CN104487186B - 用于通过弹簧卷绕制造螺旋弹簧的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在用于通过弹簧卷绕借助于数字控制的弹簧卷绕机器制造螺旋弹簧的方法中，线材（115）在通过NC控制程序的控制之下通过输入装置（110）输入弹簧卷绕机器的变型装置（120），借助于变型装置的工具（122；124；130；140）变型成螺旋弹簧并且接下来借助于切割装置（150）将完成的螺旋弹簧与输入的线材分离。在变型操作期间在至少一个测量时间点实施对螺旋弹簧的测量。所述方法的突出之处在于，将线材连续地输入变型装置，在运行的输入时实施对螺旋弹簧的测量并且通过旋转飞行的切割将制成的螺旋弹簧与输入的线材分离。

Description

用于通过弹簧卷绕制造螺旋弹簧的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求 1 的前序部分的用于借助于数字控制的弹簧卷绕机器 (Federwindemaschine) 通过弹簧卷绕制造螺旋弹簧的方法，以及涉及一种根据权利要求 7 的前序部分的适合于实施该方法的弹簧卷绕机器。

背景技术

螺旋弹簧是在大量应用领域中大批并且以不同的设计方案需要的机器元件。也称作卷绕的扭力弹簧的螺旋弹簧通常由弹簧线材制造并且根据在使用中存在的负载设计成拉伸弹簧或者压缩弹簧。压缩弹簧、尤其承载弹簧例如在汽车制造中大量地需要。弹簧直径在柱形的螺旋弹簧中在弹簧的长度上是恒定的，然而其也可以在长度上进行变化，例如在楔形的或者桶形的螺旋弹簧中。（未加载的）弹簧的整个长度也可以为不同的应用情况而明显地 (stark) 变化。

螺旋弹簧目前通常通过弹簧卷绕借助于数字控制的弹簧卷绕机器进行制造。在此，线材（弹簧线材）在通过 NC 控制程序的控制之下借助于输入装置被输入弹簧卷绕机器的变型装置 (Umformeinrichtung) 并且借助于变型装置的工具变型成螺旋弹簧。通常一个或多个关于其位置能够调节的卷绕销以及一个或多个螺距工具（ Steigungswerkzeug ）属于所述工具，所述卷绕销用于确定并且必要时用于改变弹簧卷绕的直径 , 通过所述螺距工具在制造过程的每个阶段中确定弹簧卷绕的局部螺距（ Steigung ）。在结束变型操作之后在通过 NC 控制程序的控制之下借助于切割装置将完成的 (fertig stellen) 螺旋弹簧与输入的线材分离。

弹簧卷绕机器通常应该在较高的按件计算的产量下产生许多带有在很小公差以内确定的弹簧几何形状（额定几何形状）的弹簧。在未加载的状态下尤其制成的螺旋弹簧的整个长度属于该功能重要的 (funktionswichtig) 几何形状参数。尤其通过整个长度一起确定了弹簧的安装尺寸以及弹簧力。

当要实现特别高的按件计算的产量时，弹簧卷绕机器可以如此设计，使得线材在没有中断的情况下连续地输入，并且使用具有旋转切割的切割装置。那么线材输入也不必为了切割而中断。

鉴于例如在汽车领域中较高的质量要求，通常在弹簧完成之后测量特定的弹簧几何形状数据，例如弹簧的直径、长度和 / 或螺距或者说螺距走向（ Steigungsverlauf ），并且将制成的弹簧根据测量的结果自动地分成优等品（弹簧几何形状在公差之内）和次品（弹簧几何形状在公差之外）以及必要时其它的分类。所述方法以精确的测量结果为前提，从而避免了错误分类。

也已经提出了，在制造期间通过合适的测量器件检测弹簧的直径、长度以及螺距，并且在处于公差极限之外的偏差中如此改变制造参数，使得弹簧几何形状保持在公差之内。

示出了一种弹簧卷绕机器，该弹簧卷绕机器具有带视频摄像机的集成的测量系统，该摄像机朝向弹簧卷绕机器的开始使弹簧成形的区域。连接到视频摄像机上的带有相应的分析算法的图像处理系统应该允许在制造期间检测弹簧的直径、长度以及螺距，并且应该能够在制造期间通过反馈到马达可调节的处理工具上来改变这些弹簧几何形状参数。在完成之后将制成的弹簧以垂直切割与线材分离。

