ITMI980815A1

ITMI980815A1 - EQUIPMENT FOR MANUFACTURING SPIRAL SPRINGS AND RELATED MANUFACTURING PROCESS

Info

Publication number: ITMI980815A1
Application number: IT98MI000815A
Authority: IT
Inventors: Gianni Moltrasio
Original assignee: Bobbio S R L
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-17
Also published as: EP0950445A3; IT1303020B1; EP0950445A2

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: Description of the Patent for Industrial Invention entitled:

“APPARECCHIATURA PER LA FABBRICAZIONE DI MOLLE AVVOLTE A SPIRALE E PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE RELATIVO." "EQUIPMENT FOR MANUFACTURING SPIRAL WINDED SPRINGS AND RELATED PRODUCTION PROCESS."

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

La presente invenzione ha come oggetto una apparecchiatura per la fabbricazione di molle avvolte a spirale. The present invention relates to an apparatus for manufacturing spirally wound springs.

La presente invenzione ha come oggetto un procedimento per la fabbricazione di molle avvolte a spirale. The present invention relates to a process for manufacturing spiral-wound springs.

Più in particolare il presente trovato ha come oggetto una apparecchiatura ed un procedimento per la curvatura di fili metallici, ad esempio per la fabbricazione di molle avvolte a spirale e aventi forme di solido di rivoluzione la cui generatrice può essere una qualsiasi composizione di linee algebriche; il solido può essere anche di forte conicità e avere inoltre passo tra le spire comunque variabile. More particularly, the present invention relates to an apparatus and a method for bending metal wires, for example for the manufacture of springs wound in a spiral and having forms of solid of revolution whose generator can be any composition of algebraic lines; the solid can also have a strong taper and also have a variable pitch between the coils.

Come è noto le macchine avvolgitrici per molle sono caratterizzate da alcune funzioni fondamentali. As is known, spring winding machines are characterized by some fundamental functions.

La prima di tali funzioni è l’avanzamento del filo, che viene ottenuto mediante rulli contrapposti, i quali premendo sul filo e ruotando con la stessa velocità periferica, imprimono al filo stesso il moto lungo il proprio asse ed imprimono inoltre una spinta adeguata al tipo di sollecitazione a cui verrà sottoposto. The first of these functions is the advancement of the wire, which is obtained by means of opposing rollers, which by pressing on the wire and rotating with the same peripheral speed, give the wire itself the motion along its axis and also impart a thrust suitable for the type. of solicitation to which it will be subjected.

La seconda funzione è l’incurvamento del filo che viene ottenuto mediante utensili posti a deviare la traiettoria rettilinea ed a provocare, con adeguato snervamento, il raggio di curvatura del filo. The second function is the bending of the wire which is obtained by means of tools placed to divert the rectilinear trajectory and to cause, with adequate yielding, the radius of curvature of the wire.

La terza funzione è lo scostamento delle spire che viene ottenuto mediante utensili posti trasversalmente alle spire ed inseriti allo scopo di scostare la prima spira dal suo piano di curvatura, provocando la generazione del passo fra le spire. The third function is the deviation of the coils which is obtained by means of tools placed transversely to the coils and inserted in order to displace the first coil from its plane of curvature, causing the generation of the pitch between the coils.

La quarta funzione è il taglio del filo che viene ottenuto mediante due utensili, di cui uno mobile rispetto all'altro nel piano di taglio, dotati di adeguata rigidità e precisione di traiettoria, sui quali agisce una forza di notevole entità, in grado di superare il limite di rottura del filo. The fourth function is the cutting of the wire which is obtained by means of two tools, one of which movable with respect to the other in the cutting plane, equipped with adequate rigidity and trajectory precision, on which a considerable force acts, able to overcome the breaking limit of the thread.

A tali funzioni fondamentali ne possono essere associate altre, sia di tipo supplementare, sia allo scopo di incrementare le prestazioni e la funzionalità dei dispositivi di base. Other functions can be associated with these fundamental functions, both of an additional type and for the purpose of increasing the performance and functionality of the basic devices.

Tuttavia, le macchine per molle sono notoriamente soggette a molteplici regolazioni e messe a punto da parte degli operatori, ai quali è demandato il compito di interpretare, secondo intuito ed esperienza, la modalità più adatta al raggiungimento del risultato. Quasi sempre il risultato viene raggiunto dopo prove e compromessi di tipo empirico; inoltre non sempre le predisposizioni sono riproponibili a distanza di tempo perché soggettive e con troppe variabili Ìndipendenti. However, machines for springs are notoriously subject to multiple adjustments and fine-tuning by operators, who are entrusted with the task of interpreting, according to intuition and experience, the most suitable way to achieve the result. The result is almost always achieved after empirical tests and compromises; furthermore, the predispositions are not always re-proposable after some time because they are subjective and with too many independent variables.

Ciò premesso, si osservi che nella tipologia di macchine per molle sono riconoscibili alcuni dei requisiti atti a realizzare le condizioni imposte dalla geometria della spira o dalla cinematica del moto dei piedini, sia in relazione al processo tecnologico, sia in funzione della dinamica della macchina avvolgitrice. Having said this, it should be noted that in the typology of spring machines some of the requisites suitable for achieving the conditions imposed by the geometry of the coil or by the kinematics of the motion of the feet are recognizable, both in relation to the technological process and in relation to the dynamics of the winding machine. .

Tali requisiti pongono problemi di identificazione del modello matematico che li esprime e di traduzione dei risultati in comportamenti cinematici dei meccanismi che operano sul filo in fase di realizzazione dell’oggetto molla. Vi sono inoltre comportamenti tecnologici, legati alla natura del materiale del filo, in funzione del grado di curvatura da imprimere, i quali richiedono una ulteriore sene di modelli matematici capaci di prevedere il comportamento elastoplastico del filo durante l’intero ciclo di lavorazione. These requirements pose problems in identifying the mathematical model that expresses them and in translating the results into kinematic behaviors of the mechanisms that operate on the wire during the construction of the spring object. There are also technological behaviors, linked to the nature of the wire material, depending on the degree of curvature to be impressed, which require an additional set of mathematical models capable of predicting the elastoplastic behavior of the wire during the entire processing cycle.

