EP2349605B1

EP2349605B1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von federn

Info

Publication number: EP2349605B1
Application number: EP09775082.2A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Graf; Michael Egli
Original assignee: Spuehl AG
Current assignee: Spuehl AG
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: US9038432B2; US20110226380A1; CH699955A1; EP2349605A1; CN102223963A; WO2010060223A1; CN102223963B

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Federn gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Federn gemäss Oberbegriff des Anspruchs 9.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind als mehrfache Druckfedern ausgebildete Taschenfedern für Matratzen oder andere Liege- und Sitzpolster bekannt. Unter einer mehrfachen Druckfeder wird beispielsweise ein Federpaar verstanden, welches eine äussere Feder und eine innere Feder umfasst. Die innere Feder ist dabei parallel zur äusseren Feder angeordnet und wird von letzterer umgeben. Im Bereich der Taschenfedern für Matratzen wird die innere Feder meist etwas kürzer als die äussere Feder gewählt.
Beispielsweise zeigt die US 2,631,840 eine solche mehrfache Druckfeder, bei welcher die innere Feder mit der äusseren Feder im unteren Bereich verbunden sind.
Die gattungsgemäße DE-A1-195 06 422 offenbart die Herstellung von Federn gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 9.
Nachteilig bei aus dem Stand der Technik bekannten Druckfedern ist, dass die Herstellverfahren und auch die Herstellvorrichtungen noch nicht die gewünschte Effizienz mit sich bringen.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, eine Feder für Matratzen oder andere Liege- und Sitzpolster in einer einfachen Art und Weise herzustellen.
Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Demgemäss wird eine Feder aus einem Federdraht hergestellt. Dabei werden Windungen eines ersten Federteils hergestellt, wobei sich diese hergestellten Windungen in eine erste Richtung bewegen. Anschliessend werden Windungen eines zweiten Federteils hergestellt, wobei sich diese hergestellten Windungen in eine von der ersten Richtung verschiedenen, insbesondere entgegengesetzten, zweiten Richtung bewegen.
Mit einem solchen Verfahren kann eine Feder mit mehreren Federteilen in einfacher Art und Weise hergestellt werden. Die Federteile können dabei derart angeordnet sein, dass sie sich ganz oder teilweise durchsetzen. Insbesondere ist es möglich, mit einem solchen Verfahren Doppelfedern mit beliebiger Form, Durchmesser, Steigung und/oder Windungszahl herzustellen.
Die erste Richtung und die zweite Richtung verlaufen vorzugsweise parallel zur jeweiligen Mittelachse des ersten bzw. des zweiten Federteils. Bei der Herstellung des ersten Federteils wird dieser also in Richtung seiner Mittelachse in die erste Richtung bewegt, während sich der zweite Federteil in Richtung seiner Mittelachse in die zweite Richtung erstreckt. Die Windungen des ersten Federteils und des zweiten Federteils erstrecken sich vorzugsweise im gleichen Drehsinn, also entweder in Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn. Erfindungsgemäß wird der Federdraht einer Umformrolle und einem ersten Ablenkelement zugeführt, so dass die Windungen des ersten Federteils derart hergestellt werden, dass diese sich entlang einer ersten Mittelachse in die erste Richtung bewegen. Anschliessend wird das erste Ablenkelement durch ein zweites Ablenkelement gewechselt, so dass die Windungen des zweiten Federteils derart hergestellt werden, dass diese sich entlang einer zweiten Mittelachse in die zweite Richtung bewegen.
Beim Wechseln vom ersten Ablenkelement auf das zweite Ablenkelement wird vorzugsweise die Umformrolle verschwenkt, wodurch ein Übergangsabschnitt aus den Endwindungen des ersten Federteils bzw. des zweiten Federteils geformt wird, über welchen der erste Federteil mit dem zweiten Federteil verbunden wird. Über den Übergangsabschnitt wird der erste Federteil mit dem zweiten Federteil verbunden, so dass eine einstückige Feder hergestellt wird.
Vorzugsweise wird zur Änderung der Steigung des ersten Federteils das erste Ablenkelement relativ zur Umformrolle verschoben, und/oder zur Änderung der Steigung des zweiten Federteils wird das zweite Ablenkelement relativ zur Umformrolle verschoben. Dadurch kann sowohl der erste Federteil als auch der zweite Federteil mit einer über die jeweilige Länge variierender Steigung ausgebildet sein.
Zur Veränderung des Durchmessers des ersten Federteils und/oder des zweiten Federteils wird die Umformrolle bewegt. Dadurch kann sowohl der erste Federteil als auch der zweite Federteil mit einem über die jeweilige Länge variierenden Durchmesser ausgebildet sein, was die Herstellung einer Feder mit einer beliebigen Form oder Gestalt erlaubt.
Vorzugsweise wird der Federdraht vor dem Auftreffen auf die Umformrolle durch ein Leitelement in Richtung Umformrolle umgelenkt, wobei das Leitelement den Federdraht nur solange umlenkt, bis eine erste vollständige Windung geformt ist. Durch dies Umlenkung kann der Federdraht mit einer höheren Geschwindigkeit zugeführt werden, was die Herstellung beschleunigt.