申请人的 DE 10 2010 014 385 A1 描述了一种调节的弹簧卷绕方法以及适用于此的弹簧卷绕机器。在该方法中，首先限定螺旋弹簧的所希望的额定几何形状以及适合于产生额定几何形状的 NC 控制程序。在处于制造螺旋弹簧开始之后以及结束之前的至少一个测量时间点，在测量区域内相对于优选机器固定 (maschinenfest) 的参考元件测量螺旋弹簧的所选出的结构元件的实际位置，该测量区域沿着螺旋弹簧的纵向方向与变型装置之间具有最终距离。该距离小于完成的螺旋弹簧的整个长度。所测量的实际位置与用于测量时间点的结构元件的额定位置进行比较，从而确定当前的位置差，该位置差代表了在测量时间点实际位置与额定位置的差。变型装置的螺距工具根据该位置差进行控制。在完成所述弹簧之后，其以垂直的切割与线材分离。利用该方法尤其可以制造具有整个长度的极低离散（ Streuung ）的一系列长的螺旋弹簧。

自动调节的弹簧卷绕方法以精确的测量结果为前提，从而实现制成的弹簧所力求的品质。

发明内容

本发明的任务是如此优化根据前序部分所述类型的方法和装置，从而在支持测量的弹簧卷绕过程中能够在高的按件计算的产量下制造具有高质量以及低质量离散的弹簧。所述优点能够在尽可能低的能量消耗中实现。

该任务通过具有权利要求 1 的特征的用于通过弹簧卷绕来制造螺旋弹簧的方法以及通过具有权利要求 7 的特征的弹簧卷绕机器得到解决。

有利的改进方案在从属权利要求中得到说明。所有权利要求的文本参照说明书的内容。

在所述方法中将线材连续地输入变型装置，并且在持续的输入时实施对螺旋弹簧的测量。也就是线材输入没有为测量而中断，从而使线材在测量期间运动。在变型操作结束之后，制成的螺旋弹簧通过旋转飞行（ fliegend ）的切割与输入的线材分离。概念“旋转飞行的切割”在此意味着所述切割工具在切割时实施旋转运动并且所述线材在切割期间运动或者说线材输入没有为切割而中断。由此，在这种切割类型中，不需要为切割而中断线材输入。

在为了实施所述方法而配置的弹簧卷绕机器中，由此设置了用于实施对螺旋弹簧测量的测量装置，并且还设置了所述切割装置具有可旋转驱动的切割工具，该切割工具在变型操作结束时通过旋转飞行切割所述输入的线材可分离出制成的螺旋弹簧。

通过连续的也不必为了切割而中断的线材输入，在需要时可以实现很高的按件计算的产量，也就是在需要时每时间单位可制造很多制成的螺旋弹簧。因为连续地运行线材进给或者说线材输入，所以也不必不断地加速或者制动并且首先不停止供给弹簧卷绕机器的并且例如能够维持在绞盘上的线材供应源 (Drahtvorrat) 。相应的也适用于参与变型过程的机器轴的驱动装置。由此降低了每个弹簧的能量需求。额外地可以由于所有运动的组件的有机运动流程而提高弹簧的质量，因为能够避免突然的运动以及与之关联的滑动等。所述优点与以下方案相组合，在对螺旋弹簧进行变型操作期间实施一种或多种测量并且在测量装置的通过测量确定的测量信号的处理之下控制所述弹簧卷绕机器的装置。例如可以目标明确地基于测量结果控制附加连接的分类装置，从而分出处于公差之外的次品。必要时也可以基于测量而实现变型过程中的调节作用 (Regeleingriff) 。

