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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Federwickelmaschinen und insbesondere eine Zuführeinrichtung
für eine
Mehrzahl von Drähten
für eine
Federwickelmaschine.
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Hintergrund der Erfindung
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Das
fortgesetzte Bemühen,
Möbel unterschiedlicher
Art kosteneffizienter herzustellen, hat zu ständig neuen Verbesserungen bei
der Herstellung von Schraubenfedern geführt. Außerdem wird weiterhin daran
gearbeitet, die Qualität
und den Komfort von Möbeln,
in denen Schraubenfedern verarbeitet werden, wie beispielsweise
von Sitzkissen und Matratzen zu verbessern. Insbesondere, um einen menschlichen
Körper
beim Liegen auf einer Matratze in der richtigen Lage zu unterstützen, ist
es für
viele Matratzen wünschenswert,
eine Matratze zu schaffen, deren Schraubenfedern an unterschiedlichen Stellen
eine unterschiedliche Steifigkeit oder Federkonstante aufweisen,
um der Belastung durch einen menschlichen Körper zu entsprechen.
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Um
die Steifigkeit einer Schraubenfeder zu verändern, wird manchmal für das Formen
der Feder ein Draht mit anderem Durchmesser oder einer anderen Stärke verwendet,
so wird beispielsweise ein dickerer Draht für eine steifere Feder und ein
dünnerer Draht
für eine
weniger steife Feder verwendet. Die Werkzeugbestückung bekannter Federwickelmaschinen
ist für
die Verarbeitung eines spezifischen Drahtdurchmessers ausgelegt.
Wenn also ein Draht mit einem anderen Durchmesser verwendet werden soll,
dann muss die für
den Draht spezifische Ausrüstung
der Federwickelmaschine durch solche Ausrüstung ersetzt werden, die für die Verarbeitung
des Drahts mit dem neuen Durchmesser geeignet ist. Es ist offensichtlich,
dass das Erfordernis, die Werkzeugausrüstung einer Federwickelmaschine
physisch zu ändern,
damit die Maschine einen Draht anderer Stärke verarbeiten kann, zeitraubend
und teuer ist. Dabei handelt es sich nicht nur um die zusätzlichen
Kosten, die erforderlich sind, weil zum Umrüsten der Federwickelmaschine
Facharbeiter benötigt werden,
sondern es entstehen auch beachtliche Kosten durch den Produktionsausfall,
der während
der Werkzeugum rüstung
auftritt. Dann entstehen auch noch weitere Kosten, um unterschiedliche
Sätze von Drahtbearbeitungswerkzeugen
herzustellen und zu lagern, was außerdem noch lästig ist.
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Es
ist die Möglichkeit
bekannt, automatisch und fortlaufend Schraubenfedern unterschiedlichen Durchmessers
und unterschiedlicher Steigung aus demselben Draht herzustellen
und damit Schraubenfedern mit unterschiedlicher Steifigkeit oder
unterschiedlichen Federkonstanten zu schaffen. Die Einschränkung, Schraubenfedern
aus nur einem einzigen Draht herzustellen, begrenzt jedoch den Bereich der
Schraubenfedersteifigkeit, die hergestellt werden kann. Außerdem ist
das Endprodukt, beispielsweise eine Matratze, von festgelegter Größe und normalerweise
so entworfen, dass eine vorbestimmte Anzahl von Schraubenfedern
dafür verwendet
wird. Wird der Durchmesser ausgewählter Schraubenfedern verändert, um
die Federsteifigkeit zu verändern,
dann wird sich die Anzahl von Schraubenfedern in der Matratze ebenfalls ändern. Das
Hinzufügen
einer weiteren Variablen, also der Anzahl von Schraubenfedern, bildet eine
wesentliche Komplikation für
den Aufbau der Matratze und für
den Herstellungsprozess; darum ist es für den Herstellungsprozess von
Matratzen und anderen Sitzmöbeln
nicht praktisch, die Steifigkeit von Schraubenfedern durch die Änderung
des Schraubenfederdurchmessers zu verändern.
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Es
besteht folglich ein Bedürfnis
nach einer Federwickelmaschine, deren Drahtzuführung es erlaubt, Schraubenfedern
automatisch und fortlaufend aus Draht mit unterschiedlicher Stärke herzustellen.
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In
U.S. 6006572 wird eine Maschine
zum Herstellen von Federn beschrieben, bei der eine gewünschte Drahtpassage
in Drahtzuführrollen
mit einer Drahtpassage in einer Draht-Hilfsführung und einer Drahtpassage
in einer endgültigen
Drahtführung ausgerichtet
wird, indem die Position eines gegenüber einer Vorderwand eines
Maschinenrahmens nach vorn und nach hinten bewegbaren Tisches passend
eingestellt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft zumindest in den bevorzugten Ausführungsformen
eine einfache und zuverlässige
Vorrichtung zum automatischen und schnellen Wechseln von Drähten und Werkzeugeinstellungen
an der Zuführung
einer Federwickelmaschine. Für
die Vorrichtung wird dieselbe Werkzeugbestückung einer Federwickelmaschine dazu
verwendet, Schraubenfedern herzustellen, für die Drähte unterschiedlichen Durchmessers
verwendet werden. Weiter kann die Vorrichtung einer Federwickelmaschine
automatisch wahlweise Drähte
unterschiedlichen Durchmessers zuführen, was das manuelle Ändern der
Werkzeuge erübrigt.
