DE1752891C3

DE1752891C3 - Wickelmaschine für Schraubenfedern

Info

Publication number: DE1752891C3
Application number: DE19681752891
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 5040 Bruehl Guell; Helmut Dipl.-Ing. 5800 Hagen Roubiczek
Original assignee: Hoesch Werke AG
Current assignee: Hoesch Werke AG
Priority date: 1968-07-31
Filing date: 1968-07-31
Publication date: 1975-02-27
Also published as: GB1219058A; DE1752891B2; DE1752891A1

Description

4. Wickelmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (16) als Hydro- oder Preßliiftzylinderaggregat (7) ausgebildet ist und der Verstarker (15) das Servoventil (17) des Stellglieds steuert, wobei Verstärker, Servoventil und Zylinderaggregat in Verbindung mit dem Weggeber (21) den Regelkreis bilden.

5. Wickelmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (16) als Elektromotor ausgebildet ist. den der Verstärker (15) direkt' steuert, wobei Motor und Verstärker in Verbindung mit dem Weggeber (21) den Regelkreis bilden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelmaschine für Schraubenfedern mit einem drehantreibbaren Wikkcldorn. auf Jen der Federdraht über eine nicht angetriebene, entsprechend der gewünschten Steigung der Schraubenfeder kontinuierlich parallel zum Wickeldorn mittels Stellglieds vorschicbbarc Führungsrolle aufwikkclbnr und diese Vorschubbewegung wickeldornwinkelabliüngig steuerbar ist, das Ganze unter Ausrüstung mit einer numerischen Steuerung mit einem die der Fcdersteigungsfunküoiii entsprechenden Federdaien enthaltenden Datenträger, von dem dem Stellglied unter Überwachung durch einen Regelkreis die momentan notwendigen Daten wickeldornwinkelabhängig zur Verfügung stellbar sind.

Bei einer bekannten Wickelmaschine (DT-AS ι 127 310) ist ein in seiner Winkellage einstellbares Leitlineal vorgesehen, dessen Steuerfläche entsprechend der Steigungscharakteristik der zu wickelnden Feder geformt ist. Wenn mit dieser bekannten Steuerungsanordnung Schraubenfedern mit einer z. B.unsteie nro-ressiv verlaufende·* Sie.gung gewickelt werden sollen Ist es erforderlich, das iür eine bestimmte Steigung ausgebildete Leitlineal jeweils gegen ein Lineal mit einer einfach oder auch mehrfach gekmckt verlaufenden Steuerfläche auszutauschen, was naehte.l.gerweise umständlich und zeitaufwendig ist.

-Aus der US-PS 2 373427 ist es bekannt, eine Drehmaschine derart baulich zu verändern, daß nut ihr auch Schraubenfedern automatisch gew.ckelt werden können· die dabei verwendete Steuerung erfolgt elektrisch bzw elektromechanisch. Weiterhin sind aus den DT-Zeitschriftcn »TZ für praktische Metallbearbeitung« WHCf₁ 12. S. 666. »KTZ-B« 1967. Heft 7/8. S. 162 _SOWIC »Werkstatt und Betrieb« 1959. Heft 11. S. 793 bis 803 numerische Steuerungen von Werkzeugmasch.nen •.llgemein bekannt. In dieser allgemein gcbrauchl.chen Art lassen sich die bekannten numerischen Steuerungen jeuoch nicht für die Ansteuerung von Wickelmaschinen verwenden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelmaschine der eingangs definierten Gattung derart auszubilden, daß mit ihr Schraubenfedern beliebiger Steigungen rationell gewickelt werden können und daß sie bei einem erforderlichen Typcnwcihsel der Schraubenfeder rasch und möglichst unkompliziert um stellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelost durch einen elektronischen Speicher, der die gesamten Feder daten aus dem Datenträger speichert und - über einen Taktgeber von einem vom Wickeldorn gesteuerten Impulsgeber veranlaßt - scinervils dem Stellglied unter Steuerung durch einen Eunktionsbildner und einen Ver stärker die momentan notwendigen Daten zur Verfügung stellt, wobei ein Weggeber, der Verstarker, cm Servoventil oder eine Verstellpumpe oder ein Elektromotor des Stellglieds und das Stellglied den Regelkreis bilden.

Der Eunktionsbildner kann dabei in Ausgestaltung der Erfindung ein Impulsintegrator oder ein Digilal-Analogwandlerscin.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung der Wik kelmasehine wird insbesondere durch die Anordnung des schnellen elektronischen Speichers für die gesamten Federdaten aus dem Datenträger sichergestellt, daß ohne Bindung an die Ablcsegeschwindigkeit eines Datenträgers die gesamten für den Wickelvorgang benötigten Daten einer Federtype sofort zugrifrsbereil für die Steuerung des Stellgliedes, dem sie durch den Eunktionsbildner und dem Verstärker zur richtigen Zeit zugeleitet werden, zur Verfügung stehen. Auch können diese Federdaten in beliebig häufiger Wiederholung abgerufen werden, ohne daß der eigentliche Datenträger hierauf abzustimmen oder häufiger als zur einmaligen Eingabe der Federdaten heranzuziehen ist.

