DE2264590C3 - Maschine zum Wickeln von Schraubenfedern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Wickeln von Schraubenfedern aus Federdraht mit einem Walzenpaar, durch das der Draht drehfest einklemmbar ist, und mit einem um seine Längsachse drehbaren sowie axial verschiebbaren Dorn, an dem eine Klemmvorrichtung Für den Draht vorgesehen ist.

Bei bekannten Federwickelmaschinen dieser Art wird der Federdraht in der Regel untordiert auf den Dorn gewickelt.

Es sind aber bereits Wickelmaschinen bekannt, bei denen der Federdraht vor dem Aufwickeln bis an die Schubelastizitätsgrenze elastisch verdrillt wird, so daß die dadurch erzeugte Torsionsspannung den Draht beim Aufwickeln auf den Dorn zusätzlich plastisch verformt, weshalb damit hergestellte Zugfedern eine beträchtlich hohe eingewundene Vorspannung aufweisen.

Gemäß diesem Herstellverfahren können mit einer gattungsgemäßen Maschine nach der DE-PS 1 37 883, auf der der Oberbegriff des Hauptanspruchs beruht, jedoch nur Drahtstücke mit einer Länge verarbeitet werden, die nur für wenige Federn ausreicht. Gemäß der US-PS 35 70 291 wird zwar die Verarbeitung eines ganzen Drahtbundes zu Federn dadurch erreicht, daß der Drahtbund von einem Haspel abläuft, der sowohl um seine Symmetrieachse drehbar ist als auch um einen momentanen Drahtbund-Durchmesser drehend antreibbar ist, der auf den Wickeldorn zeigt. Die hierbei praktisch auftretenden Schwierigkeiten sind jedoch erheblich. Die große Masse de;. Haspels mit dem Drahtbund sowie ihre mangelnde Glcichverteilung begrenzen die Herstellgeschwindigkeit der Federn; weiterhin erfordert die Durchführung des Federdrahtes durch die auf den Wickeldorn zeigende Achse des Haspels, die einem momentanen Drahtbund-Durchmesser entspricht, fortlaufend eine starke Verbiegung des Federdrahtes, obwohl auf dem Drahtabschnitt zwischen Drahtbund und Wickeldorn zur Erzeugung großer und

gleichmäßiger Eigenspannungen in den Federn nur Torsionsspannungen vorhanden sein sollten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs erwähnten Gattung zum Wickeln von Schraubenfedern mit großen eingewundenen Vorspannungen und kleinen Federtoleranzen zu schaffen, die kompakt gebaut ist, den zu verarbeitenden Federdraht in gerader Linie von einem Drahtbund abzieht und einen um einen momentanen Drahtbund-Durchmesser drehbaren Haspel nicht erfordert

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dorn zusätzlich um eine Achse drehbar ist, deren Lage gegeben ist durch die Schnittgerade der Ebene, die im momentanen Auftaufpunkt des Drahtes auf den Dorn senkrecht zum Dorn liegt, mit der Ebene, die paraSiel zur Dornachse in der Drahtachse vor dem Dorn liegt

Diese Lagedefinition stimmt genau für den ideelen FaIL daß der Draht als Gerade auf den Dorn aufläuft: in Wirklichkeit ist der Draht vor dem Dorn wie V-ei jedem Wickelverfahren bekanntlich leicht nach außen herausgebogen.

Zweckmäßigerweise verwendet man ein um die genannte Achse drehbares und antreibbares Gestell, an dem der Dorn drehbar und in seiner Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist

Da der Dorn erfindungsgemäß nicht nur das Aufwickeln des Federdrahtes besorgt, sondern zusätzlich dessen Verdrillen übernimmt, kommt man mit einem lediglich um seine Symmetrieachse drehbaren jo Haspel für den Drahtbund aus und kann diesen Haspel in unmittelbarer Nähe des Wickeldornes anordnen; außerdem lassen sich mit großer Geschwindigkeit Federn mit kleinen Toleranzen wickeln, weil die intermittierend in Rotation versetzten Massen des Gestells, in dem der Dorn angeordnet ist, gleichbleibend und kleiner jls die eines Drahtbundes sind und weil der Draht vom Drahtbund weg ohne zusätzliche Verbiegung und nach dem den Draht drehfest einklemmenden Walzenpaar nur mit der gewollten Torsionsvorspannung beaufschlagt auf den Dorn drillwickelnd aufgewikkelt wird.

Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus der Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von vier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine im einzelnen erläutert.

Die Fig. 1—4 der Zeichnung zeigen je eine der vier Ausfühningsformen teilweise schematisch und abgebrochen dargestellt im Längsschnitt.

Bei allen Ausführungsformen wird das Verdrillen eines Federdrahtes 29 dadurch erreicht, daß ein Dorn stets um den Punkt der Drahtachse, an dem der Draht 29 auf den Dorn aufläuft, herumgewirbelt wird. Dabei sind für den Draht 29 eine Führungshülse 34, ein Abschneidmesser 32, den Draht drehfest einklemmende Vorschubwalzen 35 und am Wickeldorn eine Klemmvorrichtung 30 vorgesehen, die das jeweils vordere Ende des Drahtes faßt.

Der Wirbelkopf 60 der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 1 hat ein U-förmiges Gestell 61, welches auf einem feststehenden Zapfen 62 mit einem Kegelrad 66 drehbar gelagert is·. Am Zapfen 62 ist ein Elektromotor 63 angeflanscht, der mit einem Stirnrad 64 das Gestell 61 in Pfeilrichtung 65 an'reibt. Ein Dorn 67, der die f>5 Klemmvorrichtung 30 trägt, ist ebenso wie ein drehfest mit ihm verbundenes stangenförmiges Ritzel 24 auf einer Gewindespindel f" drehbar und zugleich axial verschiebbar gelagert Das Ritzel 24 ist mit dem Kegelrad 66 durch ein Vorgelege 69 drehfest verbunden, welches außerdem eine Kupplung 70 und ein Zahnradgetriebe 71 die Spindel 68 drehen und dadurch das Ritzel 24 mit dem Wickeldorn 67 axial verstellen kann.

Eine Schraubenfeder wird normalerweise bei abgekuppelten Zahnrädern 71 wie folgt hergestellt:

Der Draht 29 wird in der Klemmvorrichtung 30 eingespannt und durch das Walzenpaar 35 am Verdrehen gehindert Der Motor 63 rotiert das Gestell 61 um den Zapfen 62, dessen Achse 123 im wesentlichen der Achse des Drahtes 29 entspricht Gleichzeitig dreht das Vorgelege 69 das Ritzel 24 und damit den Dorn 67 zwangsläufig, was zu einer Relativbewegung zu der feststehenden Spindel 68 führt, so daß Ritzel 24 und Dorn 67 in einer Schraubenbewegung nach außen bewegt werden. Dabei wird eine FeH^r erzeugt, deren Steigung gleich der Spindel 68 ist

Bei einem mittels der Kupplung /0 möglichen Zuschalten des Zahnradgetriebes 71 wird die Spindel 68 selbst auch gedreht, so daß damit die Steigung der Feder je nach Drehsinn positiv oder negativ beeinflußt wird.

Eine einzelheit einer im wesentlichen mit der ersten Ausführungsform übereinstimmenden zweiten Ausführungsform ist in Fig.2 dargestellt Ein Dorn 72 in abgewandelter Form trägt die Klemmvorrichtung 30 und ist mit einer koaxialen Spindel 73 fest verbunden. Diese hat eine Längsnut 74, in welcher ein Keil 75 gleitet Die Spindel 73 ist in eine außen verzahnte Mutter 76 geschraubt, die im einen Endabschnitt des Gestells 61 gelagert ist und mit einem außen verzahnten Kupplungsteil 80 kämmt Ebenfalls in diesem Endabschnitt ist ein die Spindel 73 in einer Bohrung aufnehmendes Zahnrad 77 gelagert, welches von einem Zahnradpaar 78 angetrieben wird und seine Drehung durch den Keil 75 auf die Spindel 73 überträgt. Eine Antriebswelle 79 ist Teil des Vorgeleges 69 gemäß Fif 1. Das andere Kupplungsteil 81 sitzt drehfest, aber axial verschiebbar auf der Welle 79.

Aus dem Draht 29 wird eine Feder in der Weise hergestellt, daß die Antriebswelle 79 über das Zahnradpaar 78 und das Zahnrad 77 rr.!t Keil 75 den Dorn 72 dreht und dieser durch seine Drehung in der Mutter 76 die Steigung der Feder in bekannter Weise bestimmt. Durch eine über die Kupplung 80, 81 eingeleitete Relativdrehung der Mutter 76 wird diese Steigung geändert.

