an embodiment;
2A shows part of the forming area of the forming machine from 1 from a different perspective;
2B shows an oblique perspective view of a plug-in coil element;
3 shows a schematic side view of a wire processing plant with a forming machine according to another embodiment;
4 shows a bending station with a horizontally adjustable first forming unit;
5 shows a bending station with a vertically adjustable first forming unit;
6 shows a bending station with an inclined second forming unit;
7A to 7F show different phases of a multi-step process for producing a hairpin in oblique perspective;
8A to 8F show different phases of a multi-step process for producing a hairpin in plan view.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EXAMPLES

1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer nach Art einer Schenkelfedermaschine ausgelegten Umformmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 2 zeigt einen Teil des Umformbereichs der Umformmaschine aus 1 aus seitlicher Perspektive in einer Phase der Herstellung eines Hairpins. 1 shows an oblique perspective view of a forming machine 100 designed in the manner of a leg spring machine according to an embodiment. 2 shows part of the forming area of the forming machine from 1 from a side perspective during a phase of hairpin production.

Die Umformmaschine 100 ist dafür eingerichtet, komplex dreidimensional gebogene Formteile in Form von Spulenelementen für Elektromotoren herzustellen. Es wird ein Ausgangsmaterial (auch als Werkstück W bezeichnet) verarbeitet, welches ein drahtförmiges elektrisches Leitermaterial (z.B. Kupfer) mit im Wesentlichen flacher, rechteckiger, insbesondere quadratischer Querschnittsform aufweist, das von einer elektrisch nicht-leitenden Isolationsschicht aus Lack o.dgl. umhüllt ist. Das Ausgangsmaterial liegt in Form eines gewickelten Materialvorrats (coil) vor. Das Werkstück wird nachfolgend auch kurz als „Draht“ oder „Flachmaterial“ bezeichnet.The forming machine 100 is designed to produce complex three-dimensionally bent molded parts in the form of coil elements for electric motors. A starting material (also referred to as workpiece W) is processed which has a wire-shaped electrical conductor material (e.g. copper) with a substantially flat, rectangular, in particular square cross-sectional shape, which is covered by an electrically non-conductive insulation layer made of varnish or the like. The starting material is in the form of a wound material supply (coil). The workpiece is also referred to below as "wire" or "flat material" for short.

Die computernumerisch gesteuerte, mehrachsige Umformmaschine 100 hat mehrere über eine Steuereinheit 190 steuerbare Maschinenachsen, ein Antriebssystem mit mehreren elektrischen Antrieben zum Antreiben der Maschinenachsen und eine Steuereinrichtung zur koordinierten Ansteuerung von Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen in einem Fertigungsprozess gemäß einem für den Fertigungsprozess spezifischen, computerlesbaren Steuerprogramm.The computer-numerically controlled, multi-axis forming machine 100 has several machine axes that can be controlled via a control unit 190, a drive system with several electric drives for driving the machine axes and a control device for the coordinated control of working movements of the machine axes in a production process according to a computer-readable control program specific to the production process.

Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Umformmaschine ein mit Kleinbuchstaben x, y und z gekennzeichnetes, rechtwinkliges Maschinenkoordinatensystem MK mit einer vertikalen z-Achse und horizontalen x- und y-Achsen. Von den Koordinatenachsen x, y und z sind die geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, deren Antriebe über die Steuereinheit 190 der Umformmaschine gesteuert werden.In the exemplary embodiment, the forming machine has a rectangular machine coordinate system MK, marked with lowercase letters x, y and z, with a vertical z-axis and horizontal x and y axes. The coordinate axes x, y and z are to be distinguished from the controlled driven machine axes, whose drives are controlled via the control unit 190 of the forming machine.

Die Umformmaschine 100 weist ein Maschinengestell auf, das an seiner Vorderseite eine vertikal ausgerichtete Vorderwand 105 aufweist. Das von vorne zugängliche Umformsystem 200 der Umformmaschine umfasst u.a. mehrere erste Umformeinheiten 220-1, 220-2, 220-3, und genau eine zweite Umformeinheit 230.The forming machine 100 has a machine frame which has a vertically aligned front wall 105 on its front side. The forming system 200 of the forming machine, which is accessible from the front, comprises, among other things, a plurality of first forming units 220-1, 220-2, 220-3, and exactly one second forming unit 230.

Hinter der Vorderwand 105 befinden sich Einrichtungen, die ausgelegt sind, das langgestrecktes, gerichtetes Werkstückmaterial in Richtung des Umformsystems 200 zu fördern. Dazu gehört eine Einzugseinrichtung 120 zum Einziehen des langgestreckten Werkstückmaterials von einem Materialvorrat und zum Vorschieben bzw. Fördern oder Transportieren des Werkstücks parallel zu einer Transportachse 310 in den Bereich des Umformsystems 200 sowie eine der Einzugseinrichtung 120 vorgeschaltete Richteinheit zum Richten des vom Werkstückvorrat kommenden Werkstücks vor Eintritt in die Einzugseinrichtung 120. Der Aufbau hinter der Vorderwand kann dem in der DE10 2019 213 976 A1 beschriebenen Aufbau entsprechen. Auf die entsprechende Offenbarung wird verwiesen.Behind the front wall 105 there are devices designed to convey the elongated, straightened workpiece material in the direction of the forming system 200. This includes a feed device 120 for drawing in the elongated workpiece material from a material supply and for pushing or conveying or transporting the workpiece parallel to a transport axis 310 into the area of the forming system 200, as well as a straightening unit upstream of the feed device 120 for straightening the workpiece coming from the workpiece supply before it enters the feed device 120. The structure behind the front wall can be similar to the one shown in the DE10 2019 213 976 A1 described structure. Reference is made to the corresponding disclosure.

Die Einzugseinrichtung 120 ist im Beispielsfall als Riemeneinzugseinrichtung ausgebildet, kann aber auch als Walzeneinzugseinrichtung, Zangeneinzugseinrichtung oder Raupeneinzugseinrichtung ausgebildet sein. Die Einzugseinrichtung ist dazu ausgebildet, aufeinanderfolgende Werkstückabschnitte des vom Materialvorrat kommenden und durch die Richteinheit gerichteten Werkstückmaterials mit numerisch gesteuertem Vorschubgeschwindigkeitsprofil in horizontaler Transportrichtung 308 mehr oder weniger koaxial zur Transportachse 310, also parallel zur x-Achse des Maschinenkoordinatensystems MK, durch eine nachgeschaltete Führungseinrichtung 110 hindurch in den Bereich des Umformsystems 200 zu fördern. Die Einzugseinrichtung 120 ist mithilfe eines servoelektrischen Antriebs um eine der Transportachse 310 entsprechenden Einzugs-Drehachse in beide Drehrichtungen um vorgebbare Drehwinkel begrenzt (z.B. +/- 180°) drehbar (siehe gekrümmter Doppelpfeil).In the example, the feed device 120 is designed as a belt feed device, but can also be designed as a roller feed device, gripper feed device or caterpillar feed device. The feed device is designed to convey successive workpiece sections of the workpiece material coming from the material supply and straightened by the straightening unit with a numerically controlled feed speed profile in the horizontal transport direction 308 more or less coaxially to the transport axis 310, i.e. parallel to the x-axis of the machine coordinate system MK, through a downstream guide device 110 into the area of the forming system 200. The feed device 120 can be rotated by a servo-electric drive about a feed rotation axis corresponding to the transport axis 310 in both directions of rotation by predetermined angles of rotation (e.g. +/- 180°) (see curved double arrow).

