DE102013207028B3 - Spring coiling machine with adjustable cutting device - Google Patents
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Abstract
Eine Federwindemaschine zur Herstellung von Schraubenfedern (200) durch Federwinden hat eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Draht (115) zu einer Umformeinrichtung (120), wobei die Umformeinrichtung mindestens ein Windewerkzeug (122, 124) sowie mindestens ein Steigungswerkzeug (130) aufweist, sowie eine Schnitteinrichtung zum Abtrennen einer fertig gestellten Schraubenfeder von dem zugeführten Draht nach Abschluss einer Umformoperation. Die Schnitteinrichtung weist ein Schnittwerkzeug (152) auf, welches mittels eines Schnittwerkzeug-Antriebssystems entlang einer vorgebbaren geschlossenen Bahnkurve bewegbar ist. Eine Steuereinrichtung dient zur Steuerung der Zuführeinrichtung, der Umformeinrichtung und der Schnitteinrichtung auf Basis eines NC-Steuerprogramms. Die Federwindemaschine hat ein programmierbares Bahnkurven-Einstellsystem zur Einstellung der Form und/oder Lage der von dem Schnittwerkzeug zu durchlaufenden Bahnkurve. Mit Hilfe dieses Bahnkurven-Einstellsystems kann wahlweise eine geradlinige Bahnkurve, eine zu einer Symmetrieebene spiegelsymmetrische elliptische oder eiförmige Bahnkurve (BK1) mit einem vorgebbaren Verhältnis von Höhe zu Breite oder eine unsymmetrische Bahnkurve (BK3) mit einem von einer Ellipsenform oder Eiform abweichenden nicht-spiegelsymmetrischen Verlauf eingestellt werden.A spring coiling machine for producing helical springs (200) by spring coils has a feed device for feeding wire (115) to a forming device (120), the forming device having at least one winding tool (122, 124) and at least one pitch tool (130), as well as one Cutting device for separating a completed coil spring from the supplied wire after a forming operation has been completed. The cutting device has a cutting tool (152) which can be moved along a predeterminable closed path curve by means of a cutting tool drive system. A control device is used to control the feed device, the forming device and the cutting device based on an NC control program. The spring coiling machine has a programmable path curve setting system for setting the shape and / or position of the path curve to be traversed by the cutting tool. With the help of this path curve setting system, you can choose between a straight path curve, an elliptical or egg-shaped path curve (BK1) with a preselectable height-to-width ratio, or an asymmetrical path curve (BK3) with a non-mirror-symmetrical one that deviates from an elliptical shape or egg shape History can be set.
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
Die Erfindung betrifft eine Federwindemaschine zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a spring coiling machine for producing coil springs by spring winds according to the preamble of claim 1.
Schraubenfedern sind Maschinenelemente, die in zahlreichen Anwendungsbereichen in großen Stückzahlen und unterschiedlichen Ausgestaltungen benötigt werden. Schraubenfedern, die auch als gewundene Torsionsfedern bezeichnet werden, werden üblicherweise aus Federdraht herstellt und je nach der bei der Nutzung vorliegenden Belastung als Zugfedern oder Druckfedern ausgelegt. Druckfedern, insbesondere Tragfedern, werden beispielsweise in großen Mengen im Automobilbau benötigt. Coil springs are machine elements that are required in numerous applications in large numbers and different designs. Coil springs, which are also referred to as twisted torsion springs, are usually made of spring wire and designed depending on the load in use as tension springs or compression springs. Compression springs, in particular suspension springs, are needed for example in large quantities in the automotive industry.
Schraubenfedern werden heutzutage üblicherweise durch Federwinden mit Hilfe numerisch gesteuerter Federwindemaschinen hergestellt. Dabei wird ein Draht (Federdraht) unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm mittels einer Zuführeinrichtung einer Umformeinrichtung der Federwindemaschine zugeführt und mit Hilfe von Werkzeugen der Umformeinrichtung zu einer Schraubenfeder umgeformt. Zu den Werkzeugen gehören in der Regel ein oder mehrere bezüglich ihrer Stellung einstellbare Windestifte zur Festlegung und ggf. zur Veränderung des Durchmessers von Federwindungen und ein oder mehrere Steigungswerkzeuge, durch die die lokale Steigung der Federwindungen in jeder Phase des Fertigungsprozesses bestimmt wird. Nach Abschluss einer Umformoperation wird eine fertiggestellte Schraubenfeder unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Draht abgetrennt.Coil springs are nowadays commonly manufactured by spring winches using numerically controlled spring coiling machines. In this case, a wire (spring wire) is supplied under the control of an NC control program by means of a feeder a forming device of the spring coiling machine and formed by means of tools of the forming device to form a coil spring. The tools typically include one or more wind pins that are adjustable in position to define and, if necessary, alter the diameter of spring coils and one or more pitch tools that determine the local pitch of the spring coils at each stage of the manufacturing process. Upon completion of a forming operation, a finished coil spring is separated from the supplied wire under the control of the NC control program by means of a cutter.
