DE2715740C2 - Numerisch gesteuerte Vorrichtung zur Herstellung von Federn - Google Patents

Description

a) Man speichert ein bestimmtes Zeitintervall ίο;

b) man generiert ein Startsignal für die Schneidvorrichtung (26) zu oder vor dem Moment, in dem die Feder fertig gewickelt ist;

c) man mißt ein Zeitintervall ;, wenn die Feder vollendet ist, wobei das Zeitintervall f der Zeitdauer zwischen dem Moment der Fertigstellung der Feder und dem Moment, zu dem diese vom Draht abgeschnitten wird, entspricht; und

(!) man vergleicht die beiden Zeitintervalle und korrigiert bei t₀ < t derart, daß der Startzeitpunkt für die Abschneidevorrichtung vorverlegt wird, so daß er früher liegt als beim vorhergehenden Wickelvorgang und führt einen Selbstlernschritt aus, indem man den gespeicherten Startzeitpunkt für die Schneidvorrichtung durch den vorverlegten Zeitpunkt ersetzt, um somit das Zeitintervall t von der Beendigung des Formvorganges bis zum Abschneiden vom Draht mit dem vorbestimmten Zeitintervall ίο in Übereinstimmung zu bringen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin im Speicher des Mikrocomputers einen Soll-Wert speichert, welcher der Form und den Abmessungen der herzustellenden Feder entspricht, sowie einen Wertesatz, welcher in Annäherung berechneten Daten zur Steuerung der Vorrichtung entspricht, wobei das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfaßt:

a) man mißt nach Fertigstellung einer Feder deren Form und Abmessungen;

b) man hält diesen Meßwert im Mikrorechner;

c) man vergleicht den gemessenen Wert mit dem Sollwert;

d) man korrigiert den Wertesatz zur Steuerung der Vorrichtung basierend auf dem Vergleichsresultat derart, daß der Unterschied zwischen dem Soll-Wert und dem gemessenen Wert abnimmt;

e) man wiederholt die Federherstellung basierend auf dem korrigierten Wertesatz, wobei der Meßvorgang vorzugsweise folgendermaßen durchgeführt wird:

man bringt die vollständig geformte Feder, die vom Draht abgeschnitten werden soll, zwischen einen Sensor (116) mit einem Feld von fotoelektrischen Elementen und eine Lichtquelle (114), welche Licht im wesentlichen senkrecht auf den Sensor wirft, so daß sich auf dem Sensor erleuchtete und abgedunkelte Abschnitte bilden, tastet sequentiell die fotoelektrischen Elemente ab und zählt die Pulse der fotoelektrischen Elemente und berechnet aus den Pulsen den Meßwert, welcher der Form und den Abmessungen der Feder entspricht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerisch gesteuerte Vorrichtung zur Herstellung von Federn nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus der US-PS 39 06 766 ist eine derartige numerisch gesteuerte Vorrichtung im Prinzip bekannt. Allerdings ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen, wie der Vorschubmechanismus für das Steigungseinstellwerkzeug ausgebildet sein soll. Praktische Versuche haben jedoch ergeben, daß sich mit einer direkten, an den ersten Impulsmotor gekoppelten Vorschubmechanik nur relativ geringe Arbeitsgeschwindigkeiten erzielen lassen, es sei denn, man verwendet zur Erzielung einer hinreichenden Beschleunigung weit überdimensionierte Antriebsmotoren. Darüber hinaus ist in der vorgenannten Schrift nichts darüber gesagt, wie man die Steuerung der die Federform bestimmenden Elemente so vornehmen kann, daß trotz höchster Arbeitsgeschwindigkeit mit

vertretbarem Maschinenaufwand hoch präzise und reproduzierbare Federn hergestellt werden können.

Aus der Zeitschrift »Elektronik«: 1974, Heft 10, Seiten 371 —374 und aus der Zeitschrift »Regelungstechnische Praxis und Prozeß-Rechentechnik«: 1974, Heft 1, Seiten 1 —8 ist es auch bekannt. Rechner für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen einzusetzen. Für die Anwendung von Rechnern bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung sind diesen Veröffentlichungen jedoch keine konkreten Hinweise zu entnehmen.

Aus der Zeitschrift »Springs«: 1969 Vol. 8, Nr. 1 Seiten 21—25 sind eine Reihe von Problemen bekannt, die sich bei der numerischen Steuerung von gattungsgemäßen Vorrichtungen ergeben. Der Autor dieses Artikels schlägt zur Lösung der erläuterten Probleme eine »hypothetische« Maschine vor, die eine Korrektur von vorgegebenen Wickeldaten anhand von Meßergebnissen durchführen soll. Dem Artikel ist jedoch nicht zu entnehmen, wie eine derartige Korrektur tatsächlich vonstatten gehen soll, um damit bei der geforderten hohen Arbeitsgeschwindigkeit mit vertretbarem Aufwand präzis gewickelte Federn herstellen zu können.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von Federn der eingangs genannten Art mit geringem Aufwand so weiterzubilden, daß bei einer möglichst hohen Arbeitsgeschwindigkeit präzis geformte Federn hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs gegebenen Merkmale gelöst, bevorzugte Ausführungsformen hiervon werden in den Unteransprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Gestaltet man die Steuerschaltung für eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 so, wie in den Ansprüchen 5 und 6 beschrieben, so läßt sich mit nur geringem Aufwand eine erhebliche weitere Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit erzielen, wobei die in Kauf zu nehmenden Toleranzen der Federdaten weiter sinken.

Stellt man unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 Federn nach den Verfahren gemäß Anspruch 7, vorzugsweise nach Anspruch 8 her, so erhält man ebenfalls mit geringem Aufwand bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit präzis geformte Federn.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung ist gewährleistet, daß trotz drehmoment- bzw. beschleunigungsschwacher Antriebsmittel selbst relativ abrupte Änderungen in der Federsteigung präzis eingehalten werden können, wobei die dafür notwendigen Maßnahmen relativ simpel sind und die erfindungsgemäße Vorrichtung somit kostengünstig gefertigt werden kann.

Weiterhin ist es dadurch, daß man die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der hier aufgezeigten Steuerschaltung versieht, möglich, eine weitere Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit zu erzielen, wobei gleichzeitig die während des Betriebes auftretenden und zu Schwankungen der Federdaten führenden Änderungen der Betriebsparameter aufgefangen werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden einige Ausführungsbeispiele anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine allgemeine Darstellung der numerisch gesteuerten Vorrichtung zur Herstellung einer Feder,

F i g. 2 teilweise im Schnitt eine Vorderansicht des Vorschubmechanismus für die Wickelspilze,

F i g. 3 ein Diagramm, aus dem die Beziehung zwischen der Länge des zugeführten Drahtes und der Bewegung der Wickelspitze bei der Herstellung einer Kegelfeder hervorgeht,

Fig.4 teilweise im Schnitt eine Vorderansicht des Vorschubmechanismus für das Steigungseinstellwerkzeug,

Fig. 5 ein Diagramm, aus dem die Beziehung zwischen der Länge des zugeführten Drahtes und der Bewegung des Steigungseinstellwerkzeugs bei der Herstellung einer zylindrischen Feder hervorgeht,

F i g. 6 die Meßeinrichtung aus F i g. 1 im Meßzustand, Fig. 7 eine Abtastschaltung, die bei der Messung nach F i g. 6 verwendet wird,

Fig.8 ein Blockschaltbild, aus dem die Arbeitsweise der Vorrichtung der F i g. 1 hervorgeht, und

F i g. 9 ein Blockschaltbild, aus dem die Arbeitsweise hervorgeht, wenn ein Impulsmotor zum Antrieb der Zuführungswalzen verwendet wird.

F i g. 1 zeigt die Außenform der Anordnung der numerisch gesteuerten Vorrichtung zur Herstellung einer Feder gemäß der Erfindung. Die Größe der Teile und deren Lagebeziehung sind in geeigneter Weise vergrößert oder verkleinert. In Fig. 1 wird ein Draht 10 für eine Feder von rechts nach links über eine vordere Führung 12, Zuführungswalzen 14 und 16 und eine hintere Führung 18 zugeführt und trifft auf eine in Längsrichtung verstellbare Wickelspitze 20, um zu einer Schraubenfeder mit einem bestimmten Durchmesser geformt zu werden. Eine bestimmte Steigung wird durch ein Steigungseinstellwerkzeug 22 eingestellt, das senkrecht zur Zeichenebene angeordnet werden kann. Auf diese Weise wird eine Feder am vorderen Ende des Drahtes 10 gebildet. Die am vorderen Ende des Drahtes 10 gebildete Feder wird von dem Draht 10 durch eine Schneideinrichtung 26 abgeschnitten, die von einer Kurvenscheibe 24 angetrieben wird, wenn der Draht 10 eine bestimmte Strecke vorgerückt ist. Innerhalb der Feder 28 ist eine Stange 30 angeordnet, die zusammen mit der Kurvenscheibe 24 und der Schneideinrichtung 26 einen Schneidmechanismus bildet, wobei die Stange 30 zusammen mit der sich nach oben bewegenden Schneideinrichtung 26 eine Schneidkante bildet.