优选以恒定的输入速度输入线材。也可以连续地在较大值以及较小值之间改变输入速度，但是不会降低到零。

为了实施所述方法，首先在开始制造一系列名义上相同的螺旋弹簧之前限定要制造的螺旋弹簧的所希望的额定几何形状以及相应的适合于产生该额定几何形状的 NC 控制程序。由此确定弹簧卷绕机器的机器轴的在制造弹簧时进行的协调的工作运动的顺序。此后在弹簧卷绕机器的运行中周期地重复该协调的工作运动。为此，控制装置在根据本发明的弹簧卷绕机器的实施方式中具有可以是数字编程的存储器编程的控制器（ SPS ）。为了产生总是反复的协调的工作运动，所述控制器是周期定向的。存储器编程的控制器具有输入、输出以及运行系统，该运行系统也称作固件。输入板 (Eingangskarte) 连接到输入上，通过所述输入板例如读入关于机器状态的传感器信号。在控制器的输出上的执行器控制机器。应用程序可以通过接口加载。该应用程序根据确定的时间节拍周期性地根据输入确定输出的切换 (Schaltung) 。在此，运行系统再周期性地告知应用程序关于发送器、例如传感器的当前位置。以这种方式所述应用程序以给出编程的功能流程的方式切换输出。

这种典型的控制器的周期时间目前在百分之一秒的范围内，也就是在几个毫秒的范围内。根据发明人的观察，这通常不足以使用于测量的触发信号与控制器的这种节拍同步。在这种情况下也就是实际的测量时间点或多或少地与本来应该实施测量的程序时间点存在偏差。因此，在优选实施方式中测量时间点与弹簧卷绕机器的装置的 NC 控制的运动以大于弹簧卷绕机器的控制器的周期时间的时间精度同步。优选确定测量时间点的时间精度为小于 10 μ s 。该精度可以处于 1 μ s 的范围内。确定测量时间点的时间精度可以比周期时间精确至少一个数量级，优选至少两个数量级。 1 μ s 范围内的精度大于三个数量级（大于因子 1000 ），比基础控制器的几个毫秒的周期时间更精确。由此能够在测量时间点产生用于测量装置的触发器信号，该测量时间点能够非常精确地在存储器编程的控制器的节拍之间几乎任意的位置上。

在一些实施方式中通过以下方法实现了在时间上精确地触发该测量装置，使得测量时间点从周期极限出发或者说从控制器的节拍出发通过时间标记方法在控制器的周期极限与测量时间点之间的（对于每个测量时间点单独确定的或者说可确定的）时间间隔上预先给出。控制器例如还可以包含以下指令，即在基础控制器的确定的周期开始之后在产生用于测量装置的触发信号或者说触发器之前还应该经过一定的时间间隔，该时间间隔小于周期时间。由此，限定测量时间点的时间上的精度独立于基础控制器的节拍时间。

所述处理方法处于测量和制成的弹簧与输入线材的分离在时间上协调的情况下是特别有利的。如果要测量例如制成的弹簧的整个长度，那么在太早测量时存在以下危险，即弹簧在测量时间点甚至还未完全完成并且与此相应地所述制成的弹簧具有比测量结果所说明的明显更大的整个长度。相反如果测量时间点太晚，例如在切割已经开始的时间点，那么刚好分离的弹簧的错位 (Verlagerung) 可能已经发生，从而不能再以所要求的精度来实施测量。

优选在实施连续的旋转运动（通常具有变化的旋转速度）的切割工具中在直接在切割工具嵌入线材中之前的测量时间点产生用于测量装置的触发器信号。线材和运动到线材上的切割工具之间的几何距离例如可以处于线材直径的一倍到三倍的范围内。在测量时间点和线材与切割工具之间的第一接触之间的时间距离应该优选在几个微秒范围内，例如 10 μ s 或更少。时间距离对于每个切割过程来说应该是尽可能相同的，从而获得可复制的弹簧几何形状。

优选无接触地尤其以光学的测量器件实施测量。在此，例如可以使用激光测量系统。优选为了测量而使用具有二维的视野（视界、检测区域）的摄像机并且测量区域放置到摄像机的视野中。带有有效率的图像处理硬件以及图像处理软件的基于摄像机的测量系统可以在商业上提供并且能够为此使用。

在申请人的 DE 10 2010 014 385 A1 中描述了基于摄像机的测量系统的结构组件，该测量系统在触发装置的合适的改型 (Modifizierung) 中能够为此用于确定精确的测量时间点。该文件的与此相关的公开内容参照其说明书的内容。

在所述方法中首先限定要制造的螺旋弹簧的所希望的额定几何形状以及相应的适合于产生该额定几何形状的 NC 控制程序。由此确定弹簧卷绕机器的机器轴的在制造弹簧时进行的协调的工作运动的顺序。至少一个测量时间点的时间位置关于工作运动的阶段或者说关于由此给出的程序时间函数而确定。

