DD154587A6

DD154587A6 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von schraubenfedern

Info

Publication number: DD154587A6
Application number: DD80225266A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Lange
Original assignee: Wafios Maschinen Wagner
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-11-17
Publication date: 1982-04-07
Also published as: FR2469965B2; GB2063123A; IT1134306B; FR2469965A2; IT8026027A0

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung in der wirtschaftlichen Herstellung von hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden Schraubenfedern liegt, besteht die Aufgabe darin, hierzu ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, wodurch bei der Federfertigung eine hohe Formgenauigkeit der Federn sowie eine hohe Produktivitaet, geringe Kosten, eine hohe Lebensdauer und eine geringe Laermentwicklung der Vorrichtung zu verzeichnen sind, wobei diese Loesung auch die Fertigung von Schraubenfedern aus relativ starken Draehten ohne weiteres zulaesst. Gegenueber der Haupterfindung, die u.a. eine Vorrichtung beinhaltet, die einen kupplungslosen Drahteinzug besitzt, ist nunmehr vorgesehen, dass Kupplungsmittel beim Drahteinzug verwendet werden, aber zum Ausgleich des Nachlaufs des ausgekuppelten Drahteinzuges Massnahmen getroffen sind, die verhindern, dass bei der Steuerung steigungs- und formgebender Werkzeuge Fehlsteuerungen auftreten. Die Kupplungsmittel und ihr Korrektiv erlauben ein Ausnuetzen des Schwungs der bewegten Massen des Drahteinzuges, so dass starke Draehte leichter zu Federn verformbar sind.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schraubenf ede^rn Anwendungsgebiet^ der Erfindung

Die Erfindung ist vorzugsweise bei der Herstellung von Schraubenfedern aus relativ starken Drähten anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach Patent*fIfQ 2.1 If- sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Schraubenfedern bekannt. Hierbei beinhaltet das Verfahren ein Federwindeverfahren.,bei dem mindestens ein drehbares Verstellmittel zum Verstellen eines Steigungswerkzeuges und/bzw« wenigstens eines formgebenden Werkzeuges programmgesteuert und der Draht schlupffrei eingezogen wird, wobei die Geschwindigkeit des Drahteinzuges so vorgewählt und gegebenenfalls geregelt wird, daß sie beim Erzeugen der Federenden anders und insbesondere geringer ist als beim Erzeugen des zwischen den Enden liegenden Federkörpers.; wobei jedes Verstellmittel als zumindest ein Steigungs- und/oder formgebendes Werkzeug steuerndes, mechanisches Steuermittel verwendet wird; wobei das Verstellen und Steuern kontinuierlich vorgenommen werden und wobei die Drehzahl des Verstell- und Steuermittels vorgewählt und gegebenenfalls geregelt wird. Die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verkörpert insbesondere eine Federwindemaschine mit einem Steigungswerkzeug und wenigstens einem formgebenden Werkzeug, die mittels mindestens einer Verstellwelle mechanisch verstellbar sind; mit einem elektromotorischen ersten Antrieb für Walzen eines schlupflosen Drahteinzuges und einem zweiten Antrieb für jedes unabhängig verstellbare Steigungs- und formgebende Werkzeug, welcher

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einen elektrisch steuerbaren Elektromotor aufweist. Darüber hinaus ist eine Programmsteuerung für einen der beiden Antriebe vorgesehen, wobei jede Verstellwelle als Steuerwelle dient, die in wenigstens ein Kurvengetriebe eines zweiten Antriebes ein während der Steuerzeit anhaltendes Drehmoment einleitet. Der Antrieb der Drahteinzugswalzen ist hierbei außerdem zweckmäßigerweise steuerbar und gegebenenfalls regelbar.

Bei dem älteren Vorschlag nach Patent "i^kZ^ty wird das oben genannte Verfahren ohne Verwendung von Kupplungsmitteln durchgeführt* Der Drahteinzug der oben genannten Vorrichtung ist dementsprechend kupplungslos, wobei hinzu kommt, daß jeder Antrieb einen elektrisch steuerbaren Elektromotor aufweist, die Programmsteuerung für den Elektromotor jedes zweiten Antriebes vorgesehen ist, der Elektromotor des ersten Antriebes der Drahteinzugswalzen programmsteuerbar ist, und zwar unabhängig von der Steuerung des Elektromotors des gegebenenfalls geregelten zweiten Antriebes jeder Steuerwelle, und die Programmsteuerung die Drehzahlen der Elektromotoren zwischen Einzugs- bzw» Verstollanfang und -ende kontinuierlich steuert»

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist .es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Schraubenfedern bereitzustellen, wodurch letztere wirtschaftlich gefertigt werden können und hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Schraubenfedern zu schaffen, durch die insbesondere aus starken Drähten bestehende Schraubenfedern verschiedener Form und Größe in gleichbleibender höherer Qualität (Formgenauigkeit) in größerer Stückzahl (Produktivität) herstellbar sind, und zwar mit kleinerem Aufwand (Gestehungskosten der Maschine), mit höherer Effektivität (Standzeit der Maschine) bei geringerer Umweltbelastung (Lärmschutz).

