EP0742061A1 - Electronisch geregelte Windeeinrichtung für Matratzen- und Polsterfedern - Google Patents

Electronisch geregelte Windeeinrichtung für Matratzen- und Polsterfedern Download PDF

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EP0742061A1
EP0742061A1 EP96107299A EP96107299A EP0742061A1 EP 0742061 A1 EP0742061 A1 EP 0742061A1 EP 96107299 A EP96107299 A EP 96107299A EP 96107299 A EP96107299 A EP 96107299A EP 0742061 A1 EP0742061 A1 EP 0742061A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
electronically controlled
wire
bending
servo motor
winch device
Prior art date
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EP96107299A
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English (en)
French (fr)
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EP0742061B1 (de
Inventor
Hans Knöpfel
Siegfried Grüninger
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Spuehl AG
Original Assignee
Spuehl AG
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Publication date
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Publication of EP0742061B1 publication Critical patent/EP0742061B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F35/00—Making springs from wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F3/00—Coiling wire into particular forms
    • B21F3/02—Coiling wire into particular forms helically
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
    • Y10T29/5187—Wire working

Definitions

  • the invention relates to an electronically controlled winch device according to the preamble of claim 1.
  • a winch device has become known, for example, with the subject matter of EP 0 369 173 B1.
  • the tools for bending the spring diameter, for completing the slope and for the wire feed are driven by relatively long and playful drive devices.
  • Such drive devices are, in particular, belts which are driven by corresponding electronically controlled drive motors.
  • Each drive motor acts via a toothed belt on a corresponding drive axis, which is connected in a rotationally fixed manner to transmission members which essentially consist of cam disks which are connected to associated rollers which scan the cam disk, which scanning tools are in turn connected to the bending tools.
  • the known device has the disadvantage that many mechanical components have to be used, which greatly increases the manufacturing costs of the machine and also increases the maintenance effort, the susceptibility to repairs and the frequency of wear.
  • the invention is therefore based on the object of developing a winch device of the type mentioned at the outset such that an improved torsional and bending stiffness can be assigned to the individual drive trains.
  • An essential feature of the invention is that now due to the short drive trains equipped with few transmission elements, an improved torsional and bending stiffness of the respective drive train is achieved.
  • the electronically controlled servomotors used according to the invention can therefore directly transfer their movement directly to the bending tools and the drive rollers with the interposition of a few transmission elements, as a result of which it is now possible for the first time to bend a wire with reduced tolerances to a corresponding spring.
  • this is due to the fact that the servomotors are electronically controlled and the movement of the servomotors can be set precisely in accordance with the required spring shape.
  • a winch device is thus proposed with which practically any spring shape of a spring can be realized without having to replace cam disks or having to replace bending tools.
  • the spring to be produced is first described using a mathematical model which is entered into the control system.
  • the movement sequences of the individual servomotors are controlled in accordance with this regulation. It is now possible, based on the derivation from a mathematical model to produce a changed spring shape relatively quickly, because you can do without the production of different test springs.
  • test springs had to be produced in large numbers in order to then readjust the drive chain based on the spring shape obtained in such a way that the desired spring shape was achieved. This is no longer necessary in the present invention because, starting from a mathematical model, the various control commands for the various servomotors are programmed directly and therefore reject springs which are not suitable for further processing are avoided to a large extent.
  • the servomotors are connected to one another via a common control system, so that, for example, the angle of rotation of one servo motor is queried and then the angle of rotation of the other servo motor or motors is readjusted.
  • the wire feeder is equipped with a speed or angle-controlled servo motor and this servo motor acts via a gear on the synchronously driven pulling rollers, which in opposite directions form a gap between them, through which the wire is moved in and transported.
  • a step transmission is preferably used, which is designed as a spur gear.
  • a spur gear instead of the spur gear described, an angular gear or a belt gear can also be used.
  • the bending tools are only moved translationally, i. H. they are only driven in one plane, whereby other rotary and rigid drives are also claimed as essential to the solution as a displacement drive for the respective bending tool.
  • the bending roller is guided in a carriage, which carriage is driven via a spindle, so as to assign a translational displacement drive to the bending roller.
  • the pitch tool which can also be driven directly and translationally.
  • the incline tool is again seated in a carriage which is driven by a spindle drive or another translatory drive.
  • the incline tool as a swivel tool, with a translatory and / or swivel movement being provided for the incline tool.
  • the cutting tool (cutting tool) is driven by an electronically controlled servo motor.
  • a drive of the cutting tool that is as direct as possible via a toggle lever, the stretched position of which is controlled by a cam, which rests in rotation on the toggle lever and deflects it accordingly.
  • the slidably driven upper knife which is opposite a standing lower knife, is arranged directly on the toggle lever.
  • toggle lever has the advantage that relatively large cutting forces can be generated with a low drive power of the servo motor.
  • the wire is no longer fed to the bending tool through a so-called wire guide tube, but instead the wire is fed freely without the wire being passed through a corresponding guide tube.
  • wire guide rollers offset from one another in the transport direction are now arranged, of which one wire guide roller lies against the wire at the top and the other wire guide roller lies against the wire at the bottom, and the two wire guide rollers are arranged offset from one another in the transport direction.
