Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schraubenfedern aus endlosem Draht durch
Federwinden, bei dem mindestens ein drehbares Verstellmittel zum Verstellen eines Steigungswerkzeuges
und/oder wenigstens eines Windewerkzeuges sowie eines Schneidwerkzeuges programmgesteuert wird und
der Draht ohne Verwendung von Kupplungsmittel schlupffrei programmgesteuert eingezogen wird, wobei
die Drehzahl jedes Verstellmittels vorgewählt und gegebenenfalls geregelt wird,
sowie eine Federwindemaschine zum Herstellen von Schraubenfedern mit einem Steigungswerkzeug und
wenigstens einem Windewerkzeug, die mittels mindestens einer Verstell- beziehungsweise Steuerwelle
mechanisch verstellbar sind, mit einem ersten Antrieb für Walzen eines kupplungs- und schlupflosen Drahteinzuges
und mit je einem zweiten Antrieb für jedes selbständig versteilbare Steigungs- oder Windewerkzeug,
weiche je einen elektrisch steuerbaren Elektromotor aufweisen, und mit einer Programmsteuerung für die
Elektromotoren, zum Durchführen des Verfahrens.
Bei einer aus der DE-OS 27 15 740 (NHK) bekannten Maschine dieser Gattung, mit deren Ausführungsform
gemäß Fig. 10 das Verfahren der oben genannten Art durchführbar ist, treibt ein als Impulsmotor bezeichneter
Schrittmotor die Drahteinzugswalzen während der Herstellung einer Schraubenfeder intermittierend an, so
daß die Geschwindigkeit des Drahteinzuges nur durchschnittlich konstant ist. Dem Drahteinzug ist ein
Dreh-Codierer zugeordnet, der eine der mittleren konstanten Geschwindigkeit des Drahteinzuges und
damit der eingezogenen Drahtlänge proportionale Impulsfrequenz erzeugt, welche die entsprechend dem
gewählten Programm nur in ihrem relativen Verhältnis festgelegten Geschwindigkeiten der Werkzeugverstellungen
zur Drahteinzugsgeschwindigkeit absolut bestimmt. Die Abstimmung des Versteilens der Werkzeuge
auf den Drahteinzug ist also relativ starr. Daran ist nachteilig, daß alle Windungen der Schraubenfeder bei
gleicher Drahteinzugsgeschwindigkeit erzeugt werden, die zwar vorgewählt, jedoch durchschnittlich konstant
ist. Infolge der relativ hohen Verstellgeschwindigkeiten beim Erzeugen der Endwindungen ist deren Formgüte
daher unbefriedigend. Eine allgemeine Herabsetzung der Drahteinzugsgeschwindigkeit würde die Produktivität
stark mindern, weil dann das Erzeugen des Federkörpers zwischen den Endwindungen verhältnismäßig
lang dauern würde.
Die bekannte Maschine weist mehrere Verstellmittel zum Verstellen der Steigungs- und Windewerkzeuge
auf, nämlich je eine Verstellwelle in Gestalt einer Gev. indespindel für das Steigungswerkzeug und ein
Windewerkzeug. Jede Spindel wird durch einen eigenen Impulsmotor angetrieben, der programmgesteuert ist
und zum Verstellen des ihm zugeordneten Werkzeuges in einander entgegengesetzten Richtungen von Vor-
wärts- auf Rückwärtslauf und umgekehrt umgeschaltet werden kann. Die Nachteile dieser Anordnung bestehen
darin, daß die Verwendung mehrerer Impulsmotoren in einer der Zahl der Werkzeuge entsprechenden Anzahl
zu aufwendig ist und daß das Gewindespiel in Verbindung mit der Drehrichtungsänderung eine
ungenaue Werkzeugeinstellung bewirkt. Diese entsteht insbesondere auch dann, wenn der Impulsmotor,
insbesondere bei hoher Impulsfrequenz. Impulse ver schluckt und dadurch einen Schlupf bei der Werkzeugverstellung hervorruft. Beides beeinträchtigt wiederum
die Genauigkeit der Form der hergestellten Feder.
Ais Mittel zum Steuern der Verstellmittel der
bekannten Maschine sind bei dieser die genannten Jmpulsrnotoren anzusehen, so daß das Verstellen und
Steuern gemäß der Motoran diskontinuierlich oder intermittierend erfolgt. Dabei brummen de Impulsmotoren. so daß die zulässige Belastung der Umwelt
eventuell überschritten wird. Das pulsierende Drehmoment der Inipulsmotoren zum Steuern der Verstellmittel bringt auch eine ungleichmäßige Belastung der
bewegten Vorrichiungsteile durch starke positive und
negative Beschleunigungen mit sich, weiche die Lebensdauer der Teile und ihrer Lager vermindern.
Die Schaltungsanordnung der bekannten Maschine ist so getroffen, daß die den Sleigungs- und Windewerk
zeugen zugeordnet -n !i'ip'jismetorcn in gemeinsamer
Abhängigkeit ν- ι :;·;■ !!'!pulsfrequenz, die der dem
Impulsmotor ties ; iivntem/uges zugeordnete Dreh-Co
dierer abgibt. >.:-■,.: ■■:■ '■ >v '■·:'!■·timrnufig mit den durch
das Programm Nor^c·. ,ihnen Relativzeitpunkten ein-
und ausgeschaltet werden. Wahrend der Einschaltdauer führen die Weilen de? !:^;>;::ιΜΐ'·:'"-οη bei konstanter
Drahteinzugsgc'.chwind'gke'; ;■·'.-.>
Zeiteinheit einen vom F'rogr;jmni bestimmten Dreh-,b;-<;t ;ius. und zwar
im Mittel mit konstanter Geschwindigkeit. Dadurch ist eine gewisse Starrheit des Verfahrensabh'tifos gegeben,
die nachteilig sein kann, wenn eine Verstellung der
Steigungs- und formgebenden Werkzeuge über eine vc-'nältnisiT'ä'itg iang·;· Zeitdauer beispielsweise beim
herstirücn einer ! ^nnepleder. erforderiich ist. Bezeich
nendem eise· ist die bekannte Maschine insbesondere
zum H-:r<-u-lien ' <··η 7. Ί-ι-Jerfedern und Kegelfedern
bestimmt, be; cRntri während der Herstellung des
Federkorpers gar keine beziehungsweise nur eine
gleichförmige Verstellen;: :es fortgebenden Werkzeu
ges durchzuführen ,=.;.