Somit ist es bei dieser erfindungsgemäßen Wickelmaschine nicht mehr erforderlich, für jeden Federtyp eine eigene Führungswalze, deren Herstellung teuer und aufwendig ist. bereitzustellen. Zudem kann sowohl im Bereich der Anfangs- und Endwindungen als auch im gesamten übrigen Federbereich jede beliebige Steigung angesteuert werden. Weiterhin läßt sich die Entwicklungszeit für neue Federtypen wesentlich verkiir-

zen, denn ein Datenträger kann in weniger als einer Stunde erstellt werden, während das Anfertigen einer herkömmlichen Führungswalze elv/a drei Tage dauert.

Die Erstellung eines Datenträgers, wie Lochstreifen, Lochkarte, Magnetband od. dgl, läßt sich auf einfache Weise, z. B. auch mittels eines Fernschreiber;-, durchführen. Es ist daher leicht möglich, die Federwickeldalcn fern von der Maschine zu erstellen und gegebenenfalls über Fernschreiber an den verarbeitenden Betrieb zu übermitteln bzw. der Fertigungsmaschine einzugeben. Der Datenträger, beispielsweise ein Lochstreifen, kann auch mittels an sich bekannter Vorrichtungen, eventuell sogar lediglich mit Hilfe zweier Fernschreiber, rasch und billig dupliziert werden.

Auch ist es möglich, durch sofortige Korrektur des Datenträgers unerwünschte Formabwiichungen zu beheben, indem man ein Stück des Lochstreifens herausschneidet und ein anderes da/wischenklebt.

Schließlich sei noch erwähnt, daß eine herkömmliche Führungswalze etwa mit progressiver Steigung bekanntlich nur mit größeren Maßabweichungen wirtschaftlich herstellbar ist. Demgegenüber kann erfindungsgemäß die Genauigkeit der Steigung durch numerische Steuerung der Führungsrolle erheblich gesteigert werden.

Ausgestaltungen der F.rfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 5.

Nachstehend ist die Erfindung mit riezug auf die schematische Zeichnung beispielsweise beschrieben, hs zeigt

F i g. 1 das Prinzip des mechanischen Aufbaues der erfindungsgemäßen Wickelmaschine,

F i g. 2 ein Blockschaltbild des Datenflusses in der Maschine nach Fig. 1.

Bei dem in F i g. 1 aufgezeigten Prinzip der Wickelmaschine wird ein Federdraht 1 in herkömmlicher Weise auf einen rotierenden Wickeldorn 2 gewickelt. Die Steigung der Wicklung wird durch eine einzelne, schmale frei laufende Führungsrolle 6 gesteuert. Diese Rolle 6 erhält in axialer Richtung eine Vorschubbewegung, die entweder durch einen Hydraulikzylinder 7 mit Steuerventilen oder mit einer Verstellpumpe oder durch eine nicht dargestellte Leitspindel mit stufenlos regelbarer Drehzahl bewerkstelligt wird.

Die Position s der Führungsrolle 6 in axialer Richtung ist abhängig von der momentanen Wickelstellung i · τι des rotierenden Wickeldorn^ 2. Diese Abhängigkeit .v = A(i · „τ) wird der Werkstattzeichnung der Feder entnommen und numerisch auf Datenträgern festgehalten. Zur numerischen Steuerung der Führungsrolle 6 ist es nötig, mit geeigneten Mitteln die Winkelstellung i · .τ des Wickeldorns 2 forllaufend abzuiasten. Dies geschieht durch berührungslose elektronische Bausteine, z. B. Sirichgitter. Auf ähnliche Weise muß fortlaufend die Stellung s der Führungsrolle 6 zurückgemeldet werden. Die Istwerte s und i · .τ werden in einem geeigneten Regelkreis mit den Sollwerten des Datenträgers verglichen und entsprechend der Regelabweichung wird das Stellglied beeinflußt.

Die Zahl der Ist- und Sollwerte pro Feder kann beliebig hoch angesetzt werden. Daher ist es auch möglich, die Genauigkeit im Bewegungsablauf der Maschi nc erheblich zu verbessern.

Der Federdraht 1 muß während des Wickeins gespannt bleiben, um die einzelnen Windungen fest auf dem Dorn aufliegen zu lassen. Diese Spannung wird dadurch erreicht, daß die Führungsrolle 6 mittels einer gekoppelten Hydropumpe 8 oder einer elektrischen Wirbelstrombremse entsprechend stark abgebremst wird. Durch die hiermit einstellbare Zugkraft im Federdraht I ist die Möglichkeit gegeben. Fehler im Durch-

messer der Feder bzw. im Endversatz zu korrigieren.