概念“程序时间函数”在此表示涉及在 NC 控制程序之内确定的位置的函数。在此，确定的 NC 组的实现相应于确定的程序时间点或者说程序流程之内的时间点。就此而言程序时间点相应于在程序执行时程序步骤的有序流程中的流程位置。如果在程序执行的确定阶段中例如需要用于通过摄像机触发图像接收器的触发信号（触发器），那么可以通过在相应位置上存在的程序行触发所述触发信号。随后该信号就通过 SPS 发出。在此会出现测量误差。本申请教导了如何避免这种测量误差或者说如何能够将这种测量误差降低到可容忍的程度上。触发信号在程序中直接与机器轴的确定位置关联，例如与线材进给的机器轴并且 / 或者与用于螺距工具的位置的机器轴关联。

由此，程序时间函数中的时间点相应于一个或多个机器轴的运动曲线中的位置。从程序时间函数中获得与弹簧生产的进展同步的 NC 程序之内的时间点（程序时间点）。就此而言所述程序时间函数也是关于机器轴的运动的路程函数。尤其，程序时间函数也相应于线材进给的路程函数。

本发明也涉及一种数字控制的弹簧卷绕机器，所述弹簧卷绕机器特别配置用于实施所述方法。该弹簧卷绕机器具有用于将线材输入变型装置的输入装置和带有至少一个卷绕工具的变型装置以及至少一个螺距工具，所述卷绕工具基本上确定了在预先给出的位置上所述螺旋弹簧的直径，所述螺距工具在形成的螺旋弹簧上的嵌入确定了螺旋弹簧的局部螺距。此外，设置了用于在结束变型操作之后将完成的螺旋弹簧与输入的线材分离的切割装置、用于在变型操作期间实施对螺旋弹簧测量的测量装置，以及用于基于 NC 控制程序控制输入装置、变型装置、测量装置和切割装置的控制装置。

所述输入装置配置用于连续地输入线材，从而能够连续地也就是在没有为测量中断的情况下将线材输入变型装置并且能够在持续的输入时实施对螺旋弹簧的测量。也不需要为切割中断输入运动。此外，所述切割装置具有可旋转驱动的切割工具并且如此配置所述弹簧卷绕机器，使得制成的螺旋弹簧能够通过旋转飞行的切割与输入的线材分离。

优选如此配置所述控制装置，从而在测量时间点产生用于测量装置的触发信号，该测量时间点直接在切割工具嵌入线材中之前。由此可达到准确的测量结果，尤其在所测量的弹簧长度方面。

所述测量时间点优选以时间精度预先给出，该时间精度显著大于测量时间点仅仅与周期时间关联时所能达到的精度。确定测量时间点的时间精度例如可以小于 10 μ s 并且 / 或者比周期时间精确至少一个数量级。

这些特征以及其它特征除了从权利要求中获得之外，也从说明书以及附图中获得，其中各个特征分别单个或者多个地以子组合形式在本发明的实施方式中以及在其它领域中实现，并且能够有利地且为受保护的实施方式示出。

附图说明

图 1 示出了具有输入装置以及变型装置的部分的弹簧卷绕机器的实施方式的示意性的概览图，

图 2 以透视图示出了用于在图 1 中所示出的弹簧卷绕机器的安装组件 (Anbaugruppe) ；

图 3 示出了制成的弹簧借助于旋转的切割与线材分离的阶段；

图 4 示意性地示出了运行类型的基本原则：连续的线材进给连同旋转飞行的切割；

图 5 示出了用于解释测量误差原因的示意性的进给 - 时间 - 图表；以及

图 6 在上面示出了线材输入的进给速度的速度 - 时间图表并且在下面示出了切割工具的运动速度的所属的速度 - 时间图表以及测量时间点的时间位置。

具体实施方式

图 1 中示意性的概览图示出了根据本发明实施方式的 CNC 弹簧卷绕机器 100 的一些结构上的元件。图 2 示出了图 1 中没有示出的安装组件的细节。带有向上敞开的角板 221 的可选的弹簧引导装置 210 属于所述安装组件，该角板能够支撑较长的弹簧。