  • the two wire guide rollers offset in relation to one another in the transport direction form a three-point support for the bending tool designed as a bending roller wire passed between these three rollers, which leads to a particularly stable and torsion-free wire guide.
  • One can therefore save the previously existing wire guide tube which was associated with the disadvantage that the wire always rested on the outlet edges of the wire guide tube and increased wear and contamination of the tube had to be accepted. Due to the increased risk of contamination, there was the disadvantage that the wire guide tube was partially blocked and thus another support and guide point was created for the wire guided in the wire tube. This was associated with a deterioration in the bending accuracy of the spring to be manufactured.
  • a wire 1 is guided in the arrow direction 2 through pull rollers 6, 7 and driven by these in the feed direction.
  • the traction rollers are driven synchronously via a common gear 5 and are acted upon by a drive axle 4 which is driven by a servo motor 3 controlled by the angle of rotation.
  • the bending device 8 essentially consists of a bending tool, which is designed as a bending roller 28, and a pitch tool 30.
  • the bending roller 28 is driven by a speed-controlled servo motor 22, while the incline tool 30 is driven by a speed-controlled servo motor 35.
  • the servo motor 22 drives a cam 24 via a drive shaft 23, which is supported with its outer circumference on the outer circumference of a roller 25 which is arranged on the free, pivotable part of a lever 26 which is pivotably mounted in the pivot axis 27.
  • the bending roller 28 is seated on the opposite arm and is consequently displaceably driven when the roller 25 is pivoted in the arrow directions 49, 50 (see FIG. 3).
  • the displacement drive of the incline tool 30 is solved in a similar manner.
  • the servo motor 35 drives via its drive axis 36 a cam disk 34 (see FIG. 2), which cam disk 34 defines a cam track 37, in which a roller 33 is guided so as to be translationally displaceable.
  • the roller 33 is rotatably but non-displaceably seated on a plunger 32, which is displaceable in the direction of the arrows 42, 43 in the region of straight guides 41. with which the pitch tool 30 bears against the wire section 29 to be bent.
  • the wire bend is therefore first attached with the bending roller 28, i. H. So the spring diameter, while the pitch tool is used to convey the pitch of the spring.
  • the pitch tool 30 is arranged on one side of the cam, while on the opposite side there is an extension 40 of the tappet which is guided in the straight guide 41. In this way, two straight guides 41 directed against one another outside the cam disk 34 are realized, which ensure a straight guide of the tappet 32 without play.
  • a particularly precise cut is also realized.
  • This is a Servo motor 9 is provided, which acts via its drive axis 10 on a gear 11, the output-side axis of rotation 15 of which is non-rotatably coupled to a cam 12.
  • the outer circumference of the cam 12 lies against the outer circumference of an assigned roller 16 which is rotatably arranged in the pivotable part of a toggle lever 62.
  • the toggle lever is in this case pivotally mounted in the housing on the pivot axis 17 and receives the roller 16 in the region of its axis of rotation 18.
  • a pivot axis 19 is arranged, in which the upper knife 13 is held, which is guided in a straight guide in a manner not shown.
  • the upper knife 13 is opposite a lower knife 14 fixed to the housing.
  • wire guide rollers 20, 21 which are arranged one behind the other in the transport direction and are offset from one another, the wire guide roller lying at the front guiding the wire from above, while the wire guide roller 21 lying at the rear in the transport direction guides the wire from below.
  • the wire guide roller 21 is to be arranged at a certain distance from the bending roller 28.
  • All three rollers 20, 21, 28 thus form a stable three-point guide for the wire, so that there is no need for a wire guide tube. There is thus no risk of contamination for the previously existing wire guide tube and clear, defined contact points are formed on the wire that were not previously defined.
  • the wire guide rollers 20, 21 are designed to be rotatable, there is also a correspondingly low level of wear, since in the previous wire guide tubes, constant friction with a corresponding contamination was accepted.
  • FIG. A further embodiment of the invention is shown in FIG. It can be seen here that the movements of the individual tools 28, 30 can be carried out by purely translatory movements.
  • the bending roller 28 is in this case rotatably mounted in the area of a slide 44 which is received in a guide 45.
  • the carriage 44 is connected here, for example, to a spindle 46 which is rotatably driven by a spindle nut 47 which in turn is driven by the servo motor 22.
  • the slide 44 is moved translationally in the arrow directions 49, 50 in the guide 45, and there is also a virtually play-free, low-loss and rigid translational guide of the bending roller 28.
  • the translatory guidance of the incline tool 30 is also solved in the same way.
  • this inclination tool is also seated on a carriage 63, which is guided in a guide 48.
  • this carriage 63 is connected to a spindle 46a, against which a spindle nut 47a rests and drives the spindle.
  • the spindle nut is driven in rotation by the servo motor 35.
  • a control according to the invention is shown schematically in FIG.
  • Each motor is assigned an angle of rotation sensor 55, which detects the current angle of rotation and feeds the motor control 56 via the feedback 57.
  • the axis control 58 which initiates the control commands into the motor control 56.
  • the mathematical model for generating the desired spring is therefore specified in the axis control 58 and these electrical control commands are then fed to the individual axes.
