DE2264590A1 - Wickelmaschine zum herstellen von schraubenfedern - Google Patents

Description

• Wickelmaschine zum Herstellen von Schraubenfedern Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Herstellen von Schraubenfedern, mit einem um seine Längsachse rotierbaren und gleichzeitig in axialer Richtung verschiebbaren Wickeldorn, an dem das freie Ende eines Federdrahtes festklemmbar ist.
• Bei den bekannten Wickelmaschinen dieser Art wird d.er Federdraht regelmässig untordiert auf den Dorn gewickelt. Es sind aber z.B. aus der DU-PS 933 861 und der US-PS 3 570 291 bereits Wickelmaschinen bekannt, bei denen der Federdraht vor dem Aufwickeln bis an die Schubelastizitatsgrenze elastisch verdrillt wird, so dass die dadurch erzeugte Torsionsspannung den Draht beim Aufwickeln auf den Dorn zusätzlich plastisch verformt, weshalb damit hergestellte Zugfedern eine beträchtlich höhere eingewundene Vorspannung aufweisen. Ausserdem ist eine Wickel-oder Windemaschine für dieses Herstellverfahren nach OS 2 209 340 selbst vorgeschlagen worden, die den Federdraht von einem Drahtbund zugeführt erhält, der in möglichst grosser Entfernung vom Wickeldorn angeordnet sein sollte, damit der dazwischen liegende Drahtabschnitt beim Wickeln einer Feder nur eine elastische Verdrillung erfährt und nicht schon vorzeitig plastisch verformt wird. Die grosse Entfernung zwischen Drahtbund und Wickeldorn könnte in Einzelfällen Raumprobleme entstehen lassen; diese sind durch die Anordnung gemäss der US-PS 3 570 291 vermieden, denn bei dieser ist der Drahtbund auf einem Haspel angeordnet, welcher sowohl um seine Symmetrieachse als auch um einen mit der Achse des zwischen zwei Vorschubwalzen und dem Wickeldorn befindlichen Drahtabschnitts fluchtenden Durchmesser drehbar gelagert ist. Die hierbei praktisch auftretenden Schwierigkeiten sind erheblich, worunter die durch die grosse Masse des Haspels mit Drahtbund und ihre mangelnde Gleichverteilung hervorgerufenen an erster Stelle stehen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine präzis arbeitende Wickelmaschine zu schaffen, die besonders kompakt gebaut ist und keinen drehbaren Haspel für den Drahtbund erfordert.
• Diese Aufgabe ist bei einer Wickelmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Wickeldorn zusätzlich um eine Achse drehbar ist, deren Lage gegeben ist durch die Schnittgerade der Ebene, die im momentanen Auflaufpunkt des Federdrahtes auf den Wickeldorn senkrecht zum Wickeldorn liegt, mit der Ebene, die parallel zur Wickeldornachse und in der rahtachse vor dem Wickeldorn liegt. Diese Lagedefinition stimmt genau für den ideelen Fall, dass der Draht als Gerade auf den Wickeldorn aufläuft; in 'irklichkeit ist der Draht vor dem Wickeldorn wie bei jedem nickelverfahren bekanntlich leicht nach aussen herausgebogen. Zweckmässigerweise verwendet man ein um die genannte Achse drehbares und antreibbares Gestell1 an dem der Wickeldorn drehbar und in seiner Längsrichtung verschier angeordnet ist.
• Da der Wickeldorn erfindungsgemäss nicht nur das Aufwickeln des Federdrahtes besorgt, sondern zusätzlich dessen Verdrillen übernimmt, kommt man mit einem lediglich um seine Symmetrieachse drehbaren Haspel für den Drahtbund aus, welcher in unmittelbarer Nähe des Wickeldornes angeordnet werden kann, so dass sich Platz einsparen lässt.
• Im folgenden ist die Erfindung anhand von vier durch die Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Wickelmaschine im einzelnen erläutert. Die vier Figuren der Zeichnung zeigen je eine der vier Ausführungsformen teilweise schematisch und abgebrochen dargestellt im Längsschnitt.
• Bei allen Ausführungsformen wird das Verdrillen eines Federdrahtes 29 dadurch erreicht, dass ein Wickeldorn stets um den Punkt der Drahtachse, an dem der Draht 29 auf den Wickeldorn aufläuft, herumgewirbelt wird. Dabei sind für den Draht 29 eine Führungshülse 34, ein Abschneidmesser 32, den Draht drehfest einklemmende Vorschubwalzen 35 und am Wickeldorn eine Klemmvorrichtung 30 vorgesehen, die das jeweils vordere Ende des Drahtes fasst.