In particolare, la traiettoria dei piedini deve rispettare quanto più possibile la teoria sulla omoteticità delle spire, sia al variare della forma geometrica (per esempio in presenza di conicità o di variazione del passo), sia in fase di correzione del diametro impostato per compensare gli effetti del ritorno elastico (al variare del diametro molla cambia l’entità della correzione da apportare ma tale entità non è legata linearmente ai parametri geometrici). In particular, the trajectory of the feet must respect as much as possible the theory on the homotheticity of the coils, both when the geometric shape varies (for example in the presence of taper or pitch variation), and when correcting the diameter set to compensate for the effects of springback (as the spring diameter changes, the amount of correction to be made changes but this amount is not linearly linked to the geometric parameters).

Molti tentativi sono stati fatti e molti metodi empirici sono stati proposti per definire ii modo più rapido e ripetitivo di costruire una data molla, definiti alcuni dati di progetto. Ma l’elevato numero di possibili regolazioni e di dispositivi alternativi utilizzabili per uno stesso scopo ha reso alquanto problematica la univocità della programmazione del lavoro. Many attempts have been made and many empirical methods have been proposed to define the fastest and most repetitive way to build a given spring, defined some design data. But the large number of possible adjustments and alternative devices that can be used for the same purpose has made the uniqueness of the work schedule somewhat problematic.

Anche le macchine dotate di elaboratori a controllo numerico hanno fino ad oggi risolto solo parzialmente il problema della completa automazione del processo costruttivo, a causa di carenze di ordine matematico e tecnologico insieme, spesso legate alla insufficienza del modello matematico usato e alle carenti informazioni sulle caratteristiche elasto-plastiche del materiale di cui è costituito il filo. Even machines equipped with numerically controlled computers have so far only partially solved the problem of complete automation of the construction process, due to both mathematical and technological deficiencies, often linked to the insufficiency of the mathematical model used and the lack of information on the characteristics. elastic-plastics of the material of which the wire is made.

Inoltre, le modalità di taglio basate sul moto relativo fra utensile mobile e utensile fisso (detto anche spina di controtaglio) sono spesso condizionate dall’entità della corsa e dalla cedevolezza delle guide del moto rettilineo: la notevole escursione dell’utensile di taglio è purtroppo obbligata dalla necessità di non interferire con l’ingombro delle spire di maggior diametro nel caso di molle coniche; a tali carenze fa seguito la rapida usura dei taglienti e la formazione di bave. Inoltre il lavoro dei meccanismi a tale scopo forzatamente elevato, obbliga ad aumentare a dismisura la potenza installata e gli effetti d'urto sui dispositivi di taglio. Furthermore, the cutting methods based on the relative motion between the mobile tool and the fixed tool (also called counter-cutting pin) are often conditioned by the extent of the stroke and by the compliance of the rectilinear motion guides: unfortunately the considerable excursion of the cutting tool is forced by the need not to interfere with the overall dimensions of the coils of greater diameter in the case of conical springs; these deficiencies are followed by rapid wear of the cutting edges and the formation of burrs. Furthermore, the work of the mechanisms for this purpose is forced to increase dramatically the installed power and the impact effects on the cutting devices.

Un ulteriore problema è dato dal fatto che l’uso di filo di acciaio pretemprato, sempre più frequente, pone problemi di taglio ad ogni fine molla e di presenza di bave come possibile difetto sulle spire iniziali. A further problem is given by the fact that the use of pre-hardened steel wire, increasingly frequent, poses cutting problems at each end of the spring and the presence of burrs as a possible defect on the initial coils.

L’apparecchiatura oggetto della presente invenzione si propone di risolvere i problemi citati delle macchine preesistenti e di consentire il pieno controllo del processo produttivo partendo da semplici informazioni, costituite in genere dai dati contenuti nel disegno della molla. The equipment object of the present invention aims to solve the aforementioned problems of the pre-existing machines and to allow full control of the production process starting from simple information, generally consisting of the data contained in the drawing of the spring.

Uno scopo particolare dell'apparecchiatura dell’invenzione è quello di permettere, in modo semplice e rapido, anche la lavorazione di molle coniche. A particular purpose of the apparatus of the invention is to allow, in a simple and rapid way, also the processing of conical springs.

Queste finalità sono raggiunte dalla presente invenzione che ha come oggetto un’apparecchiatura per la fabbricazione di molle avvolte a spirale, comprendente un gruppo di avanzamento del filo, caratterizzata dal fatto di comprendere un gruppo per il supporto di almeno un piedino di conformazione della spira della suddetta molla, un utensile per la formazione del passo assiale della suddetta molla ed un gruppo di taglio, dove il suddetto gruppo di supporto dei piedini comprende una pluralità di slitte, azionate da rispettivi servomotori comandati da un elaboratore a controllo numerico, ed orientabili secondo direzioni atte a realizzare la corretta geometria delle spire della suddetta molla, in modo da contrapporre i suddetti piedini alla direzione di avanzamento del filo per ottenere lo snervamento e la deformazione del filo, in funzione delle proprietà tecnologiche del filo. These purposes are achieved by the present invention which has as its object an apparatus for the manufacture of spirally wound springs, comprising a wire feeding unit, characterized in that it comprises a unit for supporting at least one foot for conforming the coil of the aforesaid spring, a tool for forming the axial pitch of the aforesaid spring and a cutting assembly, where the aforesaid assembly for supporting the feet comprises a plurality of slides, operated by respective servomotors controlled by a numerically controlled computer, and orientable in directions suitable for realizing the correct geometry of the coils of the aforesaid spring, so as to oppose the aforesaid pins to the direction of advancement of the wire to obtain the yielding and deformation of the wire, according to the technological properties of the wire.