Der EriinduHi ::etr- .i:c- -Vifgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs ger^-ven λγι anzugeben und
eine zu dessen D rch;;:nri:r,;r ■.x-st.r-imte und geeignete
ul: \ :
;h,,f:en. clt:rch die Schrau-Gr*i'.·
gesehiidener V.nh'c-Me
benfeaern verich'eccner ί ·,; π- -..nc Gr*i'.·.- ·■· gleichbleibender höherer Qualität (Forrngerauigkeit) 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 Erfindune verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß die Geschwindigkeit des
Drahteinzuges so vorgewählt und gegebenenfalls geregelt w>d, daß sie beim Erzeugen der Federenden
anders, vorzugsweise geringer, ist als beim Erzeugen des zwischen den Federenden liegenden Federkörpers, daß
die Drehung jedes Verstellmittleis in einem Rotationszyklus ausgeführt wird, während dessen Periodendauer
eine Feder oder mehrere Federn vollständig hergestellt werden, und daß das Verstellen der Werkzeuge
schrittlos vorgenommen wird,
und vorrichtungsmäßig dadurch, daß jede Steuerwelle in wenigstens ein Steuerkurvengeiriebe eines zweiten
Antriebs ein während der Steuerzeit anhaltendes -, Drehmoment einleitet und daß die Programmsteuerung
die Drehzahlen der Elektromotoren zwischen Einzugsanfang und -ende beziehungsweise Verstellanfang und
-ende stetig steuert.
Durch das Verfahren und die Maschine nach der to Erfindung, die universell anwendbar sind, wird vorteilhafterweise
erreicht, daß pro Zeiteinheil mehr Schraubenfedern exakt und reproduzierbar hergestellt werden
können, ohne daß dazu eine relativ teure, kurzlebige, laut laufende Maschine erforderlich wäre. Für die
is höhere Formgenauigkeit und Produktivität sind alle
kennzeichnenden Verfahrens- und Maschinenmerkmale ursächlich. Die geringeren Gestehungskosten und die
längere Standzeit der Maschine sowie der Lärmschutz des Bedienungspersonals sind darauf zurückzuführen,
2n daß allen Steigungs- und Windewerkzeugen ein
einziger, kontinuierlich drehender Elektromotor, welcher im Betrieb keinen unzulässigen Lärm verursacht,
anstatt mehrerer Impulsmotoren zugeordnet ist.
Die Zeitschrift »Springs«, Mai 1969. Seite 21 bis 25, lehrt nur ganz allgemein ein Verfahren zum Herstellen
von Schraubenfedern, bei dem die veränderbare Drahteinzugsgeschwindigkeit festgestellt und dieser
entsprechend ein Sleigungs- und ein Durchmesserwerkzeug sowie ein Schneidwerkzeug gesteuert werden. Von
dem Drahteinzug heißt es dort lediglich, daß die Drehzahl des Antriebsmotors variabel sei, damit
verschiedene Abschnitte der Feder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten hergestellt werden können
(aaO S25. linke Spalte, Abs. 2). Damit ist nicht gesagt, daß die Geschwindigkeit des Drahteinzugs so vorgewählt
wird, daß sie beim Erzeugen der Federenden anders, insbesondere geringer, ist als beim Erzeugen des
zwischen den Federenden liegenden Federkörpers, wie es charakteristischerweise beim erfindungsgemäßen
Verfahrender Fall ist.
Die Erfindungsaufgabe wird hinsichtlich der Aufwandsverkleinerung
noch besser dadurch gelöst, daß bei einer bevorzugten Durchführungsweise des erfindungsgemäßen
Verfahrens ein einziges Verstellmittel für alle Steigungs- und Windewerkzeuge verwendet wird und
daß dementsprechend bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine allen
Steigungs- und Windewerkzeugen gemeinsam eine einzige Steuerwelle zugeordnet ist.
Gemäß der nachveröffentlichten DE-OS 28 43 444 (Itaya) ist schon eine Maschine zum Winden schraubenförmiger
Zugfedern mit Ösen und ohne Steigung zwischen den Drahtwindungen früher vorgeschlagen
worden, bei welcher je eine Steuerwelle für vier Windewerkzeuge und ein Schneidwerkzeug vorgesehen
ist, weiche in ein Kurvengetriebe eines zweiten Antriebs für jedes Werkzeug ein während der Steuerzeit
anhaltendes Drehmoment einleitet, und bei welcher ein erster Elektromotor zum Antrieb von Drahteinzugswal-
bo zen steuerbar ist. Damit ist ein Verfahren zum
Herstellen von schraubenförmigen Zugfedern durchführbar, bei dem die Geschwindigkeit des Drahteinzuges
vorgewählt wird, bei dem das Steuern kontinuierlich vorgenommen wird und bei dem die Drehzahl des
t>5 Steuermittels vorgewählt wird. Eine einzige, allen
Werkzeugen gemeinsame Steuerwelle ist nicht vorgesehen. Die Wellen werden synchron gedreht, wobei immer
nur die Welle des momentan drahtbearbeitenden
Werkzeuges wirksam ist, während die anderen leerlaufen. Ein wesentlicher Unterschied zur Erfindung besteht
darin, daß eine Programmsteuerung fehlt, welche die Drehzahl des ersten Elektromotors zum Antrieb der
Drahteinzugswalzen zwischen Einzugsanfang und -ende kontinuierlich so steuert, daß die vorgewählten Geschwindigkeiten
des Drahteinzuges beim Erzeugen der Federenden beziehungsweise des Federkörpers verschieden
sind, so daß eine höhere Formgenauigkeit und Produktivität erreichbar ist, indem die Einzugsgeschwindigkeiten
auf die Verstellgeschwindigkeiten oder umgekehrt abgestimmt werden.