Mit 32 ist ein Dreh-Codierer bezeichnet, der ein Impulssignal mit einer Folgefrequenz entsprechend der Laufgeschwindigkeit des Drahtes 10 erzeugt. Mit 34 und 36 sind zwei Walzen bezeichnet, die so angeordnet sind, daß sie den Draht 10 erfassen und den Dreh-Codierer proportional der Drahtgeschwindigkeit drehen.

Mit 38 ist eine Zuführungswalzen-Antriebseinrichtung für die Zuführungswalzen 14 und 16 und mit 54 ein Motor zum Antrieb dieser Einrichtung bezeichnet. Mit

so 40 und 42 ist eine Antriebseinrichtung für die Wickelspitze bzw. eine Antriebseinrichtung für das Steigungseinstellwerkzeug bezeichnet. Mit 44 ist ein Zwischenmechanismus bezeichnet, der mit dem Motor 54 verbunden ist (die Verbindung ist nur durch eine unterbrochcne Linie angegeben), um die Kurvenscheibe 24 anzutreiben. Mit 46 ist eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Abmessungen der Feder vor dem Schneidvorgang, und mit 48 eine Führung bezeichnet, die die abgeschnittene Feder zu einer Sortiereinrichtung 50 leitet. Die Sortiereinrichtung 50 sortiert die abgeschnittenen Spiralfedern entsprechend den Kontrollergebnissen der Meßeinrichtung 46. Die Antriebseinrichtung 38 für die Zuführungswalzen kann von einem kontinuierlich drehenden Motor 54 (Fi g. 1) wie einem Induktionsmotor, einem .Syn-

b5 chronmotor oder einem üblichen Gleichstrommotor angetrieben werden, und ist mit zwei Systemen von Geschwindigkeitsänderungsmechanismen (nicht gezeigt) versehen, um die Drehung des Motors 54 zu den Zufüh-

rungswalzen 14 und 16 zu übertragen. Zwischen dem Geschwindigkeitsänderungsmechanismus und den Zuführungswalzen 14 und 16 sind Kupplungen 56 und 58 (F i g. 8) angeordnet, um eines der beiden Systeme von Geschwindigkeitsänderungsmechanismen zu wählen, sowie eine Bremse 60 (Fig.8), um den Leerlauf der Zuführungswalzen 14 und 16 zu dämpfen, wenn die Kupplungen ausgerückt sind. Der Zwischenmechanismus 44 dient dazu, die Kurvenscheibe 24 zu einem bestimmten Zeitpunkt durch den Motor 54 zu drehen, um die Feder 28 zu schneiden; er weist eine Kupplung 62 (Fig.8) und eine Bremse 64 zur Dämpfung des Leerlaufs der Kurvenscheibe 24, wenn die Kupplung 62 ausgerückt ist, auf.

Die Antriebseinrichtung 40 für die Wickelspitze und die Antriebseinrichtung 42 für das Steigun^seinsteiiwerkzeug sind ebenso wie die zuvor erwähnten Einrichtungen und Mechanismen auf eine Bodenplatte 78 angeordnet und werden von einem Mikrorechner 80, der auf der gleichen Bodenplatte angeordnet ist, numerisch gesteuert.

Die Antriebseinrichtung 40 der Wickelspitze hat, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, einen Impulsmotor 66 und einen Vorschubmechanismus 68, der von dem Motor 66 angetrieben wird, um die Wickelspitze 20 nach rechts bzw. vorwärts und nach links bzw. rückwärts zu verschieben. Wenn die Wickelspitze 20 vorwärts bewegt wird, wird der Durchmesser des gewickelten Teils der Feder 28 verringert. Wenn die Wickelspitze 20 zurückbewegt wird, wird der Durchmesser des gewickelten Teils vergrößert. Bei der Antriebseinrichtung 40 der Wickelspitzc in Fig. 2 bezeichnet 82 eine Antriebsspindel, deren beide Enden in einem Gehäuse 70 gelagert sind, und die von dem Impulsmotor 66 über Zahnräder 86 und 88 gedreht wird. Die Antriebsspindel 82 ist mit einem Schieber 92 versehen, der in Führungsnuten 90 eingreift, die an dem Gehäuse 70 am oberen und unteren Ende vorgesehen sind. Der Schieber 92 bewegt sich in der Figur entsprechend der Drehrichtung des Impulsmotor 66 nach links oder rechts. An dem Schieber ist ein erstes Antriebselement 94 befestigt, das über das Gehäuse 70 nach rechts parallel zu der Antriebsspindel 82 vorsteht und an dessen Ende eine Wickelspitze 20 befestigt ist. Links von dem Schieber 92 befindet sich eine Druckfeder 96, die auf der Antriebsspindel 82 lose sitzt und den Schieber 92 nach rechts drückt.

Wenn die Wickelspitze 20 nach links zurückgezogen wird, wird die auf den Impulsmotor 66 wirkende Last infolge der Wirkung der Druckfeder % erhöht, während beim Vorrücken der Wickelspitze 20 nach rechts diese Last verringert wird. Im allgemeinen wird die Wickelspitze 20 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit bewegt. Damit wird der Impulsmotor 66 mit einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben, so daß er ein ausreichendes Drehmoment erzeugen kann und bei der Formung der Feder keine Schwierigkeit auftritt. Bei der Herstellung einer Kegelfeder jedoch sollte, obwohl die Wickelspitze 20 mit einer relativ geringen Geschwindigkeit bei dem Vorgang der Formung des Kegelabschnittes zurückgezogen wird, der Draht am Ende der Feder mit maximalem Durchmesser abgeschnitten werden, so daß die Wickelspitze 20 schnell vorrücken muß, um diesen Umfang zur Arbeitsstelle der Schneideinrichtung 26 zu schieben, wo der Draht geschnitten wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Draht einen vom Umfang des zuvor erwähnten Abschnittes mit maximalem Durchmesser zur Mitte hin vorstehenden Ansatz bildet, der spiralig nach innen gekrümmt ist, wenn die Wickelspitze 20 langsam vorgerückt wird. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Draht in diesem Zustand geschnitten wird, ein unerwünschter Ansatz am unteren Teil der Kegelfeder verbleibt. Um aber die Wickelspitze 20 rasch vorzurükken, muß der Impulsmotor 66 schnell gedreht werden, so daß er einer erheblichen Last ausgesetzt ist. Wenn der Impulsmotor 66 so ausgebildet ist, daß sein Drehmoment bei einer schnellen Drehung abnimmt, sollte vorzugsweise eine Einrichtung zur Verringerung dieser

ίο Last vorgesehen sein, wenn die Wickelspitze 20 rasch vorrückt. Die Druckfeder 96 drückt die Wickelspitze 20 über den Schieber 92 vorwärts, so daß die Last an dem 20 erforderlich ist, verringert werden kann. Die Wickelspitze 20 kann daher rasch vorrücken, um eine Kegelfeder ohne irgendeinen Ansatz, wie er zuvor erwähnt wurde, zu erzeugen, in dieser Position wird dann, direkt nach dem Abschneiden der einen Feder der Wickelvorgang für die nächste Feder an deren schlankem Ende begonnen. Der verwendete Impulsmotor 66 braucht nicht besonders stark zu sein. Außer der zuvor genannten Funktion wirkt die Druckfeder 96 entgegen der Druckkraft, die auf die Wickelspitze 20 wirkt, um sie zurückzuschieben, so daß die Drucklast zwischen dem Schieber 92 und der Antriebsspindel 82 durch diese Federkraft verringert werden kann, wodurch die Bewegung des Schiebers 92 erleichtert wird.