L’invenzione ha come oggetto inoltre un procedimento per la fabbricazione di molle avvolte a spirale, a partire da un filo alimentato all'apparecchiatura dell'invenzione, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di rilevazione delle proprietà tecnologiche del filo, effettuata mediante acquisizione di dati tecnologici sul filo della molla utilizzando la suddetta apparecchiatura, una fase di elaborazione dei suddetti dati per la costruzione di una curva di correlazione rappresentativa del comportamento elastoplastico del filo, ed una fase di impostazione dei gruppi utensili della suddetta apparecchiatura per l'ottenimento corretto della molla. The invention also relates to a process for the manufacture of spiral springs, starting from a wire fed to the apparatus of the invention, characterized in that it comprises a step for detecting the technological properties of the wire, carried out by acquiring technological data on the wire of the spring using the aforementioned apparatus, a step of processing the aforementioned data for the construction of a correlation curve representative of the elastoplastic behavior of the wire, and a step of setting the tool groups of the aforementioned equipment for obtaining the correct spring.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risulteranno più evidenti attraverso un esame della seguente descrizione, fatta a titolo illustrativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: Further advantages and characteristics of the present invention will become more evident through an examination of the following description, made for illustrative and non-limiting purposes, with reference to the attached drawings, in which:

la figura 1 illustra, schematicamente, l'apparecchiatura dell’invenzione vista di prospetto, in configurazione per molla destra; Figure 1 schematically illustrates the apparatus of the invention seen in elevation, in configuration for right spring;

la figura 2 illustra, schematicamente, l’apparecchiatura dell’invenzione vista di prospetto, in configurazione per molla sinistra; Figure 2 schematically illustrates the apparatus of the invention seen in elevation, in configuration for left spring;

la figura 3 illustra, schematicamente, l’apparecchiatura dell'invenzione vista di prospetto, in configurazione per molle di torsione; Figure 3 schematically illustrates the apparatus of the invention seen in elevation, in configuration for torsion springs;

la figura 4 illustra, schematicamente, l'unità di taglio vista di prospetto, parzialmente in sezione; Figure 4 is a schematic view of the cutting unit seen in elevation, partially in section;

la figura 5 illustra, schematicamente, l’unità di taglio vista di profilo, parzialmente in sezione; Figure 5 schematically illustrates the cutting unit seen in profile, partially in section;

la figura 6 rappresenta la geometria di conformazione della spira circolare di una molla a spirale; e figure 6 represents the conformation geometry of the circular coil of a spiral spring; And

la figura 7 rappresenta un diagramma sforzi-deformazioni relativo al materiale del filo costituente la molla a spirale. Figure 7 represents a stress-strain diagram relating to the material of the wire constituting the spiral spring.

Nella seguente descrizione si farà riferimento ad alcune realizzazioni preferenziali della presente invenzione, illustrate a titolo di esempio non limitativo delle possibili varianti dell'invenzione. In the following description reference will be made to some preferential embodiments of the present invention, illustrated by way of non-limiting example of the possible variants of the invention.

Al fine di comprendere il funzionamento dell'invenzione è opportuno premettere alcune considerazioni generali, precisando che con la presente invenzione si è voluto inquadrare il problema geometrico della molla, pur nelle sue infinite forme costruttive, e collegarlo a quello cinematico connesso, tipico della macchina per molle. In order to understand the operation of the invention it is appropriate to premise some general considerations, specifying that with the present invention we wanted to frame the geometric problem of the spring, albeit in its infinite constructive forms, and connect it to the connected kinematic one, typical of the machine for soft.

Infatti, nessuna funzione deve essere trascurata o sottratta al controllo numerico se si vuole rendere univoco il comportamento del processo; neppure le specifiche tecnologiche vanno lasciate all’interpretazione soggettiva dell’operatore. In fact, no function must be neglected or removed from the numerical control if the behavior of the process is to be made unique; even the technological specifications should not be left to the subjective interpretation of the operator.

A tale scopo si fa ora riferimento a due teoremi fondamentali atti ad introdurre la teoria di base delle macchine per molle: il primo geometrico e il secondo tecnologico. For this purpose, reference is now made to two fundamental theorems designed to introduce the basic theory of spring machines: the first geometric and the second technological.

Il primo dei suddetti teoremi ha come oggetto la geometria della spira circolare: è noto che la circonferenza c di avvolgimento della spira ottenuta con gli utensili o piedini, P1 e P2, tangenti ad essa e disposti, il primo a -a (per esempio -45°) ed il secondo a α (+45°) rispetto alla retta orizzontale passante per il centro O, (vedi Fig. 6) è caratterizzata dalle seguenti proprietà: The first of the above theorems has as its object the geometry of the circular loop: it is known that the circumference c of the coil winding obtained with the tools or feet, P1 and P2, tangent to it and arranged, the first at -a (for example - 45 °) and the second at α (+ 45 °) with respect to the horizontal line passing through the center O, (see Fig. 6) is characterized by the following properties:

a) mantenendo prefissato il punto A di tangenza della semiretta r (percorso del filo prima della deformazione), per qualunque circonferenza di raggio R, se si mantengono inalterati gli angoli di orientamento dei piedini, il punto 0 si muove lungo la verticale passante per A; a) keeping the point A of tangency of the ray r prefixed (path of the wire before deformation), for any circumference with radius R, if the orientation angles of the feet are kept unchanged, the point 0 moves along the vertical passing through A ;

b) le semirette s e t con origine in A e passanti rispettivamente per P, e P2 (orientate a 1⁄2 a e 3/2 a rispetto all’orizzontale) rappresentano il luogo dei punti di omoteticità delle circonferenze passanti per tre punti, di cui sia A fìsso e P, e P2 allineati verticalmente siano collocati sulle semirette s e t di orientamento prefissato. Ciò significa che tutte tali circonferenze hanno il centro posto sulla stessa verticale passante per A. b) the half-lines s and t with origin in A and passing respectively through P, and P2 (oriented at 1⁄2 a and 3/2 a with respect to the horizontal) represent the locus of the homotheticity points of the circumferences passing through three points, of which both A fixed and P, and P2 vertically aligned are placed on the half-lines s and t of predetermined orientation. This means that all these circles have their center placed on the same vertical passing through A.