所述弹簧卷绕机器 100 具有配备有输入辊 112 的输入装置 110 ，所述输入装置能够以数字控制的进给速度分布将来自线材供应源的并且通过方向单元引导的线材 115 的相互跟随的线材区段输入变型装置 120 的区域中。所述线材在出口侧通过线材引导装置 116 进行引导。所述输入装置也可以称作拉入装置（ Einzugseinrichtung ），相应地，所述线材进给也可以称作线材拉入并且进给速度可以称作拉入速度。

所述线材借助于变型装置的数字控制的工具变型成螺旋弹簧。两个以 90 °角度错开布置的卷绕销 122 、 124 属于所述工具，所述卷绕销沿着相对于中轴 118 或者说相对于所希望的弹簧轴的位置的径向方向进行定向，并且设置用于确定螺旋弹簧的直径。所述卷绕销的位置可以为了弹簧直径的基本调节 (Grundeinstellung) 而在架设（ Einrichten ）中沿着点划线示出的移动路线（ Verfahrlinie ）以及沿着水平方向（平行于拉入 110 的进给方向）变化，从而架设用于不同弹簧直径的机器。这种运动也可以借助于合适的电驱动装置在数字控制器的控制之下进行。

螺距工具 130 具有基本上垂直于弹簧轴定向的尖端，该尖端在形成的弹簧的卷绕旁边嵌入。所述螺距工具借助于相应的机器轴的数字控制的调节驱动装置 (Verstellantrieb) 能够平行于形成的弹簧的轴 118 （就是说垂直于图纸平面）移动。在弹簧制造中进给的线材由螺距工具根据螺距工具的位置沿着平行于弹簧轴的方向挤压，其中通过螺距工具的位置确定在相应区段中弹簧的局部螺距。通过螺距工具的轴平行的方法在弹簧制造期间引起螺距变化。

所述变型装置具有另一个可以从下面垂直地阻挡的螺距工具 140 ，其具有楔形的工具尖端，该工具尖端在使用所述螺距工具时引入相邻的卷绕之间。这种螺距工具的调节运动垂直于轴 118 延伸。所述螺距工具在所示出的制造方法中没有处于嵌入之中。

在所述弹簧轴上方安置了可数字控制的带有切割工具 152 的切割装置 150 ，在结束变型操作之后该切割工具以旋转的工作运动将所制造的螺旋弹簧与输入的线材供应源分离。

冲子 (Dorn)155 （切除冲子（ Abschneidedorn ））用作为用于切割工具的配对元件，该冲子位于形成的弹簧的内部中并且具有斜的切割边缘 156 ，该切割边缘在分离时与切割工具共同作用。

为了实现较高的按件计算的产量，所述弹簧卷绕机器以连续的线材进给或者说线材拉入结合飞行旋转的切割进行工作。为此，所述切割装置经由旋转的机器轴驱动地置于旋转的工作运动中，该工作运动在平面中垂直于弹簧轴 118 延伸并且在图 1 和 3 中通过环绕的箭头表示。该环绕可以根据结构例如是圆形的或者椭圆形的。环绕方向（沿顺时针或者逆时针）取决于卷绕方向。不仅可以向右而且也可以向左卷绕。在本示例情况下，切割工具沿顺时针旋转。环绕速度通常是不统一的。

如在图 3 中所示，当所述切割工具 152 靠近环绕的工作运动的下反转点时，所述切割工具 152 在此切断线材 115 。在切割过程中，切割装置的冲子 155 的上侧用作为用于运动的切割工具的配对元件并且提供斜的切割边缘，该切割边缘与切割工具的相应成形的切割轮廓共同地实现了对连续成形运动的线材的整齐切割。

这种运行类型的基本原则（具有旋转飞行的切割的连续线材进给）在图 4 中再次示意性地以相同的附图标记示出。所述线材 115 连续地以恒定的或者变化的最终进给速度 V _Z 进给或者说拉入或者说输入。也就是在许多相互跟随的弹簧的生产期间没有线材输入的静止状态。由此提高了按件计算的产量 (St ü ckleistung) 。当线材进给或者说输入装置恒定地运行时，例如维持在绞盘上的线材供应源 157 不必连续地加速以及制动。这也适用于输入装置以及工具的驱动装置。由此，相对于具有静止切割的方法降低了每个弹簧的能量需求，在静止切割的方法中必须停止用于切割过程的线材进给。此外，不存在对线材的突然拉动并且不存在粘住 - 滑动 - 效应（ Stick-Slip-Effect ），由此相对于具有静止切割的方法可明显提高所制造的弹簧的质量。