Aus der DE-OS 27 15 692 (Torin) ist eine Federwindemaschine
bekannt mit Windewerkzeugen, einem Steigungswerkzeug und einem Schneidwerkzeug, wobei die
drahtbearbeitenden Werkzeuge mitteis einer Steuerwelle mechanisch Steuer- und gegebenenfalls betätigbar
sind, mit einem ersten Antrieb für Drahteinzugswalzen und einem zweiten Antrieb für die Steuerwelle, welche
je einen Elektromotor aufweisen, die elektrisch steuer- und gegebenenfalls regelbar sind, so daß ein Verfahren
zum Herstellen von Schraubenfedern durchführbar ist, bei dem die Geschwindigkeit des Drahteinzuges und die
Drehzahl eines drehbaren Steuermittels elektrisch gesteuert und gegebenenfalls geregelt werden. Die
bekannte Maschine zeichnet sich aus durch eine Antriebsanordnung für eine Nockenwelle als Steuermittel,
welche einen Elektromotor enthält, der mit der Nockenwelle verbunden ist und diese in kontinuierliche
Drehung versetzt, durch eine Antriebsanordnung für Zuführrollen als Drahteinzugswalzen, welche einen
weiteren Elektromotor enthält, der mit den Zuführrollen verbunden ist und diese in kontinuierliche Drehung
versetzt, durch eine elektrische Regelanordnung mit Einrichtungen zum Wählen und Halten des Drehzahlverhältnisses
die mit den beiden Motoren verbunden und so ausgelegt sind, daß sie am Anfang ein Wählen des
Motordrehzahlverhältnisses von Hand gestatten und anschließend die gewählten Motordrehzahlverhältnisse
automatisch und genau aufrechterhalten, und durch eine von dem weiteren Elektromotor getrennte Einrichtung,
die mit den Zuführrollen und mit der Nockenwelle verbunden und durch letztere betätigbar ist, so daß der
Drahtvorschub durch die Züfüiinoiien in zciigerec'iiier
Beziehung zu der Betätigung der Windewerkzeuge und des Schneidwerkzeuges durch Lüften der Zuführrollen
beendet wird.
An dieser bekannten Maschine und dem mit ihr durchführbaren Verfahren ist nachteilig, daß die
Steuerwelle ständig mit einer Drehzahl umlaufen muß, die um so kleiner ist, je größer die pro Feder
eingezogene Drahtiänge ist, und daß das Unterbrechen des Drahteinzuges mittels einer Einrichtung zum Lüften
eines den Draht einziehenden Walzenpaares geschieht.
Ersteres hat zur Folge, daß die auf der Steuerwelle sitzenden Steuernocken bei einer Änderung der
Drahtlänge pro Feder, herrührend von einer Änderung der Federlänge oder des Federdurchmessers oder der
Federform oder der Zahl und/oder Länge der Anfangsund End(teil)windungen, ausgewechselt werden müssen
und bei einer der vergrößerten Drahtlänge pro Feder entsprechenden niedrigeren Drehzahl der Steuerwelle
steilere Steuerflanken aufweisen. Diese bewirken allein und in Verbindung mit Schlupf und Trägheit, welche
durch die unter Antriebslast zu betätigende Walzenlüfteinrichtung verursacht werden, Ungenauigkeiten und
Ungleichmäßigkeiten bei der Herstellung, der Schraubenfedern, wodurch die Qualität der einzelnen Feder
und einer Federserie gemindert ist.
Durch Verfahren und Maschine nach der Erfindung wird der DE-OS 27 15 692 gegenüber vorteilhafterweise
erreicht, daß mit ein und derselben erfindungsgemäßen Maschine, die dazu überhaupt nicht umgerüstet, sondern
nur neu programmiert zu werden braucht, Schraubenfedern verschiedener Form und Größe exakt und
reproduzierbar hergestellt werden können. Nach der Erfindung existiert weder eine Walzenlüfteinrichtung
ίο noch eine diese ersetzende Kupplung und kann das
Verhältnis der Geschwindigkeit des Drahteinzuges und der Drehzahl des Steuermittels, bei dem es sich im
allgemeinen um eine Steuerwelle handeln wird, für jeden Augenblick oder für jede Drehlage der Steuerwel-Ie
frei vorgewählt werden.