Il secondo teorema ha come oggetto la tecnologia di deformazione del filo: la condizione di deformazione del filo, visto come trave inizialmente rettilinea di sezione costante, è di superare il limite di snervamento Q (vedi figura 7) e di provocare il cedimento plastico calibrandolo correttamente in relazione all deformazione unitaria di snervamento esn e al modulo elasto-plastico E1The second theorem has as its object the wire deformation technology: the deformation condition of the wire, seen as an initially straight beam with constant section, is to exceed the yield point Q (see figure 7) and to cause plastic failure by calibrating it correctly in relation to the unitary yield strain esn and to the elastic-plastic modulus E1

La deformazione effettiva del filo è vincolata alla sua sezione ed al braccio di applicazione della forza deformante secondo una relazione matematica che nel caso di sezione circolare è la seguente: The actual deformation of the wire is linked to its section and to the arm of application of the deforming force according to a mathematical relationship which in the case of a circular section is the following:

Pertanto la deformazione ym deve essere correlata al tipo di materiale e al suo trattamento, al quadrato del braccio L di applicazione delle forze e all’inverso del raggio rf della sezione circolare. Therefore the deformation ym must be related to the type of material and its treatment, to the square of the arm L of application of the forces and to the inverse of the radius rf of the circular section.

Dopo la deformazione il filo riprende le sue caratteristiche di elasticità a partire dalle dimensioni di una spira circolare diversa da quella impostata per la deformazione: tale comportamento viene denominato ritorno elastico ed è oggetto di elaborate valutazioni. After deformation, the wire resumes its elasticity characteristics starting from the dimensions of a circular coil other than that set for deformation: this behavior is called elastic return and is subject to elaborate evaluations.

La spira così ottenuta deve coincidere con quella definitiva della molla da costruire e la sua precisione determina la qualità del prodotto e la sua rispondenza a requisiti di funzionalità. The coil thus obtained must coincide with the final coil of the spring to be built and its precision determines the quality of the product and its compliance with functionality requirements.

Passando all'illustrazione dettagliata delle figure allegate, con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, l’apparecchiatura secondo il trovato, si compone del gruppo di rulli di avanzamento del filo 1, di due unità di taglio 2a e 2b, di un gruppo primo piedino 3 e di due distinti gruppi del secondo piedino, il 4a per molla destra e il 4b per molla sinistra (vedi anche figura). Il basamento 6 supporta, oltre ai vari gruppi elencati, anche i dispositivi per il passo assiale 5a e 5b. Moving on to the detailed illustration of the attached figures, with particular reference to the numerical symbols of the aforesaid figures, the apparatus according to the invention consists of the group of wire feed rollers 1, of two cutting units 2a and 2b, of a group first foot 3 and two distinct groups of the second foot, 4a for right spring and 4b for left spring (see also figure). The base 6 supports, in addition to the various groups listed, also the devices for the axial pitch 5a and 5b.

I mezzi di trascinamento 1 sono costituiti da varie coppie di rulli contrapposti e serrabili, in modo noto (ad esempio mediante martinetti oleodinamici 11), contro il filo 12: tali rulli vengono azionati con moto rotatorio intorno ai rispettivi assi da uno o pluralità di motori elettrici accoppiati mediante organi di trasmissione noti. La forza di serraggio e la componente di attrito conseguente, associata al moto di rotazione dei rulli, si trasmette al filo provocandone l’avanzamento verso i piedini formatori 13 e 14; lungo il percorso del filo vi sono i guidafilo 15, 16 e 17 atti a convogliare il filo stesso impedendogli di inflettersi per carico di punta. Sulla traiettoria del filo si frappone il primo piedino 13 che provoca una prima fase di flessione con superamento del limite di snervamento del filo nella sezione posta all’estremità del guidafilo 17. The dragging means 1 consist of various pairs of opposing rollers which can be clamped, in a known way (for example by means of hydraulic jacks 11), against the wire 12: these rollers are driven with a rotary motion around their respective axes by one or a plurality of motors electric coupled by known transmission members. The clamping force and the consequent friction component, associated with the rotation motion of the rollers, is transmitted to the wire causing it to advance towards the forming feet 13 and 14; along the path of the yarn there are the yarn guides 15, 16 and 17 suitable for conveying the yarn itself, preventing it from bending due to peak load. The first foot 13 intervenes on the trajectory of the wire which causes a first phase of bending with the overcoming of the yield point of the wire in the section located at the end of the wire guide 17.

La seconda fase di flessione avviene per l'intervento sulla traiettoria del filo da parte del secondo piedino 14: questo completa la deformazione del filo determinando il raggio finale della molla prima del ritorno elastico. The second bending phase takes place due to the intervention on the path of the wire by the second foot 14: this completes the deformation of the wire by determining the final radius of the spring before the elastic return.

Lungo il percorso curvilineo successivo il filo incontra il dispositivo per il passo assiale 5a atto ad imprimere una deformazione della spira nella direzione perpendicolare al piano della stessa. In alternativa al dispositivo 5a può essere utilizzato il dispositivo 18, detto passo verticale, atto anch’esso a deviare la traiettoria della spira che si sta formando, provocando la deformazione del filo per azione torsionale. Along the following curvilinear path the wire encounters the device for the axial pitch 5a adapted to impart a deformation of the coil in the direction perpendicular to the plane of the same. As an alternative to the device 5a, the device 18, called vertical pitch, can also be used, also able to deviate the trajectory of the loop that is being formed, causing the deformation of the wire by torsional action.