F i g. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem zugeführten Draht und der Bewegung der Wickelspitze 20 bei der Herstellung einer Kegelfeder. Die Wickelspitze 20 bewegt sich aus der Stellung A entsprechend dem Kopfteil der Kegelfeder und folgt dem zugeführten Draht zur Bildung eines Kegelabschnittes zwischen A und C über B. Danach wird die Wickelspitze 20 rasch von C nach D vorgerückt, wo der Draht sofort abgeschnitten wird.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die Rücklaufgeschwindigkeit der Wickelspitze 20 zwischen A und C über B niedrig, während die Vorschubgeschwindigkeit der Wickelspitze 20 zwischen C und D hoch ist. Die Druckfeder 96 wird zwischen A und C über B zusammengedrückt und zwisehen C und D entspannt, um die Last am Impulsmotor 66 zu verringern.

Die in Fig.4 gezeigte Antriebseinrichtung 42 des Steigungseinstellwerkzeugs ist mit einem Impulsmotor 74 und einem Vorschubmechanismus 76 versehen, der von dem Motor 74 angetrieben wird, um das Steigungseinstellwerkzeug 22 senkrecht zur Ebene der F i g. 1 zu bewegen, wodurch die Steigung der Feder bestimmt wird. Der Mechanismus 76 hat ein Gehäuse 84 und einen ersten und einen zweiten Mechanismus 71 und 72 in diesem Gehäuse. Der erste Mechanismus 71 ist dem ersten Vorschubmechanismus 68 zum Antrieb der Wikkelspitze 20 ähnlich und wird von dem Impulsmotor 74 angetrieben. Die Drehung des Impulsmotors 74 wird über Zahnräder 86 und 88 auf die Antriebsspindel 82 übertragen, der Schieber 92 wird zusammen mit dem ersten Antriebselement 94, das parallel zu der Antriebsspindel 82 verläuft, in F i g. 4 von einer zur anderen Seite bewegt.

Der zweite Mechanismus 72 ist mit einer Halterung 98 am Ende des Gehäuses 84 versehen. In die Halterung ist ein zweites Antriebselement 100 eingesetzt, das es verschiebbar koaxial zu dem ersten Antriebselement 94 durchläuft. Eine Druckfeder 104 ist zwischen einen Flansch 102 am linken Ende des zweiten Antriebselements 100 und die Halterung 98 eingesetzt, so daß das zweite Antriebselement 100 nach links vorgespannt ist. Am rechten Ende des zweiten Antriebselements 100 ist das Steigungseinstellwerkzeug 22 befestigt, an dessen

linker Seite ein Anschlaghalter 106 angeordnet ist. Der Anschlaghalter 106 wird mit einem Anschlag 110 in Berührung gebracht, der in die Halterung 98 parallel zu dem zweiten Antriebselement 100 verschiebbar eingesetzt und durch einen Befestigungsbolzen 108 zusammen mit der Wirkung der Druckfeder 104 positioniert wird. Wenn der Befestigungsbolzen 108 gelöst wird, wird der Anschlag 110 von einer Feder 112, die in die Halterung 98 eingesetzt ist, nach rechts geschoben. Wenn der Befestigungsbolzen 108 gelöst wird, wird das zweite Antriebselement 100 nach links oder rechts geschoben, um einen geeigneten Zwischenraum S zwischen sich und dem rechten Ende des ersten Antriebselements 94 aufrecht zu halten. Anschließend wird der Befestigungsbolzen 108 festgezogen, so daß der Anschlag 110 in der richtigen Weise angeordnet ist.

Bei dem zweiten Antriebsmechanismus 72, wie er in Fig.4 gezeigt ist, ist das zweite Antriebselement 100 nach links geschoben bzw. zu einer Stelle zurückgezogen, die von dem Anschlag 110 bestimmt wird, und es besteht ein Zwischenraum 5 zwischen dem ersten und zweiten Antriebselement 94 bzw. 100. Das Steigungseinstellwerkzeug 22 befindet sich dabei in der am weitesten hinten liegenden Stellung, die zur Herstellung eines dicht gewickelten Abschnittes an der Schraubenfeder geeignet ist. Hält man das Steigungseinstellwerkzeug 22 in der obigen Stellung, formt der Draht, wenn er zusammen mit der Wickelspitze 20, die in eine bestimmte Lage eingestellt ist, verschoben wird, zuerst einen dicht gewickelten Abschnitt am Ende der Feder. Der Impulsmotor 74 wurde dabei zuvor von dem Befehlssignal des Mikrorechners 80 zur Drehung mit einer hohen Geschwindigkeit angesteuert, und das erste Antriebselement 94 wurde mit hoher Geschwindigkeit nach rechts verschoben, um die dem zweiten Antriebselement 100 nächste Lage zu erreichen, so daß das zweite Antriebselement 100 und damit das Steigungseinstellwerkzeug 22 nach rechts mit einer hohen Anfangsgeschwindigkeit unmittelbar nach Bildung des dicht gewickelten Abschnittes vorzurücken beginnt. Folglich verschiebt sich das Steigungseinstellwerkzeug 22 aus der Anfangsstellung in die vorbestimmte Stellung in kurzer Zeit, während die Steigung der Schraubenfeder an dem dicht gewickelten Abschnitt zu einem Abschnitt, der eine bestimmte Steigung erhalten soll, stark ansteigt. Der Steigungswinkel der Schraubenfeder beginnt sich mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, entsprechend der Anfangsgeschwindigkeit, zu einem Winkel für die vorbestimmte Steigung zu ändern.

Bei der Bildung des dicht gewickelten Abschnittes am Ende der Schraubenfeder wird der Impulsmotor 74 umgekehrt gedreht, um das erste Antriebselement 94 nach links zu bewegen. Das Steigungseinstellwerkzeug 22 und das zweite Antriebselement 100 werden durch die Wirkung der Druckfeder 104 nach links geschoben und plötzlich aus der Wirkverbindung gebracht, wenn der Anschlaghalter, der an dem zweiten Antriebselement 100 befestigt ist, mit dem zweiten Anschlag 110 in Berührung kommt. Die Steigung der Schraubenfeder am Ende wird von der vorbestimmten Steigung auf den Wert entsprechend der dichten Wicklung plötzlich verringert, so daß die für diesen Vorgang erforderliche Zeit gering wird.

Bei der im zuvor erwähnten Vorgang hergestellten Schraubenfeder sind die Übergangsabschnitte an beiden Enden kurz, und die Steigung wird in Richtung auf den Abschnitt mit der vorbestimmten Steigung schnell erhöht, so daß, wenn die Feder zusammengedrückt wird, einige Abschnitte mit geringer Steigung erzeugt werden, die über den dicht gewickelten Abschnitten liegen, so daß die Leistungsfähigkeit der Feder verringert wird. Eine Schraubenfeder mit hoher Leistungsfähigkeil kann dadurch erhalten werden, daß das Steigungscinslcllwerkzeug 22 aus der Anfangsstellung für eine dichte Wicklung mit der Anfangsgeschwindigkeit gestartet wird, in die Stellung für die vorbestimmte Steigung mit hoher Geschwindigkeit verschoben wird, aus der Stellung für die vorbestimmte Steigung wiederum in die Stellung für eine dichte Wicklung mit hoher Geschwindigkeit verschoben wird, wenn das Ende der Schraubenfeder erreicht ist. und dann in der Stellung für eine dichte Wicklung aus der wirksamen Stellung mit hoher Gcschwindigkeit angehalten wird.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Bewegung des Steigungseinstellwerkzeugs 22 und der Drahtzufuhr bei der Herstellung einer zylindrischen Feder.
In der Figur gibt die Abszisse die Länge des zugeführten Drahtes an, während die Ordinate die Bewegung des Steigungseinstellwerkzeugs angibt. Die Linie A-B gibt die Lage des Steigungseinstellwerkzeugs an, wenn der dicht gewickelte Abschnitt am einen Ende der zylindrischen Feder gewickelt wird. Der Punkt B gibt die Stelle an, wo das Steigungseinstellwerkzeug 22 beginnt, sich mit der Anfangsgeschwindigkeit nach Bildung des dicht gewickelten Abschnittes zu verschieben, während die Linie ß-Cden Übergangsabschnitt angibt, wo sich das Steigungseinstellwerkzeug rasch von dem Punkt B zu der Wickelstelle mit der vorbestimmten Steigung verschiebt. Die Linien C-D geben die Lage des Steigungseinstellwerkzeugs wieder, wenn mit der vorbestimmten Steigung gewickelt wird. Das Steigungseinstellwerkzeug wird in der Lage der Linie C-D zum Wickeln mit der festen Steigung gehalten. Nach Beendigung des Wicklungsvorganges an dem Abschnitt mit vorbestimmter Steigung wird das Steigungseinstellwerk/cug längs der Linie D-Em Richtung auf die Linie f-Frasch verschoben, wo der dicht gewickelte Abschnitt gebildet wird. Die Linie E-F gibt die gleiche Lage wie die Linie A-B an. Der Punkt E gibt eine Stelle an. wo das Slcigungseinstellwerkzeug, das die Linie E-F erreicht hai, plötzlich angehalten wird. Die Linie E-Fentspricht dem Abschnitt, wo der dicht gewickelte Abschnitt am andcren Ende der Schraubenfeder gewickelt wird. Die Linien Ä-Cund D-Ein Fig.5 entsprechen den zuvor erwähnten Übergangsteilen, die bei der Vorrichtung der Erfindung so gebildet werden, daß die Linien B-C und D-E von den Linien A-B und E-Funter einem spitzen Winkel ansteigen und die Linie C-D in kurzer Zeit erreichen, so daß eine Hochleistungsschraubenfeder erzeugt wird.

