DE4443503A1

DE4443503A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Drahtzuführung

Info

Publication number: DE4443503A1
Application number: DE19944443503
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr Ing Otzen; Hans-Juergen Prof Dr Schorcht; Mathias Prof Dr Ing Weis
Original assignee: SCHORCHT HANS JUERGEN PROF DR
Current assignee: SCHORCHT HANS JUERGEN PROF DR
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Drahtzuführung, vorzugsweise zur Drahtzuführung an Maschinen für die Herstellung von Schraubenfedern, wobei der Draht von einer gelager ten Spule oder einem gelagerten Coil abgewickelt und in definierter Richtung geführt wird.

An Schraubenfedern werden von seiten der indu striellen Anwender zunehmend erhöhte Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich Einhaltung der konstruktiv festgelegten Federkennwerte und speziell der Federkennlinie gestellt. Gründe dafür sind insbesondere steigende Anforderungen an Maschinen und Geräte, in denen Schraubenfedern eingesetzt sind, sowie der wachsende Automatisie rungsgrad in der Fertigung von Maschinen und Gerä ten mit der Tendenz, daß nur eng tolerierte Bau teile verarbeitet werden können.

Der Federdraht als Ausgangsmaterial unterliegt werkstoffbedingten, geometrischen und verarbei tungstechnischen Schwankungen. Sie äußern sich in Abweichungen des Drahtdurchmessers d und des Gleitmoduls G von ihrem Nennwert sowie in Verdril lungen infolge elastischer Torsionsspannungen.

Außerdem spielen auch Abweichungen eine maßgebliche Rolle, die sich aus dem plastisch-elastischen Verformungsverhalten des Federdrahtes ergeben und meist in vorgelagerten Fertigungsstufen ihre Ursa che haben.

Die genannten Schwankungen verursachen erhebliche Abweichungen der Parameter der kaltgeformten Schraubenfeder von den konstruktiv festgelegten Da ten. Die Auswirkungen sind als Abweichungen von der vorgegeben Kennlinie feststellbar.

In der Folge entsteht bei der Federherstellung zwangsläufig Ausschuß, dessen Anteil bei Federn mit kleinen Abmessungen und hohen Genauigkeitsforderun gen sowie bei Verwendung spezieller Drahtsorten er heblich sein kann. Da dieser Ausschuß meist erst an der endbearbeiteten Feder feststellbar ist, erge ben sich erhebliche wirtschaftliche Verluste. Außerdem führen die notwendigen Mehraufwendungen für Material und Energie zu zusätzlichen Umweltbe lastungen.

Im Stand der Technik sind Maschinen zur Federher stellung, die über Einzugsrollen, Windestifte, Steigungs- und Formwerkzeuge verfügen, bekannt. Ihre Entwicklung war zunächst hauptsächlich darauf gerichtet, möglichst hohe Stückzahlen zu erreichen und bei vertretbarem Aufwand auch die Umrüstung zur Fertigung von Federn mit unterschiedlichen Abmes sungen und Formen zu gewährleisten.

Bei den bekannten Maschinen ist nachteilig, daß sie nicht in der Lage sind, alle Schwankungen des Aus gangsmaterials Federdraht während der Fertigung zu erfassen und auszugleichen, um eine fehlerfreie Produktion zu sichern.

Im Stand der Technik sind auch Maschinen mit Überwachungs- und Qualitätssicherungssystemen be kannt, bei denen die Federlänge kapazitiv oder mit CCD-Kamera gemessen oder geprüft wird. Es sind auch Systeme bekannt, die den Federaußendurchmesser oder die Steigung optisch bzw. taktil ermitteln.

Es sind weiterhin Systeme bekannt, die mit Hilfe dieser Meß- bzw. Prüfmöglichkeiten Ausschußfedern erkennen und aussortieren sowie selbständig Korrek turen an der Steuerung des Federwindeautomaten vor nehmen. Dies geschieht in der Regel auf der Grund lage von Methoden zur statistischen Prozeßregelung. Andere bekannte Verfahren liefern bei vorhandenen Abweichungen der gefertigten Federn über Dialogsy steme entsprechende Fehlermeldungen an den Bedie ner, der dann in die Steuerung korrigierend ein greift. Weiterhin sind Systeme bekannt, die nach einer entsprechenden Anzahl von unmittelbar hinter einander gefertigten Ausschußfedern den Herstel lungsprozeß unterbrechen.

Bei allen bekannten Verfahren zur Messung, Kon trolle und Korrektur von Federdaten ist nachteilig, daß sie die geometrischen Federgrößen erst an fer tigen Federn, oft nur an Ausschußfedern, kontrol lieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche hohe Genauigkeiten bei der Federherstellung ermöglichen und gleichzeitig den Ausschuß minimieren.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe da durch, daß der Draht von einer Abwickeleinrichtung, in der die Spule oder das Coil gelagert ist, abge wickelt und einer gesonderten Zuführeinrichtung zu geführt wird, der Draht zwischen Abwickeleinrich tung und Zuführeinrichtung in einer Schlaufe ge führt wird, wobei die Auslenkung der Schlaufe durch eine Erkennungseinheit ermittelt wird, und die Ab wickeleinrichtung außer der Drehbewegung zum Ab wickeln noch eine Schwenkbewegung um die Drahtzu führrichtung ausführt, deren Betrag und Richtung durch die Erkennungseinheit vorgegeben wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung entsteht dadurch, daß die Vorrichtung eine Abwickeleinrichtung und eine Führungseinrichtung enthält, in der die Spule oder das Coil gelagert ist, und die Abwickelein richtung um die Drahtführungsachse schwenkbar ange ordnet ist, und zwischen Abwickeleinrichtung und Führungseinrichtung der Draht in einer Schlaufe ge führt wird, wobei in der Nähe der Schlaufe eine Erkennungseinheit zur Lageerkennung der Schlaufe angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Ansprüchen 3 bis 6 angegeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung und das erfindungs gemäße Verfahren ermöglichen die Kompensation der Verdrillung des Federdrahtes, was insbesondere für die Verarbeitung von federhartgezogenen Drahtsorten wichtig ist, da bei deren Herstellung je nach Stel lung des Ziehhohls den Federdrähten eine unkontrol lierte drallerzeugende Torsionsspannung eingeprägt wird. Diese Torsionsspannung ist äußerlich nicht erkennbar, weil der gezogene Draht nach diesem Fer tigungsverfahren zu einem Coil aufgewickelt und da mit in eine ihm anschließend aufgezwungene paral lele Lage zu den benachbarten Coilschlaufen ver setzt wird. Die Torsionsspannungen werden freige geben, wenn man diesen Zwang vom Federdraht nimmt. Sie äußern sich im Aufspreizen bzw. Umschlagen der Drahtschlaufen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft bei der Herstellung neuer Federfertigungsautomaten angewendet werden. Dabei bleibt ihre Anwendung nicht auf Schraubenfederwindeautomaten beschränkt, sondern ist auch für andere Maschinen zur Federher stellung geeignet. Sie kann auch an bereits vorhan denen Federwindeautomaten nachgerüstet werden, so daß ein möglichst großer Kreis von Federherstellern ohne grundlegende Erneuerung des Maschinenparks und mit geringem finanziellen Aufwand die erfin dungsgemäße Vorrichtung nutzen kann.

Besonders vorteilhaft ist darüber hinaus, daß Ausschußquellen bereits am Drahtausgangszustand er kannt werden und daß deren Berücksichtigung vor der Verformung durch Steuern der Abwickeleinrichtung zum Eliminieren dieser Fehlerquelle führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zuge hörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Zuführeinrichtung und

Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der Dehnmeß streifen als Sensoren verwendet werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird der Draht von einem Coil C, das sich auf einer Haspel befindet, über die Drahtvorschubrollen R abgezogen. Die Haspel wird von einem hier nicht dargestellten gesteuerten Antrieb betätigt. Um das Abwickeln zu ermöglichen, ist die Haspel mit dem Coil C in den Lagern L1 und L2 gelagert. Die gesamte Abwickelein richtung A ist in dem Lager L3 schwenkbar angeord net. Die Achse des Lagers L3 fällt dabei mit der Richtung des abgezogenen Drahtes D zusammen. Von der Führungseinrichtung Z wird der Draht über die Erkennungseinheit E der Drahtzuführeinrichtung der Maschine zugeführt. Zwischen der Führungseinrich tung Z und der Abwickeleinrichtung A bildet sich der Draht durch die Wirkung der Schwerkraft zu ei ner Schlaufe S aus. Die Länge dieser Schlaufe S wird durch die Bewegungen von Abwickeleinrichtung A und Führungseinrichtung Z so gesteuert, daß sie einen annähernd konstanten Durchmesser einhält. Die Schlaufenbildung wird durch Führungsrollen FR un terstützt. Wenn der Draht D keinen Drall aufweist, hängt die Schlaufe S senkrecht nach unten. Weist der Draht Drall auf, wird die Schlaufe S aus der senkrechten Lage ausgelenkt. Die Auslenkung wird durch die Erkennungseinheit E1 ermittelt und führt über eine gesonderte Steuereinheit zu einer Drehung der Abwickeleinrichtung A im Lager L3, so daß der Drall sich auf die folgenden Arbeitsvorgänge nicht auswirken kann. Zwischen Maschine und Schlaufe S ist eine weitere Erkennungseinheit E2 angebracht. Diese ermittelt den aktuellen Drahtbedarf für die Federherstellung und steuert die Antriebe der Füh rungsrollen R und der Lager L1, L2 in Abhängigkeit vom jeweiligen Drahtbedarf. Im dargestellten Bei spiel wird hierzu der Durchhang des Drahtes ermit telt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsmöglichkeit für die Anordnung der Sensoren dargestellt. In diesem Fall sind an der Schlaufe S zwei sensorrollen SR ange bracht, die über Federn F am Gestell befestigt sind. Weist der Draht D einen Drall auf, so bewirkt dies eine Auslenkung der Schlaufe S und damit auch eine Auslenkung der Federn F. An den Federn F sind Dehnmeßstreifen DMS angebracht, mit denen die Aus lenkung festgestellt wird. Mit Hilfe der Dehnmeßstreifen DMS kann ein Wert für die Größe der Auslenkung des Schlaufe S ermittelt und die erfor derliche Schwenkbewegung der Abwickeleinrichtung A gesteuert werden.

Für die Erkennungseinheit können neben der Anbrin gung von Dehnmeßstreifen auch vielfältige andere Sensoren eingesetzt werden. Die Sensoren können sowohl die Verformung eines plastischen Elementes, wie in Fig. 2 dargestellt, ermitteln als auch die Verschiebung eines Elementes durch ein Wegmeßsystem erfassen. Im einfachsten Fall genügt ein zweiseiti ger Anschlag, dessen Berührung durch Kontaktgabe festgestellt wird.

Bezugszeichenliste

A Abwickeleinrichtung
C Coil
S Schlaufe
E1, E2 Erkennungseinheiten
R Drahtvorschubrollen
Z Führungseinrichtung
L1, L2, L3 Lager
D Draht
F1, F2 Federn
SR sensorrollen
DMS Dehnmeßstreifen
FR Führungsrolle
SP Spule

Claims

1. Verfahren zur Drahtzuführung, vorzugsweise zur Drahtzuführung an Maschinen für die Herstellung von Schraubenfedern, wobei der Draht (D) von einer ge lagerten Spule (SP) oder einem gelagerten Coil (C) abgewickelt und in definierter Richtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Draht (D) von einer Abwickeleinrichtung (A), in der die Spule (SP) oder das Coil (C) gelagert ist, abgewickelt und einer gesonderten Zuführein richtung (Z) zugeführt wird,
- der Draht (D) zwischen Abwickeleinrichtung (A) und Zuführeinrichtung (Z) in einer Schlaufe (S) ge führt wird, wobei die Auslenkung der Schlaufe (S) durch eine Erkennungseinheit (E1) ermittelt wird und
- die Abwickeleinrichtung (A) außer der Drehbewe gung zum Abwickeln noch eine Schwenkbewegung um die Drahtzuführrichtung ausführt, deren Betrag und Richtung durch die Erkennungseinheit (E1) vorgege ben wird.

2. Vorrichtung zur Drahtzuführung, vorzugsweise zur Drahtzuführung an Maschinen für die Herstellung von Schraubenfedern, wobei der Draht (D) von einer ge lagerten Spule (SP) oder einem gelagerten Coil (C) abgewickelt und in definierter Richtung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Vorrichtung eine Abwickeleinrichtung (A) und eine Führungseinrichtung (Z) enthält, in der die Spule (SP) oder das Coil (C) gelagert ist, und die Abwickeleinrichtung (A) um die Drahtführungsachse schwenkbar angeordnet ist,
- zwischen Abwickeleinrichtung (A) und Führungsein richtung (Z) der Draht (D) in einer Schlaufe (S) geführt wird, wobei in der Nähe der Schlaufe (S) eine Erkennungseinheit (E1) zur Lageerkennung der Schlaufe (S) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Erkennungseinheit (E1) aus zwei beiderseits der Schlaufe (S) angeordneten Sensoren besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinheit (E1) zwei sensorrollen (SR) enthält, die an der Schlaufe (S) angeordnet sind und deren Auslenkung die Schwenkbe wegung der Abwickeleinrichtung (A) steuert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schlaufe (S) Sensoren angeordnet sind, die die Drehung der Spule (SP) oder des Coils (C) um die Achse des Lagers (L3) in Abhängigkeit von der Schlaufenauslenkung steuert.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine weitere Erkennungseinrichtung (E2) enthält, welche die zur Federherstellung notwendige Drahtmenge er kennt und in Abhängigkeit von dieser Drahtmenge die Antriebe der Drahtzuführungsrollen (R) und der Ab wickeleinrichtung (A) steuert.