Der Draht tritt im Bereich der mit einer Führungsbuchse ausgestatteten Führungseinrichtung 110 senkrecht zur Vorderwand 105 koaxial zu der Transportachse 310 aus der Führungseinrichtung in den Bereich des Umformsystems 200 aus. Die Führungsbuchse hat eine den Rechteckquerschnitt des Flachmaterials angepasste Führungsöffnung mit Rechteckquerschnitt. Die lokale Transportrichtung 308 des Drahts im Bereich der Umformeinheiten 220-x, 230 verläuft koaxial zur Transportsachse 310.The wire exits the guide device 110, which is equipped with a guide bush, perpendicular to the front wall 105 and coaxial to the transport axis 310 from the guide device into the area of the forming system 200. The guide bush has a guide opening with a rectangular cross-section adapted to the rectangular cross-section of the flat material. The local transport direction 308 of the wire in the area of the forming units 220-x, 230 runs coaxially to the transport axis 310.

Der Draht wird mit Hilfe von numerisch gesteuerten Werkzeugen des Umformsystems 200 zu einem dreidimensional gebogenen Formteil umgeformt. Das fertig oder weitgehend fertig umgeformte Formteil wird dann mittels einer Schnitteinheit 280 mit einem Scherenschnitt vom zugeführten Draht abgetrennt. Die mit einem beweglichen Schneidmesser ausgestattete Schnitteinheit 280 steht unter 45° zur Vertikalrichtung.The wire is formed into a three-dimensionally bent molded part using numerically controlled tools of the forming system 200. The finished or largely finished formed molded part is then separated from the supplied wire using a cutting unit 280 with a scissor cut. The cutting unit 280, which is equipped with a movable cutting blade, is at an angle of 45° to the vertical direction.

An der Vorderwand 105 sind drei erste Umformeinheiten 220-1, 220-2, 220-3 des Umformsystems 200 in geeigneter Orientierung zur Transportachse 310 montiert.On the front wall 105, three first forming units 220-1, 220-2, 220-3 of the forming system 200 are mounted in a suitable orientation to the transport axis 310.

Die einzige zweite Umformeinheit 230 ist auf einem NC-gesteuerten Schlitten 235 montiert, der auf einer halbkreisförmigen Bogenführung 234 in einer horizontalen Ebene über 180° verfahrbar und an unterschiedlichen Stellen der Bogenführung fixierbar ist. Der Schlitten trägt einen um eine vertikale Drehachse NC-gesteuert motorisch drehbaren Drehtisch 233, der wiederum die zweite Umformeinheit 230 trägt. Diese Komponenten gehören zu einer Zustellrichtungs-Einstelleinrichtung 270 zur variablen Einstellung der Orientierung der zweiten Zustellrichtung innerhalb eines Zustellrichtungs-Winkelbereichs. Dieser beträgt hier etwas mehr als 180° und schließt alle Schrägrichtungen sowie eine Orientierung parallel zur Transportrichtung 308 und Orientierungen der zweiten Zustellrichtung parallel zur Orthogonalebene OE ein.The only second forming unit 230 is mounted on an NC-controlled carriage 235, which can be moved over 180° on a semicircular curved guide 234 in a horizontal plane and can be fixed at different points on the curved guide. The carriage carries a rotary table 233 that can be rotated by a motor about a vertical axis of rotation under NC control, which in turn carries the second forming unit 230. These components belong to a feed direction setting device 270 for the variable setting of the orientation of the second feed direction within a feed direction angle range. This is slightly more than 180° here and includes all oblique directions as well as an orientation parallel to the transport direction 308 and orientations of the second feed direction parallel to the orthogonal plane OE.

Jede der Umformeinheiten hat an ihrer der Transportachse 310 zugewandten Seite eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Umformwerkzeugs, wobei die Umformwerkzeuge hier in der Regel einteilige oder aus mehreren Komponenten zusammengesetzte Biegewerkzeuge sind.Each of the forming units has a tool holder for receiving a forming tool on its side facing the transport axis 310, wherein the forming tools here are usually one-piece bending tools or bending tools composed of several components.

Jede Umformeinheit hat einen translatorisch bewegbaren, als Werkzeugträger dienenden Schieber, mit dem das jeweilige Umformwerkzeug in einer linearen bzw. geradlinigen Zustellbewegung entlang einer Zustellrichtung wahlweise in Eingriff mit dem Werkstück zugestellt oder zurückgezogen werden kann. Weiterhin hat jede Umformeinheit ein Drehwerk mit einem oder mehreren Drehantrieben, um in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinrichtung 190 bewegliche Komponenten des Umformwerkzeugs um eine parallel zur Zustellrichtung orientierte Drehachse (Biegeachse) 225 drehen zu können.Each forming unit has a translationally movable slider that serves as a tool carrier, with which the respective forming tool can be optionally advanced into engagement with the workpiece or retracted in a linear or straight-line feed movement along a feed direction. Furthermore, each forming unit has a rotary mechanism with one or more rotary drives in order to be able to rotate movable components of the forming tool about a rotation axis (bending axis) 225 oriented parallel to the feed direction in response to control signals from the control device 190.

Alle ersten Umformeinheiten liegen in der Nähe einer gemeinsamen, senkrecht zur Transportachse 310 orientierten Orthogonalebene OE (entsprechend einer y-z-Ebene). Die zugehörigen ersten Werkzeugträger 240-1, 240-2, 240-3 sind jeweils in einer ersten Zustellrichtung 222-1, 222-1 zustellbar, die in der senkrecht zu der lokalen Transportrichtung des Werkstücks liegenden Orthogonalebene liegt.All first forming units are located near a common orthogonal plane OE (corresponding to a y-z plane) oriented perpendicular to the transport axis 310. The associated first tool carriers 240-1, 240-2, 240-3 can each be fed in a first feed direction 222-1, 222-1, which lies in the orthogonal plane perpendicular to the local transport direction of the workpiece.

Die zweite Umformeinheit hat einen zweiten Werkzeugträger 242, der in der dargestellten Arbeitskonfiguration in einer zweiten Zustellrichtung 222-2 zustellbar ist, die in spitzem Winkel W1 schräg zu der lokalen Transportrichtung 308 bzw. zur 310 und in einem spitzen Winkel W2 schräg zu der Orthogonalebene OE (y-z-Ebene) liegt.The second forming unit has a second tool carrier 242 which, in the illustrated working configuration, can be fed in a second feed direction 222-2 which is at an acute angle W1 oblique to the local transport direction 308 or 310 and at an acute angle W2 oblique to the orthogonal plane OE (y-z plane).

Die in 1 rechts und in 2A links zu erkennende erste Umformeinheit 220-1 ist mit horizontaler Schieberachse vertikal verschiebbar an der Vorderwand 105 montiert und kann mithilfe eines Zustellantriebs in einer senkrecht zur Transportachse verlaufenden ersten Zustellrichtung 222-1 parallel zur Orthogonalebene OE in Richtung Werkstück zugestellt und zurückgezogen werden. Das in einer Werkzeugaufnahme an der Vorderseite des Werkstückträgers montierte, mehrteilig aufgebaute Umformwerkzeug 250-1 ist ein Stift-Dorn-Werkzeug. Es weist einen um die horizontale Biegeachse drehbaren, zentralen Biegedorn mit diametraler Nut und einen unabhängig vom Biegedorn um den Biegedorn herum drehbaren Biegestift auf. Mit dem Biegewerkzeug können Biegungen erzeugt werden, deren Biegeebene senkrecht zur Drehachse 225 des Biegewerkzeugs bzw. in der x-z-Ebene des Maschinenkoordinatensystems liegt. Die Lage der Biegeebene in Bezug auf die Transportachse kann durch Drehung des drehbaren Einzugs 120 vorgegeben werden.The 1 right and in 2A The first forming unit 220-1, which can be seen on the left, is mounted on the front wall 105 with a horizontal slide axis and can be moved vertically and retracted in the direction of the workpiece using a feed drive in a first feed direction 222-1 running perpendicular to the transport axis and parallel to the orthogonal plane OE. The multi-part forming tool 250-1, which is mounted in a tool holder on the front of the workpiece carrier, is a pin-mandrel tool. It has a central bending mandrel with a diametrical groove that can be rotated around the horizontal bending axis and a bending pin that can be rotated around the bending mandrel independently of the bending mandrel. The bending tool can be used to create bends whose bending plane is perpendicular to the axis of rotation 225 of the bending tool or in the xz plane of the machine coordinate system. The position of the bending plane in relation to the transport axis can be specified by rotating the rotatable feeder 120.