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß für den Drahteinzug zu dessen Betrieb einschaltbare und zu dessen Stillsetzung ausschaltbare, gegebenenfalls folgegesteuerte Kupplungsmittel verwendet werden und daß die Drehung des Verstell- und Steuermittels in vorwählbaren Verhältnissen zur Geschwindigkeit des Drahteinzuges proportional gesteuert und zum Ausgleich des trägheitsbedingten Nachlaufes des abgekuppelten Drahteinzuges das Verstell- und Steuermittel diesem Nachlauf entsprechend synchron weitergedreht wird. Vorteilhafterweise wird die Drehung des Verstell- und Steuermittels nach dem Stillstand des Drahteinzuges während des Abschneider^ zur Rückführung des Steigungs- und/oder formgebenden Werkzeuges in seine Bereitschaftsstellung fortgesetzt. Zweckmäßig ist weiterhin, wenn von der Drehung des Verstell- und Steuermittels Steuersignale zur Auswahl je eines der vorgewählten Verhältnisse für die Proportionalsteuerung abgeleitet werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dabei dadurch aus, daß der erste Antrieb einen dauer-

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laufenden Elektromotor sowie eine fernschaltbare, gegebenenfalls folgegesteuerte Kupplung zwischen diesem Motor und den Drahteinzugswalzen aufweist und daß zwischen Kupplung und Einzugswalzen ein Tachogenerator angekoppelt sowie zwischen diesem Generator und dem Elektromotor des zweiten Antriebes ein.Proportionalverstärker geschaltet ist, für den durch die Programmsteuerung mehrere Werte des Verstärkungsfaktors vor- und auswählbar sind»

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an den Proportionalverstärker ein Konstantspannungsgeber angeschlossen ist, der durch einen Drahtlängenzähler bei Erreichen der Solldrahtlänge einschaltbar ist.

Durch diese Maßnahmen wird vorteilhafterweise erreicht, daß zur Verarbeitung starker Drähte der Schwung der bewegton Massen des ersten Antriebes für den Drahteinzug ausgenutzt werden kann, ohne daß dadurch die Vorteile der Haupterfindung beeinträchtigt werden»

Dank des Verfahrensgemäßen Ausgleiches des Nachlaufes des abgekuppelten Drahteinzuges durch Weiterdrehen des Verstell- und Steuermittels bleibt die richtige Zuordnung der bewegten Vorrichtungsteile zueinander auch bei verschiedenartigen Unterbrechungen der Produktion, z. B. infolge Notabschaltungen oder zur Herstellung einer einzelnen Prüffeder, erhalten, so daß die Produktion ohne besondere Vorbereitung wieder aufgenommen werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Hilfssteuerwelle, die wenigstens ein Schneidwerkzeug steuert und gegebenenfalls betätigt, und mit

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einem Antrieb für die Hilfssteuerwelle, welche einen konstant drehenden Elektromotor aufweist und steuerbar ist, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Hilfssteuerwelle über eine fernschaltbare, gegebenenfalls folgegesteuerte Kupplung mit dem Elektromotor des ersten Antriebs gekoppelt ist und jeder zweite Antrieb für eine Verstell- und Steuerwelle einen Drehmomentverstärker aufweist, bei dem der Elektromotor dieses Antriebes mit einem Servoventil und einem Hydromotor zu einem Aggregat vereinigt ist. Hierdurch ist es möglich, daß zur Federherstellung starke Drähte zum Einsatz gelangen können, da die Arbeitsleistungen der Abschneideinrichtung und des Servoaggregats ausreichend ausgelegt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sei noch darauf hingewiesen, daß jeder Verstell- und Steuerwelle ein Mehrfachschalter zugeordnet ist, dessen Einzelschalter vorgewählte Verstärkungsfaktoren auswählen und in Abhängigkeit von der Drehlage dieser Welle nacheinander betätigbar sind. Vorteilhaft ist außerdem, wenn die Programmsteuerung die Einzelschalter je nach feder- und/oder produktivitätsabhängigem Programm so aktiviert und/oder passiviert, daß nur bestimmte vorgewählte Verstärkungsfaktoren und/oder vorgewählte Verstärkungsfaktoren in verschobenen Zeitpunkten auswählbar sind.

Als günstig hat es sich auch gezeigt, wenn der Antrieb für den Drahteinzug ein Schaltgetriebe mit einem Schleichgang und einem Schnellgang aufweist, die durch Betätigung zweier Einzelschalter des Mehrfachschalters wahlweise mittels eines dem Drahteinzug zugeordneten Drahtlängenzählers wechselbar sind.