  • the return of the individual commands and the connection of the individual motor controls 56 to one another takes place via an optical waveguide ring which accepts all commands and returns them to the axis control 58 in the sense of a bus.
  • the axis control is coupled to a programmable logic controller 59, which can be controlled by a computer 60.
  • the corresponding control commands can be entered via an operating terminal 61.
  • control 51 Further control mechanisms are shown in the control 51. It is stated that the control unit 51 can also be used so that knots can be made in the spring with the aid of motors 54, 54a, 54b and that a transport star can be provided outside the winch part.
  • FIG. 5 the entire winch machine 52 is shown schematically in FIG. 5, which is connected to the controller 59 via corresponding lines in order to control the other movement sequences of the winch machine.
  • winding machine 52 is connected to a transfer machine 53 which takes over the finished bent springs and transports them further.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine elektronisch geregelte Windeeinrichtung für Matratzen- und Polsterfedern, welche im wesentlichen einen Drahteinzug, eine Drahtführung, eine Schneidevorrichtung und eine Biegevorrichtung für einen zu verarbeitenden Draht aufweist, wobei aufgrund kurzer und mit wenig Übertragungselementen ausgestatteten Antriebsstränge, insbesondere für die Biegevorrichtung, eine verbesserte Dreh- und Biegesteifigkeit des jeweiligen Antriebesstranges erreicht wird. Die erfindungsgemäß verwendeten elektronisch geregelten Servomotoren können daher ihre Bewegung unmittelbar unter Zwischenschaltung von wenig Übertragungsgliedern direkt auf die Biegewerkzeuge und die Antriebsrollen übertragen, wodurch es gelingt, einen Draht mit verringerten Toleranzen zu einer entsprechenden Feder zu biegen. <IMAGE>

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Windeeinrichtung ist beispielsweise mit dem Gegenstand der EP 0 369 173 B1 bekannt geworden. Bei dieser bekannten Windeeinrichtung besteht der Nachteil, daß die Werkzeuge für die Biegung des Federdurchmessers, für die Bewerkstelligung der Steigung und für den Drahtvorschub über relativ lange und mit Spiel behaftete Antriebsvorrichtungen angetrieben werden. Derartige Antriebsvorrichtungen sind insbesondere Riemen, die von entsprechenden elektronisch geregelten Antriebsmotoren angetrieben werden.
  • Jeder Antriebsmotor wirkt über einen Zahnriemen auf eine entsprechende Antriebsachse, welche drehfest mit Übertragungsgliedern verbunden ist, welche im wesentlichen aus Kurvenscheiben bestehen, die mit zugeordneten, die Kurvenscheibe abtastenden Rollen verbunden sind, welche Abtastwerkzeuge wiederum mit den Biegewerkzeugen verbunden sind.
  • Bei einer derartigen bekannten Windeeinrichtung besteht demzufolge der Nachteil, daß aufgrund des spielbehafteten Antriebs der einzelnen Biegewerkzeuge es nicht gelingt, die zu biegende Feder mit geringen Toleranzen herzustellen.
  • Wegen der Verwendung der vorher genannten Zahnriemen, wegen der Verwendung von lang ausgebildeten Antriebswellen und zugeordneten Abtastinstrumenten ergibt sich also eine spielbehaftete Übertragung der Antriebsleistung der einzelnen Antriebsmotoren auf die Biegewerkzeuge. Die bekannte Anordnung ist also mit dem Nachteil der fehlenden Dreh- und Biegesteifigkeit der gesamten Antriebsstränge verbunden.
  • Im übrigen besteht bei der bekannten Vorrichtung der Nachteil, daß viele mechanische Bauteile verwendet werden müssen, was die Herstellungskosten der Maschine stark erhöht und ebenfalls den Wartungsaufwand, die Reparaturanfälligkeit und die Verschleißhäufigkeit erhöht.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Windeeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß den einzelnen Antriebssträngen eine verbesserte Dreh- und Biegesteifigkeit zugeordnet werden kann.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre der Ansprüche 1 und 2 gekennzeichnet.
  • Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß nun aufgrund der kurzen und mit wenig Übertragungselementen ausgestatteten Antriebsstränge eine verbesserte Dreh- und Biegesteifigkeit des jeweiligen Antriebesstranges erreicht wird. Die erfindungsgemäß verwendeten elektronisch geregelten Servomotoren können daher ihre Bewegung unmittelbar unter Zwischenschaltung von wenig Übertragungsgliedern direkt auf die Biegewerkzeuge und die Antriebsrollen übertragen, wodurch es nun erstmals gelingt, einen Draht mit verringerten Toleranzen zu einer entsprechenden Feder zu biegen.
  • Damit besteht der weitere Vorteil, daß auch nach mehreren Betriebsstunden der Maschine stets dafür gesorgt wird, daß die eine Feder mit genau reproduzierbaren Abmessungen erzeugt wird, ohne daß hierbei Abweichungen in den Federabmessungen in Kauf genommen werden müssen.
  • Dies ist also eine wesentliche Qualitätsverbesserung gegenüber den bekannten Systemen.
  • Mit der gegebenen technischen Erfindung ergibt sich der weitere Vorteil, daß es nun in großen Grenzen erstmals möglich ist, hintereinanderfolgend unterschiedliche Federn herzustellen, was mit den bisher bekannten Antriebssystemen nicht möglich war.