Bei der Federherstellung ist häufig die Art des Schnitts von großer Bedeutung, da sie bestimmte Eigenschaften der fertigen Schraubenfeder mitbestimmt. Im Allgemeinen unterscheidet man drei Arten von Schnittverfahren, nämlich den sogenannten „Geradschnitt“, den „Rotationsschnitt“ und den „Torsionsschnitt“. Beim Geradschnitt führt ein Schnittwerkzeug beim Trennen des Drahtes eine geradlinig lineare Schnittbewegung aus. Beim Rotationsschnitt wird die Schnittkante des Schnittwerkzeugs zum Trennen des Drahts entlang einer im Wesentlichen elliptischen Bahnkurve geführt. Beim Torsionsschnitt wird der Draht mechanisch so belastet, dass er durch eine Torsionsbeanspruchung abgetrennt werden kann. Durch Torsionsschnitt kann man einen gratfreien Schnitt erhalten. Bei den anderen beiden Schnittarten werden in der Regel an der Schnittfläche Schnittgrate erzeugt, die in manchen Fällen vor der weiteren Verwendung der Schraubenfedern durch Bürsten, Strahlen oder Schleifen beseitigt werden müssen.In the manufacture of springs often the type of cut is of great importance, as it determines certain properties of the finished coil spring. In general, three types of cutting methods are distinguished, namely the so-called "straight cut", the "rotary cut" and the "twist cut". When cutting straight, a cutting tool performs a linear linear cutting motion when cutting the wire. In the rotary cut, the cutting edge of the cutting tool is guided along a substantially elliptical trajectory to separate the wire. In torsional cutting, the wire is mechanically loaded so that it can be separated by a torsional stress. By torsion cut you can get a burr-free cut. In the other two types of cut, burrs are usually produced at the cut surface, which in some cases must be eliminated by brushing, blasting or grinding prior to further use of the coil springs.
Die europäische Patentanmeldung
Das Schnittwerkzeug wird in einem Schlitten gehalten, der in einer Linearführung linear beweglich geführt ist. Die Linearführung ist schwenkbar gelagert. Ein Antriebsmotor ist über eine Antriebswelle, einen Exzenter und ein Pleuel mit dem Schlitten gekoppelt und kann dadurch die lineare Hin- und Herbewegung des Schnittwerkzeugs bewirken. Die Schwenkbewegung der Linearführung kann über eine zweite Antriebswelle bewirkt werden, die über einen Exzenter an der Linearführung angreift. Der Antriebsmotor kann wahlweise außer Eingriff mit der zweiten Antriebswelle oder in Eingriff mit der zweiten Antriebswelle stehen. Ist keine Antriebsverbindung eingestellt, so führt die Schnitteinrichtung einen Geradschnitt aus. Bei Ankopplung der zweiten Antriebswelle an den Antriebsmotor führt die Linearführung eine pendelnde Schwenkbewegung aus, so dass sich aus der Überlagerung der geradlinigen Linearbewegung und der Schwenkbewegung eine tropfenförmige Bahnkurve des Schnittwerkzeugs ergibt. The cutting tool is held in a carriage, which is guided linearly movable in a linear guide. The linear guide is pivotally mounted. A drive motor is coupled via a drive shaft, an eccentric and a connecting rod with the carriage and can thereby cause the linear reciprocation of the cutting tool. The pivoting movement of the linear guide can be effected via a second drive shaft, which acts via an eccentric on the linear guide. The drive motor may optionally be disengaged from the second drive shaft or engaged with the second drive shaft. If no drive connection is set, then the cutting device performs a straight cut. When the second drive shaft is coupled to the drive motor, the linear guide executes a pendulum pivoting movement, resulting in a drop-shaped trajectory of the cutting tool from the superimposition of the linear linear motion and the pivoting movement.
Das Patent
Die japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer
AUFGABE UND LÖSUNG TASK AND SOLUTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare, bedienerfreundliche Federwindemaschine bereitzustellen, die mit hoher Produktivität Schraubenfedern herstellen kann, welche hinsichtlich Schnittbild, Lage des Schnittgrats und anderer Federparameter entsprechend ihrer Spezifikation optimiert sind.The invention has for its object to provide a flexible, user-friendly spring coiling machine, which can produce coil springs with high productivity, which are optimized in terms of sectional view, location of the cutting flash and other spring parameters according to their specification.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Federwindemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. 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 spring coiling machine with the features of claim 1 ready. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.