Die Vorrichtung ist besonders bei der Herstellung von Schraubenfedern
für Möbel wie
Matratzen und Sitzmöbel
von Nutzen, wo oft Schraubenfedern mit gleich großem Durchmesser,
jedoch unterschiedlicher Steifigkeit verwendet werden. Dadurch,
dass die automatische und fortlaufende Herstellung von Schraubenfedern
mit gleichbleibendem Durchmesser aus Drähten unterschiedlicher Stärke geschaffen
wird, ermöglicht
die Mehrfachdraht-Zuführvorrichtung
eine schnellere Herstellung solcher Möbel zu wesentlich geringeren
Kosten.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung und in Übereinstimmung mit den bevorzugten
Ausführungsformen
schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Schraubenfedern nach
Anspruch 1 für
Matratzen und Polster. Die Vorrichtung weist eine kraftgetriebene
Drahtzuführvorrichtung
und eine Drahtführung
auf, die so ausgelegt sind, dass sie erste und zweite Drähte unterschiedlichen
Durchmessers haltern. Die Drahtführung
ist an einer Eingabeseite der Drahtzuführvorrichtung angeordnet und
in erste und zweite Positionen zu bewegen, um die ersten und zweiten
Drähte
mit der entsprechenden Drahtzuführvorrichtung
auszurichten. Eine Federwickelmaschine ist angrenzend an eine Ausgabeseite
der Drahtzuführvorrichtung
angeordnet. Befindet sich die Drahtführung in der ersten Stellung,
nimmt die Federwickelmaschine den ersten Draht mit einem ersten
Durchmesser von der Drahtzuführvorrichtung
auf, und die Federwickelmaschine biegt den ersten Draht zu einer
Schraubenfeder mit dem gewünschten
Durchmesser und der gewünschten
Steigung und einer ersten Steifigkeit. Wenn die Drahtführung in
der zweiten Stellung ist, nimmt die Federwickelmaschine den zweiten
Draht mit einem anderen Durchmesser von der Drahtzuführvorrichtung
auf, und die Federwickelmaschine biegt den zweiten Draht zu einer
Schraubenfeder mit dem gewünschten
Durchmesser und der gewünschten
Steigung, jedoch mit einer zweiten Steifigkeit.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Schraubenfedern
für Matratzen
und Polster geschaffen, das eine Mehrzahl von Drahtpfaden vorsieht,
die angrenzend an einem Einlass einer kraftgetriebenen Drahtzuführvorrichtung
angeordnet sind. Die Mehrzahl der Drahtpfade werden bewegt, um einen
der Mehrzahl von Drahtpfaden mit einer Einlassseite der Drahtzuführvorrichtung
auszurichten. Die Drahtzuführvorrichtung
bewegt einen ersten Draht mit einem ersten Durchmesser in eine Federwickelmaschine,
und die Federwickelmaschine wird so betrieben, dass sie eine erste
Schraubenfeder mit einem gewünschten Durchmesser
und einer ersten Steifigkeit herstellt. Der Betrieb der Federwickelmaschine
und der Drahtzuführvorrichtung
wird beendet, und die Mehrzahl von Drahtpfaden wird bewegt, um einen
anderen Drahtpfad mit der Drahtzuführvorrichtung auszurichten.
Die Drahtzuführvorrichtung
bewegt einen zweiten Draht mit einem zweiten Durchmesser in die
Federwickelmaschine, und die Federwickelmaschine stellt eine zweite
Schraubenfeder mit dem gewünschten
Durchmesser und einer zweiten Steifigkeit her.
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In
einer Ausführungsform
dieser Erfindung enthält
die Federwickelmaschine eine Biegevorrichtung, und nachdem die Federwickelmaschine
die erste Schraubenfeder hergestellt hat, wird die Biegevorrichtung
als eine Funktion des Durchmessers des zweiten Drahtes eingestellt.
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Diese
und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung treten
im Laufe der folgenden detaillierten Beschreibung, die im Zusammenhang mit
den beigefügten
Zeichnungen zu sehen ist, deutlich hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematisierte, perspektivische Ansicht einer Zuführvorrichtung
für vier
Drähte, die
den Grundsätzen
der vorliegenden Erfindung entspricht.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Zweidraht-Zuführabschnitts der Vierdraht-Zuführvorrichtung
nach 1.
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3 ist
ein Aufriss auf Drahtrichtrollen der Drahtzuführvorrichtung für mehrere
Drähte
entlang der Linie 2-2 der 1.
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4 ist
eine Ansicht, teilweise als Aufriss dargestellt, von Zuführ- und
Druckrollen der Drahtzuführvorrichtung
für mehrere
Drähte
entlang der Linie 3-3 der 1.
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5 ist
eine schematisierte, teilweise als Querschnitt angefertigte Ansicht
der Drahtzuführvorrichtung
für mehrere
Drähte
nach 1 bei der Zuführung
eines ersten Drahtes.
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6 ist
eine schematisierte, teilweise als Querschnitt angefertigte Ansicht
der Drahtzuführvorrichtung
für mehrere
Drähte
nach 1 bei der Zuführung
eines zweiten Drahtes.
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7 ist
eine schematisierte, teilweise als Querschnitt angefertigte Ansicht
der Drahtzuführvorrichtung
für mehrere
Drähte
nach 1 bei der Zuführung
eines dritten Drahtes.
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8 ist
eine schematisierte, teilweise als Querschnitt angefertigte Ansicht
der Drahtzuführvorrichtung
für mehrere
Drähte
nach 1 bei der Zuführung
eines vierten Drahtes.
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9 ist
eine schematisierte perspektivische Ansicht einer Federwickelmaschine,
für die
die Drahtzuführvorrichtung
für mehrere
Drähte
nach 1 verwendet werden kann.
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10 ist
ein schematisiertes Blockdiagramm einer Steuerung für den Betrieb
der Drahtzuführvorrichtung
für mehrere
Drähte
nach 1.
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11 ist
ein Flussdiagramm eines Betriebes der Drahtzuführvorrichtung für mehrere
Drähte nach 1.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In
den 1 und 2 ist eine Mehrdraht-Zuführvorrichtung 20 gezeigt,
die eine erste Mehrdrahtzuführung 22 und
eine zweite Mehrdrahtzuführung 24 enthält. Die
zweite Mehrdrahtzuführung 24 ist
im wesentlichen ein Spiegelbild der ersten Mehrdrahtzuführung 22.