  • Dies liegt nach den Merkmalen der Erfindung daran, daß die Servomotoren elektronisch geregelt sind und die Bewegung der Servomotoren entsprechend der geforderten Federform genau eingestellt werden kann.
  • So ist es nun erstmals möglich, hintereinanderfolgend z. B. eine Reihe von weichen Federn (mit relativ großem Federdurchmesser) herzustellen und danachfolgend eine Reihe von Federn mit relativ kleinerem Federdurchmesser, um so die Federn hintereinanderfolgend einer Transfermaschine zuzuführen, welche diese Federn zu einer Matratze montiert. Es ist nun damit möglich, in der Matratze Bereiche mit härteren Federn und mit weicheren Federn miteinander zu kombinieren.
  • Mit der gegebenen technischen Lehre wird also eine Windeeinrichtung vorgeschlagen, mit der praktisch jede beliebige Federform einer Feder verwirklicht werden kann, ohne daß man Kurvenscheiben austauschen muß oder Biegewerkzeuge austauschen muß.
  • Erfindungsgemäß wird die herzustellende Feder zunächst mit einem mathematischen Modell beschrieben, welches der Regelung eingegeben wird. Entsprechend dieser Regelung werden die Bewegungsabläufe der einzelnen Servomotoren angesteuert. Damit ist es nun möglich, aufgrund der Ableitung aus einem mathematischen Modell eine veränderte Federform relativ schnell zu erzeugen, denn man kann auf die Herstellung von unterschiedlichen Versuchsfedern verzichten. Vorher bei den bekannten Maschinen mußten nämlich Versuchsfedern in großer Anzahl hergestellt werden, um dann anhand der erhaltenen Federform die Antriebskette so neu zu justieren, daß die gewünschte Federform erreicht wurde. Dies ist bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr notwendig, weil ausgehend von einem mathematischen Modell die verschiedenen Steuerbefehle für die verschiedenen Servomotoren direkt einprogrammiert werden und daher Ausschußfedern, die für die Weiterverarbeitung nicht geeignet sind, in großem Maße vermieden werden.
  • Insbesondere ist es nun möglich, unterschiedliche Federformen an der Steuerung einzugeben und entsprechend dieser eingegebenen Federform werden aus einer Bibliothek die hierzu erforderlichen Steuerbefehle für die Servomotoren ausgelesen und diese gesteuert.
  • Die Servomotoren sind unter sich über eine gemeinsame Regelung verbunden, so daß also beispielsweise der Drehwinkel des einen Servomotors abgefragt wird und danach der Drehwinkel des oder der anderen Servomotoren nachgeregelt wird.
  • Die Erfindung besteht also im wesentlichen aus der Kombination folgender Merkmale:
    • 1. Ein elektronisch geregelter Servomotor wirkt als Antriebseinheit für das Biegewerkzeug über mindestens eine drehangetriebene Nocke auf einen Hebel, an dem drehbar mindestens eine Biegerolle angeordnet ist, an deren Außenumfang der Draht gebogen wird.
    • 2. Ein weiterer, elektronisch geregelter Servomotor wird als Antriebseinheit für die Herstellung der Federsteigung verwendet, welcher Antriebsmotor drehfest mit einer drehangetriebenen Kurvenscheibe verbunden ist, welche einen Stößel oszillierend antreibt, der mit dem Steigungswerkzeug verbunden ist, welches sich am vorgebogenen Draht anlegt und die Federsteigung anbringt.
  • Durch die Kombination dieser beiden Biegewerkzeuge in Verbindung mit drehwinkelgeregelten Servomotoren wird die oben genannte Aufgabe gelöst.
  • Weil in der Übertragungskette jedes Antriebsstranges zur Herstellung der Drahtbiegung und der Drahtsteigung nur wenige Übertragungselemente vorhanden sind, die im übrigen biegesteif und ohne wesentliches Spiel ausgebildet sind, gelingt es nun erstmals, die Feder mit der geforderten hohen Genauigkeit zu biegen.
  • Es wird also ein drehstarrer und biegesteifer Antriebsstrang für die Herstellung der Federbiegung und der Federsteigung vorgeschlagen, wie es bisher noch nicht bekannt war.
  • In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß auch der Drahteinzug mit einem drehzahl- bzw. drehwinkelgeregelten Servomotor ausgerüstet ist und dieser Servomotor über ein Getriebe auf die synchron angetriebenen Zugrollen wirkt, die gegensätzlich angetrieben zwischen sich einen Spalt bilden, durch welchen der Draht eingezogen und transportiert wird.
  • Es wird hierbei bevorzugt ein Stufengetriebe verwendet, welches als Stirnradgetriebe ausgebildet ist. Statt des beschriebenen Stirnradgetriebes kann auch ein Winkelgetriebe oder ein Riemengetriebe verwendet werden.
  • Ebenso ist es möglich, den Servomotor direkt mit den Zugrollen zu koppeln oder jede einzelne Zugrolle an einzelne Servomotoren zuzuordnen.