In einer vereinfachten Ausführung ist der in Fig. 2 teilweise dargestellte Wirbelkopf auch ohne die Kupplungsteile und mit einer nicht drehbaren Mutter füv die Spindel vorstellbar. Zugfedern mit eingewundener Vorspannung lassen sich mit einer solchen Mascl.ine herstellen, falls die Steigung der Spindel mit der Drahtdicke übereinstimmt.

Bei der dritten Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist der Dorn 67 auf einer Vielnutwelle 110 befestigt, die von Kegelrädern 111, Wechselrädern 112, sowie einem Zahnrad 113 und einem feststehenden Ritzel 114 zwangsweise angetrieben wird, wenn der V'irbelkopf 60 gedreht wird. Die Vielnutwelle 110 ist in dem Gestell 61 drehbar und unabhängig hiervon auch axial verschiebbar gelagert. Die axi Je Verschiebung der Vielnutwelle 110 und des Dorns 67 erfolgt gegen die Rückstellkrafi einer Druckfeder 115 durch das Auflaufen des gewickelten Federkörpers gegen Führungsrollen j 16. Die gewickelte Feder stützt sich dabei an einem Stützring 133 ab. Im Totpur.kt eines Kurbeltriebes 28

und bei dessen Rücklauf werden die Führungsrollen 116 durch eine Verstellvorrichtung 117. die ähnlich wie ein Differentialtrieb oder wie die bekannten Verstellvorrichtungen bei Verstellpropellern arbeitel, ausgeschwenkt, so daß die fertige Schraubenfeder vom Dorn 67 abgezogen werden kann. Das Ausschwenken der Führungsrollen 116 geschieht mittels einer Welle 120. deren Achse mit der Drehachse des Gestells 61, d. h. mit der Achse seines Zapfens 122, einen Winkel bildet und am Dorn 67 vorbeizeigt, also in die Tiefe der Zeichenebene reicht. Die Verstellvorrichtung 117 wird durch eine Nockenscheibe 124 betätigt.

Ein Elektromotor 63 treibt über den Kurbeltrieb 28 eine in einem Gleitschuh 126 geführte, mit einem Ritzel 127 kämmende Zahnstange 125 an. Das Ritzel 127 treibt über einen Freilauf ein diesen enthaltendes Zahnrad 128 und dieses seinerseits ein auf dem Gestellzapfen 122 sitzendes Zahnrad 137. Über eine Welle 129 wird ein Nocken 33 und damit das Abschneidmesser 32 hinter der Führungshülse 34 betätigt. Über Kegelräder 130 und eine Kupplung 131, die durch einen Nocken 132 betätigt wird, werden die Vorschubwalzen 35 in Betrieb gesetzt. Wenn der Antrieb des Gestells 61 durch den Freilauf im Zahnrad 128 unterbrochen wird, verhindert ein durch einen Nocken 134 bewegbarer Anschlagbolzen 135 ein zu weites Zurückdrehen des Wirbelkopfes 60. Das Gestell 61 ist auf der der Vielnutwelle 110 entgegengesetzten Seite gabelförmig als Gegengewicht 136 ausgebildet, um einerseits die Massen der in F i g. 3 oben liegenden Teile des Wirbelkopfes 60 auszugleichen und um andererseits der fertigen, abgeschnittenen Feder ein freies Herabfallen zu ermöglichen.

Eine Zugfeder wird mit dieser Ausführungsform wie folgt hergestellt:

Die Vorschubwalzen 35 schieben das vordere, freie Ende des Drahtes 29 in die Klemmvorrichtung 30. Sobald der Wirbelkopf 60 von seinem Antrieb bewegt wird, schwenken die Führungsrollen 116 gegen den Stützring 133, der eine der Drahtdicke entsprechende Steigung der Feder aufweist. Wenn der Dorn 67 etwa 1/4 Umdrehung gemacht hat, drücken die Führungsrollen 116 gegen den Federdraht 29 und dami'. den Dorn 67 mit der Vielnutwelle 110 gegen die Rückstellkraft der Feder 115 nach außen. Ab dem oberen Totpunkt des Kurbeltriebes 28 wird der Wirbelkopf 60 infolge des Freilaufs in dem Zahnrad 128 nicht mehr angetrieben. Da die gewickelte Feder und der hintere Schenkel sich entspannen wollen, läuft der Wirbelkopf 60 noch etwas rückwärts nach. Die Rückwärtsbewegung wird über einen Nocken 134 von einem Anschlagbolzen 135 begrenzt. Nach Stillstand des Wirbelkopfes 60 schneidet das Abschneidmesser 32 den rückwärtigen Schenkel der Feder ab, und nach Ausschwenken der Führungsrollen 116 fällt die Feder nach unten und durch das gabelförmig ausgebildete Gegengewicht 136 des Wirbelkopfes 60 hindurch.