Die Federwindemaschine gemäß der beanspruchten Erfindung hat ein programmierbares Bahnkurven-Einstellsystem zur Einstellung der Form und/oder Lage der von dem Schnittwerkzeug zu durchlaufenden Bahnkurve. Das Bahnkurven-Einstellsystem erlaubt es, flexibel und einfach unterschiedliche Schnittarten einzustellen. Dabei kann wahlweise eine geradlinige Bahnkurve (für einen Geradschnitt), eine zu einer Symmetrieebene spiegelsymmetrische elliptische oder eiförmige Bahnkurve mit einem vorgebbaren Verhältnis von Höhe zu Breite oder eine unsymmetrische, d.h. nicht-spiegelsymmetrische Bahnkurve mit einem von einer Ellipsenform oder Eiform abweichenden Verlauf eingestellt werden. Durch diese Einstellmöglichkeiten sind je nach Anwendungsfall unter anderem eine Erweiterung des Einsatzspektrums des Geradschnitts oder eines Rotationsschnitts, eine Optimierung der Stückleistung (Maschinenausbringung), eine Optimierung des Schnittbilds an der fertigen Schraubenfeder, eine Optimierung der Lage des Schnittgrats an der fertigen Schraubenfeder und/oder eine Erhöhung der Standzeit der Schnittwerkzeuge, insbesondere beim Geradschnitt, erzielbar. The spring coiling machine according to the claimed invention has a programmable trajectory adjustment system for adjusting the shape and / or position of the trajectory to be traversed by the cutting tool. The trajectory adjustment system makes it possible to flexibly and easily set different cutting types. Optionally, a rectilinear trajectory (for a straight cut), an elliptical or egg-shaped trajectory mirror-symmetrical to a plane of symmetry with a predeterminable height-to-width ratio, or an asymmetrical, i. Non-mirror-symmetric trajectory be set with a deviating from an ellipse shape or egg shape course. These settings include, depending on the application, inter alia, an extension of the range of application of the straight section or a rotation section, an optimization of unit performance (machine output), an optimization of the sectional image of the finished coil spring, optimizing the position of the cutting burr on the finished coil spring and / or one Increase the service life of the cutting tools, especially when straight cutting, achievable.
Die beanspruchte Erfindung nutzt ein programmierbares Bahnkurven-Einstellsystem, wodurch es einem Bediener möglich ist, ohne manuelle Eingriffe an den mechanischen Komponenten der Schnitteinrichtung ein großes Spektrum unterschiedlicher Bahnkurven für das Schnittwerkzeug vorzugeben und diese allein durch Steuerungseingriffe zu programmieren.The claimed invention utilizes a programmable trajectory adjustment system which allows an operator to specify a wide range of trajectory trajectories for the cutting tool without manual intervention on the mechanical components of the cutting device and to program these solely by control intervention.
Bei bevorzugten Ausführungsformen werden die Einstellmöglichkeiten dadurch ermöglicht, dass das Schnittwerkzeug-Antriebssystem einen durch die Steuereinrichtung ansteuerbaren ersten Antrieb zur Erzeugung einer ersten Bewegung des Schnittwerkzeugs und einen unabhängig von dem ersten Antrieb durch die Steuereinrichtung ansteuerbaren zweiten Antrieb zur Erzeugung einer der ersten Bewegung überlagerten zweiten Bewegung des Schnittwerkzeugs aufweist. Unterschiedliche Komponenten der Schnittbewegung können dadurch in fast beliebigen Verhältnissen zueinander eingestellt werden.In preferred embodiments, the adjustment possibilities are made possible by the cutting tool drive system having a first drive controllable by the control device for generating a first movement of the cutting tool and a second drive controllable by the control device independently of the first drive for generating a second movement superimposed on the first movement of the cutting tool. Different components of the cutting motion can be adjusted in almost any proportions to each other.
Vorzugsweise ist die erste Bewegung eine geradlinige Linearbewegung entlang einer ersten Richtung und die zweite Bewegung ist eine der Linearbewegung überlagerte Schwenkbewegung quer zur ersten Richtung. Es wäre auch möglich, zwei geradlinige Linearbewegungen in zueinander senkrechten Richtungen zu überlagern. Preferably, the first movement is a linear linear movement along a first direction and the second movement is a linear motion superimposed pivotal movement transverse to the first direction. It would also be possible to superpose two rectilinear linear movements in mutually perpendicular directions.
