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EP2828017B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schraubenfedern durch federwinden - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schraubenfedern durch federwinden Download PDF

Info

Publication number
EP2828017B1
EP2828017B1 EP13707881.2A EP13707881A EP2828017B1 EP 2828017 B1 EP2828017 B1 EP 2828017B1 EP 13707881 A EP13707881 A EP 13707881A EP 2828017 B1 EP2828017 B1 EP 2828017B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
wire
measurement
time
measurement time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP13707881.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2828017A1 (de
Inventor
Claus Denkinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wafios AG
Original Assignee
Wafios AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wafios AG filed Critical Wafios AG
Publication of EP2828017A1 publication Critical patent/EP2828017A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2828017B1 publication Critical patent/EP2828017B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F11/00—Cutting wire
    • B21F11/005—Cutting wire springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F3/00—Coiling wire into particular forms
    • B21F3/02—Coiling wire into particular forms helically

Definitions

  • the invention relates to a method for producing coil springs by spring winds by means of a numerically controlled spring coiling machine according to the preamble of claim 1 and to a suitable for performing the method spring coiling machine according to the preamble of claim. 6
  • Coil springs are machine elements that are required in numerous applications in large numbers and different designs. Coil springs, which are also referred to as twisted torsion springs, are usually made of spring wire and designed depending on the load in use as tension springs or compression springs. Compression springs, in particular suspension springs, are needed for example in large quantities in the automotive industry.
  • the spring diameter is constant for cylindrical coil springs over the length of the springs, but it may also vary over the length, e.g. with conical or barrel-shaped coil springs. Also the total length of the (unloaded) spring can vary widely for different applications.
  • Coil springs are nowadays commonly manufactured by spring winches using numerically controlled spring coiling machines.
  • a wire (spring wire) is supplied under the control of an NC control program by means of a feeder a forming device of the spring coiling machine and formed by means of tools of the forming device to form a coil spring.
  • one or more wind pins which can be adjusted with respect to their position are included in the tools and can be modified if necessary the diameter of spring coils and one or more pitch tools that determine the local pitch of the spring coils at each stage of the manufacturing process.
  • a finished coil spring is cut off from the supplied wire under the control of the NC control program by a cutter.
  • Spring wind machines are generally intended to produce many springs with a specific spring geometry (nominal geometry) within very narrow tolerances at high unit output.
  • functionally important geometry parameters u.a. the total length of the finished coil spring in the unloaded state. Through the total length u.a. the installation dimensions of the spring and the spring force determined.
  • a spring coiling machine can be designed so that the wire is fed continuously without interruption and a cutting device with a rotating cut is used. Then the wire feed must not be interrupted even for the cut.
  • the DE 103 45 445 B4 shows a spring coiling machine having an integrated measuring system with a video camera, which is directed to that area of the spring coiling machine in which the formation of the spring begins.
  • a connected to the video camera image processing system with appropriate evaluation algorithms should allow to check the diameter, length and pitch of the spring during manufacture and it should be possible to change these spring geometry parameters by feedback to the motorized machining tools during manufacture. After completion, the finished spring is separated from the wire with a vertical cut.
  • the DE 10 2010 014 385 A1 The applicant describes a regulated spring wind method and a suitable spring coiling machine.
  • a desired desired geometry of the helical spring and an NC control program suitable for generating the desired geometry are defined.
  • the actual position of a selected structural element of the helical spring is measured relative to a preferably machine-fixed reference element in a measuring range which has a finite distance from the shaping device in the longitudinal direction of the helical spring. The distance is smaller than the total length of the finished coil spring.
  • the measured actual position is compared with a target position of the structural element for the measurement time to determine a current position difference representing the difference of the actual position to the target position at the measurement time.
  • a pitch tool of the forming device is controlled in dependence on the position difference. After completion of the spring this is separated with a vertical cut from the wire.
  • the process can include series made by long coil springs with very little dispersion of the overall length.
  • Regulated automated spring wind methods require exact measurement results in order to achieve the desired quality of the finished springs.
  • the generic DE 10 2010 014 386 A1 describes a method for producing coil springs by spring-winding by means of a numerically controlled spring coiling machine, wherein a wire fed under the control of an NC control program by a feeder of a forming device of the spring coiling machine, converted by means of tools of the forming device into a coil spring and then a finished coil spring is separated by means of a cutting device of the supplied wire. At least one measurement time during the forming operation, a measurement is performed in the coil spring. The wire is fed to the forming device continuously and a measurement on the coil spring is carried out while the feed is running.
  • the DE 10 2008 002 214 A1 describes, inter alia, an apparatus for making a helical part by feeding a wire to a straightening tool and pressing the wire against the straightening tool to force-wind the wire.
  • the apparatus has, among others, a feed roller for feeding the wire to the straightening tool, a wire feed motor for rotatably driving the feed roller, and a grindstone tool unit which rotatably and movably supports a disc-shaped grindstone to cut the wire by rotating the disc-shaped grindstone.
  • a control unit for controlling the wire feed motor and the grindstone tool unit moves the disc-shaped grindstone on a plane leading to a winding growth direction of the helical one Is substantially perpendicular to cut the wire substantially perpendicular to the winding growth direction.
  • the wire is fed continuously to the former and a measurement on the coil spring is made while the feed is in progress.
  • the wire feed is thus not interrupted for the measurement, so that the wire moves during the measurement.
  • the finished coil spring is separated by a rotating flying cut from the supplied wire.
  • rotating flying cut here means that the cutting tool when cutting a rotating movement and that the wire moves during the cut, or that the wire feed for the cut is not interrupted. With this type of cut it is therefore not necessary to interrupt the wire feed for the cut.
  • a measuring device for performing a measurement on the coil spring is provided and it is further provided that the cutting device has a rotating drivable cutting tool at the end of the forming operation, the finished coil spring by a rotating can separate flying cut to the supplied wire.
  • a downstream sorting device can be precisely controlled on the basis of the measurement results in order to sort out bad parts lying outside the tolerances. Possibly On the basis of the measurement, a control intervention in the forming process can take place.
  • the wire is fed at a constant feed rate. It is also possible that the feed rate varies continuously between larger and smaller values, but without being reduced to zero.
  • a desired desired geometry of the helical springs to be produced and a corresponding NC control program suitable for generating this desired geometry are defined.
  • the sequence of coordinated working movements of the machine axes of the spring coiling machine is set, which are to go through in the manufacture of a spring.
  • the coordinated working movements are then repeated cyclically.
  • control devices in embodiments according to the invention spring coil machines have a programmable logic controller (PLC), which can be programmed digitally. To generate recurring coordinated work movements, this control is cycle-oriented.
  • PLC programmable logic controller
  • a programmable controller has inputs, outputs and an operating system, also referred to as firmware.
  • Input cards are connected to the inputs via which, for example, sensor signals are read in via the state of the machine. Actuators at the outputs of the controller control the machine.
  • the user program can be loaded via an interface. The user program cyclically determines the switching of the outputs depending on the inputs after a certain clock cycle.
  • the operating system informs the user program cyclically about the current positions of encoders, eg sensors. In this way, the user program switches the outputs in such a way that the programmed function sequence results.
  • the cycle time of typical deratiger controls is today in the range of one hundredth of a second, ie in the range of several milliseconds. According to the observations of the inventors, it is generally not sufficient to synchronize trigger signals for measurements with this clock of the controller. In this case, it may be that the actual measurement time deviates more or less from the program time at which the measurement should actually be performed. Therefore, according to the invention, the measurement time is synchronized with the NC-controlled movements of devices of the spring coiling machine with a temporal accuracy which is greater than a cycle time of the control of the spring coiling machine. According to the invention, the temporal accuracy of the determination of the measuring time is less than 10 ⁇ s. The accuracy can be in the range of 1 ⁇ s.
  • the temporal accuracy of the determination of the time of measurement can be at least one order of magnitude (at least factor 10), preferably at least two orders of magnitude (at least factor 100), more accurate than the cycle time.
  • Genicity in the range of 1 ⁇ s is more than three orders of magnitude (more than a factor of 1000) more accurate than a cycle time of several milliseconds of the underlying control. This makes it possible to generate a trigger signal for the measuring device at a measuring time, which can be very precise at almost any point between the clocks of a programmable logic controller.
  • this timely precise control of the measuring device is achieved in that the measuring time based on cycle limits or by the clock of the control by a time stamp method over a (individually set or determinable for each measurement time) time interval between a cycle limit of the controller and the measurement time becomes.
  • the controller may include an instruction that after the beginning of a particular cycle of the underlying controller, a certain time interval, which is shorter than the cycle time, still elapses should before the trigger signal or the trigger for the measuring device is generated.
  • the timing precision of the definition of the measurement time is independent of the cycle times of the underlying controller.
  • This procedure is particularly advantageous in the temporal coordination of a measurement with the separation of a finished spring from the supplied wire. If, for example, the total length of the finished spring is to be measured, there is a risk, if the measurement is too early, that the spring is not completely finished at the time of measurement and, accordingly, the finished spring has a significantly greater overall length than the measurement result indicates. On the other hand, if the measuring time is too late, for example at a point in time at which the cut has already begun, then a displacement of the spring that has just been separated may already have taken place, so that a measurement can no longer be carried out with the required accuracy.
  • a trigger signal is generated for the measuring device at a measurement instant which is immediately prior to an engagement of the cutting tool in the wire.
  • the geometrical distance between the wire and the cutting tool moving toward the wire may, for example, be in the range of one to three times the wire diameter.
  • the time interval between the measurement time and the first contact contact between the wire and the cutting tool should preferably be in the range of a few microseconds, for example 10 ⁇ s or less. The time interval should be as equal as possible for each cutting process in order to obtain reproducible spring geometries.