Wenn die Halterung 98 von dem Gehäuse entfernt wird, wobei die Lage des Anschlags 110 durch den Bcfestigungsbolzen 108 beibehalten wird, und so, wie sie ist, auf Lager gelegt wird, kann die gelagerte Halterung 98 zu einem anderen Zeitpunkt insgesamt an dem Gehäuse 84 bei der Herstellung von Schraubenfedern der gleichen Form befestigt werden, so daß die Anordnungen für die Herstellung von Spiralfedern wesentlich vereinfacht werden.

Wenn die Schraubenfeder hergestellt werden soll, so befindet sich zu Beginn und am Ende des Vorganges das Steigungseinstellwerkzeug 22, das am zweiten Antriebselement 100 befestigt ist, in der Position ganz links, wie

b5 dies in F i g. 4 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt, also vor Beginn und nach Ende des Wickeins steht das vom Impulsmotor 74 angetriebene Antriebselement 94 mit einem Zwischenraum S links vom zweiten Antriebsele-

ment 100. Nun beginnt der Impulsmotor 74 zu laufen, dreht die Antriebsspindel 82 und verschiebt so das Aniriebselement 94 in die oben erwähnte vorbestimmte Position, in der es angehalten wird. Die Drehung des Impulsmotors 74 ist somit während zweier Phasen nicht direkt mit der Bewegung des Steigungseinstellwerkzeuges 22 verbunden, und zwar a während der Zeitspanne, in welcher der erste dicht gewickelte Abschnitt der Schraubenfeder entsteht und das erste Antriebselement 94 aus der in Fig. 4 gezeigten Position über den Zwischenraum 5 bewegt wird, bis es am zweiten Antriebselement 100 anschlägt, und b während derjenigen Zeitperiode, in welcher der zweite dichtgewickelte Abschnitt der Schraubenfeder entsteht und das erste Antriebselement 94 sich vom zweiten Antriebselement 100 löst und sich unter Bildung des Zwischenraumes 5 nach links zurückzieht, bis es anhält. Die vorgenannten Zeitabschnitte habe für die Vorrichtung eine besondere Bedeutung. Im allgemeinen weist nämlich ein Impulsmotor beim Anlauf ein geringes Drehmoment auf, im kontinuierlichen Betrieb ein wesentlich höheres Drehmoment. Um nun einen Impulsmotor unter Last von Anfang an »weich« starten zu lassen, muß man einen sehr starken Motor verwenden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Impulsmotor 74 jedoch ohne Last starten und beschleunigen, bis das erste Antriebselement 94 den Zwischenraum S überwunden hat und das zweite Antriebselement 100 angetrieben wird. Daher kann mit der hier gezeigten Vorrichtung ein kleindimensionierter Impulsmotor verwendet werden. In diesem Fall benötigt es also eine gewisse Zeit, bis der Impulsmotor 74 das erste Antriebselement 94 über die Distanz S nach links oder nach rechts bewegt hat, und zwar unabhängig von der Bewegung des Steigungseinstellwerkzeuges 22. Während dieser Zeitperiode wird mit dem Steigungseinstellwerkzeug 22 der eng gewickelte Abschnitt am Anfang und am Ende der Feder hergestellt. Wenn man also den Zeitabschnitt, der zum Wickeln der eng gewickelten Abschnitte notwendig ist, mit dem Zeitabschnitt in Übereinstimmung bringt, den das erste Antriebselement 94 für die Strecke S benötigt, so wird die zur Federherstellung benötigte Gesamtzeit nicht verlängert, der Produktionswirkungsgrad der Vorrichtung also insgesamt nicht verringert.

Fi g. 6 zeigt im einzelnen die Meßeinrichtung 46, deren Befestiguiigsstelle in Fig. 1 sirickpunktiert angegeben ist. Die Meßeinrichtung 46 wird zur Messung der Abmessungen der ungeschnittenen Feder 28 verwendet, die durch die Formwerkzeuge 20 und 22 gebildet wird. In F i g. 6 ist der Fall gezeigt, daß die Außenabmessung einer Zylinderfeder 28a gemessen wird. Die Meßeinrichtung 46 hat eine Lichtquelle 114 und einen Sensor 116, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen der Lichtquelle 114 und dem Sensor 116 verlaufen parallele Lichtstrahlen 118, die rechtwinklig auf den Sensor 116 treffen. Die Feder 28a ist im wesentlichen senkrecht zu den parallelen Lichtstrahlen 118 angeordnet und erzeugt einen unbelichteten Bereich entsprechend ihrer Form auf der Oberfläche des Sensors 116. Auf der Seite des Sensors 116, die der Lichtquelle 114 zugewandt ist, sind fotoelektrische Elemente regelmäßig angeordnet. Die Form und Anordnung dieser fotoelektrischen Elemente werden entsprechend der Form und Größe der Feder gewählt. Zum Beispiel kann bei der Messung des Durchmessers der Feder 28a eine Anzahl dieser Elemente senkrecht zur Längsachse der Feder 28a angeordnet sein. Bei der Messung der verschiedenen Abmessungen sollten die fotoelektrischen Elemente vorzugsweise in dieser Richtung ebenso wie in einer Richtung senkrecht dazu angeordnet sein, um eine matrixähnliche Anordnung zu bilden. Tl, T2,... Tp ... Tq ... Tn der Fig. 6 bezeichnen η fotoelektrische Elemente, die z. B. aus Siliziumdioden bestehen, die senkrecht zur Längsachse der Feder 28a angeordnet sind.

Fig. 7 zeigt im Prinzip eine Schaltung 127 zur Messung des zuvor erwähnten unbeleuchteten Teils mittels der fotoelektrischen Elemente. Den fotoelektrischen Elementen Ti bis Tn sind Kondensatoren CX bis Cn parallelgeschaltet. Diese Parallelschaltungen sind jeweils mit einem Ausgang 120 über MOS-Transistoren Q1 bis Qn verbunden, deren Steueranschlüsse mit einem Schieberegister 122 verbunden sind. Wenn ein Taktimpuls mit einer bestimmten Frequenz (z. B. 1 MHz) eines Impulsgenerators (nicht gezeigt) dem Eingang 124 zugeführt wird, werden die fotoclcktrischen Elemente Ti bis Tn aufeinanderfolgend durch die Transistoren Q1 bis Qn abgetastet, und ein Gesamtabtastsignal wird am Ausgang 126 abgegeben, wenn die Abtastung beendet ist. Wenn das Gesamtabtastsignal dem Eingang 124 zugeführt wird, wird die Abtastung kontinuierlich durchgeführt. Bei dieser Abtastung erzeugen die unbeleuchteten fotoelektrischen Elemente Tp bis Tq keine oder niedrige Impulssignale, während die beleuchteten Elemente große Impulssignale erzeugen. Daher kann die Anzahl der unbeleuchteten fotoelekirischen Elemente (q—p+ 1) entsprechend den Außenabmessungen der Feder 28a und die Anzahl der beleuchteten fotoelektrischen Elemente (n—(q—p+\)) durch getrennte Zählung der niedrigen und hohen Impulse erhalten werden. Wenn z. B. der Zwischenraum zwischen zwei fotoelektrischen Elementen 25,4 μ ist, kann der Außendurchmesser der Feder durch Multiplikation von (q—p+1) mit 25,4 μ erhalten werden, während der Innendurchmesser der Feder 28a durch Subtraktion des Durchmessers des Drahtes von diesem Außendurchmesser erhalten wird. Alle diese Operationen werden von dem Mikrorechner durchgeführt.

Bei der Messung der freien Länge der Feder 28a sind die fotoelekrischen Elemente in Längsrichtung angeordnet und die Abtastung wird in dieser Richtung durchgeführt. Wenn die fotoelektrischen Elemente in Längsrichtung der Feder 28a ebenso wie senkrecht dazu angeordnet sind, um eine matrixähnliche Anordnung zu bilden, wird die Abtastung in diesen beiden Richtungen aufeinanderfolgend durchgeführt, wobei alle den Durchmesser, die freie Länge usw. betreffende Messungen in geeigneter Weise durchgeführt werden können.

