DE3107435A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die herstellung von miniblockfedern - Google Patents

Description

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Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Miniblockfedern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung von Miniblockfedern.

Die sogenannten Miniblockfedern sind bekannt. Sie werden von einem Draht gebildet, dessen Durchmesser veränderlich sein kann und der in Form einer Spirale mit konstanter oder veränderlicher Steigung so eingerollt werden kann, daß er die allgemeine Form von zwei mit ihrer Grundfläche einander gegenüberliegenden Kegeln aufweist, wobei jeder Kegel die Form eines halben Fasses haben kann. Diese Federn sind insbesondere wegen ihrer besonderen Form, weil sie eine beispielsweise dem zweifachen Maximaldurchmesser des Drahtes gleiche sehr geringe Höhe haben, wenn sie zum Block zusammengepreßt werden, interessant.

Eine gegenwärtig bestehende industrialisierte Ausrüstung für die Herstellung derartiger Federn verwendet einen aus einem Vorrat kommenden durchgehenden Draht, den sie dank der Kombination der Schubwirkung von Rollen auf den Draht mit der Verformung des Drahtes unter dem Einfluß von zwei beweglichen Fingern mit vorgesehener mechanischer Verschiebung und eines die Veränderung der Steigung der Spirale der Feder ermöglichenden Spreizfingers kalt vorformt. Diese Ausrüstung weist im wesentlichen den Nachteil auf, daß sie eine Kaltverformung des Drahtes vornimmt, wodurch man Gefahr läuft, daß an dem Draht Risse gebildet werden, die einen Bruch einleiten können.

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Es ist auch ein Herstellungsverfahren bekannt, daß darin besteht, die beiden konischen Enden der Feder an beiden Enden ein und desselben Stabes nacheinander warm einzurollen und das Einrollen im Mittelteil mit einer Vorrichtung in Form einer Zange zu beenden, welche die zwei kegelförmigen Teile in koaxiale Stellung bringt. Die Wicklung ist dann ziemlich lang; es ergeben sich daraus Temperaturunterschiede, die Ursachen von Wicklungsunregelmäßigkeiten. Andererseits erfordert das Verfahren eine jedem Federmodell eigene kostspielige Werkzeugausrüstung; es kann also nur für große Serien angewendet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur industriellen Herstellung von Miniblockfedern, dadurch gekennzeichnet, daß man die beiden Enden eines Stabes (z.B.

Rundstahl), der dazu bestimmt ist, die Feder zu werden, jeweils an den Enden zweier Dorne befestigt, dann die Feder durch gleichzeitiges Bewickeln der beiden Dorne formt, wobei jeder dieser Dorne zu einer zweckdienlichen Bewegung angetrieben wird, während besagter Stab zwischen den beiden Dornen gespannt ist, daß die Bewegungen der beiden Dorne beendet werden, wenn diese zwei Dorne sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden, daß besagte Dorne herausgezogen werden, daß dann der mittlere Windungsteil der Feder durch Warmverformen des nicht eingerollten Teiles des Stabes derart geformt wird, daß die zwei vorher auf den Dornen gewickelten Teile der Feder ein und dieselbe Achse haben.

Unter "zweckdienlicher Bewegung" der Dorne versteht man jegliche Bewegung oder Bewegungskombination, die ein Ein-

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rollen mit der gewünschten Steigung unter gleichzeitiger Erhaltung des Stabes im gespannten Zustand zwischen den Dornen ermöglicht. Im allgemeinsten Fall wird jeder Dorn zu einer sich aus der Kombination einer Drehbewegung um die Achse des Dorns mit einer geradlinigen Bewegung entsprechend der Achse des Dorns und einer weiteren geradlinigen Bewegung in einem Sinne senkrecht zur Achse des Dorns ergebenden Bewegung angetrieben. Wie oben angegeben, sind alle diese Bewegungen programmiert, um jederzeit eine Spannung des Stabes sicherzustellen.

Der erste Vorgang, der darin besteht, die zwei Wicklungen auf den beiden Dornen zu bilden, ist beendet, wenn nur noch ein nicht eingerolltes Stück des Stabes übrig bleibt,, so daß man die beiden Dorne durch einfache geradlinige Bewegung herausziehen kann. Diese Situation tritt ein, wenn die Außenflächen der Dorne sich praktisch berühren und demnach nur noch etwa eine halbe Windung der Feder zu formen übrig bleibt.