鉴于例如在汽车领域中较高的质量要求，所述弹簧卷绕机器用于例如在制造之后测量弹簧的直径和 / 或长度并且根据测量的结果自动地将制成的弹簧分成优等品（弹簧几何形状在公差之内）和次品（弹簧几何形状在公差之外）以及必要时其它的分类。在设置这种方案的常规弹簧卷绕机器中，直接在弹簧卷绕之后紧临在切除之前为此对所述弹簧进行测量。为此，机器短暂停止用于实现足够精确的测量。常规借助于可线性运动的切割工具以垂直的切割来切断停止的线材。

相反，在实施方式的弹簧卷绕机器中可以放弃为了测量而中断制造过程，而是在连续的线材进给中以足够的精度实施对所述弹簧的测量。下面详细地解释为此所涉及的措施。

所述弹簧卷绕机器配备有陶瓷基的光学的测量系统用于无接触地实时获取关于当前制造的弹簧的几何形状的数据。所述测量系统具有 CCD 视频摄像机 250 ，其在本示例情况下在 640 × 480 像素（图像元素）直到 90 图像每秒（帧每秒 (frames per second) ）的分辨率中可以通过接口提供到所连接的图像处理系统上。

单张图像的图像获取分别通过控制器的触发信号（触发器）进行触发。由此确定了测量时间点。用于图像处理的软件安置在程序模块中，该程序模块与弹簧卷绕机器的控制装置 180 共同工作或者说集成在其中。

所述摄像机固定在扭转刚性的承载轨道 255 上，该承载轨道在输入装置的引导辊的区域内在输入装置旁边在侧面如此固定在弹簧卷绕机器的机架上，使得承载轨道的纵轴平行于机器轴 118 延伸。所述测量摄像机可以在承载轨道上纵向移动并且能够固定在可任意选择的纵向位置上。同样能够在高度上进行无级调节。

摄像机光学系统的光学轴在本示例情况下大致布置在螺旋弹簧的中轴的高度上（例如就是说在轴 118 的高度上）并且垂直于该轴延伸。

第二摄像机 260 确定用于获取自由的弹簧端部 204 并且因此如此定位在承载轨道上，使得自由的弹簧端部在制造螺旋弹簧的最终阶段中进入到第二摄像机的获取区域中。也存在具有仅仅一个摄像机的实施方式。

相对于摄像机沿直径方向在轴 118 的高度上安置了照明装置，该照明装置在由控制器预先给出的测量时间点作为对控制器的触发信号（触发器）的反应飞快地闪烁并且在透射光中实现测量。在摄像机的侧面可以设置反射光照明装置，从而为测量改善了弹簧的所感兴趣的细节的可视性。

在 CNC 机器中属于工具的机器轴由计算机数字的控制装置 180 进行控制，该控制装置具有存储装置，在该存储装置中驻存 (residieren) 控制软件，另外用于机器轴的工作运动的 NC 控制程序属于该控制软件。所述控制装置也控制所述测量系统的组件。

在弹簧卷绕机器的装置中，所述变型工具置于其相应的基本位置中。此外，建立或者加载在制造过程期间控制工具的调节运动的 NC 控制程序。几何形状输入在弹簧卷绕机器中由操作者在显示单元以及操作单元 170 上进行，该显示单元以及操作单元连接到控制装置 180 上。

在控制装置中实现了存储器编程的控制器（ SPS ），其周期定向地工作。在此，所述机器轴的驱动位置通过 CNC 控制器被预先计算。存储器编程的控制器负责输出和输入，并且根据确定的时间光栅或者说根据确定的周期进行工作。典型的周期时间经常处于百分之一秒的范围内。在本示例情况下，控制器的周期时间为 8ms （毫秒）。

发明人认识到，当用于测量的触发信号（触发器）直接耦合到 SPS 的周期时间上时，会出现显著的测量误差。所认识到的问题根据图 5 进行更详细的解释。在该图表中，在时间轴（ x 轴）上绘出了 SPS 的确定的时间光栅连同相同持续时间的周期的顺序（周期时间Δ t _Z 例如为 8ms ）。 y 轴表示由输入装置输送的线材的进给路程 V 。在以恒定的输入速度连续地输入线材时，获得了斜的直线 ZU 。