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Ausf ü h ruη g s b e i s ρ i el

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig_e 1: eine teilweise dargestellte Vorderansicht der Vorrichtung;

Fig, 2: eine teilweise dargestellte Seitenansicht derselben;

Fig. 3: ein Blockschaltbild der Vorrichtung, deren mechanische Teile schematisch dargestellt sind;

Fig* 4ϊ einen detaillierten Ausschnitt von Fig» 3; Fig, 5: eine Druckfeder in Seitenansicht;

Fig* 6: ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm des Drahteinzuges aer Vorrichtung, falls sie zur Herstellung der Feder gemäß Fig, 5 benutzt wird;

Fig, 7: ein entsprechendes Winkelgeschwindigkeit-Zeit-Diagramm der Haupt-Steuerwelle der Vorrichtung;

Fig, 8: ein Profilradius-Drehwinkel-Diagramm eines Steuernockens der Vorrichtung;

Fig, 9: ein Profilradius-Zeit-Diagramm dieses Nockens nach den Fig. 7 und 8,

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Die in ihren konstruktiven Einzelheiten in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung besteht im mechanischen Teil hauptsächlich aus einem Drahteinzug 114, einer Windestation 116, einer Steuereinrichtung 118 und einer Hilfssteuereinrichtung 120 für Vorgänge in der Windestation 116, aus einem ersten Antrieb 122 für den Drahteinzug 114, einem zweiten Antrieb 124 für die Steuereinrichtung 118 und einem dritten Antrieb 126 für die HilfsSteuereinrichtung 120.

Der bremsbare Drahteinzug 114 ist durch drei Paare von insgesamt sechs Drahteinzugsvvalzen 130 gebildet, die einen endlosen Draht D¹ geradlinig waagerecht in die Windestation 116 vorschieben. Alle Drahteinzugsvvalzen 130 sind angetrieben.

Der Antrieb 122 für die Drahteinzugsvvalzen 130 setzt sich aus einem Elektromotor Hl¹ , einem die Walzen 130 aller Walzenpaare direkt antreibenden Gleichsetzungsgetriebe 132, einem Schaltgetriebe 222 und einem dieses mit dem Motor Ml¹ koppelnden Keilriemengetriebe 134 zusammen. Das Schaltgetriebe 222 weist ein die drehmomentausleitende Antriebswelle 224 des Keilriemengetriebes 134 mit einer Hilfssteuerwelle 200 gegebenenfalls verbindendes untersetzendes Zahnradpaar 226, ein dessen größeres Zahnrad mit einer Zwischenwelle 228 drehverbindendes untersetzendes Zahnradpaar 230, ein die Zwischenwelle 228 mit einer Kupplungswelle 232 des Gleichsetzungsgetriebes 132 gegebenenfalls verbindendes übersetzendes Zahnradpaar 234 als Schnellgang des Schaltgetriebes 222 und ein entsprechend parallel geschaltetes untersetzendes Zahnradpaar 236 als Schleichgang sowie eine dazwischenliegende schaltbare Kupplung 238 mit drei auf der Kupplungswelle 232 sitzenden Teilen auf, von denen die bei-

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den äußeren drehfest mit den drehbar auf der Kupplungsvvelle 232 sitzenden Zahnrädern der Paare 234; 236 verbunden sind. Der mittlere Teil ist wahlweise zum Einschalten des Schnelloder Schleichganges aus seiner Leerlauf bewirkenden Mittelstellung an einen der beiden äußeren anlegbar. Im Ausführungsbeispiel sind die größeren Zahnräder der beiden Paare 230; 234 identisch sowie das größere Zahnrad des Paares 226 und das kleinere Zahnrad des Paares 230 drehfest miteinander verbunden und drehbar auf die Hilfssteuerwelle 200 gesetzt« Der Grund dieser Anordnung wird noch verdeutlicht»

In der Windestation 116 befinden sich zwei den auflaufenden Draht D¹ bleibend verformende Windewerkzeuge 138, ein Steigungswerkzeug 140 und ein Schneidwerkzeug 142. Alle Werkzeuge sind einstellbar, auswechselbar und bewegbar» Das Steigungswerkzeug 140 und das Schneidwerkzeug 142 sind an je einem Schlitten 144 bzw, 146 gelagert, die in ortsfesten Schlittenführungen 148 geführt sind. Der Bewegungsapparat für die Halter 150 oer beiden Windewerkzeuge 138 ist zum Teil nicht dargestellt» Soweit das doch der Fall ist, wird weiter unten darauf eingegangen» Das Schneidwerkzeug 142 wirkt mit einem Dorn 152 in der Windestation 116 zusammen.

Die Steuereinrichtung 118 hat zwei den Windewerkzeugen 138 bzw» dem Steigungswerkzeug 140 zugeordnete Teile, denen eine Haupt-Steuerwelle 154 gemeinsam ist. Der erste Teil zum Winden ist wie folgt aufgebaut; Auf der Hauptsteuerwelle 154 sitzt ein Formexzenter 156, dessen Exzentrizität von der gewünschten Federform und nur von dieser abhängt. Am Maschinengestell 158 ist ein Rollenhebel 160 schwenkbar und ein Übertragungshebel 162 drehbar gelagert, der mit den Haltern 150 für die Windewerkzeuge 138 gekoppelt ist. Der Rollen-