Die diametral gegenüberliegend angeordnete zweite Umformeinheit 220-2 hat ebenfalls eine in y-Richtung, also in der Orthogonalebene OE liegende, erste Zustellrichtung 222-1. Das an der Vorderseite des Werkzeugträgers angebrachte Umformwerkzeug ist ebenfalls als Stift-Dorn-Werkzeug analog zur gegenüberliegenden Seite ausgebildet.The second forming unit 220-2 arranged diametrically opposite also has a first feed direction 222-1 in the y-direction, i.e. in the orthogonal plane OE. The forming tool attached to the front of the tool carrier is also designed as a pin-mandrel tool analogous to the opposite side.

Oberhalb der Transportachse ist eine weitere erste Umformeinheit 220-3 horizontal verfahrbar an der Vorderwand 105 montiert. Hier verläuft die Schieberachse bzw. die Zustellrichtung 222-1 des Werkstückträgers vertikal, also parallel zur z-Richtung. Das an der Vorderseite des Werkzeugträgers angebrachte mehrteilige Biegewerkzeug 250-3 greift von oben am Werkstück an. Es kann ebene Biegungen in einer horizontalen Biegeebene erzeugen.Above the transport axis, another first forming unit 220-3 is mounted horizontally on the front wall 105. Here, the slide axis or the feed direction 222-1 of the workpiece carrier runs vertically, i.e. parallel to the z-direction. The multi-part bending tool 250-3 attached to the front of the tool carrier grips the workpiece from above. It can produce flat bends in a horizontal bending plane.

Das Biegewerkzeug ist besonders daran angepasst, einen Draht aus Flachmaterial um die kurze Seite herum zu biegen, also eine ebene Biegung zu erzeugen, bei der die Breitseiten des Flachmaterials vor und hinter der Biegung möglichst in einer gemeinsamen Ebene liegen, in der das Flachmaterial auch in dem Bereich der Biegung liegt.The bending tool is specially adapted to bend a wire made of flat material around the short side, i.e. to create a flat bend in which the broad sides of the flat material in front of and behind the bend lie, if possible, in a common plane in which the flat material also lies in the area of the bend.

Das Umformwerkzeug 250-3 ist als Rotationszugbiegewerkzeug ausgelegt. Es umfasst eine zentrale, um die Biegeachse drehbare Biegeform 252 mit einer umlaufenden flachen Umfangsnut 253 zum Aufnehmen eines zu biegenden Abschnitts des Werkstücks. Weiterhin ist ein um die Biegeachse und die Biegeform herum drehbares Werkzeugteil 254 vorhanden. Das drehbare Werkzeugteil kann mittels einer eigenen Maschinenachse in Radialrichtung in Richtung der Biegeform und in Gegenrichtung bewegt werden. Das in der Umfangnut aufgenommene Flachmaterial kann damit in Radialrichtung zwischen diesem Werkzeugteil und der Biegeform festgehalten werden.The forming tool 250-3 is designed as a rotary drawing bending tool. It comprises a central bending form 252 that can be rotated about the bending axis and has a circumferential flat groove 253 for receiving a section of the workpiece to be bent. There is also a tool part 254 that can be rotated about the bending axis and the bending form. The rotatable tool part can be moved in the radial direction in the direction of the bending form and in the opposite direction using its own machine axis. The flat material received in the circumferential groove can thus be held in the radial direction between this tool part and the bending form.

Die Biegeform 252 ist als geteilte Biegeform ausgelegt. Sie weist ein stationäres Formteil 255 auf, welches in Bezug auf die Werkzeugaufnahme festsitzt, sowie ein relativ zum stationären Formteil bewegliches äußeres Formteil 256 mit einem verbreiterten Kopf. Eine der Begrenzungsflächen der Umfangsnut ist am stationären Formteil und die gegenüberliegende Begrenzungsfläche am beweglichen Formteil ausgebildet. Das bewegliche Formteil 256 hat einen integral mit dem Kopf ausgebildeten zylindrischen Führungsabschnitt, der in einer zylindrischen Führungsöffnung des stationären Formteils 255 axial beweglich geführt ist und mit seiner Außenseite den radial innen liegenden Grund der Umfangsnut gebildet wird. Die lichte Höhe der Umfangsnut kann stufenlos verändert werden, indem das bewegliche Formteil gegenüber dem stationären Formteil mittels eines Antriebs zwischen einer Konfiguration mit relativ kleinerer lichter Höhe und einer Konfiguration mit einer demgegenüber größeren lichten Höhe verschoben wird. Ein pneumatischer Antrieb hat den Vorteil, kraftgesteuert zu klemmen und dabei unabhängig von Schwankungen der Drahtabmessung zu sein. Die Klemmung kann auch über eine gesteuerte Maschinenachse realisiert werden, dann vorzugsweise weggesteuert.The bending mold 252 is designed as a split bending mold. It has a stationary mold part 255, which is fixed in relation to the tool holder, and an outer mold part 256 with a widened head that is movable relative to the stationary mold part. One of the boundary surfaces of the circumferential groove is formed on the stationary mold part and the opposite boundary surface on the movable mold part. The movable mold part 256 has a cylindrical guide section formed integrally with the head, which is guided axially movably in a cylindrical guide opening of the stationary mold part 255 and whose outer side forms the radially inner base of the circumferential groove. The clearance height of the circumferential groove can be continuously changed by moving the movable mold part relative to the stationary mold part by means of a drive between a configuration with a relatively smaller clearance height and a configuration with a larger clearance height. A pneumatic drive has the advantage of clamping in a force-controlled manner and being independent of fluctuations in the wire dimension. The clamping can also be realized via a controlled machine axis, then preferably path-controlled.

Bei der Durchführung einer Biegeoperation wird das Umformwerkzeug zunächst in die geöffnete Konfiguration gebracht und das Werkstück wird teilweise in die Umfangsnut derart eingebracht, dass sich eine schmale Seite des Flachdrahts im Bereich des Nutgrunds an der Biegeform abstützen kann. Dann wird das Umformwerkzeug in eine geschlossene Konfiguration gebracht, so dass die in der Umfangsnut liegenden Teile spielfrei zwischen den Begrenzungsflächen der Umfangsnut liegen und mit einer parallel zur Biegeachse wirkenden Klemmkraft eingeklemmt werden. Dadurch kann bei der Erzeugung der Biegung verhindert werden, dass sich das Werkstückmaterial im Bereich des Innenradius aufbaucht und dadurch von der gewünschten Biegegeometrie abweicht. Das geteilte Biegewerkzeug wird hier also genutzt, um eine ebene Biegung mit einer Biegeebene zu erzeugen, die einer x-y-Ebene entspricht.When performing a bending operation, the forming tool is first brought into the open configuration and the workpiece is partially inserted into the circumferential groove in such a way that a narrow side of the flat wire can rest on the bending form in the area of the groove base. The forming tool is then brought into a closed configuration so that the parts lying in the circumferential groove lie without play between the boundary surfaces of the circumferential groove and are clamped with a clamping force acting parallel to the bending axis. This can prevent the workpiece material from bulging in the area of the inner radius when the bend is created and thus deviating from the desired bending geometry. The split bending tool is therefore used here to create a flat bend with a bending plane that corresponds to an x-y plane.