根据所希望的弹簧几何形状，在预先给出的线材进给速度中获得了确定的时间点（切割时间点），在此时间点必须实现切割，从而将制成的弹簧与后面输送的线材分离。相应的一个新弹簧制成的时间点在图表中用 F1 （用于第一弹簧）、 F2 （用于第二弹簧）、… F6 表示。控制程序中相应的时间点在架设机器时或者说在建立 CNC 控制程序时被预先计算出。

通常切割时间点不与 SPS 的节拍时间重合。尤其通常需要用于完成弹簧的制造时间Δ t _F 不是周期时间Δ t _Z 的整数倍。由此对于测量来说产生了问题。如果在切割工具已经与线材嵌接时或者甚至已经使弹簧分离时触发测量，那么就不能进行可靠的测量。也就是所述测量时间点应该在时间上位于切割时间点之前。然而如果测量时间点在切割时间点之前太远，那么弹簧还未全部完成，从而由此产生测量误差，例如以弹簧长度或者弹簧端部的最终位置的错误值的形式而产生。在本示例情况下，测量误差 MF1 在测量第一弹簧 F1 时特别大，因为与 SPS 的节拍时间重合（垂直的虚线）的最后实现的测量时间点几乎使整个周期时间位于切割时间点之前。为了进行比较，在第六弹簧 F6 中，产生的测量误差 MF6 明显更小，因为切割时间点仅仅大致使一半周期时间或者说几个毫秒（大约 3 到 4ms ）位于直接先前的节拍时间点的后面（垂直的虚线）。

可以看到，在所述方法中会产生明显的测量误差，此外该测量误差通常在不同的弹簧之间变化。由于时间上的偏差产生了测量误差，该测量误差通过下述出现，即弹簧的长度直到切割为止由于持续的线材进给而进一步增加。由此产生的测量误差通常大得以至于可出现分类错误并且不能再可靠地进行调节。如示意性地示出，跳动（ Jitter ）可以是几个毫秒。

为了即使在连续的线材进给中以及飞行旋转的切割中实现精确的测量，在实施方式中所述测量系统的通过控制器的触发信号（触发器信号）确定的测量时间点与弹簧卷绕机器的机器轴的数字控制的运动以显著大于弹簧卷绕机器的控制器的周期时间Δ t _Z 的时间精度同步。尤其可以在测量时间点产生用于测量系统的触发器信号，所述触发器信号位于存储器编程的控制器的周期极限之间或者说节拍之间，也就是在周期之内。为了实现这一点并且尽可能低地保持所述偏差或者说测量误差，所述存储器编程的控制器装备有专门的输出板 (Ausgangskarte) ，其也可以借助于时间标记 (Zeitstempel) 在用于摄像机的触发信号的输出的 SPS 节拍之间进行触发。合适的输出板可以在商业上提供。例如可以使用来自激光技术领域的具有大约 1 μ s 精度的输出板。

通过在 SPS 中使用时间标记方法， SPS 的输出也可以置于节拍之间。在架设弹簧卷绕机器的情况下产生用于弹簧程序的 CNC 代码时，根据编程的弹簧几何形状加入用于触发器信号的所需要的控制指令。根据所使用的摄像机系统就可以自动地调整所述控制指令。由此能够在弹簧制造的流程中如此精确地定位所述触发信号或者说测量时间点，使得图像接收能够直接在切刀置于线材上之前实现。通过有针对性的反馈还可以对工具位置进行调节。

直接在飞行旋转的切割之前的测量过程的典型流程根据图 3 和图 6 进行更详细的解释。在图 3 的放大细节中示出了直接在切割嵌入之前以及切割嵌入期间在三个相互跟随的时间点旋转驱动的切割工具 152 。在时间点 t ₁ ，切割工具以加速的运动靠近运行的线材 115 。在较迟的时间点 t ₂ ，所述切割工具刚好置于线材上，切割过程开始。在时间点 t ₃ ，切割工具完全切断线材并且在其圆形的运动轨道上到达其下反转点。

