DE3872856T2

DE3872856T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung doppeltkonischer spiralfedern.

Info

Publication number: DE3872856T2
Application number: DE8888120427T
Authority: DE
Inventors: Ltd Morita
Original assignee: MORITA IRON WORKS
Current assignee: Morita and Company Co Ltd
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2008-12-08
Also published as: KR890009491A; GR3005978T3; JPH01170540A; ES2034132T3; DE3872856D1; US4967580A; EP0322605A2; ATE78201T1; JP2571084B2; EP0322605A3; EP0322605B1; KR950008524B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer doppeltkonischen Spiralfeder.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird eine doppeltkonische Spiralfeder 1, die einen maximalen Durchmesser d an der Mitte des Federkörpers aufweist, wobei beide Endabschnitte in die Form einer Spirale gewunden sind, die sich allmählich zu beiden Endabschnitten in die axiale Richtung fokussieren, geeigneterweise zum Beispiel als Fahrgestellfeder für Automobile und ähnliches bei einer unabhängigen Aufhängung benutzt. Genauer gesagt, beide gewundene Endabschnitte dieser Feder weisen die Form eines Kegelstumpfes auf (d. h. eines Kegels, dessen Spitze senkrecht relativ zu seiner Achse abgeschnitten ist) oder sie sind von einer Form, die zu beiden Endabschnitten zuläuft und gekrümmt ist, und als Ganzes stellt die Feder eine Form eines "Fasses" oder einer "Spindel" dar.
Als Verfahren zum Herstellen derartiger doppeltkonischer Spiralfedern sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen. All diese Verfahren leiden jedoch unter Nachteilen derart, daß sie eine Zahl von Herstellungsschritten beinhalten, was zu einer komplizierten Zusammensetzung der Vorrichtung selbst führt, und daß das Aufwickeln nicht mit dem gewünschten Steigungswinkel und Wickelabstand durchgeführt werden kann, was zu Widersprüchlichkeiten in der Form des fertigen Produktes führt. Wenn nämlich die obige doppeltkonische Feder gewickelt wird, die an beiden Endabschnitten zuläuft, ist es schwierig, den gesamten Wickelprozeß in einem einzelnen Schritt zu bewirken, wie wenn eine normale zylindrische Schraubenfeder gebildet wird unter Benutzung eines entfernbaren Dornes.
In diesem Zusammenhang ist es in der in der Japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr. 11743/1982 und in dem entsprechenden US-Patent Nr. 4 424 695 offenbarten Erfindung vorgeschlagen, ein Formteil 18 vorzusehen, auf dem ein spiralig gestufter konischer Abschnitt gebildet ist, der die gewünschte Zahl von Windungen aufweist, dieses Formteil 18 durch eine Lücke des zylindrisch aufgewundenen Abschnittes einzuführen, so daß die zylindrische Spule um den obigen spiraligen gestuften konischen Abschnitt zwangsweise gewunden wird und der zylindrische Abschnitt der Feder in einen konisch gewundenen Abschnitt geformt wird. Gemäß der oben vorgeschlagenen Vorrichtung ist jedoch die Größe des Formteiles 18, das darauf einen spiralig abgestuften konischen Abschnitt gebildet aufweist, auf eine begrenzt, die das Einführen des Formteiles 18 durch die Lücke in dem zylindrisch gewundenen Abschnitt der Feder ermöglicht, wodurch nur ein konisch gewundener Abschnitt mit höchstens zwei oder zweieinhalb Windungen nachteilhafterweise ermöglicht wird.
Weiterhin offenbart US-A-4 571 973 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer faßförmigen Spiralfeder unter Benutzung einer Windungsaufspannvorrichtung mit einem spiralig abgestuften Abschnitt. Die Zahl der Windungen ist jedoch auf 2,5 als Maximum begrenzt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen zum Herstellen einer doppeltkonischen Spiralfeder, bei dem die Zahl von Windungen, die für den zweiten konischen Abschnitt möglich ist, drei oder mehr ist.
Das Verfahren zum Herstellen einer doppeltkonischen Spiralfeder (im folgenden einfach als "doppeltkonische Feder" bezeichnet) nach dieser Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben, während die Vorrichtung zum Erzeugen einer doppeltkonischen Feder in Anspruch 2 definiert ist.
Die Erfindung bietet einen Vorteil des Ermöglichens einer genauen Bildung, wobei wirtschaftlicherweise ein einfacher Mechanismus benutzt wird. Die formende, in der Vorrichtung gemäß der Erfindung zu benutzende Aufspannvorrichtung kann von dem offenen Windungsende des zylindrisch gewundenen Abschnittes der halb-fertigen Feder eingeführt werden, so daß sie nicht auf-solche begrenzt ist, die durch die Federlücke des zylindrisch gewundenen Abschnittes eingeführt werden können. Folglich kann die Zahl der Windungen des zweiten konischen Abschnittes auf drei Windungen oder mehr erhöht werden, wie es gewünscht wird, und diese Erfindung kann leicht die Bedürfnisse der vielfältigen Benutzer erfüllen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 zeigt eine Frontansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung teilweise als vertikaler Schnitt;
Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt des bewegbaren Kopfes;
Fig. 4 zeigt schematisch eine Zusammensetzung der Windungsvorrichtung und der zweiten Klemmvorrichtung in einer perspektivischen Explosionsansicht;
Fig. 5 zeigt eine Frontansicht der zweiten Klemmvorrichtung;
Fig. 5(a) zeigt einen Zustand, bevor das Ende der halb-fertigen Feder mittels der zweiten Klemmvorrichtung eingeklemmt wird;
Fig. 5(b) zeigt einen Zustand, in dem das Ende der halb-fertigen Feder mittels der zweiten Klemmvorrichtung eingeklemmt ist;
Fig. 6(a) bis 11(a) stellen Bewegungen der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung mit dem Ablauf der Zeit dar; während Fig. 6(b) bis 11(b) jeweils eine Ansicht der halb-fertigen Feder in der axialen Richtung in dem Zustand zeigt, wie er in den Fig. 6(a) bis 11(a) entsprechend gezeigt ist;
Fig. 12 ist eine Frontansicht, die das Aussehen und die Zusammensetzung der doppeltkonischen Feder zeigt;
Fig. 13 ist eine Seitenansicht von rechts einer anderen Ausführungsform des Mechanismus zum Bewegen des Schlittens, der in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung benutzt wird, in die entgegengesetzte Richtung des Rotors;
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptabschnittes einer anderen Ausführungsform des konischen Führungsteiles, das in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist;
Fig. 15 ist ein Blockschaltbild der Steuerschaltung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Als nächstes wird das Verfahren zum Herstellen einer doppeltkonischen Feder gemäß dieser Erfindung unten in Bezug auf eine Vorrichtung beschrieben, mit der das obige Verfahren effektiv ausgeführt werden kann. Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufbau der Vorrichtung zum Herstellen einer doppeltkonischen Feder in perspektivischer Ansicht, mit der das vorliegende Verfahren ausgeführt werden kann. In dieser Vorrichtung 30 zum Herstellen einer doppeltkonischen Feder wird schließlich eine doppeltkonische Feder 1 mit einem ersten konischen Abschnitt 2a und einem zweiten konischen Abschnitt 2c, die an ihren Basisabschnitten verbunden sind, durch Winden geformt, indem eine halb-fertige Feder 2, die einen ersten konischen Abschnitt 2a und einen zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b aufweist, der sich mit dem maximalen Durchmesser erstreckt, benutzt wird und der zylindrisch gewundene Abschnitt 2b zum allmählichen Verringern des Durchmessers gewunden wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Bett 4 auf der oberen linken Position einer Basis 32 in der Vorrichtung 30 vorgesehen, in der ein Paar von länglichen Plattenteilen 36 auf einer Bodenplatte 34 vorgesehen sind, die auf der obigen Basis 32 zum Bilden eines stumpfen Winkels dazwischen befestigt ist, auf der eine halb-fertige Feder 2 horizontal geladen werden kann. Nebenbei bemerkt, in den Zustand, in den die halb-fertige Feder 2 auf dem Bett 4 geladen ist, sind die Plattenteile 36 vorläufig so gesetzt, daß sie einen Neigungswinkel derart haben, daß die Achse der halbfertigen Feder 2 mit der eines Rotors 13 ausgerichtet ist, der später beschrieben wird. Auf den Bodenoberflächen der Plattenteile 36 sind eine Mehrzahl von Führungen 38 vorgesehen, so daß sie davon hervorstehen, und Führungsstangen 40, an denen eine Positionseinstellvorrichtung 8 (später zu beschreiben) vorgesehen ist, sind gleitend in diese Führungen 38 eingeführt.
Eine erste Klemmvorrichtung 3 ist auf dem rechten Endabschnitt des Bettes 4 vorgesehen, die lösbar die horizontal auf dem Bett 4 geladene halb-fertige Feder an der Seite klemmt, von der die Bildung des zweiten konischen Abschnittes 2c begonnen wird. Auf der obigen Bodenplatte 34 ist nämlich ein Tragteil 42 entfernbar an der Bodenplatte 34 in der Mitte der zwei Plattenteile 36 angebracht und ebenfalls auf der Bodenplatte 34 vorgesehen, und ein Klemmteil 7a, das auf einem Ende eines Hebels 7 vorgesehen ist, ist schwenkbar zu diesem Tragteil 42 durch einen Stift 44. An dem anderen Ende dieses Hebels 7 ist eine Kolbenstange 6a eines Zylinders 6, der auf der Basis 32 vorgesehen ist, angebracht zum Bewirken einer schwingenden Bewegung des Hebels 7, der auf die Tätigkeit des Zylinders 6 hin auf der Achse des Stiftes 44 geschwenkt wird. Weiterhin ist ein konisches Führungsteil 5, das eine Steigung derart aufweist, daß es eine Steigung im wesentlichen gleich eines Spiralfederabschnittes vorsieht, der schließlich in Windungen in der halb-fertigen Feder 2 gebildet wird, auf dem Tragteil 42 gebildet, das oberhalb des Klemmteiles 7a vorgesehen ist, so daß die halb-fertige Feder 2 an der Seite eingeklemmt werden kann, von der die Bildung des zweiten konischen Abschnittes 2c begonnen wird zwischen dem Basisabschnitt 5a dieses konischen Führungsteiles 5 und dem Klemmteil 7a.