Bei einer Variante ist das Schnittwerkzeug an einem Schlitten befestigt, der entlang einer Linearführung in einer ersten Richtung geradlinig hin und her verfahrbar ist, und die Linearführung ist an einem Schwenkelement befestigt, das um eine senkrecht zur ersten Richtung verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist, wobei der erste Antrieb mit dem Schlitten und der zweite Antrieb mit dem Schwenkelement gekoppelt ist. Hierdurch ist eine besonders steife Anordnung gegeben, die auch bei starken Schnittkräften nur relativ geringe Kippmomente erzeugt. Es wäre auch möglich, ein Schwenkelement auf einem linear verfahrbaren Schlitten zu befestigen.In one variant, the cutting tool is mounted on a carriage which is linearly reciprocable along a linear guide in a first direction, and the linear guide is fixed to a pivot member which is pivotable about a pivot axis perpendicular to the first direction, the first one pivoting Drive with the carriage and the second drive is coupled to the pivot element. As a result, a particularly rigid arrangement is given, which only generates relatively low tilting moments, even with strong cutting forces. It would also be possible to attach a pivoting element on a linearly movable carriage.
Die Möglichkeit, die Form und/oder Lage der Schnittbahn (Bahnkurve des Schnittwerkzeuges) ausschließlich über Einstellungen für die elektrischen Antriebe vorzunehmen, wird bei einer Variante der Federwindemaschine dazu genutzt, beim Programmieren der Bahnkurve in einem Teach-Prozess manuell einen, zwei, drei oder mehr Randpunkte bzw. Störkonturen anzufahren und dadurch die Bahnkurve so zu legen, dass die Bahnkurve im späteren Betrieb immer innerhalb dieser Störkonturen bleibt und keine Kollisionen beispielsweise mit Windewerkzeug oder Steigungswerkzeug vorkommen können. Dazu ist die Steuereinrichtung für eine Teach-in Programmierung konfiguriert. Die Konfiguration ist vorzugsweise derart, dass in einer Programmierungskonfiguration das Schnittwerkzeug manuell an eine oder mehrere Positionen im Bereich einer gewünschten Bahnkurve positionierbar ist, die Koordinaten der Positionen in einem Speicher der Steuereinrichtung speicherbar sind, unter Verwendung der Koordinaten eine Bahnkurve berechenbar ist und das Schnittwerkzeug in einer Betriebskonfiguration unter der Steuerung durch die Steuereinrichtung entlang der Bahnkurve bewegbar ist. Üblicherweise handelt es sich bei den angefahrenen Positionen um Störpunkte, die als Punkte definiert werden, welche die Bahnkurve nicht überschreiten darf. The possibility of making the shape and / or position of the cutting path (trajectory of the cutting tool) exclusively via settings for the electric drives is used in a variant of the spring coiling machine, manually when programming the trajectory in a teach process one, two, three or To approach more edge points or interference contours and thereby lay the trajectory so that the trajectory always remains within these Störkonturen in later operation and no collisions can occur, for example, with wind tool or pitch tool. For this purpose, the control device is configured for a teach-in programming. The configuration is preferably such that, in a programming configuration, the cutting tool is manually positionable to one or more positions around a desired trajectory, the coordinates of the positions can be stored in a memory of the controller, the trajectory is calculable using the coordinates, and the cutting tool is an operating configuration under the control of the control means along the trajectory is movable. Usually, the approached positions are interference points, which are defined as points which must not exceed the trajectory.
In einer Variante ist die Federwindemaschine mit einem Kamerasystem ausgestattet, das mit seinem Bildfeld den Bereich der Umformwerkzeuge im Wesentlichen von vorne, d.h. parallel zur Richtung der gewünschten Federachse erfasst. Aus den damit erfassten Bildern kann mit Mitteln der Bildverarbeitung die Position der Störkonturen bestimmt werden. Diese Festlegung kann manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen. Dadurch ist ein „virtueller Teach-Prozess“ möglich, bei dem die Maschinenachsen bzw. die Werkzeuge, insbesondere das Schnittwerkzeug, nicht bewegt werden müssen. Auch in diesem Fall ist die Steuereinrichtung für eine Teach-in Programmierung konfiguriert.In one variant, the spring coiling machine is equipped with a camera system which captures with its image field the area of the forming tools substantially from the front, ie parallel to the direction of the desired spring axis. From the captured images can with the means of Image processing the position of the interference contours are determined. This definition can be manual, semi-automatic or fully automatic. As a result, a "virtual teaching process" is possible in which the machine axes or the tools, in particular the cutting tool, do not have to be moved. Also in this case, the controller is configured for teach-in programming.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Can represent versions.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Die schematische Übersichtsdarstellung in
Die Federwindemaschine
Der Draht wird mit Hilfe von numerisch gesteuerten Werkzeugen der Umformeinrichtung
Ein Steigungswerkzeug
Die Umformeinrichtung kann ein weiteres, von unten vertikal zustellbares Steigungswerkzeug mit einer keilförmigen Werkzeugspitze haben, die bei Einsatz dieses Steigungswerkzeuges zwischen benachbarte Windungen eingeführt wird. Die Verstellbewegungen dieses Steigungswerkzeuges verlaufen senkrecht zur Achse