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hebel 160 läuft mit einer Rolle 161 auf dem Umfang des Formexzenters 156. Mit einer anderen Rolle 163 an einem Arm des Übertragungshebels 162 stützt sich dieser am Rollenhebel ab. Infolgedessen steuert der Formexzenter 156 bei Drehung der Hauptsteuerwelle 154 die Bewegung der Windowerkzeuge 138, Der zur Steigungseinstellung bestimmte zweite Teil der Steuereinrichtung 118 ist wie folgt aufgebaut: Auf der Haupt-Steuerwelle 154 sitzen vier gemeinsam axial verschiebbare Steuernocken 164, die bei einer Drehung der Haupt-Steuerwelle 154 wahlweise zum Einsatz kommen, Es sind dies ein Dreifach-Nocken 164.1, ein Zweifach-Nocken 164.2, ein Oberbrückungsnocken 164*3 und ein Spezialnocken 164.4, mit denen drei bzw, zwei gleiche Federn pro Umdrehung der Haupt-Steuerwelle 154 hergestellt werden können bzw. dabei die Federzahl um 2 oder 1 herabgesetzt werden kann bzw. Spezialfedern mit unregelmäßigem Steigungsverlauf längs des Federkörpers hergestellt werden können. Die Steuernocken wirken abwechselnd mit einer Kurvenrolle 166 zusammen, die an einem Rollenhebel 168 gelagert ist, der um eine zur Haupt-Steuerwelle 154 parallele, gestellfeste Achse 170 schwenkbar ist. Auf einer parallel zur Achse 170 drehbar am Maschinengestell 158 gelagerten Welle 172 sitzt frei drehbar ein von einer Rückstellfeder beaufschlagtes Formteil 176 mit einer Gabel und einer Kulissenführung, in die ein Kulissenstein eingreift, der frei drehbar und mittels einer Verstellspindel verschiebbar am Rollenhebel 168 gelagert ist. Diese Spindel erlaubt es, das Steigungswerkzeug 140 während des Maschinenlaufes zu verstellen, wobei Vorrichtungsteile beteiligt sind, die nun genannt werden. Auf einer zur Welle 172 parallelen, drehbar am Maschinengestell 158 gelagerten Welle 186 sitzt ein Gabelhebel 188, an dem das eine Ende

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einer Stange 190 angelenkt ist, deren anderes Ende an der Gabel des Formteiles 176 angelenkt ist. Zwischen einem auf der Welle 186 sitzenden Arm 191 und dem Schlitten 144 für das Steigungswerkzeug 140 befindet sich ein kurzes Getriebeglied 192, das am Schlitten 144 und am Arm 191 angelenkt ist. Damit ist die kinematische Kette zwischen dem aus Steuernocken 164 und Kurvenrolle 166 gebildeten Steuerkurvengetriebe und dem Schlitten 144 geschlossen, so daß die Hauptsteuerwelle 154 und die das Formteil 176 beaufschlagende Rückstellfeder das Steigungswerkzeug 140 steuernd bzw» rückstellend bewegen können.

Der Antrieb für die Steuereinrichtung 118 setzt sich aus einem die Haupt-Steuerwelle 154 direkt antreibenden Schnekkengefcriebe 194 und einem dieses betätigenden elektrohydraulischen Drehmomentverstärker 240 mit einem Elektromotor M2' zusammen, welcher über einen unten im einzelnen beschriebenen elektrischen Proportionalverstärker 244 von einem Tachogenerator 246 steuerbar und mittels eines Tachogenerators 242 regelbar ist, wobei der Tachogenerator 246 durch ein mit einer Einzugswelle 248 gekoppeltes Zahnriemengetriebe 250 angetrieben wird und selbst ein Servoventil 252 betätigt, das einen Hydromotor 254 für das Schneckengetriebe 194 steuert, dessert übliche hydraulische Ver- und Entsorgung nicht weiter dargestellt ist»

An der Haupt-Steuerwelle 154 sitzen gestellfest zwei berührungslose Schalter 256; 258, die mittels der nacheinander wirksam werdenden Zähne einer Zahnscheibe 260 bzw. eines nur einmal pro Umdrehung der Welle tätigen Schaltelementes betätigbar sind, die beide drehfest auf der Haupt-Steuerwelle 154 sitzen. Die aus Zahnscheibe 260 und Schalter gebildete Mehrfach-Schalteinrichtung steuert u. a. die elek-

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trisch betätigbare Kupplung 238 zum Umschalten des Zweiganges des Drahteinzuges 114* Die aus Schaltelement 262 und Schalter 258 gebildete Einfach-Schalteinrichtung dient der Bestimmung des "ersten" Zahnes der Zahnscheibe 260, mit dem die Ausgangs- und Enddrehlage 0 bzw, 360 der Haupt-Steuerwelle 154 bei einer Umdrehung korrespondiert^ falls ein Einfach-Nocken verwendet wird» Bei dem Zweifach-Mocken 164.2 betragen die Winkel 0° und 180° bzw, 180° und 360°.

Die HilfsSteuereinrichtung 120 weist die bremsbare Hilfssteuerwelle 200 und einen auf ihr sitzenden Exzenter 202 auf, der einen Pleuel 204 bewegt, dessen freies Ende an einem Führungsarm 206 angelenkt ist, welcher lose auf der Welle sitzt.

Am Anlenkungspunkt des Pleuels 204 ist am Führungsarm 206 außerdem das eine Ende einer Stange 208 angelenkt, deren anderes Ende an einem Hebel 210 angelenkt ist, der auf der Welle 172 sitzt. Ein kurzes Getriebeglied 212, das sowohl an einem auf der Welle 172 sitzenden Arm 211 als auch an dem Schlitten 146 des Schneidwerkzeuges 142 angelenkt ist, schließt die kinematische Kette von der Hilfssteuerwelle 200 bis zum Schneidwerkzeug 142.