Wenn bei der Messung der Abmessungen der Feder 28a diese relativ groß ist, können zwei Sensoren in einem bestimmten Abstand angeordnet werden und die Meßergebnisse können dann einschließlich dieses Abstandes erhalten werden.

Selbst wenn bei dieser Messung die Feder einer Erschütterung unterliegt, können sehr genaue Ergebnisse durch Einstellen des Zwichenraumes zwischen den fotoelektrischen Elementen auf eine geringe Länge wie z. B. 25,4 μ, wie zuvor erwähnt, und Einstellen der Frequenz des Taktimpulses auf 1 bis 10 M Hz, um eine ausreichend hohe Abtastgeschwindigkeit zu erzeugen, erhalten werden. Da diese Messung unter Anwendung von Impulssignalen digital durchgeführt werden soll, sind die Messungen der oberen und unteren Grenzen in hohem Maß unempfindlich gegen jeden Einfluß von Änderungen der Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Staub, im Gegensatz zur analogen Messung.
Bezugnehmend auf F i g. 8 wird nun das Steuersystem

der numerisch gesteuerten Vorrichtung zur Herstellung einer Feder unter Verwendung des Mikrorechners beschrieben. Die unterbrochenen Linien geben die mechanische Transmission an. and die in der Figur enthaltenen Bezeichnungen sind zum Teil abgekürzt Eine Tastatur bzw, Eingabeeinheit 200, eine Anzeigeeinrichtung 202 mit z. B. einer Kathodenstrahlröhre und ein Hilfsspeicher 204 z. B. mit einer Magnetkarte oder einem Papierband sind mit einer Zentraleinheit 208 über ein Interface 206 verbunden. Die Zentraleinheit 208 ist mit einem Hauptspeicher 210 und einem Unterbrechungsschalter 212 verbunden, der mit einem Rücksetzschalter 214, einem Datenschalter 216, einem Startschalter 218, einem Stopschalter 220 und einem Prioritätsunterbrechungskreis 222 verbunden ist. Außerdem ist die Zentraleinheit 208 mit einem ersten, zweiten und dritten Zähler 226, 228 und 230 und einem Steuersignalgenerator 232 über ein Interface 224 verbunden. Der eine Eingang von UND-Gliedern 234, 236 und 238, die für die Eingänge des ersten, zweiten und dritten Zählers 226,228 und 230 vorgesehen sind, ist mit dem Drehcodierer 32 über ein Interface 240 verbunden. Der erste und zweite Zähler 226 und 228 liefern dem Unterbrechungsschalter 212 koizidente Signale über den Prioritätsunterbrechungskreis 222 und geben ihre Ausgangssignale an Antriebseinheiten 242 und 244 ab. Die Antriebseinheiten 242 und 244 sind zur Drehung der Impulsmotoren 74 und 66 geeignet und liefern diesen sehr starke Antriebssignale. Der dritte Zähler 230 gibt Ausgangsignale entsprechend den Eingangssignalen an einen Kupplungsverstärker 246 und einen Bremsverstärker 248 ab. Der Kupplungsverstärker 246 liefert Energie zum Betrieb einer Kupplung 62, die zur Verbindung des Motors 54 zum Antrieb der Zuführungswalzen 14 und 16 mit der Kurvenscheibe 24 zum Betrieb der Schneideinrichtung 26 (F i g. 1) vorgesehen ist, während der Bremsverstärker 248 der Bremse 64 ein starkes Betätigungssignal zur Dämpfung des Leerlaufs der Kurvenscheibe 24 liefert, wenn die Kupplung 62 ausgerückt ist. Der Steuersignalgenerator 232 empfängt von der Zentraleinheit 208 über das Interface 224 Signale und erzeugt entsprechend diesen Signalen erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Steuersignale. Das erste Steuersignal wird zu den anderen Anschlüssen der UND-Glieder 234, 236 und 238 übertragen, während das zweite Steuersignal wahlweise zu einem der Kupplungsverstärker 250 und 252 übertragen wird, um eine der beiden Kupplungen 56 und 58 zu betätigen und eines der beiden Systeme der Geschwindigkeitsänderungsmechanismen (nicht gezeigt) anzutreiben, die zwischen dem Motor 54 und den Zuführungswalzen 14 und 16 vorgesehen sind, so daß die Geschwindigkeit der Zuführungswalzen 14 und 16 und damit die Laufgeschwindigkeit des Drahtes 10 in zwei Stufen, einer hohen und einer niedrigen, geändert werden kann.

Das dritte Steuersignal wird dem Bremsverstärker 254 zugeführt, der die Bremse 60 in Zusammenwirkung mit den Kupplungen 56 und 58 betätigt, um die Drehung der Zuführungswalzen 14 und 16 zeitweise zu dämpfen. Das vierte Steuersignal wird dem Verstärker 256 zügeführt und nach Verstärkung zu der Meßeinrichtung 46 übertragen, um diese zu steuern. Das fünfte Steuersignal wird der Sortiereinrichtung 50 über einen Verstärker 258 zugeführt, welche die Federn in drei Gruppen klassifiziert. b5

Eine Gruppe Schalter 260, die mit dem Interface 206 verbunden ist. bewirkt das Anhalten der Wickelspitzc 20 und des Steigungseinstellwerkzeugs 22 an Bezugsstellen vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung. Ein handbetätigter Tastenschalter 262 für mit dem Interface 224 verbundene Impulsmotoren wird dazu verwendet, die Formwerkzeuge bzw. die Wickelspitze 20 und das Steigungseinstellwerkzeug 22 unabhängig von den anderen Teilen zu verstellen, während ein Schalter 264, der mit dem Energiekreis des Motors 54 verbunden ist, dazu verwendet wird, den Motor 54 unabhängig von den anderen Teilen zu betreiben. Wenn der Motor jedoch über die Kupplungen 56, 58 und 62 abgekoppelt ist, läuft er weiterhin im Leerlauf.

Es wird nun die Arbeitsweise der Vorrichtung insgesamt beschrieben. Bei der Speicherung von Steuerdaten für die Herstellung von Schraubenfedern wird in dem Mikrorechner (F i g. 1) zuerst die Rücksetztaste 214 gedrückt, Rückstellsignale werden zu der Zentraleinheit 208 über den Unterbrechungsschalter 212 übertragen, und alle Rückstellprogramme werden durchgeführt. Dabei werden alle Flip-Flops zurückgesetzt. Wenn die zuvor erwähnten Steuerdaten einschließlich Federdurchmesser, Steigung, freie Länge und Schraubenform mittels der Tastatur 200 eingegeben sind, berechnet die Zentraleinheit 203 danach die vorbestimmte Anzahl von Stellungen, die die Formwerkzeuge entsprechend der Länge des zugefihrten Drahtes einnehmen müssen, auf der Grundlage der relativ einfachen Daten und speichert diese Zahl in dem Hauptspeicher 210. Die Anzeigeeinrichtung 202, die die Eingangsdaten speichert, die auf die Tastatur 200 gegeben werden, dient der Identifizierung der Eingabeoperation. Danach wird der Tastenschalter 262 gedrückt, um die Formwerkzeuge 20 und 22 zu den zuvor erwähnten Bezugsanfangspunkten zu verschieben und sie weiter in ihre jeweiligen Stellungen für die Herstellung der Feder bzw. die relativen Anfangspunkte zu verschieben. Die nachfolgenden Operationen der Formwerkzeuge 20 und 22 werden mit diesen relativen Anfangspunkten als ihren Bezugspunkten durchgeführt.

Bei der Herstellung von Federn entsprechend den in dem Hauptspeicher gespeicherten Daten wird, wenn der Schalter 264 zuerst geschlossen wird, um den Motor 54 zu starten, und dann der Startschalter 218 gedrückt wird, um das Startsignal zu der Zentraleinheit 208 über den Unterbrechungsschalter 212 zu übertragen, das zweite Steuersignal zu dem Kupplungsverstärker 250 oder 252 übertragen, entsprechend den zu dem Stcucrsignalgenerator 232 über das Interface 224 übertragenen Daten, um die Kupplungen 56 oder 58 zu betätigen und das dritte Steuersignal wird zur Bremse 60 über den Bremsverstärker 254 übertragen, um die Zuführungswalzen 14 und 16 mit zwei Geschwindigkeiten, einei hohen oder einer niedrigen, zu drehen und den Draht JC mit entweder hoher oder niedriger Geschwindigkeit zi bewegen.