Als Besonderheit für die Federfertigung mit sehr schneller Umdrehung des Wirbelkopfes 60 ist in F i g. 3 noch dargestellt, wie zum teilweisen Ausgleich der Fliehkräfte, die auf Wickeldorn und Vielnutwelle wirken, der Dorn 67 durch einen Hohlraum 119 in seiner oberen Hälfte gegenüber der unteren Hälfte 121 leichter ausgebildet werden kann.

In seiner Abwandlung dieses Wirbelkopfcs 60 können die Führungsrollen 116 auch an einer im Zapfen 122 gelagerten, axial verschiebbaren zentrischen Stange befestigt sein. Diese Stange könnte durch einen Keil am Verdrehen gegenüber dem Zapfen 122 gehindert werden. Das axiale Verschieben ließe sich über einen Stellring und ein Gestänge, welches durch einen Nocken auf der Welle 129 betätigt vird, bewirken.

Bei einer Kombination der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Wirbelköpfe wäre es möglich, die Mutter 76 in F i g. 2 über Kegelräder von einer im Wirbelkopfzapfen 122 von Fig. 3 gelagerten, zentralen Welle antreiben zu lassen. Wird die Drehbewegung dieser weiie außerhalb des w'irbeikopfcs ü'ue: eine Zahnstange eingeleitet, deren Ende mit einer Rolle versehen ist, die auf einem verstellbaren Steigungslineal läuft, dann ist stufenlos jede beliebige Steigung der Feder möglich, wenn dieses Steigungslineal von dem Kurbeltrieb 28 in F i g. 3 synchron mitbewegl wird. Die ausschwenkbaren Führungsrollen 116, die in F i g. 3 die Steigung erzeugen, sowie die Feder 115 und der Stützring 133 entfalten dann.

Eine größere Einzelheit, nämlich der Wirbelkopf 60, der vierten, im wesentlichen mit der dritten Ausführungsform übereinstimmenden Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt.

Der Dorn ist hier als Wickelhülse 140 ausgebildet, die mit einem Zahnrad 141 fest verbunden ist. Die Drehbewegung des Gestelles 61 wird über die anhand von Fig. 3 bereits beschriebenen Zahnräder 112, 113, 114. Kegelräder 111 und eine Zahnwelle 142 auf das Zahnrad 141 und damit auf die Wickelhülse 140 übertragen. Das Zahnrad 141 mit der Wickelhülse 140 ist auf einer Stange 150 axial verschiebbar. Die axiale Verschiebung erfolgt durch die Wirkung der Fühningsrollen 116 entgegen der Rückstellkraft der Feder 115. Die Führungsrollen 116 sind hier an einer Gabel 145 gelagert, welche mittels einer zentrisch gelagerten, axial verschiebbaren Stellstange 144 um einen exzentrisch gelagerten Zapfen 143, d. h. um eine zur Achse der Wickelhülse 140 parallele Achse, ausgeschwenkt werden kann.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen lasser sich die Dorne entsprechend den gewünschten Feder durchmessern auswechseln. Ebenso lassen sich alle ZahnraHübersetzungen, Kurbelhübe und Steigunger eines Steigungslineals ändern. Wenn die Dorne jeweil: um eine zu ihrer jeweiligen Längsachse parallele Vorgelegewelle schwenkbar am Gestell gelagert sind kann der Auflaufpunkt auch bei unterschiedlicher Dorndurchmessern ohne Schwierigkeiten auf dei Drehachse des Gestelles gehalten werden.

