DE2240963C3

DE2240963C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern mit Vorspannung

Info

Publication number: DE2240963C3
Application number: DE19722240963
Authority: DE
Inventors: Jannes Jonge Borne Poerink (Niederlande)
Original assignee: Draadindustrie Jonge Poerink Bv Borne (niederlande)
Current assignee: Draadindustrie Jonge Poerink Bv Borne (niederlande)
Priority date: 1972-08-21
Filing date: 1972-08-21
Publication date: 1975-11-06
Also published as: DE2240963A1; NL7311345A; DE2240963B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern mit Vorspannung im Dornwickelverfahren, bei dem ein Draht einem Wickeldorn zugeführt wird und um diesen mit fortschreitender Wicklungsfront in Federwindungen gelegt wird.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es ist bekannt, Schraubenfedern mit geringer Vorspannung herzustellen, indem ein Draht unter Zugspannung aut einen sich drehenden Dorn gewickelt wird. Dabei wird der Draht durch ihn bremsende Backen hindurch zugeführt, die entsprechend dem Fortschreiten der Windungen am Dorn entlang geführt werden (vgl. DT-PS 4 44 501).

Um Schraubenfedern mit Vorspannung zu erhalten, ist es ferner bekannt, vor dem Federwickeln den Draht um seine Achse zu verdrehen, so daß er eine Torsionsvorspannung bekommt, und ihn mit dieser Vorspannung auf den Dorn zu wickeln (vgl. DT-PS 1 37 883).

Nachteilig bei dieser Methode ist, daß die Vorverspannung nur mit relativ komplizierten, zusätzlichen Maschinenelementen durchgeführt werden kann, bzw. daß das Federwickeln mit bereits insgesamt vorgespanntem Draht erfolgen muß. Außerdem kann die Vorspannung nur schwer konstant gehalten werden, da sich geringe Härteunterschiede im Draht stark auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorgespannte Schraubenfedern mit relativ großer Vorspannung im Dornwickelverfahren preisgünstig zu erzeugen, wobei die Vorspannung der Federn gleichmäßig über die gesamte Wickellänge sein soll und sowohl die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einfach zu gestalten, leicht zu bedienen als auch der Draht unvorbehandelt einzugeben sein soll.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst. daß der zugeführte Draht entgegen der Wicklungsfonschreitrichtung in einem bestimmten Abstand von der Wicklungsfront aufgenommen und in einer gespreizten Schraubenlinie vcrdie Wicklungsfront geführt wird.

Damit wird die vorgenannte Aufgabe in vorteilhaft einfacher Weise gelöst. Dadurch, daß die Entfernung der Aufnahme des Drahtes variiert werden kann, können größere und kleinere Vorspannungen dem Draht eingegeben werden. Die gespreizte Schraubenlinie kann nicht nur aus einer Windung, sondern auch aus einer halben, viertel oder mehrfachen Windung bestehen. Als Werkstoff eignet sich beispielsweise üblicher. für die Herstellung von Zugfedern geeigneter Stahldraht.

Die Wirkungsweise des Verfahrens beruht darauf. daß der in einer gespreizten Schraubenlinie zugeführte Draht zunächst auf der Länge vom Aufnahmepunkt bis zur Wicklungsfront um einen Winkel von etwa 180^c tordiert wird. Mit dieser Torsion wird er vor die Wicklungsform gelegt, wobei innerhalb der einzelnen Windungen kein Ausgleich der Spannung erfolgt, sondern die Vorspannung beibehalten wird. Selbstverständlich kann mit rechts oder links umlaufenden Wickeldornen gearbeitet werden; es muß nur darauf geachtet werden, daß die Vorspannung in den Drähten entegegengeselzt der Zugspannungsbeanspruchung der Schraubenfeder wirkt.

Mit Sicherheit kann das Herausspringen der vor die Wicklungsfront gelegten Drähte verhindert weiden, wenn in Ausgestaltung der Erfindung der Draht unmittelbar vor der Wicklungsfront entgegen der Wicklungsfortschreitrichtung zwangsweise geführt wird.

Erfahrungsgemäß ergibt sich eine ausreichende Vorspannung, wenn gemäß einem weiteren Merkmal im Rahmen der Erfindung der zugeführte Draht etwa 10 bis 20 Windungsbreiter« vor der Wicklungsfront aufgenommen wird.

Das Verfahren läßt sich mit einer Vorrichtung durchführen, die wie bei der Vorrichtung gemäß der US-PS 26 50 638 (vgl. F i g. 1 und 2) mit einem längs zum Dorn verschiebbaren, in Drehrichtung festgelegten Anschlagklotz mit einer Zunge versehen ist, die wenigstens mit einer Drahtführungsnut ausgestattet ist.

Im Unterschied zu der bekannten Vorrichtung, auf der nur Federn mit geringer Vorspannung gewickelt werden können, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführungsnut schräg zur Radialebene des Dorns angeordnet ist und daß die Zunge mit ihrer Führungsfläche vom Dorn einen Absland aufweist, der im wesentlichen dem Drahtdurchmesser entspricht.