Das Umformwerkzeug 250-2 am horizontal zustellbaren Werkzeugträger 242 der zweiten Umformeinheit 230 ist ebenfalls mehrteilig aufgebaut und hat einen zentralen Dorn 251 mit diametral durchgehendem Aufnahmekanal für das Werkstück sowie einen um den Dorn herum drehbaren Werkzeugteil 253 mit einem Biegestift.The forming tool 250-2 on the horizontally adjustable tool carrier 242 of the second forming unit 230 is also constructed in several parts and has a central mandrel 251 with a diametrically continuous receiving channel for the workpiece and a tool part 253 with a bending pin that can be rotated around the mandrel.

Durch die Bereitstellung einer zweiten Umformeinheit, die nicht in einer Orthogonalebene, sondern schräg zu dieser und der Transportrichtung 308 bzw. Transportachse 310 zugestellt werden kann, ergeben sich neue Freiheitsgrade bei der Gestaltung von Biegegeometrien. Unter anderem ist es damit möglich, nach der Erzeugung einer Biegung im Werkstück im Bereich dieser Biegung noch mindestens eine weitere Biegung einzubringen. Die zweite Umformeinheit 230 kann also an einem Werkstückabschnitt angreifen, der nicht parallel zur Transportachse verläuft und auch bereits gebogen sein kann. Damit lassen sich völlig neuartige Abfolgen von Biegeschritten realisieren. Es hat sich gezeigt, dass beispielsweise bei der Herstellung von Hairpins dadurch die Maßhaltigkeit der fertigen Formteile wesentlich verbessert werden kann.By providing a second forming unit that cannot be positioned in an orthogonal plane but at an angle to it and the transport direction 308 or transport axis 310, new degrees of freedom are created when designing bending geometries. Among other things, this makes it possible to create at least one further bend in the area of the bend after a bend has been created in the workpiece. The second forming unit 230 can therefore act on a section of the workpiece that does not run parallel to the transport axis and may already be bent. This allows completely new sequences of bending steps to be implemented. It has been shown that, for example, in the production of hairpins, this can significantly improve the dimensional accuracy of the finished molded parts.

Anhand der 2B wird eine typische Geometrie eines mehrfach gebogenen dreidimensional Formteils FT bzw. Biegeteils in Form eines Hairpins erläutert. Das fertige Formteil hat im Wesentlichen die Form eines U-förmigen Bügels, der aus gebogenem lackiertem Kupferdraht besteht und zwei Schenkel aufweist, die idealerweise zueinander parallel verlaufen sollten, um das Einstecken der Steckspule in den dafür vorgesehenen Platz zu ermöglichen. Die dargestellte Soll-Geometrie ist gekennzeichnet durch einen geraden ersten Abschnitt A1, der über einen komplex gebogenen gekrümmten Abschnitt A3 mit einem zweiten Abschnitt A2 zusammenhängt, der gemäß der Soll-Geometrie parallel zum ersten Abschnitt A1 verlaufen sollte. Die Breitseiten des Flachmaterials der Schenkel stehen meist in einem Winkel zueinander, sind also nicht koplanar. Im dachförmig ausgebildeten Abschnitt A3, der wegen seiner Dachform gelegentlich auch als Dachabschnitt A3 bezeichnet wird, ist im Bereich des Dachfirsts ein sogenannter S-Schlag S ausgebildet. Der S-Schlag ist eine Abfolge von unmittelbar ineinander übergehenden Biegungen mit unterschiedlichem Krümmungssinn.Based on the 2B a typical geometry of a multiply bent three-dimensional molded part FT or bent part in the form of a hairpin is explained. The finished molded part essentially has the shape of a U-shaped bracket made of bent lacquered copper wire and has two legs that should ideally run parallel to each other to enable the plug-in coil to be inserted into the space provided. The target geometry shown is characterized by a straight first section A1, which is connected via a complex curved section A3 to a second section A2, which according to the target geometry should run parallel to the first section A1. The broad sides of the flat material of the legs are usually at an angle to each other, i.e. they are not coplanar. In the roof-shaped section A3, which is occasionally also referred to as roof section A3 because of its roof shape, a so-called S-bend S is formed in the area of the roof ridge. The S-bend is a sequence of bends that immediately merge into one another, each with a different sense of curvature.

Nachfolgend wird beispielhaft erläutert, mit welcher Abfolge von Biegeschritten ein solches Formteil mithilfe der Umformmaschine aus 1 hergestellt werden kann. Je nach erforderlicher Geometrie kann sich ein abgewandelter Ablauf ergeben.The following example explains the sequence of bending steps used to produce such a molded part using the forming machine. 1 can be manufactured. Depending on the required geometry, a modified process may result.

Zunächst wird ein Stück Flachmaterial parallel zur Transportachse 310 vorgeschoben. Dann wird die erste Umformeinheit 220-1 durch horizontale Zustellung radial zur Transportachse in Eingriff mit dem noch geraden Werkstückmaterial gebracht, um danach mit einer kleinen Drehungen eine schwache Schrägstellung des umgebogenen Abschnitts zu erzeugen.First, a piece of flat material is advanced parallel to the transport axis 310. Then, the first forming unit 220-1 is brought into engagement with the still straight workpiece material by horizontal advancement radially to the transport axis, in order to then produce a slight inclination of the bent section with a small rotation.

Dann wird die oben liegende erste Umformeinheit 220-3 durch vertikale Zustellung radial zur Transportachse in Eingriff mit dem Werkstückmaterial gebracht. Durch Arbeitsbewegungen des Rotationszugbiegens wird eine erste Biegung B1 erzeugt, die den Übergang zwischen dem ersten Schenkel A1 und einer Dachseite bildet. Zusätzlich kann durch Drehung des Einzugs eine leichte Torsion eingebracht werden.Then the first forming unit 220-3 located at the top is brought into engagement with the workpiece material by vertical feed radially to the transport axis. A first bend B1 is created by working movements of the rotary draw bending, which forms the transition between the first leg A1 and one side of the roof. In addition, a slight torsion can be introduced by rotating the infeed.

Im nachfolgenden Dachabschnitt werden anschließend mit der horizontal zustellbaren ersten Umformeinheit 220-1 drei kleine Biegungen in kurzen Abständen und mit gleichem Krümmungssinn erzeugt, um in diesem Abschnitt eine schwache Krümmung mit relativ großem Krümmungsradius zu erzeugen.In the subsequent roof section, three small bends are then produced at short intervals and with the same direction of curvature using the horizontally adjustable first forming unit 220-1 in order to produce a slight curvature with a relatively large radius of curvature in this section.