• Der Wirbelkopf 60 der ersten Ausführungsform gemäss Fig. 1 hat einU -fcrmiges Gestell 61, welches auf einem feststehenden Zapfen 62 mit einem Kegelrad 66 drehbar gelagert ist.
• Am Zapfen 62 ist ein Elektromotor 63 angeflanscht, der mit seinem Stirnrad 64 das Gestell 61 in Pfeilrichtung 65 antreibt.
• Ein Wickeldorn 67, der die Klerumvorrichtung 30 trägt, ist ebenso wie ein drehfest mit ihm verbundenes stangenförmiges Ritzel 24 auf einer Gewindespindel 68 drehbar und zugleich axial verschiebbar gelagert. Das Ritzel 24 ist mit dem Kegelrad 66 durch ein Vorgelege 69 drehfest verbunden, welches über eine Kupplung 70 und ein Zahnradgetriebe 71 die Spindel 68 drehen und dadurch das Ritzel 24 mit dem Wickeldorn 67 radial verstellen kann.
• Eine Schraubenfeder wird normalerweise bei ausgekuppelten Zahnrädern 71 wie folgt hergestellt: Der Draht 29 wird in der Klemmvorrichtung 30 eingespannt und durch das Walzenpaar 35 am Verdrehen gehindert. Der Motor 63 rotiert das Gestell 61 um den Zapfen 62, dessen Achse 123 im wesentlichen der Achse des Drahtes 29 entspricht. Gleichzeitig dreht das Vorgelege 69 das Ritzel 24 und damit den Dorn 67 zwangsläufig, was zu einer Relativbewegung zu der feststehenden Spindel 68 führt, so dass beide in einer Schraubenbeweguüg radial nach aussen bewegt werden. Dabei wird eine Feder erzeugt, deren Steigung gleich der der Spindel 68 ist. Bei einem mittels der Kupplung 70 möglichen Zuschalten des Zahnradgetriebes 71 wird die Spindel 68 selbst auch gedreht, so dass damit die Steigung der Feder je nach Drehsinn positiv oder negativ beeinflusst wird.
• Eine Einzelheit einer im übrigen mit der ersten übereinstimmenden zweiten Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Ein Wickeldorn 72 in abgewandelter Form trägt die Klemmvorrichtung 30 und ist mit der koaxialen Spindel 73 fest verbunden. Diese hat eine Längsnut 74, in welcher ein Keil 75 gleitet. Die Spindel 73 ist in eine aussen verzahnte Mutter 76 geschraubt, die im einen Endabschnitt des Gestells 61 gelagert ist und mit einem aussen verzahnten Kupplungsteil 80 kämmt. Ebenfalls in diesem Endabschnitt ist ein in einer Bohrung die Spindel 73 aufnehmendes Zahnrad 77 gelagert, welches von einem Zahnradpaar 78 angetrieben wird und seine Drehung durch den Keil 75 der Spindel 73 mitteilt. Die Antriebswelle 79 ist Teil des Vorgeleges 69 gemäss Fig. 1. Das andere Kupplungsteil 81 sitzt drehfest, aber axial verschiebbar auf der Welle 79.
• Aus dem Draht 29 wird eine Feder in der Weise hergestellt, dass die Antriebswelle 79 über das Zahnradpaar 78 und das Zahnrad 77 mit Keil 75 den Dorn 72 dreht und dieser durch seine Drehung in der Mutter 76 die Steigung der Feder in bekannter Weise bestimmt. Durch eine über die Kupplung 80, 81 eingeleitete Relativdrehung der Mutter 76 wird diese Steigung geändert.
• In einer vereinfachten Ausführung ist der in Fig. 2 teilweise dargestellte Wirbelkopf aucn ohne die Kupplungsteile und mit einer nicht drehbaren Mutter für die Spindel vorstellbar.
• Zugfedern mit eingewundener Vorspannung lassen sich mit einer solchen Maschine herstellen, falls die Steigung der Spindel mit der Drahtdicke übereinstimmt.
• Bei der dritten Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist der Wickeldorn 67 auf einer Vielnutwelle 110 befestigt, die von Kegelrädern 111, Wechselrädern 112, sowie einem Zahnrad 113 und einem feststehenden Ritzel 114 zwangsweise angetrieben wird, wenn der Wirbelkopf 60 gedreht wird. Die Vielnutwelle 110 ist in dem Gestell 61 drehbar und unabhängig hiervon auch radial verschiebbar gelagert. Die radiale Verschiebung erfolgt gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 115 durch das Auflaufen des gewickelten Federkörpers gegen Führungsrollen 116. Die gewickelte Feder stützt sich dabei an einem Stützring 133 in Form eines Ringflansches ab. Im Totpunkt eines Kurbeltriebes 28 und bei dessen Rücklauf werden die Führungsrollen 116 durch eine RJerstellvorrichtung 117, die ähnlich wie ein Differentialtrieb oder wie die bekannten Verstellvorrichtungen bei Verstellpropellern arbeitet, ausgeschwenkt, so dass die fertIge Schraubenfeder vom Wickeldorn abgezogen werden kann. Das Ausschwenken der Fünrungsrollen 116 geschieht mittels einer e21e 120 deren Achse mit der Drehachse des Gestells, d.h. seines Zapfens 122, einen Winkel bildet und am Wickeldorn 63 vorbeizeigt, also in die Tiefe der Zeichenebene reich Die Verstellvorrichtung 117 wird durch eine Nockenscheibe 1.24 betätig@ Ein Elektronotor 63 treibt über den Kurbeltrieb 28 eine in einem Gleitschuh 126 geführte, mit einem Ritzel 127 kämmende Zahnstange 125 an. Das Ritzel 127 treibt über einen Freilauf ein diesen enthaltendes Zahnrad 128 und dieses seinerseits ein auf dem Gestellzapfen 122 sitzendes Zahnrad 137. Über eine Welle 129 wird ein Nocken 33 und damit das hbschneidmesser 32 hinter der Führungshülse 34 betätigt. Über Kegelräder 130 und eine Kupplung 131, die durch einen Nocken 1-32 betätigt wird, werden die Vorschubwalzen 35 in Betrieb gesetzt. Wenn der Antrieb des Gestelles 61 durch den Freilauf im Zahnrad 128 unterbrochen wird, verhindert ein durch einen Nocken 134 bewegbarer Anschlagbolzen 135 ein zu weites Zurückdrehen des Wirbelkopfes 60. Das Gestell 61 ist auf der der Vielnutwelle 110 entgegengesetzten Seite gabelförmig als Gegengewicht 136 ausgebildet, um einerseits die Massen der in Fig. 3 oben liegenden Teile des Wirbelkopfes 60 auszugleichen und um andererseits der fertigen, abgeschnittenen Feder ein freies Herabfallen zu ermöglichen.
• Eine Zugfeder wird mit dieser Ausführungsform wie folgt hergestellt: Die Vorschubwalzen 35 schieben das vordere, freie Ende des Drahtes 29 in die Klemmvorrichtung 30. Sobald der Wirbelkopf 60 von seinem Antrieb bewegt wird, schwenken die Führungsrollen 116 gegen den Stützring 133, der eine der Drahtdicke entsprechende Steigung der Feder aufweist. Wenn der Wickeldorn 67 etwa 1/4 Umdrehung gemacht hat, drücken die Führungsrollen 116 gegen den Federdraht 29 und damit den Wickeldorn 67 mit der Vielnutwelle 110 gegen die Rückstellkraft der Feder 115 radial nach aussen. Ab dem oberen Totpunkt des Kurbeltriebes 28 wird der Wirbelkopf 60 infolge des Freilaufs in dem Zahnrad 128 nicht mehr angetrieben. Da die gewickelte Feder und der rückwärtige Schenkel sich entspannen wollen; läuft der Wirbelkopf 60 noch etwas riBerwäts nach. Die Rückwärtabewegung wird über einen Nocken 134 von einem Anschlagbolzen 135 begrenzt. Nach Stillstand des Wirbelkopfes 60 schneidet das Abschneidmesser 32 den rückwärtigen Schenkel der Feder ab und nach Ausschwenken der Führungsrollen 116 fällt die Feder nach unten und durch das gabelförmig ausgebildete Gegengewicht 136 des Wirbelkopfes 60 hindurch.
• Als Besonderheit für die Federfertigung mit sehr schneller Umdrehung des Wirbelkopfes 60 ist in rig. 3 noch dargestellt, wie zum teilweisen Ausgleich der Fliehkräfte, die auf Wickeldorn und Vielnutwelle wirken, der Wickeldorn durch einen Eiohlraum 119 in seiner oberen Hälfte gegenüber der unteren Hälfte 121 leichter ausgebildet werden kann.
• In einer Abwandlung dieses Wirbelkopfes 60 kennen die Fünrungsrollen 116 auch an einer im -fen 122 gelagerten, axial verschiebbaren zentrischen Stange befestigt sein. Diese Stange könnte durch einen Keil am Verdrehen gegenüber dem Zapfen 122 gehindert werden. Das axiale Verschieben liesse sich über einnen Stellring und ein Gestänge, welches durch einen Nocken auf der Welle 129 betätigt wird, bewirken.
• Bei einer Kombination der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Wirbelköpfe wäre es möglich, die llutter 76 in Fig. 2 über Kegelräder von einer im Wirbelkopfzapfen 122 von Fig. 3 gelagerten, zentralen Welle antreiben zu lassen. Wird die Drehbewegung dieser Welle ausserhalb des Wirbelkopfes über eine Zahnstange eingeleitet, deren Ende mit einer Rolle versehen ist, die auf einem verstellbaren Steigungslineal läuft, dann ist stufenlos jede beliebige Steigung der Feder möglich, wenn dieses Steigungslineal von dem Kurbeltrieb 28 in Fig. 3 synchron mitbewegt wird. Die ausschwenkbaren Führungsrollen 11£, die in Fig, 3 die Steigung erzeugen, sowie die Feder 115 und der Stützring 133 entfallen dann.
• Eine grössere Einzelheit, nämlich der Wirbelkopf 60, der vierten, im übrigen.mit der dritten übereinstimmenden Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Der sonst verwendete Wickeldorn ist hier als Wickelhülse 140 ausgebildet, die mit einem Zahnrad 141 fest verbunden ist. Die Drehbewegung des Gestelles 61 wird über die anhand von Fig. 3 bereits beschriebenen Zahnräder 112, 113, 114, Kegelräder 111 und eine Zahnwelle 142 auf das Zahnrad 141 und damit die Wickelhülse 14Q übertragen. Das Zahnrad 141 mit der Wickelhülse 140 ist auf einer Stange 150 radial frei verschiebbar. Die radiale Verschiebung erfolgt durch die Führungsrollen 116 entgegen der Rückstellkraft der Feder 115. Die Führungsrollen 116 sind hier an einer Gabel 145 gelagert, welche mittels einer zentrisch gelagerten, axial verschiebbaren Stellstange 144 um einen ezentrisch gelagerten Zapfen 143, d.h. um eine zur Achse der Wickelhülse 140 parallele Achse, ausgeschwenkt werden kann.
• Bei allen beschriebenen Maschinen lassen sich die Wickeldorne entsprechend den gewünschten Federdurchmessern auswechseln.
• Ebenso lassen sich alle Zahnradübersetzungen, Kurbelhübe und Steigungen eines Steigungslineals ändern. Wenn die Wickeldorne jeweils um eine zu ihrer jeweiligen Längsachse parallele Vorgelegewelle schwenkbar am Gestell gelagert sind, kann der Auflaufpunkt auch bei unterschiedlichen Wickeldorndurchmessern ohne Schwierigkeiten auf der Drehachse des Gestelles gehalten werden.
• Wenn die Steigung der fertigen Schraubenfeder grösser sein soll als die nur von der Drahtdicke bestimmte Steigung, wird der Federdraht bei allen Drehlagen des Wickeldornes um die Drehachse des Gestelles unter einem Winkel ç zugeführt.

Claims (12)

1. - ANSPRUCKE

   9 Wickelmaschine zum Herstellen von Schraubenfedern, mit einem um seine Längsachse rotierbaren und gleichzeitig in axialer Richtung verschiebbaren Wickeldorn, an dem das freie Ende eines Federdrahtes festklemmbar ists dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldorn (67; 72; 67; 14C) zusätzlich um eine Achse (123) drehbar ist, deren Lage gegeben ist durch die Schnittgerade der Ebene, die im momentanen Auflaufpunkt des Federdrahtes (29) auf den Wickeldorn senkrecht zum Wickeldorn liegt, mit der Ebene, die parallel zur Wickeldornachse und in der Drahtachse vor dem Wickeldorn liegt.
2. 2) Wickelmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein um die genannte Achse (123) drehbares und antreibbares Gestell (61), an dem der Wickeldorn (67; 72, 67; 140) drehbar angeordnet ist,
3. 3) Wickelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldorn (67) auf eine am Gestell (61) angeordnete Gewinde spindel (68) geschraubt und mit einem Ritzel (24) versehen ist, das bei Drehung des Gestells über ein Vorgelege (69) zwangsweise gedreht wird
4. 4) Wickelmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (68) drehbar am Gestell (61) gelagert und vom Vorgelege (69) über eine Schaltkupplung (70) und ein Zahnradgetriebe (71) antreibbar ist.
5. 5) Wickelmaschine nach Anspruch @, dadurch gakennzeienne@ dass der Wiekeldorn (72) koa@@al @est mit einer Ge@@@-spindel (73) v@rbunden is , d@e in das Gestell (@@ @@@-geschraubt ist und drehfe@t, @@er axial verschie@,a@ einem Zahnrad (77) sitzt, das über ein vorgelege @@.
6. be Drehung de@ Gest @les zwa@g@@i@@ ang@triebei 6) Wickelm'scliine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (73) in eine drehbar am Gestell (61) gelagerte Mutter (76) eingeschraubt ist, welche eine Aussenverzahnung trägt und mit der verzahnten Hälfte (b0) einer Schaltkupplung (80,81) kämmt, deren andere Hälfte (81) von einer Welle (79) des Vorgeleges (69) antreibbar ist.
7. 7) Wickelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldorn (67) drehbar und axial verschiebbar am Gestell (61) gelagert ist, dass der Wickeldorn über eine Vielnutwelle (110) mit einem Zahnrad (111), das bei Drehung des Gestells über ein Vorgelege (111, 112, 113) zwangsweise antreibbar ist, und einem Ringflansch (133) versehen ist, dass zwischen dem Zahnrad (111) und dem Ringflansch (l33) eine auf dem Wickeldorn sitzende Druckfeder (115) eingespannt ist und dass mittels einer Verstellvorrlchtung ( 117, 120) mindestens eine Führungsrolle (116) zwischen einer Freigabestellung zum Abwerfen der gefertigten Schraubenfeder und einer Arbeitsstellung bewegbar ist, in der sie die bereits gebildeten Windungen gegen den Ringflansch und damit gegen die Druckfeder (115) nach aussen drückt.
8. 8) Wickelmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (117 9 120) eine mit der Drehachse des Gestelles (61) einen Winkel bildende, einen Kegelmantel beschreibende Welle (i20) zum Verschwenken der Führungsrolle (116) aufweist.
9. 9) Wickelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Wickeldorn eine auf einer am Gestell (61) befestigen Stange (150) dreh- und verschiebbar gelagerte Wickelhülse (140) vorgesehen ist. die an ihrem einen Ende ein Zahnrad (141) trägt , das bei Drehung des Gestelles ber ein Vorgelege (111 bis 113) und eine mit dem Zahnrad (l41 kämmende Zahnwelle (142ì zwangsweise antreibbar ist, ccS zwischen dem Zahnrad (141) und einem am Gestell angeordneten Drehlager eine auf der Stange sitzende Druckfeder eingespannt ist und dass mittels einer Verstellvorrichtung (143 bis 145) mindestens eine Führungsrolle (116) zwischen einer Freigabestellung zum Abwerfen Ger gefertigten Schraubenfeder und einer Arbeitssteriung bewegbar ist, in der sie die bereits gebildeten Windungen wenigstens mittelbar gegen die Feder (115) und das sich auf der Stange verschiebenJe Zahnrad (141) nach aussen drückt.
10. 10) Wickelmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung fl43 bis 145y als Einrichtung zum Schwenken der Führungsrolle (116) um eine zur Achse der Wickelhülse (140) parallele Achse ausgebildet ist.
11. 11) Wickelmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (76) über Kegelräder mit einer koaxial zur Drehachse des Gestells angeordneten Welle gekoppelt ist, auf der drehfest ein Ritzel sitzt, das mit einer Zahnstange kämmt, die an ihrem einen Ende eine drehbar gelagerte Rolle tragt, welche auf einem vorzugsweise geraden Steigungslineal abrollt, das, angetrieben von einem Kurbeltrieb, während des Wickelvorganges einen Hub ausführt.
12. 12) Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldorn um eine zu seiner Längsachse parallele Vorgelegewelle schwenkbar am Gestell gelagert ist.