Oberhalb der Federachse ist eine numerisch steuerbare Schnitteinrichtung
Als Gegenelement für das Schnittwerkzeug dient ein Dorn
Das Schnittwerkzeug
Die Federwindemaschine bzw. die Schnitteinrichtung ist so ausgelegt, dass die Schnittbahn, das heißt die Bahnkurve des Schnittwerkzeugs bei der Schnittbewegung, innerhalb eines konstruktiv bedingten Arbeitsbereichs AB auf fast beliebige Verläufe eingestellt und verändert werden kann. Diese Einstellung erfordert keinen Eingriff eines Bedieners in die mechanischen Komponenten. Vielmehr ist die Einstellung über die Bedieneinheit
Mithilfe eines frei programmierbaren Bahnkurven-Einstellsystems ist es dabei möglich, die Form und/oder die Lage der von dem Schnittwerkzeug zu durchlaufenden Bahnkurve durch Programmierung der Steuereinheit
Bei der Ausführungsform ist hierzu ein Schnittwerkzeug-Antriebssystem vorgesehen, das zwei über die Steuereinheit
Durch die Größe bzw. Amplitude der Schwenkbewegung kann beispielsweise die Breite einer elliptischen Bahnkurve (gemessen senkrecht zur ersten Richtung
Der erste Antrieb mit seinen zugehörigen Komponenten sollte eine gewisse Schwungmasse bereitstellen, damit genügend kinetische Energie für den Schnitt bereitsteht. Der zweite Antrieb sollte eine hohe Dynamik aufweisen, um bei Bedarf schnelle Bewegungsänderungen zu ermöglichen.The first drive with its associated components should provide some flywheel mass to provide enough kinetic energy to cut. The second drive should have high dynamics to allow rapid movement changes when needed.
Zur weiteren Erläuterung ist in
Einige Beispiele für besonders vorteilhafte Bahnkurven unter unterschiedlichen Produktionsbedingungen werden unten näher erläutert, z.B. im Zusammenhang mit
Die
Auf der der Schwenkachse
Der erste und der zweite Antrieb, die jeweils durch elektrische Servoantriebe gebildet werden, werden über die Steuereinrichtung
Der erste Antrieb
Der erste Antrieb
Das Schwenkelement
Das Bahnkurven-Einstellsystem der Ausführungsform ist sehr bedienerfreundlich ausgelegt, so dass die komplexen Einstellungen für die richtige Bahnkurve intuitiv auch von weniger erfahrenen Bedienern vorgenommen werden können.
An der Bedieneroberfläche werden dem Bediener rechts neben der grafischen Darstellung Schaltflächen zur Einstellung von Bahnkurvenparametern bereitgestellt. Mit der oberen Schaltfläche ELB lässt sich über Betätigung der Pfeil-Tasten die Ellipsenbreite zwischen einem Minimalwert (0) und einem Maximalwert (90) einstellen. Diese Werte beziehen sich jeweils auf eine konstante Höhe der Ellipse. Bei Einstellung des unteren Grenzwertes ELB = 0 wird somit ein Geradschnitt (lineare Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeugs) ausgeführt. At the user interface, buttons for setting trajectory parameters are provided to the operator to the right of the graphical representation. With the upper button ELB the ellipse width between a minimum value (0) and a maximum value (90) can be adjusted by pressing the arrow keys. These values each refer to a constant height of the ellipse. When setting the lower limit value ELB = 0, a straight cut (linear reciprocation of the cutting tool) is thus executed.
Die darunterliegende Schaltfläche VH bewirkt über Betätigung der Pfeil-Tasten eine horizontale Verschiebung der gesamten geschlossenen Bahnkurve zwischen einem Minimalwert VH = 0 und einem Maximalwert. Diese horizontale Verschiebbarkeit der Bahnkurve ermöglicht u.a. den Einsatz identischer Werkzeuge (Dorn, Schnittmesser) bei unterschiedlichen Bahnkurven. Würde nur die Breite der Ellipse einstellbar sein, so würde die Mitte der Bahnkurve unverändert bleiben und der Auftreffpunkt des Schnittwerkzeugs auf den Draht würde vom Dorn weg bzw. in Richtung des Dorns wandern. Die Schnittbedingungen würden sich dadurch in der Regel verschlechtern. Ohne seitliche Verstellbarkeit müsste theoretisch das Schnittmesser für jede Bahnkurve eine etwas andere Schnittgeometrie haben.The underlying VH button actuates the arrow keys, a horizontal displacement of the entire closed trajectory between a minimum value VH = 0 and a maximum value. This horizontal displacement of the trajectory allows u.a. the use of identical tools (mandrel, cutting knife) at different trajectories. If only the width of the ellipse could be adjusted, the center of the trajectory would remain unchanged and the point of impact of the cutting tool on the wire would move away from the mandrel or in the direction of the mandrel. The cutting conditions would usually worsen as a result. Without lateral adjustability, theoretically, the cutting blade would have to have a slightly different cutting geometry for each trajectory.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verstellung der Ellipsenbreite und die Verstellung der horizontalen Lage der Bahnkurve in der Weise über Software verknüpft sind, dass nur Parameterkombinationen einstellbar sind, die die Lage des Auftreffpunktes nicht oder nur so geringfügig verlagern, dass ein optimaler Schnitt möglich bleibt. Gegebenenfalls kann ein Warnsignal generiert werden, wenn Parameter nicht ausreichend gut zueinander passen.It can be provided that the adjustment of the ellipse width and the adjustment of the horizontal position of the trajectory are linked in such a way via software that only parameter combinations are adjustable, which do not or only slightly shift the position of the impact point, that an optimal cut is possible , If necessary, a warning signal can be generated if parameters do not match each other sufficiently well.