L’unità di taglio, fig. 4 e 5 , comprende due utensili, la spina di controtaglio 19 e l'utensile di taglio 20, a cavallo dei quali transita la spira 21 dopo la sua formazione. Quando la molla è completata e occorre tagliare il filo, l’utensile di taglio 20 si muove trasversalmente al filo 21 a fino a reciderlo con l'ausilio della spina di controtaglio 19. Se la molla è di tipo cilindrico la spira mantiene costante il suo diametro e la traiettoria del filo da recidere passa sempre nella posizione 21a; quando invece la molla è di tipo conico la spira cambia diametro e la sua traiettoria può spaziare fino alla posizione 21 b. Ma lo spazio necessario sarebbe in interferenza con l’utensile 20a. The cutting unit, fig. 4 and 5, comprises two tools, the counter-cutting pin 19 and the cutting tool 20, across which the coil 21 passes after its formation. When the spring is completed and the wire needs to be cut, the cutting tool 20 moves transversely to the wire 21 a until it is cut with the aid of the counter-cutting pin 19. If the spring is of the cylindrical type, the coil maintains its constant diameter and the trajectory of the wire to be cut always passes in the position 21a; on the other hand, when the spring is of the conical type, the coil changes diameter and its trajectory can range up to position 21 b. But the necessary space would be in interference with the tool 20a.

Per ovviare a ciò il presente trovato propone la soluzione innovativa di arretramento dell’utensile nella posizione 20b fino al completamento della molla. Al completamento di essa si riporta in posizione 20a per compiere il movimento di taglio nella direzione trasversale all’asse del filo. To obviate this, the present invention proposes the innovative solution of retracting the tool in position 20b until the spring is completed. Upon completion of it, it returns to position 20a to perform the cutting movement in the direction transverse to the axis of the wire.

La combinazione dei due movimenti viene realizzata mantenendo ferma la struttura portante 27 e muovendo la slitta 24 secondo due direzioni: quella verticale di taglio mediante il cinematismo biella 22 manovella 23, il cui piede di biella 28 è guidato verticalmente pur avendo. una cerniera di collegamento con la slitta 24; quella di oscillazione attorno al perno 28 comandata tramite il bilanciere 26 dalla camma 25 solidale all'albero della manovella 23. L'azione di taglio si ottiene, nel caso illustrato, non limitativo, tramite il motore elettrico 29 collegato tramite riduttore 30 all'albero della manovella 23: ad ogni giro completo di tale albero corrisponde un ciclo di taglio composto dalle seguenti fasi: avanzamento dell’utensile di taglio in posizione 20a; movimento verso il basso dello stesso contro la spina di controtaglio 19 e recisione del filo posto in 21 a; ritorno verso l'alto e arretramento fino alla posizione 20b. The combination of the two movements is carried out by keeping the supporting structure 27 stationary and moving the slide 24 in two directions: the vertical cutting direction by means of the kinematics connecting rod 22 and crank 23, whose connecting rod foot 28 is guided vertically despite having. a connection hinge with the slide 24; that of oscillation around the pin 28 controlled through the rocker arm 26 by the cam 25 integral with the shaft of the crank 23. The cutting action is obtained, in the case illustrated, not limiting, by means of the electric motor 29 connected by means of a reducer 30 to the shaft of the crank 23: each complete revolution of this shaft corresponds to a cutting cycle consisting of the following phases: advancement of the cutting tool in position 20a; moving it downwards against the counter-cutting pin 19 and cutting the thread located at 21a; back up and back to position 20b.

Nel caso di molla sinistra (vedi figura 2), si osservi che rispetto alla molla destra l’apparecchiatura deve cambiare la disposizione dei piedini di conformazione della spira. Il primo piedino 13 è ancora comandato dall'unità 3 il cui orientamento è la sola variante. Il secondo piedino 14 è invece trasferito dall'unità 4a all’unità 4b, già posizionata ma non utilizzata, nella molla destra. L'unità di taglio diventa la 2b cambiando di posizione solo l'utensile di taglio 20 e la spina di controtaglio 19. La formazione del passo assiale viene affidata all’apposito dispositivo montato in posizione 5b; l’eventuale passo verticale può essere ottenuto con lo stesso utensile 18 spostato sull’unità 2a. In the case of the left spring (see Figure 2), it should be noted that with respect to the right spring the equipment must change the arrangement of the coil conformation feet. The first foot 13 is still controlled by the unit 3 whose orientation is the only variant. The second foot 14 is instead transferred from unit 4a to unit 4b, already positioned but not used, in the right spring. The cutting unit becomes 2b by changing position only the cutting tool 20 and the counter-cutting pin 19. The formation of the axial pitch is entrusted to the special device mounted in position 5b; any vertical pitch can be obtained with the same tool 18 moved to unit 2a.

In tale modo si ottiene la predisposizione universale delle unità operative, valida per molle sia destre che sinistre, tale da non richiedere unità operative di personalizzazione da rimuovere e da sostituire. In this way the universal predisposition of the operating units is obtained, valid for both right and left springs, such as not to require customization operating units to be removed and replaced.

L’apparecchiatura dell'invenzione può anche essere utilizzata per realizzare molle di torsione (vedi figura 3). The apparatus of the invention can also be used to make torsion springs (see Figure 3).

Sotto tale denominazione vengono classificate molle variamente conformate e con pieghe e spire di andamento sia destro che sinistro. Per la loro costruzione si utilizza un solo piedino 31 il cui movimento è riferito a due coordinate, che in questo caso, non limitativo, esse sono cartesiane ortogonali. Under this denomination springs variously shaped and with folds and turns both right and left are classified. For their construction, a single foot 31 is used, the movement of which refers to two coordinates, which in this non-limiting case are Cartesian orthogonal.

Oggetto dei ritrovato è l’ottenimento dei due movimenti mediante le unità 3 e 4a già in posizione e di cui solo la 3 è semplicemente ruotata per assumere l'orientamento orizzontale (coordinata x). Su detta unità 3 viene installato il dispositivo 33 (che diventa perciò solidale alla slitta dell’unità 3) il quale supporta la slitta verticale 32 a cui è associato il piedino universale 31. The object of the invention is to obtain the two movements by means of units 3 and 4a already in position and of which only 3 is simply rotated to assume the horizontal orientation (x coordinate). The device 33 is installed on said unit 3 (which therefore becomes integral with the slide of the unit 3) which supports the vertical slide 32 to which the universal foot 31 is associated.