Der vom Elektromotor Ml' bis zum größeren Zahnrad des Paares 226 mit dem Antrieb 122 für die Drahteinzugswalzen 130 übereinstimmende Antrieb 126 für die HilfsSteuereinrichtung 120 weist ferner eine schaltbare Kupplung 264 auf, die auf der Hilfssteuerwelle 200 zwischen dem Maschinengestell 158 und dem größeren Zahnrad des Paares 226 sitzt, welches mit einer Kupplungshälfte drehfest verbunden ist. Die andere Hälfte der Kupplung 264 ist drehfest mit der Hilfssteuerwelle 200

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verbunden und zum Stillsetzen dieser Welle bremsbar. Eingerückt wird die elektrisch betätigbare Kupplung 264 von einem Impulszähler/Schalter 266, uer an einen mittels des Zahnriemengetriebes 250 von der Einzugswelle 248 angetriebenen Impulsgeber 268 angeschlossen ist. Der Impulszähler/Schalter 266 steuert auch die Kupplung 238 an, wie noch erläutert wird« Der elektrische Proportionalverstärker 244 zur Übersetzung der Drehzahl der Einzugswelle 248 in die Drehzahl der Haupt-Steuerwelle 154 besitzt eingangs eine an den Gleichspannung erzeugenden Einzugs-Tachogenerator 246 angeschlossene Parallelschaltung 270 von fünf Potentiometern Rl bis R5, deren Hittelabgriffe mit einem elektronischen Umschalter 272 verbunden sind, der mittels eines an den Schalter 256 angeschlossenen Ansteuerschaltwerkes 274 betätigbar ist, das durch errechnete oder programmierte Steuersignale die wegen der ungleichförmigen Drehung aer Haupt-Steuerwclle 154 im allgemeinen aperiodischen Ansteuerimpulse des Schalters 256 durchläßt oder sperrt. Neben den Mittelabgriffen ist ein Konstantspannungsgeber 276 an den Umschalter 272 angeschlossen, der mit einem Impedanzwandler 278 mit Rückkopplungsschleife 280, einem elektrischen Metzwerk 282 zum Einstellen des Regelverhaltens des Drehmomentverstärkers 240 und einem elektrischen Servoverstärker 284 in dieser Reihenfolge versehen ist. Der Servoverstärker 284, der von ihm analog spannungsgesteuerte Elektromotor M2' und der ihm zugeordnete, Gleichspannung erzeugende Tachogenerator 242 bilden einen Regelkreis, dessen Verhalten wie angedeutet vom Netzwerk 282 bestimmt wird, das eine Einflußnahme auf die Beschleunigung der Drehzahl der Haupt-Steuerwelle 154 ermöglicht«

Durch Einstellung'der Potentiometer Rl bis R5 wird festgelegt,

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welche Winkelgeschwindigkeiten der Haupt-Steuerwelle 154 im Schnell- oder Schleichgang des Drahteinzuges 114 in bestimmten Zeitpunkten und während bestimmter Phasen der Federherstellung gegeben werden. Der Konstantspannungsgeber 276 liefert eine gangunabhängige, konstante Gleichspannung, die während des Schnittes für eine konstante Winkelgeschwindigkeit der Haupt-Steuerwelle 154 sorgt,

Hauptteil des Impulszählers/Schalters 266 sind zwei dem Drahteinzug 114 zugeordnete DrahtLängenzähler Pl; P2, welche die während des Schnellgangs des Drahteinzuges eingezogene Drahtlänge bzw, die während der Herstellung einer Feder insgesamt, also auch die während des Schleichgangs, eingezogene Drahtlänge digital messen und anzeigen, sowie eine Programmsteuerung, zu der das Ansteuerschaltwerk 274 gehört. Diese kann mit einem Rechner versehen sein, der entsprechend den eingespeicherten Federkenndaten ein passendes Programm auswählt, die Einstellwerte für die beiden Drahtlängenzähler Pl; P2 und für die Potentiometer Rl bis R5 errechnet und übermittelt sowie die Steuerung durch laufende Korrektur der Einstellwerte übernimmt.

Zur Vorbereitung des Maschinenlaufs sind folgende Maßnahmen zu treffen:

- Einstellung der Windewerkzeuge 138 auf den gewünschten Federdurchmesser oder, bei veränderlichem Durchmesser, auf den Anfangsdurchmesser.

- Einstellung des Schneidwerkzeuges 142 und des Domes 152 auf die Schnittstelle.

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- Auswahl des Steuernockens 164 durch das in Fig. 2 angedeutete axiale Verschieben des Nockenträgers, bis der gewünsclvte Nocken mit der Kurvenrolle 166 in Wirkverbindung steht»

- Einstellung des Steigungswerkzeuges 140 auf die gewünsch*- te Steigung oder, bei veränderlicher Steigung, auf die Anfangssteigung,

- Auswahl eines von mehreren Programmen zur Herstellung von Zugfedern, Druckfedern unterschiedlicher Windungszahl und Spezialfedern, je mit größerem, mittlerem und kleinerem Durchmesser»

- Einstellung der Potentiometer Rl bis R5 auf Rechner- oder Tabellenwerte, die sich auf die Federkenndaten stützen und_festlegen, wann oder nach welcher eingezogenen Drahtlänge die Winkelgeschwindigkeit der Haupt-Steuerwelle 154 in bestimmter Weise eine Änderung erfährt,

- Einstellung der Drahtlängenzähler Pl; P2 für Schaltzwecke.

