DE60301977T2

DE60301977T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenfeder

Info

Publication number: DE60301977T2
Application number: DE60301977T
Authority: DE
Inventors: Keiji Midori-ku Hasegawa; Shinsuke Midori-ku Okura
Original assignee: Chuo Hatsujo KK
Current assignee: Chuo Hatsujo KK
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: DE60301977D1; EP1338357B1; JP2003245744A; EP1338357A2; US6836964B2; US20030158620A1; JP4010829B2; EP1338357A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenfeder, genauer gesagt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung der Schraubenfeder mit mindestens einem Warmhärtungsprozeß, der an einem gewendelten Draht durchgeführt wird.
Als Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern sind bislang ein Verfahren zur Herstellung der Schraubenfeder durch Kaltbearbeitung und ein Verfahren zur Herstellung derselben durch Heißbearbeitung bekannt. Verschiedene Arten von Wendelmaschinen befinden sich auf dem Markt zum Einsatz als Maschine zur Herstellung von Schraubenfedern durch Kaltbearbeitung.
Diese Wendelmaschinen sind beispielsweise in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 6-106281, 6-294731, 7-248811 und 9-141371 offenbart, wobei in diesen Veröffentlichungen auch entsprechende Steuerverfahren vorgeschlagen werden. Die Grundkonstruktion dieser Wendelmaschinen basiert auf dem Verbiegen und Verdrehen eines Drahtelementes während der Zuführung des Drahtes, um die Schraubenfedern mit einer Maschinengenauigkeit herzustellen, die durch numerische Steuerung (NC) verbessert ist. Aufgrund des neueren Fortschrittes der analytischen Technologie ist es nunmehr auch möglich, diverse Simulationen in bezug auf ein bestimmtes Federmodell durchzuführen und Produkte auf der Basis des Ergebnisses dieser Analyse zu konstruieren. Beispielsweise ist es möglich, die Form einer Feder mit einer bestimmten Federeigenschaft durch FEM-Analyse zu ermitteln.
In dem Fall, in dem die Schraubenfedern durch die Wendelmaschinen hergestellt werden, findet jedoch hauptsächlich ein sogenanntes Versuchs- und Fehler-Verfahren zur vorläufigen Herstellung eines Prototyps der Schraubenfeder und zur Ausbildung derselben in einer bestimmten Form mit den Abmessungen des überprüften Prototyps Anwendung. Obwohl in diesem Fall die Wendelmaschinen in Abhängigkeit von der numerischen Steuerung (NC) angetrieben werden, werden die Daten in Abhängigkeit von der Intuition oder dem Geschick der Bedienungspersonen in die Maschinen eingegeben. Daher werden Messungen nur teilweise durchgeführt, so daß die Gesamtform des Produktes nicht sichergestellt werden kann. Schließlich ergibt sich das Problem, daß die Dauer zur Herstellung des Prototyps verlängert wird, wenn dessen Form komplex ist.
Bei der in der vorstehend erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung 7-248811 offenbarten Maschine wurde vorgeschlagen, angesichts einer bekannten automatischen Programmiermaschine zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung von Schraubenfedern einen Teil der zu korrigierenden Daten zu identifizieren und diese Daten in einfacher Weise zu bestätigen. In dieser Veröffentlichung ist angegeben, daß die Form der von der bekannten Maschine hergestellten Schraubenfeder generell geringfügig von der Form einer ursprünglich konstruierten Feder abwich, so daß es für eine Bedienungsperson erforderlich war, einen Teil der zu korrigierenden Form auf der Basis des über die auf einem Display gezeigten Daten erhaltenen Bildes zu identifizieren, wodurch wahrscheinlich ein Fehler verursacht wurde. Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, wird vorgeschlagen, die Form der Federn auf dem Display zu zeigen, dann Markierungen vorzusehen, die den Teil der zu korrigierenden Daten anzeigen, sowie die integrierte Anzahl der Wendel (Windungen) darzustellen und diese Daten unter Beobachtung der Form der Feder von der Bedienungsperson einzugeben.
Obwohl Verbesserungen in bezug auf die Steuerung der Wendelmaschinen durchgeführt wurden, sind diese, wie in den vorstehend genannten Veröffentlichungen beschrieben, auf die Verbesserungen zur Steuerung der Maschinen beschränkt, so daß sie nicht ein Niveau der Erzeugung eines Bearbeitungsprozesses zum Bringen der zu bearbeitenden Gegenstände in die gewünschten Formen erreicht haben, das mit einem üblichen maschinellen Bearbeitungsprozeß durchgeführt werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Problem auf den folgenden speziellen Punkten bei Schraubenfedern basiert:
Wenn die Schraubenfeder durch Kaltbearbeitung hergestellt wird, wird zwangsweise eine elastische Verformung durchgeführt, die zu einem Rückfedern führt. Es ist daher schwierig, die Position eines Bearbeitungswerkzeuges und die geeignete Distanz zur Bewegung desselben, wie bei einem Schneidprozeß etc., abzuschätzen. Ferner variiert die Größe des Rückfederns in Abhängigkeit von der Härte des Drahtelementes und der Form der Schraubenfeder. Insbesondere ist es bei der fertigen Druckschraubenfeder wahrscheinlich, daß ein Kontakt zwischen den benachbarten Windungen verursacht wird, so daß es sehr schwierig ist, die gewünschte Federeigenschaft sicherzustellen. Angesichts dieser Tatsachen findet generell ein Verfahren zum Erhalten der NC-Daten durch Messen der Größe des tatsächlich hergestellten Prototyps Anwendung.
Des weiteren stimmen die Abmessung der Feder bei der Konstruktion und die Abmessung der Feder, die von der Wendelmaschine festgelegt wird, nicht miteinander überein. Wenn man beispielsweise die Durchmesser der Wendel vergleicht, die vorgesehen werden, um eine gewünschte Form in einem dreidimensionalen Koordinatensystem anzugeben, wenn die Feder konstruiert wird, müssen die Durchmesser, die vorgesehen werden, wenn die Feder geformt wird, um eine in Axialrichtung vorbewegte Distanz größer ausgebildet werden. Ferner stimmen die Vorschubgröße des Drahtelementes (Materiales) und die Anzahl der Windungen bei der Bearbeitung (zu bearbeitende Positio nen) nicht miteinander überein, so daß eine Phasendifferenz zwischen der Vorschubgröße des Drahtelementes und den Biegepositionen oder Verdrehpositionen verursacht wird. Wie vorstehend beschrieben, wird die Zahl der Windungen benutzt, um beispielsweise vom Windungsende aus die zu bearbeitende Position zu identifizieren. Des weiteren wird nach dem Formen der Feder mit der Wendelmaschine generell ein Temperprozeß (d.h. eine Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur, hier einfach als Wärmebehandlung bezeichnet) mit der Feder durchgeführt, um auf diese Weise Bearbeitungsspannungen zu entfernen. Es ist daher erforderlich, eine Formänderung der Feder abzuschätzen, bevor diese bearbeitet wird.
Aus den vorhergehenden Gründen war es beim Stand der Technik unmöglich, die tatsächliche Position der zu formenden Feder genau zu identifizieren, die der Position der gewünschten Form auf den Koordinaten entsprechen sollte. Daher wurde der Prototyp in Abhängigkeit von der Intuition und dem Geschick der Arbeiter hergestellt, so daß die Feder durch eine Wiederholung des Versuchs- und Fehler-Verfahrens hergestellt wurde. Infolgedessen konnte die Wendelmaschine, mit der die numerische Steuerung durchgeführt werden konnte, nicht unter vollständiger Ausnutzung ihrer inhärenten Funktion betrieben werden, so daß ihre Funktionsweise nicht weit über den Bereich der manuellen Operation hinausging. Angesichts dieser Tatsache schlug einer der Erfinder des vorliegenden Patentes ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubenfeder durch Kaltbearbeitung vor, wobei ein Drahtelement verbogen und verdreht wurde, während der Draht zugeführt wurde. Mit diesem Verfahren konnte eine Sollschraubenfeder einer gewünschten Form, die vorher festgelegt worden war, automatisch und genau hergestellt werden (siehe hierzu die japanische Patentanmeldung JPA 200-319745 sowie die entsprechende amerikanische Patentanmeldung 09/976,158 und die entsprechende europäische Patentanmeldung 01124867, die als EP-A-1 199 118 veröffentlicht wurde).
In neuerer Zeit ist es zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Temperprozeß erforderlich geworden, einen Warmhärtungsprozeß (oder Heißhärtungsprozeß) durchzuführen, der eine große Formänderung der Schraubenfeder bewirkt. Um daher die Schraubenfeder mit der richtigen Form und genauen Abmessungen herzustellen, ist es erforderlich, nicht nur die Formänderung während des Wendelprozesses, sondern auch die Formänderung während des gesamten Prozesses zur Herstellung der Schraubenfeder einschließlich einer Nachbehandlung, wie dem Warmhärtungsprozeß, zu berücksichtigen. Die Nachbehandlung umfasst den vorstehend beschriebenen Temperprozeß, einen Warmhärtungsprozeß zum Verbessern der Antiermüdungseigenschaften, einen Kugelstrahlprozeß zum Verbessern der Ermüdungsfestigkeit, ein Überzugsverfahren zum Verbessern der Antikorrisionseigenschaften u.ä., so daß eine Vielzahl von Prozessen nach dem Wendelprozeß durchgeführt werden muß. Mit anderen Worten, um eine bestimmte Form einer fertigen Schraubenfeder sicherzustellen, ist es erforderlich, einen möglichen Effekt auf die Form, der durch die Nachbehandlung einschließlich des Warmhärtungsprozesses verursacht wird, auszuwerten. Bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik sind keine praktischen Gegenmaßnahmen im einzelnen offenbart, die ausreichen, um den speziell durch den Warmhärtungsprozeß verursachten Effekt zu verringern. Es wird daher bevorzugt, eine Schraubenfeder mit einer geeigneten Korrektur zum Minimieren eines Fehlers der fundamentalen Daten aufgrund der Nachbehandlung einschließlich des Warmhärtungsprozesses herzustellen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubenfeder durch Wendeln eines Drahtelementes bei Zuführung des Drahtes und nachfolgendes Durchführen einer Nachbehandlung einschließlich mindestens eines Warmhärtungsprozesses zu schaffen, um eine Sollschraubenfeder einer gewünschten Form automatisch und genau herzustellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung einer Vorrichtung zur Herstellung der Sollschraubenfeder der gewünschten Form auf automatische und genaue Weise.
Zum Erreichen der vorstehend genannten Ziele und von anderen Zielen umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubenfeder durch Wendeln eines Drahtelementes, während der Draht zugeführt wird, und durch Durchführung einer Nachbehandlung einschließlich mindestens eines Warmhärtungsprozesses die folgenden Schritte:

(1) Bereitstellen einer Vielzahl von Parametern zum Definieren einer gewünschten Form einer Sollschraubenfeder,
(2) Durchführen einer Warmhärtungssimulation zum Definieren einer Formänderung einer bestimmten Schraubenfeder durch Anwendung des Warmhärtungsprozesses über eine Simulation, um die freie Höhe einer Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß auf der Basis der freien Höhe der Sollschraubenfeder zu ermitteln,
(3) Bestimmen der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf Basis von mindestens der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und auf Basis der Vielzahl der Parameter,
(4) Wendeln des Drahtelementes auf der Basis der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zur Herstellung des gewendelten Drahtes und
(5) Durchführen der Nachbehandlung an dem gewendelten Draht, um die Sollschraubenfeder herzustellen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann des weiteren die Schritte der Umwandlung der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung in Daten, die mindestens die Biegepositionen und Verdrehpositionen wiedergeben, und des Verbiegens und Verdrehens des Drahtelementes an den Biegepositionen und Verdrehpositionen in Abhängigkeit von jeder vorgegebenen Vorschubgröße des Drahtelementes gemäß den Daten zum Wendeln des Drahtelementes umfassen. Das vorstehend beschriebene Verfahren kann in wirksamer Weise für ein Kaltbearbeitungssystem eingesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenfeder durch Wendeln eines Drahtelementes, während der Draht zugeführt wird, und durch Durchführung einer Nachbehandlung einschließlich mindestens eines Warmhärtungsprozesses eine Parameterbereitstellvorrichtung zum Bereitstellen einer Vielzahl von Parametern zum Definieren der Form einer Sollschraubenfeder, eine Formbestimmungsvorrichtung zum Durchführen einer Warmhärtungssimulation zum Definieren einer Formänderung einer bestimmten Schraubenfeder durch Durchführung des Warmhärtungsprozesses über eine Simulation, um die freie Höhe einer Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß auf der Basis der freien Höhe der Sollschraubenfeder zu bestimmen und die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis von mindestens der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und auf der Basis der Vielzahl der Parameter zu bestimmen, eine Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen der Bearbeitungsbedingungen zum Wendeln des Drahtelementes auf der Basis der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung, die durch die Formbestimmungsvorrichtung bestimmt wurde, eine Wendelvorrichtung zum Wendeln des Drahtelementes zur Erzeugung eines gewendelten Drahtes, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Wendelvorrichtung in Abhängigkeit von den Bearbeitungsbedingungen, die von der Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung bestimmt wurden, um einen gewendelten Draht zu erzeugen, und eine Nachbehandlungsvorrichtung zum Durchführen der Nachbehandlung am gewendelten Draht, der von der Wendelvorrichtung erzeugt wurde, um die Sollschraubenfeder herzustellen.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann des weiteren eine Datenumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung in Daten, die mindestens die Biegepositionen und Verdrehpositionen wiedergeben, eine Zuführvorrichtung zum Zuführen des Drahtelementes, eine Biegevorrichtung zum Biegen des Drahtelementes, der von der Zuführvorrichtung zugeführt wurde, und eine Verdrehvorrichtung zum Verdrehen des Drahtelementes, der von der Zuführvorrichtung zugeführt wurde, umfassen. Vorzugsweise kann die Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung mindestens die Biegepositionen und Verdrehpositionen in Abhängigkeit von dem Ergebnis, das von der Datenumwandlungsvorrichtung umgewandelt wurde, bestimmen, und kann die Antriebsvorrichtung die Zuführvorrichtung, die Biegevorrichtung und die Verdrehvorrichtung antreiben, wenn sich das Drahtelement in den Positionen in Abhängigkeit von jeder vorgegebenen Zuführgröße des Drahtelementes befindet, auf der Basis der Biegepositionen und Verdrehpositionen, die von der Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung bestimmt wurden, um das Drahtelement zu verbiegen und zu verdrehen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann die Nachbehand lung des weiteren einen Temperprozeß, der mit dem gewendelten Draht durchgeführt wird, aufweisen, und es kann eine Reduzierung der Verhältnisse der Wendeldurchmesser der Schraubenfeder nach dem Temperprozeß in Abhängigkeit von den Verhältnissen der Wendeldurchmesser zum Drahtdurchmesser der Sollschraubenfeder, d.h. Federindices, durchgeführt werden, so dass Wendeldurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß auf der Basis dieser reduzierten Verhältnisse vorgesehen werden können, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Wendeldurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Des weiteren können die Wendeldurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß durch die Warmhärtungssimulation zur Verfügung gestellt werden, so dass die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis der Wendeldurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, der Wendeldurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter bestimmt werden kann.
Das vorstehend genannte Ziel und die nachfolgende Beschreibung werden ohne weiteres in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Hierbei zeigen:
1 eine Gesamtansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenfeder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm, das Prozesse bei einem Verfahren zur Herstellung einer Schraubenfeder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Blockdiagramm, das Komponenten einer Wendelmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Ablaufdiagramm, das die Gesamtfunktion einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung der Form einer Schraubenfeder über eine Warmhärtungssimulation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Ablaufdiagramm für einen Wendelvorgang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung von Verarbeitungsbedingungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ein Diagramm, das eine Beziehung zeigt, wenn eine gewünschte Form in Produktdimensionsdaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überführt wird;
9 eine Draufsicht der Beziehung zwischen der Vorschubgröße eines Drahtelementes und der Bewegungsgröße eines Wendelstiftes, wenn der Draht gebogen wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Seitenschnittansicht, die die Bewegungsgröße eines Verdrehwerkzeuges beim Verdrehen des Drahtes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein Diagramm, das die Änderungsgröße der Wendeldurchmesser während eines Temperprozesses mit unterschiedlichen Federindices gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderungsgröße der freien Höhe vor und nach dem Härten einer Schraubenfeder und der Höhe der Schraubenfeder beim Härten derselben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ein Diagramm, das ein Verfahren zum Identifizieren der Form einer Schraubenfeder vor einem Warmhärtungsprozeß zum Bestimmen der Form einer Sollschraubenfeder, nachdem der Warmhärtungsprozeß hiermit durchgeführt wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ein Diagramm, das das Ergebnis eines Versuches in dem Fall, in dem die Form einer Schraubenfeder vor einem Warmhärtungsprozeß vorhergesagt wurde, und nach der Durchführung des tatsächlichen warmhärtungsprozesses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ein Diagramm zur Verwendung als Karte zum Vorsehen von Biegepositionen in Abhängigkeit von Wendeldurchmessern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ein Diagramm zur Verwendung als Karte zum Vorsehen einer Bewegungsgröße in Abhängigkeit von der Änderungsgröße der Wendeldurchmesser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ein Diagramm zur Verwendung als Karte zum Bestimmen einer Verdrehposition in Abhängigkeit von der Ganghöhe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ein Diagramm, das eine in Abhängigkeit von den Federindices veränderte Ganghöhe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ein Diagramm, das die Änderung der freien Höhe einer Schraubenfeder in jedem Prozeß bei der Herstellung der Schraubenfeder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 ein Diagramm, das die Änderung des Wendeldurchmessers einer Schraubenfeder in jedem Prozeß bei der Herstel lung der Schraubenfeder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit des Materiales und den Wendeldurchmesser Veränderungsverhältnissen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderungsgröße der Wendeldurchmessereingaben in die Wendelmaschine und der Änderungsgröße der Wendeldurchmesser der tatsächlichen gewendelten Feder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen NC-Daten der Ganghöhengröße und der Ganghöhengröße der tatsächlichen gewendelten Feder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 eine perspektivische Ansicht einer von einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Schraubenfeder;
25 ein Diagramm, das Wendeldurchmesser der Schraubenfeder der 24 zeigt, die auf der Basis von anfangs vorgesehenen NC-Daten hergestellt wurde;
26 ein Diagramm, das Steigungen der Schraubenfeder der 24 zeigt, die auf der Basis von anfangs vorgesehenen NC-Daten hergestellt wurde;
27 ein Diagramm, das Wendeldurchmesser der Schraubenfeder der 24 zeigt, die auf der Basis von korrigierten NC-Daten hergestellt wurde;
28 ein Diagramm, das Steigungen der Schraubenfeder der 24 zeigt, die auf der Basis von korrigierten NC-Daten hergestellt wurde;
29 ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen tatsächlich gemessenen Werten und Planungswerten für obere Punkte zeigt, die mit einer Reaktionskraft auf einer oberen Endebene einer Schraubenfeder der 24 beaufschlagt werden; und
30 ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen tatsächlich gemessenen Werten und Planungswerten für untere Punkte zeigt, die mit einer Reaktionskraft auf einer unteren Endebene einer Schraubenfeder gemäß 24 beaufschlagt werden.
In 1 ist schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenfeder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine herkömmliche Wendelmaschine CN, die als Wendelvorrichtung dient, und eine Nachbehandlungsvorrichtung ME besitzt. Die Wendelmaschine CN besitzt die gleiche Grundkonstruktion wie die auf dem Markt erhältlichen Maschinen. Wie im oberen Bereich der 1 gezeigt, ist sie so ausgebildet, daß ein Drahtelement W der Schraubenfeder über eine Zuführrolle 1 zugeführt wird, die als Drahtelementzuführvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dient, und zwar über eine Drahtführung 2. Die Zuführrolle 1 wird von einem Motor DF angetrieben, der als Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dient.
Ein Paar von Wendelstiften 3 und 3x, die als Biegevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dienen, ist so angeordnet, daß es in Richtung auf die Mitte eines jeden Wendels der Sollschraubenfeder mit Hilfe eines Öldruckservozylinders DB (hiernach einfach als Zylinder DB bezeichnet) und von dieser weg bewegbar ist. Der Wendelstift 3x kann sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Wendelstiftes 3 geringfügig bewegen, um zu verhindern, daß der Draht W in bezug auf eine Schneidachse versetzt wird, während er in einer festen Position angeordnet werden kann. Mit Hilfe dieser beiden Wendelstifte 3 und 3x kann daher ein geeigneter Wendelvorgang durchgeführt werden, wobei die Funktionsweise von nur einem Wendelstift 3 nachfolgend erläutert wird. Des weiteren ist ein Werkzeug 4, das als Verdrehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dient, so angeordnet, daß es mit Hilfe eines Öldruckservozylinders DT (hiernach einfach als Zylinder DT bezeichnet) vor und zurück bewegt werden kann. In entsprechender Weise ist eine Trennvorrichtung 5 vor und zurück beweglich angeordnet. Jede vorstehend beschriebene Antriebsvorrichtung ist nicht auf den bei der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Motor oder Zylinder beschränkt. Vielmehr kann auch eine elektrische Antriebsvorrichtung, eine Öldruckantriebsvorrichtung u.ä. Verwendung finden.
In Abhängigkeit von einer Drehung der Zuführrolle 1 wird daher der Draht W vom Führungsdraht 2 geführt und in 1 nach rechts abgegeben. Dann wird der Draht W vom Wendelstift 3 gebogen, um einen gewünschten Durchmesser zu erreichen. Während dieses Prozesses wird jede Ganghöhe zwischen benachbarten Windungen vom Abstandswerkzeug 4 gesteuert, so daß sie einen vorgegebenen Wert erhält. Wenn der Draht W gewendelt wird, um eine vorgegebene Anzahl von Windungen zu erzielen, wird er von der Schneidvorrichtung 5 durchtrennt. Zusammen mit diesen Prozessen und Betriebsabläufen werden die Windungsdurchmesser etc. in einem Speicher einer Steuereinheit CT vorher gespeichert, und die Zuführrolle 1, der Wendelstift 3, das Abstandswerkzeug 4 und die Schneidvorrichtung 5 werden von jeder Antriebsvorrichtung gemäß einem im nachfolgend beschriebenen Ablaufdiagramm gespeicherten Programm angetrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Nachbehandlungsvorrichtung ME eine Tempervorrichtung TE, eine Härtungsvorrichtung SE und eine Kugelstrahlvorrichtung PE, die die gleichen grundlegenden Konstruktionen wie die auf dem Markt erhältlichen Vorrichtungen besitzen, wie in der oberen rechten Ecke der 1 gezeigt. Hiervon ist die Härtungsvorrichtung SE so ausgebildet, daß sie eine vorgegebene Last auf den gewendelten Draht in einem erhitzten Zustand aufbringt, um einen Warmhärtungsprozeß zur Verbesserung der Antiermüdungseigenschaften durchzuführen. Wie in der Mitte der oberen rechten Seite der 1 gezeigt, wird eine vorgegebene volle Druckkraft auf eine Zwischenschraubenfeder (Sm in 1) des gewendelten Drahtes im Warmhärtungsprozeß aufgebracht. Die Tempervorrichtung TE ist so ausgebildet, daß sie restliche Bearbeitungsspannungen vom gewendelten Draht, d.h. der Zwischenschraubenfeder Sm, durch Wärmebehandlung entfernt. Die Kugelstrahlvorrichtung BE ist so ausgebildet, daß sie Körner aus Gusseisen o.ä. gegen die Außenfläche der Zwischenschraubenfeder Sm bläst, um die Ermüdungsfestigkeit zu verbessern. Des weiteren ist eine Überzugsvorrichtung (nicht gezeigt) beim letzten Prozeß zum Lackieren der Feder angeordnet, um den Korrosionswiderstand zu verbessern. Des weiteren kann ein weiterer Härtungsprozeß durchgeführt werden, falls erforderlich.
Eine Vorrichtung zum Steuern und Antreiben der vorstehend beschriebenen Wendelmaschine CM ist in einer Steuereinheit CT (nachfolgend in Verbindung mit 3 beschrieben) wie folgt ausgebildet. Die Vorrichtung besitzt eine Parameterbereitstellvorrichtung MT, die eine Vielzahl von Parametern zum Definieren einer gewünschten Form einer Sollschraubenfeder vorsieht, wie an der Unterseite in 1 gezeigt, eine Formbestimmungsvorrichtung MU, die eine Warmhärtungssimulation durchführt, um eine Formänderung einer bestimmten Schraubenfeder zu definieren, indem der Warmhärtungsprozeß über eine Simulation an dieser durchgeführt wird, um die freie Höhe einer Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß auf der Basis der freien Höhe der Sollschraubenfeder zu bestimmen, und die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis von mindestens der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und auf der Basis der Vielzahl der Parameter bestimmt, eine Datenumformvorrichtung ND, die die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung, die durch die Formbestimmungsvorrichtung MU festgelegt wurde, in NC-Daten (Daten zur numerischen Steuerung) umformt, welche mindestens Biegepositionen und Verdrehpositionen wiedergeben, und eine Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung NC, die die Biegepositionen und Verdrehpositionen in Abhängigkeit von dem Ergebnis, das von der Datenumformvorrichtung NE umgeformt wurde, bestimmt.
Des weiteren ist eine Antriebsvorrichtung, die den Motor DF und die Zylinder DB, DT enthält, zum Antreiben der Zuführrolle 1, des Wendelstiftes 3 und des Abstandswerkzeuges 4 vorgesehen, um das Drahtelement W in den Positionen anzuordnen, die in Abhängigkeit von jeder vorgegebenen Vorschubgröße des Drahtelementes W auf der Basis von NC-Daten bereitgestellt wurden, welche die von der Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung NC bestimmten Biegepositionen und Verdrehpositionen wiedergeben. Gemäß der Antriebsvorrichtung werden daher die Zuführungsrolle 1, der Wendelstift 3 und das Abstandswerkzeug 4 angetrieben, um das Drahtelement W zu verbiegen und zu verdrehen und dadurch eine Zwischenschraubenfeder Sm mit einer Form vor der Nachbehandlung zu formen. Des weiteren wird mit der Zwischenschraubenfeder Sm, die von der Wendelmaschine CM geformt wurde, die Nachbehandlung (Temperprozeß, Warmhärtung, Kugelstrahlen und, falls erforderlich, Überziehen und Härten) von der Nachbehandlungsvorrichtung ME, wie der Tempervorrichtung Te, Härtungsvorrichtung SE und Kugelstrahlvorrichtung PE, durchgeführt, so daß ein fertiges Produkt als Schraubenfeder Sp erzeugt wird. Von der Nachbehandlungsvorrichtung ME sind in 1 nur die Tempervorrichtung TE, Härtungsvorrichtung SE und Kugelstrahlvorrichtung PE dargestellt.
Die Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung MC besitzt eine Zuführgrößenbestimmungsvorrichtung M1, die die Zuführgröße des Drahtelementes, das von einer vorgegebenen Bezugsposition zugeführt wird, bestimmen kann, eine Biegepositionsbestimmungsvorrichtung M2, die die Biegeposition in Abhängigkeit von der Zuführgröße des Drahtelementes, die von der Zuführgrößenbestimmungsvorrichtung M1 bestimmt wurde, bestimmen kann, und eine Verdrehpositionsbestimmungsvorrichtung M3, die die Verdrehposition in Abhängigkeit von der Größe des Drahtelementes, die von der Zuführgrößenbestimmungsvorrichtung M1 bestimmt wurde, bestimmen kann. Die Vorrichtung MC ist so ausgebildet, daß jede Antriebsvorrichtung (DF, DB, DT) in Abhängigkeit von der Größe angetrieben wird, die von jeder Bestimmungsvorrichtung (M1, M2, M3) bestimmt wurde.
Gemäß der Parameterbereitstellvorrichtung MT wird die Vielzahl der Parameter bereitgestellt, die die Anzahl (N) der Windungen, die Windungsdurchmesser (Radius R bei dieser Ausführungsform) und die Steigung (L) der Sollschraubenfeder enthalten. Die Sollschraubenfeder wird auf der Basis des Ergebnisses einer Modellanalyse konstruiert, um deren Daten auf den dreidimensionalen Polarkoordinaten zu erhalten, die als Parameter vorgesehen werden. Diese Daten werden über eine Zusatzeinrichtung OA, wie eine Tastatur, in die Steuereinheit CT eingegeben. Was die Daten anbetrifft, die bei der Konstruktion der Sollschraubenfeder vorgesehen werden, so zählen hierzu der Drahtdurchmesser (d), die Anzahl der Windungen (N), der Radius einer Windung (R) (oder der Durchmesser), die Steigung (L), die Belastung, der Raum zwischen benachbarten Windungen, die Wirkungslinie der Feder etc. Die vorstehend beschriebenen dreidimensionalen Daten werden von der Datenumformvorrichtung MD in Produktdimensionsdaten (NC-Daten, die die Anzahl der Windungen (N, die Windungsdurchmesser (D) und den Abstand (P) wiedergeben) umgeformt, die bereitgestellt werden, wenn die Feder von der Wendelmaschine CM geformt wird.
Die Konstruktionsdaten (dreidimensionale Polarkoordinatendaten), die bereitgestellt werden, wenn die Feder konstruiert wird, und die Produktdimensionsdaten, die bereitgestellt werden, wenn die Feder geformt wird, entsprechen einander, wie in 8 gezeigt. Die Umformung zwischen diesen Daten kann automatisch von der Datenumformvorrichtung MD durchgeführt werden. Was die Koordinatendaten bei der Konstruktion der Feder anbetrifft, so wird die Gesamtzahl der Windungen (N) durch eine wahlweise Einheitszahl von Windungen (vorzugsweise 0,1 Windungen oder weniger) erhöht und werden die Radien der Windungen (R1, R2, R3, R4-) entlang den Steigungen (L3, L4, L5-) vorgesehen, wie auf der linken Seite in 8 gezeigt. Was die Produktdimensionsdaten anbetrifft, so werden die Windungsdurchmesser (D1, D2-) entlang den Abständen bzw. Ganghöhen (P1, P2, P3-) für die vorstehend erwähnte Einheitszahl Windungen bereitgestellt, wie auf der rechten Seite in 8 gezeigt. Die Konstruktionsdaten, die bereitgestellt werden, wenn die Feder konstruiert wird, werden von der Datenumformvorrichtung MD in die Produktdimensionsdaten umgeformt. Mit den über die Durchmesserdimension eingestellten, vorstehend beschriebenen Daten ist es einfach, sogar eine gekrümmte Schraubenfeder herzustellen, deren Mittelachse sich von einer Bezugsachse u.ä. unterscheidet. Um eine zu bearbeitende Position zu identifizieren, kann die Anzahl der Windungen von einem Bezugspunkt (d.h. einem zu wendelnden Windungsende) verwendet werden.
Diesbezüglich können entweder die Windungsdurchmesser oder der Radius der Schraubenfeder verwendet werden, da letzterer halb so groß ist wie der erstgenannte. Wie aus 8 hervorgeht, unterscheiden sich jedoch der Radius (R auf der linken Seite in 8) der Konstruktionsdaten und der Durchmesser (D auf der rechten Seite in 8) voneinander. Daher ist die vorstehend beschriebene Umformung erforderlich, so daß bei Durchführung der Bearbeitung ohne Unterscheidung derselben ein unvermeidbarer Fehler erzeugt wird. Daher wird eine Bearbeitungsdatenkarte (nicht gezeigt) bereitgestellt, um NC-Daten, die die Biegepositionen und Verdrehpositionen wiedergeben, in Abhängigkeit von dem Durchmesser (D) der Schraubenfeder (d.h, den Windungsdurchmessern) einzustellen, welche in die Produktdimensionsdaten umgeformt werden. Auf der Basis dieser Bearbeitungsdatenkarte werden die NC-Daten, die die Biegepositionen und die Verdrehpositionen wiedergeben, von der Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung MC bestimmt.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubenfeder mit Hilfe einer Vorrichtung zur Herstellung der Feder beschrieben, die die Wendelmaschine CM und die Nachbehandlungsvorrichtung NE aufweist, welche in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet sind, von einem Konstruktionsprozeß bis zu einem Überführungsprozeß in Verbindung mit 2. Die Sollschraubenfeder wird in der vorstehend beschriebenen Weise konstruiert, und ihre dreidimensionalen polaren Koordinatendaten werden berechnet, um sie als Parameter bereitzustellen. Die freie Höhe einer Schraubenfeder vor einem Warmhärtungsprozeß wird mit Hilfe einer Warmhärtungssimulation bestimmt, wobei die Formänderung einer bestimmten Schraubenfeder durch eine Simulation zur Durchführung eines Warmhärtungsprozesses bei der Schraubenfeder ermittelt wird. Gemäß der Warmhärtungssimulation wird daher die freie Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß bestimmt. Dann wird auf der Basis von mindestens der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung ermittelt, die in die Produktdimensionsdaten (Anzahl der Windungen (N), Windungsdurchmesser (D) und Ganghöhe (P) zur Verwendung bei der Bearbeitung des Drahtelementes umgeformt wird. Daher werden die Biegepositionen und Verdrehpositionen in Abhängigkeit von jeder vorgegebenen Vorschubgröße des Drahtelementes gemäß diesen Daten bestimmt, um die Bearbeitungsdatenkarte vorzusehen. Auf der Basis der Biegepositionen und Verdrehpositionen, die in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt wurden, wird das Wendeln durch Verbiegen und Verdrehen des Drahtelementes durchgeführt, um die Zwischenschraubenfeder (Sm in 1) mit einer Form vor der Nachbehandlung zu erzeugen, mit der die Nachbehandlung (Temperprozeß, Warmhärtung, Kugelstrahlen und Überziehen bei der vorliegenden Behandlung) durchgeführt wird. Nach der Durchführung eines weiteren Härtungsprozesses mit der Feder, falls ein solcher erforderlich ist, wird die Feder als fertiges Produkt (die Schraubenfeder Sp in 1) überführt.
In dem Fall, in dem ein Temperprozeß mit dem Draht als Nachbehandlung durchgeführt wird, wie in 2 gezeigt, werden abnehmende Verhältnisse der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder nach dem Temperprozeß in Abhängigkeit von einem Federindex (D/d) bereitgestellt, bei dem es sich um das Verhältnis von jedem Windungsdurchmesser (D) zum Drahtdurchmesser (d) der Sollschraubenfeder handelt. Die Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß werden auf der Basis der abnehmenden Verhältnisse bereitgestellt, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter zu bestimmen. Im Falle der Bestimmung der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung kann eine Grundform der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis der Vielzahl der Parameter bestimmt und auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß und der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß modifiziert werden. Des weiteren können bei der Bestimmung der Form über die Warmhärtungssimulation die Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß erhalten werden, wonach die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter bestimmt werden kann.
Die 19 und 20 zeigen die Prüfungsergebnisse der Größenänderung der Schraubenfeder bei jedem Prozeß in dem in 2 gezeigten Verfahren, Mit anderen Worten, die freie Höhe für jeden Prozeß und die Änderung des Windungsdurchmessers werden überprüft. In 19 gibt die Abszisse den Prozeß und die Ordinate die freie Höhe der Schraubenfeder wieder. In 20 gibt die Abszisse den Prozeß und die Ordinate den Windungsdurchmesser der Schraubenfeder wieder. Wie man den 19 und 20 entnehmen kann, ändert sich die Größe der Schraubenfeder, wenn sie den Herstellprozeß durchschreitet. Insbesondere kann man erkennen, daß sich der Windungsdurchmesser stark im Temperprozeß und Warmhärtungsprozeß verändert, und sich die freie Höhe dominierend im Warmhärtungsprozeß verändert. Daher ist es erforderlich, die Größenänderung der Schraubenfeder im Temperprozeß und Warmhärtungsprozeß zu berücksichtigen, wenn diese gewendelt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher die Größe der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung in der vorstehend beschriebenen Weise auf der Basis des nachfolgend diskutierten Ergebnisses ermittelt.
Als erstes ist es bekannt, daß die Dimensionsänderung während des Temperprozesses (Erhitzen) üblicherweise auftritt, weil die restlichen Spannungen, die im Wendelprozeß erzeugt werden, abgebaut werden, und daß die Größe der Größenänderung stark vom Federindex (D/d) beeinflusst werden kann. Die Ergebnisse der Prüfung der Änderungsgröße des Windungsdurchmessers während des Temperprozesses mit unterschiedlichen Federindices sind in 11 gezeigt. Die Abszisse in 11 gibt den Federindex wieder, während die Ordinate das sich reduzierende Verhältnis des Spulendurchmessers wiedergibt, das im Temperprozeß verursacht wird. Bei dieser Reduktionsrate handelt es sich um das Verhältnis zwischen dem Windungsdurchmesser nach dem Temperprozeß und dem Windungsdurchmesser vor dem Temperprozeß (d.h. Windungsdurchmesser nach Temperprozeß/Windungsdurchmesser vor Temperprozeß). Das in diesem Versuch verwendete Material war SAE 9254. Wenn in 11 die Kreise die Versuchsergebnisse und die durchgezogene Linie die durch das Verfahren der kleinsten Quadrate erhaltene Regressionslinie wiedergeben, kann man erkennen, daß bei einem Ansteigen des Federindex die Windungsdurchmesserreduzierrate im Temperprozeß zunimmt.
Als nächstes kann die Dimensionsänderung der Schraubenfeder im Warmhärtungsprozeß über die elastoplastische Analyse mit Hilfe des Verfahrens der finiten Elemente (hiernach einfach als FEM-Analyse bezeichnet) berechnet werden. Ein Weg zur Bestimmung der Abmessung der Feder beim Wendeln derselben über die FEM-Analyse wird nachfolgend erläutert.
Wenn die Änderungsgröße ΔH der freien Höhe der Federn im Warmhärtungsprozeß vorgegeben ist, handelt es sich bei der freien Höhe Hp der Feder vor dem Warmhärtungsprozeß um die freie Höhe Ha der fertigen Feder plus der Änderungsgröße ΔH (Hb = Ha + ΔH). Diesbezüglich basiert das FEM-Analysemodell auf einem Modell mit der Ursprungsgröße der fertigen Feder, wobei nur deren Steigung proportional ansteigt. Daher wurde die Steigung Lbx an einer der verschiedenen Windungspositionen des Analysemodells berechnet, indem die Steigung Lax in jeder Windungsposition der fertigen Feder mit Hb/Ha multipliziert wurde (Lbx = Lax·(Hb/Ha)).
In dem Fall, in dem die Änderungsgröße ΔH der freien Höhe durch den Warmhärtungsprozeß bereitgestellt wird, ist es erforderlich, eine Höhe Hs der Schraubenfeder beim Härten derselben zur Verfügung zu stellen, die groß genug ist, um die freie Höhe Hb der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß um den Betrag von ΔH zu ändern. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Simulation des Warmhärtungsprozesses durchgeführt, wobei die Höhe der Schraubenfeder während des Warmhärtungsprozesses variiert wird, wodurch die Beziehung zwischen der Änderungsgröße H der freien Höhe vor und nach dem Warmhärtungsprozeß und der Höhe Hs der Feder beim Härten erhalten wird, wie in 12 gezeigt. Wenn daher der Änderungsbetrag ΔH der erforderlichen freien Höhe 28 mm beträgt, beträgt die Höhe Hs der Feder beim Härten 100 mm. Die Bereitstellung der Höhe Hs der Feder beim Härten wird nachfolgend in Verbindung mit 5 erläutert.
Bei dem vorstehend beschriebenen Versuch wurde nur die Höhenänderung der Schraubenfeder berücksichtigt. Es ist jedoch wünschenswert, auch die Änderung des Durchmessers der Schraubenfeder (Windungsdurchmesser) zu berücksichtigen. Dann wurde über die Simulation ermittelt, wie sich die Form der Schraubenfeder verändert, wenn der Warmhärtungsprozeß unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen durchgeführt wird. Wie auf der linken Seite in 13 gezeigt, werden die Form der Schraubenfeder nach dem Warmhärtungsprozeß, die durch die Warmhärtungssimulation erhalten wurde, und die Form der Sollschraubenfeder miteinander verglichen, so daß eine Dimensionsdifferenz δ (dimensionaler Abstand) in jeder Windungsposition erhalten wird. Dann wurde die Abmessung der ursprünglichen Feder vor dem Warmhärtungsprozeß durch die Addition der Dimensionsdifferenz δ in einer Richtung entgegengesetzt zur Verformungsrichtung revidiert, wie auf der rechten Seite in 13 gezeigt. Wenn diese Simulation solange wiederholt wird, bis die Dimensionsdifferenz δ beispielsweise 1 mm beträgt, wird die Form der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß identifiziert, die zur Sollschraubenfeder nach dem Warmhärtungsprozeß wird.
14 zeigt ein Ergebnis dieses Versuches in dem Fall, in dem die Form der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß gemäß den vorstehend beschriebenen Schritten vorhergesagt und dann der tatsächliche Warmhärtungsprozeß durchgeführt wurde. In 14 gibt die gestrichelte Linie die Form der Feder vor dem Warmhärtungsprozeß wieder, während die durchgezogene Linie die Form der Feder nach dem Warmhärtungsprozeß, durch Simulation vorhergesagt, wiedergibt. Die Kreise in 14 sind die dann tatsächlich gemessenen Werte, die die Form der Schraubenfedern wiedergeben, nachdem der Warmhärtungsprozeß tatsächlich durchgeführt wurde. Wie aus 14 deutlich wird, stimmen die gemessenen Werte (Kreise) im wesentlichen mit den vorhergesagten Werten (durchgezogene Linie) überein. Daher kann die Form der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß richtig bestimmt werden, so dass die Änderung der freien Höhe der Schraubenfeder und die Änderung des Windungsdurchmessers in geeigneter Weise durch die Warmhärtungssimulation verfolgt werden können.
Wenn die Feder gewendelt wird, wird die Größenänderung durch ein Zurückfedern verursacht, das in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften (elasto-plastischen Eigenschaften} und dem Federindex (D/d) variiert. Des weiteren variiert dieses Zurückfedern in Abhängigkeit von der speziellen Maschineneigenschaft der Wendelmaschine CN, die vorher auszuwerten ist. Der Effekt der Materialeigenschaft auf das Zurückfedern kann über die nachfolgenden Verfahren ermittelt werden. Zuerst wird die Anordnung des Wendelstiftes 3 (und 3x) so eingestellt, dass beim Wendeln einer Schraubenfeder aus einem bestimmten Material deren Windungsdurchmesser zu D0 wird, wobei diese Anordnung im Speicher der Steuereinheit CT aufgezeichnet wird. Als nächstes wird eine Schraubenfeder aus einem Material mit einer anderen Eigenschaft vom Wendelstift 3 (und 3x), der in der gleichen Anordnung wie beim aufgezeichneten Fall angeordnet ist, gewendelt, und es wird deren Windungsdurchmesser Dexp gemessen. Durch einen Vergleich des Windungsdurchmessers Dexp mit dem Windungsdurchmesser D0 kann der Effekt der Materialeigenschaft ermittelt werden. Wenn daher dieser Versuch mit verschiedenen Materialeigenschaften durchge führt wird, kann die durch die Materialeigenschaft verursachte Änderung des Rückfederns ausgewertet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Zugfestigkeit als eine der Materialeigenschaften ausgewählt. Ein Beispiel dieses Ergebnisses ist in 21 gezeigt. Die Abszisse in 21 gibt die Zugfestigkeit des Materiales wieder, während die Ordinate das Windungsdurchmesserveränderungsverhältnis (Dexp/D0) als Prozentsatz wiedergibt. In diesem Versuch wurde das Material SAE 9254 verwendet, um eine Probe mit einem Drahtdurchmesser von 12,4 mm herzustellen, und es wurde ein Windungsdurchmesser der Probe mit einer Zugfestigkeit von 1.925 mPa als Basiswindungsdurchmesser vorgesehen. Dann wurden die Wendelstifte so angeordnet, daß ein Durchmesser D0 von 140 mm erreicht wurde. Die Kreise in 21 geben die Versuchsergebnisse wieder. Die durchgezogene Linie entspricht der Regressionslinie, die aus dem Verfahren der kleinsten Quadrate ermittelt wurde. Wie man am besten 21 entnehmen kann, variieren die Windungsdurchmesser beträchtlich in Abhängigkeit von einer Änderung der Zugfestigkeit des Materiales. Obwohl der Effekt der Materialeigenschaft nur etwa 2 % zwischen 1.900 mPa und 2.000 mPa der Zugfestigkeit beträgt, wie in 21 gezeigt, wird bevorzugt, den Effekt einer jeden Zugfestigkeit für die Schraubenfeder darzustellen, um diese mit einer hohen Genauigkeit zu wendeln. Vorzugsweise kann auch der Effekt der Zugfestigkeit auf die Ganghöhenveränderung berücksichtigt werden.
Dann kann der Effekt des Federindex auf das Rückfedern über das folgende Verfahren ausgewertet werden. Zuerst werden die NC-Daten mit einem Windungsdurchmesser D0 für 0 bis 1 Windung und einem Windungsdurchmesser Dx für 1 bis 2 Windungen erzeugt. Dann wird die Anordnung des Wendelstiftes 3 (und 3x) so eingestellt, daß beim Wendeln der Schraubenfeder deren Windungsdurchmesser zwischen der 0ten bis 1ten Windung zu D0 wird, und die Anordnung wird im Speicher gespeichert. Als nächstes wird der Windungsdurchmesser Dexp der Schraubenfeder zwischen der ersten und zweiten Windung gemessen. Durch einen Vergleich des Windungsdurchmessers Dexp mit dem Windungsdurchmesser D0 kann der Effekt des Federindex bestimmt werden. Daher wird dieser Versuch mit dem gleichen Drahtdurchmesser und mit verändertem Windungsdurchmesser Dx durchgeführt, so daß auf diese Weise die Änderung des durch den Federindex (D/d) verursachten Rückfederns ausgewertet werden kann. Ein Beispiel dieses Ergebnisses ist in 22 gezeigt, in der die Abszisse den Unterschied (Dx–D0) zwischen den in die Wendelmaschine CM eingegebenen Windungsdurchmessern wiedergibt, während die Ordinate den Unterschied (Dexp–D0) in den Windungsdurchmessern der gewendelten Feder wiedergibt. In diesem Versuch wurde das Material SAE 9254 verwendet, um eine Probe mit einem Drahtdurchmesser von 12,4 mm herzustellen, wobei deren Anfangswindungsdurchmesser D0 auf 100 mm eingestellt wurde, um eine Zugfestigkeit von 1925 mPa zu erreichen. Die Kreise in 22 geben die Versuchsergebnisse wieder, und die durchgezogene Linie entspricht der Regressionslinie, die aus dem Verfahren der kleinsten Quadrate gewonnen wurde, bis zu einer Differenz von 90 mm im Windungsdurchmesser.
Obwohl der tatsächliche Unterschied im Windungsdurchmesser proportional zum Eingangswert der NC-Daten beträchtlich ansteigt, und zwar bis zu einer Differenz von etwa 40 mm im Windungsdurchmesser, wird, wie man 22 entnehmen kann, in einem Bereich hiernach die Linie zu einer Kurve mit einer geringfügig ansteigenden Tendenz, so daß die Größe des Rückfederns ansteigt, wenn der Federindex (D/d) zunimmt. Obwohl eine Erklärung über eine Korrektur dieser Eigenschaft hier weggelassen wird, kann von einer proportionalen Beziehung bis zu einer Differenz von etwa 40 mm im Windungsdurchmesser ausgegangen werden, ohne daß eine Beeinflussung durch die Größe des anfänglichen Windungsdurchmessers gegeben ist, soweit eine generelle Änderung im Federindex, der für die Aufhängung eines Fahrzeuges verwendet wird, betroffen ist.
Was die Ganghöhe der Schraubenfeder anbetrifft, so werden die NC-Daten erzeugt, um die Schraubenfeder mit irgendeinem willkürlichen Ganghöhenniveau Px aus einem Zustand mit einer Ganghöhe von 0 zu formen, und es wird das Ganghöhenniveau Pexp der Schraubenfeder nach dem Wendeln gemessen. Durch Vergleichen des Ganghöhenniveaus Pexp mit dem Ganghöhenniveau Px kann der Effekt des Rückfederns ermittelt werden. Daher wird dieser Versuch mit diversen Ganghöhenniveaus Px durchgeführt, wodurch eine Änderung des Rückfederns, die durch das Ganghöhenniveau verursacht wird, ausgewertet werden kann. Ein Beispiel dieses Ergebnisses ist in 23 gezeigt, in der die Abszisse die NC-Daten des in die Wendelmaschine CM eingegebenen Ganghöhenniveaus Px wiedergibt, während die Ordinate das Ganghöhenniveau Pexp der Schraubenfeder nach dem Wendeln wiedergibt. In diesem Versuch wurde als Material SAE 9254 verwendet, um eine Probe mit einem Drahtdurchmesser von 12,4 mm zu erzeugen. Der Federindex (D/d) wurde auf 12,5 eingestellt. Die Kreise in 23 geben die Versuchsergebnisse wieder, und die durchgezogene Linie entspricht der aus dem Verfahren der kleinsten Quadrate ermittelten Regressionslinie. Wie man 23 entnehmen kann, steigt die tatsächliche Ganghöhe proportional zu einem Anstieg des Eingabewertes der NC-Daten beträchtlich an. Die tatsächliche Ganghöhe wird aufgrund des Zurückfederns geringer als der Eingangswert. Vorzugsweise kann diese Beziehung der Ganghöhe für jeden Federindex klargestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben, werden die Planungsdaten (3D-Polarkoordinatendaten) beim Entwerfen der Feder bereitgestellt und werden die Produktdimensionsdaten bereitgestellt, wenn die Federn zueinander in Beziehung gesetzt werden, wie in 8 gezeigt. Die erstgenannten Daten werden durch den Windungsradius (R) und die Steigung (L) wiedergegeben, während die letztgenannten Daten durch den Windungsdurchmesser (D) und die Ganghöhe (P) wiedergegeben werden, die zu den Eingangsdaten werden. Was die auf der reihten Seite der 8 dargestellte Schraubenfeder anbetrifft, so werden die ND-Daten mit einem Windungsdurchmesser D1 für 0 bis 0,5 Windungen und einem Windungsdurchmesser D2 für 0,5 bis 1,0 Windungen erzeugt. Die Form der gewendelten Schraubenfeder wird jedoch durch die Materialeigenschaften, den Federindex und die Maschineneigenschaften beeinflusst, wie vorstehend beschrieben.
Im Gegensatz dazu wird beim tatsächlichen Wendelprozeß die Anordnung des Wendelstiftes 3 (und 3x) so eingestellt, daß der Windungsdurchmesser bei der 0ten Windung zu einem vorgegebenen bestimmten Wert wird. Obwohl daher die NC-Daten des Windungsdurchmessers zwischen der 0ten bis 0,5ten Windung so eingestellt werden können, daß sie D1 entsprechen, werden die NC-Daten D2_(NC) des Windungsdurchmessers danach gemäß der nachfolgenden Gleichung berechnet, wobei die Effekte der Materialeigenschaften, des Federindex und der Maschineneigenschaften berücksichtigt werden. D2(NC) = D1 + (D2 – D1)/kworin k die Steigung der in 22 gezeigten Regressionslinie und (NC) die NC-Daten bedeuten.
Die NC-Daten der Ganghöhe der 0ten bis 1ten Windung werden als Eingangswert gemäß der Gleichung P1_(NC) = P/j (c) berechnet, wobei j (c) die Steigung der in 23 gezeigten Geraden und die Funktion des Federindex c wiedergibt.
Als nächstes wird in Verbindung mit 3 ein Teil der Steuereinheit CT beschrieben, die bei der Wendelmaschine CM Verwendung findet und mit einer Prozesseinheit CPU, Speichern ROM und RAM, einer Eingangsschnittstelle IT, einer Ausgangsschnittstelle OT, die miteinander über einen Bus verbunden sind, sowie Zubehör OA einschließlich einer Tastatur, eines Display, eines Druckers etc. versehen ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind ein Sensor S1 zum Detektieren des Drahtes W, wie in 1 gezeigt, ein Sensor S2 zum Detektieren des Betriebes der Schneideinrichtung 5, Kodiereinrichtungen (nicht gezeigt) zum Überwachen der Bewegungsgröße und Positionen des Wendelstiftes 3, ein Abstandswerkzeug 4 u.ä. an die Eingangsschnittstelle IT angeschlossen, während der Motor DF und die Zylinder DB, DT an die Ausgangsschnittstelle OT angeschlossen sind. Daher werden die Ausgangssignale der Sensoren S1, S2 etc. über einen D/A-Wandler AD und die Eingangsschnittstelle IT der Prozesseinheit CPU zugeführt, während die Signale zum Antreiben des Motors DF und der Zylinder DB, DT von der Ausgangsschnittstelle OT über die Treiberschaltungen AC abgegeben werden. Die Parameterbereitstellungsvorrichtung MT, die Formbestimmungsvorrichtung MU, die Datenumwandlungsvorrichtung MD und die Bearbeitungsbedingungsbestimmungsvorrichtung MC sind in der Steuereinheit CT ausgebildet. Der Speicher ROM kann ein Programm zur Verwendung in diversen Prozessen einschließlich derjenigen, die gemäß den in den 4–7 dargestellten Ablaufdiagrammen durchgeführt werden, speichern. Die Prozesseinheit CPU kann, wenn sie in Betrieb ist, das Programm ausführen, und der Speicher RAM kann zeitweise variable Daten zur Ausführung des Programms speichern.
Die in 1 gezeigte Wendelmaschine CM wird gemäß dem in 4 gezeigten Ablaufdiagramm gesteuert, wie hiernach beschrieben. Zu Beginn wird eine Sollschraubenfeder durch die FEM-Analyse konzipiert, und ihre 3D-Polarkoordinatendaten werden in Schritt 101 berechnet. Dann werden auf der Basis dieser Daten die Parameter, wie die Zahl der Windungen, die Windungsdurchmesser und die Steigungen, in Schritt 102 bereitgestellt. Diese werden über die Tastatur (nicht gezeigt) des Zubehörs OA zusammen mit dem Drahtdurchmesser (d) der Sollschraubenfeder, der Belastung, dem Abstand zwischen benachbarten Windungen, einer Wirkungslinie (Reaktionskraftlinie) der Sollschraubenfeder u.ä. eingegeben. Dann wird in Schritt 103 der Formbestimmungsprozeß über die Warmhärtungssimulation durchgeführt, wie vorstehend beschrieben, um die Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß zu bestimmen, was später im einzelnen in Verbindung mit 5 erläutert wird. Danach wird in Schritt 104 der Formbestimmungsprozeß auf der Basis der Vorhersage der Verformung infolge des Temperprozesses durchgeführt. Mit anderen Worten, das abnehmende Verhältnis eines jeden Windungsdurchmessers nach dem Temperprozeß in Abhängigkeit vom Federindex (oder als Windungsverhältnis bezeichnet), bei dem es sich um das Verhältnis (D/d) des Windungsdurchmessers (D) zum Drahtdurchmesser (d) der Sollschraubenfeder handelt, wird bereitgestellt, und die Windungsdurchmesser vor dem Temperprozeß werden auf der Basis der abnehmenden Verhältnisse ermittelt. Der Formbestimmungsprozeß wird auf der Basis der Materialeigenschaften und des Federindex in Schritt 105 durchgeführt. Somit wird mit einer Modifikation auf der Basis der hin zugefügten. Materialeigenschaften und des hinzugefügten Federindex die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung ermittelt, und die Größe vor der Nachbehandlung wird in Schritt 106 in die NC-Daten umgewandelt. Der Wendelprozeß wird daher auf der Basis der NC-Daten in Schritt 107 ausgeführt, wie nachfolgend im einzelnen in Verbindung mit 6 erläutert werden wird. Dann rückt das Programm zu Schritt 108 vor, in dem die Nachbehandlung durchgeführt wird. Als Folge davon sind die Form und die Wirkungslinie der Schraubenfedern, die unter den in der vorstehend beschriebenen Weise bereitgestellten NC-Daten und den vorgegebenen Härtungsbedingungen produziert wurden, nahezu diejenigen, die konzipiert wurden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Abmessung der fertigen Schraubenfeder (Sp in 1) in Schritt 109 gemessen, und die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und einem Referenzwert wird mit einem vorgegebenen Wert in Schritt 110 verglichen. Wenn festgestellt wird, daß die Differenz dem vorgegebenen Wert entspricht oder geringer als dieser ist, rückt das Programm zu Schritt 111 vor. Wenn jedoch festgestellt wird, daß die Differenz größer ist als der vorgegebene Wert, rückt das Programm zu Schritt 113 vor, in dem die NC-Daten automatisch korrigiert werden, und kehrt dann zu den Schritten 107 und 108 zurück, in denen das Wendeln und die Nachbehandlung wiederum durchgeführt und wiederholt werden, bis die Differenz dem vorgegebenen Wert entspricht oder kleiner als dieser ist. In entsprechender Weise wird die Wirkungslinie der fertigen Schraubenfeder (Sp) in Schritt 111 gemessen, und in Schritt 112 wird bestimmt, ob sich die Wirkungslinie in einer vorgegebenen Position befindet. Wenn sich die Wirkungslinie nicht in der vorgegebenen Position befindet, rückt das Programm zu Schritt 113 vor, in dem die NC-Daten automatisch korrigiert werden, und kehrt dann zu den Schritten 107 und 108 zurück, in denen das Wendeln und die Nachbehandlung erneut durchgeführt und wiederholt werden, bis sich die Wirkungslinie in der vorgegebenen Position befindet. Was die in Schritt 113 durchgeführte Korrektur der NC-Daten betrifft, so werden die erforderlichen Positionen und Größen, die zu korrigieren sind, automatisch berechnet, indem das gemessene Ergebnis der Abmessung in Schritt 109 und das gemessene Ergebnis der Wirkungslinie in Schritt 111 eingegeben werden. Mit anderen Worten, die NC-Daten können automatisch auf der Basis der gemessenen Ergebnisse (numerischen Daten) erhalten werden. Da somit bei der vorliegenden Ausführungsform die NC-Daten automatisch auf der Basis der Differenz zwischen den tatsächlich gemessenen Werten und den Sollwerten im Durchmesser oder der Ganghöhe der fertigen Schraubenfeder korrigiert werden, entsprechen die Form und die Wirkungslinie des Endproduktes der Schraubenfeder den entsprechenden Sollwerten.
Der Formbestimmungsprozeß, der in Schritt 103 gemäß 4 durch die Warmhärtungssimulation durchgeführt wird, wird in Verbindung mit 5 erläutert, wobei ein Modell für die vorstehend erwähnte elastisch-plastische Analyse mit Hilfe des Verfahrens der finiten Elemente (FEM-Analyse) Verwendung findet. Anfangs werden die Daten für die Form und das Material der Sollschrau benfeder mit ihrer freien Höhe Ha und ihrer Steigung Lax und die Konstruktionsanforderung (γ) in Schritt 201 der Steuereinheit CT zugeführt. Was das Material der Sollschraubenfeder anbetrifft, so sind die Eigenschaften (E, C) des zu verwendenden Materiales in der Datenbasis gespeichert worden. Auf der Basis dieser Materialien werden eine elastische Eigenschaft (σ = E·ε) und eine plastische Eigenschaft (σ = C·ε·Pn) kombiniert, um eine Analyse auf der Basis der elasto-plastischen Eigenschaften durchzuführen, wie vorstehend beschrieben. Die Größe (γ) ist eine dimensionslose Größe, die die Restscherspannung wiedergibt, um den Antiermüdungseigenschaften gerecht zu werden, die für das Produkt (Sollschraubenfeder) erforderlich sind, wobei diese Eigenschaften durch die vorstehend erwähnte dimensionslose Größe wiedergegeben werden. Daher wird die Änderungsgröße ΔH auf der Basis der für das Produkt (Sollschraubenfeder) erforderlichen Antiermüdungseigenschaften in Schritt 202 wie folgt berechnet: ΔH = γ·(G·Pmax)/(k·τmax )worin G der Modul der Querelastizität, Pmax die maximale Last, τmax die maximale Spannung und k eine Federkonstante bedeuten.
Als nächstes rückt das Programm zu Schritt 203 vor, in dem eine Versuchsform der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß mit ihrer freien Höhe Hb und ihrer Steigung Lbx in der folgenden Weise bereitgestellt wird: Hb = Ha + ΔH und Lbx = Lax·(Hb/Ha)
Dann wird in Schritt 204 die Größe der Ermüdung für jede Höhe (beim Härten) von diversen Schraubenfedern (mit der freien Höhe Hb) nach Durchführung des Warmhärtungsprozesses und mit veränderten Höhen nach dem Aushärten über die Simulation berechnet und eine Korrelation zwischen der Größe der Ermüdung und einer jeden Höhe nach dem Härten als Hs – ΔH-Eigenschaft gemäß 12 erhalten. Auf der Basis dieser Korrelation kann die Höhe Hs der Schraubenfeder mit einer vorgegebenen Ermüdungsgröße (d.h. der Änderungsgröße ΔH), die erzeugt wird, wenn der Warmhärtungsprozeß bei der Schraubenfeder durchgeführt wird, in Schritt 205 erhalten werden. Dies wird als Bedingung für den tatsächlichen Warmhärtungsprozeß, der als Nachbehandlung durchgeführt wird, verwendet.
Das Programm rückt daher zu Schritt 206 vor, in dem die Warmhärtungssimulation unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen (der Höhe Hs nach dem Härten) durchgeführt wird, und rückt dann zu Schritt 207 vor, in dem die Form der Feder nach dem Warmhärtungsprozeß und die Form der Sollschraubenfeder (fertiger Schraubenfeder Sp) verglichen werden. Praktisch wird der Dimensionsunterschied δ (Abstand in 3D) gegenüber den Windungsdurchmessern vor dem Warmhärtungsprozeß berechnet. Dann rückt das Programm zu Schritt 208 vor, in dem die Dimensionsdifferenz δ mit einem vorgegebenen Wert Kd (d.h. 1 mm) verglichen wird. Wenn festgestellt wird, daß die Dimensionsdifferenz δ geringer ist als der vorgegebene Wert Kd, rückt das Programm zu Schritt 210 vor. Wenn die Dif ferenz dem vorgegebenen Wert Kd entspricht oder größer ist, rückt das Programms zu Schritt 209 vor, in dem der Dimensionsunterschied δ in der umgekehrten Richtung zur Schraubenfeder mit der vorstehend beschriebenen Versuchsform addiert wird, und rückt weiter zu Schritt 206 vor, in dem die Warmhärtungssimulation wieder durchgeführt wird, und rückt dann zu Schritt 207 vor, in dem der Dimensionsunterschied δ gemessen wird. Diese Schritte werden wiederholt, bis der Dimensionsunterschied δ geringer wird als der vorgegebene Wert Kd. Folglich wird die Form der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß in Schritt 210 ermittelt. Wie auf der rechten Seite von 13 gezeigt, wird beispielsweise der Dimensionsunterschied δ zu der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß in einer Richtung entgegengesetzt zur Verformungsrichtung addiert. Durch die Wiederholung der Simulation, bis der Dimensionsunterschied δ geringer wird als der vorgegebene Wert Kd, wird die Form (einschließlich der Windungsdurchmesser) der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß identifiziert, um zur Sollschraubenfeder (Sp) nach dem Warmhärtungsprozeß zu werden. In Schritt 210 werden daher zusätzlich zur freien Höhe Hp der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, die in Schritt 203 bereitgestellt wird, die Windungsdurchmesser vor dem Warmhärtungsprozeß bereitgestellt, um die Form der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß in geeigneter Weise zu ermitteln.
6 zeigt den in Schritt 107 in 4 durchgeführten Wendelprozeß auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, der Win dungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Parameter (Zahl der Windungen (N), Windungsradius (R), Steigung (L)), wobei die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung ermittelt und in die NC-Daten umgewandelt wird, die die Produktdimensionsdaten (Windungsdurchmesser D und Steigung P) anzeigen, wobei auf dieser Basis die Bearbeitungsbedingungen in Schritt 301 ermittelt werden. In Schritt 301 werden die Bearbeitungsbedingungen, wie die gesamte Drahtzuführgröße (V) (und Drahzuführgröße (δV)) des Drahtelementes, die Biegeposition (A) (oder Bewegungsgröße (δA)) und die Verdrehposition (B) (oder die Bewegungsgröße (δB)), ermittelt, wie später in Verbindung mit 7 beschrieben wird. Diesbezüglich ist die Beziehung zwischen der gesamten Drahtzuführgröße (V) (und Drahtzuführgröße (δV)) und der Bewegungsgröße (δA) des Wendelstiftes 3 im Biegeprozeß dargestellt, während die Beziehung zwischen der gesamten Drahtzuführgröße (V (und Drahtzuführgröße (δV)) und der Bewegungsgröße (δB) des Abstandswerkzeuges 4 im Verdrehprozeß in 10 gezeigt ist. Dann rückt das Programm zu Schritt 302 vor, mit dem die Zuführung des Drahtelementes beginnt, so daß das Drahtelement von einem Bündel des aufgerollten Drahtes über die Zuführrolle 1 zugeführt wird und der Drahtbearbeitungsprozeß über die Gesamtdrahtzuführgröße (V) vom Wendelende des zu wendelnden Drahtelementes begonnen wird. Die Gesamtdrahtzuführgröße (V) wird durch die Anzahl der Wendel von der Bezugsposition des Wendelendes des Drahtelementes (d.h, sechs Windungen) bestimmt und dann in Abhängigkeit von dem Datenumwandlungsprozeß in eine Vielzahl von Drahzuführgrößen (δV) unterteilt. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden diese jedoch in einfacher Weise als Drahtzuführgröße bezeichnet, mit Ausnahme des speziellen Falles, der zur Unterscheidung benötigt wird.
Auf der Basis der Gesamtdrahtzuführgröße (V) werden die Biegeposition (Ax) (oder die Bewegungsgröße (δAx)) und die Verdrehposition (Bx) (oder die Bewegungsgröße (δBx)) für die Gesamtdrahtzuführgröße (Lx) oder die Drahtzuführgröße (δVx) in Schritt 303 in Abhängigkeit von den in Schritt 301 festgestellten Bearbeitungsbedingungen identifiziert. Dann rückt das Programm zu Schritt 304 vor, indem eine vorgegebene Größe (K0) der Drahtzuführgröße (δV) (der Anfangswert von δV ist 0) zugesetzt wird, um die Drahtzuführgröße (δV) zu bestimmen. Dann werden der Biegeprozeß und Verdrehprozeß in den Schritten 305 und 306 durchgeführt, und zwar in Synchronisation mit der Zuführgroße des Drahtes über die Drahtzuführgröße (δV), wobei der Wendelstift 3 und das Werkzeug 4 so angetrieben werden, dass die Biegeposition (Ax) (oder die Bewegungsgröße (δAx)) und die Verdrehposition (Bx) (oder die Bewegungsgröße (δBx)) vorgesehen werden, wenn die Gesamtdrahzuführgröße oder Drahtzuführgröße den Wert (Lx) oder (δLx) erreicht hat.
Wenn die vorstehend beschriebenen aufeinanderfolgenden Bearbeitungsprozesse nacheinander durchgeführt werden, werden der Biegeprozeß und Verdrehprozeß ausgeführt, bis in Schritt 307 bestimmt wird, ob die Drahtzuführgröße (δV) einer vorgegebenen Größe (K1) (d.h. 5/100 Windun gen) entspricht oder größer als diese ist. Wenn in Schritt 307 festgestellt wird, dass der Drahtzuführvorgang über die vorgegebene Größe (K1) und die Biege- und Verdrehprozesse, die hiermit synchronisiert sind, beendet sind, rückt das Programm zu Schritt 308 vor, indem die Drahtzuführgröße (δV) auf Null (0) gelöscht wird, und rückt weiter auf Schritt 309 vor, in dem festgestellt wird, ob der Wendelvorgang der vorgegebenen Anzahl von Windungen (d.h. sechs Windungen) beendet ist (d.h. es wird festgestellt, wenn V = 6 beträgt). Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt das Programm zu Schritt 303 zurück und werden die Biege- und Verdrehprozesse durchgeführt, bis der Wendelvorgang der vorgegebenen Anzahl von Windungen beendet ist.
Wenn in Schritt 309 festgestellt wird, daß der Wendelvorgang für die vorgegebene Anzahl von Windungen beendet ist, rückt das Programm zu Schritt 310 vor, in dem der Drahtzuführvorgang beendet und die Gesamtdrahtzuführgröße (V) auf Null (0) gelöscht wird. Dann wird der Draht von der Schneidvorrichtung 5 (in 1 gezeigt) in Schritt 311 durchtrennt, so daß der Wendelvorgang für eine einzige Schraubenfeder beendet ist, und das Programm kehrt zum Hauptprogramm der 4 zurück.
Die Bestimmung der Bearbeitungsbedingungen in Schritt 301 wird in der in 7 gezeigten Art und Weise durchgeführt, und die Biegeposition (A) (oder die Bewegungsgröße (δA)) sowie die Verdrehposition (B (oder die Bewegungsgröße (δB)) werden in der in den 15 und 16 gezeigten Art und Weise bestimmt. Es wird ein Korrek turprozeß durchgeführt, um die Daten vorzusehen, die die Positionen in Abhängigkeit von der Gesamtdrahtzuführgröße (V) (oder der Drahtzuführgröße (δV)) wiedergeben. Schließlich wird in Schritt 401 die Biegeposition (A) (d.h. die Position des Wendelstiftes 3) in Abhängigkeit von den Produktdimensionsdaten, die in Schritt 105 umgewandelt wurden, gemäß der in 15 mit einer durchgezogenen Linie angedeuteten Eigenschaft, die die Beziehung zwischen dem Wendeldurchmesser (D) und der Biegeposition (A) wiedergibt, ermittelt. Wie durch Pfeile der strichpunktierten Linie in 15 angedeutet, wird daher eine bestimmte Biegeposition (Ax) für einen bestimmten Wendeldurchmesser (Dx) vorgesehen. Die in 15 gezeigten Eigenschaften werden in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser (d) variiert. In Abhängigkeit von einer Veränderung des Drahtdurchmessers (d) kann daher eine Vielzahl von Karten zur Verfügung gestellt werden, von denen eine in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser (d) in geeigneter Weise ausgewählt wird. 15 gibt die gestrichelte Linie (h) und die Eigenschaft eines Drahtes aus relativ hartem Material wieder, während eine gestrichelte Linie (s) die Eigenschaft eines Drahtes aus einem relativ weichen Material angibt. Somit wird die in 15 gezeigte Charakteristik in Abhängigkeit vom Material des Drahtelementes verändert. Daher kann eine Vielzahl von Karten in Abhängigkeit vom Material des Drahtelementes vorgesehen werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch eine Durchschnittscharakteristik als Standardcharakteristik angegeben, und es wird eine Korrektur hiervon auf Basis der Materialeigenschaft als Korrektur der NC-Daten in Schritt 105 gemäß
4 vorgenommen und/oder getrennt in Schritt 404 durchgeführt. Gemäß der in 15 gezeigten Karte wird eine große Datenmenge erhalten. Um diese große Datenmenge zu vermeiden, kann eine in 16 gezeigte Karte verwendet werden, bei der eine Bezugspasition an einer Position vorgesehen wird, die den Wendeldurchmesser (D0) der zu wendelnden Endwindung und die hierzu entsprechende Biegeposition (A0) aufweist, und in der die Beziehung zwischen der Änderungsgröße (δD) des Windungsdurchmessers von der Bezugsposition und der Bewegungsgröße (δA) des Biegeprozesses (d.h. der Bewegungsgröße des Wendelstiftes 3) angegeben ist.
Wie in 7 gezeigt, wird in Schritt 402 die Verdrehposition (B) (d.h. die Position des Werkzeuges 4) in Abhängigkeit von der in 17 gezeigten Karte festgelegt, wobei diese Karte die Beziehung zwischen dem Abstand (P) und der Verdrehposition (B) zeigt. Wie durch Pfeile der strichpunktierten Linie in 17 angedeutet, kann daher eine bestimmte Verdrehposition (Bx) für eine bestimmte Ganghöhe (Px) der Feder vorgesehen werden. Die in 17 gezeigte Charakteristik wird in Abhängigkeit vom Drahtdurchmesser (d) und der Materialeigenschaft des Drahtelementes variiert. Wie in 18 gezeigt, wird die Ganghöhe (P) beispielsweise in Abhängigkeit vom Federindex (D/d) verändert. In dem Fall, in dem die Windungsdurchmesser bei einer einzigen Feder stark variieren, kann daher ein Korrekturprozeß durchgeführt werden und eine Vielzahl von Karten vorgesehen werden. In 17 gibt die gestrichelte Linie (h) die Charakteristik für einen Draht aus relativ hartem Mate rial wieder, während die gestrichelte Linie (s) die Charakteristik für einen Draht aus relativ weichem Material wiedergibt. Somit wird die in 17 gezeigte Charakteristik in Abhängigkeit vom Material des Drahtelementes variiert. Daher kann in Abhängigkeit vom Material des Drahtelementes eine Vielzahl von Karten vorgesehen werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch eine Durchschnittscharakteristik als Standardcharakteristik vorgesehen, und es wird eine Korrektur derselben in Abhängigkeit von der Materialeigenschaft in Schritt 105 in 4 als Korrektur der NC-Daten durchgeführt und/oder separat in Schritt 404 ausgeführt.
Des weiteren wird in Schritt 403 die Variation der Anzahl der Windungen auf der Basis der in Schritt 106 umgewandelten NC-Daten vorgesehen. In dem Fall, in dem sie beispielsweise N1 Windungen (Höhe Ha1 mm) nach Durchführung der Nachbehandlung (bei Beendigung) und N0 Windungen vor der Nachbehandlung beträgt, werden die Produktdimensionsdaten für die N1 Windungen entsprechenden Daten vorgesehen, und wird wie für die Gesamtdrahtzuführgröße (V) für den Wendelvorgang die Größe verwendet, die nach der Durchführung der Nachbehandlung den Wert von N1 Windungen erhält. Als nächstes werden in Schritt 404 die Biegeposition (A) und die Verdrehposition (B) in Abhängigkeit von der Materialeigenschaft des Drahtelementes korrigiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Biegeposition (A) und die Verdrehposition (B) mit Korrekturwerten K2 und K3 in Abhängigkeit vom Material des Drahtelementes multipliziert. Der Korrekturwert K2 in bezug auf die Biegeposition (A) kann über die Zugfestigkeit des Materiales geschätzt werden (die umgekehrt proportional zur Härte ist). Daher kann man die Zugfestigkeit des Materiales eingeben, wenn das Material verändert wird, so daß der Korrekturwert K2 automatisch ausgewählt wird, wenn ein spezielles Material eingegeben wird. Der Korrekturwert K3 in bezug auf die Verdrehposition (B) kann ermittelt werden, indem das Ergebnis der letzten Höheneinstellung der Feder in ihrem freien Zustand geschätzt wird. Dieser Korrekturprozeß kann auch weggelassen werden, wenn der Prozeß in Schritt 105 zufriedenstellend ist.
Dann werden in Schritt 405 die Biegeposition (A) (oder die Bewegungsgröße (δA)) und die Verdrehposition (B) (oder die Bewegungsgröße (δB)) in Abhängigkeit von der Gesamtdrahtzuführgröße (V) (oder der Drahtzuführgröße (δV)) identifiziert (oder zugeordnet). In diesem Fall ist eine Phasendifferenz zu beachten. Wenn beispielsweise die Gesamtdrahtzuführgröße (V) Vx beträgt (d.h. 1,0 Windungen), wird die Biegeposition (Ax) einem Windungsdurchmesser zwischen 1,1 Windungen und 1,6 Windungen zugeordnet, während die Verdrehposition (Bx) einer Ganghöhe zwischen 0,7 Windungen und 1,7 Windungen zugeordnet wird. Mit anderen Worten, wenn die Gesamtdrahtzuführgröße (V) 1,0 Windungen beträgt, beträgt der Windungsdurchmesser 1,1 Windungen, was als die Position angesehen wird, bei der die Ausbildung des Windungsdurchmessers für den Wendel von 1,1 Windungen oder mehr begonnen wird. Andererseits wird die Ganghöhe durch den vorstehend beschriebenen Verdrehprozeß des Drahtelementes bestimmt. Dies deswegen, weil dann, wenn die Gesamt drahtzuführgröße (V) 1,0 Windungen beträgt, die durch den Verdrehprozeß zu ermittelnde Position als eine Position angesehen wird, die um 0,5 Windungen zu der Position vorgerückt ist, bei der das Verdrehen tatsächlich durchgeführt wird, und der Position von 0,7 Windungen von der Endwindung der zu wendelnden Feder aus entspricht. Somit werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Biegeposition (A) (oder die Bewegungsgröße (δA)) und die Verdrehposition (B) (oder die Bewegungsgröße (δB)) in Abhängigkeit von der Gesamtdrahtzuführgröße (V) (oder der Drahtzuführgröße (δV)) des Drahtelementes identifiziert und die Bearbeitungsbedingungen im Hinblick auf die Phasendifferenz festgelegt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann eine Sollschraubenfeder mit einer gewünschten Form automatisch und rasch als ein Produkt etwa in der geplanten Weise hergestellt werden, wobei sogar Verformungen nach dem Wendelprozeß berücksichtigt werden. Wenn eine generelle Schraubenfeder hergestellt wird, kann eine ausreichende Qualität mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung und dem vorstehend beschriebenen Verfahren sichergestellt werden, wobei die Prozesse der Schritte 109–113 in 4 beispielsweise weggelassen werden können. In bezug auf eine spezielle Schraubenfeder mit einer komplizierten Form zur Verwendung in neueren Kraftfahrzeugen werden jedoch die Schritte 109–113 der 4 benötigt, wie hiernach erläutert.
24 zeigt ein Ausführungsbeispiel der speziellen Schraubenfeder mit einer gekrümmten Wendelachse zum Steuern der Seitenkraft, die mit Hilfe eines herkömmlichen Verfahrens über Versuch und Fehler nicht in der geplanten Form hergestellt werden kann. Die 25 und 26 zeigen die Form des auf der Basis der NC-Daten, die anfangs zur Verfügung gestellt werden (d.h. ohne Korrektur in Schritt 113 in 4), hergestellten Produktes. 25 zeigt die Veränderung der Windungsdurchmesser, wobei die Anzahl der Windungen auf der Abszisse und der Windungsdurchmesser auf der Ordinate angegeben sind. 26 zeigt eine Veränderung der Steigung, wobei die Anzahl der Windungen auf der Abszisse und die Steigung auf der Ordinate angegeben sind. Die durchgezogenen Linien in beiden Figuren geben die Sollwerte wieder, während die gestrichelten Linien die tatsächlich gemessenen Werte wiedergeben. Aus 25 kann man entnehmen, daß die tatsächlich gemessenen Werte und die Sollwerte für die Windungsdurchmesser am Endabschnitt von 0 bis 0,5 Windungen geringfügig nicht zusammenpassen. Im frei gewendelten Abschnitt ist jedoch der Durchschnittsfehler geringer als 2 mm, während die Abmessungen an den Spitzenpositionen geringfügig unzureichend sind oder die Phase geringfügig verschoben ist. In 26 stimmen die tatsächlich gemessenen Werte und die Sollwerte für die Steigung am Abschnitt von 0 bis 4 Windungen geringfügig nicht überein.
Im Gegensatz dazu werden durch die automatische Korrektur der NC-Daten, die einmal in Schritt 113 in 4 durchgeführt wird, die Werte korrigiert, wie in den 27 und 28 gezeigt. In 27 fallen die Sollwerte und die tatsächlich gemessenen Werte etwa zusammen und beträgt der Durchschnittsfehler des Windungsdurchmessers weniger als 1 mm. Des weiteren zeigen die 29 und 30 einen Vergleich der tatsächlich gemessenen Werte und der Sollwerte für die Punkte, die mit der Reaktionskraft auf den Endebenen der Schraubenfeder beaufschlagt werden, wie durch die Kreise in 24 angedeutet. In den 29 und 30 kennzeichnen die Punkte auf der linken Seite die tatsächlich gemessenen Werte für die oberen Punkte, die mit der Reaktionskraft beaufschlagt werden, während die Punkte auf der rechten Seite die tatsächlich gemessenen. Werte für die unteren Punkte kennzeichnen, die mit der Reaktionskraft beaufschlagt werden. Die X-Markierungen in den 29 und 30 zeigen die Sollwerte. In den 29 und 30 entspricht die Abszisse der x-Achse in 24, während die Ordinate der y-Achse in 24 entspricht. 29 zeigt die Ergebnisse vor Hinzufügung der Korrekturen zu den NC-Daten, während die Unterschiede zwischen den tatsächlich gemessenen Werten und den Sollwerten der Beaufschlagungspunkte etwa 4 mm betragen. 30 zeigt das Ergebnis mit der automatischen Korrektur der NC-Daten, die einmal in Schritt 113 in 4 durchgeführt wurde, wobei der Unterschied zwischen den tatsächlich gemessenen Werten und den Sollwerten der Punkte, die mit der Reaktionskraft beaufschlagt werden, stark auf weniger als 2 mm verbessert wurde.
Wie vorstehend beschrieben, kann mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenfeder gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Form des fertigen Produktes in seinem freien Zustand und seinem komprimierten Zustand genau sichergestellt werden und können die gewünschten Federeigenschaften einschließlich der Wirkungslinie der Feder erreicht werden. Selbst wenn daher eine sehr spezielle Schraubenfeder erzeugt wird, kann eine geeignete Schraubenfeder, die in einem stark beschränkten Raum installiert werden soll, in einfacher Weise von ihrem Konstruktionsprozeß bis zu ihrem tatsächlichen Herstellprozeß ausgebildet werden. Des weiteren werden in jedem Prozeß keine speziellen Kenntnisse und Intuitionen der Arbeiter benötigt. Statt dessen kann die gewünschte Schraubenfeder genau auf der Basis der Entwurfsdaten und der Messdaten hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenfeder durch Wendeln eines Drahtelementes, während der Draht zugeführt wird, und durch Durchführen einer Nachbehandlung einschließlich mindestens eines Warmhärtungsprozesses. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
(1) Herstellen einer Vielzahl von Parametern zum Definieren einer gewünschten Form einer Sollschraubenfeder, (2) Durchführen einer Warmhärtungssimulation zum Definieren einer Formänderung einer bestimmten Schraubenfeder durch Durchführen des Warmhärtungsprozesses mit derselben über eine Simulation, um die freie Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß auf der Basis der freien Höhe der Sollschraubenfeder zu bestimmen, (3) Bestimmen der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis von mindestens der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter, (4) Wendeln des Drahtelementes auf der Basis der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zur Erzeugung eines gewendelten Drahtes und (5) Durchführen der Nachbehandlung mit dem gewendelten Draht, um die Sollschraubenfeder zu erzeugen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schraubenfeder durch Wendeln eines Drahtelementes, während der Draht zugeführt wird, und durch Durchführen einer Nachbehandlung einschließlich mindestens eines Warmhärtungsprozesses mit den folgenden Schritten: Bereitstellen einer Vielzahl von Parametern zum Definieren einer gewünschten Form einer Sollschraubenfeder; Durchführen einer Warmhärtungssimulation zum Definieren einer Formänderung einer bestimmten Schraubenfeder durch Durchführen des Warmhärtungsprozesses mit derselben über eine Simulation, um die freie Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß auf der Basis der freien Höhe der Sollschraubenfeder zu bestimmen; Bestimmen der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis von mindestens der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter; Wendeln des Drahtelementes auf der Basis der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zur Erzeugung eines gewendelten Drahtes; und Durchführen der Nachbehandlung mit dem gewendelten Draht, um die Sollschraubenfeder zu erzeugen.
Verfahren zum Herstellen der Schraubenfeder nach Anspruch 1, bei dem die Nachbehandlung desweiteren einen Temperprozeß umfaßt, der mit dem gewendelten Draht durchgeführt wird, und bei dem abnehmende Verhältnisse der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder nach dem Temperprozeß gemäß Verhältnissen zwischen den Windungsdurchmessern und einem Drahtdurchmesser der Sollschraubenfeder sowie Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß auf der Basis der abnehmenden Verhältnisse bereitgestellt werden, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Verfahren zum Herstellen der Schraubenfeder nach Anspruch 2, bei dem Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß über die Warmhärtungssimulation bereitgestellt werden, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Verfahren zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 1, das desweiteren die folgenden Schritte umfaßt: Umwandeln der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung in Daten, die mindestens Biegepositionen und Verdrehpositionen wiedergeben; und Verbiegen und Verdrehen des Drahtelementes an den Biegepositionen und Verdrehpositionen, die in Abhängigkeit von jeder vorgegebenen Vorschubgröße des Drahtelementes angeordnet wurden, in Abhängigkeit von den Daten zum Wendeln des Drahtelementes.
Verfahren zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 4, bei der die Nachbehandlung desweiteren einen Temperprozeß umfaßt, der mit dem gewendelten Draht durchgeführt wird, und bei dem abnehmende Verhältnisse von Windungsdurchmessern der Schraubenfeder nach dem Temperprozeß in Abhängigkeit von Verhältnissen zwischen Windungsdurchmessern und einem Drahtdurchmesser der Sollschraubenfeder und die Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß auf der Basis der abnehmenden Verhältnisse bereitgestellt werden, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Hö he der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Verfahren zum Herstellen der Schraubenfeder nach Anspruch 5, bei dem Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß über die Warmhärtungssimulation bereitgestellt werden, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der reien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Verfahren zum Herstellen der Schraubenfeder nach Anspruch 6, bei dem die Parameter die Anzahl der Windungen, die Windungsdurchmesser und die Steigungen der Sollschraubenfeder umfassen.
Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenfeder durch Wendeln eines Drahtelementes, während der Draht zugeführt wird, und durch Durchführen einer Nachbehandlung einschließlich mindestens eines Warmhärtungsprozesses mit: Parameterbereitstelleinrichtungen zur Bereitstellung einer Vielzahl von Parametern zum Definieren der Form einer Sollschraubenfeder; Formbestimmungseinrichtungen zum Durchführen einer Warmhärtungssimulation zum Definieren einer Formände rung einer bestimmten Schraubenfeder durch Durchführung des Warmhärtungsprozesses mit derselben über eine Simulation, um die freie Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß auf der Basis der freien Höhe der Sollschraubenfeder zu bestimmen und die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung auf der Basis von mindestens der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter zu bestimmen; Bearbeitungsbedingungsbestimmungseinrichtungen zum Bestimmen von Bearbeitungsbedingungen zum Wendeln des Drahtelementes auf der Basis der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung, die von den Formbestimmungseinrichtungen bestimmt wurde; Wendeleinrichtungen zum Wendeln des Drahtelementes zur Herstellung eines gewendelten Drahtes; Antriebseinrichtungen zum Antreiben der Wendeleinrichtungen in Abhängigkeit von den Bearbeitungsbedingungen, die von den Bearbeitungsbedingungsbestimmungseinrichtungen bestimmt wurden; und Nachbehandlungseinrichtungen zum Durchführen der Nachbehandlung mit dem gewendelten Draht, der von den Wendeleinrichtungen hergestellt wurde, um die Sollschraubenfeder herzustellen.
Vorrichtung zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 8, bei der die Nachbehandlungseinrichtungen des weiteren Einrichtungen zum Durchführen eines Temperprozesses mit dem gewendelten Draht umfassen und bei der die Formbestimmungseinrichtungen abnehmende Verhältnisse von Windungsdurchmessern der Schraubenfeder nach dem Temperprozeß in Abhängigkeit von Verhältnissen zwischen Windungsdurchmessern und einem Drahtdurchmesser der Sollschraubenfeder und Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß auf der Basis der abnehmenden Verhältnisse bereitstellen, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Vorrichtung zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 9, bei der die Formbestimmungseinrichtungen die Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß über die Warmhärtungssimulation bereitstellen, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Vorrichtung zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 8, die desweiteren umfaßt: Datenumformeinrichtungen zum Umformen der Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung in Daten, die mindestens Biegepositionen und Verdrehpositionen wiedergeben; Zuführeinrichtungen zum Zuführen des Drahtelementes; Biegeeinrichtungen zum Biegen des Drahtelementes, das von den Zuführeinrichtungen zugeführt wurde; und Verdreheinrichtungen zum Verdrehen des Drahtelementes, das von den Zuführeinrichtungen zugeführt wurde, wobei die Bearbeitungsbedingungsbestimmungseinrichtungen mindestens die Biegepositionen und Verdrehpositionen in Abhängigkeit von dem von den Datenumformeinrichtungen umgeformten Ergebnis und wobei die Antriebseinrichtungen die Zuführeinrichtungen, die Biegeeinrichtungen und die Verdreheinrichtungen antreiben, wobei sich das Drahtelement in den Positionen in Abhängigkeit von jeder vorgegebenen Zuführgröße des Drahtelementes befindet, und zwar auf der Basis der Biegepositionen und Verdrehpositionen, die von den Bearbeitungsbedingungsbestimmungseinrichtungen bestimmt wurden, um das Drahtelement zu verbiegen und zu verdrehen.
Vorrichtung zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 11, bei der die Nachbehandlungseinrichtungen desweiteren Einrichtungen zur Durchführung eines Temperprozesses mit dem gewendelten Draht umfassen und bei der die Formbestimmungseinrichtungen abnehmende Verhältnisse der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder nach dem Temperprozeß in Abhängigkeit von Verhältnissen zwischen den Windungsdurchmessern und einem Drahtdurchmesser der Sollschraubenfeder und die Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß auf der Basis der abnehmenden Verhältnisse bereitstellen, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Vorrichtung zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 12, bei der die Formbestimmungseinrichtungen den Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß bereitstellen, um die Form der Schraubenfeder vor der Nachbehandlung zu bestimmen, und zwar auf der Basis der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß, der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder vor dem Temperprozeß, der freien Höhe der Schraubenfeder vor dem Warmhärtungsprozeß und der Vielzahl der Parameter.
Vorrichtung zur Herstellung der Schraubenfeder nach Anspruch 13, bei der die Parameterbereitstelleinrichtungen die Parameter einschließlich der Anzahl der Windungen, der Windungsdurchmesser und der Steigungen der Sollschraubenfeder bereitstellen.