Die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Maschine ist wie die bekannte Maschine nach NHK (DE-OS 27 15 740) mit einer Hilfssteuerwelle, die
wenigstens ein Schneidwerkzeug steuert und gegebenenfalls betätigt, und mit einem dritten Antrieb für die
Hilfssteuerwelle versehen, welcher einen kontinuierlich drehenden, ein- und ausschaltbaren, programmgesteuerten
dritten Elektromotor aufweist, und dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfssteuerwelle kupplungs-
und schlupflos mit dem ein- und auszuschaltenden dritten Elektromotor gekoppelt ist. Diese Ausführungsform
ist anders als die Maschine nach Torin (DE-OS 27 15 692), aber wie die Maschine nach NHK besonders
für Anwendungsfälle geeignet, in denen der Draht eine größere Dicke hat oder die herzustellenden Schraubenfedern
Sonderformen aufweisen. Außerdem bietet diese Ausführungsform die Möglichkeit, pro Steuerwellenumdrehung
mehr als eine Feder herzustellen. Schließlich ist der bei der Maschine nach NHK (DE-OS 27 15 740)
festzustellende Aufwand einer Kupplung und einer Bremse zwischen drittem Elektromotor und Hilfssteuerwelle
überflüssig.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann so durchgeführt werden, daß bei Beendigung des Drahteinzugs
zum Abschluß des Erzeugens der Endwindung einer Feder die Drehzahl der//des Verstellmittel/s erhöht
wird, um deren/dessen Ausgangsdrehlage schnell zu erreichen beziehungsweise um für das Schneidwerk-
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Drehimpuls zu erzielen; und daß vor Beginn des folgenden Drahteinzugs zum Erzeugen der Anfangswindung
der nächsten Feder die Drehzahl erniedrigt wird. Die bevorzugte Durchführungsweise, bei der wie bei
dem Verfahren nach Torin (DE-OS 27 15 692) die Drahteinzugsgeschwindigkeit und die Drehzahl des
Verstellmittels zumindest während eines Teiles der Hersteiiungszeit durch Regelungen konstant gehalten
werden, wird zweckmäßigerweise so ausgestaltet, daß Regelungen zum Konstanthalten der Drahteinzugsge-
schwindigkeit und der Drehzahl der/des Verstellmittel/s unabhängig voneinander während der Erzeugung der
zwischen den Anfangs- und Endwindungen liegenden Windungen der Feder vorgenommen werden, damit
flinke Regelungen, die sich auf einen stetig ändernden
Sollwert einstellen, nicht benötigt werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist die bevorzugte Ausführungsform
wie die Maschine nach Torin mit je einer Regeleinrichtung für den ersten und zweiten Elektromotor
versehen und zeichnet sich gegenüber der Maschine nach NHK durch je eine Regeleinrichtung für
den ersten und zweiten Elektromotor aus, von denen jede einen der beiden Impulsgeber am ersten beziehungsweise
zweiten Elektromotor als Istwertgeber
ίο
aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Herstellen zylindrischer Federn so durchgeführt werden, daß
das Verstellmittel mindestens einmal pro Umdrehung stillgesetzt wird und bleibt, solange der zylindrische
Federkörper erzeugt wird. Daher kann das Steuermittel, solange es umläuft, eine ausreichend hohe Drehzahl
erhalten. Dazu ist bei der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß mehrere gleiche Steuirnocken auf der
Steuerwelle sitzen.
Soll das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen kegeliger Federn dienen, dann ist bei der bevorzugten
Durchführungsweise vorzusehen, daß nach dem Drahtschneiden am Ende der großen Endwindung einer
Kegel-Feder ein Übergangsstück Draht eingezogen und nach Erreichen des Anfangs der kleinen Anfangswindung
der nächsten Feder abgeschnitten wird. Diese einfache Durchführungsweise ermöglicht eine Variante
der bevorzugten Ausführungsform, die zum Herstellen von Form- oder Schenkelfedern geeignet und dadurch
charakterisiert ist, daß mindestens zwei in Umfangsrichtung der Steuerwelle aufeinanderfolgende Steuernokken
mit einem Überbrückungsnocken versehen sind, dessen Umfang kreisbogenförmig konzentrisch zur
Steuerwelle verläuft und den Anstieg des vorauseilenden Steuernockens mit dem Abstieg eines nacheilenden
Steuernockens verbindet.
Das erfindungsgeruäße Verfahren kann zum Herstellen von Zugfedern so durchgeführt werden, daß die
Drahteinzugsgeschwindigkeit kurz vor dem Ende des Drahteinzuges erniedrigt wird, um die Enddrehlage des
Drahtanfanges der Feder genau zu erreichen, damit das Ausformen der bei Zugfedern benötigten Haken oder
Ösen ohne weiteres möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Herstel- 3·">
len von Torsionsfedern mit an ihre Anfangs- und Endwindungen angeformten Drahtschenkeln so durchgeführt
werden, daß das Verstellmittel stillgesetzt wird und bleibt, solange Draht für den Anfangsschenkel
eingezogen wird, daß das Verstellmittel nach Erzeugung w des Anfangsschenkels in Drehung versetzt wird, daß
danach der unterbrochene Drahteinzug zur Erzeugung des Federkörpers erneut heginnt und daß nach
Erzeugung des Federkörpers der Drahteinzug endet und nach einer Pause zur Erzeugung des Endschenkels ^
wieder beginnt, wonach der Draht abgeschnitten wird. Auch zur Durchführung dieses Verfahrens ist die
Variante der bevorzugten Ausführungsform mit dem oben erwähnten Überbrückungsnocken bestimmt und
geeignet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zum Herstellen von zylindrischen Druckfedern mit anliegenden
Endwindungen vorteilhafterweise so durchgeführt, daß die Anfangswindung und die Endwindung bei gleichem
Verhältnis der Einzugsgeschwindigkeit zur Drehzahl des Verstellmittels und die dazwischen liegenden
Windungen mit einem anderen Verhältnis erzeugt werden. Die beim Erzeugen der Endwindung auftretende
Taumelbewegung des Federkörpers stört nicht mehr, wenn bei konstantem Verhältnis der Einzugsgeschwindigkeit
zur Drehzahl der Steuerwelle die Absolutwerte dieser Größen erniedrigt werden. Zur Durchführung
dieses Verfahrens wird die erfindungsgemäße Maschine mit einem Umschalter für den ersten und zweiten
Elektromotor ausgerüstet welcher bei konstantem f>5
Verhältnis der Einzugsgeschwindigkeit zur Drehzahl der Steuerwelle die Werte beider Größen bei der
Herstellung der Endwindung oder Endwindungen heruntersetzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine frei programmier- und/oder einstellbare Programmsteuerung
aufweisen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist wie bei der Maschine nach NHK (DE-OS 27 15 740)
eine einstellbare Programmsteuerung vorgesehen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der am besten mit konstanter Drehzahl laufende dritte Elektromotor
mit einem Impulsgeber versehen, der ihn nach dem Drehen der Hilfssteuerwelle über einen bestimmten
Drehwinkel abschaltet. Daher braucht die Programmsteuerung den dritten Elektromotor nur in Gang
zu setzen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der erste Elektromotor wie bei der Maschine nach NHK (DE-OS
27 15 740) mit einem Impulsgeber versehen, wobei der Impulsgeber mit der drehenden Motorwelle gekoppelt
ist und die Impulsfolgefrequenz vom Drehwinkel ableitet und wobei der zweite Elektromotor auf gleiche
Weise mit einem entsprechenden Impulsgeber versehen ist. Die Impulsgeber erzeugen je eine bestimmte Zahl
elektrischer Impulse pro Drehwinkelgrad der Motorwelle, beispielsweise einen Impuls pro Grad. Von den
Impulsgebern erhält die Programmsteuerung Zähl- und/oder Schaltimpulse, die in fester zeitlicher Beziehung
zu allen von den Drehlagen der Motorwellen abhängigen Größen stehen. Demgegenüber weist die
bekannte Maschine nach NHK (DE-OS 27 15 740) keinerlei Rückmelder auf, die Auskunft über die
tatsächlich erreichten Stellungen der verstellten Steigungs- und Windewerkzeuge geben und eine Nachjustierung
für den Fall einer Abweichung ermöglichen würden.