Über die darunterliegende Schaltfläche N lässt sich die Neigung der Bahnkurve einstellen. Ein Wert N = 0 entspricht einer vertikal ausgerichteten Bahnkurve (lange Halbachse vertikal), bei negativen Werten wird die Bahnkurve nach links, das heißt in Richtung Einzug, und bei positiven Werten nach rechts in Richtung der Windestifte verkippt. Die darunterliegende Schaltfläche VV bewirkt eine Verschiebung der Bahnkurve als Ganzes in vertikaler Richtung. Mit der unteren Schaltfläche D wird der Wert für den aktuellen Drahtdurchmesser eingegeben. Andere Konfigurationen, welche im Ergebnis die gleichen, äquivalente oder ähnliche Einstellmöglichkeiten bieten, sind möglich. The underlying N button adjusts the slope of the trajectory. A value N = 0 corresponds to a vertically oriented trajectory (long semiaxis vertical), with negative values the trajectory is tilted to the left, that is to say in the direction of retraction, and in the case of positive values to the right in the direction of the wind pins. The underlying button VV causes a shift of the trajectory as a whole in the vertical direction. The lower button D is used to enter the value for the current wire diameter. Other configurations which in effect provide the same, equivalent or similar adjustment possibilities are possible.
Die Einstellmöglichkeiten sind nur beispielhaft angegeben. Einzelne Einstellmöglichkeiten können bei Varianten auch völlig entfallen. Einstellmöglichkeiten können auf unterschiedliche Weise praktisch umgesetzt werden. Einige oder alle Parameter können z.B. direkt in die Steuerungssoftware eingegeben werden, so dass eine Bedieneroberfläche mit Schiebereglern oder dergleichen nicht nötig ist. Die vertikale Verstellung der Bahnkurve wird in der Regel nicht programmiert, sondern kann durch manuelle Verstellung der Länge des Pleuels realisiert werden. Es ist auch möglich, in einem Speicher der Steuereinrichtung eine Anzahl vordefinierter Bahnkurven-Basistypen zu hinterlegen, die z.B. hinsichtlich Produktionsgeschwindigkeit oder anderer Parameter optimiert sind. Diese können dann vom Bediener aufgerufen und ggf. über Veränderung einzelner Parameter noch feinjustiert und an die Bedingungen des aktuell einzurichtenden Federwindeprozesses angepasst werden.The setting options are given by way of example only. Individual settings can be completely eliminated in variants. Setting options can be practically implemented in different ways. Some or all parameters may e.g. be entered directly into the control software, so that a user interface with sliders or the like is not necessary. The vertical adjustment of the trajectory is usually not programmed, but can be realized by manual adjustment of the length of the connecting rod. It is also possible to deposit in a memory of the controller a number of predefined orbital base types, e.g. are optimized in terms of production speed or other parameters. These can then be called up by the operator and, if necessary, fine-tuned by changing individual parameters and adapted to the conditions of the spring coil process currently being set up.
