DE4323296A1 - Federherstellungsgerät und Federschneidvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federherstellungsgerät, und insbe­ sondere ein Federherstellungsgerät zum Herstellen einer Feder, die sich in ihrer axialen Richtung zusammendrücken oder ausdehnen läßt.

Bei einem Federherstellungsgerät wird das Drahtmaterial an dem Endstück der hergestellten Feder abgeschnitten, wenn das Her­ stellen einer einzelnen Feder beendet ist.

Im allgemeinen wird zum Abschneiden des Drahtmaterials ein Schneidwerkzeug an dem Endstück der Feder in das Drahtmaterial gedrückt. Die Schneidoperation wird jedesmal wiederholt, wenn eine Feder geformt wird.

Bei diesem Federherstellen gibt es in dem Fall ein Problem, wenn das Federmaterial im Vergleich zu dem Durchmesser der Feder dick ist.

Wenn das Drahtmaterial in Bezug auf den Durchmesser der Feder vergleichsweise dünn ist, ist die Endfläche (der kreisförmige Querschnitt der Feder horizontal zu der axialen Richtung) nahezu flach. Jedoch wenn das Drahtmaterial dick ist, ist die Endfläche der Feder nicht plan, wie in Fig. 7 (70) gezeigt. In diesem Fall wird, wenn es erforderlich ist, daß die Federendfläche flach ist, das Drahtmaterial der Endfläche geschliffen, wie in Fig. 7 (71) gezeigt. Somit besteht das herkömmliche Herstellen einer Feder aus einem Verfahren zum Formen einer Feder und einem Verfahren zum Schleifen der Endfläche, die unabhängig voneinander durch­ geführt werden sollten.

Das Verfahren zum Schleifen der Endfläche kann an beiden Enden einer Feder durchgeführt werden, was dazu führt, daß die Ver­ arbeitungszeit nicht vernachlässigbar ist.

Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Situation gemacht worden, und ihre Aufgabe ist es, ein Federherstellungs­ gerät zu schaffen, das die Zeit von dem Beginn bis zu der Be­ endigung des Herstellens einer Feder mit abgeflachtem Ende ver­ ringert, und das eine große Anzahl von Federn bei hoher Ge­ schwindigkeit herstellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch Schaffen eines Federherstellungsgeräts, das eine Feder durch Zu­ führen von Drahtmaterial zu einem um einen Federausbildungsab­ schnitt vorgesehenen Ausrichtwerkzeug und durch Inkontaktbringen des Drahtmaterials mit dem Ausrichtwerkzeug formt, wobei das Drahtmaterial zur Ausbildung eines Durchmessers der Feder unter Krafteinwirkung gebogen wird, wobei das Gerät besteht aus: einer Zuführrolle zum Zuführen von Drahtmaterial zu dem Ausrichtwerk­ zeug; einem ersten Motor zum Drehen der Zuführrolle; einer Laser­ erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls zum Schnei­ den des Drahtmaterials; einer Laserstrahlungseinrichtung, die in einer Richtung beweglich ist, die im wesentlichen parallel zu einer Entwicklungsrichtung der Feder ist, die aus dem durch Inkontaktbringen mit dem Ausrichtwerkzeug gebogenen Drahtmaterial hergestellt ist, zum Strahlen des durch die Lasererzeugungsein­ richtung erzeugten Laserstrahls auf das gebogene Drahtmaterial; einem zweiten Motor zum Bewegen der Laserstrahlungseinrichtung; und einer Steuereinrichtung zum Aktivieren der Lasererzeugungs­ einrichtung und zum synchronen Antreiben des ersten und des zweiten Motors, wenn ein Herstellen einer einzelnen Feder beendet ist.

Weiterhin wird die vorangehende Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch Schaffen eines Federherstellungsgeräts, das eine Feder durch Zuführen von Drahtmaterial zu einem um einen Federausbildungsabschnitt angeordneten Ausrichtwerkzeug und Inkontaktbringen des Drahtmaterials mit dem Ausrichtwerkzeug formt, wobei das Drahtmaterial zur Ausbildung eines Durchmessers der Feder unter Krafteinwirkung gebogen wird, wobei das Gerät besteht aus: einer Drahtmaterialzuführeinrichtung zum Zuführen des Drahtmaterials zu dem Ausrichtwerkzeug; einer Lasererzeu­ gungseinrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls zum Schneiden des Drahtmaterials; einer Laserstrahlungseinrichtung, die in einer Richtung beweglich ist, die im wesentlichen parallel zu einer Entwicklungsrichtung der Feder ist, die aus dem durch Inkontaktbringen mit dem Ausrichtwerkzeug gebogenen Drahtmaterial hergestellt ist, zum Strahlen des durch die Lasererzeugungsein­ richtung erzeugten Laserstrahls auf das gebogene Drahtmaterial; und einer Steuereinrichtung zum Aktivieren der Lasererzeugungs­ einrichtung und Beginnen, die Laserstrahlungseinrichtung in die Entwicklungsrichtung der Feder um eine Steigung zu bewegen, wenn ein Herstellen einer einzelnen Feder beendet ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federschneidvor­ richtung zu schaffen, die zum Glätten des Endstücks der Federn, die kontinuierlich hergestellt werden, und zum Herstellen einer großen Anzahl von Federn bei einer hohen Geschwindigkeit geeignet ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch Schaffen einer Federschneidvorrichtung in einem Federherstellungsgerät, bestehend aus: einer Lasererzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls zum Schneiden eines Drahtmaterials; einer Strahlungseinrichtung, die in einer Richtung beweglich ist, die im wesentlichen parallel zu einer Entwicklungsrichtung einer Feder ist, zum Strahlen des durch die Lasererzeugungseinrichtung erzeugten Laserstrahls auf das Drahtmaterial, das in eine Feder geformt ist; und einer Steuereinrichtung zum Aktivieren der Lasererzeugungseinrichtung und Beginnen, die Strahlungseinrich­ tung in der Entwicklungsrichtung der Feder zu bewegen, wenn ein Herstellen einer einzelnen Feder beendet ist und eine nächste Feder herzustellen ist, wobei die Steuereinrichtung die Strah­ lungseinrichtung bei einer Geschwindigkeit, die im wesentlichen dieselbe wie die Geschwindigkeit zur Entwicklung einer Feder­ steigung ist, um eine Steigung steuert.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, und zwar in Verbindung mit den bei­ gefügten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Teile bezeichnen.

Die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung enthalten sind und einen Teil davon bilden, stellen ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung des Prinzips der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zum Beschreiben der Struktur und des Betriebs eines Federherstellungs­ abschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, der auf dem Keilverfahren beruht;

Fig. 2 die Struktur und den Betrieb einer Laserschneidvor­ richtung bei dem Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 die Federsteigung bei einer Schneidposition und einen Querschnitt der Feder;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Federher­ stellungssteuerungssystems bei dem Ausführungsbei­ spiel darstellt;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Wirkungsweise bei dem Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 6 die Struktur und den Betrieb eines Federherstel­ lungsabschnitts gemäß dem Ausführungsbeispiel, der auf dem Ausstoßverfahren beruht; und

Fig. 7 ein Federendstück und das Nachformieren der End­ fläche bei einem herkömmlichen Federherstellungs­ gerät.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im einzelnen in Übereinstimmung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Als erstes wird nachfolgend das Prinzip der Federherstellung beschrieben.

Es gibt zwei verfügbare Mittel zum Versehen einer Feder mit einer Steigung während deren Herstellung. Eines der Mittel ist, ein scharfes Element unter Krafteinwirkung zwischen die Windungen des gerollten Drahtmaterials einzufügen (Keilverfahren). Das andere besteht darin, das gerollte Drahtmaterial in einer Richtung rechtwinklig zu der Ebene auszustoßen, in der das Drahtmaterial gebogen wird (Ausstoßverfahren). Die folgende Erklärung des Ausführungsbeispiels wird in bezug auf das erstere, nämlich das Keilverfahren, durchgeführt.

Fig. 1 zeigt die Struktur des Federherstellungsabschnitts bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 wird Drahtmaterial 1, das von einer Drahtmaterial- Zuführquelle (nicht gezeigt) zugeführt wird, in eine Führungsnut (nicht gezeigt) eingefügt, die jeweils in Drahtmaterialführungen 2a und 2b vorgesehen ist. Zuführrollen 3a und 3b, die zwischen sich das Drahtmaterial einklemmen, sind bei einer Position vorgesehen, die im wesentlichen in der Mitte zwischen den Draht­ materialführungen 2a und 2b liegt. Diese Zuführrollen 3a und 3b werden durch einen Drahtmaterialzuführmotor, der später be­ schrieben wird, zum Zuführen des Drahtmaterials 1 in Y-Richtung in Richtungen gedreht, die durch Pfeile in Fig. 1 dargestellt sind. Das Drahtmaterial, das aus dem Abschlußstück der Drahtma­ terialführung 2b gefördert worden ist, stößt gegen Ausricht­ werkzeuge 4a und 4b (es ist möglich, nur ein Werkzeug zu ver­ wenden) und wird unter Krafteinwirkung in eine Ebene gebogen, die parallel zur Y-Z-Ebene ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das Draht­ material 1 entsprechend den Positionen der Ausrichtwerkzeuge 4a und 4b mit einem Durchmesser versehen. Es gibt zwar keinen direkten Bezug zu der vorliegenden Erfindung, jedoch sind die Ausrichtwerkzeuge 4a und 4b durch einen später beschriebenen Ausrichtachsenmotor während der Federformung in Richtungen beweglich, die in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt sind, und durch Steuern des Ausrichtachsenmotors kann eine Feder mit einer gewünschten äußeren Form hergestellt werden. Beispielsweise kann durch Bewegen dieser Ausrichtwerkzeuge 4a und 4b während des Her­ stellens einer Feder eine sich zuspitzende Feder hergestellt werden. Weiterhin sind die Oberflächen der Ausrichtwerkzeuge 4a und 4b zum Biegen des Drahtmaterials 1 in der Y-Z-Ebene mit Nuten versehen, die mit dem Drahtmaterial 1 in Kontakt sind.

Da sich die Zuführrollen 3a und 3b unter den obigen Bedingungen fortlaufend drehen, wird eine Feder geformt, bei der einander benachbarten Windungen des Drahtmaterials in engem Kontakt sind. Ein Keilwerkzeug 6 wird in der Z-Richtung angehoben und sein Klingenteilstück 6a wird zwischen eine Windung und die Führung 2b gestoßen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Als ein Ergebnis kann eine Feder mit einer Steigung hergestellt werden, die breiter als der Durchmesser des Drahtmaterials ist.

Bei einer Anfangsstufe zum Herstellen einer einzelnen Feder wird das Keilwerkzeug 6 in einer Position (Heimposition) angeordnet, in der das Klingenteilstück 6a nicht in Kontakt mit dem gebogenen Drahtmaterial ist. Das Keilwerkzeug 6 wird während des Federher­ stellungsverfahrens schrittweise nach oben (in der Z-Richtung) bewegt, und bei einer Endstufe wird es nach unten (in der -Z- Richtung) zu der Heimposition bewegt. Anders ausgedrückt wird das Keilwerkzeug 6 jedesmal entlang der Z-Achse hin- und herbewegt, wenn eine einzelne Feder hergestellt wird. Eine so geformte Feder hat Endstücke, wobei die benachbarten Windungen in engem Kontakt sind (die Steigung ist ungefähr gleich der Dicke des Drahtmateri­ als).

Es wird angemerkt, daß es von der Länge und der Steigung der gewünschten herzustellenden Feder abhängt, wie weit das Keilwerk­ zeug 6 angehoben wird (dies bestimmt die Steigung) und wie lange das Keilwerkzeug 6 in der angehobenen Position gehalten wird (dies bestimmt die freie Länge der Feder).

Wenn durch die obigen Operationen eine einzelne Feder geformt ist, wird die Feder an dem Ende des Drahtmaterials abgeschnitten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Schneidverfahren gleich­ zeitig ein Verfahren zum Abflachen der Endfläche der Feder.

In Fig. 1 ist ein Laserausgangsteilstück mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet. Laserlicht von einem Lasergenerator (Kohlendioxid­ gas-Lasereinheit), der später beschrieben wird, wird durch eine optische Faser 8 eingeführt, die mit dem Laserausgangsteilstück 7 verbunden ist, und wird durch eine interne Linse des Laser­ ausgangsteilstücks 7 fokussiert (die Brennweite beträgt mehrere Millimeter). Das Laserausgangsteilstück 7 ist in der X-Achsen­ richtung beweglich, d. h. derselben Richtung wie die Entwicklungs­ richtung der Feder bzw. Richtung, in der die Feder entwickelt wird.

Bei diesem Aufbau werden die Zuführrollen 3a und 3b mit einer vor­ bestimmten Geschwindigkeit gedreht, und der Lasergenerator wird aktiviert, wenn das Schneidverfahren begonnen worden ist. Weiter­ hin wird das Laserausgangsteilstück 7 in der X-Richtung in Fig. 1 (Federentwicklungsrichtung) bewegt. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel werden diese Bewegungen zum Schneiden einer geformten Feder in einer Ebene durchgeführt, die parallel zur Y-Z-Ebene ist.

Die Drehgeschwindigkeit der Zuführrollen 3a und 3b (die Drahtma­ terial-1-Zuführgeschwindigkeit) und eine Steuerung der Bewegungs­ geschwindigkeit des Laserausgangsseilstücks 7 in der X-Achsenrich­ tung werden auf die folgende Weise bestimmt.

Wie es oben beschrieben ist, sind die benachbarten Windungen an beiden Enden einer Feder in engem Kontakt miteinander, was be­ deutet, daß die Federsteigung der Dicke des Drahtmaterials ent­ spricht.

Demgemäß bewegt sich das Laserausgangsteilstück 7 mit konstanter Geschwindigkeit in der X-Achsenrichtung nur der Feder, während nur eine Windung der Feder geformt wird. Das Laserausgangsteil­ stück 7 kann den Laserstrahl während dieser Bewegung emittieren.

Die Länge des Drahtmaterials, die zum Formen einer Windung der Feder an dem Federendstück (Stück, an dem die Federsteigung so groß wie die Drahtmaterialdicke wird) erforderlich ist, wird basierend auf dem Durchmesser der geformten Feder und der Dicke des Drahtmaterials bestimmt. Nimmt man an, daß die Länge für eine Windung bei dem Federendstück "L" ist und die Dicke des Drahtma­ terials (Durchmesser) "W" ist, können die Bewegungsgeschwindig­ keit "VL" des Laserausgangsteilstücks 7 und die Drahtmaterial­ zuführgeschwindigkeit "VF" durch die Zuführrollen 3a und 3b durch die folgenden Gleichungen erhalten werden:

VL = W/t

VF = L/t (t: Zeitperiodeneinheit)

Es muß nicht gesagt werden, daß die Geschwindigkeiten VL und VF nicht unabhängig voneinander sind, sondern miteinander (synchron zueinander) korreliert sind.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserausgangsteilstücks 7 kann nicht über einen bestimmten Punkt hinaus erhöht werden, da die Schneidgeschwindigkeit durch den Laserstrahl von der Laserstrahl­ ungsintensität, dem Material und der Dicke des Gegenstands wie beispielsweise dem Drahtmaterial abhängt. Dies bedeutet, daß es während des Schneidens des Drahtmaterials durch den Laser eine Beschränkung bezüglich der Drehgeschwindigkeit der Zuführrollen 3a und 3b gibt.

Anders ausgedrückt ist die Drahtmaterialzuführgeschwindigkeit bei der Federherstellung (Nicht-Schneidverfahren) nicht notwendi­ gerweise dieselbe wie jene bei dem Schneidverfahren. Demgemäß wird, während eine einzelne Feder ausgebildet wird, das Drahtma­ terial mit einer hohen Geschwindigkeit zugeführt, und wenn das Drahtmaterial geschnitten wird, wird die Drahtmaterialzuführge­ schwindigkeit erniedrigt. Insbesondere wird die Drahtmaterialzu­ führgeschwindigkeit bei dem Schneidverfahren an die Bewegungs­ geschwindigkeit des Laserausgangsteilstücks 7 angepaßt.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Struktur zum Bewegen des Laserausgangsteilstücks 7 in der X-Richtung und dem Laserlicht­ generator.

In Fig. 2 erzeugt ein Lasergenerator 9 Laserlicht, das durch die optische Faser 8 zu dem Laserausgangsteilstück 7 eingeführt wird. Bei diesem Aufbau ist es notwendig, daß die optische Faser eine ausreichende Elastizität aufweist. Eine EIN/AUS-Steuerung des Lasergenerators 9 wird durch eine CPU (die später beschrieben wird) zum Steuern des gesamten Geräts durchgeführt.

Ein Halter 10 hält das Laserausgangsteilstück 7. Ein Nockenstößel 11 ist drehbar an dem Endteilstück des Halters 10 angebracht. Der Halter 10 wird durch einen Schieber 12 zurück und nach vorn ent­ lang einer Richtung verschoben, die durch Pfeile dargestellt ist (X-Achsenrichtung in Fig. 1).

Da der Halter 10 durch eine Feder (nicht gezeigt) nach rechts gezogen wird, stößt der Nockenstößel 11 an dem Endteilstück des Halters 10 mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Seitenfläche eines exzentrischen Nockens 13. Demgemäß können durch Steuern eines Motors zum Bewegen des Laserausgangsteilstücks, der später beschrieben wird, zum Drehen des Nockens 13 die Bewegung des Laserausgangsteilstücks 7 in der Rückwärts- und Vorwärtsrichtung (X-Achsenrichtung in Fig. 1) und die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserausgangsteilstücks 7 gesteuert werden.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Steuersystems des Federherstellungsgeräts zeigt.

In Fig. 4 ist eine CPU mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet, ein Steuerpult zum Einstellen verschiedener Parameter bei der Feder­ herstellung und zum Befehlen des Beginns/Endes der Operationen mit dem Bezugszeichen 101. Das Steuerpult 101 ist mit einer An­ zeige 102 zum Anzeigen des Inhalts der Operation oder des Zu­ stands des Geräts versehen. Die CPU 100 enthält einen ROM 103 zum Speichern der Operationsverfahren und einen RAM 104, der als Arbeitsbereich benutzt wird. Treiber der Motoren (Servomotoren) sind mit den Bezugszeichen 105 bis 108 bezeichnet; ein Drahtmate­ rialzuführmotor als Drehantriebsquelle der Zuführrollen 3a und 3b ist mit 109 bezeichnet; ein Steigungsachsenmotor für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Keilwerkzeugs 6 ist mit 110 bezeichnet; ein Ausrichtachsenmotor für die Bewegungen der Aus­ richtwerkzeuge 4a und 4b ist mit 111 bezeichnet; und ein Motor zum Bewegen des Laserausgangsteilstücks für die oben beschriebene Bewegung des Laserausgangsteilstücks 7 ist mit 112 bezeichnet. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Lasergenerator 9 auch mit der CPU 100 verbunden und wird durch die CPU 100 gesteuert.

Es sollte angemerkt werden, daß der Aufbau zum Bewegen des Keil­ werkzeugs 6 und jene zum Bewegen der Ausrichtwerkzeuge 4a und 4b nahezu dem Aufbau entsprechen, der oben zum Bewegen des Laser­ ausgangsteilstücks 7 beschrieben ist.

Das Federherstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in Fig. 5 beschrieben. Zur Vereinfachung der Erklärung wird ein Fall beschrieben, bei dem die Ausrichtwerkzeuge 4a und 4b fixiert sind, d. h. die Federn einen festen Durchmesser haben.

Zuerst werden im Schritt S1 verschiedene Parameter wie beispiels­ weise die Dicke (äußerer Durchmesser) des Drahtmaterials und die freie Länge der Feder als Anfangseinstellung eingestellt. Als nächstes werden im Schritt S2 basierend auf den eingestellten Parametern der Drahtmaterialzuführmotor 109 und der Steigungs­ achsenmotor 110 zum Biegen des Drahtmaterials und zum Ausbilden einer Steigung angetrieben. Im Schritt S3 wird bestimmt, ob es Zeit zum Schneiden wird oder nicht. Das Bestimmen wird in Über­ einstimmung damit durchgeführt, ob das vorbestimmte Drahtmaterial der eingestellten freien Länge der Feder zugeführt worden ist oder nicht. Der Drahtmaterialzuführmotor 109 und der Steigungs­ achsenmotor 110 werden betrieben, bis es bestimmt wird, daß es Zeit zum Schneiden ist.

Bei JA im Schritt S3 geht das Verfahren zum Schritt S4 weiter, wobei der Drahtmaterialzuführmotor 109 zeitweilig angehalten wird (zu diesem Zeitpunkt ist die Bewegung des Steigungsachsenmotors 110 beendet). In den Schritten S5 und S6 wird ein Befehl zum Erzeugen eines Laserstrahls von der CPU 100 zu dem Lasergenerator 9 ausgegeben, und zur gleichen Zeit wird der Laserausgangsteil­ stück-Bewegungsmotor 112 zum Bewegen des Laserausgangsteilstücks 7 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in der X-Achsenrichtung in Fig. 1 angetrieben. Weiterhin wird die Drahtmaterialzuführge­ schwindigkeit durch den Drahtmaterialzuführmotor 109 basierend auf dem Federdurchmesser, der Dicke des Drahtmaterials und der Bewegungsgeschwindigkeit des Laserausgangsteilstücks 7 gesteuert.

Als nächstes wird im Schritt S7 bestimmt, ob das Schneiden beendet ist oder nicht. Die Bestimmung wird in Übereinstimmung damit durchgeführt, ob Drahtmaterial der Länge, die einer Windung der Feder entspricht, zugeführt worden ist oder nicht.

Bei JA im Schritt S7 geht das Verfahren zu Schritt S8 weiter, bei dem ein Befehl zum Anhalten des Erzeugens des Laserstrahls zu dem Lasergenerator 9 ausgegeben wird, und der Laserausgangsteilstück- Bewegungsmotor 112 wird zum Zurückbringen des Laserausgangsteil­ stücks 7 zu der Heimposition (der Anfangsposition) angetrieben. Das Verfahren kehrt zu Schritt S2 zurück, um die obigen Operatio­ nen zur kontinuierlichen Federherstellung zu wiederholen.

Gemäß dem obigen Verfahren ist zu dem Zeitpunkt, zu dem das Schneiden beendet worden ist, schon eine Windung der nächsten Feder geformt worden. Das bedeutet, daß das Schneiden und das Formen der nächsten Feder parallel durchgeführt werden.

Verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren, bei dem das Drahtma­ terial mit der Länge zugeführt werden sollte, die unter Berück­ sichtigung des Betrags, der an dem Endstück der Feder abzuschnei­ den ist, länger als jene ist, die für eine Feder erforderlich ist, entspricht die Länge des zuzuführenden Drahtmaterials im wesentlichen jener, die zum Herstellen einer Feder erforderlich ist. Um genau zu sein gibt es den Evaporationsverlust durch den Laserstrahldurchmesser, jedoch wird das Laserschneiden in einer Größenordnung von Mikrometern durchgeführt und der Evaporations­ betrag ist vernachlässigbar.

Weiterhin wird bei dem obigen Verfahren der Drahtmaterialzuführ­ motor 109 zeitweilig angehalten. Betrachtet man jedoch das ge­ samte Verfahren, scheint der Motor 109 kontinuierlich angetrieben zu werden, weshalb das Federformen und das Schneiden als eine Folge durchgeführt werden.

Bei der obigen Beschreibung ist angenommen, daß die Federsteigung bei dem durch den Laserstrahl abzuschneidenden Teilstück mit der Dicke des Drahtmaterials übereinstimmt, d. h. die benachbarten Windungen sind in einem Zustand engen Kontakts. Jedoch wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein Fall betrachtet, bei dem die Steigung "P" des Schneidteilstücks zweimal so groß wie die Dicke "d" des Drahtmaterials ist.

Wenn die Feder beim Punkt 30 in Fig. 3 geschnitten wird, ist der Querschnitt ein 180°-Bereich in bezug auf das Zentrum der Feder. Anders ausgedrückt ist die Länge des abzuschneidenden Materials die Hälfte von jener des vorherigen Falls.

Es scheint möglich, die Drahtmaterialzuführgeschwindigkeit und die Laserausgangsteilstück-Bewegungsgeschwindigkeit verglichen mit dem vorherigen Fall zu halbieren, jedoch kann das Schneiden nur durchgeführt werden, wenn die Schneidstartposition bei dem Punkt 31 in Fig. 3 ist, wenn das Laserausgangsteilstück 7 eine Emission des Laserstrahls beginnt, und ein Fall, in dem die Schneidstartposition beim Punkt 32 ist, sollte beachtet werden. Demgemäß wird der Laserstrahl für eine Drehung der Feder von 360° ausgegeben (der Laser wird für einen 180°-Bereich nicht auf das Drahtmaterial gestrahlt). Auch wenn die Steigung P das Doppelte der Dicke d des Drahtmaterials sein wird, ist der Bewegungs­ abstand des Laserausgangsteilstücks 7 P = 2d und der Drahtmateri­ alzuführbetrag ist für eine Windung.

Der Bewegungsabstand des Laserausgangsteilstücks 7 hängt von der Steigung P einer Schneidposition ab. Die CPU 100 führt die Laser­ emission fort, während das Laserausgangsteilstück 7 bewegt wird, und führt das Drahtmaterial durch die Zuführrollen 3a und 3b für eine Windung zu, und somit wird die Steuerung sehr einfach.

Es sollte angemerkt werden, daß der 180°-Querschnitt, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, als das Endstück einer Kompressionsfeder tatsächlich unstabil ist, und ein Querschnitt mit wenigstens einem 270°-Bereich ist wünschenswert. Da die Materialdicke normalerweise mehrere Millimeter beträgt, kann der Bewegungs­ abstand des Laserausgangsteilstücks 7 im längsten Fall mehrere Millimeter betragen.

Zusätzlich kann leicht überlegt werden, daß die Steigung an dem Federendstück weiter sein kann als die Dicke des Drahtmaterials, und zwar nur durch Beibehalten des Zustands, in dem das Keilwerk­ zeug 6 bei einer Position gehalten wird, die im wesentlichen in der Mitte zwischen den Windungen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Feder durch das Keilver­ fahren mit einer Steigung versehen, jedoch kann die vorliegende Erfindung auf das Ausstoßverfahren angewendet werden. Als näch­ stes wird daher ein Beispiel beschrieben, bei dem das Ausstoßver­ fahren Anwendung findet.

Fig. 6 zeigt die Hauptkomponenten, die bei der Federherstellung durch das Ausstoßverfahren verwendet werden. In Fig. 6 ist an­ stelle des Keilwerkzeugs 6 in Fig. 1 ein Ausstoßwerkzeug 22 vorgesehen. Als Ausrichtwerkzeug 21 muß, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, zum Versehen des Drahtmaterials 1 mit einem Durchmesser nur ein Ausrichtwerkzeug verwendet werden. Jedoch kann die Anzahl der Ausrichtwerkzeuge dieselbe wie jene bei Fig. 1 sein.

In Fig. 6 entsprechen die Operationen von einem Punkt aus, wo das Drahtmaterial 1 einem Punkt zugeführt wird, wo es durch das Aus­ richtwerkzeug 21 unter Krafteinwirkung gebogen wird, jenen bei dem Keilverfahren. Ein Unterschied besteht darin, daß das Aus­ stoßwerkzeug 22 in der Richtung bewegt wird, die durch Pfeile dargestellt ist, um das Drahtmaterial sofort auszustoßen, nachdem das Drahtmaterial 1 in der X-Richtung gebogen worden ist und die Steigung ausgebildet worden ist.

Das Bewegen des Ausstoßwerkzeugs 22 entspricht im wesentlichen dem Bewegen des Laserausgangsteilstücks 7, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, und daher wird eine Erklärung weggelassen. Das Ausstoßwerkzeug 22 wird entlang der X-Achse jedesmal hin- und herbewegt, wenn eine einzelne Feder ausgebildet wird.

Demgemäß kann bei dieser Gerätekonfiguration der Ausrichtachsen­ motor 111 in Fig. 4 als Motor zum Bewegen des Ausstoßwerkzeugs 22 entlang der X-Achsenrichtung verwendet werden. Anders ausge­ drückt gibt es bezüglich des Aufbaus keinen Unterschied zu dem Keilverfahren.

Wie es oben beschrieben ist, werden gemäß dem Ausführungsbei­ spiel das Bewegen des Laserausgangsteilstücks 7 und die Laser­ strahlung begonnen, während das Drahtmaterial kontinuierlich zugeführt wird, wenn ein Herstellen einer Feder einer bestimmten Länge beendet ist. Auf diese Weise kann die Endfläche der Feder flach abgeschnitten werden. Da das Schneiden und das Herstellen der nächsten Feder bei einer Reihe von Federherstellungen mit­ einander überlappen, kann im Vergleich mit dem herkömmlichen Federherstellen, bei dem diese Verfahren getrennt durchgeführt werden, das Federherstellen gemäß dem Ausführungsbeispiel bei einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Drahtmaterialzuführgeschwin­ digkeit in Übereinstimmung mit der Schneidgeschwindigkeit ge­ steuert. Wenn die Schneidfähigkeit des Lasers zufriedenstellend ist, kann jedoch die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserausgangs­ teilstücks in Übereinstimmung mit der Drahtmaterialzuführge­ schwindigkeit gesteuert werden. Weiterhin sind bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel die Drahtmaterialzuführgeschwindigkeit und die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserausgangsteilstücks beim Schneiden beide konstant, jedoch sind diese Geschwindigkeiten nicht notwendigerweise konstant gemacht. Beispielsweise können die Geschwindigkeiten während des Schneidens nur geändert werden, wenn die Drahtmaterialzuführgeschwindigkeit und die Bewegungs­ geschwindigkeit des Laserausgangsteilstücks synchron zueinander sind.

Wie es oben beschrieben ist, kann gemäß der vorliegenden Er­ findung die Zeitdauer von dem Beginn bis zu dem Ende der Her­ stellung einer Feder mit einer abgeflachten Endfläche verringert werden, und viele Federn können bei einer hohen Geschwindigkeit hergestellt werden.

Claims (4)

1. Federherstellungsgerät zur Formung einer Feder durch Zuführen eines Drahtmaterials (1) zu einem Ausrichtwerk­ zeug (4a, 4b), das um einen Federausbildungsabschnitt vorgesehen ist, und Inkontaktbringen des Drahtmaterials mit dem Ausrichtwerkzeug, damit das Drahtmaterial zur Erzeugung eines Durchmessers der Feder unter Kraftein­ wirkung gebogen wird, wobei das Gerät besteht aus:
einer Zuführrolle (3a, 3b) zum Zuführen des Drahtmaterials zu dem Ausrichtwerkzeug;
einem ersten Motor (109) zum Drehen der Zuführrolle; einer Lasererzeugungseinrichtung (9) zum Erzeugen eines Laserstrahls zum Schneiden des Drahtmaterials;
einer Laserstrahlungseinrichtung (7, 8), die in einer Richtung beweglich ist, die im wesentlichen parallel zur Entwicklungsrichtung der Feder ist, die aus dem Draht­ material hergestellt ist, das durch ein Inkontaktbringen mit dem Ausrichtwerkzeug gebogen ist, zum Strahlen des durch die Lasererzeugungseinrichtung erzeugten Laser­ strahls auf das gebogene Drahtmaterial;
einem zweiten Motor (112) zum Bewegen der Laserstrahlungs­ einrichtung; und
einer Steuereinrichtung (100) zum Aktivieren der Laser­ erzeugungseinrichtung und zum synchronen Antreiben des ersten und des zweiten Motors, wenn ein Herstellen einer einzelnen Feder beendet ist;
wobei das Federherstellungsgerät das Drahtmaterial durch den durch die Lasererzeugungseinrichtung erzeugten Laser­ strahl in einer Ebene schneidet, die im wesentlichen hori­ zontal in bezug auf die Entwicklungsrichtung der Feder ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei durch die Steuereinrichtung der erste Motor für das Zuführen des Drahtmaterials mit einer zum Ausbilden einer Windung erforderlichen Länge durch die Zuführrollen (3a, 3b) basierend auf dem Durch­ messer der Feder, einer Dicke des Drahtmaterials und einer Steigung der Feder bei einer Schneidposition, und der zweite Motor zum Bewegen der Laserstrahleinrichtung um eine Steigung steuerbar ist.

3. Federherstellungsgerät zur Formung einer Feder durch Zuführen eines Drahtmaterials (1) zu einem Ausrichtwerk­ zeug (4a, 4b), das um einen Federausbildungsabschnitt angeordnet ist, und Inkontaktbringen des Drahtmaterials mit dem Ausrichtwerkzeug, damit das Drahtmaterial zur Erzeugung eines Durchmessers der Feder unter Kraftein­ wirkung gebogen wird, wobei das Gerät besteht aus:
einer Drahtmaterialzuführeinrichtung (3a, 3b) zum Zuführen des Drahtmaterials zu dem Ausrichtwerkzeug;
einer Lasererzeugungseinrichtung (9) zum Erzeugen eines Laserstrahls zum Schneiden des Drahtmaterials;
einer Laserstrahlungseinrichtung (7, 8), die in einer Richtung beweglich ist, die im wesentlichen parallel zur Entwicklungsrichtung der aus dem Drahtmaterial herge­ stellten Feder ist, das durch Inkontaktbringen mit dem Ausrichtwerkzeug gebogen ist, zum Strahlen des durch die Lasererzeugungseinrichtung erzeugten Laserstrahls auf das gebogene Drahtmaterial; und
einer Steuereinrichtung (100) zum Aktivieren der Laser­ erzeugungseinrichtung und zum Beginnen der Bewegung der Laserstrahlungseinrichtung in der Entwicklungsrichtung der Feder um eine Steigung, wenn ein Herstellen einer einzel­ nen Feder beendet ist.

4. Federschneidvorrichtung in einem Federherstellungsgerät, bestehend aus:
einer Lasererzeugungseinrichtung (9) zum Erzeugen eines Laserstrahls zum Schneiden eines Drahtmaterials;
einer Strahlungseinrichtung (7, 8), die in einer Richtung beweglich ist, die im wesentlichen parallel zur Entwick­ lungsrichtung einer Feder ist, zum Richten des durch die Lasererzeugungseinrichtung erzeugten Laserstrahls auf das Drahtmaterial, das in eine Feder geformt ist; und
einer Steuereinrichtung (100) zum Aktivieren der Laser­ erzeugungseinrichtung und zum Beginnen der Bewegung der Strahlungseinrichtung in der Entwicklungsrichtung der Feder, wenn ein Herstellen einer einzelnen Feder beendet ist und eine nächste Feder herzustellen ist;
wobei die Steuereinrichtung die Strahlungseinrichtung für eine Steigung bei einer Geschwindigkeit steuert, die im wesentlichen dieselbe wie eine Geschwindigkeit für die Entwicklung einer Steigung der Feder ist.