Danach wird wieder das von oben kommende Rotationszugbiegewerkzeug 250-3 in Eingriff gebracht, um die Biegung B2 zu erzeugen, die den Dachfirst bildet. Im Bereich dieser Biegung soll nun der S-Schlag durch unmittelbar ineinander übergehende gegenläufige Biegungen eingebracht werden. Hier kommt nun der Vorteil der schrägen zweiten Umformeinheit 230 zum Zuge. Die Biegungen zur Bildung des S-Schlags S sind in einem Werkzeugabschnitt einzubringen, der nicht parallel zur Transportachse 310 verläuft, sondern schräg dazu. Dadurch, dass die zweite Zustellrichtung ebenfalls schräg zur Transportachse 310 und zur Orthogonalebene orientiert ist, kann das Stift-Dorn-Biegewerkzeug 250-2 der zweiten Umformeinheit mehr oder weniger senkrecht zum Drahtverlauf von der Seite in Eingriff gebracht werden. Dann können durch Vordrehen und Zurückdrehen der Werkzeugkomponenten die beiden gegensinnigen Teilkrümmungen des S-Schlags erzeugt werden.The rotary draw bending tool 250-3 coming from above is then brought into engagement again to create the bend B2, which forms the roof ridge. In the area of this bend, the S-bend is now to be introduced by means of opposing bends that merge directly into one another. This is where the advantage of the inclined second forming unit 230 comes into play. The bends to form the S-bend S are to be introduced in a tool section that does not run parallel to the transport axis 310, but at an angle to it. Because the second feed direction is also oriented at an angle to the transport axis 310 and to the orthogonal plane, the pin-mandrel bending tool 250-2 of the second forming unit can be brought into engagement from the side more or less perpendicular to the wire path. The two opposing partial curvatures of the S-bend can then be created by turning the tool components forwards and backwards.

Danach folgen die bereits auf der ersten Seite angewandten Biegeoperationen in umgekehrter Reihenfolge, um zunächst mithilfe des ersten Umformwerkzeugs mithilfe dreier kleiner Biegungen die Wölbungen in der anderen Dachseite zu erzeugen. Danach wird wieder das von oben zustellbare Rotationszugbiegewerkzeug in Eingriff gebracht, um den Übergang zwischen der anderen Dachseite und dem zweiten Schenkel zu bilden etc. Sind alle Biegungen erzeugt, wird das Schnittwerkzeug 280 in Eingriff gebracht, um das fertige Formteil in Form eines Hairpins vom zugeführten Drahtmaterial abzutrennen.The bending operations already applied on the first side then follow in reverse order, in order to first create the curvatures in the other side of the roof using three small bends with the help of the first forming tool. The rotary draw bending tool, which can be fed from above, is then brought into action again to form the transition between the other side of the roof and the second leg, etc. Once all the bends have been created, the cutting tool 280 is brought into action to separate the finished molded part in the form of a hairpin from the supplied wire material.

Durch Drehung des Einzugs um geeignete Winkelgrade wird das Werkstück jeweils optimal für den Eingriff des entsprechenden Umformwerkzeugs zurechtgedreht oder auch gewendet.By rotating the infeed by a suitable angle, the workpiece is optimally turned or rotated for the engagement of the corresponding forming tool.

Alternativen zu diesem Aufbau und zum Ablauf sind natürlich möglich. Beispielsweise kann alternativ zu der von oben kommenden ersten Umformeinheit auf der gegenüberliegenden Seite eine erste Umformeinheit von unten vorgesehen sein. Diese kann auch zusätzlich zu einer von oben kommenden ersten Umformeinheit vorgesehen sein.Alternatives to this structure and process are of course possible. For example, as an alternative to the first forming unit coming from above, a first forming unit can be provided from below on the opposite side. This can also be provided in addition to a first forming unit coming from above.

Anhand der 3 bis 8 werden nun Aufbau und Funktion eines zweiten Ausführungsbeispiels erläutert. 3 zeigt hierzu eine schematische Seitenansicht einer Drahtverarbeitungsanlage 400, die in den meisten Teilen identisch oder ähnlich aufgebaut sein kann wie die Drahtverarbeitungsanlage des Ausführungsbeispiels aus der Offenlegungsschrift DE 10 2020 212 558 A1 des Anmelders. Auf die dortige Beschreibung wird verwiesen.Based on the 3 to 8 The structure and function of a second embodiment are now explained. 3 shows a schematic side view of a wire processing system 400, which in most parts can be identical or similar to the wire processing system of the embodiment from the published specification EN 10 2020 212 558 A1 of the applicant. Reference is made to the description therein.

Die Drahtverarbeitungsanlage ist ebenfalls dafür eingerichtet, komplex dreidimensional gebogene Formteile in Form von Hairpins aus einem isolierten Flachdrahtmaterial herzustellen. Das Ausgangsmaterial liegt in Form eines gewickelten Materialvorrats vor, der auf einer Haspel 504 aufgewickelt ist. Das Werkstück tritt in eine Stabkonfektioniermaschine 410 mit integrierter Abisoliereinrichtung ein und durchläuft dabei nacheinander eine Richteinheit, eine Längenmesseinrichtung, eine Fräseinrichtung als Teil einer Abisoliereinrichtung, eine nachgeschaltete Bürsteinrichtung und eine dieser nachgeschaltete Einzugseinrichtung sowie eine nachgeschaltete Schnitteinrichtung. Bezüglich des Aufbaus und der Funktion der Stabkonfektioniermaschine wird auf die oben genannte Patentanmeldung verwiesen.The wire processing plant is also designed to produce complex three-dimensionally bent parts in the form of hairpins from an insulated flat wire material. The starting material is in the form of a wound material supply that is wound on a reel 504. The workpiece enters a bar assembly machine 410 with integrated stripping device and passes successively through a straightening unit, a length measuring device, a milling device as part of a stripping device, a downstream brushing device and a feed device downstream of this as well as a downstream cutting device. With regard to the structure and function of the bar assembly machine, reference is made to the above-mentioned patent application.

Die Stabkonfektioniermaschine 410 liefert als Zwischenprodukt langgestreckte Werkstücke W in Form gerichteter Drahtstäbe vorgebbarer Länge, die vom zugeführten Draht abgetrennt werden. Die Drahtstäbe werden mithilfe einer Stabübergabeeinrichtung zu einer nachgeschalteten Umformmaschine in Form einer Biegemaschine 500 transportiert. Die Längsrichtung (Richtung der Längsmittelachse) der Drahtstäbe verläuft dabei horizontal und parallel zur Transportrichtung der Drahtstäbe.The rod assembly machine 410 supplies elongated workpieces W as an intermediate product in the form of straightened wire rods of a predetermined length, which are separated from the supplied wire. The wire rods are transported to a downstream forming machine in the form of a bending machine 500 using a rod transfer device. The longitudinal direction (direction of the longitudinal center axis) of the wire rods runs horizontally and parallel to the transport direction of the wire rods.

Die Biegemaschine 500 hat eine eigene Basis 505, an deren Oberseite Komponenten eines Transportsystems 510 zum Transportieren aufeinanderfolgender Drahtstäbe entlang einer Transportstrecke 512 angebracht sind. Die Transportstrecke verläuft in einer horizontalen Ebene (x-y-Ebene). In 3 ist die Transportstrecke zur Veranschaulichung im Bereich der Basis 505 in schematischer Draufsicht auf die Transportebene dargestellt. Die Transportstrecke 512 ist in Umfangsrichtung geschlossen und hat einen im Wesentlichen rechteckigen Verlauf mit geraden Längs- und Querseiten und Kurvenabschnitten in den Eckbereichen.The bending machine 500 has its own base 505, on the top of which components of a transport system 510 are attached for transporting successive wire rods along a transport path 512. The transport path runs in a horizontal plane (xy plane). In 3 For illustration purposes, the transport path is shown in the area of the base 505 in a schematic plan view of the transport plane. The transport path 512 is closed in the circumferential direction and has an essentially rectangular course with straight longitudinal and transverse sides and curved sections in the corner areas.