Darum werden Teile, die für die
erste Mehrdrahtzufüh rung 22 spezifisch
sind, mit einer Zahl und einem Zusatz „a" bezeichnet, und allgemein wirkende
Teile, die spezifisch für
die zweite Mehrdrahtzuführung 24 sind,
werden mit derselben Zahl und dem Zusatz „b" bezeichnet. Um den Aufbau und den Betrieb
der ersten Mehrdrahtzuführung 22 besser
verständlich
zu machen, ist die zweite Mehrdrahtzuführung 24 aus ihrer
normalen Position entfernt dargestellt. Die normale Position der
zweiten Mehrdrahtzuführung 24 ist
durch die gestrichelten Linien 26 angedeutet. Die erste
und zweite Mehrdrahtzuführungen 22, 24 sind
also normalerweise unmittelbar nebeneinander angeordnet, wie es
in den 5 bis 8 dargestellt ist.
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Der
Aufbau der ersten Mehrdrahtzuführung 22 wird
im Detail beschrieben, und die Erklärung der ersten Mehrdrahtzuführung 22 erstreckt
sich in gleicher Weise auf die zweite Mehrdrahtzuführung 24. Die
erste Mehrdrahtzuführung 22 weist
ein Paar Führungsstangen 28 auf,
die mit einem Halterungsaufbau 30 fest verbunden sind.
Ein Schlitten 32 ist mit Führungswegen 34 ausgerüstet, die
so geformt sind, dass sie die Führungsstangen 28 so
aufnehmen, dass der Schlitten 32 von den Führungsstangen 28 gehalten
wird und leicht auf ihnen gleitet. Eine Mehrzahl von Paaren von
Drahtrichtrollen 36 sind drehbar auf entsprechenden Achsen 38 gelagert,
und die Achsen 38 sind mit dem Schlitten 32 steif
verbunden. Aus 3 geht hervor, dass jedes Paar
der Drahtrichtrollen 36 Nuten 40, 42 aufweist.
Das Querschnittprofil der Nuten 40, 42 und der
Mittellinienabstand der Achsen 38 sind so gewählt, dass
die Nuten 40 eine Drahtrichtfunktion für einen Draht 44 mit
einem ersten Durchmesser oder einer ersten Stärke ausüben und die Nuten 42 eine
Drahtrichtfunktion für einen
zweiten Draht 46 mit einem anderen, zweiten Durchmesser
ausüben.
Bevor die unterschiedlichen ersten und zweiten Drähte 44, 46 von
den Drahtrichtrollen 36 aufgenommen werden, werden sie
auf bekannte Weise von einer Spule zugeführt und passieren eine Öffnung 48 in
einem Block 50, der an einem hinteren Ende des Schlittens 32 angeordnet
ist.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein erster
Drahtführungsblock 52 an
einem vorderen Ende des Schlittens 32 fest angeordnet.
Der erste Drahtführungsblock 52 weist
erste und zweite Nuten oder Drahtpfade 54 bzw. 56 auf.
Ein erstes Ende 58 des Drahtpfades 54 ist so positioniert,
dass es den ersten Draht 44 aus den Nuten 42 der
Drahtrichtrollen 36 empfängt. Ein erstes Ende 60 des Drahtpfades 56 ist
so positioniert, dass es den Draht 46 von den Nuten 40 der
Drahtrichtrollen 36 aufnimmt.
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Eine
Betätigungsvorrichtung 62,
beispielsweise ein Elektromagnet, ein Fluidzylinder, eine Vorrichtung,
die eine Drehbewegung in eine Linearbewegung wandelt oder dergleichen,
ist mit dem Halterungsaufbau 30 steif verbunden. Der Schlitten 32 ist an
einem äußeren Ende
eines Betätigungselementes 64 der
Betätigungsvorrichtung 62 befestigt,
bei dem es sich beispielsweise um einen Anker, eine Zylinderstange,
eine Zahnstange oder dergleichen handelt. Auf die Weise ist die
Linearbetätigungsvorrichtung 62 so
zu betreiben, dass sie den Schlitten 32 und den ersten
Drahtführungsblock 52 in
eine Richtung überführt oder
hin und her bewegt, die allgemein parallel zu den Mittellinien 43 der
Achsen 38 verläuft.
Der Schlitten 32 und der erste Drahtführungsblock 52 werden
hin und her bewegt, um eines der zweiten Enden 55, 58 der
entsprechenden Drahtpfade 54 oder 56 mit einer
Einlassseite einer kraftgetriebenen Drahtzuführvorrichtung 69 auszurichten.
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Die
Drahtzuführvorrichtung 69 umfasst
eine kraftgetriebene Drahtzuführrolle 70,
die mit einer Ausgangswelle 72 eines Zuführmotors 74 verbunden ist,
der wiederum mit dem Halterungsaufbau 30 fest verbunden
ist. Eine Druckrolle 76 ist drehbar am äußeren Ende einer Achse 78 angeordnet,
deren inneres Ende mit dem Halterungsaufbau 30 fest verbunden
ist. Aus den 1 und 4 geht hervor,
dass die Zuführrolle 70 und
die Druckrolle 76 einander entgegengesetzte Nuten 80 bzw. 82 haben,
deren Maße so
bemessen sind, dass sie einen Bereich an unterschiedlichen Drahtdurchmessern
aufnehmen können.
Ein Druckbetätigungsglied 84,
beispielsweise ein Fluidzylinder oder jede andere Vorrichtung, die eine
Kraft in einer linearen Richtung ausübt, ist ebenfalls mit dem Halterungsaufbau 30 fest
verbunden. Das Druckbetätigungsglied 84 enthält ein bewegbares
Element, beispielsweise eine Zylinderstange, das über eine
mechanische Verbindung oder auf andere Weise als Reaktion auf eine
Betätigung
des Druckbetätigungsgliedes 84 eine
Kraft auf die Achse 78 ausübt.