Die in die obigen Führungen 38 gleitend eingeführten Führungsstangen 40 erstrecken sich zu der rechten Seite des obigen Bettes 4 (d. h. die Seite, an der die obige erste Klemmvorrichtung 3 vorgesehen ist), und ein Montierungsteil 46, von der die Positionseinstellvorrichtung 8 hervorsteht, erstreckt sich über die Enden dieser Führungsstangen 40, so daß es entfernbar auf den Bodenoberflächen davon mit Hilfe von Bolzen (nicht gezeigt) befestigt ist. Ebenfalls erstreckt sich ein Verbindungsteil 48 über die anderen Enden der Führungsstangen 40, und ein Vorsprung 50 ist auf der Bodenoberfläche dieses Verbindungsteiles 48 gebildet. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Kolbenstange 10a eines auf der hinteren Oberfläche der Bodenplatte 34 in dem Bett 4 vorgesehenen Zylinders 10 an diesem Vorsprung 40 angebracht, so daß die Positionseinstellvorrichtung 8 mittels dieses Zylinders 10 näher oder weiter relativ zu dem Bett 4 bewegt werden kann. Um es im Detail zu beschreiben, wie in Fig. 7(a) gezeigt ist, funktioniert die Positionseinstellvorrichtung 8 so, daß sie das Positionieren der halb-fertigen Feder 2 durchführen kann durch Unterstützen des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b mit Druck in der Nähe des offenen Endes, wenn die Positionseinstellvorrichtung 8 näher zu dem zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b der obigen Feder 2 bewegt ist, die auf dem Bett 4 geladen ist.
An der Oberseite der Positionseinstellvorrichtung 8 ist ein aufrecht stehendes konisches Führungsteil 9 vorgesehen, das in den zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b der halb-fertigen Feder 2 entlang der axialen Richtung eingeführt werden kann. Dieses konische Führungsteil 9 ist mit dem auf der obigen ersten Klemmeinrichtung 3 (siehe Fig. 7(a)) vorgesehenen konischen Führungsteil 5 verbunden zum Führen der Richtung des Windens des zweiten konischen Abschnittes 2c, der in die halb-fertige Feder 2 zu bilden ist. Nebenbei bemerkt, sowohl das Tragteil 42 als auch das Montierungsteil 46, auf dem die zwei konischen Führungsteile 5 und 9 vorgesehen sind, sind so zusammengesetzt, daß sie von dem Bett 4 bzw. den Führungsstangen 40 entfernt werden können, wodurch die konischen Führungsteile 5 und 9 schnell durch andere in Abhängigkeit der Spezifikation als solche ersetzt werden können, wenn der Durchmesser der zu bildenden halb-fertigen Feder 2 gemäß irgendeiner Auftragsänderung geändert wird.
Wenn weiterhin, wie in Fig. 14 gezeigt ist, das konische Führungsteil 5 in einen Konus mit zwei oder mehr Windungen geformt ist, kann die Richtung der Windung des zweiten konischen Abschnittes 2c, der auf der halbfertigen Feder 2 zu bilden ist, durch das konische Führungsteil 5 allein geführt werden, und das obige konische Führungsteil 9 kann weggelassen werden. Bei dieser Zusammensetzung ist jedoch die axiale Länge des konischen Führungsteiles 5 so auszulegen, daß es eine Größe kürzer als die Lücke zwischen dem zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b der Feder 2 ist die zu bilden ist.
Auf der Basis 32 ist auf der Seite entgegengesetzt zu der Position des Bettes 4 hinter der ersten Klemmvorrichtung 3 eine Führung 52, die darin parallele Führungsrillen 52a gebildet aufweist, befestigt, und ein bewegbarer Kopf 11 ist auf dieser Führung 52 so vorgesehen, daß er auf einem horizontalen Niveau bewegbar ist, das im wesentlichen das gleiche ist wie das Bett 4; wobei ein Servomotor 12 auf der Basis 32 auf der rechten Seite der Führung 52 vorgesehen ist, d. h. auf der Seite entgegengesetzt zu der Richtung des Bettes 4, und ein an der Drehwelle des Servomotors 12 durch eine Kupplung 21 befestigter Schraubbolzen 22 ist in eine Mutter (nicht gezeigt) geschraubt, die auf dem bewegbaren Kopf 11 vorgesehen ist. Daher wird durch Antreiben des Servomotors 12 der bewegbare Kopf 11 näher zu dem obigen Bett 4 oder weiter weg von ihm unter Zusammenwirkung des Schraubbolzens 22 und der obigen Mutter bewegt.
Nebenbei bemerkt, ein Zahnrad 94 ist auf der Drehwelle des Servomotors 12 angebracht, wobei das Zahnrad 94 in ein anderes Zahnrad 95 eingreift, das auf der Eingangswelle eines Encoders 23 angebracht ist; wobei Ausgangssignale von dem Encoder 23, wie in Fig. 15 gezeigt ist, an eine CPU 24, wie ein Mikrocomputer oder ähnliches eingegeben werden, wodurch die Positionierung des obigen bewegbaren Kopfes 11 durch Bewirken der Antriebssteuerung des Motors 12 auf der Basis der obigen, an die CPU 24 eingegebenen Signale gesteuert werden kann.
In dem bewegbaren Kopf 11 ist drehbar ein zylindrischer Rotor 13 vorgesehen, dessen Achse im wesentlichen mit der der halb-fertigen Feder 2 ausgerichtet ist, die horizontal auf dem Bett 4 gelagert ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, steht ein Ende dieses Rotors 13, das auf das Bett 4 zugewandt ist, von dem bewegbaren Kopf 11 in der axialen Richtung vor, und ein Zahnrad 54 ist auf dem Umfang dieses Vorsprunges gebildet. Ein Servomotor 14 ist ebenfalls auf dem oberen Teil des bewegbaren Kopfes 11 vorgesehen, und ein auf der Ausgangswelle dieses Motors 14 angebrachtes Zahnrad 56 greift in das obige Zahnrad 54 ein. Somit ist der Rotor 13 so ausgelegt, daß er vorwärts oder rückwärts durch den Servomotor 14 gedreht werden kann, wodurch das Positionieren einer Windungsvorrichtung 17 ermöglicht wird, was später zu beschreiben ist. Weiterhin steht ein an der Eingangswelle eines Encoders 25 angebrachtes Zahnrad 26 in Eingriff mit diesem Zahnrad 56, so daß der Drehwinkel des Rotors 13 erfaßt werden kann. Nebenbei bemerkt, Ausgangssignale von diesem Encoder 25 werden an die obige CPU 24 eingegeben.
Auf jedem Ende des Rotors 13 relativ in der axialen Richtung ist ein Paar von Führungsschienen 58 auf beiden Seiten der Achse des obigen Rotors 13 vorgesehen, so daß sie parallel in dessen diametraler Richtung sind, so daß ein in dem Durchgangsloch 13a des Rotors 13 vorgesehenes Gleitstück 15 entlang der Führungsschienen 58 bewegbar ist. Um es im Detail zu beschreiben, wie in Fig. 1 und 3 gezeigt ist, sind vier Räder 60 drehbar auf der rechten bzw. linken Seite des Gleitstückes 15 befestigt, und diese vier Räder 60 greifen in die entsprechenden Führungsschienen 58 so ein, daß sie daran entlangrollen können. Weiterhin ist auf einem Ende in der Längsrichtung einer jeden Führungsschiene 58 ein L-förmiger Träger 64 vorgesehen, auf dem ein Servomotor 20 vorgesehen ist. Ein an der Drehwelle (nicht gezeigt) dieses Motors 20 durch eine Kuppung (nicht gezeigt) befestigter Schraubbolzen 27 ist in eine Mutter 28 geschraubt, die auf einem Träger 62 vorgesehen ist, der an dem Gleitstück 15 befestigt ist. Folglich wird das Gleitstück 15 diametral hin- und herbewegt, wobei es durch das Rotationszentrum des Rotors 13 durch Antrieb des Servomotors 20 geht. Nebenbei bemerkt, das Bezugszeichen 29 zeigt einen Encoder, der den Betrag der Drehung des obigen Motors 20 anzeigt und das Erfassungssignal an die CPU 24 eingibt, wodurch die Positionsregulierung des Gleitstückes 15 erreicht werden kann.
Als nächstes ist eine Windungsvorrichtung 17 an dem Gleitstück 15 vorgesehen, die durch das Gleitstück 15 parallel zu dem Rotationszentrum des obigen Rotors 13 eingeführt ist und sich in die axiale Richtung erstreckt. Diese Windungsvorrichtung 17 ist aus einer drehbar auf dem Gleitstück 15 getragenen hohlen Drehwelle 66, einem auf der Drehwelle 66 an dem Ende, das dem Bett 4 zugewandt ist, vorgesehenen Windungsteil 67 und einer Hauptwelle 68 zusammengesetzt, die in die hohle Drehwelle 66 eingeführt ist und einstückig mit der Drehwelle 66 durch den Antrieb des Servomotors 16 gedreht wird. Um es im Detail zu beschreiben, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die hohle Drehwelle 66 ist drehbar durch das Gleitstück 15 durch ein Lager gelagert, und das Windungsteil 67 ist über ein Ende der Drehwelle 66 durch einen Bolzen 69 gepaßt. Nebenbei bemerkt, an der Spitze des Windungsteiles 27 ist ein Führungsteil 67b vorgesehen, das die Richtung des Windens des zweiten konischen Abschnittes 2c, das in die halb-fertige Feder 2 zu bilden ist, führt und ebenfalls das Ende der halb-fertigen Feder 2 in Zusammenwirkung mit einer später zu beschreibenden zweiten Klemmvorrichtung 18 einklemmt.
In den hohlen Raum 66b der obigen Drehwelle 66 ist die Hauptwelle 68 eingeführt, und das rechte Ende dieser Hauptwelle 68 ist mit der Drehwelle (nicht gezeigt) eines Servomotors 16 verbunden, der auf dem obigen Träger 62 durch eine Kupplung (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Weiterhin ist ein Keil 70 auf der Hauptwelle 66 so vorgesehen, daß er von ihrem äußeren Umfang vorsteht, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und dieser Keil 70 ist in eine auf der Drehwelle 66 gebildete Keilnut 66a eingepaßt, so daß die Hauptwelle 68 und die Drehwelle 66 einstückig gedreht werden können. Folglich werden durch Antreiben des Servomotors 16 die Hauptwelle 68 und die Drehwelle 66 einstückig in eine vorbestimmte Richtung gedreht (in die Richtung des Windens des zweiten konischen Abschnittes 2c der halb-fertigen Feder 2).
Nebenbei bemerkt, ein Encoder 92 ist an dem obigen Träger 62 vorgesehen, und ein an der Eingangswelle des Encoders 92 angebrachtes Zahnrad 93 greift in ein an der Drehwelle des Servomotors 16 angebrachtes Zahnrad 90 ein; wodurch der Drehwinkel der Hauptwelle 68 und der Drehwelle 66 erfaßt werden kann und an die obige CPU 24 eingegeben werden kann.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein diametrales Durchgangsloch 67a auf der rechten Seite relativ zu der axialen Richtung des auf dem Windungsteil 67 vorgesehenen Führungsteils 67b gebildet, und eine zweite Klemmvorrichtung 18 ist durch dieses Durchgangsloch 67a mittels eines später zu beschreibenden Mechanismus eingeführt, so daß sie entlang des Durchgangsloches 67 bewegt werden kann. Diese zweite Klemmvorrichtung 18 ist aus einem L-förmigen Klemmteil zusammengesetzt; in dem eine Ausnehmung 18c, die sich zu der Achse der Drehwelle 66 öffnet, an einem rechtwinkligen Abschnitt 18a des Klemmteiles 18 gebildet ist, das in das Durchgangsloch 67a einzuführen ist, wodurch ein exzentrischer Vorsprung 68a, der auf der obigen Hauptwelle 68 gebildet ist, in diese Ausnehmung 18c eingreift (siehe Fig. 5). Wenn sich nämlich die Hauptwelle 68 dreht, bewegt sich das in Eingriff mit dem exzentrischen Vorsprung 68a der Hauptwelle 18 stehende Klemmteil 18 diametral innerhalb des Durchgangsloches 67a, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, zum Einklemmen des Endes der halbfertigen Feder 2 zwischen dem horizontalen Vorsprung 18b und dem Umfang des obigen Führungsteiles 67b. Es soll angemerkt werden, daß das Klemmteil 18 so ausgelegt ist, daß es sich innerhalb des obigen Durchgangsloches 67a nur dann bewegt, wenn sich die Hauptwelle 68 in die Richtung der Windung des zweiten konischen Abschnittes 2c der halb-fertigen Feder 2 dreht.
Als nächstes zeigt Fig. 13 eine andere Ausführungsform zum Verschieben des Gleitstückes, das in der vorliegenden Vorrichtung zu benutzen ist, in die diametrale Richtung des Rotors, wobei ein an der Drehwelle 66 befestigter Nocken 72 zum Verschieben des Gleitstückes 15 benutzt wird. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist eine rechteckige Einstellplatte 74 entfernbar an einem Ende der Führungsschienen 58 befestigt, die auf dem Rotor 13 durch eine Mehrzahl von Bolzen 76 vorgesehen ist. Ein Nocken 72 mit der Form, wie sie in Fig. 13 gezeigt ist, ist ebenfalls an der in dem Gleitstück 15 vorgesehenen Drehwelle 66 befestigt an einer Position, an der der Umfang des Nockens 72 gegen die Einstellplatte 74 stoßen kann, und eine Druckfeder 78 ist zwischen dem Gleitstück 15 und der inneren umlaufenden Oberfläche des Rotors 13 vorgesehen. Die Druckfeder 78 funktioniert nämlich nicht nur zum konstanten Drücken des Gleitstückes 15 in die Richtung, so daß ein Zwischenraum zu dem Zentrum des Rotors 13 gebildet wird, sondern auch zum Drücken des Umfanges des Nockens 72, so daß er gegen die Einstellplatte 74 drückt.
Wenn folglich die Drehwelle 66 gedreht wird, dreht sich der Nocken 72, wobei dessen Umfang in Kontakt mit dem Ende der Einstellplatte 74 steht, wodurch das Gleitstück 15 zu dem Zentrum des Rotors 13 verschoben werden kann, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 13 gezeigt ist. Nebenbei bemerkt, ein Stopper 18, der gegen die innere umlaufende Oberfläche des Rotors 13 stoßen kann und dessen Länge einstellbar ist, ist an dem Gleitstück 15 vorgesehen. Durch Einstellen der Länge dieses Stoppers 18 und durch Verändern der Form des Nockens 72 kann das Zentrum des in der halbfertigen Feder 2 zu bildenden zweiten konischen Abschnittes 2c von dem Zentrum des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b versetzt werden.
Weiterhin werden, wie oben beschrieben wurde, die Ausgangssignale von den obigen Encodern 23, 25, 92 und 29 an die obige CPU 24 eingegeben, und diese eingegebenen Daten werden mit numerischer Information, die zuvor an die CPU 24 eingegeben ist, in Verhältnis gesetzt zum Bewirken der Antriebssteuerung der obigen Servomotoren 12, 14, 16 und 20 durch entsprechende Treiber (siehe Fig. 15). Somit kann die Länge der Bewegung des bewegbaren Kopfes 11 und die Drehwinkel der Drehwellen 66 und der Hauptwelle 68 gesteuert werden.
Als nächstes wird die Funktion der in der Ausführungsform gezeigten Federherstellungsvorrichtung mit einer derartigen Zusammensetzung in Bezug auf das Verfahren des Herstellens einer doppeltkonischen Feder beschrieben. Als erstes wird eine halb-fertige Feder 2, die an einem Ende einen ersten konischen Abschnitt 2a gebildet hat, wobei der Rest des gewundenen Abschnittes einen zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b aufweist, der sich mit dem maximalen Durchmesser von dem ersten konischen Abschnitt 2a erstreckt, auf das Bett 4 geladen, das auf der Vorrichtung 30 vorgesehen ist; wobei die halb-fertige Feder 2 auf ungefähr 850 bis 900ºC in dem vorhergehenden Schritt erwärmt worden ist und das darauffolgende warme Verarbeiten erwartet und den Härtevorgang, dem sie in einem späteren Verfahren ausgesetzt wird.
Die auf eine so hohe Temperatur erwärmte halb-fertige Feder 2 wird an einer Position direkt über dem Bett 4 freigegeben und gerade abwärts in einer gewünschten horizontalen Lage auf die vorbestimmte Position des obigen Bettes 4 abgesetzt; wodurch die halb-fertige Feder 2 auf das Bett 4 geladen wird, wobei ihr zylindrisch gewundener Abschnitt 2b zu dem obigen bewegbaren Kopf 11 zeigt. Während dieses Vorganges wird das konische Führungsteil 5 der ersten Klemmvorrichtung 3 in den zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b der halb-fertigen Feder 2 durch ihre Lücke eingeführt, wie in Fig. 6(a) gezeigt ist. Da in dieser Lage des Absetzens die halbfertige Feder 2 vorläufig gesteuert wird, ist der Abschnitt nahe der Seite, von der die Bildung des zweiten konischen Abschnittes 2c der Feder 2 begonnen wird, in der Lage, vor der ersten Klemmvorrichtung 3 angeordnet zu werden; und das offene Ende des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b kann so positioniert werden, daß es im wesentlichen direkt aufwärts zeigt.
In diesem Zustand wird der obige Zylinder 10 zum Bewegen der Positionseinstellvorrichtung 8, die bewegbar in dem Bett 4 vorgesehen ist, zu dem zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b der halb-fertigen Feder 2 betätigt, wodurch der Basisabschnitt der Positionseinstellvorrichtung gegen den zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b an dem Abschnitt nahe seinem freien Ende anstößt, und die Feder 2 wird etwas auf dem Bett 4 zu der ersten Klemmvorrichtung 3 verschoben, wodurch schließlich das axiale Positionieren der Feder 2 zwischen der ersten Klemmvorrichtung 3 und der Positionseinstellvorrichtung 8 bewirkt wird, wie in Fig. 7(a) gezeigt ist. Bei diesem Vorgang steht das konische Führungsteil 9, das auf der Positionseinstellvorrichtung 8 vorgesehen ist, in den zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b der Feder 2 zum Verbinden mit dem konischen Führungsteil 5 vor, das auf der obigen ersten Klemmeinrichtung 3 an ihrem Ende zum Bilden eines konischen Abschnittes vorgesehen ist, so daß eine Steigung derart vorhanden ist, daß sie eine Krümmung im wesentlichen gleich der des zweiten konischen Abschnittes 2c vorsieht, der zu bilden ist.
Als nächstes wird der Zylinder 6 betätigt, und der Hebel 7 wird auf dem Stift 44 in eine gewünschte Richtung, wie in Fig. 8 gezeigt ist, geschwenkt zum festen Klemmen des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b zwischen dem Klemmteil 7a der ersten Klemmvorrichtung 3 und dem Basisabschnitt 5a des konischen Führungsteiles 5 an der Seite, von der die Bildung des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b in einen konischen Abschnitt begonnen wird. Nebenbei bemerkt, in diesem Zustand befindet sich der bewegbare Kopf 11 in einer Wartehaltung an einer Position in einem Abstand mit einer maximalen Entfernung von dem Bett 4; während das Gleitstück 15 diametral zu einer Position verschoben wird, in der es einen maximalen Abstand von dem Zentrum des Rotors 13 hat, und das dem Ende der Windungsvorrichtung 17, die in dem Gleitstück 15 vorgesehen ist, angebrachte Klemmteil 18 ist in einer offenen Stellung und wartet auf das Klemmen, wie in Fig. 8(b) gezeigt ist.
Ein benötigter Sensor (nicht gezeigt) erfaßt die Position des offenen Endes des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b, das aufwärts zeigt, der halb-fertigen Feder 2, die auf dem Bett 4 geladen ist, und der in dem obigen bewegbaren Kopf 11 vorgesehene Servomotor 14 wird zur Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung getrieben auf der Grundlage eines Befehles von der CPU 24 zum Drehen des Rotors 13; wodurch das Windungsteil 67 der in dem Gleitstück 15 vorgesehenen Windungsvorrichtung 17 zu dem offenen Ende des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b geführt wird. Die Hauptwelle 68 und die Drehwelle 66 werden in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Windung des zweiten konischen Abschnittes 2c der halb-fertigen Feder 2 gedreht zum Bewegen des obigen Klemmteiles 18 zu einer Position, an der es das offene Ende der halb-fertigen Feder 2 einklemmen kann, wie in Fig. 8(b) gezeigt ist.
Als nächstes wird der Servomotor 12 zum Gerade-Vorwärtsbewegen des bewegbaren Kopfes 11 angetrieben, der darauf den Rotor 13 trägt, zu der auf dem Bett 4 geladenen halb-fertigen Feder 2 (siehe Fig. 9(a)); wodurch der horizontale Vorsprung 18b des Klemmteiles 18 in einer offenen Stellung und der bewegbare Kopf 11, der darauf den Rotor 13 trägt, gerade zu der halb-fertigen, auf dem Bett 4 geladenen Feder 2 bewegt werden (siehe Fig. 9(a)). Somit wird das offene Ende des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b in der Feder 2 zwischen den horizontalen Vorsprung 18b des Klemmteiles 18 in der offenen Stellung und den Umfang des Führungsteiles 67b positioniert.
Da, wie oben beschrieben, die Anordnung des bewegbaren Kopfes 11 nach seiner Bewegung von dem Encoder 23 erfaßt worden ist, wird der Servomotor 12 an diesem Punkt durch einen Befehl von der Steuerschaltung der CPU 24 angehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird der Servomotor 16 zum Bewegen des Klemmteiles 18 näher zu dem Führungsteil 67b gedreht, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, so daß das offene Ende der Feder 2 fest eingeklemmt wird.
Aufgrund der Drehung der Hauptwelle 68, die durch diesen Servomotor 16 angetrieben wird, stößt der an der Hauptwelle 68 vorgesehene Keil 70 gegen das Ende der Keilnut 66a der Drehwelle 66, so daß die Hauptwelle 68 und die Drehwelle 66 einstückig gedreht werden. Somit wird das Ende des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b der halb-fertigen Feder 2 zum Drehen gezwungen. Indem weiterhin der Servomotor 20 zum Verschieben des Gleitstückes 15 in die diametrale Richtung des Rotors 13 angetrieben wird, wird eine wickelnde Bewegung zu der Achse der Feder 2 dem zylindrisch gewundenen Abschnitt 2b gegeben, der durch das Klemmteil 18 eingeklemmt ist, während das Gleitstück 15 diametral zu dem Zentrum des Rotors 13 gleitet.
Folglich wird der zylindrisch gewundene Abschnitt 2b entlang des konischen Spulenabschnittes, der durch das obige konische Führungsteil 5 und 9 gebildet wird, gewickelt, so daß schließlich der zweite konische Abschnitt 2c gebildet wird, der die gewünschte Steigung aufweist, wie in Fig. 10(b) gezeigt ist. Weiterhin bewegt sich durch den Antrieb des Servomotors 12 der bewegbare Kopf 11 etwas zu dem Bett 4 (siehe Fig. 11) wodurch der gewundene Endabschnitt des zweiten konischen Abschnittes 2c in die axiale Richtung zurückgedrückt wird zum Bilden eines flachen Spulenendes, so daß schließlich eine doppeltkonische Feder gebildet wird, die den ersten konischen Abschnitt 2a und den zweiten konischen Abschnitt 2b aufweist, die an ihren Basisabschnitten verbunden sind.
Nebenbei gesagt, wenn das Gleitstück 15 zu der Achse des Rotors 13 verschoben wird, d. h. zu einer Position, die von der Achse der halbfertigen Feder versetzt ist, kann eine Feder gebildet werden, deren zweiter konischer Abschnitt 2c ein Zentrum aufweist, das von dem Zentrum des zylindrisch gewundenen Abschnittes 2b versetzt ist.
Nach Beenden dieses Wickelvorganges des Bildens des zweiten konischen Abschnittes 2c wird das Klemmen durch das zweite Klemmteil 18 freigegeben, und wenn die Windungsvorrichtung 17 zusammen mit dem bewegbaren Kopf 11 zurückgezogen ist, bewegt sich dieses Klemmteil 18 von dem gewundenen Ende des zweiten konischen Abschnittes 2c weg. Da sich weiterhin die Positionseinstellvorrichtung 8 zurückzieht, wird das Klemmen der doppeltkonischen Feder 1 durch die erste Klemmvorrichtung 3 freigegeben, und die obige doppeltkonische Feder 1 wird zum Beispiel von einer Hand (nicht gezeigt) eines Manipulators gehalten und dieselbe wird direkt aufwärts angehoben und zu dem folgenden Härteprozeß überführt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer doppeltkonischen Feder (1) aus einer halb-fertigen, die auf einem ihrer Enden einen ersten konisch gewundenen Abschnitt (2a) gebildet hat, wobei sich ein zylindrisch gewundener Abschnitt (2b) axial entlang einer Längsachse davon von dem ersten konisch gewundenen Abschnitt (2a) zu einem entgegengesetzten offenen Ende der halb-fertigen Feder erstreckt, aus dem ein zweiter konisch gewundener Abschnitt (2c) gebildet werden kann, mit der Abfolge folgender Schritte:

lösbares Einklemmen der halb-fertigen Feder an einer vorbestimmten Position des zylindrisch gewundenen Abschnittes (2b), von der die Bildung des zweiten konisch gewundenen Abschnittes (2c) zu beginnen ist;

Vorsehen eines ersten konischen Führungsteiles (5) mit einer vorbestimmten Steigung zum Definieren einer Krümmung, die im wesentlichen gleich der des aus der halb-fertigen Feder zu bildenden zweiten konisch gewundenen Abschnittes (2c) ist, innerhalb des zylindrisch gewundenen Abschnittes (2b) der halb-fertigen Feder;

axiales Bewegen eines zweiten konischen Führungsteiles (9) entlang der Längsachse des zylindrisch gewundenen Abschnittes (2b) der halb-fertigen Feder, so daß es axial durch das offene Ende der halb-fertigen Feder eingeführt wird zum betriebsmäßigen Verbinden mit dem ersten konischen Führungsteil (5), so daß ein kombiniertes konisches Führungsteil gebildet wird, um das ein freier Endabschnitt der halb-fertigen Feder an ihrem offenen Ende so gewunden werden kann, daß es den zweiten konisch gewundenen Abschnitt (2c) der doppeltkonischen Feder (1) bildet;

lösbares Einklemmen des freien Endabschnittes der halb-fertigen Feder;

Drehen des eingeklemmten freien Endabschnittes der halb-fertigen Feder so, daß der freie Endabschnitt der halb-fertigen Feder um das kombinierte konische Führungsteil gewunden wird; und

Bewegen des freien Endabschnittes der halb-fertigen Feder radial einwärts zu der Achse der halb-fertigen Feder so, daß die Bildung des zweiten konisch gewundenen Abschnittes (2c) der doppeltkonischen Feder (1) beendet wird.

2. Vorrichtung zum Herstellen einer doppeltkonischen Feder (1) durch Benutzen einer halb-fertigen Feder (2), die auf einem ihrer Enden einen ersten konisch gewundenen Abschnitt (2a) und einen zylindrisch gewundenen Abschnitt (2b) hat, der sich axial entlang einer Längsachse davon von dem ersten konisch gewundenen Abschnitt zu einem entgegengesetzten offenen Ende der halb-fertigen Feder erstreckt und aus dem ein zweiter konisch gewundener Abschnitt (2c) gebildet werden kann, mit:

einer Bettvorrichtung (4) zum Tragen der halb-fertigen Feder (2);

einer ersten Klemmvorrichtung (3), die auf dem Bett zum lösbaren Klemmen der halb-fertigen Feder (2) an einer vorbestimmten Position vorgesehen ist, von der die Bildung des zweiten konisch geformten Abschnittes (2c) zu beginnen ist;

einem Kopf (11), der axial hin zu und weg von dem Bett bewegbar ist;

einer zweiten Klemmvorrichtung (19), die auf dem bewegbaren Kopf vorgesehen ist, zum lösbaren Klemmen des freien Endabschnittes der halbfertigen Feder; und

einer Vorrichtung (16) zum Drehen der zweiten Klemmvorrichtung in die Richtung der Windung der halb-fertigen Feder;

gekennzeichnet durch

eine erste konische Führungsvorrichtung (5), die betriebsmäßig mit der ersten Klemmvorrichtung (3) verbunden ist und eine vorbestimmte Steigung zum Definieren einer Krümmung aufweist, die im wesentlichen gleich der des zweiten konisch gewundenen Abschnittes (2c) ist, der aus der halbfertigen Feder (2) zu bilden ist;

eine zweite konische Führungsvorrichtung (9), die bewegbar auf dem Bett (4) in einer axialen Richtung entlang der Längsachse des zylindrisch gewundenen Abschnittes der halb-fertigen Feder angebracht ist, zum betriebsmäßigen Zusammenwirken mit der ersten konischen Führungsvorrichtung (5) so, daß sie eine kombinierte konische Führungsvorrichtung bilden, um die ein freier Endabschnitt der halb-fertigen Feder an ihrem offenen Ende so gewunden werden kann, daß der zweite konisch gewundene Abschnitt (2c) der doppeltkonischen Feder (1) gebildet wird; und

eine Einrichtung (20) zum Bewegen der zweiten Klemmvorrichtung radial einwärts zu der Achse der halb-fertigen Feder so, daß die Bildung des zweiten konisch gewundenen Abschnittes (2c) der doppeltkonischen Feder (1) beendet wird.

3. Vorrichtung zum Herstellen einer doppeltkonischen Feder (1) nach Anspruch 2, bei der ein Rotor (13) mit einer Mittellinie, die im wesentlichen mit der Achse der auf dem Bett (4) vorgesehenen halb-fertigen Feder ausgerichtet ist, drehbar auf dem bewegbaren Kopf (11) angebracht ist und ein Gleitstück (15) mit einer darauf vorgesehenen Windungsvorrichtung zum Zusammenwirken mit der zweiten Klemmvorrichtung (18) auf dem Rotor (13) so vorgesehen ist, daß es in einer diametralen Richtung des Rotors (13) hin- und herbewegt werden kann.

4. Vorrichtung zum Herstellen einer doppeltkonischen Feder (1) nach Anspruch 2, bei der die Windungsvorrichtung (17) auf dem Gleitstück (15) so vorgesehen ist, daß sie in die Richtung der Windung der halb-fertigen Feder gedreht werden kann, und die zweite Klemmvorrichtung (18) auf dem Ende der Windungsvorrichtung (17) vorgesehen ist, wobei sie sich parallel zu dem Rotationszentrum des Rotors (13) erstreckt.