  • the measurement is preferably carried out without contact, in particular with optical measuring means.
  • a laser measuring system could be used be used.
  • a camera with a two-dimensional image field is used for the measurement, and the measurement area is placed in the image field of the camera.
  • Camera-based measurement systems with powerful image processing hardware and software are commercially available and can be used for this purpose.
  • a desired desired geometry of the helical spring to be produced and a corresponding NC control program suitable for generating this desired geometry are defined.
  • the sequence of coordinated working movements of the machine axes of the spring coiling machine is set, which are to go through in the manufacture of a spring.
  • the temporal position of the at least one measuring time point is determined in relation to the phases of the working movements or to the program time function given thereby.
  • program time function refers to a function that refers to specific locations within the NC control program.
  • the achievement of a specific NC block corresponds to a specific program time or a point in time within the program sequence.
  • a program time corresponds to a sequence position in the sequential sequence of program steps during program execution.
  • a trigger signal (trigger) is required to control an image acquisition by a camera in a specific phase of the program execution, then this trigger signal can be triggered by a program line present at the appropriate place. This signal is then output by the PLC. This can lead to measurement errors. The present application teaches how such measurement errors can be avoided or reduced to a tolerable level.
  • Trigger signals are directly linked in the program with certain positions of the machine axes, eg with the machine axis of the wire feed and / or with the machine axis for the position of the pitch tool.
  • a time in a program time function thus corresponds to a location in the movement curve of one or more machine axes.
  • the program time function results in times (program times) within an NC program that are synchronous with the progress of the spring production.
  • the program time function is also a path function with respect to the movements of machine axes.
  • a program time function also corresponds to a path function of the wire feed.
  • the invention also relates to a numerically controlled spring coiling machine, which is particularly configured for carrying out the method. It has a feed device for feeding wire to a forming device and a forming device with at least one wind tool, which essentially determines the diameter of the coil spring at a predeterminable position, and at least one pitch tool whose engagement with the developing helical spring determines the local pitch of the helical spring , Further, a cutting device for cutting a finished coil spring from the supplied wire after completion of a forming operation, a measuring device for making a measurement on the coil spring during the forming operation, and a controller for controlling the feeder, the forming device, the measuring device and the cutting device based on a NC control program provided.
  • the feeder is configured for a continuous supply of the wire so that the wire of the former is continuously, i. is fed without interruption for the measurement and a measurement can be performed on the coil spring while the feed is running. Also for the cut no interruption of Zufuhhik is necessary.
  • the cutting device has a rotating drivable cutting tool and the spring coiling machine is configured such that the finished coil spring can be separated by a rotiende flying cut from the supplied wire.
  • the spring coiling machine is configured to carry out the method according to the invention.
  • the control device is configured such that a trigger signal for the measuring device is generated at a measuring instant which is immediately before engagement of the cutting tool in the wire. This allows exact measurement results, in particular with regard to the measured spring length.
  • the measuring time is predetermined with a time accuracy which is substantially greater than the accuracy that would be possible if the measuring times were exclusively linked to the cycle time.
  • the temporal accuracy of the determination of the measuring time is less than 10 ⁇ s and / or is at least one order of magnitude (at least a factor of 10) more accurate than the cycle time.
  • FIG. 1 shows some structural elements of a CNC coil winding machine 100 according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows details of in Fig. 1 not shown mounting assemblies. This includes an optional spring guide device 210 with an upwardly open angle plate 221, which can support longer springs.
  • the spring coiling machine 100 has a feed device 110 equipped with feed rollers 112, which can feed successive wire sections of a wire feed wire 115 with a numerically controlled feed rate profile into the area of a forming device 120.
  • the wire is guided on the exit side through a wire guide 116.
  • the feeder can also be referred to as a feeder, according to the wire feed can also be referred to as wire feed and the feed rate as the feed speed.
  • the wire is converted into a helical spring by means of numerically controlled tools of the forming device.
  • the tools include two angularly offset wind pins 122, 124 that are radially aligned with the central axis 118 and the location of the desired spring axis, respectively, and are designed to determine the diameter of the coil spring.
  • the position of the wind pins can be changed to the basic setting for the spring diameter when setting along the lines shown in phantom and in the horizontal direction (parallel to the feed direction of the feeder 110) to set up the machine for different spring diameters. These movements can also be carried out with the aid of suitable electric drives under the control of the numerical control.
  • a pitch tool 130 has a tip oriented substantially perpendicular to the spring axis which engages the turns of the developing spring.
  • the pitch tool is moved by means of a numerically controlled adjustment of the corresponding machine axis parallel to the axis 118 of the developing spring (ie perpendicular to the plane of the drawing).
  • the wire fed during spring production is moved by the pitch tool according to the position of the pitch tool in the direction parallel to the spring axis pushed by the position of the pitch tool, the local slope of the spring is determined in the appropriate section. Gradient changes are effected by axis-parallel process of the pitch tool during spring production.
  • the forming device has another, vertically downwardly deliverable incline tool 140 with a wedge-shaped tool tip, which is introduced when using this pitch tool between adjacent turns.
  • the adjustment movements of this pitch tool are perpendicular to the axis 118. This pitch tool is not engaged in the manufacturing process shown.
  • a numerically controllable cutting device 150 is mounted with a cutting tool 152 which, after completion of a forming operation, separates the manufactured coil spring from the supplied wire supply with a rotating working movement.
  • a mandrel 155 cutting mandrel
  • a cutting mandrel which is located inside the developing spring and has an oblique cutting edge 156 which cooperates during separation with the cutting tool.
  • the spring coiling machine operates with a continuous wire feed or wire feed in conjunction with a flying rotating cut.
  • the cutting device is driven, driven by a rotary machine axis, into a rotating working movement, which runs in a plane perpendicular to the spring axis 118 and into which Fig. 1 and 3 is indicated by rotating arrows.
  • the circulation can be circular or elliptical, for example.
  • the direction of rotation (clockwise or counterclockwise) depends on the direction of the wind. It can be wound both right and left. In the example case
  • the cutting tool rotates clockwise.
  • the rotational speed is usually non-uniform.
  • cutting tool 152 cuts the wire 115 when it approaches the lower reversal point of the rotating working movement.
  • the top of the mandrel 155 of the cutting device serves as a counter element for the moving cutting tool and provides an oblique cutting edge, which together with the correspondingly shaped cutting contour of the cutting tool enables a clean cut through the continuously shaped wire.
  • Fig. 4 The basic principle of this operating mode (continuous wire feed with rotating flying cut) is in Fig. 4 again schematically represented by the same reference numerals.
  • the wire 115 is fed or fed continuously at a constant or varying finite feed rate V z .
  • V z finite feed rate
  • the wire feed or the supply device is running constantly, the wire supply 157, which is held on a reel, for example, need not be constantly accelerated and decelerated.
  • This also applies to the drives of the feeder and the tools.
  • the energy requirement per spring is reduced in comparison with methods with a standing cut, in which the wire feed for the cutting process must be stopped.
  • there is no jerky pull on the wire and no stick-slip effect whereby the quality of the springs produced can be significantly increased compared to methods with a standing cut.
  • the spring coiling machine is set up to measure spring data such as the diameter and / or length of a spring after production and the finished springs depending on the result of the measurement automatically sorted into good parts (spring geometry within the tolerances) and bad parts (spring geometry outside the tolerances) and, if necessary, into further categories.
  • spring data such as the diameter and / or length of a spring after production and the finished springs depending on the result of the measurement automatically sorted into good parts (spring geometry within the tolerances) and bad parts (spring geometry outside the tolerances) and, if necessary, into further categories.
  • springs are measured directly after the spring winds shortly before cutting.
  • the machine is stopped briefly to allow a sufficiently accurate measurement.
  • a stopped wire is cut with a vertical cut by means of a linearly movable cutting tool.
  • the spring coiling machine is equipped with a camera-based optical measuring system for the non-contact, real-time acquisition of data on the geometry of a currently manufactured spring.
  • the measuring system has a CCD video camera 250, which can provide in the example, with a resolution of 640 x 480 pixels (pixels) up to 90 frames per second (frames per second) via an interface to a connected image processing system.
  • the image acquisition of the individual images is triggered in each case via trigger signals (trigger) of the controller. This determines the measurement times.
  • the software for image processing is housed in a program module, which cooperates with the control device 180 of the spring coiling machine or is integrated in this.
  • the camera is mounted on a torsion-resistant support rail 255, the side of the Switzerlandschreib adopted in the region of the guide rollers of the feeder on the machine frame of the spring coiling machine is fixed so that the longitudinal axis of the support rail is parallel to the machine axis 118.
  • the measuring camera is longitudinally displaceable on the carrier rail and can be fixed to arbitrary longitudinal positions. A stepless adjustment in height is also possible.
  • the optical axis of the camera optics is in the example approximately at the height of the central axis of the coil spring (i.e., at the level of the axis 118) arranged and perpendicular to this axis.
  • a second camera 260 is intended for detection of the free spring end 204 and is therefore positioned on the carrier rail such that the free spring end runs into the detection range of the second camera in the final phase of the production of the helical spring.
  • a lighting device is mounted at the level of the axis 118, which flashes at the measurement times predetermined by the control in response to trigger signals (trigger) of the control and enables measurement in transmitted light.
  • a reflected-light illumination device may be provided in order to improve the visibility of interesting details of the spring for the measurement.
  • the machine axes of the CNC machine belonging to the tools are controlled by a computer numerical control device 180, which has memory devices in which the control software resides, to which i.a. an NC control program for the working movements of the machine axes heard.
  • This control device also controls the components of the measuring system.
  • the forming tools When setting up the spring coiling machine, the forming tools are brought into their respective basic positions.
  • the NC control program is created or loaded, which controls the positioning movements controls the tools during the manufacturing process.
  • the geometry input is made in the spring coiling machine by an operator on the display and control unit 170, which is connected to the control device 180.
  • a programmable logic controller (PLC) is realized, which works cycle-oriented.
  • the drive positions of the machine axes are precalculated by the CNC control.
  • the programmable logic controller is responsible for the outputs and inputs and operates after a fixed time frame or after a fixed cycle. Typical cycle times are often in the range of one hundredth of a second. In the example, the cycle time of the controller is 8 ms (milliseconds).
  • Fig. 5 the defined time interval of the PLC with a sequence of cycles of the same duration (cycle time ⁇ t Z eg 8 ms) is plotted on the time axis (x-axis).
  • the y-axis denotes the feed path V of the wire conveyed by the feeder. With continuous supply of wire at a constant feed rate, the oblique straight line ZU results.
  • the cutting times do not coincide with the cycle times of the PLC.
  • the production time .DELTA.t F which is required for the completion of a spring, not an integral multiple of the cycle time .DELTA.t Z.
  • the measurement time should therefore be earlier than the time of the cut.
  • the measurement time is too far before the cutting time, the spring is not yet completely finished, so that there are measurement errors, eg in the form of an incorrect value for the spring length or the end position of the spring end.
  • the measuring error MF1 is particularly large when measuring the first spring F1, since the last possible measuring time, which coincides with the cycle time of the PLC (vertical dashed line), is almost a complete cycle time before the cutting time.
  • the resulting measurement error MF6 is significantly smaller, since the cutting time is only about half a cycle time or a few milliseconds (about 3 to 4 ms) behind the immediately preceding clock time (vertical dashed line).
  • the jitter can be several milliseconds.
  • a trigger signal (trigger signal) of the controller measuring time of the measuring system is synchronized with the numerically controlled movements of the machine axes of the spring coiling machine with a temporal accuracy significantly larger is the cycle time ⁇ t Z of the control of the spring coiling machine.
  • trigger signals can be generated for the measuring system at measuring times which lie between cycle limits or between the cycles of the programmable controller, ie within one cycle.
  • the programmable controller is equipped with a special output card that can control the output for the trigger signal of the camera by means of time stamps between the PLC cycles. Suitable output cards are commercially available. For example, an output card from the field of laser technology with an accuracy of about 1 ⁇ s can be used.
  • the outputs of the PLC can also be set between the cycles.
  • the necessary control commands for the trigger signal are inserted based on the programmed spring geometry. Depending on the camera system used, they can then be adapted automatically. This makes it possible to position the trigger signal or the measurement time in the course of the spring production so accurately that the images can be taken immediately before placing the cutting blade on the wire. Targeted feedback can be used to control the tool positions
  • FIG. 3 A typical procedure of a measuring process immediately before the flying rotating cut is based on the Fig. 3 and 6 explained in more detail.
  • the rotationally driven cutting tool 152 is shown at three consecutive times immediately before and during the cutting engagement.
  • the cutting tool approaches the passing wire 115 in an accelerated motion.
  • the cutting tool is just setting on the wire, the cutting process begins.
  • the cutting tool has completely severed the wire and has reached its lower reversal point on its round trajectory.
  • Fig. 6 shows in the upper part of a speed-time diagram of the feed rate or feed speed V Z of the wire feed.
  • the speed-time diagram in the lower part figure shows the moving speed V s of the cutting tool during the continuous wire feeding.
  • the vertical dashed lines indicate in each case the times t 2 , to which the cutting tool touches down on the wire and the cut begins. It can be seen that the cutting tool does not rotate uniformly, but undergoes a cyclic movement with acceleration phases and deceleration phases, wherein the cutting tool is accelerated in the direction of wire before the cut and is retarded to a very low speed of movement after the cut.
  • the cutting tool is usually constantly in motion, although between the individual cuts, the movement speed is very low. As a result, jerk-free operation is achieved with relatively low energy consumption.
  • the time of measurement t M determined by means of the time stamp method or the associated narrow time window lies immediately before the intervention of the cutting tool in the wire, for example between the times t 1 and t 2 in Fig. 3 .
  • the full length of the finished spring is practically achieved, so far as measuring errors are reduced to a minimum.
  • the measured spring length of the actual spring length of the finished spring within the measurement accuracy correspond.
  • a very reliable sorting of the springs with regard to the criterion spring length is possible.
  • the performance of certain springs can be approximately doubled compared to conventional standing-cut systems.
  • the energy consumption per spring drops by up to 40% and the quality of the springs increases.
  • significantly lower loads on the mechanics and thus higher stability result.
  • the invention can be implemented with different measuring systems and for different measuring methods.
  • a suitable method is in the DE 10 2010 014 385 A1 the applicant described.
  • the measuring times can be determined there as described in the present application.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Processing (AREA)
  • Shearing Machines (AREA)

Description

    HINTERGRUND
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden mittels einer numerisch gesteuerten Federwindemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Federwindemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.
  • Schraubenfedern sind Maschinenelemente, die in zahlreichen Anwendungsbereichen in großen Stückzahlen und unterschiedlichen Ausgestaltungen benötigt werden. Schraubenfedern, die auch als gewundene Torsionsfedern bezeichnet werden, werden üblicherweise aus Federdraht herstellt und je nach der bei der Nutzung vorliegenden Belastung als Zugfedern oder Druckfedern ausgelegt. Druckfedern, insbesondere Tragfedern, werden beispielsweise in großen Mengen im Automobilbau benötigt. Der Federdurchmesser ist bei zylindrischen Schraubenfedern über die Länge der Federn konstant, er kann aber auch über die Länge variieren, wie z.B. bei kegelförmigen oder tonnenförmigen Schraubenfedern. Auch die Gesamtlänge der (unbelasteten) Feder kann für unterschiedliche Anwendungen stark variieren.
  • Schraubenfedern werden heutzutage üblicherweise durch Federwinden mit Hilfe numerisch gesteuerter Federwindemaschinen hergestellt. Dabei wird ein Draht (Federdraht) unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm mittels einer Zuführeinrichtung einer Umformeinrichtung der Federwindemaschine zugeführt und mit Hilfe von Werkzeugen der Umformeinrichtung zu einer Schraubenfeder umgeformt. Zu den Werkzeugen gehören in der Regel ein oder mehrere bezüglich ihrer Stellung einstellbare Windestifte zur Festlegung und ggf. zur Veränderung des Durchmessers von Federwindungen und ein oder mehrere Steigungswerkzeuge, durch die die lokale Steigung der Federwindungen in jeder Phase des Fertigungsprozesses bestimmt wird. Nach Abschluss einer Umformoperation wird eine fertig gestellte Schraubenfeder unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Draht abgetrennt.
  • Federwindemaschinen sollen in der Regel bei hoher Stückleistung viele Federn mit einer bestimmten Federgeometrie (Soll-Geometrie) innerhalb sehr enger Toleranzen erzeugen. Zu den funktionswichtigen Geometrieparametern gehört u.a. die Gesamtlänge der fertigen Schraubenfeder im unbelasteten Zustand. Durch die Gesamtlänge werden u.a. die Einbaumaße der Feder und die Federkraft mitbestimmt.
  • Wenn besonders hohe Stückleistungen erzielt werden sollen, kann eine Federwindemaschine so ausgelegt sein, dass der Draht ohne Unterbrechung kontinuierlich zugeführt wird und eine Schnitteinrichtung mit rotierendem Schnitt zum Einsatz kommt. Dann muss die Drahtzufuhr auch für den Schnitt nicht unterbrochen werden.
  • Im Hinblick auf hohe Qualitätsanforderungen, z.B. im Automobilbereich, ist es üblich, gewisse Federgeometriedaten, wie beispielsweise den Durchmesser, die Länge und/oder die Steigung bzw. den Steigungsverlauf der Feder, nach Fertigstellung einer Feder zu messen und die fertigen Federn abhängig vom Ergebnis der Messung automatisch in Gutteile (Federgeometrie innerhalb der Toleranzen) und Schlechteile (Federgeometrie außerhalb der Toleranzen) und ggf. in weitere Kategorien zu sortieren. Diese Vorgehensweise setzt exakte Messergebnisse voraus, um Fehlsortierungen zu vermeiden.
  • Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Durchmesser, die Länge und die Steigung der Feder durch geeignete Messmittel während der Fertigung zu überprüfen und bei außerhalb von Toleranzgrenzen liegenden Abweichungen Fertigungsparameter so zu verändern, dass die Federgeometrie innerhalb der Toleranzen bleibt.
  • Die DE 103 45 445 B4 zeigt eine Federwindemaschine, die ein integriertes Messsystem mit einer Videokamera hat, die auf denjenigen Bereich der Federwindemaschine gerichtet ist, in dem die Formung der Feder beginnt. Ein an die Videokamera angeschlossenes Bildverarbeitungssystem mit entsprechenden Auswertealgorithmen soll es erlauben, den Durchmesser, die Länge und die Steigung der Feder während der Fertigung zu überprüfen und es soll möglich sein, diese Federgeometrieparameter durch Rückkopplung zu den motorisch verstellbaren Bearbeitungswerkzeugen während der Fertigung zu verändern. Nach Fertigstellung wird die fertige Feder mit einem vertikalen Schnitt vom Draht abgetrennt.
  • Die DE 10 2010 014 385 A1 der Anmelderin beschreibt ein geregeltes Federwindeverfahren und eine dafür geeignete Federwindemaschine. Bei dem Verfahren werden zunächst eine gewünschte Soll-Geometrie der Schraubenfeder und ein zur Erzeugung der Soll-Geometrie geeignetes NC-Steuerprogramm definiert. Zu mindestens einem nach dem Beginn und vor dem Ende der Herstellung der Schraubenfeder liegenden Messzeitpunkt wird die Istposition eines ausgewählten Strukturelements der Schraubenfeder relativ zu einem vorzugsweise maschinenfesten Referenzelement in einem Messbereich gemessen, der in Längsrichtung der Schraubenfeder einen endlichen Abstand von der Umformeinrichtung hat. Der Abstand ist kleiner als die Gesamtlänge der fertig gestellten Schraubenfeder. Die gemessene Istposition wird mit einer Sollposition des Strukturelements für den Messzeitpunkt verglichen, um eine aktuelle Positionsdifferenz zu ermitteln, die die Differenz der Istposition zur Sollposition zum Messzeitpunkt repräsentiert. Ein Steigungswerkzeug der Umformeinrichtung wird in Abhängigkeit von der Positionsdifferenz gesteuert. Nach Fertigstellung der Feder wird diese mit einem vertikalen Schnitt vom Draht abgetrennt. Mit dem Verfahren können u.a. Serien von langen Schraubenfedern mit sehr geringer Streuung der Gesamtlänge hergestellt werden.
  • Geregelte automatisierte Federwindeverfahren setzen exakte Messergebnisse voraus, um die angestrebte Güte der fertigen Federn zu erreichen.
  • Die gattungsgemäße DE 10 2010 014 386 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden mittels einer numerisch gesteuerten Federwindemaschine, worin ein Draht unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm durch eine Zuführeinrichtung einer Umformeinrichtung der Federwindemaschine zugeführt, mit Hilfe von Werkzeugen der Umformeinrichtung zu einer Schraubenfeder umgeformt und eine fertiggestellte Schraubenfeder anschließend mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Draht abgetrennt wird. Zu mindestens einem Messzeitpunkt während der Umformoperation wird eine Messung in der Schraubenfeder durchgeführt. Der Draht wird dabei der Umformeinrichtung kontinuierlich zugeführt und eine Messung an der Schraubenfeder wird bei laufender Zuführung durchgeführt.
  • Die DE 10 2008 002 214 A1 beschreibt unter anderem eine Vorrichtung zum Herstellen eines schraubenförmigen Teils durch Zuführen eines Drahtes zu einem Richtwerkzeug und Drücken des Drahtes gegen das Richtwerkzeug, um den Draht unter Kraft zu wickeln. Die Vorrichtung hat unter anderem eine Zuführwalze zum Zuführen des Drahtes zum Richtwerkzeug, einen Drahtzuführmotor zum drehbaren Antreiben der Zuführwalze sowie eine Schleifsteinwerkzeugeinheit, welche einen scheibenförmigen Schleifstein drehbar und beweglich hält, um den Draht durch Drehen des scheibenförmigen Schleifsteins zu schneiden. Eine Steuereinheit zum Steuern des Drahtzuführmotors und der Schleifsteinwerkzeugeinheit bewegt den scheibenförmigen Schleifstein auf einer Ebene, welche zu einer Wicklungswachstumsrichtung des schraubenförmigen Teils im Wesentlichen senkrecht ist, um den Draht im Wesentlichen senkrecht zu der Wicklungswachstumsrichtung zu schneiden.
    • AUFGABE UND LÖSUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu optimieren, dass in einem messunterstützten Federwindeprozess Federn mit hoher Qualitat und geringer Qualitätsstreuung bei hoher Stückleistung gefertgt werden können. Diese Vorteile sollen bei möglichst geringem Energieverbrauch realisiert werden können.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Federwindemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 6.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei dem Verfahren wird der Draht der Umformeinrichtung kontinuierlich zugeführt und eine Messung an der Schraubenfeder wird bei laufender Zuführung durchgeführt. Die Drahtzufuhr wird also für die Messung nicht unterbrochen, so dass sich der Draht während der Messung bewegt. Nach Abschluss der Umformoperation wird die fertige Schraubenfeder durch einen rotierenden fliegenden Schnitt vom zugeführten Draht abgetrennt. Der Begriff "rotierenden fliegenden Schnitt" bedeutet hierbei, dass das Schnittwerkzeug beim Schneiden eine rotierende Bewegung ausführt und dass sich der Draht während des Schnitts bewegt bzw. dass die Drahtzufuhr für den Schnitt nicht unterbrochen wird. Bei dieser Schnittart ist es somit nicht notwendig, die Drahtzufuhr für den Schnitt zu unterbrechen.
  • Bei einer Federwindemaschine, die zur Durchführung des Verfahrens konfiguriert ist, ist somit eine Messeinrichtung zur Durchführung einer Messung an der Schraubenfeder vorgesehen und es ist weiterhin vorgesehen, dass die Schnitteinrichtung ein rotierend antreibbares Schnittwerkzeug aufweist, das am Ende der Umformoperation die fertige Schraubenfeder durch einen rotierenden fliegenden Schnitt zum zugeführten Draht abtrennen kann.
  • Durch die kontinuierliche Drahtzufuhr, die auch für den Schnitt nicht unterbrochen werden muss, sind bei Bedarf sehr hohe Stückleistungen möglich, es können also bei Bedarf sehr viele fertige Schraubenfedern pro Zeiteinheit hergestellt werden. Da der Drahtvorschub bzw. die Drahtzufuhr kontinuierlich läuft, muss auch der Drahtvorrat, welcher die Federwindemaschine versorgt und welcher beispielsweise auf einer Haspel vorgehalten werden kann, nicht ständig beschleunigt oder abgebremst und vor allem nicht angehalten werden. Entsprechendes gilt auch für die Antriebe der am Umformprozess beteiligten Maschinenachsen. Dadurch sinkt der Energiebedarf pro Feder. Zusätzlich kann sich aufgrund des organischeren Bewegungsablaufs aller beweglichen Komponenten die Qualität der Federn erhöhen, da ruckartige Bewegungen und damit verbundener Schlupf etc. vermieden werden können. Diese Vorteile werden kombiniert mit der Möglichkeit, während der Umformoperation an der Schraubenfeder eine oder mehrere Messungen durchzuführen und Einrichtungen der Federwindemaschine unter Verarbeitung von durch die Messung ermittelten Messsignalen der Messeinrichtung zu steuern. Beispielsweise kann eine nachgeschaltete Sortiereinrichtung zielgenau auf Basis der Messergebnisse gesteuert werden, um außerhalb der Toleranzen liegende Schlechtteile auszusortieren. Gegebenenfalls kann auf Basis der Messung auch ein Regeleingriff in den Umformvorgang erfolgen.
  • Vorzugsweise wird der Draht mit konstanter Zufuhrgeschwindigkeit zugeführt. Es ist auch möglich, dass die Zufuhrgeschwindigkeit kontinuierlich zwischen größeren und kleineren Werten variiert, ohne jedoch auf Null reduziert zu werden.
  • Zur Durchführung des Verfahrens werden zunächst vor Beginn der Fertigung einer Serie nominell identischer Schraubenfedern eine gewünschte Soll-Geometrie der herzustellenden Schraubenfedern und ein entsprechendes, zur Erzeugung dieser Soll-Geometrie geeignetes NC-Steuerprogramm definiert. Damit wird die Abfolge von koordinierten Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen der Federwindemaschine festgelegt, die bei der Herstellung einer Feder zu durchlaufen sind. Im Betrieb der Federwindemaschine werden die koordinierten Arbeitsbewegungen dann zyklisch wiederholt. Hierzu haben Steuereinrichtungen bei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Federwindemaschinen eine speicherprogrammierte Steuerung (SPS), die digital programmiert werden kann. Zur Erzeugung immer wiederkehrender koordinierter Arbeitsbewegungen ist diese Steuerung zyklusorientiert. Eine speicherprogrammierte Steuerung hat Eingänge, Ausgänge und ein Betriebssystem, das auch als Firmware bezeichnet wird. An die Eingänge sind Eingangskarten angeschlossen, über die z.B. Sensorsignale über den Zustand der Maschine eingelesen weden. Aktoren an den Ausgängen der Steuerung steuern die Maschine. Das Anwenderprogramm kann über eine Schnittstelle geladen werden. Das Anwenderprogramm bestimmt nach einem bestimmten Zeittaktakt zyklisch die Schaltung der Ausgänge abhängig von den Eingängen. Dabei informiert das Betriebssystem das Anwenderprogramm wiederum zyklisch über die aktuellen Stellungen von Gebern, z.B. Sensoren. Auf diese Weise schaltet das Anwenderprogramm die Ausgänge in der Weise, dass sich der programmierte Funktionsablauf ergibt.
  • Die Zykluszeit typischer deratiger Steuerungen liegt heutzutage im Bereich einer Hundertstel Sekunde, also im Bereich mehrerer Millisekunden. Nach den Beobachtungen der Erfinder reicht es im Allgemeinen nicht aus, Auslösesignale für Messungen mit diesem Takt der Steuerung zu synchronisieren. In diesem Fall kann es nämlich sein, dass der tatsächliche Messzeitpunkt mehr oder weniger stark von demjenigen Programmzeitpunkt abweicht, zu dem die Messung eigentlich durchgeführt werden sollte. Daher wird erfindungsgemäß der Messzeitpunkt mit den NC-gesteuerten Bewegungen von Einrichtungen der Federwindemaschine mit einer zeitlichen Genauigkeit synchronisiert, die größer ist als eine Zykluszeit der Steuerung der Federwindemaschine. Erfindungsgemäß beträgt die zeitliche Genauigkeit der Festlegung des Messzeitpunkts weniger als 10 µs. Die Genauigkeit kann im Bereich von 1 µs liegen. Die zeitliche Genauigkeit der Festlegung des Messzeitpunkts kann erfindungsgemäß mindestens eine Größenordnung (mindestens Faktor 10), vorzugsweise mindestens zwei Größenordnungen (mindestens Faktor 100) genauer sein als die Zykluszeit. Eine Genaigkeit im Bereich 1 µs ist mehr als drei Größenordnungen (mehr als Faktor 1000) genauer als eine Zykluszeit von mehreren Millisekunden der zugrundeliegenden Steuerung. Damit ist es möglich, ein Triggersignal für die Messeinrichtung zu einem Messzeitpunkt zu erzeugen, der sehr präzise an fast beliebigen Stellen zwischen den Takten einer speicherprogrammierten Steuerung liegen kann.
  • Bei manchen Ausführungsformen wird diese zeitlich präzise Ansteuerung der Messeinrichtung dadurch erreicht, dass der Messzeitpunkt ausgehend von Zyklusgrenzen bzw. vom Takt der Steuerung durch ein Zeitstempelverfahren über ein (für jeden Messzeitpunkt individuell festgelegtes bzw. festlegbares) Zeitintervall zwischen einer Zyklusgrenze der Steuerung und dem Messzeitpunkt vorgegeben wird. Die Steuerung kann also beispielsweise eine Anweisung enthalten, dass nach dem Beginn eines bestimmten Zyklus der zugrundeliegenden Steuerung noch ein gewisses Zeitintervall, welches kleiner als die Zykluszeit ist, vergehen soll, bevor das Auslösesignal bzw. der Trigger für die Messeinrichtung generiert wird. Somit wird die zeitliche Präzision der Definierung des Messzeitpunkts unabhängig von den Taktzeiten der zugrundeliegenden Steuerung.
  • Besonders vorteilhaft ist diese Vorgehensweise bei der zeitlichen Koordination einer Messung mit dem Abtrennen einer fertigen Feder vom zugeführten Draht. Soll beispielsweise die Gesamtlänge der fertigen Feder gemessen werden, so besteht bei einer zu frühen Messung die Gefahr, dass die Feder zum Messzeitpunkt noch gar nicht völlig fertig gestellt ist und dementsprechend die fertige Feder eine deutlich größere Gesamtlänge hat als das Messergebnis angibt. Liegt der Messzeitpunkt dagegen zu spät, beispielsweise zu einem Zeitpunkt, bei dem der Schnitt schon begonnen hat, hat eventuell schon eine Verlagerung der gerade abgetrennten Feder stattgefunden, so dass eine Messung nicht mehr mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden kann.
  • Vorzugsweise wird bei dem Schnittwerkzeug, das eine kontinuierliche Rotationsbewegung (normalerweise mit variierender Rotationsgeschwindigkeit) ausführt, ein Triggersignal für die Messeinrichtung zu einem Messzeitpunkt erzeugt, der unmittelbar vor einem Eingriff des Schnittwerkzeugs in den Draht liegt. Der geometrische Abstand zwischen dem Draht und dem auf den Draht zubewegten Schnittwerkzeug kann beispielsweise im Bereich des einfachen bis dreifachen des Drahtdurchmessers liegen. Der zeitliche Abstand zwischen dem Messzeitpunkt und dem ersten Berührungskontakt zwischen Draht und Schnittwerkzeug sollte vorzugsweise im Bereich weniger Mikrosekunden liegen, beispielsweise bei 10 µs oder weniger. Der zeitliche Abstand sollte für jeden Schnittvorgang möglichst gleich sein, um reproduzierbare Federgeometrien zu erhalten.
  • Die Messung wird vorzugsweise berührungslos, insbesondere mit optischen Messmitteln durchgeführt. Dabei könnte beispielsweise ein Lasermesssystem zum Einsatz kommen. Vorzugsweise wird zur Messung eine Kamera mit einem zweidimensionalen Bildfeld (Gesichtsfeld, Erfassungsbereich) verwendet und der Messbereich wird in das Bildfeld der Kamera gelegt. Kamerabasierte Messsysteme mit leistungsfähiger Bildverarbeitungshardware und -software sind kommerziell verfügbar und können hierfür genutzt werden.
  • Strukturelle Komponenten eines kamerabasierten Messsystems, welches bei geeigneter Modifizierung der Ansteuerung zur Festlegung eines exakten Messzeitpunkts hierfür verwendet werden kann, sind in der DE 10 2010 014 385 A1 der Anmelderin beschrieben.
  • Bei dem Verfahren werden zunächst eine gewünschte Soll-Geometrie der herzustellenden Schraubenfeder und ein entsprechendes, zur Erzeugung dieser Soll-Geometrie geeignetes NC-Steuerprogramm definiert. Damit wird die Abfolge von koordinierten Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen der Federwindemaschine festgelegt, die bei der Herstellung einer Feder zu durchlaufen sind. Die zeitliche Lage des mindestens einen Messzeitpunkts wird in Bezug auf die Phasen der Arbeitsbewegungen bzw. auf die dadurch gegebene Programmzeitfunktion festgelegt.
  • Der Begriff "Programmzeitfunktion" bezeichnet hier eine Funktion, die sich auf bestimmte Stellen innerhalb des NC-Steuerungsprogramms bezieht. Das Erreichen eines bestimmten NC-Satzes entspricht dabei einem bestimmten Programmzeitpunkt bzw. einem Zeitpunkt innerhalb des Programmablaufs. Insoweit entspricht ein Programmzeitpunkt einer Ablaufposition im sequentiellen Ablauf von Programmschritten bei der Programmabarbeitung. Wird beispielsweise in einer bestimmten Phase der Programmabarbeitung ein Auslösesignal (Trigger) zur Ansteuerung einer Bildaufnahme durch eine Kamera benötigt, so kann dieses Auslösesignal durch eine an entsprechender Stelle vorliegende Programmzeile ausgelöst werden. Dieses Signal wird dann durch die SPS ausgegeben. Hierbei können Messfehler entstehen. Vorliegende Anmeldung lehrt, wie solche Messfehler vermieden bzw. auf ein tolerierbares Maß reduziert werden können. Auslösesignale sind im Programm unmittelbar verknüpft mit bestimmten Positionen der Maschinenachsen, z.B. mit der Maschinenachse des Drahtvorschubs und/oder mit der Maschinenachse für die Position des Steigungswerkzeugs.
  • Ein Zeitpunkt in einer Programmzeitfunktion entspricht somit einem Ort in der Bewegungskurve einer oder mehrerer Maschinenachsen. Aus der Programmzeitfunktion ergeben sich Zeitpunkte (Programmzeitpunkte) innerhalb eines NC-Programms, die synchron zum Fortschritt der Federproduktion sind. Insoweit ist die Programmzeitfunktion auch eine Wegfunktion in Bezug auf die Bewegungen von Maschinenachsen. Insbesondere entspricht eine Programmzeitfunktion auch einer Wegfunktion des Drahtvorschubes.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine numerisch gesteuerte Federwindemaschine, die besonders zur Durchführung des Verfahrens konfiguriert ist. Sie hat eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Draht zu einer Umformeinrichtung sowie eine Umformeinrichtung mit mindestens einem Windewerkzeug, welches im Wesentlichen den Durchmesser der Schraubenfeder an einer vorgebbaren Position bestimmt, sowie mindestens ein Steigungswerkzeug, dessen Eingriff an der sich entwickelnden Schraubenfeder die lokale Steigung der Schraubenfeder bestimmt. Weiterhin sind eine Schnitteinrichtung zum Abtrennen einer fertig gestellten Schraubenfeder von dem zugeführten Draht nach Abschluss einer Umformoperation, eine Messeinrichtung zur Durchführung einer Messung an der Schraubenfeder während der Umformoperation und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Zuführeinrichtung, der Umformeinrichtung, der Messeinrichtung und der Schnitteinrichtung auf Basis eines NC-Steuerprogramms vorgesehen.
  • Die Zuführeinrichtung ist für eine kontinuierliche Zufuhr des Drahts konfiguriert, so dass der Draht der Umformeinrichtung kontinuierlich, d.h. ohne Unterbrechung für die Messung zugeführt wird und eine Messung an der Schraubenfeder bei laufender Zuführung durchgeführt werden kann. Auch für den Schnitt ist keine Unterbrechung der Zufuhbewegung nötig. Dazu hat die Schnitteinrichtung ein rotierend antreibbares Schnittwerkzeug und die Federwindemaschine ist derart konfiguriert, dass die fertige Schraubenfeder durch einen roterienden fliegenden Schnitt vom zugeführten Draht abgetrennt werden kann. Die Federwindemaschine ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung derart konfiguriert, dass ein Triggersignal für die Messeinrichtung zu einem Messzeitpunkt erzeugt wird, der unmittelbar vor einem Eingriff des Schnittwerkzeugs in den Draht liegt. Damit sind exakte Messergebnisse möglich, insbesondere bezüglich der gemessenen Federlänge.
  • Der Messzeitpunkt wird erfindungsgemäß mit einer zeitlichen Genauigkeit vorgegeben, die wesentlich größer ist als die Genauigkeit, die möglich wäre, wenn die Messzeitpunkte ausschließlich an die Zykluszeit geknüpft wären. Erfindungsgemäß beträgt die zeitliche Genauigkeit der Festlegung des Messzeitpunkts weniger als 10 µs und/oder ist mindestens eine Größenordnung (mindestens Faktor 10) genauer als die Zykluszeit.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung einer Ausführungsform einer Federwindemaschine mit Teilen der Zuführeinrichtung und der Umformeinrichtung,
    Fig. 2
    zeigt in perspektivischer Darstellung Anbaugruppen für die in Fig. 1 gezeigte Federwindemaschine;
    Fig. 3
    zeigt eine Phase, in der eine fertige Feder mittels eines rotierenden Schnitts vom Draht abgetrennt wird;
    Fig. 4
    zeigt schematisch das Grundprinzip der Betriebsart: kontinuierlicher Drahtvorschub mit rotierend fliegendem Schnitt;
    Fig. 5
    zeigt ein schematisches Vorschub-Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Ursachen für Messfehler; und
    Fig. 6
    zeigt oben ein Geschwindigkeits-Zeitdiagramm der Vorschubgeschwindigkeit der Drahtzuführung und unten ein zugehöriges Geschwindigkeits-Zeitdiagramm der Bewegungsgeschwindigkeit des Schnittwerkzeugs und die zeitliche Lage eines Messzeitpunkts.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die schematische Übersichtsdarstellung in Fig. 1 zeigt einige konstruktive Elemente einer CNC-Federwindemaschine 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 2 zeigt Details von in Fig. 1 nicht gezeigten Anbaugruppen. Dazu gehört eine optionale Federführungseinrichtung 210 mit einem nach oben offenen Winkelblech 221, das längere Federn abstützen kann.
  • Die Federwindemaschine 100 hat eine mit Zuführrollen 112 ausgestattete Zuführeinrichtung 110, die aufeinanderfolgende Drahtabschnitte eines von einem Drahtvorrat kommenden und durch eine Richteinheit geführten Drahtes 115 mit numerisch gesteuertem Vorschubgeschwindigkeitsprofil in den Bereich einer Umformeinrichtung 120 zuführen kann. Der Draht wird austrittsseitig durch eine Drahtführung 116 geführt. Die Zuführeinrichtung kann auch als Einzugseinrichtung bezeichnet werden, entsprechend kann der Drahtvorschub auch als Drahteinzug und die Vorschubgeschwindigkeit als Einzugsgeschwindigkeit bezeichnet werden.
  • Der Draht wird mit Hilfe von numerisch gesteuerten Werkzeugen der Umformeinrichtung zu einer Schraubenfeder umgeformt. Zu den Werkzeugen gehören zwei um 90° winkelversetzt angeordnete Windestifte 122, 124, die in Radialrichtung zur Mittelachse 118 bzw. der Lage der gewünschten Federachse ausgerichtet sind und dafür vorgesehen sind, den Durchmesser der Schraubenfeder zu bestimmen. Die Position der Windestifte kann zur Grundeinstellung für den Federdurchmesser beim Einrichten entlang der strichpunktiert gezeigten Verfahrlinien sowie in horizontaler Richtung (parallel zur Vorschubrichtung des Einzugs 110) verändert werden, um die Maschine für unterschiedliche Federdurchmesser einzurichten. Diese Bewegungen können auch mit Hilfe geeigneter elektrischer Antriebe unter Kontrolle der numerischen Steuerung vorgenommen werden.
  • Ein Steigungswerkzeug 130 hat eine im Wesentlichen senkrecht zur Federachse ausgerichtete Spitze, die neben den Windungen der sich entwickelnden Feder eingreift. Das Steigungswerkzeug ist mit Hilfe eines numerisch gesteuerten Verstellantriebs der entsprechenden Maschinenachse parallel zur Achse 118 der sich entwickelnden Feder (d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene) verfahrbar. Der bei der Federherstellung vorgeschobene Draht wird vom Steigungswerkzeug entsprechend der Position des Steigungswerkzeugs in Richtung parallel zur Federachse abgedrängt, wobei durch die Position des Steigungswerkzeuges die lokale Steigung der Feder im entsprechenden Abschnitt bestimmt wird. Steigungsänderungen werden durch achsparalleles Verfahren des Steigungswerkzeugs während der Federherstellung bewirkt.
  • Die Umformeinrichtung hat ein weiteres, von unten vertikal zustellbares Steigungswerkzeug 140 mit einer keilförmigen Werkzeugspitze, die bei Einsatz dieses Steigungswerkzeuges zwischen benachbarte Windungen eingeführt wird. Die Verstellbewegungen dieses Steigungswerkzeuges verlaufen senkrecht zur Achse 118. Dieses Steigungswerkzeug ist beim gezeigten Herstellungsverfahren nicht im Eingriff.
  • Oberhalb der Federachse ist eine numerisch steuerbare Schnitteinrichtung 150 mit einem Schnittwerkzeug 152 angebracht, das nach Abschluss einer Umformoperation die hergestellte Schraubenfeder mit einer rotierenden Arbeitsbewegung vom zugeführten Drahtvorrat abtrennt.
  • Als Gegenelement für das Schnittwerkzeug dient ein Dorn 155 (Abschneidedorn), der sich im Inneren der sich entwickelnden Feder befindet und eine schräge Schneidkante 156 aufweist, die beim Abtrennen mit dem Schneidwerkzeug zusammenwirkt.
  • Um hohe Stückleistungen zu ermöglichen, arbeitet die Federwindemaschine mit einem kontinuierlichen Drahtvorschub bzw. Drahteinzug in Verbindung mit einem fliegend rotierenden Schnitt. Die Schnitteinrichtung wird hierzu, angetrieben über eine rotatorische Maschinenachse, in eine rotierende Arbeitsbewegung versetzt, die in einer Ebene senkrecht zur Federachse 118 verläuft und in den Fig. 1 und 3 durch umlaufende Pfeile gekennzeichnet ist. Der Umlauf kann je nach Konstruktion z.B. kreisförmig oder elliptisch sein. Die Umlaufrichtung (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) ist abhängig von der Winderichtung. Es kann sowohl rechts als auch links gewunden werden. Im Beispielsfall rotiert das Schnittwerkzeug im Uhrzeigersinn. Die Umlaufgeschwindigkeit ist normalerweise ungleichförmig.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt, durchtrennt dabei das Schnittwerkzeug 152 den Draht 115, wenn es sich dem unteren Umkehrpunkt der umlaufenden Arbeitsbewegung nähert. Beim Schnittvorgang dient die Oberseite des Dorns 155 der Schnitteinrichtung als Gegenelement für das bewegte Schnittwerkzeug und bietet eine schräge Schnittkante, die zusammen mit der entsprechend geformten Schneidkontur des Schneidwerkzeugs einen sauberen Schnitt durch den kontinuierlich formbewegten Draht ermöglicht.
  • Das Grundprinzip dieser Betriebsart (kontinuierlicher Drahtvorschub mit rotierend fliegendem Schnitt) ist in Fig. 4 nochmals schematisch mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt. Der Draht 115 wird kontinuierlich mit konstanter oder variierender endlicher Vorschubgeschwindigkeit VZ, vorgeschoben bzw. eingezogen bzw. zugeführt. Es gibt also über die Produktion vieler aufeinander folgender Federn keinen Stillstand der Drahtzufuhr. Dadurch steigt die Stückleistung. Wenn der Drahtvorschub bzw. die Zufuhreinrichtung konstant läuft, muss der Drahtvorrat 157, der z.B. auf einem Haspel vorgehalten wird, nicht andauernd beschleunigt und abgebremst werden. Dies gilt auch für die Antriebe der Zufuhreinrichtung und der Werkzeuge. Dadurch sinkt der Energiebedarf pro Feder im Vergleich zu Verfahren mit stehendem Schnitt, bei denen der Drahtvorschub für den Schnittvorgang angehalten werden muss. Zudem gibt es keinen ruckartigen Zug auf den Draht und keinen Stick-Slip-Effekt, wodurch die Qualität der hergestellten Federn im Vergleich zu Verfahren mit stehendem Schnitt deutlich erhöht werden kann.
  • Im Hinblick auf hohe Qualitätsanforderung, z.B. im Automobilbereich, ist die Federwindemaschine dafür eingerichtet, Federdaten, wie beispielsweise Durchmesser und/oder Länge einer Feder nach der Fertigung zu messen und die fertigen Federn abhängig vom Ergebnis der Messung automatisch in Gutteile (Federgeometrie innerhalb der Toleranzen) und Schlechtteile (Federgeometrie außerhalb der Toleranzen) und gegebenenfalls in weitere Kategorien zu sortieren. Bei herkömmlichen Federwindemaschinen, die eine solche Möglichkeit vorsehen, werden die Federn dazu direkt nach dem Federwinden kurz vor dem Abschneiden vermessen. Dazu wird die Maschine kurz angehalten, um eine ausreichend genaue Messung zu ermöglichen. Konventionell wird ein angehaltener Draht mit einem vertikalen Schnitt mittels eines linear bewegbaren Schnittwerkzeugs durchtrennt.
  • Bei der Federwindemaschine der Ausführungsform ist es dagegen möglich, auf Unterbrechungen des Fertigungsprozesses für die Messung zu verzichten, sondern bei kontinuierlichem Drahtvorschub Messungen der Feder mit ausreichender Genauigkeit durchzuführen. Nachfolgend werden die hierzu getroffenen Maßnahmen im Einzelnen erläutert.
  • Die Federwindemaschine ist mit einem kamerabasierten, optischen Messsystem zur berührungslosen Echtzeiterfassung von Daten über die Geometrie einer aktuell hergestellten Feder ausgestattet. Das Messsystem hat eine CCD-Videokameras 250, die im Beispielsfall bei einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln (Bildelementen) bis zu 90 Bilder pro Sekunde (frames per second) über eine Schnittstelle an ein angeschlossenes Bildverarbeitungssystem liefern kann.
  • Die Bilderfassung der Einzelbilder wird jeweils über Auslösesignale (Trigger) der Steuerung ausgelöst. Dadurch werden die Messzeitpunkte festgelegt. Die Software für die Bildverarbeitung ist in einem Programmmodul untergebracht, welches mit der Steuereinrichtung 180 der Federwindemaschine zusammenarbeitet bzw. in diese integriert ist.
  • Die Kamera ist auf einer verwindungssteifen Trägerschiene 255 befestigt, die seitlich neben der Zugfuhreinrichtung im Bereich der Führungsrollen der Zuführeinrichtung am Maschinengestell der Federwindemaschine so befestigt ist, dass die Längsachse der Trägerschiene parallel zur Maschinenachse 118 verläuft. Die Messkamera ist auf der Trägerschiene längsverschieblich und an beliebig wählbaren Längspositionen fixierbar. Eine stufenlose Verstellung in der Höheist ebenfalls möglich.
  • Die optische Achse der Kameraoptik ist im Beispielsfall etwa auf Höhe der Mittelachse der Schraubenfeder (d.h. auf Höhe der Achse 118) angeordnet und verläuft senkrecht zu dieser Achse.
  • Eine zweite Kamera 260 ist für die Erfassung des freien Federendes 204 bestimmt und daher so auf der Trägerschiene positioniert, dass das freie Federende in der Endphase der Herstellung der Schraubenfeder in den Erfassungsbereich der zweiten Kamera hineinläuft. Es gibt auch Ausführungsformen mit nur einer Kamera.
  • Diametral gegenüber den Kameras ist auf Höhe der Achse 118 eine Beleuchtungseinrichtung angebracht, die zu den von der Steuerung vorgegebenen Messzeitpunkten als Reaktion auf Auslösesignale (Trigger) der Steuerung blitzartig aufleuchtet und eine Messung im Durchlicht ermöglicht. Auf der Seite der Kameras kann eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein, um die Sichtbarkeit interessierender Details der Feder für die Messung zu verbessern.
  • Die zu den Werkzeugen gehörenden Maschinenachsen der CNC-Maschine werden durch eine computernumerische Steuereinrichtung 180 gesteuert, die Speichereinrichtungen hat, in denen die Steuerungssoftware residiert, zu der u.a. ein NC-Steuerprogramm für die Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen gehört. Diese Steuereinrichtung steuert auch die Komponenten des Messsystems.
  • Bei der Einrichtung der Federwindemaschine werden die Umformwerkzeuge in ihre jeweiligen Grundstellungen gebracht. Außerdem wird das NC-Steuerprogramm erstellt oder geladen, welches die Stellbewegungen der Werkzeuge während des Fertigungsprozesses steuert. Die Geometrieeingabe wird bei der Federwindemaschine durch einen Bediener an der Anzeige- und Bedieneinheit 170 vorgenommen, welche an die Steuereinrichtung 180 angeschlossen ist.
  • In der Steuereinrichtung ist eine speicherprogrammierte Steuerung (SPS) realisiert, die zyklusorientiert arbeitet. Die Antriebspositionen der Maschinenachsen werden dabei durch die CNC-Steuerung vorausberechnet. Die speicherprogrammierte Steuerung ist für die Ausgänge und Eingänge zuständig und arbeitet nach einem festgelegten Zeitraster bzw. nach einem festen Zyklus. Typische Zykluszeiten liegen häufig im Bereich einer Hundertstel Sekunde. Im Beispielsfall beträgt die Zykluszeit der Steuerung 8 ms (Millisekunden).
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es zu erheblichen Messfehlern kommen kann, wenn die Auslösesignale (Trigger) für die Messungen unmittelbar an die Zykluszeiten der SPS gekoppelt sind. Ein erkanntes Problem wird anhand von Fig. 5 näher erläutert. In diesem Diagramm ist auf der Zeitachse (x-Achse) das festgelegte Zeitraster der SPS mit einer Abfolge von Zyklen gleicher Dauer (Zykluszeit ΔtZ z.B. 8 ms) aufgetragen. Die y-Achse bezeichnet den Vorschubweg V des von der Zufuhreinrichtung geförderten Drahtes. Bei kontinuierlicher Drahtzufuhr mit konstanter Zufuhrgeschwindigkeit ergibt sich die schräge Gerade ZU.
  • Abhängig von der gewünschten Federgeometrie ergeben sich bei vorgegebener Drahtvorschubgeschwindigkeit bestimmte Zeitpunkte (Schnittzeitpunkte), zu denen der Schnitt erfolgen muss, um die fertige Feder vom nachgeförderten Draht abzutrennen. Diese Zeitpunkte, zu denen jeweils eine neue Feder fertig ist, sind im Diagramm mit F1 (für erste Feder), F2 (für zweite Feder), ... F6 gekennzeichnet. Die entsprechenden Zeitpunkte im Steuerprogramm werden bei der Einrichtung der Maschinen bzw. bei der Erstellung des CNC-Steuerprogramms vorausberechnet.
  • Im Allgemeinen fallen die Schnittzeitpunkte nicht mit den Taktzeiten der SPS zusammen. Insbesondere ist im Allgemeinen die Fertigungszeit ΔtF, welche für die Fertigstellung einer Feder benötigt wird, kein ganzzahliges Vielfaches der Zykluszeit ΔtZ. Hieraus ergeben sich für Messung Probleme. Wird eine Messung ausgelöst, wenn das Schnittwerkzeug schon in Eingriff mit dem Draht ist oder die Feder sogar schon abgetrennt hat, ist keine zuverlässige Messung möglich. Der Messzeitpunkt sollte also zeitlich vor dem Schnittzeitpunkt liegen. Liegt der Messzeitpunkt jedoch zu weit vor dem Schnittzeitpunkt, so ist die Feder noch nicht völlig fertig gestellt, so dass sich daraus Messfehler ergeben, z.B. in Form eines falschen Werts für die Federlänge oder die Endstellung des Federendes. Im Beispielsfall ist der Messfehler MF1 bei der Vermessung der ersten Feder F1 besonders groß, da der letztmögliche Messzeitpunkt, der mit der Taktzeit der SPS zusammenfällt (senkrechte gestrichelte Linie), fast eine komplette Zykluszeit vor dem Schnittzeitpunkt liegt. Zum Vergleich ist bei der sechsten Feder F6 der entstehende Messfehler MF6 deutlich kleiner, da der Schnittzeitpunkt nur etwa eine halbe Zykluszeit bzw. wenige Millisekunden (etwa 3 bis 4 ms) hinter dem unmittelbar vorausgehenden Taktzeitpunkt (senkrecht gestrichelte Linie) liegt.
  • Es ist ersichtlich, dass sich bei dieser Vorgehensweise erhebliche Messfehler ergeben können, die in der Regel zudem noch von Feder zu Feder variieren. Durch den zeitlichen Versatz entstehen Messfehler, die dadurch zustande kommen, dass die Länge der Feder bis zum Schneiden aufgrund des laufenden Drahtvorschubs weiter zunimmt. Der dadurch entstandene Messfehler ist in der Regel so groß, dass Sortierfehler auftreten können und eine Regelung nicht mehr zuverlässig möglich ist. Wie schematisch dargestellt, kann der Jitter mehrere Milisekunden betragen.
  • Um auch bei kontinuierlichem Drahtvorschub und fliegend rotierendem Schnitt eine exakte Messung zu ermöglichen, wird bei der Ausführungsform der durch ein Auslösesignal (Triggersignal) der Steuerung festgelegte Messzeitpunkt des Messsystems mit den numerisch gesteuerten Bewegungen der Maschinenachsen der Federwindemaschine mit einer zeitlichen Genauigkeit synchronisiert, die signifikant größer ist als die Zykluszeit ΔtZ der Steuerung der Federwindemaschine. Insbesondere können Triggersignale für das Messsystem zu Messzeitpunkten erzeugt werden, die zwischen Zyklusgrenzen bzw. zwischen den Takten der speicherprogrammierten Steuerung liegen, also innerhalb eines Zyklus. Um dies zu erreichen und den Versatz bzw. den Messfehler möglichst gering zu halten, ist die speicherprogrammierte Steuerung mit einer speziellen Ausgangskarte bestückt, die mit Hilfe von Zeitstempeln auch zwischen den SPS-Takten den Ausgang für das Auslösesignal der Kamera ansteuern kann. Geeignete Ausgangskarten sind kommerziell verfügbar. Beispielsweise kann eine Ausgangskarte aus dem Bereich der Lasertechnik mit einer Genauigkeit von ca. 1µs verwendet werden.
  • Durch Nutzung eines Zeitstempelverfahrens in der SPS können die Ausgänge der SPS auch zwischen den Zyklen gesetzt werden. Bei der Generierung des CNC-Codes für das Federprogramm beim Einrichten der Federwindemaschine werden die benötigten Steuerbefehle für das Triggersignal anhand der programmierten Federgeometrie eingefügt. Abhängig vom verwendeten Kamerasystem können diese dann automatisch angepasst werden. Damit ist es möglich, das Auslösesignal bzw. den Messzeitpunkt im Ablauf der Federfertigung so genau zu positionieren, dass die Bildaufnahmen unmittelbar vor dem Aufsetzen des Schnittmessers auf den Draht erfolgen können. Durch eine gezielte Rückkopplung kann noch eine Regelung der Werkzeugpositionen vorgenommen werden
  • Ein typischer Ablauf eines Messvorgangs unmittelbar vor dem fliegend rotierenden Schnitt wird anhand der Fig. 3 und 6 näher erläutert. Im vergrößerten Detail von Fig. 3 ist das rotierend angetriebene Schnittwerkzeug 152 zu drei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten unmittelbar vor und während des Schnitteingriffs dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 nähert sich das Schnittwerkzeug dem durchlaufenden Draht 115 in einer beschleunigten Bewegung an. Zum späteren Zeitpunkt t2 setzt das Schnittwerkzeug gerade auf dem Draht auf, der Schnittvorgang beginnt. Zum Zeitpunkt t3 hat das Schnittwerkzeug den Draht vollständig durchtrennt und hat seinen unteren Umkehrpunkt auf seiner runden Bewegungsbahn erreicht.
  • Fig. 6 zeigt in der oberen Teilfigur ein Geschwindigkeits-Zeitdiagramm der Vorschubgeschwindigkeit bzw. Einzugsgeschwindigkeit VZ der Drahtzuführung. Nach einer anfänglichen Beschleunigungsphase bleibt die Drahtzufuhrgeschwindigkeit während der Herstellung vieler aufeinanderfolgender Federn konstant und wird erst nach Abschluss einer Serie von Federn wieder heruntergefahren. Das Geschwindigkeits-Zeitdiagramm in der unteren Teilfigur zeigt die Bewegungsgeschwindigkeit Vs des Schnittwerkzeugs während der kontinuierlichen Drahtzufuhr. Die senkrecht gestrichelten Linien geben dabei jeweils die Zeitpunkte t2 an, zu denen das Schnittwerkzeug auf dem Draht aufsetzt und der Schnitt beginnt. Es ist ersichtlich, dass das Schnittwerkzeug nicht gleichförmig rotiert, sondern eine zyklische Bewegung mit Beschleunigungsphasen und Verzögerungsphasen durchläuft, wobei das Schnittwerkzeug vor dem Schnitt in Richtung Draht beschleunigt und nach dem Schnitt wieder auf eine sehr geringe Bewegungsgeschwindigkeit verzögert wird. Das Schnittwerkzeug ist normalerweise ständig in Bewegung, auch wenn zwischen den einzelnen Schnitten die Bewegungsgeschwindigkeit sehr gering ist. Dadurch wird ein ruckfreier Betrieb mit relativ geringem Energieverbrauch erreicht.
  • Der mit Hilfe des Zeitstempelverfahrens festgelegte Messzeitpunkt tM bzw. das zugehörige enge Zeitfenster liegt unmittelbar vor dem Eingriff des Schnittwerkzeugs in dem Draht, z.B. zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in Fig. 3. Zu diesem Zeitpunkt ist die volle Länge der fertigen Feder praktisch erreicht, so dass insoweit Messfehler auf ein Minimum reduziert sind. Dadurch wird die gemessene Federlänge der tatsächlichen Federlänge der fertigen Feder im Rahmen der Messgenauigkeit entsprechen. Somit ist beispielsweise eine sehr zuverlässige Sortierung der Federn im Hinblick auf das Kriterium Federlänge möglich.
  • Durch die Nutzung der Erfindung kann bei einigen Maschinentypen die Leistung bei bestimmten Federn im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit stehendem Schnitt annähernd verdoppelt werden. Dabei sinkt der Energieverbrauch pro Feder um bis zu 40% und die Qualität der Federn nimmt zu. Als weitere Vorteile ergeben sich wesentlich geringere Belastungen der Mechanik und damit eine höhere Standfestigkeit.
  • Die Erfindung kann mit unterschiedlichen Messsystemen und für unterschiedliche Messverfahren umgesetzt werden. Ein geeignetes Verfahren ist in der DE 10 2010 014 385 A1 der Anmelderin beschrieben. Die Messzeitpunkte können dort wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben festgelegt werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden mittels einer numerisch gesteuerten Federwindemaschine, worin ein Draht unter der Steuerung durch ein NC-Steuerprogramm durch eine Zuführeinrichtung einer Umformeinrichtung der Federwindemaschine zugeführt, mit Hilfe von Werkzeugen der Umformeinrichtung zu einer Schraubenfeder umgeformt und eine fertig gestellte Schraubenfeder anschließend mittels einer Schnitteinrichtung von dem zugeführten Draht abgetrennt wird,
    wobei zu mindestens einem Messzeitpunkt während der Umformoperation eine Messung an der Schraubenfeder durchgeführt wird, wobei der Draht der Umformeinrichtung kontinuierlich zugeführt wird und eine Messung an der Schraubenfeder bei laufender Zuführung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die fertige Schraubenfeder durch einen rotierenden fliegenden Schnitt vom zugeführten Draht abgetrennt wird, wobei der Messzeitpunkt mit numerisch gesteuerten Bewegungen von Einrichtungen der Federwindemaschine mit einer zeitlichen Genauigkeit synchronisiert wird, die größer ist als eine Zykluszeit einer Steuerung der Federwindemaschine, wobei die zeitliche Genauigkeit der Festlegung des Messzeitpunkts weniger als 10 µs beträgt und/oder die zeitliche Genauigkeit der Festlegung des Messzeitpunkts mindestens eine Größenordnung, d.h. mindestens Faktor 10, genauer ist als die Zykluszeit.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Genauigkeit der Festlegung des Messzeitpunkts mindestens zwei Größenordnungen, d.h. mindestens Faktor 100, genauer ist als die Zykluszeit.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Triggersignal für die Messeinrichtung zu einem Messzeitpunkt erzeugt wird, der zwischen Takten der Steuerung liegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messzeitpunkt ausgehend von Takten der Steuerung durch ein Zeitstempelverfahren über ein für jeden Messzeitpunkt individuell festlegbares Zeitintervall zwischen einem Takt der Steuerung und dem Messzeitpunkt vorgegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittwerkzeug eine kontinuierliche Rotationsbewegung ausführt und ein Triggersignal für die Messeinrichtung zu einem Messzeitpunkt erzeugt wird, der unmittelbar vor einem Eingriff des Schnittwerkzeugs in den Draht liegt.
  6. Federwindemaschine (100) zur Herstellung von Schraubenfedern (200) durch Federwinden umfassend:
    eine Zuführeinrichtung (110) zum Zuführen von Draht (115) zu einer Umformeinrichtung (120),
    wobei die Umformeinrichtung mindestens ein Windewerkzeug (122, 124) sowie mindestens ein Steigungswerkzeug (130) aufweist,
    eine Schnitteinrichtung (150) zum Abtrennen einer fertig gestellten Schraubenfeder von dem zugeführten Draht nach Abschluss einer Umformoperation ;
    eine Messeinrichtung zur Durchführung einer Messung an der Schraubenfeder während der Umformoperation; und
    eine Steuereinrichtung (180) zur Steuerung der Zuführeinrichtung, der Umformeinrichtung, der Messeinrichtung und der Schnitteinrichtung auf Basis eines NC-Steuerprogramms, wobei die Zuführeinrichtung für eine kontinuierliche Zufuhr des Drahts konfiguriert ist und die Schnitteinrichtung (150) ein rotierend antreibbares Schnittwerkzeug (152) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwindemaschine derart konfiguriert ist, dass die fertige Schraubenfeder durch einen roterienden fliegenden Schnitt vom zugeführten Draht abgetrennt wird, wobei die Federwindemaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 konfiguriert ist.
  7. Federwindemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, dass ein Triggersignal für die Messeinrichtung zu einem Messzeitpunkt erzeugt wird, der unmittelbar vor einem Eingriff des Schnittwerkzeugs in den Draht liegt.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6148148B2 (ja) * 2013-10-18 2017-06-14 日本発條株式会社 ばね成形装置および成形方法
DE102015208222B3 (de) * 2015-05-04 2016-09-01 Wafios Aktiengesellschaft Drahtverarbeitungsmaschine mit Schutzvorrichtung
DE102015208346B4 (de) * 2015-05-06 2017-02-23 Wafios Aktiengesellschaft Einzugseinrichtung für Umformmaschine
DE102016202796B4 (de) 2016-02-23 2017-08-31 Wafios Ag Scherenschnittsystem für Drahtverformungsmaschine sowie Drahtverformungsmaschine mit Scherenschnittsystem
CN106001322B (zh) * 2016-07-30 2018-06-29 刘国政 螺旋箍筋连续同步加工机及加工方法
CN108284175B (zh) * 2017-12-29 2019-11-08 赵龙 一种弹簧床垫加工用卷簧设备
JP6685614B2 (ja) * 2018-08-31 2020-04-22 日本ピストンリング株式会社 線材成形機及び線材成形品の製造方法
EP3922377A4 (de) * 2019-02-06 2022-10-26 NHK Spring Co., Ltd. Wickelmaschine, verfahren zur herstellung einer schraubenfeder und schraubenfeder
KR102251900B1 (ko) * 2019-09-24 2021-05-12 정채교 스프링성형기용 심금
JP6810289B2 (ja) * 2020-01-27 2021-01-06 日本ピストンリング株式会社 線材成形機及び線材成形品の製造方法
DE102020209068A1 (de) 2020-07-20 2022-01-20 Wafios Aktiengesellschaft Verfahren und Federwindemaschine zur Herstellung von Schraubenfedern
DK4151333T3 (da) * 2021-09-17 2024-08-12 Spuehl Gmbh Produktion af spilralfjedre med roterende skærer
CN114654707B (zh) * 2022-04-06 2023-11-28 青岛市中心医院 一种医用弹簧管卷绕装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3972214A (en) * 1975-06-02 1976-08-03 Bleckmann & Co. Machine for manufacturing wire coils
DE4218962A1 (de) * 1992-06-10 1993-12-16 Klaus Dr Theis Drahtabschneidvorrichtung
JPH0729164B2 (ja) * 1993-01-27 1995-04-05 株式会社板屋製作所 バネ製造装置
JP2001300673A (ja) * 2000-04-25 2001-10-30 Toshikazu Okuno コイルばね成形機の自動調整システム
JP2004025246A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Nhk Spring Co Ltd 真直な傾斜軸線を有するコイルばねの製造方法
ITMI20030341A1 (it) * 2003-02-26 2004-08-27 Easydur Italiana Di Renato Affri Sistema per controllare la fabbricazione di una molla.
US8136379B2 (en) * 2007-06-05 2012-03-20 Kabushiki Kaisha Itaya Seisaku Sho Helical part manufacturing apparatus and control method thereof
JP5603003B2 (ja) * 2008-11-14 2014-10-08 オリイメック株式会社 線ばね成形装置
DE102010014385B4 (de) * 2010-04-06 2011-12-08 Wafios Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden, sowie Federwindemaschine
DE102010014386B4 (de) * 2010-04-06 2012-01-19 Wafios Ag Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden, sowie Federwindemaschine

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