Vorzugsweise wird der Federdraht nach dem Verlassen der Umformrolle und/oder der Ablenkelemente durch ein weiteres Leitelement in die erste oder zweite Richtung umgelenkt, wobei das weitere Leitelement den Federdraht solange umlenkt, bis mindestens eine erste vollständige Windung geformt ist.
Vorzugsweise ist die Feder als mehrfache Druckfeder ausgebildet wird, wobei der erste Federteil ein innerer Druckfederteil und wobei der zweite Federteil ein äusserer Druckfederteil ist. Der innere Druckfederteil ist innerhalb des äusseren Druckfederteils angeordnet. Der innere Druckfederteil wird dabei durch den äussern Druckfederteil umgeben. Vorzugsweise ist der innere Druckfederteil bezüglich der Mittelachse kürzer ausgebildet als der äussere Druckfederteil.
Vorzugsweise wird zusätzlich zum ersten Federteil und zum zweiten Federteil ein dritter, vierter, fünfter oder sechster Federteil hergestellt.
Mittels einer Vorrichtung zur Herstellung einer Feder aus einem Federdraht sind Windungen eines ersten Federteils mittels einer Umformeinheit herstellbar, wobei diese hergestellten Windungen in eine erste Richtung bewegbar sind. Anschliessend sind Windungen eines zweiten Federteils mit der Umformeinheit herstellbar, wobei diese hergestellten Windungen in eine von der ersten Richtung verschiedenen, insbesondere entgegengesetzten, zweiten Richtung bewegbar sind. Erfindungsgemäß umfasst die Umformeinheit mindestens eine Umformrolle, ein erstes Ablenkelement und ein zweites Ablenkelement. Der Federdraht ist der Umformrolle zuführbar, wobei die Umformrolle den Federdraht umformt. Das erste Ablenkelement ist zum Vorgeben der Steigung des ersten Federteils und das zweite Ablenkelement zum Vorgeben der Steigung des zweiten Federteils vorgesehen. Das erste Ablenkelement als auch das zweite Ablenkelement sind von einer Ruheposition in eine Wirkposition bewegbar, in welcher die Ablenkelemente den Federdraht jeweils derart ablenken, dass die Windungen des ersten Federteils in die erste Richtung bewegbar sind, und dass die Windungen des zweiten Federteils in die zweite Richtung bewegbar sind.
Vorzugsweise ist das erste Ablenkelement und das zweite Ablenkelement bezüglich der Umformrolle verschiebbar, wobei dadurch die Steigung des jeweiligen Federteils einstellbar ist. Bei einer Verschiebung während der Herstellung des jeweiligen Federteils kann die Steigung dieses Federteils über seine Länge variabel ausgebildet werden.
Vorzugsweise ist die Umformrolle schwenkbar angeordnet, so dass der Durchmesser des jeweiligen Federteils variierbar ist. Bei einer Verschwenkung während der Herstellung des jeweiligen Federteils kann der Durchmesser jedes einzelnen Federteils über seine Länge variabel ausgebildet werden. Dadurch kann der Federteil mit einer beliebigen Form ausgebildet sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer mehrfachen Druckfeder;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht von oben von relevanten Elementen einer Vorrichtung zur Herstellung einer mehrfachen Druckfeder gemäss der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 - 8: perspektivische Ansichten der Vorrichtung nach Figur 1 in mehreren Verfahrensschritten.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen

Mit Bezug zu den Zeichnungen werden mögliche Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Zeichnungen und die Beschreibung zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele und sollten nicht dahingehend ausgelegt werden, um die Erfindung einzuschränken, welche durch die Ansprüche definiert ist.
Nachfolgend wird die Ausdrucksweise "mehrfache Feder" verwendet. Unter einer mehrfachen Feder wird jede Feder verstanden, welche eine Mehrzahl von miteinander verbundenen einzelnen Federteilen umfasst. Die einzelnen Federteile haben unterschiedliche Durchmesser, was es erlaubt die einzelnen Federteile ineinander anzuordnen. Mit anderen Worten kann auch gesagt werden, dass unter einer mehrfachen Feder eine Feder verstanden wird, welche mehrere ineinander angeordnete und miteinander verbundene Federteile umfasst. Die Federteile können unterschiedliche oder gleiche Längen aufweisen. Derartige Federn werden beispielsweise als mehrfache Taschenfedern in einen entsprechenden Taschenfederstreifen für Matratzen oder andere Liege- und Sitzpolster eingesetzt werden. Nachfolgend wird die Vorrichtung und das Verfahren zur Herstellung einer Feder exemplarisch anhand der doppelten Druckfeder 1 erklärt.
In der Figur 1 ist eine mehrfache Feder als doppelte Druckfeder 1 dargestellt. Die doppelte Druckfeder 1 umfasst im wesentlichen eine innere Druckfeder bzw. ein erster Federteil 10 mit einer ersten Mittelachse 11 und eine mit der inneren Druckfeder 10 verbundene äussere Druckfeder bzw. ein zweiter Federteil 12 mit einer zweiten Mittelachse 13. Die innere Druckfeder 10 ist innerhalb der äusseren Druckfeder 12 angeordnet, wobei die erste Mittelachse 11 im wesentlichen parallel zur zweiten Mittelachse 13 verläuft, besonders bevorzugt verlaufen die beiden Mittelachsen 11, 13 kollinear zueinander. Die innere Druckfeder 10 weist einen kleineren Aussendurchmesser als die äussere Druckfeder 12 auf.
Die innere Druckfeder 10 bzw. der erste Federteil umfasst ein erstes, vorzugsweise freies, Ende 14, welchem sich die inneren Federwindungen 15 anschliessen. Die inneren Federwindungen 15 gehen über einen Übergangsabschnitt 16, der durch die Endwindungen der jeweiligen Druckfeder 10, 12 gebildet wird, in die äusseren Federwindungen 17 der äusseren Druckfeder 12 über. Der Übergangsabschnitt 16 liegt in Richtung der Mittelachse 11 gesehen dem ersten Ende 14 gegenüber. Der Durchmesser des Übergangsabschnittes 16 vergrössert sich vom Ende der letzten inneren Federwindung 15 bis zum Anfang der ersten äusseren Federwindung 17 bzw. des zweiten Federteils kontinuierlich. Die äusseren Federwindungen 17 der äusseren Druckfeder 12 erstrecken sich demnach vom Übergangsabschnitt 16 in Richtung der zweiten Mittelachse 13 zum zweiten, vorzugsweise freien, Ende 18. Die äussere Druckfeder 12 und die innere Druckfeder 10 sind dabei einstückig miteinander in Verbindung.
Vorzugsweise setzt sich eine mehrfache Druckfeder 1 aus mehreren Druckfedern 11, 12 zusammen, wobei die Druckfedern 11, 12 jeweils über einen Übergangsabschnitt 16 einander angeformt sind, so dass die mehrfache Druckfeder 1 einstückig ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die innere Druckfeder 10 kürzer ausgebildet als die äussere Druckfeder 12. Bei einer Belastung auf die äussere Druckfeder 12 im Bereich des zweiten Endes 18 wird in einem ersten Schritt die äussere Druckfeder 12 komprimiert. Die äussere Druckfeder 12 wird demnach mit einer ersten Federrate komprimiert. Wenn die äussere Druckfeder 12 soweit komprimiert ist, dass diese die Länge der inneren Druckfeder 10 aufweist und die Belastung anhält, wird die innere Feder 10 ebenfalls komprimiert, wobei die äussere Druckfeder 12 und die innere Druckfeder 10 dann parallel geschaltet sind. Die Federrate setzt sich dann aus der ersten Federrate der äusseren Druckfeder 12 und aus der Federrate der inneren Druckfeder 10 zusammen.
In anderen Ausführungsformen kann die mehrfache Druckfeder zusätzliche Federn aufweisen, so dass drei, vier, fünf oder sechs oder mehr Druckfedern ineinander angeordnet sind. Auch diese Druckfedern sind einstückig ausgebildet und können unterschiedliche oder gleiche Längen aufweisen.
Die Steigung der inneren Druckfeder 10 und der äusseren Druckfeder 12 kann über die gesamte Federlänge konstant sein. Alternativ kann die Steigung auch über die Länge variabel ausgebildet sein. Ferner kann die innere Druckfeder 10 eine andere Steigung als die äussere Druckfeder aufweisen.
Vorzugsweise sind die innere Druckfeder 10 als auch die äussere Druckfeder 12 zylindrisch ausgebildet. Es ist aber auch denkbar die Federn tonnenförmig oder konisch auszubilden. Besonders bevorzugt ist die innere Druckfeder 10 zylindrisch oder konisch ausgebildet, während die äussere Druckfeder 12 tonnenförmig ausgebildet ist.
In der Figur 2 werden wesentliche Teile einer Vorrichtung zur Herstellung einer hierin beschriebenen mehrfachen Druckfeder gezeigt. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Vorrichtung durchaus in der Lage ist, andere Druckfedern, wie beispielsweise eine einfache Druckfeder mit konstanter oder variabler Steigung und/oder konstantem oder variablem Durchmesser zu fertigen.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Druckfedern, insbesondere von mehrfachen Druckfedern, umfasst im wesentlichen eine Zuführeinheit 2, eine Umformeinheit 3, eine Schneideinheit 4 und eine Führungseinheit 5.
Die Zuführeinheit 2 dient der Zuführung des Federdrahtes 6 zur Umformeinheit 3. Durch die Umformeinheit 3 wird der Federdraht 6 zur mehrfachen Druckfeder 1 umgeformt. Mittels der Schneideinheit 4 wird die mehrfache Druckfeder 1 nach dem Umformvorgang vom Federdraht 6 getrennt. Die Führungseinheit 5 dient der Führung der mehrfachen Druckfeder 1. während des Umformvorgangs.
Die Zuführeinheit 2 umfasst paarweise angeordnete Rollen 21, welche dem Federdraht 6 durch Drehung R den Vortrieb geben, und eine Einführstrecke 23, welche den Federdraht 6 der Umformeinheit 3 an der entsprechenden Position zuführt.
Die Rollen 21 umfassen auf ihrer Oberfläche jeweils je eine Rille 22, in welcher der Federdraht 6 geführt wird. Die obere Rolle 21 rotiert hier im Uhrzeigersinn, während die untere Rolle 21 im Gegenuhrzeigersinn rotiert, so dass der zwischen den beiden Rollen 21 platzierte Federdraht 6 in Richtung der Einführstrecke 23 vorgeschoben wird. Die Einführstrecke 23 weist im wesentlichen eine sich durch die Einführstrecke 23 erstreckende Öffnung 24 auf, durch welche der Federdraht 6 vorgeschoben wird. Sobald der Federdraht die Öffnung 24 verlassen hat, trifft dieser auf die Umformeinheit 3. Die Öffnung 24 stellt mit ihrer Mittelachse eine Bezugsachse A bereit, entlang welcher der Federdraht 6 verläuft.
Die Umformeinheit oder Federwindeinheit 3 umfasst im wesentlichen eine Umformrolle 30 mit einer Umformrille 31, sowie ein erstes Ablenkelement 32 und ein zweites Ablenkelement 33. Die Umformrolle 30 beeinflusst den Durchmesser der zu windenden Druckfeder, während die Ablenkelemente 32, 33 die Steigung der Druckfeder beeinflussen.
Die Umformrolle 30 ist derart zur Öffnung 24 angeordnet, dass der Federdraht 6 auf die Umformrille 31 trifft, so dass der Federdraht 6 entlang einer Kreisbahn abgelenkt wird und dabei die Druckfeder 1 geformt wird. Eine Ebene, welche sich parallel zur Bezugsachse A und durch den Mittelpunkt M der Umformrolle 30 erstreckt, kann als Hauptebene H definiert werden. Die Umformrolle 30 ist dabei mit der Hauptebene H bzw. mit dem Mittelpunkt M relativ zur Bezugsachse A der Öffnung 24 positionierbar. Durch die relative Positionierung wird der Durchmesser der Druckfeder angepasst. Die Hauptebene H ist vorzugsweise horizontal.
Zudem wird hier eine Referenzebene definiert, welche im wesentlichen durch die Umformrille 31 und durch die Bezugsachse A verläuft. Von dieser Referenzebene erstreckt sich in die eine Richtung nach hinten eine Richtung B und in die andere Richtung nach vorne eine Richtung C. In der vorliegenden Ausführungsform wird die innere Druckfeder 10 in Richtung B und die äussere Druckfeder 12 wird in Richtung C vorgeschoben bzw. bewegt.
Die Umformrolle 30 ist vorzugsweise über eine Schwenkbewegung in der Referenzebene bewegbar.
Die Ablenkelemente 32, 33 dienen der Ablenkung des Federdrahtes nachdem dieser von der Umformrille 31 umgeformt wurde. Beide Ablenkelement 32, 33 sind hier zylindrisch ausgebildet und lassen sich entlang der jeweiligen Mittelachse bewegen. Vorzugsweise werden die Ablenkelement 32, 33 durch jeweils einen Pneumatikzylinder oder einen Hydraulikzylinder bewegt. Die Ablenkelemente 32, 33 sind von einer Ruheposition in eine Wirkposition bewegbar. Die Wirkposition wird als die Position definiert, bei welcher der Federdraht 6 in Kontakt mit dem entsprechenden Ablenkelement 32, 33 ist. Der Federdraht 6 ist dabei entweder mit dem ersten Ablenkelement 32 oder mit dem zweiten Ablenkelement 33 in Kontakt. In der Figur 2 befindet sich das Ablenkelement 32 in der Wirkposition. Vorzugsweise sind die Ablenkelemente 32, 33 parallel zueinander angeordnet. Beide Ablenkelemente 32, 33 umfassen je eine Ablenkfläche 35, 36, mittels welcher der Federdraht 6 abgelenkt wird.
Ist das erste Ablenkelement 32 in seiner Wirkposition angeordnet, so wird die Druckfeder 10 entlang der ersten Mittelachse 11 gewunden wird, wobei sich die Windungen der hergestellten ersten Druckfeder 10 in diesem Fall in Richtung B bewegt oder erstreckt. Die Richtung B verläuft im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse A und parallel zur Hauptebene H von der Ablenkfläche 35 des ersten Ablenkelemente 32 bzw. von der Referenzebene nach hinten.
Anschliessend wird das zweite Ablenkelement 33 in Wirkposition angeordnet, so dass die Druckfeder 12 entlang der zweiten Mittelachse 13 gewunden, wobei sich die Windungen der hergestellten zweiten Druckfeder 12 in diesem Fall in Richtung C bewegt oder erstreckt. Die Richtung C verläuft im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse A und parallel zur Hauptebene H von der Ablenkfläche 36 des zweiten Ablenkelementes 33 bzw. von der Referenzebene nach vorne.
Sowohl das erste Ablenkelement 32 als auch das zweite Ablenkelement 33 stehen in der Wirkposition von der Referenzebene in die Richtung versetzt, in welche sich die Druckfeder erstrecken soll. Durch die Distanz zwischen Referenzebene bzw. Umformrille 31 und Ablenkfläche 35, 36 des jeweiligen Ablenkelementes 32, 33 wird die Steigung der Druckfeder vorgegeben. Die Funktion der Ablenkelemente 32, 33 wird untenstehend mit den weiteren Figuren im Detail erläutert.
Optional umfasst die Umformeinheit 3 ein Leitelement 38, welches als oberes Leitelement 38 bezeichnet werden kann. Das obere Leitelement 38 weist eine Leitfläche 380 auf, welche den Federdraht 6 direkt nach dem Austritt aus der Öffnung 24 in die entsprechende Richtung drückt, so dass der Federdraht bereits leicht vorgeformt auf die Umformrille 31 trifft. Die Leitfläche 380 steht dabei winklig zur Bezugsachse A. Die Position des Leitelementes 38, bei welcher der Federdraht 6 durch das Leitelement 38 abgelenkt wird, kann als Wirkposition bezeichnet werden. Sobald der Federdraht in Kontakt mit der Umformrolle 30 steht, wird das Leitelement 38 wieder zurückgezogen, wobei es dann nicht mehr mit dem Federdraht 6 im Eingriff ist und in der Ruheposition steht.
Ferner umfasst die Umformeinheit 3 vorzugsweise ein weiteres Leitelement 37, welches als unteres Leitelement 37 bezeichnet werden kann. Das untere Leitelement 37 ist in Richtung der Federwindung gesehen, nach den beiden Ablenkelementen 32, 33 angeordnet. Das untere Leitelement 37 greift bei der ersten Windung der Druckfeder unterstützend ein, um die Richtung, in welche sich die Druckfeder erstrecken soll, vorzugeben bzw. zu unterstützen. Das Leitelement 37 steht dann in der Wirkposition und lässt sich von dieser in eine Ruheposition bewegen.
Die Schneideinheit 4 (siehe Figur 8) steht im wesentlichen senkrecht zur Bezugsachse A und winklig zu den Richtungen B bzw. C. Die Schneideinheit 4 umfasst im wesentlichen ein Schneidwerkzeug 40 mit einer Schneidklinge 41, welches den Federdraht nach erfolgter Wicklung im Bereich der Öffnung 24 durchtrennt. Hierfür wird das Schneidwerkzeug 40 derart bewegt, so dass es die Achse A während des Durchtrennens des Federdrahtes 6 mit der Schneidklinge 41 übertritt.
Die Führungseinheit 5 umfasst hier im wesentlichen einen hinteren Führungsdorn 50 und einen vorderen Führungsdorn, der hier nicht gezeigt ist. Die beiden Führungsdorne 50 sind parallel zu den Mittelachsen der inneren Druckfeder 10 bzw. der äusseren Druckfeder 12 bzw. zu den Bezugsachsen B und C bewegbar. Während des Umformvorganges ragen die beiden Führungsdorne 50 bis in den Bereich der entstehenden Druckfeder, so dass Schwingungen der Druckfeder durch die Führungsdorne aufgefangen werden können. Alternativ kann auch nur ein Führungsdorn, vorzugsweise der hintere Führungsdorn 50, vorgesehen sein. Vorzugsweise ragt der Führungsdorn 50 derart durch die Feder hindurch, dass dieser die Feder nicht berührt, aber stützt, falls die Feder in Schwingungen versetzt wird. Hierfür weist der Führungsdorn 50 einen Durchmesser auf, welcher kleiner als der kleinste Durchmesser der inneren Druckfeder 10 ist.
In einer alternativen Ausführungsform, bei welcher ein vorderer und ein hinterer Führungsdorn angeordnet ist, kann der hintere Führungsdorn fest, also unbeweglich, angeordnet sein, und der vordere Führungsdorn lässt sich relativ zum hinteren Führungsdorn bewegen.
Die Figuren 3 bis 8 zeigen die Herstellung einer Eingangs beschriebenen mehrfachen Druckfeder.
In einem ersten Schritt wird, wie dies in Figur 3 dargestellt wird, der Federdraht 6 über die Zuführeinheit 2 der Umformeinheit 3 zugeführt. Dabei trifft das vordere Ende des Federdrahts 6 auf die Umformrille 31 in der Umformrolle 30. Die Umformrolle 30 ist dabei relativ zur Öffnung 24 so platziert, dass der Federdraht 6 unterhalb der horizontal liegenden Hauptebene H auf die Umformrolle 31 trifft. Dadurch wird der Federdraht wie in der Figur 3 gezeigt von der Hauptebene H nach unten abgelenkt.
Der Federdraht 6 trifft nach der Umlenkung durch die Umformrille 31 auf die Ablenkfläche 35 des ersten Ablenkelementes 32. Das erste Ablenkelement 32 steht dabei in seiner Wirkposition bzw. in der vorderen Position und ist relativ zur Öffnung 24 und zur Umformrille 31 derart angeordnet, dass die Ablenkfläche 35 in die Richtung, in welche der Federdraht 6 gewickelt werden soll, um eine bestimmte Distanz versetzt angeordnet ist. Die Distanz entspricht im wesentlichen der Steigung der Feder. Mit anderen Worten kann auch gesagt werden, dass die Ablenkfläche 35 von der Referenzebene in Richtung der Richtung B versetzt angeordnet ist.
Vor dem Auftreffen des Federdrahtes 6 auf die Umformeinheit 3 wird der Federdraht 6 mittels des oberen Leitelements 38 entsprechend geführt. In der Figur 3 wird gezeigt, dass das obere Leitelement 38 mit seiner abgeschrägten Fläche 380, den Federdraht 6 in Richtung Umformrolle 30 vorformt. Dies wirkt sich positiv auf die Präzision und Leistung der Maschine aus, da der Federdraht mit einer höheren Geschwindigkeit vorgeschoben wird. Sobald der Federdraht 6 mit der Umformrolle 30 in Kontakt ist, wird das obere Leitelement 38 von der entsprechenden Stelle weggefahren. Pfeil 381 stellt die Richtung der Bewegung des oberen Leitelementes 38 dar.
Sobald der Federdraht 6 mit dem ersten Ende 14 die Ablenkfläche 35 verlassen hat, trifft der Federdraht 6 auf das optional angeordnete untere Leitelement 37. Das untere Leitelement 37 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und umfasst eine konische Spitze 370 und eine Mantelfläche 371. Der Federdraht 6 wird von diesem Leitelement 37 durch die konische Spitze 370 oder die Mantelfläche 371 weiter abgelenkt und die bereits von der Ablenkfläche 35 bereitgestellte Richtungsvorgabe des Federdrahtes 6 weiter unterstützen. Das untere Leitelement 37 wird entlang seiner Mittelachse 372 von der Wirkposition zur Ruheposition zurückgezogen, sobald der Federdraht in die entsprechende Richtung, hier die Richtung B, geleitet wurde.
Vor, beim oder nach dem Auftreffen des Federdrahtes 6 auf die Umformrille 31 wird zudem der hintere Führungsdorn 50 nach vorne in Richtung der Referenzebene vorgeschoben. In einer alternativen Ausführungsform kann sich der Führungsdorn 50 bereits im vorderen Bereich befinden, wenn der Vorgang des Federwindes beginnt. Der Führungsdorn 50 dient im wesentlichen der Führung der Druckfeder, um zu verhindern, dass diese während der Herstellung in Schwingung versetzt wird.
In der Figur 4 wird nun gezeigt, dass bei einem weiteren Vortrieb des Federdrahtes, dieser derart umgeformt wird, dass die innere Druckfeder 10 geformt wird. In der Figur 4 wird die innere Druckfeder 10 mit einem ersten Umgang gezeigt. In dieser Figur ist nun auch erkennbar, dass sich die Windung der inneren Druckfeder 10 während der Herstellung entlang der Richtung B von der Referenzebene nach hinten erstreckt. In Richtung B gesehen bewegt sich das vordere Ende 14 dabei in Richtung Gegenuhrzeigersinn.
Der Vortrieb des Federdrahtes hält solange an, bis die gewünschte Länge der inneren Druckfeder 10 erreicht wird.
Während des Umformens des Federdrahtes 6 zur inneren Druckfeder 10 ist das erste Ablenkelement 32 relativ zur Bezugsachse A bzw. zur Umformrolle 31 bewegbar. Dadurch kann die Steigung der Feder für einen beliebigen Abschnitt individuell vorbestimmt werden. Mit anderen Worten heisst dies, dass die Distanz zwischen der Referenzebene und der Ablenkfläche 35 proportional zur Steigung der inneren Druckfeder 10 ist.
Die Figur 5 zeigt die innere Druckfeder 10, welche die vordefinierte Länge erreicht hat. In einem nächsten Schritt wird nun das erste Ablenkelement 32 von der Wirkposition in die Ruheposition bewegt und das zweite Ablenkelement 33 wird von der Ruheposition in die Wirkposition bewegt. Die Bewegung der jeweiligen Ablenkelemente 32, 33 erfolgt entlang der entsprechenden Mittelachse. Dieser Schritt wird in der Figur 6 detaillierter dargestellt. In der Figur 6 wird der Richtungswechsel vor Herstellung der äusseren Druckfeder 12 gezeigt. Während des Richtungswechsels fallen im wesentlichen zwei unterschiedliche Vorgänge an. Einerseits wird die Umformrolle 30 entlang einer kreisförmigen Bewegung von der Position zur Herstellung der inneren Druckfeder 10 zur Position zu Herstellung der äusseren Druckfeder 12 weggeschwenkt. Dies wird durch Pfeil W dargestellt. Während des Wegschwenkens der Umformrolle 30 wird der Übergangsabschnitt 16, welcher die innere Druckfeder 10 mit der äusseren Druckfeder 12 verbindet, geformt.
Andererseits wird das sich im Eingriff mit dem Federdraht 6 befindliches erstes Ablenkelement 32 von der Wirkposition in die Ruheposition zurückgezogen und das zweite Ablenkelement 33 wird von der Ruheposition in die Wirkposition vorgeschoben. Fortan steht der Federdraht 6 an der Ablenkfläche 36 des zweiten Ablenkelementes 33 an. Aufgrund der relativen Anordnung zwischen Bezugsachse B und Ablenkfläche 36 wird nun der Federdraht in die von der Richtung B entgegen gesetzte Richtung C geleitet.
In der Figur 7 wird der weitere Fortschritt der Federherstellung gezeigt. Der Federdraht 6 wird nun solange vorgeschoben, bis die gewünschte Federlänge der äusseren Druckfeder 12 erreicht wird.
Wie bereits im Zusammenhang mit der inneren Druckfeder 10 erwähnt, kann die Steigung und/oder der Durchmesser der äusseren Druckfeder 12 in einfacher Art und Weise während des Herstellvorganges verändert werden.
Die Steigung wird durch die relative Positionierung des zweiten Ablenkelementes 33 bzw. der Ablenkfläche 36 zur Bezugsachse A bzw. zur Umformrille 31 verändert. Hierfür wird das zweite Ablenkelement 33 in Richtung B oder C nach hinten bzw. nach vor geschoben.
Dadurch wird der Abstand zwischen der Referenzebene und der Ablenkfläche grösser, wenn sich das Ablenkelement in Richtung C verschiebt und kleiner, wenn sich das Ablenkelement in Richtung B verschiebt.
Der Durchmesser wird durch das Schwenken der Umformrolle 30 entlang der Richtung W angepasst.
Ferner ist in der Figur 7 ersichtlich, dass der Führungsdorn 50 sich immer noch in der vorderen Position befindet und die Druckfeder 1 entsprechend führt. Während der Herstellung der äusseren Druckfeder 12 wird der Führungsdorn 50 entlang der Richtung C nach vorne geschoben, um die mehrfache Druckfeder 1 zu führen. Somit wird verhindert, dass die mehrfache Druckfeder 1 während der Herstellung in Schwingung versetzt wird. Alternativ wird anstelle des hinteren Führungsdornes auch ein vorderer Führungsdorn entgegen der Richtung C von der vorderen Seite vorgeschoben. Dies hat den Vorteil, dass die Zeit, welche benötig wird, um die Führungsdorne aus der Druckfeder 1 zurückzuziehen, kleiner ist, als wenn nur ein einziger Führungsdorn vorhanden ist.
Die Figur 8 zeigt den letzten Schritt des Herstellverfahren, wobei hier die Schneideinheit 4 mit der Schneidklinge 40 die Druckfeder 1 von Federdraht 6 trennt. Mit diesem Vorgang wird zugleich das zweite Ende 18 geformt. Vor dem Schneidvorgang wird die Feder durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Greifelement ergriffen und kann dann nach dem Schneidvorgang weggeführt werden.
Nach dem Schneidvorgang wird das zweite Ablenkelement 33 aus dem Wirkbereich zurückgezogen und das erste Ablenkelement 32 wird in den Wirkbereich vorgeschoben, so dass die Ausgangsposition wieder hergestellt ist. Gleichzeitig wird die Umformrolle 30 in die Position gebracht, in welcher die innere Druckfeder 10 gewickelt werden kann.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Vorrichtung und des vorliegenden Verfahrens, dass eine Feder herstellbar ist, deren Steigung und Durchmesser über die Länge der Feder frei einstellbar ist, wobei eine Feder mit einer beliebigen Form herstellbar ist.

Bezugszeichenliste

1: Feder
2: Zuführeinheit
3: Umformeinheit
4: Schneideinheit
5: Führungseinheit
6: Federdraht
10: innerer Federteil
11: erste Mittelachse
12: äusserer Federteil
13: zweite Mittelachse
14: erstes Ende
15: Federwindungen
16: Übergangsabschnitt
17: Federwindungen
18: zweites Ende
21: Rolle
22: Rille
23: Einführstrecke
24: Öffnung
30: Umformrolle
31: Umformrille
32: erstes Ablenkelement
33: zweites Ablenkelement
35: Ablenkfläche
36: Ablenkfläche
37: unteres Leitelement
38: oberes Leitelement
40: Schneidwerkzeug
41: Schneidklinge
50: vorderer Führungsdorn
370: konische Spitze
371: Mantelfläche
372: Mittelachse
380: Leitfläche
381: Bewegungsrichtung
A: Mittelachse Federdraht
B: Richtung
C: Richtung
H: Hauptebene
R: Rotationsrichtung
M: Mittelpunkt
W: Verschwenkbewegung Umformrolle

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Feder (1) aus einem Federdraht (6) wobei Windungen eines ersten Federteils (10) hergestellt werden, wobei sich diese hergestellten Windungen in eine erste Richtung (B) bewegen, und wobei anschliessend Windungen eines zweiten Federteils (12) hergestellt werden, wobei sich diese hergestellten Windungen in eine von der ersten Richtung verschiedenen, insbesondere entgegengesetzten, zweiten Richtung (C) bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdraht (6) einer Umformrolle (30) und einem ersten Ablenkelement (32) zugeführt wird, so dass die Windungen des ersten Federteils (10) derart hergestellt werden, dass diese sich entlang einer ersten Mittelachse (11) in der ersten Richtung (B) bewegen, wobei anschliessend das erste Ablenkelement (32) durch ein zweites Ablenkelement (33) gewechselt wird, so dass die Windungen des zweiten Federteils (12) derart hergestellt werden, dass diese sich entlang einer zweiten Mittelachse (12) in der zweiten Richtung (C) bewegen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beim Wechseln vom ersten Ablenkelement (32) auf das zweite Ablenkelement (33) die Umformrolle (30) verschwenkt wird, wodurch ein Übergangsabschnitt (16) aus den Endwindungen des ersten Federteils (10) bzw. des zweiten Federteils (12) geformt wird, über welchen der erste Federteil (10) mit dem zweiten Federteil (12) verbunden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung der Steigung des ersten Federteils (10) das erste Ablenkelement (32) relativ zur Umformrolle (30) verschoben wird, und/oder dass zur Änderung der Steigung des zweiten Federteils (12) das zweite Ablenkelement (33) relativ zur Umformrolle (30) verschoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des Durchmessers des ersten Federteils (10) und/oder des zweiten Federteils (12) die Umformrolle (30) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdraht (6) vor dem Auftreffen auf die Umformrolle (30) durch ein Leitelement (38) in Richtung Umformrolle (30) umgelenkt wird, wobei das Leitelement (38) den Federdraht (6) nur solange umlenkt, bis eine erste vollständige Windung geformt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdraht (6) nach dem Verlassen der Umformrolle und/oder der Ablenkelemente (32, 33) durch ein weiteres Leitelement (37) in die erste oder zweite Richtung (B, C) umgelenkt wird, wobei das weitere Leitelement (37) den Federdraht solange umlenkt, bis mindestens eine erste vollständige Windung geformt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) als mehrfache Druckfeder ausgebildet wird, wobei der erste Federteil (10) ein innerer Druckfederteil (10) und wobei der zweite Federteil (12) ein äusserer Druckfederteil (12) ist, wobei der innere Druckfederteil (10) innerhalb des äusseren Druckfederteils (12) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum ersten Federteil (10) und zum zweiten Federteil (12) ein dritter, vierter, fünfter oder sechster Federteil hergestellt wird.
Vorrichtung zur Herstellung einer Feder (1) aus einem Federdraht (6) mit einer Umformeinheit (3) zur Herstellung:
- der Windungen eines ersten Federteils (10), wobei diese hergestellten Windungen in eine erste Richtung (B) bewegbar sind, und anschliessend :

- der Windungen eines zweiten Federteils (12), wobei diese hergestellten Windungen in eine von der ersten Richtung verschiedenen, insbesondere entgegengesetzten, zweiten Richtung (C) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass :

- die Umformeinheit (3) mindestens eine Umformrolle (30), ein erstes Ablenkelement (32), ein zweites Ablenkelement (33) und eine Wechseleinheit zum Wechseln der Ablenkelemente (32, 33) umfasst,

- die Vorrichtung eine Zuführeinheit umfasst, wodurch der Federdraht (6) der Umformrolle (30) und dem ersten Ablenkelement (32) zuführbar ist,

- die Wechseleinheit zum Wechseln des ersten Ablenkelements (32) und des zweiten Ablenkelements (33) geeignet ist, so dass wenn das erste Ablenkelement (32) angewendet wird, die Windungen des ersten Federteils (10) derart herstellbar sind, dass diese sich entlang einer ersten Mittelachse (11) in der ersten Richtung (B) bewegen, und wobei anschliessend wenn das erste Ablenkelement (32) durch das zweite Ablenkelement (33) gewechselt wird, die Windungen des zweiten Federteils (12) derart herstellbar sind, dass diese sich entlang einer zweiten Mittelachse (12) in der zweiten Richtung (C) bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ablenkelement (32) zum Vorgeben der Steigung des ersten Federteils (10) und das zweite Ablenkelement (33) zum Vorgeben der Steigung des zweiten Federteils (12) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, gekennzeichnet, durch Mittel zum Bewegen des ersten Ablenkelements (32) und des zweiten Ablenkelements (33) von einer Ruheposition in eine Wirkposition, in welcher die Ablenkelemente (32, 33) den Federdraht (6) jeweils derart ablenken, dass die Windungen des ersten Federteils (10) in eine erste Richtung (B) bewegbar sind, und dass die Windungen des zweiten Federteils (12) in eine zweite Richtung (C) bewegbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet, durch Mittel zum Verschieben des ersten Ablenkelements (32) und des zweiten Ablenkelements (33) bezüglich der Umformrolle (30), wobei dadurch die Steigung des jeweiligen Federteils (10, 12) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet, durch Mittel zum Schwenken der Umformrolle (30), so dass der Durchmesser des jeweiligen Federteils (10, 12) variierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet, durch ein Leitelement (38), welches zwischen der Zuführeinheit (2) und der Umformrolle (30) angeordnet ist und welches von einer Ruheposition in eine Wirkposition bewegbar ist, in der der Federdraht (6) in Richtung der Umformrolle (30) leitbar ist.
Vorrichtung nach dem Anspruch 14, gekennzeichnet, durch ein weiteres Leitelement (37), welches in Richtung des Federdrahtes (6) gesehen, nach der Umformrolle (30) angeordnet ist und welches von einer Ruheposition in eine Wirkposition bewegbar ist, in der der Federdraht (6) in Richtung der jeweiligen Mittelachse (11, 13) der Feder leitbar ist.