- Probelauf zur Herstellung einer Feder, die vermessen wird und zur Korrektur der Einstellungen entsprechend der gefundenen Federform und -länge Anlaß geben kann.

Die automatische Steuerung der für den Dauerlauf vorbereiteten, oben beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende, wenn mit dieser Maschine beispielsweise die Feder gemäß Fig. 5 hergestellt werden soll, welche eine einzige Anfangswindung a mit konstanter Ilinimalsteigung, drei anschließende Windungen b mit zunehmender Steigung, dreieinhalb anschließende Windungen c mit konstanter Steigung, eine anschließende Windung d mit abnehmender

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Steigung und schließlich drei Endwindungen e mit konstanter Minimalsteigung aufweist:

Ausgegangen sei von einem Zustand der Maschine, in dem der Elektromotor Ml* läuft, die Kupplung 264 ausgerückt ist, die Kupplung 238 weder den Schnellgang noch den Schleichgang eingelegt hat und der Elektromotor M2' läuft.

Infolgedessen dreht der Hydromotor 254 die Haupt-Steuerwelle 154 zunächst mit konstanter Winkelgeschwindigkeit CO , bis der vom Schalter 258 bestimmte erste Zahn der Zahnscheibe 260 durch Betätigen des Schalters 256 im Zeitpunkt t = ο das Startsignal gibt, das sowohl die Kupplung 238 im Sinne des Einlegens des Schleichganges des Drahteinzuges 114 betätigt als auch über das Ansteuerschaltwerk 274 den Umschalter 272 im Sinne der Einschaltung des Potentiometers Rl betätigt. Diese Betätigungen bewirken, wie in Fig. 6 dargestellt, letztlich, daß der Draht D' während der Zeit ti mit der Geschwindigkeit vl - 5.2 eingezogen und die Hauptsteuerwelle 154 mit der Winkelgeschwindigkeit 6JRlum den Winkel ψ! gedreht wird, wobei gilt, ti = ^ 1/CJ Rl, 'Während der Zeit ti ist der ausgewählte Zvveifach-Nocken 164.2, der die Herstellung von zwei Federn pro Steuerwellenumdrehung gestattet, noch nicht wirksam. Am Ende der Zeit ti, das mit dem Beginn der Zeit t2 zusammenfällt, ist die Anfangswindung a erzeugt, und es wird durch die aus Zahnscheibe 260 und Schalter 256 gebildete Mehrfach-Schalteinrichtung wiederum sowohl die Kupplung 238, nun aber im Sinne des Einlegens des Schnellganges des Drahteinzuges 114, betätigt als auch über das Ansteuerschaltwerk 274 der Umschalter 272 im Sinne des Einschaltete des Potentiometers R2 betätigt. Infolgedessen wird der Draht D¹ während der Zeit t2 mit der

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erhöhten Geschwindigkeit v2 - 5.1 eingezogen und die Steuerwelle 154 mit der erhöhten Winkelgeschwindigkeit k)R2 um den Winkel £f 2 gedreht, wobei gilt, t2 « <f 2/ (J R2. Während der Zeit t2, in der die Windungen b erzeugt werden, wirken eine Aufstiegsflanke des Zweifach-Nockens 164»2 und die Kurvenrolle 166 zusammen,.so daß das Steigungewerkzeug 140 im Sinne zunehmender Steigung angenähert linear verstellt wird» Während der noch zu erläuternden Zeiten t3, t4 und t-5.1 wird der Schnellgang des Drahteinzuges 114 beibehalten, so daß die Drahtgeschwindigkeit weiterhin v2 - 5*1 beträgt. Am Anfang der Zeit t3, der mit dem Ende der Zeit t2 zusammenfällt, wird das Potentiometer R3 eingeschaltet, so daß die Haupt-Steuerwelle 154 nun mit der zwischen Q R2 und ORl liegenden Winkelgeschwindigkeit £JR3 um den Winkel Cf 3 gedreht wird, wobei t3 = <f 3/CJR3 gilt. Während der Zeit t3 läuft die Kurvenrolle 166 längs eines zur Haupt-Steuerwelle 154 konzentrischen Kreisbogens am Zweifach-Nocken 164.2 ab, so daß die Einstellung des Steigungswerkzeuges 140 unverändert und damit die Steigung der Windungen c konstant bleibt. Zu Beginn der Zeit t4, der mit dem Ende der Zeit t3 zusammenfällt, wird das Potentiometer R4 eingeschaltet, so daß sich die Haupt-Steuervvelle 154 nun mit der maximalen Winkelgeschwindigkeit OJ R4 um den Winkel <f4 dreht, wobei gilt, t4 = ψ 4/6JR4* Während der Zeit t4 läuft die Kurvenrolle 166 an der zur genannten Aufstiegsflanke symmetrischen Abstiegsflanke des Zweifach-Nokkens 164.2 entlang radial einwärts, wodurch die Erstellung des Steigungswerkzeuges 140 während der Zeit t2 im wesentlichen linear rückgängig gemacht wird. Dabei entsteht die Windung d. Zu Beginn der Zeit t5.1, der mit dem Ende der Zeit t4 zusammenfällt, wird das Potentiometer R5 eingeschaltet, so daß sich die Steuerwelle 154 mit der zwischen 6J Rl und £J R3 liegenden Winkelgeschwindigkeit C0R5«l relativ langsam weiter-