Das Transportsystem 510 umfasst eine Vielzahl einzelner Transporteinheiten 515, beispielsweise von drei bis zehn oder mehr Transporteinheiten. Jede Transporteinheit weist eine Werkstückaufnahmeeinrichtung 525 zur Aufnahme eines einzelnen Drahtstabs W auf. Dieser verläuft im Bereich der Werkstückaufnahmeeinrichtung koaxial zu deren Aufnahmeachse sowie horizontal und parallel zu einer Richtung, die der lokalen Transportrichtung an der Transportstrecke entspricht.The transport system 510 comprises a plurality of individual transport units 515, for example from three to ten or more transport units. Each transport unit has a workpiece receiving device 525 for receiving a single wire rod W. In the area of the workpiece receiving device, this runs coaxially to its receiving axis and horizontally and parallel to a direction that corresponds to the local transport direction on the transport route.

Jede Bewegung einer Transporteinheit 515 kann gemäß einem individuellen Bewegungsprofil durchgeführt werden, welches durch die Steuereinheit auf Basis eines Computerprogramms vorgegeben werden kann. Dabei werden die Transporteinheiten 515 über lineare Direktantriebe fortbewegt.Each movement of a transport unit 515 can be carried out according to an individual movement profile, which can be specified by the control unit based on a computer program. The transport units 515 are moved via linear direct drives.

Die Biegemaschine 500 hat im Beispielsfall mehrere entlang der Transportstrecke nacheinander angeordnete Biegestationen 550-1, 550-2 etc. An jeder der Biegestationen ist eine Umformeinheit angebracht, mit der eine Biegeoperation am Drahtstab vorgenommen werden kann, ggf. auch mehrere Biegeoperationen.In the example, the bending machine 500 has several bending stations 550-1, 550-2, etc. arranged one after the other along the transport path. At each of the bending stations, a forming unit is attached, with which a bending operation can be carried out on the wire rod, possibly also several bending operations.

4 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der ersten Biegestation 550-1. Sie weist eine erste Umformeinheit 520-1 auf, die mithilfe geeigneter Antriebe parallel zur Transportstrecke und in Vertikalrichtung positioniert werden kann. Die Umformeinheit hat an ihrer der Transportachse zugewandten Seite eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Umformwerkzeugs. Im Beispielsfall handelt es sich um ein mehrteiliges Umformwerkzeug in Form eines Stift-Dorn-Werkzeugs, dessen drehbare Komponenten um eine horizontale Drehachse gedreht werden können. Die Zustellbewegung läuft in einer Orthogonalebene OE parallel zu einer horizontalen Zustellrichtung, die senkrecht zur Transportrichtung orientiert ist. Mithilfe des Zustellantriebs kann das Umformwerkzeug in Eingriff mit dem Werkstück gebracht werden, um dann durch eine rotative Arbeitsbewegung eine Biegung im Flachmaterial zu erzeugen. 4 shows a perspective side view of the first bending station 550-1. It has a first forming unit 520-1, which can be positioned parallel to the transport path and in the vertical direction using suitable drives. The forming unit has a tool holder on its side facing the transport axis for holding a forming tool. In the example case, this is a multi-part forming tool in the form of a pin-mandrel tool, the rotating components of which can be rotated about a horizontal axis of rotation. The feed movement runs in an orthogonal plane OE parallel to a horizontal feed direction that is oriented perpendicular to the transport direction. Using the feed drive, the forming tool can be brought into engagement with the workpiece in order to then create a bend in the flat material using a rotary working movement.

5 zeigt in schematischer Seitenansicht eine zweite Biegestation 550-2 mit einer Umformeinheit 520-2, die horizontal (parallel zur Transportachse) positioniert werden kann. Die erste Umformeinheit 520-2 ist genau wie die Umformeinheit der ersten Biegestation in einer senkrecht zur Transportrichtung orientierten Orthogonalebene OE linear zustellbar. Die zugehörige Zustellrichtung kann vertikal oder im spitzen Winkel zur Vertikalen verlaufen. Die Möglichkeit der Änderung der Zustellrichtung innerhalb der senkrecht zur Transportrichtung orientierten Orthogonalebene OE wird durch eine Bogenführung an der Basis der Biegestation ermöglicht. Das Umformwerkzeug dieser Umformeinheit entspricht dem Umformwerkzeug 250-3 mit geteilter Biegeform, welches im Zusammenhang mit 2 durch andere Ausführungsformen erläutert wurde. An dieser Biegestation kann der Draht mittels Rotationszugbiegen gebogen werden, wobei die Biegestelle in der geteilten Biegeform eingeklemmt bleiben kann und dadurch Ausbauchungen verhindert werden, so dass auch beim Biegen über die kurze Seite vom Flachmaterial keine Auswölbungen aus der Biegeebene heraus entstehen. 5 shows a schematic side view of a second bending station 550-2 with a forming unit 520-2 that can be positioned horizontally (parallel to the transport axis). The first forming unit 520-2 can be linearly fed in an orthogonal plane OE oriented perpendicular to the transport direction, just like the forming unit of the first bending station. The associated feed direction can be vertical or at an acute angle to the vertical. The possibility of changing the feed direction within the orthogonal plane OE oriented perpendicular to the transport direction is made possible by a curved guide at the base of the bending station. The forming tool of this forming unit corresponds to the forming tool 250-3 with a split bending form, which in connection with 2 explained by other embodiments. At this bending station, the wire can be bent by means of rotary bending, whereby the bending point can remain clamped in the split bending form and bulging is thereby prevented, so that even when bending over the short side of the flat material, no bulging occurs out of the bending plane.

In 6 ist eine Variante einer zweiten Umformeinheit 530 gezeigt, die ebenfalls entlang der Transportstrecke angebracht ist, und zwar beispielsweise in einer dritten Biegestation 550-3 zwischen der zweiten Biegestation 550-2 und einer nachfolgenden vierten Biegestation.In 6 a variant of a second forming unit 530 is shown, which is also mounted along the transport path, for example in a third bending station 550-3 between the second bending station 550-2 and a subsequent fourth bending station.

Die zweite Umformeinheit 530 ist in einer Arbeitsstellung gezeigt, bei der die horizontale Zustellrichtung des Werkzeugträgers weder parallel zur Transportrichtung 508 verläuft noch in einer Orthogonalebene (Ebene senkrecht zur Transportrichtung) liegt. Stattdessen hat die zweite Umformeinheit einen zweiten Werkzeugträger, der in der gezeigten Arbeitskonfiguration und anderen Arbeitskonfigurationen der zweiten Umformeinheit in einer zweiten Zustellrichtung 522 zustellbar ist, die schräg zur lokalen Transportrichtung 508 und schräg zu einer Orthogonalebene liegt. Der Anstellwinkel W2 zwischen der Richtung der Zustellung und der Transportrichtung 508 ist stufenlos einstellbar. Dazu ist die Grundplatte 521, die die Umformeinheit trägt, auf einem Drehtisch 522 montiert, der wiederum auf einem parallel zur Transportrichtung verfahrbaren Schlitten 523 montiert ist. Der verfügbare Zustellrichtungs-Winkelbereich erstreckt sich in einer Horizontalebene über mehr als 90°, so dass die zweite Umformeinheit 530 auch als erste Umformeinheit genutzt werden kann, indem die Zustellrichtung durch Drehung des Drehtischs so eingestellt wird, dass sie radial zur Transportachse des Drahtstabs orientiert ist.The second forming unit 530 is shown in a working position in which the horizontal feed direction of the tool carrier is neither parallel to the transport direction 508 still lies in an orthogonal plane (plane perpendicular to the transport direction). Instead, the second forming unit has a second tool carrier which, in the working configuration shown and other working configurations of the second forming unit, can be fed in a second feed direction 522 which lies obliquely to the local transport direction 508 and obliquely to an orthogonal plane. The angle of attack W2 between the direction of feed and the transport direction 508 is continuously adjustable. For this purpose, the base plate 521 which carries the forming unit is mounted on a rotary table 522 which in turn is mounted on a carriage 523 which can be moved parallel to the transport direction. The available feed direction angle range extends over more than 90° in a horizontal plane, so that the second forming unit 530 can also be used as a first forming unit by adjusting the feed direction by rotating the rotary table so that it is oriented radially to the transport axis of the wire rod.