Bei einem absolut korrekten Wickelvorgang muß der Federdraht 1 in seiner gesamten, jeweils noch freien Länge den momentan gewickelten Steigungswinkel zum Dorn 2 aufweisen. Wird dies gewünscht, so muß entweder die Lagerung der Führungsrolle 6 um einen mittleren Steigungswinkel geschwenkt und arretiert oder aber die Rolle 6 frei schwenkbar gelagert werden. In diesem Falle wird der Draht 1 die Führungsrolle 6 von selbst im jeweiligen Steigungswinkel halten.

ao Will man jedoch den Federdraht 1 durch eine variable Schrägstellung der Führungsrolle 6 steuern, so müssen Doppelkolben 9 verwendet werden, die durch ihre verschiedene jeweilige Stellung die Führungsrolle 6 um einen gewünschten, auf dem Datenträger aufgezeichne-

a5 ten Winkel ix schräg stellen.

Das Blockschaltbild des Datenflusses ist in F i g. 2 dargestellt. Die Daten der Feder 10, z. B. die Steigung als Funktion des Drehwinkels, sind in einem Datenträger 11 gespeichert. Die Informationen desselben wer-

den von einem Eingabegerät 12 abgetastet und an einen elektronischen Speicher 13 weitergegeben. Ein Funklionsbildner 14 verwandelt die im Speicher vorhandenen Daten in eine maschinenverständliche Sicuerfunktion, wobei je nach den vorhandenen Einga-

3_S bedaten der Funktionsbildner 14 ein Impulsintegrator oder ein Digital-Analogwandler ist.

Die Spannung, die am Ausgang des Funktionsbildners 14 ansteht und die Steigungsfunktion der Feder darstellt, steuert einen Verstärker 15. Bei Verwendung eines Hydro- oder Preßluftmotors bzw. -Zylinders als Stellglied 16 der Führungsrolle 6 steuert der Verstärker 15 ein Servoventil 17. Bei Verwendung eines Elektromotors als Stellglied 16 steuert der Verstärker 15 den Elektromotor direkt.

₊₅ Am Wickeldorn 2 der Wickelmaschine 18 ist ein Impulsgeber 19 angebracht. Dieser veranlaßt nacheinander über den Taktgeber 20 den schnellen Speicher 13 zur Übergabe der in ihm gespeicherten Daten an den Funklionsbiklner 14; beispielsweise wird alle 10" am

jo Wickeldorn 2 der zugehörige Datenwert derart verarbeitet, daß der Digitalwert vom Speicher 13 in den Funktionsbildner 14 übermittelt wird und der Funktionsbildner den zugehörigen Spannungswert zur Steuerung bereitstellt. Dabei wird der Taktgeber 20 entweder — wie beschrieben — mittelbar vom Wickeldorn 2 winkelabhängig gesteuert oder aber von der Netzfrequenz, wenn Synchronmotoren zum Bewickeln Verwendung finden. Die Rückmeldung über die Position der Führungsrolle 6 erfolgt über den Weggeber 21, der den Lage-Istwert ermittelt, welcher dem Verstärker 15 zum Vergleich mit dem Sollwert zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wickelmaschine für Schraubenfedern mit einem drehantreibbarcn Wickeldorn, auf den der Federdraht über eine nicht angetriebene, entsprechend der gewünschten Steigung der Schraubenfeder kontinuierlich parallel zum Wickeldorn mittels Stellglieds vorschiebbare Führungsrolle aufwickelbar und diese Vorschubbewegung wickeldornwinkcliibhängig steuerbar ist, das Ganze unter Ausrüstung mit^einer numerischen Steuerung mit einem die der ;Fedef$leigjjngsfunkl{ion entsprecBeridcn Frrderdaten enthaltenden Datenträger, von dem dem Stellglied unter Überwachung durch einen Regelkreis die momenlan nolwendigen Daten wickeldornwinkclabhängig zur Verfugung stellbar sind, gekennzeichnet durch einen elektronischen Speicher (13), der die gesamten Federdaten aus dem Datenträger (11) speichert und — über einen Taktgeber (20) von einem vom Wickeldorn (2) gesteuerten Impulsgeber (19) veranlaßt — seinerseits dem Stellglied (16) unter Steuerung durch einen Tunk lionsbildner (14) und einen Verstärker (15) die momentan nolwendigen Daten /ur Verfugung stellt. *5 wobei ein Weggeber (21), der Verstärker (15). ein Servoventil (17) oder eine Verstellpumpe oder ein Elektromotor des Sieliglieds und das Stellglied (16) den Regelkreis bilden.

2. Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Funktionsbildner (14) ein Im pulsintegrator oder ein Digiial-Analogwandler ist.

3. Wickelmaschine nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (16). als Hydro- oder Preßluftmolor ausgebildet ist und der Verstärker (15) die Verstellpumpe des Stellglieds steuert, wobei Motor und Verstärker in Verbindung mit dem Weggeber (21) den Regelkreis bilden.