  • Vorstehend wurde beschrieben, daß die Übertragungselemente zwischen den Servomotoren und den Biegewerkzeugen möglichst einfach und spielfrei ausgebildet sein sollen und im übrigen drehsteif und biegesteif arbeiten sollen.
  • In einer weiteren Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Biegewerkzeuge jeweils nur translatorisch bewegt werden, d. h. sie werden nur in jeweils einer Ebene angetrieben, wobei als Verschiebeantrieb für das jeweilige Biegewerkzeug auch andere dreh- und biegesteife Antriebe als lösungswesentlich beansprucht werden.
  • Hierbei wird es bevorzugt, wenn z. B. die Biegerolle in einem Schlitten geführt ist, welcher Schlitten über eine Spindel angetrieben wird, um so der Biegerolle einen translatorischen Verschiebeantrieb zuzuordnen.
  • Statt des im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Schwenkantriebs der Biegerolle wird also ein rein translatorischer Antrieb der Biegerolle verwirklicht.
  • Ebenso ist es möglich, der Biegerolle sowohl einen translatorischen als auch einen Schwenkantrieb in Kombination untereinander zuzuordnen.
  • Bei der Verwendung eines Spindelantriebes für die Biege- und Steigungswerkzeuge besteht nämlich der Vorteil, daß bei einem Stromausfall aufgrund der Selbsthemmung der Spindel die Werkzeuge in ihrer Ausgangslage stehen bleiben und keine weitere Veränderung mehr erfolgt.
  • Die gleichen Erläuterungen gelten im übrigen auch für das Steigungswerkzeug, welches ebenfalls direkt und translatorisch angetrieben sein kann. Hierbei sitzt das Steigungswerkzeug wiederum in einem Schlitten, der über einen Spindelantrieb oder einen anderen translatorischen Antrieb angetrieben wird.
  • Selbstverständlich ist es möglich, das Steigungswerkzeug auch als Schwenkwerkzeug auszubilden, wobei eine translatorische und/oder Schwenkbewegung für das Steigungswerkzeug vorgesehen wird.
  • In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß auch das Abschneidewerkzeug (Schnittwerkzeug) über einen elektronisch geregelten Servomotor angetrieben wird. Hierbei kommt es wiederum auf kurze Verbindungswege zwischen dem Servomotor und dem Schnittwerkzeug an, um einen exakten Schnitt ausführen zu können. Bevorzugt wird hierbei ein möglichst direkter Antrieb des Schnittwerkzeuges über einen Kniehebel, dessen Strecklage von einer Nocke gesteuert wird, die drehangetrieben am Kniehebel anliegt und diesen entsprechend auslenkt. Am Kniehebel ist direkt das verschiebbar angetriebene Obermesser angeordnet, welches einem stehenden Untermesser gegenüberliegt.
  • Die Verwendung eines Kniehebels hat den Vorteil, daß relativ große Schnittkräfte bei geringer Antriebsleistung des Servomotors erzeugt werden können.
  • Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß der Draht nicht mehr durch ein sogenanntes Drahtführungsröhrchen dem Biegewerkzeug zugeführt wird, sondern es erfolgt eine freie Zuführung des Drahtes, ohne Durchleitung des Drahtes durch ein entsprechendes Führungsrohr. Statt eines Rohres sind nun erfindungsgemäß in Transportrichtung zueinander versetzte Drahtführungsrollen angeordnet, von denen sich die eine Drahtführungsrolle oben an den Draht anlegt und die andere Drahtführungsrolle sich unten an den Draht anlegt und die beiden Drahtführungsrollen in Transportrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Die beiden in Transportrichtung zueinander versetzten Drahtführungsrollen bilden nämlich mit dem als Biegerolle ausgebildeten Biegewerkzeug eine Dreipunktauflage für den zwischen diesen drei Rollen hindurchgeführten Draht, was zu einer besonders stabilen und verwindungsfreien Drahtführung führt. Man kann daher das vorher vorhandene Drahtführungsröhrchen einsparen, welches mit dem Nachteil verbunden war, daß der Draht stets an den Auslaufkanten des Drahtführungsröhrchens anlag und ein erhöhter Verschleiß und eine Verschmutzung des Röhrchens in Kauf genommen werden mußte. Durch die erhöhte Verschmutzungsgefahr bestand der Nachteil, daß das Drahtführungsröhrchen sich teilweise verstopfte und damit ein anderer Auflage- und Führungspunkt für den im Drahtröhrchen geführten Draht geschaffen wurde. Dies war mit einer Verschlechterung der Biegegenauigkeit der herzustellenden Feder verbunden.
  • Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
  • Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    Perspektivische Ansicht einer Biegemaschine, schematisiert dargestellt:
    Figur 2:
    Ansicht auf das Steigungswerkzeug und dessen Antrieb in Richtung des Pfeiles II in Figur 1;
    Figur 3:
    Seitenansicht der Anordnung nach Figur 2 in Richtung des Pfeiles III in Figur 2;
    Figur 4:
    Schematisiert eine weitere Ausführungsform für den Verschiebeantrieb der Biegewerkzeuge;
    Figur 5:
    Schematisiert die Steuerung der Windemaschine.