Auch bei dieser Umformmaschine ist durch Einsatz wenigstens einer zweiten Umformeinheit 530 mit der Möglichkeit der schrägen Zustellung ein besonders effizienter Biegeprozess zur Herstellung von Hairpins mit besonders hoher Maßhaltigkeit möglich.This forming machine also enables a particularly efficient bending process for producing hairpins with particularly high dimensional accuracy by using at least a second forming unit 530 with the option of inclined feed.

Die 7A bis 7F zeigen beispielhaft einen schematischen Biegeablauf zur Herstellung eines Hairpins mit einer Umformmaschine ähnlich 3, wobei die Biegeeinheiten der ersten und zweiten Biegestation vertauscht sind. Da die Bildfolge selbsterklärend ist, wird nur kurz auf besonders bemerkenswerte Aspekte eingegangen. Im geraden Drahtstab W wird zunächst mit der vertikal zustellbaren Umformeinheit eine erste größere Biegung erzeugt (7A), bevor mit einer horizontal zustellbaren Umformeinheit leichte Biegungen erzeugt werden, die die dritte Dimension erschließen (7B). Dann wird wieder eine vertikal zustellbare Rotationszugbiegeeinheit in Eingriff gebracht, um die Biegung am Dachfirst zu erzeugen ( 7C). An der nächsten Biegestation (7D) befindet sich dann eine zweite Umformeinheit, also eine Umformeinheit, deren Biegewerkzeug in einer schräg zur Transportrichtung und zur Orthogonalebene liegenden Schrägrichtung zugestellt werden kann. Mit dem als Stift-Dorn-Biegewerkzeug ausgebildeten Umformwerkzeug wird dann durch wechselnden Eingriff und wechselnde Drehung in gegenläufige Richtungen der sogenannte S-Schlag in der vorgefertigten Biegung erzeugt. Auch hier erlaubt die schräge Zustellung einen optimalen Werkzeugeingriff, was in optimaler Werkzeuggeometrie resultiert. Die nächsten Biegeoperationen werden dann nacheinander an zwei nachfolgenden Biegestationen durchgeführt, wobei die in 7E gezeigte Biegung in einer vertikalen Biegeebene erzeugt wird, während die in 7F gezeigte finale Biegung mit dem von oben zustellbaren Rotationszugbiegewerkzeug geschaffen wird.The 7A to 7F show an example of a schematic bending process for producing a hairpin with a forming machine similar to 3 , whereby the bending units of the first and second bending stations are swapped. Since the sequence of images is self-explanatory, only particularly noteworthy aspects will be briefly discussed. In the straight wire rod W, a first larger bend is first created using the vertically adjustable forming unit ( 7A) , before a horizontally adjustable forming unit is used to create slight bends that open up the third dimension ( 7B) . Then a vertically adjustable rotary bending unit is brought into engagement again to create the bend at the roof ridge ( 7C ). At the next bending station ( 7D ) there is then a second forming unit, i.e. a forming unit whose bending tool can be fed in an oblique direction to the transport direction and the orthogonal plane. The forming tool, designed as a pin-mandrel bending tool, is then used to create the so-called S-stroke in the prefabricated bend by alternating engagement and alternating rotation in opposite directions. Here too, the oblique feed allows optimal tool engagement, which results in optimal tool geometry. The next bending operations are then carried out one after the other at two subsequent bending stations, with the bending tools in 7E shown bending is generated in a vertical bending plane, while the bending in 7F The final bend shown is created with the rotary draw bending tool that can be fed from above.

Die 8A bis 8G zeigen eine entsprechende Abfolge von Biegeoperationen in schematischer Draufsicht. Nach der ersten Biegung mit horizontaler Biegeebene (8A) wird eine gewölbte Dachseite durch drei kleine Biegungen in vertikaler Biegeebene erzeugt (8B), bevor in einer nachfolgenden Biegeoperation in horizontaler Biegeebene diejenige Biegung erzeugt wird, die den Dachfirst bilden soll (8C). Dann kommt die zweite Umformeinheit in Eingriff, die schräg zur Transportrichtung und zur Orthogonalebene zugestellt wird. 8D zeigt die erste Biegeoperation in einer Biegeebene, die vertikal und schräg zur Transportrichtung orientiert ist, 8E zeigt die nachfolgenden Biegeoperationen, die etwas versetzt zur ersten Biegung eine Biegung mit umgekehrtem Krümmungssinn erzeugen, um den S-Schlag zu bilden. Die 8F und 8G zeigen dann die letzten Biegeoperationen hin zum fertigen Hairpin (8G).The 8A to 8G show a corresponding sequence of bending operations in a schematic plan view. After the first bend with a horizontal bending plane ( 8A) a curved roof side is created by three small bends in the vertical bending plane ( 8B) before the bend that is to form the roof ridge is created in a subsequent bending operation in the horizontal bending plane ( 8C ). Then the second forming unit comes into action, which is fed at an angle to the transport direction and the orthogonal plane. 8D shows the first bending operation in a bending plane that is oriented vertically and obliquely to the transport direction, 8E shows the subsequent bending operations, which create a bend with the opposite direction of curvature slightly offset from the first bend to form the S-bend. The 8F and 8G then show the final bending operations to the finished hairpin ( 8G) .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102020212558 A1 [0005, 0088]
DE 102019213976 A1 [0006, 0060]

Claims

Forming machine (100) for producing molded parts from an elongated workpiece, in particular for producing complex bent parts from wire, comprising: devices for conveying an elongated workpiece (W) to a forming system (200) which has a plurality of forming units (220-x, 520-x), each of the forming units having a tool carrier (240-x, 242) which has a tool holder for receiving a forming tool (250-x, 550-x) which can be moved back and forth between a position retracted from the workpiece (W) and an engagement position by means of a numerically controlled feed axis of the forming unit via a feed movement of the tool carrier directed transversely to a local transport direction of the workpiece; characterized in that the forming system (200) comprises at least one first forming unit and at least one second forming unit, wherein the first forming unit (220-x) has a first tool carrier (240-x) which can be fed in a first feed direction (222-1) which lies in an orthogonal plane (OE) perpendicular to the local transport direction (308) of the workpiece, and the second forming unit (230) has a second tool carrier (242) which can be fed in at least one working configuration of the second forming unit in a second feed direction (222-2) which lies obliquely to the local transport direction (308) and obliquely to the orthogonal plane (OE), wherein the second tool carrier (242) has a tool holder for receiving a forming tool (250-2) in the form of a bending tool which has at least one tool part (253) which can be rotated about a bending axis (225), and the second forming unit has a Rotating mechanism with a rotary drive for rotating the rotatable tool part about the bending axis (225), wherein the bending axis (225) is aligned parallel to the second feed direction (222-2).

Forming machine according to Claim 1 , characterized in that several or all forming units (220-x, 520-x) have a rotating mechanism for operating a forming tool in the form of a bending tool with at least one tool part that can be rotated about a bending axis and/or that at least one of the forming units is designed to receive a forming tool in the form of a bending tool that has two tool parts that can be rotated independently of one another about a bending axis and that the rotating mechanism has two independently controllable rotary drives for rotating the rotatable tool parts.

Forming machine according to Claim 1 or 2 , characterized in that at least one forming unit, in particular a first forming unit (220-3), is configured as a rotary draw-bending unit and for this purpose has a machine axis which is designed to move the rotatable tool part in the direction of a bending mold (252), so that a received workpiece section can be clamped by means of the tool part between the bending mold and the tool part.