Il movimento secondo la coordinata verticale y è trasmesso daN’unità 4a tramite il supporto 34 impegnato nella guida 35 solidale alla slitta dell'unità 4a. The movement according to the vertical coordinate y is transmitted by N unit 4a through the support 34 engaged in the guide 35 integral with the slide of the unit 4a.

La deformazione dinamica del filo è ottenuta spingendo il filo stesso con i rulli 1 e con l'ausilio dei guidafilo 15, 16 e 17, imponendo le opportune deviazioni dell'asse mediante il piedino 31. Il taglio di fine molla è ottenuto con l'unità 2a. The dynamic deformation of the wire is obtained by pushing the wire itself with the rollers 1 and with the help of the wire guides 15, 16 and 17, by imposing the appropriate deviations of the axis by means of the foot 31. The end of spring cut is obtained with the unit 2a.

L'apparecchiatura del presente trovato attua il coordinamento dei vari movimenti mediante servomotori direttamente connessi a ciascuno degli assi di moto (le unità operatrici) senza collegamenti meccanici tra gli assi stessi. Le leggi di moto e le relazioni matematiche fra i movimenti sono quindi imposte mediante algoritmi via software, sono totalmente adattabili ad ogni tipo di comportamento allo scopo di realizzare innumerevoli tipi di molla senza vìncoli o limitazioni meccaniche. Questa soluzione tecnica innovativa consente di passare da un tipo di molla ad un altro senza complicate trasformazioni e messe a punto di tipo meccanico. The apparatus of the present invention carries out the coordination of the various movements by means of servomotors directly connected to each of the motion axes (the operating units) without mechanical connections between the axes themselves. The laws of motion and the mathematical relations between the movements are therefore imposed by software algorithms, they are totally adaptable to any type of behavior in order to create countless types of springs without mechanical constraints or limitations. This innovative technical solution allows you to switch from one type of spring to another without complicated mechanical transformations and adjustments.

Per semplificare lo schema di comando dei rulli di avanzamento del filo il quale, in genere, richiede l’uso di un cambio di velocità meccanico, viene utilizzato un servomotore con doppia gamma di velocità: nella prima, funziona a coppia costante (gamma di bassa velocità); nella seconda, funziona invece a potenza costante (gamma di alta velocità). To simplify the control scheme of the wire feed rolls, which generally requires the use of a mechanical speed change, a servo motor with double speed range is used: in the first, it operates at constant torque (low range speed); in the second, it operates at constant power (high speed range).

Il servomotore (o una pluralità di servomotori in parallelo meccanico ed in asse elettrico) è pilotato da Controllo Numerico in interpolazione con altri servomotori costituenti gli altri assi di comando dei dispositivi di formazione del diametro, dei passo e del taglio. The servomotor (or a plurality of servomotors in parallel mechanical and in electrical axis) is driven by Numerical Control in interpolation with other servomotors constituting the other control axes of the devices for forming the diameter, the pitch and the cut.

Gli assi di formazione del diametro della spira sono costituiti, come detto, da tre slitte separate e comandate ciascuna dal proprio servomotore: queste sono permanentemente montate in macchina sia quando viene prodotta una molla ad elica destra sia che la molla abbia elica sinistra. The axes for forming the diameter of the coil consist, as mentioned, of three separate slides each controlled by its own servomotor: these are permanently mounted in the machine both when a right helix spring is produced and when the spring has a left helix.

Gli assi di movimento sono perfettamente orientati secondo la direzioni teoricamente corrette come il teorema sulla geometria della spira richiede. The axes of movement are perfectly oriented according to the theoretically correct directions as the theorem on the geometry of the loop requires.

L’asse del primo piedino è costituito dalla stessa slitta, orientabile nelle due posizioni richieste dalle eliche destra e sinistra, oltre che in posizione orizzontale per consentire movimenti secondo assi cartesiani utilizzati nella costruzione di molle di torsione, anelli di aggancio o altre particolari forme costruttive di molle e loro derivati. The axis of the first foot is constituted by the same slide, which can be oriented in the two positions required by the right and left propellers, as well as in a horizontal position to allow movements according to Cartesian axes used in the construction of torsion springs, coupling rings or other particular construction shapes. springs and their derivatives.

L'asse del secondo piedino dispone di due slitte separate, ciascuna disposta nella direzione geometricamente corretta secondo le traiettorie rettilinee orientate: l’una a 66,5° nel primo quadrante per molle ad elica destra, ed un’altra a -66,5° nel quarto quadrante per molle ad elica sinistra. The axis of the second foot has two separate slides, each arranged in the geometrically correct direction according to the straight oriented trajectories: one at 66.5 ° in the first quadrant for right helical springs, and another at -66.5 ° in the fourth quadrant for left helical springs.

Ai noti sistemi di collegamento meccanico tra primo e secondo piedino, l’apparecchiatura oggetto del ritrovato, sostituisce un coordinamento via software mediante algoritmi gestiti dal Controllo Numerico al quale è affidata l’intera correlazione degli assi di movimento. Ciò consente di passare da molla destra a molla sinistra senza complicate sostituzioni di parti e conseguenti ritarature della apparecchiatura. To the known mechanical connection systems between the first and second pin, the equipment object of the invention replaces coordination via software using algorithms managed by the Numerical Control which is entrusted with the entire correlation of the movement axes. This allows to pass from right spring to left spring without complicated replacement of parts and consequent re-calibration of the equipment.

Per quanto riguarda il gruppo di taglio del filo, si osservi che su di una unità mobile verticalmente (per il posizionamento in zona ideale di lavoro secondo il diametro della molla) sono concentrati i dispositivi fondamentali del sistema di taglio, rigidamente connessi tra loro, sia per eliminare giochi e imprecisioni di accoppiamento, sia per favorire con un'unica manovra il corretto posizionamento del sistema. As regards the wire cutting unit, it should be noted that the fundamental devices of the cutting system, rigidly connected to each other, are concentrated on a vertically movable unit (for positioning in the ideal working area according to the diameter of the spring). to eliminate play and coupling inaccuracies, and to facilitate correct positioning of the system with a single maneuver.

Per eliminare gli inevitabili inconvenienti di dispositivi analoghi è stato introdotto un movimento di arretramento dell’utensile di taglio dal piano di avvolgimento della spira, evitando sia l'interferenza tra filo e utensile, sia l’eventuale altro inconveniente della corsa troppo lunga dell'utensile stesso, come nel caso di allontanamento verticale praticato allo stesso scopo sulla maggior parte delle macchine attuali. L’arretramento dal piano, sincronizzato con il movimento di salita e discesa è reso automatico da un cinematismo (ma tale dispositivo può essere anche di altra natura), permette di ridurre a valori minimi la corsa di taglio, e con essa il lavoro del sistema, anche in presenza di elevate forze di taglio, contribuendo così alla riduzione drastica della velocità d’impatto tra utensili e filo nell’azione di taglio. To eliminate the inevitable drawbacks of similar devices, a retraction movement of the cutting tool from the coil winding plane has been introduced, avoiding both the interference between wire and tool, and any other drawback of too long tool stroke. same, as in the case of vertical withdrawal practiced for the same purpose on most of the current machines. The retraction from the table, synchronized with the up and down movement, is made automatic by a kinematic mechanism (but this device can also be of another nature), it allows to reduce the cutting stroke to minimum values, and with it the work of the system , even in the presence of high cutting forces, thus contributing to the drastic reduction of the impact speed between tools and wire in the cutting action.

Il sistema costituisce un asse della macchina e viene correlato agli altri comandi consentendo di interpolare l'azione di taglio con la lunghezza del filo a molla completata. Dispone di un servomotore e di un cinematismo di amplificazione meccanica delle forze in un rapporto ottimale fra potenza installata ed efficacia operativa. , The system constitutes an axis of the machine and is correlated to the other commands allowing to interpolate the cutting action with the length of the completed spring wire. It has a servomotor and a kinematics for mechanical amplification of the forces in an optimal ratio between installed power and operating efficiency. ,

Il presente trovato comprende anche un procedimento per risolvere il problema della mancanza dì dati certi sulle caratteristiche tecnologiche del filo, utilizzando la stessa apparecchiatura avvolgitrice come strumento per il loro corretto rilievo, mediante una routine di misure e di elaborazioni di tipo statistico, seguendo indicativamente le seguenti modalità: The present invention also comprises a method for solving the problem of the lack of certain data on the technological characteristics of the yarn, using the same winding apparatus as an instrument for their correct measurement, by means of a routine of measurements and statistical processing, indicatively following the following modes:

si imposta un diametro di molla dal quadro di comando (CNC) e si avvolgono alcune spire; a spring diameter is set from the control panel (CNC) and some coils are wound;

si misura con un calibro d’officina il diametro effettivamente ottenuto e se ne comunica il valore al CNC digitalizzandolo sulla tastiera; the diameter actually obtained is measured with a workshop gauge and the value is communicated to the CNC by digitizing it on the keyboard;

si ripete l’operazione di impostazione, avvolgimento e misura per alcune volte, cambiando il diametro del campione: con l’accortezza che la scelta dei diametri venga fatta nel campo di escursione dei valori richiesti per quel diametro di filo. the setting, winding and measurement operation is repeated a few times, changing the diameter of the sample: making sure that the choice of diameters is made within the range of the values required for that wire diameter.

Dopo l’acquisizione può partire l’elaborazione dei dati impostati e di quelli ottenuti conseguentemente. Il programma prevede la correzione statistica degli errori di lettura, il calcolo della curva di regressione che rappresenta il comportamento elastoplastico del filo, e fornisce infine alla apparecchiatura l’esatta caratteristica dello specifico materiale in esame, come richiesto dal processo di curvatura e in correlazione rigorosa col risultato desiderato: la costruzione di una molla a disegno senza interventi soggettivi dell’operatore e senza dover eseguire in laboratorio tecnologico misure dispendiose. After the acquisition, processing of the data set and those obtained consequently can start. The program provides for the statistical correction of reading errors, the calculation of the regression curve that represents the elastoplastic behavior of the wire, and finally provides the equipment with the exact characteristic of the specific material under examination, as required by the bending process and in strict correlation. with the desired result: the construction of a design spring without subjective intervention by the operator and without having to perform expensive measurements in the technological laboratory.

Nel nostro caso basta impostare sul quadro di comando i due valori al limite di variazione del diametro, dopodiché il controllore suddivide in n gradini l'intervallo, esegue un tronchetto di molla formata dagli n gradini. L’operatore esegue le n misure e digita i valori misurati per la loro acquisizione da parte del In our case it is sufficient to set on the control panel the two values at the diameter variation limit, after which the controller divides the interval into n steps, executes a spring stub formed by the n steps. The operator performs the n measurements and enters the measured values for their acquisition by the

Analogamente vengono eseguiti i rilievi sul passo della molla per l’acquisizione di dati certi sul comportamento elastoplastico del filo nella deformazione combinata di flesso-torsione. Con modalità analoga anche la routine del passo propone all’operatore un tronchetto con alcune zone su cui rilevare i passi ottenuti, misurarli e comunicarne i valori al controllore. Similarly, the measurements are carried out on the spring pitch for the acquisition of certain data on the elastoplastic behavior of the wire in the combined bending-torsion deformation. In a similar way, the step routine also offers the operator a socket with some areas on which to detect the steps obtained, measure them and communicate the values to the controller.

Segue, anche per il passo, la elaborazione di una curva di correlazione rappresentativa del comportamento del filo in questo tipo di deformazione elastoplastica. Also for the pitch follows the elaboration of a correlation curve representative of the behavior of the wire in this type of elastoplastic deformation.

Anche per il passo l’unità di programmazione dispone dei valori reali con i quali impostare correttamente gli utensili della apparecchiatura per l’ottenimento corretto della molla. Even for the pitch, the programming unit has the real values with which to correctly set the tools of the equipment to obtain the correct spring.

Il materiale del filo può essere di diverse caratteristiche ma la loro valutazione viene effettuata con una prova in macchina rendendo possibile, in modo automatico, la predisposizione dei comportamenti funzionali. The material of the wire can have different characteristics but their evaluation is carried out with a test in the machine making it possible, in an automatic way, the predisposition of the functional behaviors.

Claims

CLAIMS 1. Apparatus for manufacturing spiral wound springs, comprising a wire feed unit, characterized in that it comprises a unit for supporting at least one foot for conforming the coil of the aforementioned spring, a tool for forming the axial pitch of the aforementioned spring and a cutting unit, where the aforementioned support assembly for the feet comprises a plurality of slides, operated by respective servomotors controlled by a numerically controlled computer, and orientable in directions suitable for achieving the correct geometry of the coils of the aforementioned spring , so as to oppose the aforesaid pins to the direction of advancement of the wire to obtain the yielding and deformation of the wire, according to the technological properties of the wire.

2. Apparatus for manufacturing spiral-wound springs according to claim 1, characterized in that the aforesaid assembly for supporting the spring conformation feet comprises a first slide adapted to support the first conformation foot of the coil of the aforesaid spring and a pair of slides, arranged symmetrically with respect to an axis parallel to the direction of advancement of the wire, each of which being adapted to support the second foot for conforming the coil according to the right or left orientation of the coil of the spring to be created.

3. Apparatus for the manufacture of coiled springs according to claim 2, characterized in that the aforementioned first slide can be oriented so that the respective first foot creates a right or left coil of the spring, while the second foot is positioned on the slide belonging to the aforesaid pair of slides opposed to the working direction of the aforesaid first foot.

4. Apparatus for manufacturing spirally wound springs, according to claim 1, characterized in that the aforesaid assembly for supporting the spring conformation feet comprises a first slide provided with a universal foot and oriented in a direction substantially parallel to the direction for feeding the thread, where the aforementioned first slide is connected to a second slide and provides means for transmitting the movement in a direction substantially perpendicular to the direction of advancement of the thread.

5. Apparatus for manufacturing spirally wound springs, according to claim 4, characterized in that the means for transmitting movement to said first slide comprise a support engaged in a guide integral with said second slide.

6. Apparatus for manufacturing spiral-wound springs, according to one or more preceding claims, characterized in that the aforesaid tool for forming the axial pitch of the aforesaid spring is connected to the support unit of the wire feed assembly and acts in a manner to impart a deformation of the coil in a direction perpendicular to the plane of the coil itself.

7. Apparatus for manufacturing spiral springs, according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the aforementioned tool for forming the axial pitch of the aforementioned coil consists of an element, connected to the aforementioned group of cut and able to cause deformation of the wire by torsional action.

8. Apparatus for manufacturing spiral-wound springs, according to one or more preceding claims, characterized in that the aforementioned cutting unit comprises a cutting tool and a counter-cutting pin, between which the coil of the spring passes after its formation, where the aforesaid cutting tool moves transversely to the wire until it is severed with the aid of the aforesaid counter-cutting pin.

9. Equipment for the manufacture of spiral springs, according to one or more preceding claims, characterized by the fact that the aforementioned cutting unit comprises a connecting rod and crank mechanism, operated by a motor connected via a reducer to the crank shaft.

10. Apparatus for manufacturing spirally wound springs, according to one or more preceding claims, characterized in that the aforesaid cutting assembly comprises, in the case of conical springs, the aforesaid cutting tool retracts to a first position suitable for allowing the passage of the coil, and in correspondence with the cutting operation it moves into a second position which allows the cutting movement to be carried out in the direction transverse to the axis of the wire.

11. Apparatus for manufacturing spiral springs, according to claim 10, characterized in that the movement between the aforementioned first and second position of the cutting tool is achieved by means of a cam, integral with the shaft of the aforementioned crank, and equipped with a rocker arm that transmits its oscillation to the aforementioned cutting tool.

12. Apparatus for the manufacture of spiral springs, according to one or more preceding claims, characterized in that the aforesaid wire feed assembly comprises a dual speed range servomotor, having constant torque operating modes, or alternatively, constant power mode of operation.

13. Apparatus for manufacturing spiral springs, according to claim 12, characterized by the fact that the aforesaid servomotor is piloted by numerical control, in interpolation with the other servomotors constituting the other control axes of the aforesaid coil manufacturing groups, of the pitch and cut.

14. Process for the manufacture of spiral springs, starting from a wire fed to the apparatus of the preceding claims, characterized in that it comprises a step for detecting the technological properties of the wire, carried out by acquiring technological data on the wire of the spring using the aforesaid apparatus, a step of processing the aforesaid data to construct a correlation curve representative of the elastoplastic behavior of the wire, and a step of setting the tool groups of the aforesaid apparatus for obtaining the correct spring.

15. Process for the manufacture of spiral springs, starting from a wire fed to the apparatus of the preceding claims, characterized by the fact that the aforementioned step of detecting the technological properties of the wire, comprises the setting of a diameter of a sample of the spring to be obtained and the winding of some coils by means of the aforementioned apparatus; the measurement of the diameter actually obtained and the sending of this diameter value to the control unit of the aforementioned apparatus, where these operations are repeated a few times, changing the diameter of the sample, and the choice of diameters is made in the range of range of the values required for that wire diameter.

16. Process for the manufacture of spiral springs, from a wire fed to the apparatus of the preceding claims, characterized in that the aforementioned phase of processing the detected data provides for the statistical correction of the reading errors of the apparatus and the calculation of the regression curve that represents the elastoplastic behavior of the wire, in order to provide the exact properties of the specific material under examination, as required by the bending process and in strict correlation with the desired result.

17. Process for the manufacture of spiral springs, starting from a wire fed to the apparatus of the preceding claims, characterized in that the aforementioned phases of detection and processing of the detected data include the acquisition of certain data on the elastoplastic behavior of the wire in the combined bending-torsion deformation.