图 6 在上面的部分图中示出了线材输入的进给速度或者说拉入速度 V _Z 的速度 - 时间图表。在开始的加速阶段之后，所述线材输入速度在制造多个相互跟随的弹簧期间保持恒定，并且只在结束一系列弹簧之后再往下进行。在下面的部分图中的速度 - 时间图表示出了在连续的线材输入期间切割工具的运动速度 V _S 。垂直的虚线在此分别说明了切割工具置于线材上并且开始切割的时间点 t ₂ 。可以看出，所述切割工具未统一旋转，而是进行了具有加速阶段以及减速阶段的周期运动，其中所述切割工具在沿线材方向进行切割之前加速并且在切割之后再减速到很小的运动速度上。所述切割工具通常不断地处于运动中，即使在各个切割之间所述运动速度很低。由此以较低的能量消耗实现平稳的运行。

借助于时间标记方法确定的测量时间点 t _M 或者说配属的狭窄的时间窗口直接在切割工具嵌入在线材中之前，例如在图 3 中的时间点 t ₁ 和 t ₂ 之间。在此时间点，实际上实现了制成弹簧的整个长度，使得就此而言测量误差降低到最小值。由此使得所测量的弹簧长度在测量精度范围内相应于制成弹簧的实际弹簧长度。由此，例如可在弹簧长度的标准方面非常可靠地对弹簧进行分类。

通过使用本发明，在一些机器型号中在确定的弹簧中的效率相对于具有静止切割的常规系统中的效率可几乎翻倍。在此，每个弹簧的能量消耗降低了高达 40% 并且弹簧的质量增加。作为其它优点，获得了对机械结构显著较低的负载并且由此获得了更高的耐用性。

本发明可以用不同的测量系统进行转换并且转换用于不同的测量方法。合适的方法在申请人的 DE 10 2010 014 385 A1 中进行描述。测量时间点可以在那里如在本申请中所描述的一样进行确定。

Claims (8)

1.用于通过弹簧卷绕借助于数字控制的弹簧卷绕机器制造螺旋弹簧的方法，其中线材在通过NC控制程序的控制之下通过输入装置输入弹簧卷绕机器的变型装置，借助于变型装置的工具变型成螺旋弹簧并且完成的螺旋弹簧接下来借助于切割装置与输入的线材分离，

其中在变型操作期间在至少一个测量时间点实施对螺旋弹簧的测量，

其特征在于，

将线材连续地输入变型装置，在持续的输入时实施对螺旋弹簧的测量并且将制成的螺旋弹簧通过旋转飞行的切割与输入的线材分离，其中所述测量时间点与弹簧卷绕机器的装置的数字控制的运动以大于弹簧卷绕机器的控制器的周期时间至少一个数量级的时间精度同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定测量时间点的时间精度小于10μs。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定测量时间点的时间精度比周期时间精确至少两个数量级。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在处于控制器的节拍之间的测量时间点产生用于测量装置的触发器信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量时间点从控制器的节拍出发通过时间标记方法在能够为每个测量时间点单独确定的、在控制器的节拍和测量时间点之间的时间间隔上预先给出。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，切割工具实施连续的旋转运动并且在直接在切割工具嵌入线材中之前的测量时间点产生用于测量装置的触发器信号。

7.用于通过弹簧卷绕制造螺旋弹簧（200）的弹簧卷绕机器（100），所述弹簧卷绕机器包括：

用于将线材（115）输入变型装置（120）的输入装置（110），

其中该变型装置具有至少一个卷绕工具（122、124）以及至少一个螺距工具（130），

用于在变型操作结束之后将完成的螺旋弹簧与输入的线材分离的切割装置（150）；

用于在变型操作期间实施对螺旋弹簧测量的测量装置；以及

用于基于NC控制程序控制输入装置、变型装置、测量装置以及切割装置的控制装置（180），

其特征在于，

配置所述输入装置用于连续地输入线材，并且切割装置（150）具有能旋转驱动的切割工具（152），其中所述弹簧卷绕机器配置成使得制成的螺旋弹簧通过旋转飞行的切割与输入的线材分离，其中所述控制装置配置成使得在直接在切割工具嵌入线材中之前的测量时间点产生用于测量装置的触发器信号，其中所述测量时间点与弹簧卷绕机器的装置的数字控制的运动以大于弹簧卷绕机器的控制器的周期时间至少一个数量级的时间精度同步。

8.根据权利要求7所述的弹簧卷绕机器，其特征在于，配置所述弹簧卷绕机器用于实施根据权利要求1到6中任一项所述方法。