Der zweite Vorgang (Warmverformung nach Herausziehen der Dorne) erfolgt vorteilhaft auf folgende Weise: Auf beiden Seiten dieses noch nicht eingerollten Windungsteils wird der Draht von Matrizen erfaßt, die den Draht während des Vorgangs festhalten. Man setzt dort ein Horn an^ dessen Ende die Form der zu bildenden Windung hat; besagte Matrizen werden zu einer Bewegung angetrieben, welche das reibungslose Ansetzen des Drahtes an das Ende des Homes so zuläßt, daß die Windung geformt wird.

Im Hinblick auf den für das Herausziehen der Dorne am Ende des ersten Vorganges notwendigen Spielraum darf man erwägen,

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daß der zweite Vorgang die zwei kegelförmigen Teile jeweils um ca. 45 - 60° schwenken läßt.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgen die Verformungen des ursprünglichen Drahtes bei dem einen und dem anderen Vorgang durch reibungsloses Rollen. Dieser Mangel an Reibung vermeidet jegliche dem Draht schädliche Markierung. Das Verfahren kann durch Einwirkung auf die jeweiligen Bewegungen der Dorne mit Leichtigkeit an die Herstellung von Miniblockfedern unterschiedlicher Form und Abmessungen angepaßt werden.

Die jeweiligen Bewegungen der Dorne können wie folgt gesteuert werden:

- Synchrone Drehung der beiden Dorne, wobei die Umdrehungsgeschwindigkeit gewähltwerden kann, aber während jedes Vorganges konstant ist, oder sich auf bekannte Weise im Verlaufe eines jeden Vorganges verändern kann. Diese synchrone Umdrehung ist industriell die gängigste Verwirklichungsart der Erfindung, insbesondere für die Herstellung der Federn, deren zwei kegelförmige Teile gleich sind.

- Nicht synchrone Umdrehung der beiden Dorne, wobei diese Umdrehung insbesondere für die Herstellung von Federn interessant ist, deren kegelförmigen Teile ungleich sind. Als besonderen Fall der nicht synchronen Umdrehung sei der Fall erwähnt, bei dem nach einer anfänglichen Umdrehung einer der Dorne stehenbleibt, während der andere seine Umdrehung fortsetzt.

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Geradlinige Bewegung nur eines einzigen der Dorne entsprechend seiner Achse. Diese geradlinige Bewegung kann entweder vor jeglicher Umdrehung der Dorne oder während der ganzen oder teilweisen besagten Umdrehung stattfinden.

Geradlinige Bewegung der beiden Dorne entsprechend ihren Achsen entweder vor oder während der Umdrehung.

Geradlinige Bewegung der Dorne zueinander, des einen oder des anderen, oder wobei die beiden Dorne beweglich sein können. Diese geradlinige Bewegung muß angemessen mit den übrigen gegenseitigen Bewegungen, insbesondere der Umdrehungsbewegung der Dorne, gekoppelt sein.

Die gegenseitigen Bewegungen der beiden Dorne werden industriell nach der bekannten numerischen Programmierungstechnik oder durch hydraulisches Kopieren programmiert.

Die für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendbaren Dorne bestehen aus einer zylindrischen Wickelfläche mit spiraliger Grundlinie, bei der jede Mantellinie parallel der Umdrehungsachse des Dorns verläuft und deren Leitlinie eine Spirale ist. Das Ende des Dornes ist mit einer Vorrichtung ausgestattet, die es ermöglicht, daran ein Ende des Stabes anzuhängen.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine industrielle Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 'stellt schematisch eine Miniblockfeder in Faßform dar. Zu beachten ist insbesondere, daß die zwei Außenwindungen vorteilhafterweise in zwei

Ebenen senkrecht zur Achse der Feder liegen können. Wenn eine Feder dieser Bauart vollständig zusammengedrückt wird, ist ihre gesamte Dicke im wesentlichen gleich der zweifachen Dicke des die mittleren Windungen bildenden Drahtes. Ob

wohl dies nicht der Fall bei der in der Figur dargestellten Feder ist, kann der für die Herstellung der besagten Feder verwendete Draht einen unterschiedlichen Durchmesser an den Enden der Feder und in deren Mitte aufweisen; man kann

insbesondere einen Draht verwenden, dessen zwei Enden einen verhältnismäßig geringen Durchmesser haben und dessen Mittelteil ziemlich dick ist.

Fig. 2 stellt schematisch die Wickelvorrichtung gemäß der Erfindung dar.

Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Wickeldorns der Wickelvorrichtung in Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Profilansicht des Doms in Fig. 3

Fig. 5 stellt schematisch eine industrielle Anlage für die Durchführung des ersten Vorgangs des Ver

fahrens nach der Erfindung dar.

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Fig. 6 stellt schematisch eine Anlage für die Durchführung des zweiten Vorganges des besagten Verfahrens dar.

In Fig. 2 sind schematisch dargestellt:

- der Ofen 1, in welchem die Drähte (oder Stäbe) auf eine Temperatur in der Größenordnung von 900° erwärmt werden,

die zwei Dorne in ihren Ausgangsstellungen 2 und 3, die Dorne in ihren Endstellungen 4 und 5.

Die Fig. 3 und 4. zeigen, daß jeder Dorn sich im wesentlichen aus einer zylindrischen Winkelfläche mit spiralförmiger Grundlinie 17, d.h. einer geregelten Fläche, bei der jede Mantellinie 18 parallel zu der Umdrehungsachse 19 verläuft, und deren Leitlinie 20 eine Spirale ist, zusammensetzt. Jeder Dorn trägt eine Führung 21, in der ein Anhängemittel.22 für den einzurollenden Stab befestigt ist.

Vor dem Wickeln, wobei die Dorne sich in zwei Stellungen 2 und 3 befinden, wird der dann geradlinige Draht Coder Stab) an das besagte Anhängemittel 22 angehängt. Die Neigung des Stabes in bezug auf die Achse 19 hängt von der Stellung der Dorne ab und bestimmt den Winkel der Schraubenlinie der fertigen Feder.

Die Dorne werden dann den programmierten Bewegungen, welche das Aufwickeln des Drahtes hervorrufen, unterworfen. Die mit der Verschiebung entsprechend der Achse 19 gekoppelte Umdrehung jedes Dornes bestimmt die Längssteigungsänderung der Feder gemäß dem aufgestellten Programm.

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Die geradlinige Bewegung senkrecht zur Achse 19 wird so abgebremst, daß der Stab zwischen den beiden Dornen gespannt bleibt.

Alle Bewegungen enden, wenn die Dorne die Stellungen 4 und 5 erreicht haben. Dann wird der in 5 befindliche Dorn zur Stellung 3 zurückgeführt. Die vorgearbeitete Feder wird von den Dornen gelöst und auf die Vorrichtung gemäß Fig. 6 gesetzt.

In den Fig. 5 und 6 sind schematisch dargestellt:

- ein Ofen 1, in dem die auf Länge geschnittenen Drähte (oder Stäbe) auf die Arbeitstemperatur gebracht werden,

eine den Draht vom Ofen bis unter die Vorrichtung zur Herstellung der Feder führende Fördervorrichtung 3. An dieser Fördervorrichtung sind schematisch dargestellt:

eine Sicherheitslünette 2, welche die Kontrolle der Zuführung des Drahtes für die nächste Feder in Abhängigkeit vom Fortgang der in Gang befindlichen Arbeiten gestattet,

Bauteile 4, die gegebenenfalls eine Markierung ermöglichen,

ein Positionieranschlag 5 für den Draht.

Wenn der warme Draht am Anschlag 5 angelangt ist, wird er mittels Hebern 6 mit den Enden der Dorne 7 in Berührung gebracht und an diesen Enden mittels einer zweckdienlichen mechanischen Vorrichtung (von der ein Bauteil 9 dargestellt ist) befestigt. Diese Dorne sitzen auf Reitstöcken 8, die

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ihre Längsverschiebung sicherstellen, die ihr Freiwerden am Ende des ersten Vorganges ermöglicht. Die Dorne Cund die Reitstöcke) sitzen auf Schlitten 12, die sich in zwei waagerechten Richtungen senkrecht zu einem Portal verschieben lassen. Die Umdrehung der Dorne und die zweckdienlichen Verschiebungen der Schlitten werden durch Motoren wie beispielsweise 10, 11 und.13 sichergestellt, deren Betrieb und Synchronismus durch programmierte Steuerung sichergestellt sind.