  • Gemäß den Figuren 1 bis 3 wird ein Draht 1 in Pfeilrichtung 2 durch Zugrollen 6,7 hindurchgeführt und von diesen in Vorschubrichtung angetrieben. Die Zugrollen sind über ein gemeinsames Getriebe 5 synchron angetrieben und werden hierbei von einer Antriebsachse 4 beaufschlagt, welche von einem drehwinkelgesteuerten Servomotor 3 angetrieben ist.
  • Die Biegevorrichtung 8 besteht im wesentlichen aus einem Biegewerkzeug, welches als Biegerolle 28 ausgebildet ist und aus einem Steigungswerkzeug 30.
  • Die Biegerolle 28 wird hierbei von einem drehzahlgeregelten Servomotor 22 angetrieben, während der Antrieb des Steigungswerkzeuges 30 über einen drehzahlgeregelten Servomotor 35 erfolgt.
  • Im folgenden wird der kurz ausgebildete, drehsteife und biegesteife Antriebsstrang für die Biegerolle 28 beschrieben.
  • Der Servomotor 22 treibt über eine Antriebsachse 23 eine Nocke 24 an, welche sich mit ihrem Außenumfang am Außenumfang einer Rolle 25 abstützt, die am freien, verschwenkbaren Teil eines Hebels 26 angeordnet ist, der in der Schwenkachse 27 schwenkbar gelagert ist.
  • Am gegenüberliegenden Arm sitzt die Biegerolle 28, die demzufolge bei der Verschwenkung der Rolle 25 in den Pfeilrichtungen 49,50 (vgl. Figur 3) verschiebbar angetrieben ist.
  • Durch die Anordnung der Biegerolle 28 an einem starren, biegesteifen Hebel 26 und den direkten Schwenkantrieb dieses Hebels 26 durch den Servomotor 22 wird also ein Schwenkantrieb verwirklicht, der mit geringem Spiel und hoher Genauigkeit die Biegerolle 28 beaufschlagt.
  • Der Verschiebeantrieb des Steigungswerkzeuges 30 ist in ähnlicher Weise gelöst. Hierbei treibt der Servomotor 35 über seine Antriebsachse 36 eine Nockenscheibe 34 (vgl. Figur 2) drehend an, welche Nockenscheibe 34 eine Kurvenbahn 37 definiert, in welcher eine Rolle 33 translatorisch verschiebbar geführt ist. Hierbei sitzt die Rolle 33 gemäß Figur 2 drehbar, aber unverschiebbar auf einem in den Pfeilrichtungen 42,43 verschiebbar im Bereich von Geradführungen 41 gelagerten Stößel 32. Am vorderen Ende des Stößel 32 ist dieser mit dem Steigungswerkzeug 30 verbunden, welches eine Berührungskante 31 aufweist, mit dem sich das Steigungswerkzeug 30 an dem zu biegenden Drahtabschnitt 29 anlegt.
  • Es wird also zunächst mit der Biegerolle 28 die Drahtbiegung angebracht, d. h. also der Federdurchmesser, während mit dem Steigungswerkzeug die Steigung der Feder vermittelt wird.
  • Wenn also die Nocke 34 in den Pfeilrichtungen 38,39 drehend angetrieben wird, wird somit der gesamte Stößel in den Pfeilrichtungen 42,43 verschoben. Um eine möglichst spielfreie Führung zu gewahrleisten ist vorgesehen, daß das Steigungswerkzeug 30 an der einen Seite der Nocke angeordnet ist, während an der gegenüberliegenden Seite ein Ansatz 40 des Stößels vorhanden ist, der in der Geradführung 41 geführt ist. Auf diese Weise sind zwei außerhalb der Nockenscheibe 34 gegeneinander gerichtete Geradführungen 41 verwirklicht, die eine spielfreie Geradführung des Stößels 32 gewährleisten.
  • Wie bereits schon eingangs ausgeführt, wird auch ein besonders präziser Schnitt verwirklicht. Hierzu ist ein Servomotor 9 vorgesehen, der über seine Antriebsachse 10 auf ein Getriebe 11 wirkt, dessen ausgangsseitige Drehachse 15 drehfest mit einer Nocke 12 gekoppelt ist. Der Außenumfang der Nocke 12 legt sich am Außenumfang einer zugeordneten Rolle 16 an, die drehbar im schwenkbaren Teil eines Kniehebels 62 angeordnet ist. Der Kniehebel ist hierbei gehäusefest in der Schwenkachse 17 schwenkbar gelagert und nimmt im Bereich seiner Drehachse 18 die Rolle 16 auf.
  • Am anderen Hebelende ist eine Schwenkachse 19 angeordnet, in welcher das Obermesser 13 gehalten ist, welches in nicht näher dargestellten Weise in einer Geradführung geführt ist.
  • Dem Obermesser 13 liegt ein gehäusefest angeordnetes Untermesser 14 gegenüber.
  • In der allgemeinen Beschreibung wurde bereits schon erwähnt, daß durch den Wegfall des sogenannten Drahtführungsröhrchens in Transportrichtung hinter den Zugrollen 6,7 eine weitere Verbesserung der Federqualität erreicht wird. Hierzu ist gemäß Figur 3 vorgesehen, daß in Transportrichtung hintereinanderliegende Drahtführungsrollen 20,21 angeordnet sind, die zueinander versetzt sind, wobei die vorne liegende Drahtführungsrolle den Draht von oben her führt, während die in Transportrichtung hinten liegende Drahtführungsrolle 21 den Draht von unten her führt. Die Drahtführungsrolle 21 soll hierbei in einem gewissen Abstand zu der Biegerolle 28 angeordnet sein.
  • Alle drei Rollen 20,21,28 bilden so eine stabile Dreipunktführung des Drahtes, so daß auf ein Drahtführungsröhrchen verzichtet werden kann. Es entfällt somit eine Verschmutzungsgefahr für das vorher vorhanden gewesene Drahtführungsröhrchen und es werden eindeutige, definierte Auflagepunkte am Draht gebildet, die vorher nicht definiert waren.
  • Nachdem es vorgesehen ist, daß die Drahtführungsrollen 20,21 drehbar ausgebildet sind, ist auch ein entsprechend geringer Verschleiß vorhanden, denn bei den vorherigen Drahtführungsröhrchen war eine ständige Reibung mit einer dementsprechenden Verschmutzung in Kauf zu nehmen.
  • Es wird noch darauf hingewiesen, daß für die Art und Anordnung der Drahtführungsrollen 20,21 in Verbindung mit der Biegerolle 28 gesonderter Schutz unabhängig von den oben genannten anderen Merkmalen beansprucht wird.
  • In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hier ist erkennbar, daß die Bewegungen der einzelnen Werkzeuge 28,30 durch rein translatorische Bewegungen ausgeführt werden können.
  • Die Biegerolle 28 ist hierbei im Bereich eines Schlittens 44 drehbar gelagert, der in einer Führung 45 aufgenommen ist. Der Schlitten 44 ist hier beispielsweise mit einer Spindel 46 verbunden, die drehend von einer Spindelmutter 47 angetrieben ist, die ihrerseits von dem Servomotor 22 angetrieben ist. Auf diese Weise wird der Schlitten 44 in den Pfeilrichtungen 49,50 in der Führung 45 translatorisch bewegt und es ergibt sich ebenfalls eine praktisch spielfreie, verlustarme und biegesteife translatorische Führung der Biegerolle 28.
  • In gleicher Weise ist auch die translatorische Führung des Steigungswerkzeuges 30 gelöst. Hierbei sitzt dieses Steigungswerkzeug ebenfalls an einem Schlitten 63, der in einer Führung 48 verschiebbar geführt ist. In gleicher Weise ist dieser Schlitten 63 mit einer Spindel 46a verbunden, an der eine Spindelmutter 47a anliegt und die Spindel antreibt. Die Spindelmutter wird hierbei von dem Servomotor 35 drehend angetrieben.
  • Auf diese Weise wird also ein rein translatorischer Antrieb in den Pfeilrichtungen 42,43 verwirklicht, der besonders spielarm und biegesteif arbeitet.
  • Selbstverständlich können auch Kombinationen zwischen einem in Bezug auf die Biegerolle 28 in Figur 1 beschriebenen Schwenkantrieb und dem in Figur 4 dargestellten translatorischen Antrieb verwirklicht werden. Gleiches gilt im übrigen auch für die Ausbildung des translatorischen Antriebes des Steigungswerkzeuges 30, welcher durch einen Schwenkantrieb in der Art des Antriebes der Biegerolle 28 ersetzt werden kann.
  • In Figur 5 ist schematisiert eine Regelung nach der Erfindung dargestellt. Hierbei sind in der Regelung 51 Motorregelungen 56 vorhanden, mit denen die einzelnen Motoren 3,9,22,35 drehzahl- und drehwinkelabhängig geregelt sind. Jedem Motor ist ein Drehwinkelgeber 55 zugeordnet, der den aktuellen Drehwinkel erfaßt und über die Rückführung 57 der Motorregelung 56 einspeist.
  • Am Eingang der Motorregelung 56 sitzt die Achssteuerung 58, welche die Steuerbefehle in die Motorregelung 56 einleitet. Es wird also in der Achssteuerung 58 das mathematische Modell zur Erzeugung der gewünschten Feder vorgegeben und diese elektrische Steuerbefehle werden dann den einzelnen Achsen eingespeist. Die Rückführung der einzelnen Befehle und die Verbindung der einzelnen Motorregelungen 56 untereinander erfolgt über einen Lichtwellenleiterring, der alle Befehle entgegennimmt und im Sinne eines Busses auf die Achssteuerung 58 zurückführt.
  • Die Achsregelung ist mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 59 gekoppelt, die von einem Rechner 60 angesteuert werden kann. Die entsprechenden Steuerbefehle können über einen Bedienterminal 61 eingegeben werden.
  • In der Regelung 51 sind noch weitere Regelungsmechanismen dargestellt. Es ist angegeben, daß die Regelung 51 auch noch dafür verwendet werden kann, daß mit Hilfe von Motoren 54,54a,54b Knoten in der Feder angebracht werden können und daß außerhalb des Windeteils ein Transportstern vorgesehen werden kann.
  • Während also in Figur 1 der Windeteil beschrieben wurde, ist in Figur 5 schematisiert die gesamte Windemaschine 52 dargestellt, die über entsprechende Leitungen mit der Steuerung 59 verbunden ist, um die anderen Bewegungsabläufe der Windemaschine zu steuern.