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Die
Zuführ-
bzw. Druckrollen 70, 76 weisen jeweils Nuten 80 bzw. 82 mit
entsprechenden Querschnittprofilen auf, die geeignet sind, Federwicklungsdraht
aufzunehmen. Wenn sich das Druckbetätigungsglied 84 in
einem Zustand befindet, in dem nur geringe oder keine Kraft auf
die Achse 78 wirkt, dann trennt sich die Druckrolle 76 geringfügig von
der Zuführrolle 70,
und damit trennt sich auch die Nut 82 der Druckrolle 78 von
der Nut 80 der Zuführrolle 70.
Die Nuten 80, 82 trennen sich um eine Distanz,
die ausreicht, damit ein Draht, beispielsweise ein Draht, der sich
von einem äußeren Ende 66, 68 einer
der Nuten des ersten Drahtführungsblocks 52 aus
erstreckt, sich seitlich in eine Stelle zwischen den Nuten 80, 82 hinein-
oder herausbewegen kann.
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Wie
in 5 gezeigt ist, sind die Zuführ- bzw. Druckrollen 70, 76 so
positioniert, dass ein Draht, der sich von dem ersten Drahtführungsblock 52 aus
erstreckt, zwischen den Nuten 80, 82 angeordnet
werden kann. Wenn also das Betätigungsglied 84 auf
die Achse 78 eine Kraft ausübt, bewegt sich die Druckrolle 76 näher an die
Zuführrolle 70 heran und
die Nut 82 drückt
den Draht gegen die Nut 80. Das Druckbetätigungsglied 84 bewirkt,
dass die Druckrolle 76 auf den Draht zwischen den Nuten 80, 82 eine
ausreichende Kraft ausübt,
damit die Zuführrolle 70 den
Draht durch die Drahtrichtrollen 36 und den ersten Drahtführungsblock 52 ziehen
kann. In einigen Anwendungsfällen
kann der Betrieb des Druckbetätigungsgliedes 84 bewirken,
dass die auf die Druckrolle 76 ausgeübte Kraft sich verändert, um eine
gewünschte
Zugkraft auf den sich zwischen den Nuten 80, 82 bewegenden
Draht aufrecht zu halten.
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Ein
zweiter Drahtführungsblock 86 ist
mit dem Halterungsaufbau 30 angrenzend an Ausgabeseiten
der kraftgetriebenen Drahtzuführvorrichtungen 69a, 69b fest
verbunden und weist erste und zweite Nuten oder Drahtpfade 88 bzw. 90 auf.
Der zweite Führungsblock 86 ist
in einer Stellung angeordnet, dass ein erstes Ende 92 des
ersten Drahtpfades 88 so positioniert ist, dass es einen
Draht aufnehmen kann, der von der Lage zwischen den Nuten 80, 82 der
entsprechenden Zuführ-
bzw. Druckrollen 70, 76 zugeführt wird. Wie in 5 dargestellt,
ist ein erstes Ende 94 des Drahtpfades 90 so positioniert,
dass es einen von einer Nut der Zuführrolle 70b zugeführten Draht
aufnehmen kann. Die Drahtpfade 88, 90 haben jeweils
zweite Enden 96 bzw. 98, die einen Ausgabekanal 100 des
zweiten Drahtführungsblocks 86 schneiden.
Wenn sich die Mehrdraht-Zuführeinrichtung 20 in
dem in 5 dargestellten Zustand befindet, dann führen also
die Zuführ-
bzw. Druckrollen 70a, 76a einen ersten Draht 44 mit
einem ersten Durchmesser durch die Nuten 42 der Drahtrichtrollen 36,
durch den Drahtpfad 54 des ersten Drahtführungsblocks 52,
entlang einem Führungspfad 88 des zweiten
Drahtführungsblocks 86 und
aus dem Ausgang 100 hinaus. Der Draht wird dann einer in 9 dargestellten
Drahtwickelmaschine zugeführt.
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Aufbau
und Betrieb einer Federwickelmaschine 110 nach 9 gleichen
dem in dem U.S. Patent Nr. 5.713.115 gezeigten und beschriebenen
Aufbau und Betrieb. Die Federwickelmaschine ist mit einer Biegevorrichtung 112 ausgestattet,
die im wesentlichen ein Biegewerkzeug enthält, das als Biegerolle 114 ausgeführt ist
sowie ein Werkzeug 116 für die Herstellung der Steigung.
Die Biegerolle 114 wird von einem Servomotor 118 angetrieben
und das Werkzeug 116, das die Steigung herstellt, von einem Servomotor 120.
Ein Drahtschneidevorgang wird durch einen Servomotor 122 durchgeführt, der
einen Nocken 124 dreht. Der Außenumfang des Nockens 124 kommt
in Kontakt mit einer Rolle 126, die drehbar auf einem schwenkbaren
Abschnitt eines Gelenkhebels 128 angeordnet ist. Der Gelenkhebel 128 ist
an einem Ende schwenkbar auf einer Schwenkachse 130 gehaltert.
Das entgegengesetzte Ende ist schwenkbar mit einem oberen Schneidwerkzeug 132 verbunden,
das gegenüber
einem stationären
unteren Schneidwerkzeug 134 positioniert ist. Die Servomotoren 118, 120, 122 werden
so betrieben, dass die Biegerolle 114 und das die Steigung
herstellende Werkzeug 116 einen Draht 44 wirksam
zu einer Schraubenfeder mit dem gewünschten Durchmesser und der
gewünschten
Windungssteigung biegen. Danach wird der Servomotor 122 so
betätigt,
dass der Draht zwischen den jeweiligen beweglichen und stationären Schneidwerkzeugen 132, 134 abgetrennt wird.