Im Folgenden werden einige ausgewählte Schnittarten mit ihren spezifischen Anwendungsbereichen und Eigenschaften anhand von
Das System kann für einen Geradschnitt eingestellt werden (
Das System kann auch auf einen Rotationsschnitt bzw. einen rotierenden elliptischen Schnitt eingestellt werden (
Die Ausführungsform ermöglicht diese auch bei konventionellen Federwindemaschinen häufig verfügbaren Schnittarten mit einem im Vergleich zum Stand der Technik vergrößerten Spektrum bei vereinfachter Einstellmöglichkeit. Der oben beschriebene Geradschnitt (vertikale Werkzeugbewegung in Verbindung mit Messer und Abschneidedorn mit senkrechter Schnittkante) kann modifiziert werden zu einem modifizierten Geradschnitt (
Weiterhin sind viele andere Varianten des Rotationsschnitts verfügbar. Bei der Schnittart „variabel rotierender Schnitt“ (
Bei der Schnittart „fliegender rotierender Schnitt“ (
Bei dieser Betriebsart des kontinuierlichen Drahtvorschubs mit rotierend fliegendem Schnitt wird der Draht kontinuierlich mit konstanter oder variierender endlicher Vorschubgeschwindigkeit vorgeschoben bzw. eingezogen. Es gibt also über die Produktion vieler aufeinanderfolgender Schraubenfedern keinen Stillstand der Drahtzufuhr. Dadurch steigt die Stückleistung. Wenn der Drahtvorschub konstant läuft, muss der Drahtvorrat, der zum Beispiel auf einem Haspel vorgehalten wird, nicht andauernd beschleunigt und abgebremst werden. Dies gilt auch für die Antriebe der Zufuhreinrichtung und der Werkzeuge. Dadurch sinkt der Energiebedarf pro Feder im Vergleich zu Verfahren mit stehendem Schnitt, bei denen der Drahtvorschub für den Schnittvorgang angehalten werden muss. Zudem gibt es keinen ruckartigen Zug auf den Draht und keinen Stick-Slip-Effekt, wodurch die Qualität der hergestellten Federn im Vergleich zu Verfahren mit stehendem Schnitt deutlich erhöht werden kann. In this continuous flywheel continuous wire feed mode, the wire is continuously advanced or retracted at a constant or varying finite feed rate. So there is no stoppage of wire feed over the production of many consecutive coil springs. This increases the piece performance. If the wire feed is running constantly, the wire supply, which is held for example on a reel, not constantly accelerated and decelerated. This also applies to the drives of the feeder and the tools. As a result, the energy requirement per spring is reduced in comparison with methods with a standing cut, in which the wire feed for the cutting process must be stopped. In addition, there is no jerky pull on the wire and no stick-slip effect, whereby the quality of the springs produced can be significantly increased compared to methods with a standing cut.
Bei der Betriebsart „fliegender Schnitt“ erfolgt automatisch eine Koordination der Bewegungsgeschwindigkeit des Schnittwerkzeugs entlang der Bahnkurve mit der Einzugsgeschwindigkeit des Drahts in der Weise, dass die Form der Bahnkurve so an die Umlaufgeschwindigkeit des Schneidwerkzeug angepasst wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Schneidkante in horizontaler Richtung (im Wesentlichen parallel zur Drahtvorschubrichtung) in einem Zeitintervall beginnend vor dem Eindringen der Abschneidekante in den Draht bis zur Aufhebung des Schnittkontakts zwischen Schnittwerkzeug und Draht größer ist als die Drahtvorschubgeschwindigkeit. Bezeichnet man dasjenige Zeitintervall, in welchem das Schnittwerkzeug in Eingriff mit dem Draht steht, als „Drahtkollisionsbereich“, so sollte das Schnittwerkzeug so beschleunigt werden, dass dessen Horizontalkomponente (parallel zur Drahtvorschubgeschwindigkeit) bereits vor Beginn des Schnitts größer ist als diejenige des Drahts und erst nach Austritt aus dem Draht die Drahtgeschwindigkeit wieder unterschreitet. Daher sind bei dieser Betriebsart in der Regel flache elliptische Bahnkurven mit relativ großer Breite und entsprechend großer Horizontalkomponente der Bewegungsgeschwindigkeit einzustellen. In the "flying cut" mode, the moving speed of the cutting tool along the trajectory is automatically coordinated with the drawing speed of the wire in such a manner that the shape of the trajectory is adapted to the rotational speed of the cutting tool such that the moving speed of the cutting edge in the horizontal direction (FIG. substantially parallel to the wire feed direction) in a time interval beginning before the penetration of the cutting edge into the wire until the cut contact between the cutting tool and the wire is greater than the wire feed speed. Calling the time interval in which the cutting tool is in engagement with the wire as "wire collision area", the cutting tool should be accelerated so that its horizontal component (parallel to the wire feed speed) is greater than that of the wire before the beginning of the cut and only after leaving the wire, the wire speed falls below again. Therefore, in this mode usually flat elliptical trajectories are to be set with a relatively large width and correspondingly large horizontal component of the movement speed.