Wenn die Steigung der fertigen Schraubenfedei größer sein soll als die nur von der Drahtdicki bestimmte Steigung, wird der Federdraht bei allei Drehlagen des Domes um die Drehachse des Gestelle unter einem entsprechenden Winkel ψ zugeführt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   t. Maschine zum Wickeln von Schraubenfedern aus Federdraht mit einem Walzenpaar, durch das der Draht drehfest einklemmbar ist, und mit einem um seine Längsachse drehbaren sowie axial verschiebbaren Dorn, an dem eine Klemmvorrichtung für den Draht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (67; 72; 140) zusätzlich um eine Achse (123) drehbar ist, deren Lage gegeben ist durch die Schnittgerade der Ebene, die im momentanen Auflaufpunkt des Drahtes (29) auf den Dorn senkrecht zum Dorn liegt, mit der Ebene, die parallel zur Dornachse in der Drahtachse vor dem Dorn liegt
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dü£ ein um die Achse (123) für die zusätzliche Drehbewegung des Dorns (67; 72; !40) drehbares und antreibbares Gestell (61) vorgesehen ist, an dem der Dorn drehbar angeordnet ist
3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Dorn (67) auf eine am Gestell (61) angeordnete Gewindespindel (68) geschraubt und mit einem stangenförmigen Ritzel (24) versehen ist, das mit dem Gestell (61) über ein Vorgelege (69) in Antriebsverbindung steht
4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß fm Gewindespindel (68) drehbar am Gestell (61) gelagert und vom Vorgelege (69) über eine Schaltkupplung (~ü) und ein Zahnradgetriebe (71) antreibbar ist
5. 5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (72) koaxial fest mit einer Gewindespindel (73) verbunden ist die in das Gestell (61) eingeschraubt ist und drehfest jedoch axial verschiebbar in einem Zahnrad (77) sitzt, das über ein Vorgelege (69, 78) mit dem Gestell (61) in Antriebsverbindung sieht.
6. 6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (73) in eine drehbar am Gestell (61) gelagerte Mutter (76) eingeschraubt ist, welche eine Außenverzahnung trägt und mit der verzahnten Hälfte (80) einer Schaltkupplung (80,81) kämmt, deren andere Hälfte (81) von einer Welle (79) des Vorgeleges (69) antreibbar ist.
7. 7. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der drehbar und axial verschiebbar am Gestell (61) gelagerte Dorn (67) über eine Vielnutwelle (110) mit einem Zahnrad (111) verbunden ist, das mit dem Gestell (61) über ein Vorgelege (111, 112, 113) in Antriebsverbindung steht, und daß der Dorn (67) mit einem Stützring (133) versehen ist, daß ferner zwischen dem Zahnrad (111) und dem StUtzring (133) eine auf dem Dorn sitzende Druckfeder (115) eingespannt ist und daß mittels einer Verstellvorrichtung (117,120) mindestens eine Führungsrolle (116) zwischen einer F^:reigabesteÜung zum Abwerfen der gefertigten Schraubenfeder und fro einer Arbeitsstellung bewegbar ist, in der die Führungsrolle (116) die bereits gebildeten Windungen gegen den Stützring (133) und damit entgegen der Kraft der Druckfeder (115) nach außen drückt.
8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (117, 120) eine mit der Drehachse (123) des Gestells (61) einen Winkel bildende, einen Kegelmantel beschreibende Welle (120) zum Verschwenken der Führungsrolle (116) aufweist
9. 9. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dorn eine auf einer am Gestell (61) befestigten Stange (150) dreh- und verschiebbar gelagerte Wickelhülse (140) vorgesehen ist, die an ihrem einen Ende ein Zahnrad (14t) trägt dis mit dem Gestell (61) über ein Vorgelege (Ul bis 113) und eine mit dem Zahnrad (141) kämmende Zahnwelle (142) in Antriebsverbindung steht daß ferner zwischen das Zahnrad (141) und ein am Gestell (61) angeordnetes Drehlager eine auf der Stange (150) sitzende Druckfeder (115) eingespannt ist und daß mittels einer Verstellvorrichtung (143 bis 145) mindestens eine Führungsrolle (116) zwischen einer Freigabestellung zum Abwerfen der gefertigten Schraubenfeder und einer Arbeitsstellung bewegbar ist, in der die Führungsrolle (116) die bereits gebildeten Windungen gegen das auf der Stange (150) verschiebbare Zahnrad (141) und damit entgegen der Kraft der Druckfeder (115) nach außen drückt
10. 10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Verstellvorrichtung (143 bis 145) als Einrichtung zum Schwenken der führungsrolle (116) um eine zur Achse der Wickelhülse (140) parallele Achse ausgebildet ist.