Der Arbeitsprozess wird wiederholt, um automatisch weitere Federn
aus dem Draht 44 zu bilden, während er der Federwickelmaschine 110 zugeführt wird.
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Die
Betätigungsvorrichtungen
und Motoren der Mehrdraht-Zuführeinrichtung 20 und
der Federwickelmaschine 110 werden durch eine programmierbare
Steuereinrichtung 140 gesteuert, die mit Benutzereinrichtungen 142 zum
Eingeben und Ausgeben („I/O") elektrisch verbunden
ist, beispielsweise mit Drucktasten, Tastatur, Sichtanzeigen, Lampen, Drucker
usw. Durch die Benutzung einer oder mehrerer der I/O-Vorrichtungen 142 kann
ein Benutzer ein Programm eingeben, mit dem die grundlegenden Spezifikationen
einer gewünschten
Schraubenfeder angegeben werden. Die Steuereinrichtung 140 ist elektrisch
mit einer Mikrosteuerung 144 verbunden, die auf die gewünschten
Schraubenfederspezifikationen reagiert und Ausgangssignale an verschiedene Motorsteuerungen 146 abgibt, die
die Motoren 118, 120, 122 der Federwickelmaschine
so steuern, dass die gewünschte
Schraubenfeder hergestellt wird. Rückmeldevorrichtungen 148 liefern
den Motorsteuerungen 146 Rückmeldeinformationen, um die
Steuerung der Motoren 118, 120, 122 entsprechend
dem von der Mikrosteuerung 144 befohlenen Betrieb zu steuern.
Die Mikrosteuerung 144 gibt ebenfalls Befehlssignale an
die Motorsteuerungen 150, die den Betrieb der Motoren 74a, 74b der
Mehrdraht-Zuführvorrichtung 20 bewirken,
um das Zuführen
eines Drahtes zu den geeigneten Zeiten zu initiieren und zu beenden.
Die Rückmeldevorrichtungen 152 erleichtern
die Steuerung der Motoren 74a, 74b durch die Motorsteuerungen 150.
Eine programmierbare Logiksteuereinrichtung 154 ist ebenfalls
elektrisch mit der programmierbaren Steuervorrichtung 140 verbunden
und gibt Ausgangssignale an die Betätigungsvorrichtungen 84a, 84b, 62a, 62b der
Mehrdraht-Zuführvorrichtung 20.
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In
der Praxis ist es manchmal wünschenswert,
wenn bei der Herstellung von Schraubenfedern für Möbel, beispielsweise für Matratzen,
beachtet wird, dass, um einen menschlichen Körper in liegender Position
auf der Matratze in der richtigen Haltung zu unterstützen, die
Matratze an unterschiedlichen Stellen mit Schraubenfedern unterschiedlicher
Steifigkeit oder Federkonstante verwendet werden, um der Last zu
entsprechen, die durch den menschlichen Körper ausgeübt wird. So kann zum Beispiel
eine Matratze in bis zu fünf
Abschnitte aufgeteilt sein, in einen Kopfbereich, einen Brustkorbbereich,
einen Taillenbereich, einen Hüftbereich
und einen Beinbereich, bei der jeder dieser Abschnitte Schraubenfedern
mit einer spezifischen und oftmals unterschiedlichen Steifigkeit
aufweist. Um also Schraubenfedern mit dem gleichen Durchmesser verwenden
zu können,
müssen
die Schraubenfedern für
jeden Abschnitt aus einem Draht anderer Stärke, d.h. anderen Durchmessers,
hergestellt sein. Für
das oben angegebene Beispiel sei angenommen, dass die Federn für den Brustkorbbereich
von mittlerer Steifigkeit, die Federn für den Hüftbereich von großer Steifigkeit
und die Federn für
den Kopf-, Taillen und Bein-Bereich von geringer Steifigkeit sind.
Die Anzahl von Federn und ihre Steifigkeit ist abhängig von
der Matratzengröße, dem
angepeilten Markt, Haltungsunterstützungsprofil usw. Ist der Aufbau
festgelegt, dann werden Angaben der für jeden Matratzenabschnitt
herzustellenden Zahl von Federn und des zu verwendenden Drahtes
in die Mikrosteuerung 140 eingegeben und gespeichert. Außerdem werden
die Einstellung für
die Biegerolle und die Steigung der Feder für jede der Drahtstärken für einen
Schraubenfederdurchmesser in die Mikrosteuerung 140 und/oder den
Mikroprozessor 144 eingegeben und gespeichert.
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Um
Schraubenfedern für
eine Matratze herzustellen, identifiziert eine Bedienungsperson
zuerst einen besonderen Matratzentyp oder die Anzahl von Federn
und die Drahtstärke,
die für
jeden Matratzenabschnitt zu verwenden sind, oder gibt sie ein. Nach der
Initiierung eines Betriebszyklus bewirkt die Mikrosteuerung 140 das
Einstellen der Biegerolle 114 und des Werkzeuges 116 zum
Herstellung der Federsteigung, so dass eine Schraubenfeder eines
gewünschten
Durchmessers aus einer ersten Drahtstärke hergestellt wird, die eine
weniger steife Schraubenfeder für
den Kopfbereich ergibt. Die Mikrosteuerung 140 gibt dann
den Befehl an die Mehrdraht-Zuführvorrichtung
nach 1, mit der Zuführung
des ersten Drahtes an die Federwickelmaschine nach 9 zu
beginnen. Ist eine Feder hergestellt, bewirkt die Mikrosteuerung 140,
dass der Motor 122 die Feder abtrennt und sie von der Federwickelmaschine
freigegeben wird. Eine andere Maschine setzt die Schraubenfedern
auf bekannte Weise zusammen.