Die hier beispielhaft beschriebenen elliptischen Bahnen des Schnittwerkzeuges stellen nur einige Sonderformen der theoretisch möglichen Bahnkurven dar. Ein Beispiel für eine unsymmetrische optimierte Bahnkurvenform mit endlichem Höhen-Breiten-Verhältnis stellt die Kurve BK3 in
Einschränkungen der theoretisch möglichen Bahnkurven sind zum einen durch Störkanten bzw. Kollisionspunkte mit anderen Werkzeugen, wie Windefinger oder Steigungswerkzeuge, gegeben und zum anderen durch die Grenzen der Dynamik bzw. Leistungsfähigkeit der Antriebsmotoren bedingt. Diese Randbedingungen können unter anderem bei einer Verfahrensvariante berücksichtigt werden, bei der eine Teach-in-Programmierung erfolgt. Bei dieser Verfahrensvariante werden die potentiellen Kollisionspunkte im Bereich der Umformwerkzeuge vom Bediener mit dem Schnittwerkzeug manuell angefahren. Wenn das Schnittwerkzeug an einem Kollisionspunkt positioniert ist, wird diese Position durch eine Eingabe des Bedieners in die Steuerung übernommen, das heißt der Steuerung bekanntgemacht. Unter Verwendung dieser Positionen wird die Bahnkurve dann automatisch so berechnet, dass diese Kollisionsbereiche aus der vom Bediener gewählten Kurvenbahn ausgeklammert werden bzw. nicht angefahren, sondern umfahren werden. Limitations of the theoretically possible trajectories are on the one hand by interference edges or collision points with other tools, such as Windefinger or pitch tools, given and conditional on the other by the limits of the dynamics and performance of the drive motors. These boundary conditions can be taken into account, inter alia, in a method variant in which a teach-in programming takes place. In this variant of the method, the potential collision points in the area of the forming tools are manually approached by the operator with the cutting tool. If the cutting tool is positioned at a collision point, this position is taken over by an input of the operator in the control, that is, the controller announced. Using these positions, the trajectory is then automatically calculated so that these collision areas are excluded from the curved path selected by the operator or not approached, but are bypassed.
Durch die beanspruchte Erfindung können unterschiedliche technische Aufgaben alternativ oder kumulativ gelöst werden. Zum einen ergibt sich eine Erweiterung des Einsatzspektrums gegenüber herkömmlichen Systemen mit Geradschnitt und rotierendem Schnitt. Nach Möglichkeit kann auch eine Optimierung der Stückleistung bzw. der Maschinenausbringung erreicht werden. In vielen Fällen ergibt sich eine Optimierung des Schnittbilds am durchtrennten Draht. Weiterhin kann sich eine Optimierung der Lage der am Draht verbleibenden Schnittgrate im Hinblick auf die beabsichtigte Verwendung oder Weiterverarbeitung der Federn ergeben. Nicht zuletzt können geeignete Einstellungen zu einer Erhöhung der Standzeit der Schnittwerkzeuge insbesondere beim Geradschnitt führen. By the claimed invention different technical tasks can be solved alternatively or cumulatively. On the one hand, there is an expansion of the range of applications compared to conventional systems with straight cut and rotating cut. If possible, an optimization of the unit performance and the machine output can be achieved. In many cases, an optimization of the sectional image results in the severed wire. Furthermore, an optimization of the position of the remaining burrs on the wire with respect to the intended use or further processing of the springs may result. Not least, suitable settings can lead to an increase in the service life of the cutting tools, in particular when cutting straight.
Durch Einstellung der Lage und Neigung der Bahnkurve bzw. Kurvenbahn beim Schneidvorgang, das heißt während das Schneidwerkzeug in Kontakt mit dem Draht ist, kann die Neigung der Schnittkante am Draht bestimmt werden. Weiterhin kann über diese Einstellmöglichkeiten die Neigung bzw. Lage des verbleibenden Schnittgrats bestimmt werden. Beim modifizierten Geradschnitt (schmale Ellipse) wird die Schnittkante geschont bzw. es werden Ausbrüche verhindert, da das Schnittwerkzeug durch das seitliche Wegfahren von der Drahtkante nach Vollendung des Schnitts von durch den Draht verursachten seitlichen Querkräften entlastet wird. By adjusting the position and inclination of the trajectory or curved path in the cutting process, that is, while the cutting tool is in contact with the wire, the inclination of the cutting edge on the wire can be determined. Furthermore, the inclination or position of the remaining chisel can be determined via these settings. In the modified straight cut (narrow ellipse), the cut edge is spared or prevented outbreaks, since the cutting tool is relieved by the lateral moving away from the wire edge after completion of the cut of lateral lateral forces caused by the wire.
Diese Vorteile können dank der Programmierbarkeit der verschiedenen Bahnkurven ohne mechanischen Eingriff an der Federwindemaschine viel einfacher eingestellt werden als bei herkömmlichen Federwindemaschinen, die eine Möglichkeit zur Einstellung unterschiedlicher Bahnkurven hatten. These advantages can be set much more easily thanks to the programmability of the various trajectories without mechanical intervention on the spring coiling machine than in conventional spring coiling machines, which had a possibility for setting different trajectories.
In
Bei dieser Ausführungsform ist somit die Schwenkwelle
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