Wenn die sachgemäße Wicklung hergestellt worden ist CEnde des ersten Vorganges), wird die Zwischenfeder mittels eines Hubtisches 14 zu einer Formgebungseinheit abgesenkt, die zwei zweckmäßig positionierte Spannbacken 15 und ein auf einem Hornhalter 16 sitzendes Horn umfaßt. Wenn das Horn gegen die Mitte des geradlinigen Teils der Zwischenfeder drückt, wird den zwei Spannbacken 15 eine Bewegung erteilt, die geeignet ist, den mittleren Teil der Feder um besagtes Horn herum zu formen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die für die Durchführung des Verfahrens verwendbare Ausrüstung, umfassend:

Mittel für das zweckmäßige Aufwickeln von zwei Teilen eines Drahtes auf zwei Dornen, so daß die zwei kegelförmigen Teile einer Miniblockfeder geformt werden;

- Mittel für das Herausziehen der Dorne

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und Mittel für das Zur-Deckung-bringen der Achsen der zwei kegelförmigen Teile durch Verformung der diese zwei kegelförmigen Teile verbindenden entspannten mittleren Windung.

Die für das Wickeln der zwei Teile eines Drahtes auf zwei Dornen zu verwendenden Mittel umfassen:

Schrittmotoren für den Antrieb eines jeden Dornes; diese Motoren können gekuppelt sein; sie sind für den Antrieb der sich drehenden Dorne bei Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 10 - 100 U/min vorgesehen;

mindestens einen die geradlinige Bewegung zumindest eines der Dorne entsprechend seiner Achse sicherstellenden Motor; die Geschwindigkeit der geradlinigen Bewegung liegt im allgemeinen zwischen 0 und 500 mm/s;

- einen die Rückführung der Dorne am Ende des ersten Vorganges , und wenn die Zwischenfeder abtransportiert worden ist, bewerkstelligenden Motor; derselbe Motor dient auch vorteilhafterweise dazu, die Spannung des Drahtes während des ersten Vorganges zu regulieren;

- die Verschiebungen der verschiedenen beweglichen Organe ermöglichende Gleitschienen;

einen die Steuerung der verschiedenen Motoren entsprechend dem für jede Federbauart vorgesehenen Programm ermöglichenden numerischen Programmierer.

Claims (4)

EWALD ΟΡΓΕΚΚΙΛΝΝ c ο υ 1 hob PATENTANWALT OFFENBACH (MAIN) ■ AM WIESENGRUND 35 · TELEFON (0611) 86 40 06 · KABEL EWOPAT 26. Februar 1981 Op/st 51/24 Ressorts Industrie Societe Anonyme 12, rue de la Rochefoucauld 75009 Paris Frankreich Ansprüche

1.J Verfahren zur industriellen Fertigung von Miniblockfedern, dadurch gekennzeichnet, daß man die beiden Enden eines Stabes (z.B. Rundstahl), der dazu bestimmt ist, zur Feder zu werden, jeweils an den Enden zweier Dornen befestigt, dann die Feder durch gleichzeitiges Bewickeln der zwei Dorne formt, wobei jeder dieser Dorne zu einer zweckdienlichen Bewegung angetrieben wird, während besagter Stab zwischen den zwei Dornen gespannt ist, daß die Bewegungen der zwei Dorne beendet werden, wenn diese zwei Dorne sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden, daß besagte Dorne herausgezogen werden, daß dann der mittlere Windungsteil

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der Feder durch Warmverformen des nicht eingerollten Teils des Stabes derart geformt wird, daß die zwei vorher auf den Dornen gewickelten Teile der Feder ein und dieselbe Achse haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Herausziehen besagter Dorne der aus den zwei Wicklungen hervorgegangene Draht von Matrizen erfaßt wird, daß an den mittleren Teil des Drahtes zwischen den zwei Matrizen ein Horn angesetzt wird, dessen Ende die Form der herzustellenden Windung hat, und daß den besagten Matrizen eine Bewegung erteilt wird, welche die Achsen der zwei Wicklungen zur Deckung bringt.

3. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- zwei Dorne (7) mit einem Ende (21,22), an dem das Ende eines Federstabes befestigt werden kann;

- Mittel zum zweckdienlichen gleichzeitigen Wickeln der beiden Enden des Drahtes auf den zwei Dornen;

- Mittel zum Herausziehen der Dorne, wenn diese in unmittelbarer Nähe zueinander anlangen;

- Mittel, um die Achsen der zwei vorher auf den zwei Dornen gewickelten Teile zur Deckung zu bringen, wobei dieser Vorgang durch Warmverformen der nicht gewickelten Windung durchgeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dorn (7) aus einer zylindrischen Wickelfläche rait spiraliger Grundlinie (17), deren jede Mantellinie (18) parallel zur Umdrehungsachse (19) des Dornes und deren Leitlinie (20) eine Spirale ist, besteht.

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