Die bevorzugte Ausführungsform ist wie die Maschine nach NHK mit einem Zähler versehen, der die
eingezogene Drahtlänge numerisch anzeigt. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Maschine aber durch
einen Zähler, der die Drehlage der Steuerwelle numerisch anzeigt, weitergebildet sein, falls dies
erwünscht ist.
Die einstellbare Programmsteuerung der bevorzugten Ausführungsform weist mehrere Dekadenzähler auf,
an die je einer der Impulsgeber am ersten beziehungsweise zweiten Elektromotor angeschlossen ist und die
über je ein Potentiometer an den ersten und/oder zweiten Elektromotor angeschlossen sind. Anstelle der
Dekadenzähler ist auch eine Steuerung mitteis Lochstreifen, Magnetbändern, auswechselbaren Mikroprozessoren
oder frei programmierbaren CNC-Schaltungen denkbar. Benötigt werden impulsverarbeitende
Zähl- und Schaltgeräte und Steuereinrichtungen, zum Beispiel Dekadenzähier beziehungsweise Poieniiumeter.
Die Programmsteuerung der bevorzugten Ausführungsform weist außerdem einen Festwertzähler auf, an
den der Impulsgeber am zweiten Elektromotor angeschlossen ist und der an den dritten Elektromotor
angeschlossen ist, um den Lauf seiner Motorwelle bei Erreichen des eingestellten Festwertes zu veranlassen.
Das Stillsetzen der Welle des dritten Elektromotors besorgt, wie gesagt, der an diesem Motor angeordnete
Impulsgeber.
Die bevorzugte Ausführungsform, deren Steigungswerkzeug und Windewerkzeug wie die Werkzeuge der
Maschine nach Torin (DE-OS 27 15 692) durch je ein kraftschlüssiges Steuerkurvengetriebe mit einem auf
der Steuerwelle sitzenden Nocken beziehungsweise Formexzenter zum mittelbaren Verstellen des Steigungs-
beziehungsweise Windewerkzeuges steuerbar
sind, zeichnet sich gegenüber der Maschine nach NHK (DE-OS 27 15 740) dadurch aus, daß zur Herstellung der
Anfangs- und Endwindungen bei allen Federdurchmessern ein und derselbe Steuernocken sowie zur
Herstellung von Federn bestimmter Form in allen Größen ein und derselbe Formexzenter vorgesehen sein
kann, auf welchen Steuernocken beziehungsweise auf welchen Formexzenter das Verhältnis der Drahteinzugsgeschwindigkeit
zur Drehzahl der Steuerwelle abgestimmt ist. Dies ist eine vorteilhafte, Umrüstarbeit
ersparende Folge der prinzipiell voneinander völlig unabhängigen, programmgesteuerten Antriebe für die
Drahteinzugswalzen beziehungsweise für die Steuerwelle.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Federwindemaschine, zweier Varianten davon und einer anderen
speziellen Ausführungsform im einzelnen erläutert. Es zeigen
F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen einer ersten bevorzugten beziehungsweise einer zweiten Ausführungsform;
F i g. 3 eine teilweise dargestellte Vorderansicht der ersten Ausführungsform;
Fig.4 eine vergrößerte vollständige Vorderansicht
einer Einzelheit des in Fig. 1 oben dargestellten Teiles der ersten Ausführungsform;
F i g. 5 eine teilweise dargestellte Seitenansicht des in F i g. 1 oben dargestellten Teiles der ersten Ausführungsform;
F i g. 6 und 7 Varianten eines Teiles von F i g. 4;
F i g. 8 eine teilweise dargestellte Seitenansicht des in Fig. 1 oben dargestellten Teiles der ersten Ausführungsform;
Fi g. 9 eine schematische Darstellung der Programmsteuerung
der ersten Ausführungsform; und
F i g. 10 bis 12 drei Diagramme für eine Steuerwellenumdrehung bei der Herstellung einer geformten
Druckfeder bzw. einer Schenkelfeder bzw. dreier zylindrischer Druckfedern.
Beiden Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und 2, in denen gleiche Vorrichtungsteile mit übereinstimmenden
Bezugszeichen, aber verschiedenen Indizes ihrer Bezugszeichen versehen sind, ist gemeinsam, daß ein Paar
Drahteinzugswalzen V von einem ersten Elektromotor Mi angetrieben wird, an den ein erster Impulsgeber /1
angeschlossen ist, daß eine Steuerwelle SJV von einem
zweiten Elektromotor M 2 angetrieben wird, an den ein zweiter Impulsgeber /2 angeschlossen ist, daß beide
Motoren und beide Impulsgeber mit einer Programmsteuerung P in Verbindung stehen unü daß der
eingezogene Draht von Windewerkzeugen W verformt und von einem Schneidwerkzeug S abgeschnitten wird.