Wenn sich der Draht 10 bewegt, wie zuvor beschrieben wurde, drehen sich die Walzen 34 und 36 (F i g. 1 ebenso wie der mit diesen gekuppelte Drehcodierer 32 Da der Drehcodierer 32 sorgfältig angeordnet ist, un einen Schlupf des Drahtes 10 zu vermeiden, wird eit Impulssignal mit einer Folgefrequenz entsprechend dci Laufgeschwindigkeit des Drahtes 10 von dem Drehco dierer 32 erzeugt. Das Impulsintervall in diesem Signa entspricht einer definierten Länge des Drahtes. Das Im pulssignal wird jedem der UND-Glieder 234, 236 um 238 zugeführt, die in den Eingangskreisen der zuvo genannten ersten, zweiten und dritten Zähler 226, 22! und 230 vorgesehen sind. Diese Zähler 226, 228 und 231 erhalten Daten für die jeweiligen Punkte, die den Stella

entsprechen, längs deren die Formwerkzeuge 20 und 22 aufeinanderfolgend verschoben werden müssen, und Daten entsprechend der Länge des Drahtes 10, für die die Schneideinrichtung 26 über die Zentraleinheit 208 und das Interface 224 angetrieben werden muß. Diese Daten werden zeitweilig in diesen Zählern gespeichert Da die anderen Anschlüsse der zuvor genannten UND-Glieder das erste Steuersignal, das von dem Steuersignalgenerator erzeugt wird, erhalten, werden die Impulssignale des Drehcodierers 32 in die Zähler 226, 228 und 230 eingegeben.

Die !mpulssignale, die in den ersten und zweiten Zähler 226 und 228 eingegeben werden, werden geteilt, in zum Antrieb der Impulsmotoren durch die Antriebseinheiten 242 und 244 geeignete Signale umgewandelt und dem Impulsmotor 74 der Antriebseinheit 42 für das Steigungseinstellwerkzeug und dem Impulsmotor 66 für die Antriebseinheit 40 der Wickelspitze zugeführt, um die Motoren 74 und 66 entsprechend Befehlen der Zentraleinheit 208 zu drehen und das Steigungseinstellwerkzeug 22 und die Wickelspitze 20 entsprechend den vorbestimmten Programmen zu verschieben. Zum Beispiel wird der Impulsmotor 66 angetrieben, bis die Daten auf der vorbestimmten Bewegungsbahn der Wickelspitze entsprechend einer von dem Draht durchlaufenen Strecke, die von dem Hauptspeicher 210 zu dem zweiten Zähler 228 übertragen werden, mit der tatsächlichen, von dem Draht durchlaufenen Strecke übereinstimmt, die entsprechend dem Signal berechnet wird, das von dem Drehcodierer 32 übertragen wird. Wenn diese Übereinstimmung erreicht ist, wird ein Koinzidenzsignal von dem zweiten Zähler 228 abgegeben. Das Koinzidenzsignal wird der Zentraleinheit 208 über den Prioritätsunterbrechungskreis 222 und den Unterbrechungsschalter 212 zugeführt. Entsprechend diesem Signal werden die Daten der nächsten Stelle, die die Wikkclspitze 20 einnehmen soll, von dem Hauptspeicher 210 zu dem zweiten Zähler 228 übertragen, wo diese Daten anstelle der zuvor gespeicherten Daten gespeichert werden. Die Wickelspitze 20 wird daher verstellt, bis der erneute Verstellwert erreicht ist; dies wird wiederholt, um das Wickeln entsprechend den von der Zentraleinheit 208 gelieferten Daten durchzuführen. Dieser Vorgang gilt auch für den Fall, daß das Steigungseinstellwerkzeug 22 von der Antriebseinheit 42 angetrieben wird. Wenn der Wickelvorgang der Feder fortschreitet und die vorbestimmte Länge der Feder, die von dem Hauptspeicher 210 zu dem dritten Zähler 230 übertragen wird, mit der von dem Draht 10 durchlaufenen Strecke übereinstimmt, die entsprechend dem Impulssignal berechnet wird, das von dem Drehcodierer 32 zu dem dritten Zähler 230 übertragen wird, wird ein Koinzidenzsignal von dem dritten Zähler erzeugt. Das Koinzidenzsignal wird der Zentraleinheit 208 über den Prioritätsunterbrechungskreis 222 und den Unterbrechungsschalter 212 zugeführt. Das Ausgangssignal der Zentraleinheit 208 wird dem Steuersignalgenerator 232 über das Interface 224 zugeführt, wo das vierte Steuersignal zu der Meßeinrichtung 46 übertragen wird, die mit der Messung der Abmessungen der Feder 28 (Fig. 1) beginnt. Die Ergebnisse dieser Messung werden zu der Zentraleinheit 208 über das Interface 224 übertragen. In der Zentraleinheit 208 werden die Ergebnisse mit den Daten der Abmessungen verglichen, die in dem Hauptspeicher 210 gespeichert sind. Nach Durchführung dieses Vergleichs wird ein Signal zum Schneiden des Drahtes von der Zentraleinheit 208 zu dem Kupplungsverstärker 246 und dem Bremsverstärker 248 über das Interface 224 i-nd den dritten Zahler 230 übertragen, und die Kupplung 62 wird eingerückt, um die Kurvenscheibe 24 zu drehen und die Schneideinrichtung 26 anzuheben, so daß die Feder 28 (F i g. 1) geschnitten wird. Wenn der Schneidvorgang beendet ist, wird die Schneideinrichtung 26 in ihre ursprüngliche Lage abgesenkt, die Kupplung 62 ausgerückt und der Bremsverstärker 248 betätigt die Bremse 64, um den Leerlauf der Kurvenscheibe 24 zu dämpfen, so daß die Schneideinrichtung in der

ίο abgesenkten Lage gehalten wird. Die abgeschnittene Feder wird dann der Sortiereinrichtung 50 zugeführt.

Wenn der Schneidvorgang für die Feder 28 beendet ist, überträgt die Zentraleinheit 208 Sortiersignale zu dem Steuersignalgenerator 232 über das Interface 224 entsprechend den Meßergebnissen der Meßeinrichtung 46.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Federn mit gleichmäßiger Länge automatisch hergestellt werden, die eine bestimmte Form der Endwindung bzw. des dicht gewickelten Abschnittes am Ende haben. Die Vorrichtung kann mit einem Sensor (nicht gezeigt) kombiniert werden, der das Ende der Feder 28 erfaßt, wobei zuerst eine Bezugsfeder hergestellt wird. Der Sensor wird so angeordnet daß er das Ende dieser Feder erfassen kann, ohne daß die Schneideinrichtung betätigt wird. Diese Stelle wird in dem Rechner gespeichert. Beim nachfolgenden Wickelvorgang der Federn werden jedesmal, wenn das Ende einer Feder die gespeicherte Stelle erreicht, die Kupplungen 56 und 58 und die Bremse 60 geeignet angetrieben, um die Zuführungswalzen 14 und 16 anzuhalten, und die Feder 28 wird mittels der Schneideinrichtung 26 abgeschnitten, so daß die Herstellung von Federn gleicher Länge sichergestellt ist. Beim Wickeln der Feder während dieses Vorganges ist es notwendig, eine überschüssige Länge der Endwindungen an den Enden bzw. den dicht gewickelten Abschnitten beizubehalten. Wenn die Erfindung von einer einzigen Windung gebildet wird, wird diese auseinandergezogen, so daß die Länge der Spiralfeder fehlerhaft wird.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der für die Feder 28 (Fig. 1) zugeführte Draht die vorbestimmte Länge erreicht hat, d. h., daß der Formvorgang beendet ist, wird die Drehung der Zuführungswalzen 14 und 16 durch Befehlssignale sofort beendet, die von dem Mikrorechner 80 über den dritten Zähler 230 übertragen wird, wobei die Funktion der Zentraleinheit 208 ausgenutzt wird und ein Selbstlernvorgang durchgeführt wird, um den Draht 10 nach einer bestimmten kurzen Zeit zu schneiden. Um die für den Schneidvorgang der Feder erforderliche Zeit zur Verbesserung der Produktivität zu verringern, sollte die Feder 28 von dem Draht 10 vorzugsweise im wesentlichen bei Beendigung der Form abgeschnitten werden. In der Praxis jedoch kann die Schneideinrichtung 26 zum Schneiden der Feder 28 vor Beendigung dieser Formung infolge einer externen Störung betätigt werden. Außerdem kann ein Meßvorgang zur Messung der Abmessungen der Feder 28 durch die Meßeinrichtung 46 nach der Formung vor dem Schneidvorgang durchgeführt werden, wenn auch nur für eine kurze Zeit in dieser Vorrichtung, so daß die Feder vorzugsweise nach einer bestimmten Zeit ίο nach dieser Formung geschnitten werden sollte. Je kürzer die Zeit fo ist, umso höher ist die Produktivität. Die von der Formung bis zum Abschneiden der Feder erforderliche Zeit, d. h. die Schneidzeit f, kann mit der zuvor erläuterten Zeit fo in der folgenden Weise in Übereinstimmung gebracht werden.