In dieser Ausbildung ist die Vorrichtung nach der Erfindung in vorteilhafter Weise einfach aufgebaut. Ein wesentlicher Unterschied zur bekannten Vorrichtung gemäß der US-PS 26 50 638 besteht darin, daß dort die Zunge mit der Drahtführungsnut einen wesentlich grö-

15

«eren Abstand vom Wickeldorn hat. Fine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stanrf_er Technik ist darin zu sehen, daß in Ausgestaltung fr Erfindung die Zunge mit mehrt·-en Drahtführungsien unterschiedlicher Schräglage ausgetattet sein " Durch Einlegen des Drahies in verschiedene Nuicrn die Länge der Schraubenlinie, in der der nⁿaht"zugeführt wird, variabel gestaltet werden. Emsrechend können verschiedene Vorspannungen im Draht erzeugt werden.

Nach einem weiteren Merkmal -st ein Fuhrungszapfen auf der Zunge in der Nähe der Anschlagfläche des Anschlagklotzes angeordnet; mit diesem wird das Herg „ringen der Windungen aus der Wicklungsfront verhindert und der Draht aus der gespreizten Schraubenlinie sicher vor die Wicklungsfront geiührt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die ein Ausführu-gsbeispiel der zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Vorr/chtung

»eigt Es zeigt
pig ι die Vorrichtung beim Wickeln einer Zug-

Schraubenfeder,

F i g 2 den Anschlagklotz mit Zunge. In Fig. 1 ist ein Wickeldorn 1 dargestellt, der auf einer Seite in das angetriebene Futter 2 einer D:ch- oder Wickelbank eingespannt ist und der auf der gegenüberliegenden Seite in einem Lager 3 drehbar gehalten ist. Vom Futter 2 bis zum Lager 3 erstreckt sich unterhalb seitlich zum Wickeldorn eine ikipportführune 4 die wie im folgenden beschrieben, als Anschlag benutzt wird. Auf den Wickeldorn 1, von dem nur ein Teil seiner Länge dargestellt ist. ist ein Anschlagklotz 5 aufgeschoben. Der Anschlagklotz 5 (F i g. 2) besteht aus einer Führungsmuffe 6, die Zylinderform hat und in Achsenrichtung eine Bohrung 7 mit einer lichten Weite besitzt die dem Durchmesser des Wickeldorn 1 entspricht Außerdem trägt die Führungsmuffe 6 seitlich einen Anschlagstift 9, der auf der Supportführung 4 aufliegt so daß bei Drehung des Wickeldorn 1 der Anschlagstift 9 leicht gegen die Supportführung 4 gedruckt wird.

Die eine Stirnfläche des Anschlagklotzes 5 ergibt die Anschlagfläche 10. Von der Anschlagfläche 10 ausgehend ist eine massive Zunge 11 in einem Stück zusammen mit der Führungsmuffe 6 hergestellt, indem ein Teil eines ganzen Zylinders weggefräst wurde und der untere Teil zusammen mit einer Vertiefung als Teil der Bohrung 7 stehengelassen wurde. Die Zunge 11 hat demnach einen etwa wannenförmigen Querschnitt.

Quer zur Längsachse sind in de. Zunge 11 mit verschiedenen Anstellwinkeln drei Nuten 12a. 126. 12c eingefräst die von einer Seite der Zunge zur anderen verlaufen deren Querschnittsflächen gleich sind und dem Drahtdurchmesser des jeweils verwendeten Drahtes entsprechen. Außerdem ist auf der Zunge 11 ein Iuhrungszapfen 16 in der Nähe der Anschlagflache 10 an

30

Ausdem Vorstehenden gehl hervor, daß der Anschlagklotz 5 bei freiliegendem Wickeldorn 1 auf dem Dorn hin und her verschoben werden kannwöbe,, c,-an einer Drehung durch den Anschlag des Suites 9 gehin-

Däs^l Verfahren zur Herstellung der vorgespannten Schraubenfedern arbeitet wie lolgt: Runder Stahldraht 13 wird z. B. in die Nut 126 der Zunge 11 eingeschoben ft. Es wird zunächst eine große Schlafe hinter der Nut gebildet und das Ende des Drahtes im Futter 2 festgeklemmt Der Drahtvorrat in der Schleife wird dann bespielsweise zu etwa 20 Windungen einer nicht vorgespannten Schraubenfeder auf dem Wickeldorn (Drehnchtung s. Pfeil Fig. 1) gewickelt. Danach ist der Drahtvorrat in der Schleife verbraucht. Es haben sich etwa 20 Windungen 14 gebildet, deren Front 17 an der Anschlagfläche 10 anliegt.