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dreht, ohne daß dabei das Steigungswerkzeug 140 verstellt wird, bis am Obergang der Zeit t5.1 zur Zeit t5.2 der Drahtlängenzähler Pl des Impulszählers/Schalters 266 die Kupplung 238 im Sinne des Wiedereinlegens des Schleichganges betätigt, so daß die Haupt-Steuorwelle 154 nun mit der minimalen Winkelgeschwindigkeit CJR5.2 vveitergedreht wird. IVährend der Zeiten t5.1 + t5,2 = t'5 legt sie den Winkel f zurück, wobei gilt, t5 = ^ 5/ OJ R5. In den Zeiten t5,l und t5»2 fällt die Erzeugung der beiden vorletzten bzw, der letzten der Endwindungen e.

Das dem Verhältnis der Drahteinzugsgeschwindigkeiten vl 5.2 und v2 - 5.1 proportionale Erniedrigen der Winkelgeschwindigkeit der Haupt-Steuerwelle 154 von CJR5.1 auf WR5.2 kann anstelle des Drahtlängenzählers Pl mittels eines Schaltvorganges in der aus Zahnscheibe 260 und Schalter gebildeten Mehrfach-Schalteinrichtung bewirkt werden, deren Schalter 256 ohnehin mit der Kupplung 238 in Verbindung steht.

Am Ende der Zeit t5.2 schaltet der Drahtlängenzähler P2 unabhängig von der Drehlage der Haupt-Steuerwelle 154 erstens die Kupplung 238 auf Leerlauf der Kupplungswelle 232, worauf der Drahteinzug 114 durch eine nicht dargestellte Bremse der Einzugswelle 248 scharf abgebremst wird, zweitens den Konstantspannungsgeber 276 anstelle des zuletzt wirksamen Potentiometers R5, worauf die Haupt-Steuerwelle 154 mit der z. B. W R2 entsprechenden Winkelgeschwindigkeit CJ wesentlich schneller weiterläuft, und drittens die Kupplung 264, worauf das Schneidwerkzeug 142 tätig wird und den Draht D¹ durchtrennt. Der Schneidvorgang muß vor dem Ende der Zeit tS beendet sein, deren Anfang mit dem Ende der Zeit t5.2 zu-

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sammenfällt. Während der Zeit tS dreht sich die Haupt-Steuerwelle 154 um den Winkel (f S, wobei gilt, tS = "J^p^TZ * ^Im gegebenen Beispiel ist die Bedingung ^* 1 + ^ ² * <f 3 + <f 4 + Cf 5 + Ts s 180° erfüllt. Bei Verwendung des Dreifach-Nokkens 164·! müßten an der Stelle der 180° 120° stehen. Danach kommt der jeweils nächste Nocken zum Zuge, mittels dessen die Steigung innerhalb einer Feder variiert wird.

Vor dem Ende der Zeit tS, das mit t = ο zusammenfällt, so daß ^'276 unter Umgehung von W = ο direkt in CjRl übergehen kann, wenn in Serie gefertigt wird, wird, wie oben geschildert, die Zahnscheibe 260 bis zur Abgabe des Startsignals in ihre Ausgangsdrehlage <j? t = ο gedreht, bis je nach Nockenzahl 0° = 360° (Einfach-Nocken), 130° oder 0° = 360° (Zweifach-Nocken) bzw. 120° oder 240° oder 0° = 360° (Dreifach~Nocken) erreicht sind.

Die Feder gemäß Fig. 5 ist zylindrisch. Falls eine sogenannte Formfeder, z. B. eine Kegel-, Taillen- oder Tonnenfeder hergestellt werden soll, wird anstelle einer Kreisscheibe oer Formexzenter 156 benötigt, der die Windewerkzeuge 138 steuert«

Claims

1» Verfahren zum Herstellen von Schraubenfedern, insbesondere Federwindeverfahren, bei dem mindestens ein drehbares Verstellmittel zum Verstellen eines Steigungswerkzeuges und/bzvv. wenigstens eines formgebenden Werkzeuges programmgesteuert und der Draht schlupffrei eingezogen wird, wobei die Geschwindigkeit des Drahteinzuges so vorgewählt und gegebenenfalls geregelt wird, daß sie beim Erzeugen der Federenden anders und insbesondere geringer ist als beim Erzeugen des zwischen den Enden liegenden Federkörpers; wobei jedes Verstellmittel als zumindest ein Steigungs- und/oder formgebendes Werkzeug steuerndes, mechanisches Steuermittel verwendet wird; wobei das Verstellen und Steuern kontinuierlich vorgenommen werden und wobei die Drehzahl des Verstell- und Steuermittels vorgewählt und gegebenenfalls geregelt wird, nach Patent sfUtyZJfy- _t gekennzeichnet dadurch, daß für den Drahteinzug zu dessen Betrieb einschaltbare und zu dessen Stillsetzung ausschaltbare, gegebenenfalls folgegesteuerte Kupplungsmittel verwendet werden und daß die Drehung des Verstell- und Steuermittels in vorwählbaren Verhältnissen zur Geschwindigkeit des Drahteinzuges proportional gesteuert und zum Ausgleich des trägheitsbedingten Nachlaufes, des abgekuppelten Drahteinzuges das Verstell- und Steuermittel diesem Nachlauf entsprechend synchron weitergedreht wird.