Forming machine according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized by a feed direction adjustment device (270) for variably adjusting the orientation of the second feed direction (222-2) within a feed direction angular range, wherein the feed direction angular range preferably comprises, in addition to an oblique direction, at least one feed direction which lies in an orthogonal plane (OE) perpendicular to the local transport direction (308) and/or wherein the feed direction angular range is at least 180°.

Forming machine according to Claim 4 , characterized in that the feed direction adjustment device has a controllable machine axis for changing the second feed direction (222-2), wherein the feed direction adjustment device preferably comprises a curved guide (234) on which a carriage (235) is guided, which carries the second forming unit (230) together with a drive of the feed axis and/or wherein the second forming unit (230) is mounted on a turntable (233), in particular such that the second forming unit (230) can be pivoted about an axis of rotation (231) which runs perpendicular to the second feed direction (222-2).

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that the forming machine has a plurality of first forming units (220-1, 220-2, 220-3), in particular two, three, four or more first forming units,

Forming machine according to Claim 6 , characterized in that several first forming units (220-1, 220-2, 220-3) with differently oriented first feed directions (222-1) are arranged in or near a common orthogonal plane (OE) and the second feed direction (222-2) of the second forming unit (230) is oriented obliquely to this orthogonal plane (OE) and to the transport direction (308)

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that the means for conveying the workpiece comprise a feed device (120) for drawing in an elongated workpiece (W) from a material supply and for conveying the workpiece to the forming system (200), wherein the feed device is preferably designed as a rotatable feed device (120) for numerically controlled workpiece rotation.

Forming machine according to Claim 6 , characterized in that a plurality of first forming units (520-1, 520-2) are arranged in different orthogonal planes (OE) offset from one another in the transport direction and the second forming unit (530) is arranged downstream of at least one first forming unit in the transport direction (308), wherein preferably a second forming unit (530) is arranged between an upstream and a downstream first forming unit.

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one forming unit has a multi-part forming tool (250-3) which has a bending mold (252) with a circumferential groove (253) for receiving a portion of the workpiece (W) to be bent and a tool part (254) which can be rotated about the bending mold by rotation about a bending axis (225) for engaging a portion of the workpiece to be bent.

Forming machine according to Claim 10 , characterized in that the bending mold (252) is designed as a split bending mold which has a lower mold part and an upper mold part which is movable relative to the lower mold part, wherein a lower boundary surface of the circumferential groove is formed on the lower mold part and an upper boundary surface of the circumferential groove is formed on the upper mold part, and the upper mold part and the lower mold part can be displaced relative to one another by means of a drive between a closed configuration with a relatively smaller clear height and an open configuration with a larger clear height compared to the smaller clear height in order to change the clear height of the circumferential groove (253), wherein the boundary surfaces are preferably aligned parallel to one another and perpendicular to a bending axis (225) of the forming tool (250-3).

Forming machine according to Claim 11 , characterized in that the drive is designed such that the section accommodated in the circumferential groove (253) is clamped in the closed configuration with a clamping force acting parallel to the bending axis (225) between the upper and lower boundary surfaces and/or that one of the molded parts has a guide opening for axially guiding a displacement movement of the other molded part, and the other molded part has a guide section dimensioned for insertion into the guide opening and a head section widened compared to the guide section, wherein a radial outer surface of the guide section delimits the circumferential groove inwards and one of the boundary surfaces of the circumferential groove is formed on the head section, wherein preferably the guide section has a cylindrical outer contour at least on the side on which the engagement of the flat material in the circumferential groove takes place, such that a radially inner base surface of the circumferential groove is formed by a part of the radial outer surface of the guide section exposed between the upper and lower boundary surfaces.

Method for producing molded parts from an elongated workpiece, in particular for producing complex bent parts from wire, wherein the elongated workpiece is conveyed in the direction of a forming system that has several forming units, each of which carries a forming tool that can be moved either into a working position with engagement with the workpiece or into a retracted position via a feed movement that runs transversely to a local transport direction of the workpiece; wherein at least one first bend is produced in a first section of the workpiece by means of a first forming unit, wherein the first forming unit is fed in a first feed direction that runs perpendicular to the transport direction; in a second section, at least one second bend is produced by means of a second forming unit, wherein the second forming unit is fed in a second feed direction which is oblique to the transport direction and oblique to an orthogonal plane of the transport direction, and to produce the second bend, a bending tool with at least one rotatable tool part is used, which is rotated about a bending axis oriented parallel to the second feed direction to produce the second bend.

Procedure according to Claim 13 , characterized in that at least a second bend is generated after a first bend.

Procedure according to Claim 13 or 14 , characterized in that the first bend is produced by means of rotary bending.

Procedure according to Claim 13 , 14 or 15 , characterized in that after the production For producing a first bend, the workpiece has a section running in the transport direction and a section following the first bend which runs in a direction oblique to the transport direction, and the second bend is produced in the oblique section or in the region of the first bend.

Procedure according to one of the Claims 13 until 16 , characterized in that the second feed direction is oriented substantially perpendicular to the orientation of a workpiece section to be formed with the second forming unit.

Procedure according to one of the Claims 13 until 17 , characterized in that two bends with opposite directions of curvature are produced directly one after the other with the second forming unit.

Procedure according to one of the Claims 13 until 18 , characterized in that the workpiece is moved in a transport direction after the production of the first bend and then at least one second bend is produced in a second section located at a distance from the first section by means of a second forming unit, wherein the second section is oriented in a direction transverse to the transport direction due to the first bend and the second forming unit is fed in a feed direction which is oblique to the transport direction and oblique to an orthogonal plane of the transport direction.

Procedure according to one of the Claims 13 until 19 , characterized in that the workpiece is rotated about the transport axis between the production of a first bend and the production of a second bend in order to change the bending plane.

Forming machine for producing molded parts from an elongated workpiece, in particular for producing complex bent parts from wire, comprising: a feed device (120) for feeding an elongated workpiece (W) from a material supply and for conveying the workpiece along a transport axis (310) to a forming system (200), wherein the feed device is designed as a rotatable feed device (120) for numerically controlled workpiece rotation about the transport axis (310); and the forming system (200), which has at least one forming unit (230) which has a tool carrier (242) with a tool holder for receiving a forming tool (250-2) which can be moved back and forth between a position retracted from the workpiece (W) and an engagement position by means of a numerically controlled feed axis of the forming unit via a feed movement of the tool carrier directed transversely to a local transport direction of the workpiece; characterized in that the tool carrier (242) can be fed in at least one working configuration of the forming unit (230) in a feed direction (222-2) which lies obliquely to the local transport direction (308) and obliquely to an orthogonal plane (OE) lying perpendicular to the local transport direction (308) of the workpiece, and in that a feed direction adjustment device (270) is provided for variably setting the orientation of the feed direction (222-2) within a feed direction angular range which, in addition to the feed direction (222-2) oriented obliquely to the local transport direction (308) and obliquely to the orthogonal plane (OE), comprises at least one feed direction which lies in the orthogonal plane (OE).

Forming machine according to Claim 21 , characterized in that the feed direction angular range is at least 180°.

Forming machine according to Claim 21 or 22 , characterized in that the feed direction adjustment device has a controllable machine axis for changing the second feed direction (222-2), wherein preferably the feed direction adjustment device comprises a curved guide (234) on which a carriage (235) is guided, which carries the second forming unit (230) together with a drive of the feed axis

Forming machine according to Claim 21 , 22 or 23 , characterized in that the second forming unit (230) is mounted on a turntable (233), in particular such that the second forming unit (230) can be pivoted about an axis of rotation (231) which runs perpendicular to the feed direction (222-2).