Der Draht wird ungespannt und unverdreht von einem handelsüblichen Drahtbund zugeführt, läuft dann durch die Nut 126 der Zunge 11 unterhalb der bereits gebildeten Windungen 14 hindurch und legt sich in einer gespreizten Schraubenlinie 15 bis zwischen die Lücke zwischen Führungszapfen 16 und Anschlagfläche 10. In dieser Führungslücke wird er zwangswei-e vor die Wicklungsfront 17 geführt. Vom Verlassen der Führungsnut 126 bis zum Einreihen in die Wicklungsfront 17 bekommt der Draht 13 eine in Richtung der Drehbewegung des Wickeldorns 1 liegende Torsion, wobei sich die Spannung nicht über die freie Länge des zugeführten Drahts ausgleichen kann, da der Draht /wischen Nut und Windungen gehalten wird. Damit bekommt auch die Schraubenfeder beim Wickeln diese Spannung zugeführt. Weil die Spannung nur auf dem kurzen Stück zwischen Verlassen der Führungsnut 126 und Eintritt in die Wicklungsfront aufgebracht wird, kann sie besonders gleichmäßig bemessen werden.

Da der Eindrehwinkel des Drahtes über die Schraubenlinie 15 immer gleich ist, kann die Torsionsspan nung, die als Vorspannung in die Schraubenfeder eingeht, variiert werden, indem diese Länge verschieden groß gemach, wird. Das geschieht dadurch, daß Führungsnuten (12.3, 126 12c) mit unterschiedlicher Schräglage vorgesehen sind, in die der Draht eingelegt werden kann.

Am einfachsten läßt sich die schließlich erhaltene Vorspannung empirisch bestimmen. Sind jedoch alle Parameter bekannt, so lassen sich die Spannungswerte auch theoretisch berechnen.

Beispiel

Bei einer Zugschraubenfeder aus 3 mm Slahldraht. Länge der gespreizten Schraubenlinie bei der Herstellung etwa 95 mm, beginnt die Auslenkung bei einer Kraft von 21 kp.

Statt der zunächst zu wickelnden Windungen ohne Vorspannung läßt sich das Verfahren auch mit einer auf den Wickeldorn 1 aufgeschobenen Hülse 20 (Fig. 1) bewerkstelligen. Die Hülse 20 besitzt eine Vorrichtung (beispielsweise einen Klemmspalt), in der das Drahtende festgehalten wird. Der Außendurchmesser der Hülse entspricht der Dicke der Sehraubenfedcrwicklung.

Mit Hilfe des Verfahrens lassen sich auch Federn herstellen, die aus Bereichen teils mit und teils ohne Vorspannung bestehen, wenn die Zuführung des Drahtes bei der Herstellung der Federn entweder direkt in die Lücke zwischen Anschlagfläche 10 und Zapfen (ohne Vorspannung) oder über eine gespreizte Schraubenlinie (mit Vorspannung) erfolgt.

Nachdem die Schraubenfeder in der gewünschten Länge gewickelt worden ist. wird der Draht 13 abgeschnitten und der Anschlagklot/ 5 entfernt. Die Feder kann dann vom Dorn 1 abgezogen werden. Anschließend erfolgen die weiteren, üblichen Verfahrensschritte, wie Einrollen der ösen und Geradeschleifen der Federenden.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß vorrichtungstechmsche Einzelheiten der Ausführungsform abgeändert werden können. Beispielsweise ist es möglich, statt

45

h-

\nschlagstiftes 9 eine in die Mantelfläche der Fühsmuffe 6 eingreifende Führung zu wählen. Außerkönnen für die maschinelle Herstellung besonders chleißbedrohte Teile des Anschlagklotzes 5 gehärder gekühlt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern mit Vorspannung im Dornwickelverfahren, bei dem ein Draht einem Wickeldorn zugeführt wird und um diesen mit fortschreitender Wicklungsfront in Federwindungen gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zugeführie Draht entgegen der Wicklungsfortschreitrichtuns* in einem bestimmten Abstand von der Wicklungsfront aufgenommen und in einer gespreizten Schraubenlinie vor die Wicklungsfront geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht unmittelbar vor dc Wicklungsfront entgegen der Wicklungsfortschreitrichtung zwangsweise geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der zugeführie Draht etwa 10 bis 20 Windungsbreiien vor der Wicklungsfront aufge- 2c nommen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem längs zum Dorn verschiebbaren, in Drehrichtung festgelegten Anschlagklotz mit einer Zunge, die wenigstens mit einer Drahtführungsnut ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführungsnut (12a; 12b; 12c) schräg zur Radialebene des Doms (I) angeordnet ist und daß die Zunge (11) mit ihrer Führungsfläche vom Dorn einen Abstand aufweist, der im wesentlichen dem Drahtdurchmesser entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge mit mehreren Drahtführungsnuten (12a; 126; 12c) unterschiedlicher Schräglage ausgestattet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Führungszapfen (16), der in der Nähe der Anschlagfläche (10) des Anschlagklolzes (16) auf der Zunge (11) angeordnet ist.