Bei der ersten Ausführungsform nach F i g. 1 steuert und betätigt nicht die Steuerwelle SVA das Schneidwerkzeug
Si, sondern eine Hilfssteuerwelle HSu die von
einem dritten Elektromotor M3\ angetrieben wird, an den ein dritter Impulsgeber /3i angeschlossen ist, wobei
der dritte Elektromotor sowohl mit dem dritten Impulsgeber als auch vor allem mit der Programmsteuerung
Pi in Verbindung steht
Davon abweichend fehlen bei der zweiten Ausführungsform
nach F i g. 2 ein dritter Elektromotor und ein dritter Impulsgeber. Statt dessen steuert und betätigt
hier die Steuerwelle SW2 über ein Kurvengetriebe mit
Gestänge G2 das Schneidwerkzeug S2 selbst
Weiche konstruktionsbedingten Möglichkeiten die beiden Ausführungsformen nach F i g. 1 und 2 bieten,
wird bei der Erläuterung der F i g. 10 bis 12 deutlich.
Die in ihren konstruktiven Einzelheiten in den F i g. 3 bis 5 sowie 8 und 9 dargestellte erste Ausführungsform
nach F i g. 1 besteht im mechanischen Teil hauptsächlich aus einem Drahteinzug 14, einer Windestation 16, einer
Steuereinrichtung 18 und einer HilfsSteuereinrichtung 20 für Vorgänge in der Windestation, einem ersten
Antrieb 22 für den Drahteinzug, einem zweiten Antrieb 24 für die Steuereinrichtung und einem dritten Antrieb
26 für die HilfsSteuereinrichtung; und im elektrischen Teil im wesentlichen aus einer Programmsteuerung 28,
einem jedem Antrieb zugeordneten Impulsgeber / und einer ebenfalls jedem Antrieb zugeordneten Leistungselektronik
£
Der Drahteinzug 14 ist durch zwei Paare von insgesamt vier Drahteinzugswalzen 30 gebildet, die
einen endlosen Draht D geradlinig waagrecht in die Windestation 16 vorschieben.
Der erste Antrieb 22 für die Drahteinzugswalzen 30 setzt sich aus einem ersten Elektromotor Mi, einem je
eine der Walzen beider Walzenpaare direkt antreibenden Schneckengetriebe 32 und einem dieses mit dem
Motor koppelnden Zahnriemengetriebe 34 zusammen. Über ein zweites Zahnriemengetriebe 36 treibt der erste
Elektromotor M1 gleichzeitig einen ersten Impulsgeber
/1 an. Die beiden Getriebe 34 und 36 bestehen, wie bekannt, aus je zwei Zahnrädern, die einen Zahnriemen
ausspannen.
In der Windestation 16 befinden sich zwei den auflaufenden Draht D bleibend verformende Windewerkzeuge
38, ein Steigungswerkzeug 40 und ein Schneidwerkzeug 42. Alle Werkzeuge sind einstellbar,
auswechselbar und bewegbar. Das Steigungswerkzeug 40 und das Schneidwerkzeug 42 sind an je einem
Schlitten 44 bzw. 46 gelagert, die in ortsfesten Schlittenführungen 48 geführt sind. Der Bewegungsapparat
für die Halter 50 der beiden Windewerkzeuge 38 ist zum Teil nicht dargestellt. Soweit das doch der Fall
ist, wird weiter unten darauf eingegangen. Das Schneidwerkzeug 42 wirkt mit einem Dorn 52 in der
Windestation 16 zusammen.
Die Steuereinrichtung 18 hat zwei den Windewerkzeugen 38 bzw. dem Steigungswerkzeug 40 zugeordnete
Teile, denen eine Steuerwelle 54 gemeinsam ist. Der erste Teil ist wie folgt aufgebaut: Auf der Steuerwelle 54
sitzt ein Formexzenter 56, dessen Exzentrizität von der gewünschten Federform und nur von dieser abhängt.
Am Maschinengestell 58 ist ein Doppelrollenhebel 60 schwenkbar und ein Übertragungshebel 62 drehbar
gelagert, der mit den Windewerkzeug-Haltern 50 gekoppelt ist Der Doppeiroiienhebei 6ö läuft mit einer
Rolle 61 auf dem Umfang des Formexzenters 56 und mit der anderen Rolle auf einem Arm des Übertragungshebels
62. Infolgedessen steuert der Formexzenter 56 bei Drehung der Steuerwelle 54 die Bewegung der
Windewerkzeuge 38.
Der zweite Teil der Steuereinrichtung 18 ist wie folgt
aufgebaut: Auf der Steuerwelle 54 sitzen drei gleiche Steuernocken 64, die bei einer Drehung der Steuerwelle
nacheinander zum Einsatz kommen. Die Steuernocken 64 wirken abwechselnd mit einer Kurvenrolle 66
zusammen, die an einem Rollenhebel 68 gelagert ist, der um eine zur Steuerwelle 54 parallele, gestellfeste Achse
70 schwenkbar ist. Auf einer parallel zur Achse 70 drehbar am Gestell 58 gelagerten Welle 72 sitzt frei
drehbar ein von einer Rückstellfeder 74 beaufschlagtes Formteil 76 mit einer Gabel 78 und einer Kulissenfiih-
rung 80, in die ein Kulissenstein 82 eingreift, der frei
drehbar und mittels einer Verstellspindel 84 verschiebbar am Rollenhebel 68 gelagert ist Die Spindel 84
erlaubt es, das Steigungswerkzeug 40 während des Maschinenlaufes zu verstellen, wobei Vorrichtungsteile
beteiligt sind, die nun genannt werden. Auf einer zur Welle 72 parallelen, drehbar am Gestell 58 gelagerten
Welle 86 sitzt ein Gabelhebel 88, an dem das eine Ende einer Stange 90 angelenkt ist, deren anderes Ende an der
Gabel 78 des Formteiles 76 angelenkt ist Zwischen ιυ
einem auf der Welle 86 sitzenden Arm 91 und dem Schlitten 44 für das Steigungswerkzeug 40 befindet sich
ein kurzes Getriebeglied 92, das an beiden Teilen 44 und 91 angelenkt ist Damit ist die kinematische Kette
zwischen dem Steuerkurvengetriebe 64—66 und dem
Scnlitten 44 geschlossen, so daß die Steuerwelle 54 und die Rückstellfeder 74 das Steigungswerkzeug 40
steuernd bzw. rückstellend bewegen können.
Der zweite Antrieb für die Steuereinrichtung 18 setzt
sich aus einem die Steuerwelle 54 direkt antreibenden Schneckengetriebe 94, einem Elektromotor M2 und
einem Zahnriemengetriebe 96 zusammen, welches das Schneckengetriebe und den Motor M 2 koppelt.
Außerdem ist auch hier ein zusätzliches Zahnriemengetriebe 98 vorhanden, das einen zweiten Impulsgeber /2
schlupffrei mit der Motorwelle des Elektromotors M2 koppelt
Die HilfsSteuereinrichtung 20 weist eine Hilfssteuerwelle
100 und einen auf ihr sitzenden Exzenter 102 auf, der einen Pleuel 104 bewegt dessen freies Ende an
einem Führungsarm 106 angelenkt ist, welcher lose auf der Welle 86 sitzt. Am Anlenkungspunkt des Pleuels 104
ist am Führungsarm 106 außerdem das eine Ende einer Stange 108 angelenkt, deren anderes Ende an einem
Hebel 110 angelenkt ist, der auf der Welle 72 sitzt. Ein kurzes Getriebeglied 112, das sowohl an einem auf der
Welle 72 sitzenden Arm 111 als auch an dem Schlitten 46 des Schneidwerkzeuges 42 angelenkt ist, schließt die
kinematische Kette von der Hilfssteuerwelle 110 bis zum Schneidwerkzeug. "to
Der dritte Antrieb 26 für die HilfsSteuereinrichtung 20 weist einen dritten Elektromotor M3 mit angekoppeltem
Impulsgeber /3 auf. Durch einen Riementrieb 114 treibt die Welle des Motors M 3 die Hilfssteuerwelle 100
an. Die Kopplung der Motorwelle und <ies Impulsgebers /3 besorgt wieder ein Zahnriemengetriebe 116. Bei den
beiden Varianten der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 6 bzw. 7 sitzt je ein den Steuernocken 64
benachbarter Überbrückungsnocken HS bzw. 120 auf der Steuerwelle 54. Der Überbrückungsnocken wirkt
wie die Steuernocken 64 mit der Kurvenrolle 66 zusammen. Sein Umfang verläuft kreisbogenförmig
konzentrisch zur Steuerwelle 54 und verbindet den Anstieg des vorauseilenden Steuerno>ckens mit dem
Abstieg des nächsten bzw. übernächsten nacheilenden Steuernockens. Mit Hilfe dieser Überbrückungsnocken
118 und 120 lasson sich Formfedern mit Abfallschnitt oder Schenkelfedern bzw. Formfedem ohne Abfallschnitt
herstellen.
Die in F i g. 9 dargestellte Programmsteuerung 28 der
ersten Ausführungsform enthält eine Gruppe von Dekadenzählern DZl bis DZ 5, einen Festwertzähler
FWZ und sechs Potentiometer PMi bis PM 6. Die
Dekadenzähler SZi und 2 sowie der Festwertzähler
FWZ sind mit ihren Eingängen an den Ausgang des Impulsgebers /2 angeschlossen. Die Dekadenzähler
DZ3 bis DZ5 sind mit ihren Eingängen an den Ausgang
des Impulsgebers /1 angeschlossen. Die Ausgänge der Dekaden2ähler DZl bis DZ 3 sind über je ein
Potentiometer PM 1, PM 2 bzw. PAi 3 mit dem Eingang
der Leistungselektronik Fl verbunden. Die Ausgänge
der Dekadenzähler DZ2, DZ4 und DZ5 sind über je ein Potentiometer PM 6, PM 4 bzw. PM5 mit dem
Eingang der Leistungselektronik E 2 verbunden. Der Ausgang des Festwertzählers FWZ ist mit dem Eingang
der Leistungselektronik £3 verbunden. Im Ausführungsbeispiel
der Herstellung zylindrischer Druckfedern zählen die Dekadenzähler DZl und DZ2 sowie
der Festwertzähler FWZ die bei der Drehung der Steuerwelle 54 vom Impulsgeber /2 nach Maßgabe des
von der Steuerwelle zurückgelegten Drehwinkels abgegebenen Zählimpulse. Die Dekadenzähler DZ 3 bis
DZ5 zählen die bei der Drehung der Welle des Elektromotors M1 vom Impulsgeber /1 nach Maßgabe
des von der Motorwelle zurückgelegten Drehwinkels abgegebenen Zählimpulse und sind in Millimetern
eingezogener Drahtlänge geeicht, während die übrigen Dekadenzähler in Winkelgraden geeicht sind. Die
Potentiometer PAi, bei denen es sich beispielsweise um
Digital-Potentiometer handeln kann, kommen abwechselnd zum Einsatz und bewirken eine Vorgabe bei der
Aussteuerung der Lcistungselektroniken £
Im folgenden sind das erfindungsgemäße Verfahren und die sich daraus ergebende Betriebsweise der
erfindungsgemäßen Vorrichtung je nach benutzter Ausführungsform erläutert:
Im Falle von Fig. 10, wo mit der ersten oder zweiten
Ausführungsform geformte Druckfedern hergestellt werden sollen, beispielsweise eine Kegelfeder, deren
Anfangs- und Endwindungen verschiedene Durchmesser haben, sind mit a bis k aufeinanderfolgende
Drehlagen der Steuerwelle und damit unterschiedliche Zeitpunkte sowie mit V| bis V3 Drehbereiche der
Steuerwelle bezeichnet, in denen der Drahteinzug mit verschiedener Geschwindigkeit erfolgt. Der Ausgangspunkt
a ist zugleich Endpunkt und deshalb Zykluswiederholungspunkt. Zwischen den Zeitpunkten cund d
wird mit der Drahteinzugsgeschwindigkeit v\ die
anliegende Anfangswindung der Feder erzeugt. Falls mehrere Anfangswindungen benötigt werden, beginnt
deren Erzeugung schon im Zeitpunkt b. Zwischen den Zeitpunkten dund /werden die federnden Windungen
des Federkörpers erzeugt. Dies geschieht bis zum Zeitpunkt e mit der höheren Drahteinzugsgeschwindigkeit
V2 und ab diesem Zeitpunkt bis zum Zeitpunkt /mit
der herabgesetzten Drahteinzugsgeschwindigkeit v3.
Zwischen dem Zeitpunkt f und g wird mit der Drahteinzugsgeschwindigkeit V3 die am Federkörper
anliegende Endwindung erzeugt. Falls mehrere Endwindungen benötigt werden, endet deren Erzeugung erst im
Zeitpunkt h. Zwischen den Zeitpunkten h und /wird die
fertige Feder vom Draht abgeschnitten. Zwischen den Zeitpunkten ;' und k wird das bei der Herstellung von
Kegelfedern zwangsweise erzeugte Abfallstück gebildet, indem im Zeitpunkt /der Anfang und im Zeitpunkt A
das Ende des abfallenden Drahtstückes durch Drahteinzug bestimmt wird. Zwischen den Zeitpunkten ρ und t
wird dieses Stück vom Draht abgeschnitten. Im Falle von Fig. 11, wo Schenkelfedern mittels der erster
Ausführungsform hergestellt werden sollen, wird dei Anfangsschenkel, für den Draht eingezogen wird
erzeugt, solange die Steuerwelle nach Erreichen de; Zeitpunktes a' stillsteht, der einen Winkelgrad unc
damit eine Impulspausendauer vom Zykluswiederho lungspunkt a entfernt liegt. Nach dem auf das Einzieher
der für das Erzeugen des Anfangsschenkels erfordern
chen Drahtlänge folgenden Anlaufen der Steuerwelle werden die vom Draht zunächst entfernt gehaltenen
Windewerkzeuge dem Draht angenähert und bis zum Zeitpunkt c in Stellung gebracht, so daß nun, wie im
Falle von F i g. 10, das Erzeugen einer Anfangswindung, federnder Windungen und euer Endwindung begonnen
und bis zum Zeitpunkt # abgeschlossen werdan kann.
Im Zeitpunkt g wird der Drahteinzug beendet, worauf
bis zum Zeitpunkt m die Windewerkzeuge wieder vom Draht entfernt werden, was beispielsweise zum
Zeitpunkt /beendet sein kann. Zwischen den darauffolgenden Zeitpunkten m und π wird dann der Endschenkel
erzeugt, nachdem im Zeitpunkt m erneut mit dem
Drahteinzug begonnen worden ist, der im Zeitpunkt π wiederum endet Zwischen dem späteren Zeitpunkt ο
und dem Zeitpunkt a wird die fertige Schenkelfeder vom Draht abgeschnitten. Dies geschieht aber nicht
durch die Steuerwelle selbst, sondern mittels der Hilfssteuerwelle.
Im Falle von Fig. 12, wo während einer intermittierenden
Umdrehung der Steuerwelle drei zylindrische Druckfedern mit der ersten Ausführungsform hergestellt
werden sollen, wird prinzipiell wie im Falle von F i g. 10 vorgegangen, mit der Besonderheit, daß hier die
Steuerwelle in den Zeitpunkten dl, d2 und </3 dreimal
stülgesetzt wird und jeweils bis zum Zeitpunkt /1 bzw. /2 bzw. /3 stillgesetzt bleibt, wenn bzw. solange die
Erzeugung eines ersten bzw. zweiten bzw. dritten Federkörpers begonnen bzw. durchgeführt wird. Eine
Steuerweilenumdrehung ist in drei genau gleich große Sektoren von je 120° aufgeteilt, die in den Zeitpunkten
al, a2 und a3 zugleich beginnen und enden, da in
diesen Zeitpunkten kein Stillstand der Steuerwelle erfolgt Zwischen den Zeitpunkten c 1 (oder öl) und d 1,
c2 (oder Ö2) und dX c3 (oder 63) und t/3 wird die
Anfangswindung (bzw. werden die Anfangswindungen) erzeugt wobei die Drahteinzugsgeschwindigkeit v,
beträgt Zwischen den Zeitpunkten f\ und g 1 (oder h 1),
/2 und g2 (oder Λ 2), /3 und g3 (oder Λ3) wird die
Endwindung (bzw. werden die Endwindungen) erzeugt wobei die Drahteinzugsgeschwindigkeit v3 beträgt
Zwischen den Zeitpunkten d\ und /1, dl und /2, d3
und /3 werden bei Stillstand der Steuerwelle die drei Federkörper erzeugt, wobei die Drahteinzugsgeschwindigkeit
V2 beträgt In den Zykluswiederholungspunkten a 1, a 2 und a 3 ist jeweils eine Feder fertig, die dann vom
Draht abgeschnitten wird. Dabei ist die Hilfssteuerwelle tätig.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen