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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Federherstellungsmaschine
und insbesondere auf einen Drahtvorschubeinrichtungs-Antriebsmechanismus,
der es einer Federherstellungsmaschine ermöglicht, den Betätigungsmechanismus ihres
Werkzeugsitzes zu vereinfachen, und der dadurch die Arbeitsstunden
erheblich reduziert, die für eine
Einstellung des Werkzeugsatzes der Federherstellungsmaschine verbraucht
werden. Die vorliegende Erfindung verbessert die Leichtigkeit und
die Zweckmäßigkeit
des Betriebs der Federherstellungsmaschine. Eine Federherstellungsmaschine,
die eine zweidimensionale Bewegung der Drahtvorschubeinrichtungs-Einspanneinrichtung
zulässt,
ist aus
EP-A-0 804 978 bekannt.
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Da
Federn bei der Stoßabsorption
und bei der Stoßverringerung,
etwa für
Kraftfahrzeuge, Spielzeuge, Elektrogeräte, Schalter, medizinische
Anlagen und dergleichen weit verbreitet sind, sind sie ein unverzichtbarer
Teil von elektrischen oder mechanischen Geräten geworden. Die Nachfrage
nach Federformen wird immer vielfältiger; folglich kann sie nicht
durch eine herkömmliche
Federherstellungsmaschine befriedigt werden. Um ein Produkt der nächsten Generation
zu entwickeln, um die starke Nachfrage des Marktes zu erfüllen, ist
dies entsprechend ein wichtiges Thema für einen Fachmann auf dem Gebiet
der Federherstellungsmaschinen.
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In 1 enthält eine
herkömmliche
Federherstellungsmaschine eine Maschinenbasis 10a und einen
Arbeitstisch 20a. An der Maschinenbasis 10a ist
eine Drahtvorschubeinrichtung 11a befestigt, die an ihrem
vorderen Ende eine Drahtvorschubeinspanneinrichtung 12a aufweist.
Die Vorschubeinspanneinrichtung 12a kann den Metalldraht
ausgeben, der zu einer Feder geformt wird. Der Arbeitstisch 20a hat ein
Vorschubloch 21a, das in seiner Mitte ausgebildet ist,
das die Vorschubeinspanneinrichtung 12a aufnehmen kann.
Mehrere Werkzeugsitze 22a sind an dem Arbeitstisch 20a installiert.
Jeder Werkzeugsitz 22a enthält eine Antriebsstange 221a,
eine Nockenleiste 222a und einen Werkzeugsatz 223a.
Durch Verwendung der Antriebsstange 221a und der Nockenleiste 222a kann
der Werkzeugsatz 223a eine geradlinige Bewegung oder eine
Kurvenbewegung für
einen Biege-, Wickel- oder Schneidvorgang des Metalldrahts ausführen.
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Die
herkömmliche
Federherstellungsmaschine weist jedoch einige fundamentale Probleme
auf. Um die Herstellungskosten zu verringern, wird erstens eine
Federherstellungsmaschine verwendet, um verschiedene Arten von Federn
herzustellen. Um den Herstellungsvorgang zu ändern, müssen die Werkzeugsitze 22a,
die an dem Arbeitstisch 20a befestigt sind, entsprechend
ausgetauscht und eingestellt werden. Das Austauschen und die Einstellung der
Werkzeugsitze 22a sind derart zeitaufwändig, dass die Produktivität und der
wirtschaftliche Nutzen sehr niedrig sind. Zweitens beeinflusst eine
geringe Abweichung der Materialqualität, des Wärmebehandlungsverfahrens oder
des Drahtdurchmessers des metallischen Rohmaterials die Art der
geformten Feder erheblich. Nur ein professioneller Ingenieur ist in
der Lage, die Einstellung und die Kalibrierung der herkömmlichen
Federherstellungsmaschine durchzuführen. Folglich ist es schwierig,
die Qualität
des Federprodukts zu steuern. Um eine Kurvenbewegung des Werkzeugsatzes 223a auszuführen, wird drittens
im Stand der Technik ferner ein kompliziertes oder einstellbares
Antriebselement installiert. Dieses Hilfsantriebselement erhöht nicht
nur die Material- und Herstellungskosten, sondern es vergrößert außerdem die
Schwierigkeit in der Montage und in der Instandhaltung. Wenn die
Anforderungen verschiedener Herstellungsindustriezweige an eine
Federkonfiguration immer komplizierter werden, sind viertens die
Werkzeugsitze 22a, die an dem Arbeitstisch 20a gewöhnlich installiert
sind, nicht ausreichend. Er ist nicht in der Lage, die Anforderungen
von modernen Herstellungsindustriezweigen zu erfüllen.
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KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Drahtvorschubeinrichtungs-Antriebsmechanismus für eine Federherstellungsmaschine,
der es ermöglicht,
dass eine Drahtvorschubeinrichtung eine zweidimensionale oder eine
dreidimensionale Bewegung durch die Installation einer dreidimensionalen
Antriebsvorrichtung ausführen
kann. Diese Erfindung ermöglicht
es erfolgreich, dass bei einer Federherstellungsmaschine der Betätigungsmechanismus
ihres Werkzeugsitzes vereinfacht wird, und reduziert dadurch folglich
die Arbeitsstunden erheblich, die für die Einstellung des Werkzeugsatzes
einer Federherstellungsmaschine verbraucht werden. Die vorliegende
Erfindung verbessert die Leichtigkeit und die Zweckmäßigkeit
des Betriebs und der Wartung einer Federherstellungsmaschine.
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Diese
und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung gehen für einen
Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet beim Lesen der folgenden ausführlichen
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen hervor.
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Selbstverständlich sind
sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende
ausführliche
Beschreibung beispielhaft und sie sollen eine weitere Erklärung der
beanspruchten Erfindung bereitstellen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Diese
sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher
anhand der Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Vorderansicht einer herkömmlichen
Federherstellungsmaschine ist.
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2 eine
Explosionsansicht eines Drahtvorschubeinrichtungs-Antriebsmechanismus
ist, der nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist.
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3 eine
Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist.
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4 eine
perspektivische Teilansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist.
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5 eine
perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist.
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6 eine
Vorderansicht der vorliegenden Erfindung ist.
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7 eine
Seitenansicht der vorliegenden Erfindung ist.
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8 eine
Teilvorderansicht der Federherstellungsmaschine der vorliegenden
Erfindung ist, die die Bewegung der Vorschubeinspanneinrichtung veranschaulicht.
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9A und 9B den
Krümmungsvorgang
des Metalldrahts unter Verwendung der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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10A und 10B den
Biegevorgang des Metalldrahts unter Verwendung der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen.
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11A und 11B den
Wickelvorgang des Metalldrahts unter Verwendung der vorliegenden Erfindung
veranschaulichen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird nun ausführlich
auf die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in
der beigefügten Zeichnung
veranschaulicht sind. Soweit es möglich war, wurden die gleichen
Bezugszeichen in der Zeichnung verwendet, und die Beschreibung bezieht sich
auf gleiche oder ähnliche
Teile.
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In 2 ist
ein Drahtvorschubeinrichtungs-Antriebsmechanismus für eine Federherstellungsmaschine
gezeigt. Dieser Drahtvorschubeinrichtungs-Antriebsmechanismus enthält eine
Drahtvorschubeinrichtung 10, eine erste Axialantriebsvorrichtung 20 und
eine zweite Axialantriebsvorrichtung 30. Um die Erklärung zu
erleichtern, wird ferner in manchen Figuren ein dreidimensionales
kartesisches Koordinatensystem eingezeichnet.
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Die
Drahtvorschubeinrichtung 10 umfasst einen Vorschubkasten 11,
einen Aufwickelmotor 15, einen Vorschubmotor 16,
eine Vorschubeinspanneinrichtung 18 und einen Spindeldrehmotor 19.
Der Vorschubkasten 11 weist eine Fixierplattform 12 auf,
die an seiner einen Seite installiert ist. Eine Wellenhalterung 13 erstreckt
sich von der Fixierplattform 12. Eine Wellenbohrung 14 ist
bei der Mitte der Wellenhalterung 13 ausgebildet. Der Aufwickelmotor 15 und
der Vorschubmotor 16 sind mit der Rückseite des Vorschubkastens 11 verbunden.
Der Aufwickelmotor 15 dreht eine Metalldrahthaspel, um
der Drahtvorschubeinrichtung 10 einen Metalldraht zuzuführen. Der Vorschubmotor 16 bewegt
den Metalldraht durch die Drehung eines Vorschubwalzensatzes 17 vorwärts. Die
Vorschubeinspanneinrichtung 18 hat eine mittige Bohrung,
die verwendet wird, um den Metalldraht aufzunehmen und zu befördern. Der
Spin deldrehmotor 19 kann die Vorschubeinspanneinrichtung 18 antreiben
und derhen, was die Verarbeitung des Metalldrahtes bei verschiedenen
Winkeln erleichtert.
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Die
erste Axialantriebsvorrichtung 20 kann parallel zur X-Achse,
zur Y-Achse oder zur Z-Achse der Federherstellungsmaschine angeordnet
sein. Die erste Antriebsvorrichtung 20 befindet sich in 2 parallel
zur Y-Achse der Federherstellungsmaschine. Die erste Axialantriebsvorrichtung 20 enthält einen Grundkörper 21 der
Y-Achse, einen Servomotor 22, eine Antriebsspindel der
Y-Achse und eine
Flanschhalterung 24. Der Grundkörper 21 der Y-Achse
ist aus einer horizontalen Platte 211 und einem vertikalen
Rahmen 212 in einer L-förmigen Konfiguration konstruiert.
Eine Wellenhalterung 213 ist bei der Mitte einer Seite
der horizontalen Platte 211 ausgebildet und erstreckt sich
von dort. Eine Wellenbohrung 214 ist von der Mitte der
Wellenhalterung 213 gebohrt. Der vertikale Rahmen 212 hat
parallele Gleitschienen 215, die an seinen beiden Seiten
installiert sind. Mehrere Gleitblöcke 216 sind auf jeder
Gleitschiene 215 installiert. Der Gleitblock 216 ist
mit der Fixierplattform 12 der Drahtvorschubeinrichtung 10 verbunden.
Ferner ist eine fixierte Strebe 217 bei der Oberseite des
vertikalen Rahmens 212 ausgebildet und erstreckt sich von
dort. Die fixierte Strebe 217 wird verwendet, um den Servomotor 22 zu
installieren. Der Servomotor 22 hat eine Motorwelle, die
in Richtung der Antriebsspindel der Y-Achse ausgerichtet ist und durch eine
Wellenkupplung oder durch andere mechanische Elemente damit gekoppelt
ist. Die Antriebsspindel 23 der Y-Achse ist parallel zur
Bewegungsrichtung der Gleitschiene 215 ausgerichtet. Die Flanschhalterung 24 wird
auf die Antriebsspindel 23 der Y-Achse geschraubt, wobei
ihr eines Ende durch die Wellenbohrung 14 des Vorschubkastens 11 aufgenommen
wird, während
ihr anderes Ende an der Wellenhalterung 13 des Vorschubkastens 11 durch Bolzen
und Muttern oder andere Mittel befestigt worden ist.
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Die
zweite Axialantriebsvorrichtung 30 kann parallel zur X-Achse,
zur Y-Achse oder zur Z-Achse der Federherstellungsmaschine angeordnet
sein. In 2 ist die zweite Antriebsvorrichtung 30 parallel zur
X-Achse der Federherstellungsmaschine. Die Bewegungsrichtung der
zweiten Axialantriebsvorrichtung 30 ist dadurch senkrecht
zu jener der ersten Axialantriebsvorrichtung 20. Die zweite
Axialantriebsvorrichtung 30 ist an der Federherstellungsmaschine
durch Bolzen und Muttern oder durch andere mechanische Elemente
befestigt und ferner mit der ersten Axialantriebsvorrichtung 20 zusammengebaut,
um zu ermöglichen,
dass die Drahtvorschubeinrichtung 10 eine zweidimensionale
planare Bewegung ausführen
kann. Die zweite Axialantriebsvorrichtung 30 enthält einen
Grundkörper 31 der
X-Achse, einen Servomotor 32, eine Antriebsspindel 33 der X-Achse
und eine Flanschhalterung 34. Der Grundkörper 31 der
X-Achse ist an der
Federherstellungsmaschine durch mehrere Bolzen und Muttern oder durch
andere Mittel befestigt. Eine Wellenhalterung 311 ist bei
der Mitte einer Seite des Grundkörpers 31 der
X-Achse ausgebildet und erstreckt sich von dort. Eine Wellenbohrung 312 ist
von der Mitte der Wellenhalterung 311 gebohrt. Auf dem
Grundkörper 31 der X-Achse
sind parallele Gleitschienen 313 installiert, die zur Richtung
der Wellenbohrung 312 senkrecht stehen. Mehrere Gleitblöcke 314 sind
auf jeder Gleitschiene 313 installiert. Die horizontale
Platte 211 des Grundkörpers 21 der
Y-Achse wird auf die Gleitblöcke 314 gelegt
und damit verbunden. Ferner ist an einer Seite des Grundkörpers 31 der
X-Achse eine fixierte Strebe 315 ausgebildet und erstreckt
sich von dort. Die fixierte Strebe 315 wird verwendet,
um den Servomotor 32 zu installieren. Der Servomotor 32 hat eine
Motorwelle, die in Richtung der Antriebsspindel der X-Achse 33 ausgerichtet
ist und durch eine Wellenkopplung und weitere mechanische Elemente
damit gekoppelt ist. Die Antriebsspindel der X-Achse 33 ist
parallel zur Bewegungsrichtung der Gleitschiene 313 angeordnet.
Die Flanschhalterung 34 ist auf die Antriebsspindel 33 der
X-Achse geschraubt, wobei ihr eines Ende durch die Wellenbohrung 214 des Grundkörpers 21 der
Y-Achse aufgenommen wird, während
ihr anderes Ende an der Wellenhalterung 213 des Grundkörpers 21 der
Y-Achse durch Bolzen oder andere Mittel befestigt ist.
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In
den 3 bis 5 enthält eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ferner eine dritte Axialantriebsvorrichtung 40,
die unter der zweiten Axialantriebsvorrichtung 30 installiert
ist. Die dritte Axialantriebsvorrichtung 40 kann parallel
zur X-Achse, zur Y-Achse oder zur Z-Achse der Federherstellungsmaschine
angeordnet sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Axialantriebsvorrichtung 40 parallel
zur Z-Achse der Federherstellungsmaschine. Die Bewegungsrichtung
der dritten Axialantriebsvorrichtung 40 ist dadurch senkrecht
zu jenen der ersten und der zweiten Axialantriebsvorrichtung 20, 30.
Die dritte Axialantriebsvorrichtung 40 ist an der Federherstellungsmaschine
durch Bolzen und Muttern oder andere Mittel befestigt. Die dritte Axialantriebsvorrichtung 40 ist
ferner mit der ersten und der zweiten Axialantriebsvorrichtung 20, 30 zusammengebaut,
um zu ermöglichen,
dass die Drahtvorschubeinrichtung 10 eine dreidimensionale
Bewegung ausführt.
Die dritte Axialantriebsvorrichtung 40 enthält einen
Grundkörper 41 der
Z-Achse, einen Servomotor 42,
eine Antriebsspindel 43 der Z-Achse und eine Flanschhalterung 44.
Der Grundkörper 41 der
Z-Achse weist mehrere Durchgangsbohrungen 411 auf, die
darin ausgebildet sind, durch die mehrere Bolzen eingesetzt werden
können,
um jeweils den Grundkörper 41 der
Z-Achse auf der Federherstellungsmaschine zu befestigen. Der Grundkörper 41 der
Z-Achse hat parallele Gleitschienen 412, die an seiner
Oberseite installiert sind. Mehrere Gleitblöcke 413 sind auf jeder
Gleitschiene 412 installiert. Der Grundkörper 31 der
X-Achse wird auf die Gleitblöcke 413 gelegt
und damit verbunden. Ferner ist an einer Seite des Grundkörpers 41 der
Z-Achse eine fixierte Strebe 414 ausgebildet und erstreckt
sich von dort. Die fixierte Strebe 414 wird verwendet,
um den Servomotor 42 zu installieren. Der Servomotor 42 hat eine
Motorwelle, die in Richtung der Antriebsspindel 43 der
Z-Achse ausgerichtet ist und durch eine Wellenkopplung und weitere
mechanische Elemente damit gekoppelt ist. Die Antriebsspindel 43 der
Z-Achse ist parallel zur Bewegungsrichtung der Gleitschiene 412 ausgerichtet.
Die Flanschhalterung 44 wird auf die Antriebsspindel der
Z-Achse 43 geschraubt, wobei ihr eines Ende durch die Wellenbohrung 312 des Grundkörpers 31 der
X-Achse aufgenommen wird, während
ihr anderes Ende an der Wellenhalterung 311 des Grundkörpers 31 der
X-Achse durch Bolzen oder andere Mittel befestigt ist.
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In 6 und 7 sind
eine Drahtvorschubeinrichtung 10 und ein Arbeitstisch 52 auf
der Maschinenbasis 51 der Federherstellungsmaschine 5 zusammengebaut.
Bei der Federherstellungsmaschine 5 ist die Maschinenbasis 51 parallel
zu ihrer Z-Achse installiert, die senkrecht zur X-Y-Ebene steht.
Die Maschinenbasis 51 hat die Form eines langen rechteckigen
Prismas. Der Arbeitstisch 52 ist am vorderen Ende der Maschinenbasis 51 senkrecht
zur Maschinenbasis 51 installiert und er ist parallel zur X-Y-Ebene
der Federherstellungsmaschine 5 ausgerichtet. Der Arbeitstisch 52 hat
eine kreisförmige Öffnung 53,
die in seiner Mitte ausgebildet ist. In der kreisförmigen Öffnung 53 kann
sich die Vorschubeinspanneinrichtung 18 der Drahtvorschubeinrichtung 10 nach
oben, nach unten, nach links, nach rechts, vorwärts oder rückwärts bewegen oder sie kann sich in
eine kombinierte Richtung bewegen, die die erwähnten Richtungen verknüpft. Der
Arbeitstisch 52 hat mehrere Werkzeugsitze 54,
die an ihm angebracht sind. Eine Vielfalt von Werkzeugsätzen 55 mit verschiedenen
Funktionen sind jeweils an dem jeweiligen vorderen Ende der Werkzeugsitze 54 befestigt. Der
Werkzeugsatz 55 kann sich in Bezug auf den Werkzeugsitz 54 geradlinig
bewegen oder er kann sich durch den Antrieb eines Servomotors drehen. Die
geradlinige Bewegung des Werkzeugsatzes 55 ermöglicht es,
dass das daran befestigte Werkzeug in das Innere der kreisförmigen Öffnung 53 eindringt oder
diese verlässt.
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In 8 veranschaulicht
eine Teilvorderansicht einer Federherstellungsmaschine den Betrieb der
vorliegenden Erfindung. Durch die Betätigung einer Kurbel und eines
Gestänges
kann sich der Werkzeugsatz 55 geradlinig entlang der angebrachten Richtung
des Werkzeugsitzes 54 in die kreisförmige Öffnung 53 des Arbeitstisches 52 bewegen.
Ferner ermöglichen
es die Axialantriebsvorrichtungen 20, 30 und 40,
dass die Drahtvorschubeinrichtung 10 eine gewünschte Verschiebung
ausführt.
Der durch die Vorschubeinspanneinrichtung 18 geführte Metalldraht
kann sich dadurch dem Werkzeugsatz 55 durch eine zweidimensionale
oder dreidimensionale Bewegung nähern.
Entsprechend kann der Metalldraht zu verschiedenen Feder-Endprodukten
mit unterschiedlichen komplizierten Konfiguration gefertigt werden.
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In 9 bis 11 ändert für die Verarbeitung
des Metalldrahtes zu Federn die Federherstellungsmaschine die Position
des Metalldrahtes, der durch die Vorschubeinspanneinrichtung 18 der Drahtvorschubeinrichtung 10 durch
die Axialantriebsvorrichtungen 20, 30, 40 geführt wird.
Ferner kann durch Verwendung der besonderen Formen und Aufbauten
des Werkzeugsatzes 55 die Federherstellungsmaschine verschiedene
Federn mit unterschiedlichen Formen und Ausführungen herstellen. Wie es
in 9A und 9B veranschaulicht
ist, kann der Metalldraht durch die Verschiebung der Vorschubeinspanneinrichtung 18 seine
Position in Bezug auf den Werkzeugsatz 55 ändern. Ferner
kann entsprechend die Federherstellungsmaschine durch eine Änderung
der Drehrichtung des Werkzeugsatzes 55 eine Aufwärtskurve
oder eine Abwärtskurve ausführen. Wie
es in 10A und 10B veranschaulicht
ist, können
durch Verwendung eines konkaven Krümmungswerkzeuges des Werkzeugsatzes 55' eine Aufwärts- und
eine Vorwärtsbewegung
der Vorschubeinspanneinrichtung 18 einen Biegevorgang des
Metalldrahts in einem zuvor eingestellten Winkel ausführen. Wie
es in 11A und 11B veranschaulicht
ist, ändert
durch Verwendung eines Flankenwerkzeuges des Werkzeugsatzes 55" eine Änderung
der Positionen der Vorschubeinspanneinrichtung 18 den Außendurchmesser
der Spiralfeder.
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Ein
Drahtvorschubeinrichtungs-Antriebsmechanismus für eine Federherstellungsmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung hat wenigstens vier Vorteile. Erstens ermöglicht die
Installation der Axialantriebsvorrichtungen, dass die Vorschubeinspanneinrichtung
der Drahtvorschubeinrichtung eine zweidimensionale oder dreidimensionale
Annäherung
an den Werkzeugsatz ausführt.
Dieser einzigartige Entwurf befreit eine Federherstellungsmaschine
davon, dass ein komplizierter Werkzeugsitz-Antriebsmechanismus des
Stands der Technik genutzt werden muss. Die Arbeitsstunden zur Einstellung
des Werkzeugsatzes werden dadurch erheblich reduziert. Zweitens
ist die Bewegung des Werkzeugsatzes der vorliegenden Erfindung geradlinig.
Es ist einfach, den Positionspunkt des Werkzeugsatzes zu messen.
Der Austausch oder die Einstellung des Werkzeugsatzes kann durch
eine gewöhnliche
Bedienungsperson ausgeführt
werden. Drittens werden die Verschiebungsdaten der Axialantriebsvorrichtungen
an die Computersteuerung weitergeleitet, um automatisch und genau
zu steuern, dass die Vorschubeinspanneinrichtung eine gewünschte Bewegung
ausführt.
Es ist einfach, die Position der Vorschubeinspanneinrichtung für einen
gewünschten
Spalt zwischen der Vorschubeinspanneinrichtung und dem Werkzeugsatz
einzustellen. Da die Vorschubeinspanneinrichtung der vorliegenden
Erfindung eine dreidimensionale Bewegung ausführen kann, ist viertens die
Verwendung eines Werkzeugsatzes effizienter als im Stand der Technik.
Die vorliegende Erfindung beseitigt folglich das Problem der Werkzeugsitz-Unzulänglichkeit
des Stands der Technik.
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Obwohl
hier eine veranschaulichende und derzeit bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ausführlich
beschrieben wurde, kann der Erfindungsgedanke selbstverständlich auf
andere Weise vielfältig
ausgeführt
und genutzt werden, und es ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche derartige Abwandlungen
enthalten.