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Nachdem
eine Anzahl von Federn hergestellt wurde, so dass der Kopfabschnitt
der Matratze vollständig
ist, gibt die Mikrosteuerung 140 einen Befehl an die Mehrdraht-Zuführvorrichtung,
auf eine zweite Drahtstärke
umzuschalten, beispielsweise auf einen schwereren Draht, um steifere
Schraubenfedern für
den Brustkorbbereich der Matratze herzustellen. Gleichzeitig bewirkt
der Mikroprozessor 144, dass die Biegerolle 114 und
das Werkzeug 116 zur Herstellung der Federsteigung so eingestellt
werden, dass eine Schraubenfeder mit dem gewünschten Durchmesser aus dem
zweiten, stärkeren
Draht hergestellt wird. Die Mikrosteuerung 144 bewirkt,
dass die Zuführung
des stärkeren
Drahtes in Gang gesetzt wird und eine gewünschte Anzahl von Federn mit größerer Steifigkeit
für den
Brustkorbbereich der Matratze hergestellt wird. Danach bewirkt die
Mikrosteuerung 140, dass die Mehrdraht-Zuführvorrichtung 20 auf
einen dritten Draht geringerer Stärke umgeschaltet wird, so dass
eine Anzahl von Federn für
den Taillenbereich hergestellt wird, die eine geringere Steifigkeit
aufweisen. Nachdem die Biegerolle und das Werkzeug zum Herstellung
der Federsteigung auf den Draht kleinerer Stärke eingestellt wurden, wird der
Vorgang wiederholt, um Federn mit geringerer Steifigkeit für den Taillenbereich
der Matratze herzustellen.
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Der
oben beschriebene Vorgang wird mit einem Draht größerer Stärke für den Hüftbereich
und leichterer Stärke
für den
Beinbereich wiederholt. Auf die Weise ermöglicht es die Mehrdraht-Zuführvorrichtung 20,
Schraubenfedern fortlaufend aus unterschiedlichen Drahtstärken ohne
manuelle Veränderung
der Werkzeugbestückung
der Maschine herzustellen.
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Die
Betriebsweise der Mehrdraht-Zuführvorrichtung
ist in 11 allgemein dargestellt. Zuerst wird
bei 950 festgestellt, ob das Schneidwerkzeug 132 seinen
Betrieb beendet hat. Ist das der Fall, dann stellt die Mikrosteuerung
bei 952 fest, ob eine neue Drahtgröße erforderlich ist. Es sei
angenommen, dass die zu der Zeit hergestellten Schraubenfedern aus
dem Draht 44 hergestellt werden und zu dem Zeitpunkt keine
andere Drahtstärke
erwünscht
ist. Die programmierbare Logiksteuerung (PLC) 154 stellt
dann bei 954 fest, ob ein Drahtzuführ-Startbefehl empfangen worden
ist. Ist das der Fall, dann fährt
die PLC bei 956 fort, die aktive Druckrolle 76a in Eingriff
zu bringen, indem der Zustand eines Ausgangssignals an die Betätigungsvorrichtung 84a verändert wird.
Die Zustandsveränderung
der Betätigungsvorrichtung 84a bewirkt,
dass auf die Achse 78a Druck ausgeübt wird, wodurch die Druckrolle 76a in
Richtung auf die Zuführrolle 70a bewegt
wird und den Draht 44 zwischen den Nuten 80, 82 in
Angriff bringt. Dann gibt PLC 154 an die Mikrosteuerung 144 ein
Signal, das anzeigt, dass die Druckrolle 76a ihren Druckbetrieb
aufgenommen hat.
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Danach
gibt die Mikrosteuerung 144 bei 958 ein Ausgangssignal
an die Motorsteuerung 150, das bewirkt, dass der Zuführmotor 74a zu
laufen anfängt. Nachdem
der Zuführmotor 74a seinen
Betrieb begonnen hat, wird der Draht 44 von seiner Vorratsspule
heruntergezogen, durch die Drahtrichtrollen 36 und durch
den ersten Drahtzuführ-Führungsblock 52 geführt, und
dann wird der Draht 44 über
den zweiten Drahtführungsblock 86 in
die Federwickelmaschine 110 nach 9 geschoben.
Die Mikrosteuerung 144 lässt die Federwickelmaschine 110 weiterlaufen,
bis eine gewünschte
Anzahl von Federn hergestellt worden ist. Es wird darauf hingewiesen,
dass bei diesem Vorgang der Zuführmotor 74a während der
Betätigung
des Drahtschneidewerkzeugs 132 bei der Herstellung jeder
Schraubenfeder abgeschaltet werden kann oder nicht. Wird der Zuführmotor 74a angehalten,
wird bei 960 ein Befehl von der Motorsteuerung 150 erkannt,
die wiederum bei 962 Ausgangssignale an den Motor 74a gibt,
die ihn in den gewünschten Stoppzustand
bringen.
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Nachdem
eine Anzahl von Schraubenfedern aus dem Draht 44 hergestellt
wurden, kann es erwünscht
sein, eine Anzahl von Schraubenfedern mit mehr Steifigkeit aus einem
dickeren Draht, beispielsweise aus Draht 46, herzustellen.
Die Mikrosteuerung 144 gibt dann bei 964 der 11 einen
Befehl an die Motorsteuerung 150 aus, der die Motorsteuerung 150 anweist,
den Betrieb des Drahtzuführmotors 74a umzukehren.
Das Ende des Drahtes 44 ist zu dem Zeitpunkt am Drahtschneidewerkzeug 132 positioniert.
Durch die Umkehrung des Betriebes des Zuführmotors 74 wird der
Draht 44 vom Drahtschneidewerkzeug 132 zurückgezogen.
Bei 966 stellt die Mikrosteuerung als nächstes fest, ob der als nächstes zu
verwendende Draht sich auf demselben Schlitten, beispielsweise auf
Schlitten 32a, oder auf einem anderen Schlitten, beispielsweise
auf Schlitten 32b, befindet. Die Drähte 44 und 46 kommen
von demselben Schlitten, und darum stoppt die Mikrosteuerung 144 das
Zurückführen des
Drahtes, so dass das Ende des Drahtes 44 sich in der gleichen
Position befindet wie der Draht 46 in 5.
Wenn der Draht 44 die in 6 gezeigte
Position erreicht, befiehlt die Motorsteuerung 144 bei 968 dem
Drahtzuführmotor 74a,
anzuhalten. Außerdem
gibt PLC 154 bei 970 die aktive Druckrolle 76a frei,
indem sie der Betätigungsvorrichtung 84a den
Befehl für
einen Zustandswechsel gibt. Danach gibt die Mikrosteuerung 144 bei 972 an
die PLC 154 den Befehl, die Schlittenbetätigungsvorrichtung 62a zu
betätigen.
Da der Draht 44 ursprünglich
durch die Zuführrolle 76a zugeführt wurde,
befand sich die Betätigungsvorrichtung 62a in
ihrem ausgefahrenen Zustand, wie in 5 gezeigt. PLC 154 betätigt die
Betätigungsvorrichtung 62 so, dass
sie sich in ihre zurückgezogene
Stellung bewegt, wie in 6 dargestellt, wodurch der Schlitten 32a und
der erste Drahtführungsblock 52a geringfügig nach
oben bewegt werden, wie dies aus 6 zu ersehen
ist. Diese Bewegung lässt
das geschnittene Ende des Drahtes 44 aus dem Zwischenraum
der Nuten 80, 82 der jeweiligen Zuführ- und
Druckrollen 70a, 70b herausgleiten. Außerdem wird
das geschnittene Ende des Drahtes 46 an einen Einlass zwischen
den Nuten 80, 82 bewegt, wodurch der Draht 46 an
einer Zuführstelle
angeordnet wird.
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Nach
dem Empfang eines Signals von PLC 154, dass der Draht 46 sich
in der Zuführposition
befindet, fährt
die Mikrosteuerung 144 dann bei 954 damit fort,
den Drahtzuführbefehl
auszugeben. Zuerst bewirkt PLC 154 bei 956, dass
die aktive Druckrolle 76a angreift, und danach, bei 958,
betätigt
PLC 154 die aktive Zuführrolle 70a,
wie dies oben beschrieben wurde. Die Mikrosteuerung 144 betätigt zusätzlich die
Federwickelmaschine 110, um eine Anzahl Schraubenfedern
mit dem Draht 46 der anderen Stärke herzustellen. Wenn der
Draht 46 einen dickeren Durchmesser hat, dann werden die
daraus hergestellten Schraubenfedern steifer sein, sich fester anfühlen und
dem Benutzer einen festeren Halt bieten. Weist der Draht 46 einen
kleineren Durchmesser als der Draht 44 auf, dann bieten
die Schraubenfedern weniger Steifigkeit, ein weicheres Gefühl und weniger
Unterstützung
für den
Benutzer. Die Verwendung der hier beschriebenen Einrichtung kann
also zu einer automatischen und fortlaufenden Herstellung von Schraubenfedern
für Möbel aus
Draht unterschiedlicher Stärke
für Schraubenfedern
unterschiedlicher Stärke
führen.
Außerdem
kann der Durchmesser in der Steigung von Federwindungen, die aus
jeder der Drahtstärken
hergestellt werden, so eingestellt werden, dass weitere Veränderungen
der Steifigkeit möglich
sind.
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Wie
aus 6 hervorgeht, weist die Mehrdraht-Zuführvorrichtung 20 eine
zweite Mehrdrahtzuführung 24 auf,
die im wesentlichen identisch mit der ersten Mehrdrahtzuführung 22 ist,
jedoch seitenverkehrt. Mit der zweiten Mehrdrahtzuführung 24 besteht
die Möglichkeit,
zwei zusätzliche
Drähte 45, 47 unterschiedlicher
Stärke
zuzuführen,
so dass für
den Einsatz der Federwickelmaschine 110 nach 9 eine
noch größere Flexibilität entsteht.
Die Drähte 45, 47 passieren
die Drahtrichtrollen 36b und passieren einen ersten Drahtführungsblock 52b entlang
erster und zweiter Drahtpfade 54b, 56b. Wie in
den 1 und 6 gezeigt ist, passiert der
Draht 45 Nuten 80b, 82b von Zuführ- bzw.
Druckrollen 70b, 76b und läuft entlang Drahtpfad 90 des
zweiten Drahtführungsblocks 86.
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Zum
Umschalten von Draht 46 auf Draht 45 wird der
Vorgang nach 11 wie bereits beschrieben durchgeführt, jedoch
stellt die Mikrosteuerung 144 bei Schritt 966 – Zurückziehen
des Drahtes 46 – fest,
dass der nächste
zu verwendende Draht 45 nicht auf demselben Schlitten 32a ist
wie der derzeit aktive Draht 46. Darum stoppt die Mikrosteuerung 144 die
Rückwärtsbewegung
des Drahtes 46, so dass das Ende des Drahtes 46 in
der gleichen Position ist wie der Draht 45 in 6.
Darum erteilt, wenn der Draht 46 die in 7 gezeigte
Position erreicht, die Motorsteuerung 144 bei 974 dem
Drahtzuführmotor 74a den
Befehl zu stoppen. Danach schaltet die Mikrosteuerung 144 bei 976 die
aktive Zuführung
von den Zuführ-
und Druckrollen 70a, 76a auf die Zuführ- und
Druckrollen 70b, 76b um. Danach liefert die Mikrosteuerung 144 bei 956,
wenn sie einen Drahtzuführbefehl
feststellt, einen Befehl an PLC 154, um die aktive Druckrolle
in Angriff zu bringen.
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Dann
schaltet PLC 154 den Zustand der Druckbetätigungsvorrichtung 84b um
und bewirkt dadurch, dass die Druckrolle 76b den Draht 45 in
den Nuten 80b, 82b der entsprechenden Zuführ- und Druckrollen 70b, 76b sichert.
Als nächsten
Schritt, bei 958, betätigt
die Mikrosteuerung 144 die aktive Zuführrolle, indem sie Befehlssignale
an die Motorsteuerung 150b gibt, die wiederum den aktiven
Zuführmotor 74b in
Vorwärtsrichtung
in Betrieb setzt. Auf die Weise wird der Draht 45 von einer
Zuführrolle gezogen,
durch Drahtrichtrollen 36b und entlang einem Drahtpfad 54b des
Drahtführungsblocks 52b bewegt.
Außerdem
schiebt die Rotation der aktiven Zuführrolle 70b den Draht 45 entlang
Drahtpfad 90 des zweiten Drahtführungsblocks 86 und
in die Federwickelmaschine 110. So wird eine Anzahl von Schraubenfedern
aus dem Draht 45 hergestellt, der gegenüber den Drähten 44 und 46 eine
andere Stärke
hat.
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Wenn
wieder ein Wechsel bei der Federsteifigkeit erforderlich ist, kann
die zweite Mehrdraht-Zuführung
verwendet werden, um einen vierten Draht 47 bereitzustellen,
dessen Stärke
von der der Drähte 44, 45, 46 abweicht.
Auf ähnliche
Weise wie für
den Wechsel vom Draht 44 zum Draht 46 beschrieben, wird
der Draht 45 auf eine Stellung zurückgezogen, die an die Zuführrolle 70b nach 8 angrenzt,
weil der Draht 47 sich auf demselben Schlitten 32b befindet
wie der Draht 45. Die Zuführrolle 70b wird angehalten
und die Druckrolle 76b aus dem Angriff gelöst. Im nächsten Schritt
wird die Schlittenbetätigungsvorrichtung 62b so
betätigt,
dass der Draht 47 gegenüber
den Zuführ-
und Druckrollen 70b, 76b in eine Einführbeziehung
bewegt wird. Wie in 7 gezeigt, wird die Betätigungsvorrichtung 62b zurückgezogen, um
am Draht 45 in einer Einführbeziehung anzugreifen. Um
den Draht 47 zuzuführen,
wird darum die Betätigungsvorrichtung 62b ausgefahren
und bewegt damit den Schlitten 32b und den Drahtzuführblock 56b geringfügig nach
oben in eine in 8 gezeigte Stellung. Diese Bewegung
bewegt den Draht 45 aus den Nuten 80b, 82b der
entsprechenden Zuführ-
und Druckrollen 70b, 76b heraus und den Draht 47 hinein.
Wenn der Zuführmotor 74b dann
das nächste Mal
betätigt
wird, bewirkt darum die Zuführrolle 70b, dass
der Draht 47 durch die Drahtrichtrollen 36b und über den
Drahtpfad 56b des ersten Drahtführungsblocks 52b gezogen
wird. Außerdem
drückt
die Zuführrolle 70b den
Draht 47 den Drahtpfad 90 des zweiten Drahtführungsblocks 86 entlang
und in die Federwickelmaschine 110 der 9.
Auf diese Weise werden Schraubenfedern fortlaufend aus dem Draht 47 hergestellt,
der in der Stärke
von den Drähten 44, 46, 45 abweicht.
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Die
Mehrdraht-Zuführvorrichtung,
wie sie hier beschrieben wird, schafft eine einfache und zuverlässige Vorrichtung
zum automatischen und schnellen Wechseln von Drähten zur Eingabe in eine Federwickelmaschine.
Die Mehrdraht-Zuführvorrichtung
erlaubt die Verwendung derselben Werkzeugbestückung einer Federwickelmaschine,
um Schraubenfedern aus Drähten
unterschiedlicher Stärke
herzustellen. Außerdem
wird der Wechsel von Drahtstärken
mit der Mehrdraht-Zuführvorrichtung
automatisch durchgeführt,
ohne dass Handarbeit erforderlich ist. Auf diese Weise ist die Mehrdraht-Zuführvorrichtung
besonders nützlich
für die
Herstellung von Schraubenfedern für Möbel wie Matratzen und Sitzmöbel, für die häufig Federn
mit gleichem Durchmesser, jedoch unterschiedlicher Steifigkeit erwünscht sind.
Dadurch, dass die automatische und ununterbrochene Herstellung von
Schraubenfedern aus Drähten
unterschiedlicher Stärke
geschaffen wird, erlaubt die Mehrdraht-Zuführvorrichtung eine schnellere
und wesentlich preiswertere Herstellung solcher Möbel.
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Obgleich
die Erfindung durch die Beschreibung einer Ausführungsform dargestellt und
die Ausführungsform
mit beträchtlichen
Details beschrieben wurde, sind zusätzliche Vorteile und Modifikationen Fachleuten
auf dem Gebiet ohne weiteres ersichtlich. So werden zum Beispiel
in der beschriebenen Ausführungsform
vier Drähte 44, 45, 46, 47 wahlweise
für die
Herstellung von Schraubenfedern unterschiedlicher Steifigkeit verwendet.
Selbstverständlich
kann ein ähnlicher
Aufbau dazu verwendet werden, zusätzliche Drähte zuzuführen. Außerdem ist in 10 die
PLC 154 als elektrisch mit der Mikrosteuerung 140 verbunden
dargestellt. Selbstverständlich
kann abhängig
von einer gewünschten
Steue rungsarchitektur PLC 154 elektrisch mit entweder der
Mikrosteuerung 140 oder dem Mikroprozessor 144 oder mit
beiden verbunden sein.