2, Verfahren nach Punkt 1, bei dem der Draht am Federende abgeschnitten wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehung des Verstell- und Steuermittels nach dem Stillstand des Drahteinzuges während des Abschneidens zur Rückfüh-

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Erfindünnsanspruch

3* Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß von der Drehung des Verstell- und Steuermittels Steuersignale zur Auswahl je eines der vorgewählten Verhältnisse für die Proportionalsteuerung abgeleitet werden»

4» Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 1 bis 3, welche vorzugsweise als Federwindemaschine ausgebildet ist, mit einem Steigungswerkzeug und wenigstens einem formgebenden Werkzeug, die mittels mindestens einer Verstellwelle mechanisch verstellbar sind; mit einem elektromotorischen ersten Antrieb für Walzen eines schlupflosen Drahteinzuges und einem zweiten Antrieb für jedes unabhängig verstellbare Steigungs- oder formgebende Werkzeug, welcher einen elektrisch steuerbaren Elektromotor aufweist; und mit einer Programmsteuerung für einen der beiden Antriebe, wobei jede Verstellwelle als Steuerwelle vorgesehen ist, die in wenigstens ein Kurvengetriebe eines zweiten Antriebes ein während der Steuerzeit anhaltendes Drehmoment einleitet, und wobei der Antrieb der Drahteinzugswalzen steuerbar und gegebenenfalls regelbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß aer erste Antrieb (122) einen dauerlaufenden Elektromotor (Ml') sowie eine fernschaltbare, gegebenenfalls folgegesteuerte Kupplung (238) zwischen diesem Motor (Ml') und den Drahteinzugswalzon (130) aufweist und daß zwischen Kupplung (238) und Drahteinzugswalzen (130) ein Tachogenerator (246) angekoppelt sowie zwischen diesem Generator und dem Elektromotor (M2¹) des zweiten Antriebes (124) ein Proportionalverstärker (244) geschaltot

5. Vorrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß an den Proportionalverstärker (244) ein Konstantspannungsgeber (276) angeschlossen ist, der durch einen Drahtlängenzähler (P2) bei Erreichen der Solldrahtlä'nge einschaltbar ist,

6, Vorrichtung nach Punkt 4 oder 5 mit einer Hilfssteuerwelle, die wenigstens ein Schneidwerkzeug steuert und gegebenenfalls betätigt, und mit einem Antrieb für die Hilfssteuerwelle, welcher einen konstant drehenden Elektromotor aufweist und steuerbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Hilf ssteuervvelle (200) über eine fernschaltbare, gegebenenfalls folgegesteuerte Kupplung (264) mit dem Elektromotor (Ml') des ersten Antriebes (122) gekoppelt ist·

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7» Vorrichtung nach einem der Punkte 4 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Verstell- und Steuerwelle (154) ein Mehrfachschalter zugeordnet ist, dessen Einzelschalter vorgewählte Verstärkungsfaktoren auswählen und in Abhängigkeit von der Drehlage dieser Welle nacheinander betätigbar sind.

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ist, für den durch die Programmsteuerung mehrere Werte des Verstärkungsfaktors vor- und auswählbar sind»

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rung des Steigungs- und/oder formgebenden Werkzeuges in seine Bereitschaftsstellung fortgesetzt wird,

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8, Vorrichtung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Programmsteuerung die Einzelschalter je nach feder- und/oder produktivitätsabhängigem Programm so aktiviert und/oder passiviert, daß nur bestimmte vorgewählte Verstärkungsfaktoren und/oder vorgewählte Verstärkungsfaktoren in verschobenen Zeitpunkten auswählbor sind.

9# Vorrichtung nach einem der Punkte 4 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß jeder zweite Antrieb (124) für eine
Verstell- und Steuerwelle (154) einen Drehmomentverstärker (240) aufweist, bei dem der Elektromotor (M2¹) dieses Antriebes mit einem Servoventil (252) und einem
Hydromotor (254) zu einem Aggregat vereinigt ist.

10» Vorrichtung nach einem der Punkte 7 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daB der Antrieb (122) für den Drahteinzug (114) ein Schaltgetriebe (222) mit einem Schleichgang
und einem Schnellgang aufweist, die durch Betätigung
zweier Einzelschalter des Mehrfachschalters wahlweise
mittels eines dem Drahteinzug (114) zugeordneten Drahtlängenzählers (Pl) wechselbar sind»

Hierzu. ^Liefen Zeichnungen