  • Ebenso ist die Windemaschine 52 mit einer Transfermaschine 53 verbunden, welche die fertig gebogenen Federn übernimmt und weitertransportiert.
    • Zeichnungslegende
    • 1
    Draht
    2
    Pfeilrichtung
    3
    Servomotor (Einzug)
    4
    Antriebsachse
    5
    Getriebe
    6
    Zugrolle
    7
    Zugrolle
    8
    Biegevorrichtung
    9
    Servomotor (Abschnitt)
    10
    Antriebsachse
    11
    Getriebe
    12
    Nocke
    13
    Obermesser
    14
    Untermesser
    15
    Drehachse
    16
    Rolle
    17
    Schwenkachse
    18
    Drehachse
    19
    Schwenkachse
    20
    Drahtführungsrolle
    21
    Drahtführungsrolle
    22
    Servomotor (Biegung)
    23
    Antriebsachse
    24
    Nocke
    25
    Rolle
    26
    Hebel
    27
    Schwenkachse
    28
    Biegerolle
    29
    Drahtabschnitt
    30
    Steigungswerkzeug
    31
    Berührungskante
    32
    Stößel
    33
    Rolle
    34
    Nockenscheibe
    35
    Servomotor (Steigung)
    36
    Antriebsachse
    37
    Kurvenbahn
    38
    Pfeilrichtung
    39
    Pfeilrichtung
    40
    Ansatz
    41
    Geradführung
    42
    Pfeilrichtung
    43
    Pfeilrichtung
    44
    Schlitten
    45
    Führung
    46
    Spindel 46a
    47
    Spindelmutter 47a
    48
    Führung
    49
    Pfeilrichtung
    50
    Pfeilrichtung
    51
    Regelung
    52
    Windemaschine
    53
    Transfermaschine
    54
    a b Servomotor
    55
    Drehwinkelgeber
    56
    Motorregelung
    57
    Rückführung
    58
    Achssteuerung
    59
    Steuerung
    60
    Rechner
    61
    Bedienterminal
    62
    Kniehebel
    63
    Schlitten
    64
    Lichtwellenleiter-Ring

Claims (9)

  1. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung für Matratzen- und Polsterfedern, welche im wesentlichen einen Drahteinzug, eine Drahtführung, eine Schneidevorrichtung und eine Biegevorrichtung für einen zu verarbeitenden Draht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegevorrichtung aus mindestens einer Biegerolle (28) und mindestens einem Steigungswerkzeug (30) gebildet wird, wobei ein Servomotor (22) über mindestens eine Nockenscheibe (24) auf ein Ende eines um eine Achse (27) verschwenkbaren Hebels (26) wirkt und die am gegenüberliegenden Ende des Hebels (26) befindliche Biegerolle (28) schwenkbar antreibt, und
    ein Servomotor (35) mindestens eine Nockenscheibe (34) drehend antreibt, welche Nockenscheibe (34) eine Kurvenbahn (37) definiert, in welcher ein Stößel (32) translatorisch verschiebbar geführt ist, der an einem Ende das Steigungswerkzeug (30) trägt.
  2. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung für Matratzen- und Polsterfedern, welche im wesentlichen einen Drahteinzug, eine Drahtführung, eine Schneidevorrichtung und eine Biegevorrichtung für einen zu verarbeitenden Draht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegevorrichtung aus mindestens einer Biegerolle (28) und mindestens einem Steigungswerkzeug (30) gebildet wird, wobei die Biegerolle (28) auf einem Schlitten (44) gelagert ist, der über eine von einem Servomotor (22) drehend angetriebene Spindel (46) translatorisch angetrieben wird, und
    das Steigungswerkzeug (30) auf einem Schlitten (63) gelagert ist, der über eine von einem Servomotor (35) drehend angetrieben Spindel (46a) translatorisch angetrieben wird.
  3. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahteinzug mindestens einen Servomotor (3) aufweist, der über ein Getriebe (5) mindestens zwei Zugrollen (6, 7) gegensätzlich synchron antreibt.
  4. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugrollen (6, 7) von jeweils einem Servomotor (3) angetrieben werden.
  5. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführung aus mindestens zwei in Transportrichtung (2) hintereinander angeordneten, drehbaren Drahtführungsrollen (20, 21) besteht, die mit der dahinter angeordneten Biegerolle (28) eine Dreipunktauflage für den Draht (1) bilden.
  6. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidevorrichtung über einen Kniehebel (62) betätigt wird, der von einem Servomotor (9) über eine Nocke (12) betätigt wird.
  7. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Servomotoren (3, 9, 22, 35) drehzahl- und drehwinkelabhängig geregelt sind.
  8. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Servomotoren (3, 9, 22, 35) jeweils mit einem Drehwinkelgeber (55) gekoppelt sind.
  9. Elektronisch geregelte Windeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der herzustellenden Federn als mathematische Modelle in einem Rechner (60) abgelegt sind, die mittels elektrischen Steuerbefehlen einer programmierbaren Steuerung (59), einer Achssteuerung 58 und einer Regelung (51) zugeführt werden.
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