Zuerst wird die erläuterte Zeit to im Mikrorechner gespeichert Bei der ersten Herstellung einer Feder wird die Schneideinrichtung 26 nach Formung der Feder 28 in Gang gesetzt, um sie zu schneiden, und die Schneidzeit t wird bestimmt und mit U> verglichen. Wenn t₀ < f, muß der Startzeitpunkt für die Schneideinrichtung 26, der in dem Speicher 210 gespeichert ist, bei der zweiten Produktion so geändert werden, daß er etwas früher als beim ersten Mal liegt Nach Beendigung des zweiten Schneidvorganges wird die Schneidzeit t wiederum bestimmt und der gleichen Änderung entsprechend dem Vergleich mit to unterworfen. Diese Änderung wird aufeinanderfolgend wiederholt, bis to und t innerhalb eines zulässigen Fehlers übereinstimmen. Wenn die Schneidzeit t aufgrund des Selbstlernvorganges mit der vorgeschriebenen Zeit to übereinstimmt, kann die Feder 28 nach der Formel schnell geschnitten werden, so daß die für die Hersteilung der Federn erforderliche Zeit verringert wird. Dabei kann die Schneidzeit f durch eine externe Störung selbst nach Übereinstimmung mit der vorgeschriebenen Zeit to geändert werden, so daß sie vorzugsweise bei jeder Gelegenheit kontrolliert werden sollte. Alle diese Operationen werden auf der Grundlage der automatischen Steuerung durch den Mikrorechner 80 durchgeführt.

Wenn die Differenz zwischen dem Meßergebnis entsprechend der Meßeinrichtung 46 und dem vorgeschriebenen Wert bzw. dem eingestellten Punkt den zulässigen Bereich überschreitet, kann die Zentraleinheit 208 geänderte Daten berechnen und dem Hauptspeicher 210 zuführen, die gespeicherte Information korrigieren und danach die geänderten Daten aufeinanderfolgend dem ersten, zweiten und dritten Zähler 226,228 und 230 zuführen, so daß die Wirkung der Wickelspitze 20, des Steigungseinstellwerkzeugs 22 und der Schneideinrichtung 26 gesteuert und der Selbstlernvorgang für die Herstellung von Federn mit bestimmten Abmessungen sichergestellt wird.

Bei der Änderung der in dem Hauptspeicher 210 gespeicherten Information getrennt von dem zuvor erwähnten Selbstlernvorgang wird der Datenschalter 216 gedrückt, und geänderte Daten können dann in den Hauptspeicher 210 mittels der Tastatur 200 eingegeben werden.

Der Hilfsspeicher 204 kann die in dem Hauptspeicher 210 gespeicherte Information speichern, so daß bei der Herstellung von Federn mit gleicher Form und gleichen Abmessungen die Operationen, die für die Dateneingabe erforderlich sind, durch Übertragung der gespeicherten Daten von dem Hilfsspeicher 204 zu dem Hauptspeicher 210 wesentlich vereinfacht werden können. Da die anfangs eingegebenen Daten durch den Selbstlernvorgang geändert und dann in dem Hilfsspeicher 204 gespeichert werden, kann die Verwendung dieses Hilfsspeichers 204 die Zeit wesentlich verringern, die für den Versuchswickelvorgang am Anfang der Feder-Herstellung erforderlich ist.

Wie zuvor beschrieben wurde, wird die numerisch gesteuerte erfindungsgemäße Vorrichtung automatisch und kontinuierlich von dem Mikrorechner 80, der die Zentraleinheit 208 und den Hauptspeicher 210 enthält, betrieben, und hat folgende verschiedene Vorteile: Die Speicherkapazität kann hoch sein. Vereinfachte Eingabedaten für die Federn sichern eine automatische Berechnung und Speicherung der detaillierten Steuerdaten, die für die numerische Steuerung entsprechend den vorbestimmten Programmen erforderlich sind, so daß die Zeit für die Berechnung eingespart wird. Zuverlässi-

ge Meßergebnisse, die durch die digitale Messung der Federabmessungen erhalten werden, sichern die Möglichkeit des Selbstlernvorganges zur Korrektur der in dem Hauptspeicher 210 gespeicherten Information und ermöglichen die Klassifizierung der Federn in eine gewünschte Gruppe. Die Anordnung der Antriebseinheit 40 für die Wickelspitze ermöglicht es, den Draht 10 für Kegelfedern im wesentlichen am Außenumfang des Endes mit großem Durchmesser zu schneiden. Die Anord-

nung der Antriebseinheit 42 für das Steigungseinstellwerkzeug ermöglicht es, den Teil des Drahtes, der sich von den dicht gewickelten Abschnitten an beiden Seiten zu dem mit vorbestimmter Steigung gewickelten Abschnitt verschiebt, von diesen dicht gewickelten Abschnitten wirksam zu trennen, so daß Hochleistungsfedern erzeugt werden. Die Verwendung der Antriebseinheit 40 für die Wickelspitze und die Antriebseinheit 42 für das Steigungseinstellwerkzeug sichern eine rasche Verschiebung und ein rasches Anhalten der Wickelspitze 20 und des Steigungseinstellwerkzeugs 22 ebenso wie das Abschneiden der Federn innerhalb kurzer Zeit nach der Formung, so daß die für die Herstellung erforderliche Zeit verringert und die Produktivität verbessert wird. Die verschiedenen Programme des Mikrorechners 80 erleichtern die Formung von Federn mit komplizierten Formen wie zylindrische Federn, Kegelfedern und tonnenförmige Federn ebenso wie Federn, die die Zylinderform mil der Kegelform kombinieren.

F i g. 9 zeigt ein Blockschaltbild, aus-dem die Arbeits-

weise eines abgewandelten Beispiels hervorgeht, bei dem ein Impulsmotor 302, dem Signale zugeführt werden, die von dem Signalgenerator 232 erzeugt und von einem Verstärker 300 verstärkt werden, anstelle des Induktionsmotors oder dergleichen (54 in F i g. 8) zum Antrieb der Zuführungswalzen 14 und 16 verwendet ist. Auch hierbei wird die Schneideinrichtung 26 von der Kurvenscheibe 24 vertikal verstellt, die von einem kontinuierlich drehenden Motor, z. B. einem Induktionsmotor 304 angetrieben wird, dem Steuersignale des Signalgenerators 232 über den Verstärker 306 in gleicher Weise wie dem Induktionsmotor 54 oder dergleichen in F i g. 8 zugeführt werden. Da dieser Vorgang der gleiche wie in F i g. 8 ist, unterbleibt die weitere Beschreibung. Der Induktionsmotor 304 kann an einem geeigneten Teil wie dem Zwischenmechanismus befestigt sein.

Die Drehung des Impulsmotors 302 kann erheblich schwanken und genau in Übereinstimmung mit den Befehlssignalen gebracht werden, die von der Zentraleinheit 208 über den Signalgenerator 232 abgegeben werden, sodaß die Notwendigkeit eines Rückkopplungskreises entfällt, der im allgemeinen notwendig ist, wenn kein Impulsmotor verwendet wird. Außerdem besteht keine Notwendigkeit für zwei Systeme von Geschwindigkeitsänderungsmechanismen und die Kupplungen 56 und 58 ebenso wie die Bremse 60 für die Wahl eines der beiden Mechanismen. Die Antriebssignale zur Steue rung des Impulsmotors 302 zur Erzielung dieser Vorteile werden auf der Grundlage der Signale verarbeitet, die von dem Drehcodierer 32 der Zentraleinheit 208 über die verschiedenen elektrischen Kreise zugeführt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Numerisch gesteuerte Vorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern, Kegelfedern oder dergleichen Federn mit eng gewickelten Endabschnitten, die in einen dazwischen liegenden Abschnitt mit Federwindungen einer vorbestimmten Steigung übergehen, bestehend aus

10

a) einer Einrichtung zur Formung der Feder mit einem Steigungseinstellwerkzeug, einer Wikkelspitze und einer Schneideinrichtung,

b) Zuführrollen mit Antriebsorgan zum Zuführen eines Drahtes in die Einrichtung zur Formung der Feder,

c) einer Steuerschaltung mit Speichern, digitalen Schaltelementen und einer Eingabeeinheit zum Einspeisen von Daten entsprechend der gewünschten Form der Feder,

d) einem Drehkodierer zur Erzeugung eines Impulssignals mit einer der Zuführungsgeschwindigkeit des Drahtes entsprechenden Frequenz,

e) einem ersten, zweiten und dritten Zähler zur Aufnahme der von der Steuerschaltung erzeugten Einstellsignale und der von dem Drehkodierer übermittelten Impulssignale sowie zur Abgabe von Steuersignalen für den Antrieb des Steigungseinstellwerkzeugs, der Wickelplatte bzw. der Schneideinrichtung,

f) einem von dem Steuersignal des ersten Zählers angesteuerten ersten Impulsmotor zum Antrieb eines Vorschubmechanismus für das Steigungseinstellwerkzeug, wobei der Vorschubmechanismus in einem Gehäuse eine Umwandlungseinrichtung enthält, welche die Drehbewegung des ersten Impulsgenerators in eine lineare Hin- und Herbewegung eines r.us dem Gehäuse herausstehenden Antriebselements umwandelt, an dem das Steigungseinstellwerkzeug befestigt ist,

g) einem vom Steuersignal des zweiten Zählers angesteuerten zweiten Impulsmotor zum Antrieb eines Vorschubmechanismus für die Wikkelspitze,

dadurch gekennzeichnet, daß

45

der vom ersten Impulsmotor (74) angetriebene Vorschubmechanismus (76) für den schnellen Vorschub des Steigungseinstellwerkzeugs (22) aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung und dessen schnelle Rückbewegung auf der zweiten Stellung in die erste Stellung unter abruptem Abstoppen durch folgende Merkmale ausgebildet ist:

i) ein erster Mechanismus (71) enthält die Umwandlungseinrichtung (82, 92), welche die Drehung des Impulsmotors (74) in die lineare Hin- und Herbewegung umwandelt, und ein über die Umwandlungsvorrichtung (82, 92) hervorstehendes und von dieser betätigtes erstes Antriebselement (94),

ii) ein zweiter Mechanismus (72) enthält als zweites Antriebselement (100) das Antriebselement, dessen Ende aus dem Gehäuse (84) heraussteht und an dem das Steigungseinstellwerkzeug (22) befestigt ist, wobei das Steigungseinstellwerkzeug (22)

— in Richtung auf das Gehäuse (84) hin vorgespannt und

— parallel zur Bewegungsrichtung des ersten Antriebselementes (94) von diesem hin- und herbewegbar ist,

iii) ein Anschlag (110) ist an dem Gehäuse (84) befestigt und begrenzt die Bewegung des zweiten Antriebselementes (100) in das Gehäuse (84) hinein, wobei die einander zugewandten Enden des zweiten Antriebselements (100) und des ersten Antriebselementes (94) voneinander einen vorgebbaren Abstand (s) aufweisen, wenn das zweite Antriebselement (100) am Anschlag (110) angehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß de^r Anschlag (110) in einem mit dem Gehäuse (84) lösbar verbundenen Gehäuseteil (98) über Feststellmittel (108) längsverschiebbar justiert ist,

daß das zweite Antriebselement (100) durch das Gehäuseteil (98) hindurch geführt ist, und
daß das zweite Antriebselement (100) durch eine Feder (104) in das Gehäuse (84) hinein vorgespannt ist, so daß das zweite Antriebselement (100) zusammen mit dem Anschlag (110) über das Gehäuseteil (98) verbunden ausgewechselt werden kann.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmechanismus (68) für die Wickelspitze (20) mit Mitteln, vorzugsweise einer Feder (96) zum Vorspannen der Wickelspitze (20) in eine der Bewegungsrichtung des Drahtes entgegengesetzten Richtung zur Verringerung der auf den zweiten Impulsmotor (66) dann wirkenden Belastung, wenn die Wickelspitze (20) durch den zweiten Impulsmotor (66) in der genannten, entgegengesetzten Richtung bewegt wird, ausgestattet ist, wobei

der Vorschubmechanismus (68) vorzugsweise umfaßt ein Gehäuse (70),

ein Antriebselement (94), an dessen aus dem Gehäuse (70) vorstehenden Ende die Wickelspitze (20) befestigt ist und das durch eine Seite des Gehäuses (68) hindurch hin- und herbeweglich ist,
eine Umwandlungseinrichtung (82, 92) zur Umwandlung der Drehung des Impulsmotors (66) in eine Hin- und Herbewegung des Antriebselementes (94), die in dem Gehäuse (70) angeordnet ist und von dem zweiten Impulsmotor (66) angetrieben wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung (82, 92) eine in dem Gehäuse (70) gelagerte und durch den zweiten Impulsmotor (66) angetriebene Antriebsspindel (82) sowie einen Schieber (92) aufweist, der mit der Antriebsspindel (82) in Eingriff ist und in deren Längsrichtung hin- und herbeweglich ist, wobei vorzugsweise die Mittel zur Vorspannung der Wickelspitze (20) aus einer Druckfeder (96) bestehen, die im Gehäuse (70) angeordnet ist und den Schieber (92) entgegen der Bewegungsrichtung des Drahtes belastet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung mit der Schneideinrichtung (26) zum Abschneiden der vollständig geformten Feder in Wirkverbindung steht und einen Mikrorechner mit Selbstlernfunktion umfaßt, der einen Speicher (210)

zum Speichern eines Zeitintervalles (to), das dem Mindest-Zeitintervall von der Beendigung des Form vorganges bis zum Abschneiden der Feder entspricht, einen Steuersignalgenerator (232) zur Erzeugung eines Startsignales für die Schneideinrichlung (26) und eine Zentraleinheit (208) umfaßt, weiche die Realzeit (l) mißt, die dem Zeitintervall von der Beendigung des Formvorganges bis zum Abschneiden der fertigen Feder vom Draht entspricht, die beiden Zeiten (t und i₀) miteinander vergleicht und bei t» <t eine Korrektur derart durchführt, daß der Startzeitpunkt der Schneideinrichtung (26) vorverlegt wird, so daß er etwas früher als beim vorhergehenden Wickelvorgang liegt, und die einen Selbstlernschritt derart durchführt, daß die Schneideinrichtung (26) gestartet wird, bevor die Feder fertig gewickelt ist, so daß das Intervall / vom Moment der Fertigstellung der Feder bis zum Moment des Abschneidens vom Draht mit dem vorbestimmten Zeitintervall (t₀) übereinstimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung weiterhin eine Meßeinrichtung (46) zur Messung von Form und Abmessung der fertigen Feder umfaßt, wobei die Meßeinrichtung einen Sensor (116) mit einer Linear- oder Matrixanordnung von definiert beabstandeten fotoelektrischen Elementen (T\ bis T_n) aufweist, eine Lichtquelle (114), die so angeordnet ist, daß sie einen Lichtstrahl senkrecht auf den Sensor (116) wirft, wobei die Feder (2Sa) zwischen der Lichtquelle (114) und dem Sensor (116) positioniert wird, auf dem sich beleuchtete und abgedunkelte Abschnitte bilden, eine elektrische Schaltung (127), welche die fotoelektrischen Elemente (T\ bis T_n) sequentiell abtastet und Pulse von den beleuchteten und den abgedunkelten Abschnitten zählt,

und daß der Mikrorechner weiterhin so verschaltet ist, daß in seinem Speicher (210) ein Satz von Soll-Werten gespeichert wird, die der Form und der Abmessung der fertigen Feder entsprechen, sowie ein Wertesatz, welcher in Annäherung berechneten Daten zur Steuerung der Vorrichtung entspricht, und daß in seiner Zentraleinheit (208) der nach Fertigstellung der Feder gemessene aktuelle Wertesatz entsprechend der Forin und der Abmessung der Feder gehalten wird, um diesen mit dem gespeicherten Soll-Wertesatz zu vergleichen, und so den gespeicherten Wertesatz zur Steuerung der Vorrichtung anhand des Vergleichsresultates so zu korrigieren, daß der Abweichungsfehler zwischen Soll- und Meßwert abnimmt, um wiederholt Federn basierend auf dem korrigierten Steuer-Wertesatz herzustellen.

7. Verfahren zur Minimierung der Herstellungszeil von Federn unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt: