DE2715740A1

DE2715740A1 - Numerisch gesteuerte vorrichtung zur herstellung einer spiralfeder

Info

Publication number: DE2715740A1
Application number: DE19772715740
Authority: DE
Inventors: Hirobumi Takase; Yutaka Utsunomiya
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2715740C2; FR2347125A1; GB1560917A; US4112721A; CH621073A5; FR2347125B1

Description

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NHK SPRING CO., LTD Yokohama / Japan

Numerisch gesteuerte Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerisch gesteuerte Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder, bestehend aus einem Spiralfeder-Formmechanismus mit einem Steigungseinstellwerkzeug, einer Wickelspitze, einer Schneideinrichtung, Zuführungswalzen, die dem Spiralfeder-Formmechanismus einen Draht zuführen, und einem Antriebsmechanismus für die ZufUhrungswalzen.

Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder ist in dem Aufeatz "Electronic Control of Wire Forming" von Stanley J. Brym in der Zeitschrift "Spring", Mai 1969, bereits grundsätzlich beschrieben.

Die übliche Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder hat jedoch die Nachteile, daß (a) die Verwendung eines voreingestellten Zählers die Anzahl der einzugebenden Daten begrenzte und eine relativ lange Zeit zur Erneuerung und Änderung der Eingangsdaten erforderlich war, daß (b) der Hub der Wickelspitze, des Steigungsein-

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Stellwerkzeugs und der Schneideinrichtung zur Teiluncr in kleine Abschnitte berechnet werden mußte, um die jeweiligen Teilungspunkte zu erhalten, v/obei die erhaltenen Ergebnisse in den voreingestellten Zähler gegeben wurden, daß (c) keine zuverlässige Meßeinrichtung zur Kontrolle von Produkten vorgesehen war, daß (d) es schwierig war, wegen der relativ niedrigen Verschiebegeschwindigkeit der Wickelspitze den Draht von der Kegelfeder an deren Umfang nach Herstellung der Feder zu schneiden, daß (e) bei der Herstellung einer Spiralfeder mit Endabschnitten bzw. eng gewickelten Abschnitten am Ende die Änderung der Steigung vom eng gewickelten Abschnitt zu dem Abschnitt mit bestimmter Steigung infolge der relativ langsamen Verschiebegeschwindigkeit des Steigungseinstellwerkzeugs relativ langsam ist, so daß die Leistungsfähigkeit der Spiralfeder nachteilig beeinflußt wird, daß (f) die Zuführungswalzen für die Drahtzufuhr von einem kontinuierlich drehenden Motor wie einem Induktionsmotor, einem Synchronmotor und einem Gleichstrommotor angetrieben wurden, so daß es schwierig war, die Zuführungswalzen genau mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu steuern, und daß (g) die Verschiebegeschwindigkeit des Steigungseinstellwerkzeugs und der Wickelspitze relativ langsam waren, wie zuvor beschrieben wurde, und daß ein langes Zeitintervall erforderlich war, um die Spiralfeder herzustellen und abzuschneiden, so daß die Produktivität verringert wurde.

Die üblichen Meßeinrichtungen waren, wie zuvor erwHhnt wurde, nicht zuverlässig, da sie Analog-Meßinstrumente unter Verwendung von mechanischen Kontakten elektrischen Kapazitäten und Lichtstrahlen waren, die im allgemeinen eine geringe Genauigkeit haben und den Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Staub usw. ausgesetzt sind.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder zu schaffen, die von den zuvor erwähnten Nachteilen, die die üblichen Spiralfederherstellungsvorrichtungen haben, frei ist, die einen Mikrorechner mit einer ausreichenden Speicherkapazität zur Berechnung detaillierter Daten für eine numerische Steuerung entsprechend einer einfacher Anzeigeeingabe, zur Speicherung der berechneten Daten und zur Durchführung der numerischen Steuerung entsprechend diesen Daten hat, und die in der Lage ist, Hochleistungsspiralfedern herzustellen und die eine wirksame Produktion von Spiralfedern mit verschiedenen Formen und Abmessungen entsprechend den in dem Mikrorechner gespeicherten Programmen sicherstellt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer numerisch gesteuerten Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder, bestehend aus einem Mechanismus zur Formung einer Spiralfeder mit einem Steigungseinstellwerkzeug, einer Wickelspitze und einer Schneideinrichtung, aus Zuführungswalzen für die Zufuhr von Draht in den Formmechanismus, und aus einem Antriebsmechanismus zum Antrieb der Zuführungswalzen durch einen Mikrorechner mit einem Speicher und einer Zentraleinheit, einer Eingabeeinheit zur Eingabe von Daten für die Bildung einer Spiralfeder in den Rechner, einen Dreh-Codierer zur Erzeugung eines Impulssignals mit einer Frequenz entsprechend der Laufgeschwindigkeit des Drahtes, einem ersten, einem zweiten und einem dritten Rechner zur Aufnahme von Einstellsignalen, die von dem Rechner erzeugt werden, und Impulssignalen, die von dem Drehcodierer erzeugt werden und zur Erzeugung von Steuersignalen zum Antrieb des Steigungseinstellwerkzeugs, der Wickelspitze und der Schneideinrichtung, einem Impulsmotor für das Steigungseinstellwerkzeug und einem Impulsmotor für die Wickelspitze, die Steuersignale von dem ersten bzw. zweiten Zähler aufnehmen, und eine» Vorschubmechanismus

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für das Steigungseinstellwerkzeug, der von dem Impulsmotor angetrieben wird, um das Steigungseinstellwerkzeug aus einer Stellung für eine dichte Wicklung mit einer Anfanqsgeschwindigkeit anzulassen und es in der Stellunq für eine dichte Wicklung rasch aus der Arbeitsstellung anzuhalten.

Obwohl die zuvor erwähnte Aufgabe durch diese Spiralfeder-Herstellungsvorrichtung gelöst werden kann, kann, wenn diese Vorrichtung außerdem versehen ist mit einem Vorschubmechanismus für die Wickelspitze, der mit einer Vorspannungseinrichtung versehen ist, uir die Wickelspitze in der Bewegungsrichtung mit Druck zu beaufschlagen und die auf den Impulsmotor wirkende Last zu verringern, wenn die Wickelspitze in Richtung auf die Mitte der Spiralfeder, die gewickelt wird, angetrieben von dem Impulsmotor für die Wickelspitze, bewegt wird, die Wickelspitze, nach dem Wickeln einer Spiralfeder, schnell entgegen der Zugkraft, die von dem laufenden Draht aufgenommen wird, angetrieben werden, so daß die Spiralfeder am Umfang des gewickelten Abschnittes genau geschnitten werden kann, wodurch die Form und Leistungsfähigkeit der Spiralfeder verbessert wird.

Wenn die Vorrichtung außerdem eine Digitalmeßeinrichtung zur Messung der Abmessungen einer gebildeten Spiralfeder entsprechend Signalen des dritten Zählers, wenn die Lange des zugeführten Drahtes einen bestimmten Wert erreicht hat, und zur Abgabe der Meßergebnisse, und eine Sortiereinrichtung zur Auswahl der entsprechend den Signalen des dritten Zählers geschnittenen Spiralfeder unmittelbar nach der Messung durch von dem Mikrorechner auf der Grundlage der Meßergebnisse entsprechend der vorbestimmten Abmessungsklassifizierung erzeugten Signalen, aufweist/ können die Produkte automatisch sortiert werden, und entsprechend den Meßergebnissen können die Informationen, die in dem Mikrorechner gespeichert sind,

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automatisch korrigiert werden, so daß die erwartete Anzahl von Produkten mit fehlerhaften Abmessungen verringert werden kann.

Wenn darüber hinaus ein Impulsmotor, der entsprechend den Befehlssignalen angetrieben wird, die von dem Mikrorechner übertragen werden, als Antriebsquelle des Mechanismus zum Antrieb der Zuführungswalzen zum Vorschub des Drahtes verwendet wird,kanncüeserlmpulsmotor von den Signalen des Rechners sehr unterschiedlich und genau angetrieben werden, und es besteht keine Notwendigkeit für einen Rückkopplungskreis, der sonst häufig erforderlich ist, um eine leichte und genaue Steuerung des Impulsmotores sicherzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine allgemeine Darstellung der numerisch gesteuerten Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder,

Figur 2 teilweise im Schnitt eine Vorderansicht der Einrichtung zum Betrieb der Wickelspitze,

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

Figur 4 teilweise im Schnitt eine Vorderansicht der Antriebseinrichtung des Steigungseinstellwerkaeugs,

Figur 5 ein Diagramm, aus dem die Beziehung zwischen der Länge des zugeführten Drahtes und der Bewegung des Steigungseinstellwerkzeugs bei der

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Herstellung einer zylindrischen Feder hervorgeht,

Figur 6 die Meßeinrichtung in Fig. 1 im Meßzustand,

Figur 7 einen Abtastkreis, der bei der Messung nach
Fig. 6 verwendet wird,

Figur 8 im Schnitt eine Vorderansicht der wähleinrichtung in Fig. 1,

Figur 9 ein Blockschaltbild, aus dem die Arbeitsweise der Vorrichtung der Fig. 1 hervorgeht, und

Figur 10 ein Blockschaltbild, aus dem die Arbeitsweise hervorgeht, wenn ein Impulsmotor zum Antrieb
der Zuführungswalzen verwendet wird.

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

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mit der Kurvenscheibe 24 und der Schneideinrichtung 26 einen Schneidmechanismus bildet, wobei die Stange 30 zusammen mit der sich nach oben bewegenden Schneideinrichtung 21 eine Schneidkante bildet.

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

Mit 38 ist eine Zuführungswalzen-Antriebseinrichtung zurDrehung der Zuführungswalzen 14 und 16 und mit 54 eine Motor zum Antrieb dieser Einrichtung bezeichnet. Mit 40 und ist eine Antriebseinrichtung für die Wickelspitze bzw. eine Antriebseinrichtung für das Steigungseinstellwerkzeug bezeichnet. Mit 44 ist ein Zwischenmechanismus bezeichnet, der mit dem Motor 54 verbunden ist (die Verbindung ist nur durch eine unterbrochene Linie angegeben), um die Kurvenscheibe 24 anzutreiben. Mit 46 ist eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Abmessungen der Spiralfeder vor dem Sehneidvorgang, und mit 48 eine Führung . bezeichnet, die die abgeschnittene Spiralfeder zu einer Sortiereinrichtung 50 leitet. Die Sortiereinrichtung sortiert die abgeschnittenen Spiralfedern entsprechend den Kontrollergebnissen der Meßeinrichtung 46. Die Antriebseinrichtung 38 für die Zuführungswalzen kann von einem kontinuierlich drehenden Motor 54 (Fig. 1) wie einem Induktionsmotor, einem Synchronmotor oder einem üblichen Gleichstrommotor angetrieben werden, und ist mit zwei Systemen von GeschwindigkeitsSnderungsmechanismen (nicht gezeigt) versehen, um die Drehung des Motors 54 zu den Zuführungswalzen 14 und 16 zu übertragen. Zwischen dem Geschwindigkeitsänderungsmechanismus und den Zuführungswalzen 14 und 16 sind Kupplungen 56 und 58 (Fig. 9) angeordnet, um eines der beiden Systeme von Geschwin-

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digkeitsänderungsmechanismen zu wählen, sowie eine Bremse 60 (Fig. 9), um den Leerlauf der Zuführungswalzen 14 und 16 zu dämpfen, wenn die Kupplungen ausgerückt sind. Der Zwischenmechanismus 4 4 hat den Zweck, die Kurvenscheibe 24 zu einem bestimmten Zeitpunkt zur Drehung durch den Motor 54 zu veranlassen, um die Spiralfeder 28 zu schneiden; er weist eine Kupplung 62 (Fig. 9) und eine Bremse 64 (Fig. 9) zur Dämpfung des Leerlaufs der Kurvenscheibe 24, wenn die Kupplung 62 ausgerückt ist, auf.

Die Antriebseinrichtung 40 für die Wickelspitze und die Antriebseinrichtung 42 für das Steiaungseinstellwerkzeug zur Vor- und Rückbewegung der Wickelspitze 20 und des Steigungseinstellwerkzeugs 22 zur Herstellung der gewünschten Spiralfeder ebenso wie die zuvor erwähnten Einrichtungen und Mechanismen sind auf einer Bodenplatte oder einem Boden 78 angeordnet und werden von einem Mikrorechner 80, der auf der gleichen Bodenplatte bzw. dem gleichen Boden angeordnet ist, numerisch gesteuert.

Die Antriebseinrichtung 40 der Wickelspitze.hat, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, einen Impulsmotor 66 und einen Vorschubmechanismus 68, der von dem Motor 66 angetrieben wird, um die Wickelspitze 20 nach rechts bzw. vorwärts und nach links bzw. rückwärts zu verschieben. Wenn die Wickelspitze 20 vorwärts bewegt wird, wird der Durchmesser des gewickelten Teils der Spiralfeder 2 8 verringert. Wenn die Wickelspitze 20 zurückbewegt wird, wird der Durchmesser des gewickelten Teils vergrößert. Bei der Antriebseinrichtung 40 der Wickelspitze in Fig. 2 bezeichnet eine Antriebsspindel, deren beide Enden in einem Gehäuse 70 gelagert sind, das von dem Impulsmotor 66 über Zahnräder 86 und 68 gedreht wird. Die Antriebsspindel 82 ist mit einem Schieber 92 versehen, der in Führungsnuten 90 eingreift, die an dem Gehäuse 70 am oberen und unteren Ende vorgesehen sind. Der Schieber 92 bewegt sich in der Figur entsprechend der Drehrichtung des

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Impulsmotors 66 nach links oder rechts. An dem Schieber ist ein erstes Antriebselement 9 4 befestigt, das über das Gehäuse 70 nach rechts parallel zu der Antriebsspindel vorsteht und an dessen Ende eine Wickelspitze 20 befestigt ist. Links von dem Schieber 92 befindet sich eine Druckfeder 96, die auf der Antriebsspindel 82 lose sitzt und den Schieber 9 2 nach rechts drückt.

Wenn die Wickelspitze 20 nach links zurückgezogen wird, wird die auf den Impulsmotor 6 6 wirkende Last infolge der Wirkung der Druckfeder 96 erhöht, während beim Vorrücken der Wickelspitze 20 nach rechts diese Last verringert wird. Im allgemeinen wird die Wickelspitze 20 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit bewegt und damit wird der Impulsmotor 66 mit einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben, so daß der Motor 66 ein ausreichendes Drehmoment erzeugen kann und bei der Formung der Spiralfeder keine Schwierigkeit auftritt. Bei der Herstellung einer Kegelfeder jedoch sollte, obwohl die Wickelspitze 20 mit einer relativ geringen Geschwindigkeit bei dem Vorgang der Formung des Kegelabschnittes zurückgezogen wird, der Draht am Umfang des Teils mit maximalem Durchmesser abgeschnitten werden, nachdem dieser Teil am Ende des Kegelabschnittes geformt wurde, so daß die Wickelspitze 20 schnell vorrücken muß, um diesen Umfang zur Arbeitsstelle der Schneideinrichtung 26 zu schieben, so daß der Draht geschnitten wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Draht einen gekrümmten Ansatz bildet, der vom Umfang des zuvor erwähnten Abschnittes mit maximalem Durchmesser zur Mitte hin vorsteht, wenn die Wickelspitze 20 langsam vorgerückt wird. Dies bedeutet, daß, wenn der Draht in diesem Zustand geschnitten wird, der Ansatz am unteren Teil der Kegelfeder verbleibt. Um die Wickelspitze 20 rasch vorzurücken, wie zuvor erwähnt wurde, um diese Situation zu vermeiden, muß der Impulsmotor 66 schnell gedreht werden, so daß er einer erheblichen Last

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ausgesetzt ist. Wenn der Impulsmotor 66 so ausgebildet ist, daß sein Drehmoment bei einer schnellen Drehung abnimmt, sollte vorzugsweise eine Einrichtung zur Verrinnerung dieser Last vorgesehen sein, wenn die Wickelspitze 20 rasch vorrückt. Die Druckfeder 96 drückt die Wickelspitze 20 über den Schieber 9 2 vorwärts, so daß die Last an dem Impulsmotor 66, der zum Vorrücken der Wickelspitze 20 erforderlich ist, verringert werden kann. Die Wickelspitze 20 kann daher rasch vorrücken, um eine Kegelfeder ohne irgendeinen Ansatz, wie er zuvor erwähnt wurde, zu erzeugen. Der verwendete Impulsmotor 66 braucht nicht eine besonders große Kapazität zu haben. Außer der zuvor genannten Funktion wirkt die Druckfeder 96 entgegen der Druckkraft, die auf die Wickelspitze 20 wirkt, um sie zurückzuschieben, so daß die Drucklast zwischen dem Schieber 92 und der Antriebsspindel 82 durch diese Druckkraft verringert werden kann, wodurch die Bewegung des Schiebers 92 erleichtert wird.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem zugeführten Draht und der Bewegung der Wickelspitze 20 bei der Herstellung einer Kegelfeder. Die Wickelspitze 20 bewegt sich aus der Stellung A entsprechend dem Kopfteil der Kegelfeder und folgt dem zugeführten Draht zur Bildung eines Kegelabschnittes zwischen A und C über B. Danach wird die Wickelspitze 20 rasch von C nach D vorgerückt,wo der Draht sofort abgeschnitten wird. Wie Fig. 5 zeigt, ist die Rücklaufgeschwindigkeit der Wickelspitze 20 zwischen A und C über B niedrig, während die Vorschubgeschwindigkeit der Wickelspitze 20 zwischen C und D hoch ist. Die Druckfeder 96 wird zwischen A und C zwischen B zusammengedrückt und zwischen C und D gedehnt, um die Last am Impulsmotor 6 6 zu verringern.

Die in Fig. 4 gezeigte Antriebseinrichtung 42 des Steigungseinstellwerkzeugs ist mit einem Impulsmotor 74 und einem Vorschubmechanismus 76 versehen, der von dem

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

Der zweite Mechanismus 72 ist mit einer Halterung 98 am Ende des Gehäuses 84 versehen. In die Halterung ist ein zweites Antriebselement 100 eingesetzt, das es verschiebbar koaxial zu dem ersten Antriebselement 94 durchläuft. Eine Druckfeder 104 ist zwischen einen Flansch 102 am linken Ende des zweiten Antriebselements 1OO und die Halterung 98 eingesetzt, so daß das zweite Antriebeelement 100 nach links vorgespannt ist. Am rechten Ende des zweiten Antriebselements 100 ist das Steigungseinstellwerkzeug 22 befestigt, an dessen linker Seite ein Anschlaghalter 106 angeordnet ist. Der Anschlaghalter 106 wird mit einem Anschlag 110 in Berührung gebracht, der in die Halterung 98 parallel zu dem zweiten Antriebselement 1OO verschiebbar eingesetzt und durch einen Befestigungsbolzen zusammen mit der Wirkung der Druckfeder 104 positioniert wird. Wenn der Befestigungsbolzen 108 gelöst wird, wird der Anschlag 110 von einer Feder 112, die in die Halterung 98 eingesetzt ist, nach rechts geschoben. Wenn der Befestigungsbolzen 108 gelöst wird, wird das zweite Antriebselement 100 nach links oder rechts geschoben, um einen geeigneten Zwischenraum S zwischen sich und dem rechten Ende des ersten Antriebselements 94 aufrecht zu

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halten, und anschließend wird der Refestigungsbolzen 108 festgezogen, so daß der Anschlag 110 in der richtigen Weise angeordnet ist.

Bei dem zweiten Antriebsmechanismus 72, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, ist das zweite Antriebselement 100 nach links geschoben bzw. zu einer Stelle zurückgezogen, die von dem Anschlag 110 bestimmt wird, und es besteht ein Zwischen laum S zwischen dem ersten und zweiten Antriebselement 94 und 100. Das Steigungseinstellwerkzeug 22 befindet sich dabei in der am weitesten hinten liegenden Stellung, die zur Herstellung eines dicht gewickelten Abschnittes an der Spiralfeder geeignet ist. Hält man das Steigungseinstellwerkzeug 22 in der obigen Stellung, formt der Draht, wenn er zusammen mit der Wickelspitze 20, die in eine bestimmte Lage eingestellt ist, verschoben wird, zuerst einen dicht gewickelten Abschnitt am Ende der Spiralfeder. Der Impulsmotor 74 wurde dabei zuvor von dem Befehlssignal des Mikrorechners 80 zur Drehung mit einer hohen Geschwindigkeit angelassen, und das erste Antriebselement 9 4 wurde mit hoher Geschwindigkeit nach rechts verschoben, um die im zweiten Antriehselement 100 nächste Lage zu erreichen, so daß das zweite Antriebselement 100 und damit das Steigungseinstellwerkzeug 22 nach rechts mit einer hohen Anfangsgeschwindigkeit unmittelbar nach Bildung des dicht gewickelten Abschnittes vorzurücken beginnen. Folglich verschiebt sich das Steigungseinstellwerkzeug 22 aus der Anfangsstellung in die vorbestimmte Stellung in kurzer Zeit, während die Steigung der Spiralfeder an dem dicht gewickelten Abschnitt zu einem Abschnitt, der eine bestimmte Steigung erhalten soll, stark ansteigt, und der Steigungewinkel der Spirale ändert sich von einem relativ großen Winkel entsprechend der Anfangsgeschwindigkeit zu einem Winkel für die vorbestimmte Steigung mit hoher Geschwindigkeit.

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

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

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Bewegung des Steigungseinstellwerkzeugs 22 und der Drahtzufuhr bei der Herstellung einer zylindrischen Feder.

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In der Figur gibt die Abszisse die Länge des zugeführten Drahtes an, während die Ordinate die Bewegung des Steigungseinstellwerkzeugs angibt. Die Linie A-B gibt die Lage des Steigungseinstellwerkzeugs an, wenn der dicht gewickelte Abschnitt am einen Ende der zylindrischen Feder gewickelt wird. Der Punkt B gibt die Stelle an, wo das Steigungseinstellwerkzeug beginnt, sich mit der Anfangsgeschwindigkeit nach Bildung des dicht gewickelten Abschnittes zu verschieben, während die Linie B-C den Ubergangsabschnitt angibt, wo sich das Steigungseinstellwerk zeug allmählich von dem Punkt B zu der Wickelstelle mit der vorbestimmten Steigung verschiebt. Die Linien C-D geben die Lage des Steigungseinstellwerkzeugs wieder, wenn mit der vorbestimmten Steigung gewickelt wird. Das Steigungseinstellwerkzeug wird in der Lage der Linie C-D zum Wickeln mit der festen Steigung einmal angehalten. Nach Beendigung des Wicklungsvorganges an dem Abschnitt mit vorbestimmter Steigung wird das .Steigungseinstellwerkzeug längs der Linie D-E in Richtung auf die Linie E-F rasch verschoben, wo der dicht gewickelte Abschnitt gebildet wird. Die Linie E-F gibt die gleiche Lage wie die Linie A-B an. Der Punkt E gibt eine Stelle an, wo das Steigungseinstellwerkzeug, das die Linie E-F erreicht hat, plötzlich angehalten wird. Die Linie E-F entspricht dem Abschnitt, wo der dicht gewickelte Abschnitt am anderen Ende der Spiralfeder gewickelt wird. Die Linien B-C und D-E in Fig. 5 entsprechen den zuvor erwähnten Ubergangs- teilen, die bei der Vorrichtung der Erfindung so gebildet werden, daß die Linien B-C und D-E von den Linien A-B urd E-F unter einem spitzen Winkel ansteigen und die Linie C-D in kurzer Zeit erreichen, so daß eine Hochleistungsspiralfeder erzeugt wird.

Wenn die Halterung 98 von dem Gehäuse entfernt wird, wobei die Lage des Anschlags 110 durch den Befestigunge bolzen 108 beibehalten wird, und so, wie sie ist,

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gelagert wird, kann die gelagerte Halterung 9 8 insgesamt an dem Gehäuse 84 bei der Herstellung von Spiralfedern der gleichen Form befestigt werden, so daß die Anordnungen für die Herstellung von Spiralfedern wesentlich vereinfacht werden.

Wenn der Vorschubmechanismus 68 der Wickelspitze und der Vorschubmechanismus 76 des Steigungseinstellwerkzeuaes verwendet werden, kann die Wickelspitze 20 mit hoher Geschwindigkeit vorgerückt werden, und außerdem kann das Steigungseinstellwerkzeug an dem dicht gewickelten Abschnitt der Spiralfeder schnell in Bewegung und stillgesetzt werden, so daß die Zeit für die Herstellung von Spiralfedern verringert und dadurch die Produktivität verbessert wird. Obwohl der Impulsmotor 74 zu drehen beginnt, bevor das Steigungseinstellwerkzeug 22 aus der Stellung zur Bildung des dicht gewickelten Abschnittes beginnt, und nach der fortgesetzten Drehung nach dem Anhalten des Steigungseinstellwerkzeuges in dieser Stellung angehalten wird, muß die fortgesetzte Drehung innerhalb der Leerlaufzeit hinsichtlich der Spiralfederformung durchgeführt werden, so daß der Produktionswirkungsgrad der Vorrichtung insgesamt nicht verringert wird.

Fig. 6 zeigt im einzelnen die Meßeinrichtung 46, deren Befestigungsstelle in Fig. 1 strichtpunktiert angegeben ist. Die Meßeinrichtung 46 wird zur Messung der Abmessungen der ungeschnittenen Sprialfeder 28 verwendet, die durch die Formwerkzeuge 20 und 22 gebildet wird. In Fig. 6 ist der Fall gezeigt, daß die Außenabmessung einer Zylinderfeder 28a gemessen wird. Die Meßeinrichtung 46 hat eine Lichtquelle 114 und einen Sensor 116, die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen der Lichtquelle 114 und dem Sensor 116 verlaufen parallele Lichtstrahlen 118, die rechtwinklig auf den Sensor 116 treffen. Die Spiralfeder 28a ist im wesentlichen senkrecht zu den parallelen Licht-

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strahlen 118 angeordnet und erzeugt einen unbelichteten Bereich entsprechend ihrer Form auf der Oberfläche des Sensors 116. Auf der Seite des Sensors 116, die der Lichtquelle 114 zugewandt ist, sind fotoelektrische Elemente regelmäßig angeordnet. Die Form und Anordnung dieser fotoelektrischen Elemente werden entsprechend der Form und Größe der Feder gewählt. Z.B. kann bei der Messung des Durchmessers der Spiralfeder 28a eine Anzahl dieser Elemente senkrecht zur Längsachse der Spiralfeder 2 8a angeordnet sein. Bei der Messung der verschiedenen Abmessungen sollten die fotoelektrischen Elemente vorzugs weise in dieser Richtung ebenso wie in einer Richtung senkrecht dazu angeordnet sein, um. eine matrixähnliche Anordnung zu bilden. T1, T2, ... Tp ... Tq ... Tn der Fig. 6 bezeichnen η fotoelektrische Elemente, die z.B. aus Siliziumdioden bestehen, die senkrecht zur Längsachse der Spiralfeder 28a angeordnet sind.

Fig. 7 zeigt das Prinzip der Messung des zuvor erwähnten unbeleuchteten Teils mittels der fotoelektrischen Ele mente. Die fotoelektrischer Elemente T1 bis Tn sind mit Kondensatoren C1 bis Cn parallelgeschaltet. Diese Parallelschaltung ist mit einem Ausgang 120 über MOS-Transistoren Q1 bis Qn verbunden, deren Steueranschlüsse mit einem Schieberegister 122 verbunden sind. Wenn ein Taktimpuls mit einer bestimmten Frequenz (z.B. 1 MHz) eines Impulsgenerators (nicht gezeigt) dem Eingang 124 zugeführt wird, werden die fotoelektrischen Elemente T1 bis Tn aufeinanderfolgend durch die Traneistoren Q1 bis Qn abgetastet, und ein Gesamtabtastsignal wird am Ausgang 126 abgegeben, wenn die Abtastung beendet ist. Wenn das Gesamtabtastsignal dem Eingang 124 zugeführt wird, wird die Abtastung kontinuierlich durchgeführt. Bei dieser Abtastung erzeugen die unbeleuchteten fotoelektrischen Elemente Tp bis Tq keine oder niedrige Impulssignale, während die beleuchteten Elemente große Impulssignale

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erzeugen. Daher kann die Anzahl der unbeleuchteten fotoelektrischen Elemente (q - ρ + 1) entsprechend den Außenabmessungen der Spiralfeder 28a und die Anzahl der unbeleuchteten fotoelektrischen Elemente (n - (q - ρ + 1)) durch getrennte Zählung der niedrigen und hohen Impulse erhalten werden. Wenn z.B. der Zwischenraum zwischen zwei fotoelektrischen Elementen 25,4 u ist, kann der Außendurchmesser der Spiralfeder durch Multiplikation von (q - ρ + 1) mit 25,4 u erhalten werden, während der Innendurchmesser der Spiralfeder 28a durch Subtraktion des Durchmessers des Drahtes von diesem Außendurchmesser erhalten wird. Alle diese Operationen werden von dem Mikrorechner durchgeführt.

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

Wenn bei der Messung der Abmessungen der Spiralfeder 28a diese eine relativ hohe Größe hat, können zwei Sensoren in einem bestimmten Abstand angeordnet werden und die Meßergebnisse können dann einschließlich dieses Abstandes erhalten werden.

Selbst wenn bei dieser Messung die Spiralfeder einer Erschütterung unterliegt, können sehr genaue Ergebnisse durch Einstellen des Zwischenraumes zwischen den fotoelektrischen Elementen auf eine geringe Länge wie z.B. 25,4 u, wie zuvor erwähnt wurde, und Einstellen der Frequenz des Taktimpulses auf 1 bis 10 MHz, um eine ausreichend hohe Abtastgeschwindigkeit zu erzeugen, erhalten

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werden. Da diese Messung unter Anwendung von Impulssignalen digital durchgeführt werden soll, sichert ein Satz geeigneter oberer und unterer Grenzen in hohem Maß zuverlässige Meßergebnisse gegen jeden Einfluß von Änderungen der Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Staub, im Gegensatz zur analogen Messung.

Fig. 8 zeigt im einzelnen die Sortiereinrichtung 50 der Fig. 1. In die Sortiereinrichtung 50 fällt eine Spiralfeder 28b, die von der Schneideinrichtung 26 geschnitten wurde, nach der Messung durch die Meßeinrichtung 46 durch die Führung 48 (Fig. 1) und einen Kanal 128. Der Kanal 128 teilt sich in drei Kanäle 130a, 130b und 130c. In der Wähleinrichtung sind Schwenkarme 134a und 134b vorgesehen, die an Wellen 132a und 132b angeordnet sind und von denen sich jeder mit einem Ende nach oben in Richtung des Kanals 128 erstreckt. Diese Schwenkarme 134a und 134b haben Antriebsarme 136a und 136b, die sich von den Wellen 132a und 132b nach unten erstrecken. Die unteren Enden der Antriebsarme 136a und 136b sind mit Anzugselementen 140a und 140b verbunden, die in Magnete 138a und 138b beweglich eingesetzt sind.

Wenn die beiden Magnete 138a und 138b nicht erregt sind, sind die Schwenkarme 134a und 134b nach oben gedreht, wie Fig. 8 zeigt, damit der Kanal 128 nur mit dem Kanal 130b verbunden ist, so daß die Spiralfeder 28b durch den Kanal 130b austreten kann. Wenn einer der beiden Magnete, z.B. der Magnet 138a durch ein Signal des Mikrorechners in einer später erläuterten Weise erregt wird, wird das Anzugselement 140a von dem Magneten 13 8a angezogen, um den Schwenkarm 134a im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, so daß der Kanal 128 nur mit dem Kanal 130a verbunden wird und die Spiralfeder 28b durch den Kanal 130a austreten kann. Wenn der Magnet 138b erregt wird, wird der Schwenkarm 134b im Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Spiralfeder durch den Kanal 130c austreten kann. Obwohl die Magnete 138a und

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138b zur Drehung der Schwenkanne 134a und 134b bei dem obigen Beispiel verwendet werden, kann stattdessen eine geeignete Antriebseinrichtung wie ein Schrittmotor oder ein Schwenkantrieb verwendet werden. Die Spiralfedern 28b können somit durch wahlweise Erregung und Entregung der Magnete 138a und 138b in drei Gruppen klassifiziert werden. Dies bedeutet, daß die Abmessungen der Spiralfedern, die mit der zuvor genannten Meßeinrichtung gemessen werden, mit bestimmten Werten mittels des Rechners verglichen werden, die Spiralfedern 28b in drei Gruppen klassifiziert werden, d.h. solche innerhalb, oberhalb und unterhalb des zulässigen Bereichs, und die Signale entsprechend diesen Gruppen zu den Magneten 138a und 138b übertragen werden.

Bezugnehmend auf Fig. 9 wird nun das Steuersystem der numerisch gesteuerten Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder unter Verwendung des Mikrorechners beschrieben. Die unterbrochenen Linien geben die mechanische Transmission an, und die der Figur enthaltenen Bezeichnungen sind zum Teil abgekürzt. Eine Tastatur bzw. Eingabeeinheit 200, eine Anzeigeeinrichtung 202 mit z.B. einer Kathodenstrahlröhre und ein Hilfsspeicher 204 z.B. mit einer Magnetkarte oder einem Papierband sind mit einer Zentraleinheit 208 über eine Interface 206 verbunden. Die Zentraleinheit 208 ist mit einem Hauptspeicher 210 und einem Unterbrechungskreis 212 verbunden, der mit einem Rückstellschalter 214, einem Datenschalter 216, einem Startschalter 218, einem Stopschalter 220 und einem Prioritätsunterbrechungskreis 222 verbunden. Außerdem ist die Zentraleinheit 208 mit einem ersten, zweiten und dritten Zähler 226, 228 und 230 und einem Steuersignalgenerator 232 über eine Interface 224 verbunden. Der eine Eingang von UND-Gliedern 234, 236 und 238, die für die Eingänge des ersten, zweiten und dritten Zählers 226, 228 und 230 vorgesehen sind, ist mit dem Drehcodierer 32 über eine Interface 240 verbunden. Der erste und zweite Zähler 226 und 228 liefern dem Unterbrechungskreis 212 koinzidente Signale über den PrioritKts-

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unterbrechungskreis 222 und geben ihre Ausgangssignale an Antriebseinheiten 242 und 244 ab. Die Antriebseinheiten 242 und 2 44 sind zur Drehung der Impulsmotoren 74 und 66 geeignet und liefern diesen sehr starke Antriebssiqnale. Der dritte Zähler 230 gibt Ausgangssignale entsprechend den Eingangssignalen an einen Kupplungsverstärker 246 und einen Bremsverstärker 248 ab. Der Kupplungsverstärker liefert Energie zum Betrieb einer Kupplung 62, die zur Verbindung des Motors 54 zum Antrieb der Zuführungswalzen und 16 mit der Kurvenscheibe 2 4 zum Betrieb der Schneideinrichtung 26 (Fig. 1) vorgesehen ist, während der Bremsverstärker 248 der Bremse 64 ein starkes Betätigungssignal zur Dämpfung des Leerlaufs der Kurvenscheibe 24 liefert, wenn die Kupplung 62 ausgerückt ist. Der Steuersignalgenerator 232 empfängt von der Zentraleinheit 208 über die Interface 22 4 Signale und erzeugt entsprechend diesen Signalen erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Steuersignale. Das erste Steuersignal wird zu den anderen Anschlüssen der UND-Glieder 234, 236 und 238 übertragen, während das zweite Steuersignal wahlweise zu einem der Kupplungsverstärker 250 und 252 übertragen wird, um eine der beiden Kupplungen 56 und 58 zu betätigen und eines der beiden Systeme der Geschwindigkeitsänderungsmechanismen (nicht gezeigt) anzutreiben, die zwischen dem Motor 54 und den ZufUhrungswalzen 14 und 16 vorgesehen sind, so daß die Geschwindigkeit der ZufUhrungswalzen 14 und 16 und damit die Laufgeschwindigkeit des Drahtes 10 in zwei Stufen, einer hohen und einer niedrigen, geändert werden kann.

Das dritte Steuersignal wird dem Bremsverstärker 254 zugeführt, der die Bremse 60 in Zusammenwirkung mit den Kupplungen 56 und 58 betätigt, um die Drehung der Zuführungswalzen 14 und 16 zeitweise zu dämpfen. Das vierte Steuersignal wird dem Verstärker 256 zugeführt und nach Verstärkung zu der Meßeinrichtung 46 übertragen, um die

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Einrichtung 46 zu betätigen. Das fünfte Steuersignal wird der Wähleinrichtung 50 über einen Verstärker 258 zugeführt, während die Sortiereinrichtung 50 die Magneten 138a und 138b wahlweise betätigt, so daß die Spiralfedern in drei Gruppen klassifiziert werden.

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

Es wird nun die Arbeitsweise der Vorrichtung insgesamt beschrieben. Bei der Speicherung von Steuerdaten für die Herstellung von Spiralfedern wird in dem Mikrorechner (Fig. 1) zuerst die Rückstelltaste 214 gedrückt, Rückstellsignale werden zu der Zentraleinheit 208 über den Unterbrechungskreis 212 übertragen, und alle Rticketellprogramme werden durchgeführt. Dabei werden alle Flip-Flops in die Rückstellage gebracht. Wenn die zuvor erwähnten Steuerdaten einschließlich Spiralfederdurchmesser, Steigung, freie Länge und Spiralform mittels der Tastatur 200 eingegeben sind, berechnet die Zentraleinheit 208 danach die vorbestimmte Anzahl von Stellungen, die die Formwerkzeuge entsprechend der Länge des zugeführten Drahtes einnehmen müssen, auf der Grundlage der relativ einfachen Daten und speichert diese Zahl in dem Hauptspeicher 210. Die Anzeigeeinrichtung 202, die die Eingangsdaten speichert, die auf die Tastatur 2OO gegeben werden, dient der Identifizierung

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der Eingabeoperation. Danach wird die Impulsmotortaste gedrückt, um die Formwerkzeuge 20 und 22 zu den zuvor erwähnten Bezugsanfangspunkten zu verschieben und sie weiter in ihre jeweiligen Stellungen für die Herstellung der Spiralfeder bzw. die relativen Anfangspunkte zu verschieben. Die nachfolgenden Operationen der Formwerkzeuge 2O und werden mit diesen relativen Anfangspunkten als ihren Bezugspunkten durchgeführt.

Bei der Herstellung von Spiralfedern entsprechend den in dem Hauptspeicher gespeicherten Daten wird, wenn der Schalter 264 zuerst geschlossen wird, um den Motor 54 zu drehen, und dann der Startschalter 218 gedrückt wird, um das Startsignal zu der Zentraleinheit 208 über die Interface 212 zu übertragen, das zweite Steuersignal zu dem Kupplungsverstärker 250 oder 2 52 übertragen, entsprechend den zu dem Steuersignalgenerator 232 über die Interface 224 übertragenen Daten, um die Kupplung 56 oder 58 anzutreiben, und das dritte Steuersignal wird zur Bremse über den Bremsverstärker 25 4 übertragen, um die Zuführungswalzen 14 und 16 mit zwei Geschwindigkeiten, einer hohen und einer niedrigen, zu drehen und den Draht 10 mit entweder hoher oder niedriger Geschwindigkeit zu bewegen.

Wenn sich der Draht 10 bewegt, wie zuvor beschrieben wurde, drehen sich die Walzen 34 und 36 (Fig. 1) ebenso wie der mit diesen gekuppelte Drehcodierer 32. Da der Drehcodierer 32 sorgfältig angeordnet ist, um einen Schlupf des Drahtes 10 zu vermeiden, wird ein Impulssignal mit einer Folgefrequenz entsprechend der Laufgeschwindigkeit des Drahtes 10 von dem Drehcodierer 32 erzeugt. Das Impulsintervall in diesem Signal entspricht der festen Länge des Drahtes. Das Impulssignal wird jedem der UND-Glieder 234, 236 und 238 zugeführt, die in den Eingangskreisen des zuvor genannten ersten, zweiten und dritten Zählers 226, 228 und 230 vorgesehen sind. Diese Zähler 226, 228 und 230 erhalten

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Daten für die jeweiligen Punkte, die den Stellen entsprechen, längs denen die Formwerkzeuge 20 und 22 aufeinanderfolgend verschoben werden müssen, und Daten entsprechend der Länge des Drahtes 10, für die die Schneideinrichtung 26 über die Zentraleinheit 208 und die Interface 224 angetrieben werden muß. Diese Daten werden zeitweilig in diesen Zählern gespeichert. Da die anderen Anschlüsse der zuvor genannten UND-Glieder das erste Steuersignal, das von dem Steuersignalgenerator erzeugt wird, erhalten, werden die Impulssignale des Drehcodierers 32 in die Zähler 226, 228 und 2 30 eingegeben.

Die Impulssignale, die in den ersten und zweiten Zähler 226 und 228 eingegeben werden, werden geteilt, in zum Antrieb der Impulsmotoren durch die Antriebseinheiten 242 und 244 geeignete Signale umgewandelt und dem Impulsmotor 274 der Antriebseinheit 42 für das Steigungseinstellwerkzeug und dem Impulsmotor 66 für die Antriebseinheit 40 der Wickelspitze zugeführt, um die Motoren 74 und 66 entsprechend Befehlen der Zentraleinheit 208 zu drehen und das Steigungseinstellwerkzeug 22 und die Wickelspitze 20 entsprechend den vorbestimmten Programmen zu verschieben. Z.B. wird der Impulsmotor 66 angetrieben, bis die Daten auf der vorbestimmten Bewegungsbahn der Wickelepitze entsprechend einer von dem Draht durchlaufenen Strecke, die von dem Hauptspeicher 210 zu dem zweiten Zähler 228 übertragen werden, mit der tatsächlichen, von dem Draht durchlaufenen Strecke übereinstimmt, die entsprechend dem Signal berechnet wird, das von dem Drehcodierer 32 übertragen wird. Wenn diese Übereinstimmung erreicht ist, wird ein Koinzidenzsignal von dem zweiten Zähler 228 abgegeben. Das Koinzidenzsignal wird der Zentraleinheit 208 über den Prioritätsunterbrechungskreis 222 und den Unterbrechungekreis 212 zugeführt. Entsprechend diesem Signal werden die Daten der nächsten Stelle, die die Wickelepitze 20 einnehmen soll, von dem Hauptspeicher 210 zu dem zweiten Zähler 228 übertragen, wo diese Daten anstelle der zuvor

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• ν-

gespeicherten Daten gespeichert werden. Die Wickelspitze 20 wird daher verstellt, bis der erneute Verstellwert erreicht ist; dies wird wiederholt, um die Spiralbilduna entsprechend den von der Zentraleinheit 208 gelieferten Programmen durchzuführen. Dieser Vorgang gilt auch für den Fall, daß das Steigungseinstellwerkzeug 22 von der Antriebseinheit 42 angetrieben wird. Wenn der Wickelvorgang der Spiralfeder fortschreitet und die vorbestimmte Länge der Spiralfeder, die von dem Hauptspeicher 210 zu dem dritten Zähler 230 übertragen wird, mit der von dem Draht 10 durchlaufenen Strecke übereinstimmt, die entsprechend dem Impulssignal berechnet wird, das von dem Drehcodierer 32 zu dem dritten Zähler 230 übertragen wird, wird ein Koinzidenzsignal von dem dritten Zähler erzeugt. Das Koinzidenzsignal wird der Zentraleinheit 208 über den Prioritätsunterbrechung8kreis 222 und den Unterbrechungskrels 212 zugeführt. Das Ausgangssignal der Zentraleinheit 208 wird dem Steuersignalgenerator 232 über die Interface 224 zugeführt, wo das vierte Steuersignal zu der Meßeinrichtung 46 übertragen wird, die mit der Messung der Abmessungen der Spiralfeder 28 (Fig. 1) beginnt. Die Ergebnisse dieser Messung werden zu der Zentraleinheit 208 über den Steuersignalgenerator 232 und die Interface 224 übertragen. In der Zentraleinheit 208 werden die Ergebnisse mit den Daten der Abmessungen verglichen, die in dem Hauptspeicher 210 gespeichert sind. Nach Durchführung dieses Vergleichs wird ein Signal zum Schneiden des Drahtes von der Zentraleinheit 208 zu dem Kupplungsverstärker 246 und dem Bremsverstärker 248 über die Interface 224 und den dritten Zähler 230 übertragen, und die Kupplung 62 wird eingerückt, um die Kurvenscheibe 24 zu drehen und die Schneideinrichtung 26 anzuheben, so daß die Spiralfeder 28 (Fig. 1) geschnitten wird. Wenn der Schneidvorgang beendet ist, wird die Schneideinrichtung 26 in ihre ursprüngliche Lage abgesenkt, um die Kupplung 62 auszurücken, und der Bremsverstärker 248 betätigt die Bremse 54, um den

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Leerlauf der Kurvenscheibe 24 zu dämpfen, so daß die Schneideinrichtung in der abgesenkten Lage gehalten wird. Die abgeschnittene Sprialfeder 28b (Fig. 8) wird dann der Sortiereinrichtung 50 zugeführt.

Wenn der Schneidvorgang für die Spiralfeder 28 beendet ist, überträgt die Zentraleinheit 208 Sortiersignale zu dem Steuersignalgenerator 232 über die Interface 221 entsprechend den Meßergebnissen der Meßeinrichtung 46, um wahlweise die Magneten 138a und 138b (Fig. 8) zu betätigen, die mit der Sortiereinrichtung 50 verbunden sind, so daß die Spiralfedern 28b (Fig. 8) in drei Gruppen klassifiziert werden.

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

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Wenn bei der numerisch gesteuerten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder der für die Spiralfeder 28 (Fig. 1) zugeführte Draht die vorbestimmte Länge erreicht hat, d.h., daß der Spiralfederformvorgang beendet ist, wird die Drehung der Zuführungswalzen 14 und 16 durch Befehlssignale sofort beendet, die von dem Mikrorechner 80 über den dritten zähler 30 übertragen wird, wobei die Funktion der Zentraleinheit 208 ausgenutzt wird und ein Selbstlernvorgang durchgeführt wird, um den Draht 10 nach einer bestimmten kurzen Zeit zu schneiden. Um die für den Schneidvorgang der Spiralfeder erforderliche Zeit zur Verbesserung der Produktivität zu verringern, sollte die Spiralfeder 28 von dem Draht 10 vorzugsweise im wesentlichen bei Beendigung der Formung der Spiralfeder abgeschnitten werden. In der Praxis jedoch kann die Schneideinrichtung 26 zum Schneiden der Spiralfeder 28 vor Beendigung dieser Formung infolge einer externen Störung betätigt werden. Außerdem kann ein Meßvorgana zur Messung der Abmessungen der Spiralfeder 28 durch die Meßeinrichtung 46 nach der Formung der Spiralfeder 28 vor dem Schneidvorgang durchgeführt werden, wenn auch nur für eine kurze Zeit bei dieser Vorrichtung, so daß die Spiralfeder vorzugsweise nach einer bestimmten Zeit t_ nach dieser Formung geschnitten werden sollte. Umso kürzer die Zeit t_Q ist, umso höher kann die Produktivität sein. Die von der Formung bis zum Abschneiden der Spiralfeder erforderliche Zeit, d.h. die Schneidzeit t mit der zuvor erläuterten Zeit t in der folgenden Weise in Übereinstimmung gebracht werden.

Zuerst wird die erläuterte Zeit t_Q in dem Mikrorechner gespeichert. Bei der ersten Herstellung der Spiralfeder wird die Schneideinrichtung 26 nach Formung der Spiralfeder 28 in Gang gesetzt, um sie zu schneiden, und die Schneidzeit t wird bestimmt und mit t_Q verglichen. Wenn t_ < t, muß die Startzeit für die Schneideinrichtung 26, die in dem Speicher 210 gespeichert ist, bei der zweiten Produktion so geändert werden, daß sie etwas früher als beim ersten

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Mal liegt. Nach Beendigung des zweiten Schneidvorgangee wird die Schneidzeit t wiederum bestimmt und der gleichen Änderung entsprechend dem Vergleich mit t₀ unterworfen. Diese Änderung wird aufeinanderfolgend wiederholt, bis t_ß und t innerhalb eines zulässigen Fehlers übereinstimmen. Wenn die Schneidzeit t aufgrund des Selbstlemvorganges mit der vorgeschriebenen Zeit t_Q Übereinstimmt, kann die Spiralfeder 28 nach der Formung schnell geschnitten werden, so daß die für die Herstellung der Spiralfedern erforderliche Zeit verringert wird. Dabei kann die Schneidzeit t durch eine externe Störung selbst nach Übereinstimmung mit der vorgeschriebenen Zeit t_Q geändert werden, so daß sie vorzugsweise bei jeder Gelegenheit kontrolliert werden sollte. Alle diese Operationen werden auf der Grundlage der automatischen Steuerung durch den Mikrorechner 80 durchgeführt.

Wenn die Differenz zwischen dem Meßergebnis entsprechend der Meßeinrichtung 46 und dem vorgeschriebenen Wert bzw. dem eingestellten Punkt den zulässigen Bereich überschreitet, kann die Zentraleinheit 206 geänderte Daten berechnen und dem Hauptspeicher 210 zuführen, die gespeicherte Information korrigieren und danach die geänderten Daten aufeinanderfolgendL dem ersten, zweiten und dritten Zähler 226, 228 und 230 zuführen, so daß die Wirkung der Wickelspitze 20, des Steigungseineteilwerkzeugs 22 und der Schneideinrichtung 26 gesteuert und der Selbstlernvorgang für die Herstellung von Spiralfedern mit bestimmten Abmessungen sichergestellt wird.

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

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

Wie zuvor beschrieben wurde, wird die numerisch gesteuerte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder automatisch und kontinuierlich dem Mikrorechner 80, der die Zentraleinheit 208 und den Hauptspeicher 210 enthält, betrieben, und hat folgende verschiedene Vorteile: Die Speicherkapazität kann hoch sein. Vereinfachte Eingabedaten für die Spiralfedern sichern eine automatische Berechnung und Speicherung der detaillierten Steuerdaten, die für die numerische Steuerung entsprechend den vorbestimmten Programmen erforderlich sind, so daß die Zeit für die Berechnung eingespart wird. Zuverlässige Meßergebniese, die durch die digitale Messung der Spiralfederabmessungen erhalten werden, sichern die Möglichkeit des Selbstlernvorganges zur Korrektur der in dem Hauptspeicher 210 gespeicherten Information und ermöglichen die Klassifizierung der Spiralfedern in eine gewünschte Gruppe. Die Anordnung der Antriebseinheit 40 für die Wickelspitme ermöglicht es, den Draht 10 für Kegelfedern im wesentlichen am Außenumfang des Endes mit großem Durchmesser zu schneiden. Die Anordnung der Antriebseinheit 42 für das Steigungseinsteliwerkzeug ermöglicht es, den Teil des Drahtes, der sich von den dicht gewickelten Abschnitten an beiden Seiten su dem mit vorbestimmter Steigung gewickelten Abschnitt verschiebt, von diesen dicht gewickelten Abschnitten wirksam zu trennen, so daß Hochleistungsepiralfedern erzeugt werden. Die Ver-

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Wendung der Antriebseinheit 40 für die Wickelspitze und die Antriebseinheit 42 für das Steigungseinstellwerkzeug sichern eine rasche Verschiebung und ein rasches Anhalten der Wickelspitze 20 und des Steigungseinstellwerkzeugs 22 ebenso wie das Abschneiden der Spiralfedern innerhalb kurzer Zeit nach der Formung, so daß die für die Herstellung von Spiralfedern erforderliche Zeit verringert und die Produktivität verbessert wird. Die verschiedenen Programme des Mikrorechners 80 erleichtern die Formung von Federn mit komplizierten Formen wie zylindrische Federn, Kegelfedern und tonnenförmige Federn ebenso wie Federn, die die Zylinderform mit der Kegelform kombinieren.

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild, aus dem die Arbeitsweise eines abgewandelten Beispiels hervorgeht, bei dem ein impulsmotor 302, dem Signale zugeführt werden, die von dem Signalgenerator 232 erzeugt und von einem Verstärker 300 verstärkt werden, anstelle des Induktionsmotors oder dergleichen (54 in Fig. 9) einschließlich eines Induktionsmotors, eines Synchronmotors und eines Gleichstrommotors zum Antrieb der Zuführungswalzen 14 und 16 verwendet ist. Auch hierbei wird die Schneideinrichtung 26 von der Kurvenscheibe 24 vertikal verstellt, die von einem kontinuierlich drehenden Motor, z.B. einem Induktionsmotor 304 angetrieben wird, dem Steuersignale des Signalgenerators 232 über den Verstärker 306 in gleicher Weise wie dem Induktionsmotor 54 oder dergleichen in Fig. 9 zugeführt werden. Da dieser Vorgang der gleiche wie in Fig. 9 ist, unterbleibt die weitere Beschreibung. Verwendet man Fig. 9, ist die Bezugsziffer 54, die den Motor bezeichnet, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, in 302 zu ändern. Der Induktionsmotor 304 kann an einem geeigneten Teil wie dem Zwischenmechanismus befestigt sein.

Die Drehung des Impulsmotors 302 kann erheblich verschieden sein und genau in Übereinstimmung mit den Befehlssignalen gebracht werden, die von der Zentraleinheit 208 über den Signalgenerator 232 abgegeben werden, sodaß

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die Notwendigkeit eines Rückkopplungskreiees entfällt, der im allgemeinen notwendig ist, wenn kein Impulsmotor verwendet wird. Außerdem besteht keine Notwendigkeit für zwei Systeme von Geschwindigkeitsfinderungsmechanismen und die Kupplungen 56 und 58 ebenso wie die Bremse 60 für die Wahl eines von beiden Mechanismen. Die Antriebssignale zur Steuerung des Impulsmotors 203 zur Erzielung dieser Vorteile werden auf der Grundlage der Signale verarbeitet, die von dem Drehcodierer 32 der Zentraleinheit über die verschiedenen elektrischen Kreise zugeführt werden, d.h. Impulssignalen mit einer der Geschwindigkeit der Drahtzufuhr entsprechenden Frequenz.

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Claims

Ansprüche

1. Numerisch gesteuerte Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralfeder, bestehend aus einem Mechanismus zur Formung einer Spiralfeder mit einem Steigungseinstellwerkzeug, einer Wickelspitze und einer Schneideinrichtung, aus Zuführungswalzen für die Zufuhr von Draht in den Fonnmechanismus, und aus einem Antriebsmechanismus zum Antrieb der Zuführungswalzen, gekennzeichnet durch einen Mikrorechner (80) mit einem Speicher (210) und einer Zentraleinheit (208), einer Eingabeeinheit (200) zur Eingabe von Daten für die Bildung einer Spiralfeder in den Rechner (80), einem Dreh-Codierer (32) zur Erzeugung eines Impulssignals mit einer Frequenz entsprechend der Laufgeschwindigkeit des Drahtes, einem ersten, einem zweiten und einem dritten Rechner (226, 228, 230) zur Aufnahme von Einstellsignalen, die von dem Rechner (30) erzeugt werden, und Impulssignalen, die von dem Drehcodierer (32) erzeugt werden und zur Erzeugung von Steuersignalen zum Antrieb des Steigungseinstellwerkzeugs (22), der Wickelspitze (20) und der Schneideinrichtung (26), einem Impulsmotor (74) für das Steigungseinstellwerkzeug und einen Impulsmotor (66) für die Wickelspitze, die Steuersignale von dem ersten bzw. zweiten Zähler (226, 22 8) aufnehmen, und einem Vorschubmechanismus (76) für das Steigvtngseinstellwerkzeuq, der von dem Impulsmotor (74) angetrieben wird, um das Steigungseinstellwerkzeug (22) aus einer Stellung für eine dichte Wicklung mit einer Anfangsgeschwindigkeit anzulassen und es in der Stellung für eine dichte Wicklung rasch aus der Arbeitsstellung anzuhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubmechanismus (76) für das Steigungs-

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ORIGINAL INSPECTED

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einstellwerkzeug ein Gehäuse (84), einen ersten Mechanismus (71) in dem Gehäuse (84) mit einer Umwandlungseinrichtung (82, 92) zur Umwandlung der Drehung des Impulsmotors (74) für das Steigungseinstellwerkzeug in eine lineare Hin- und Herbewegung des Steigungseinstellwerkzeugs (22) und mit einem ersten Antriebselement (94) , das aus der Umwandlungseinrichtung (82, 92) vorsteht und an der Hin- und Herbewegung der Umwandlungseinrichtung teilnimmt, sowie einen zweiten Mechanismus (72) mit einem zweiten Antriebselement (100) aufweist, der an einer Seite des Gehäuses (84) parallel zu der Bewegungsrichtung des ersten Antriebselements (94) verschiebbar nach außen vorsteht/ an dessen Ende das Steigungseinstellwerkzeug (22) befestigt ist, daß in das Gehäuse (84) vorgespannt ist und entsprechend der linearen Hin- und Herbewegung des ersten Antriebselements (94) linear hin- und herbeweglich ist, und mit einem Anschlag (110), der an dem Gehäuse (84) befestigt ist, um die Bewegung des zweiten Antriebselements (10O) in das Gehäuse (84) zu begrenzen, wobei das zweite Antriebselement (100), wenn es von dem Anschlag (110) angehalten wird, von dem ersten Antriebselement (94) eine bestimmte Strecke entfernt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gakennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung (82, 92) eine Antriebsspindel (82) aufweist, die in dem Gehäuse gelagert ist, und von dem Impulsmotor (74) für das Steigungseinstellwerkzeug gedreht wird, sowie einen Schieber (92), der auf die Antriebsspindel (82) geschraubt ist und längs der Antriebsspindel (82) linear hin- und herbeweglich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine digitale Meßeinrichtung (46) zur Messung der Abmessungen einer gebildeten Spiralfeder entsprechend Signalen des dritten Zählers (230), wenn die Länge des zugeführten Drahtes (10) einen bestimmten Wert erreicht hat, und

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.3.
zur Abgabe der Meßergebnisse, eine Sortiereinrichtung (50) zur Auswahl der entsprechend den Signalen des dritten Zählers (230) geschnittenen Spiralfeder unmittelbar nach der Messung durch von den Mikrorechner (8O) auf der Grundlage der Meßergebnisse entsprechend der vorbestimmten Abmessungsklassifizierung erzeugten Signalen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Antriebseinrichtung für die Zuführungswalzen (14, 16) einen Impulsmotor (302) aufweist, der durch von dem Mikrorechner (80) erzeugte Signale angetrieben wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vorschubmechanismus (68) für die Wickelspitze, der mit einer Vorspannungseinrichtung (96) versehen ist, um die Wickelspitze (20) in der Bewegungsrichtung mit Druck zu beaufschlagen und die auf den Impulsmotor (66) wirkende Last zu verringern, wenn die Wickelspitze (20) in Richtung auf die Mitte der Spiralfeder, die gewickelt wird, angetrieben von dem Impulsmotor (66) für die Wickelspitze bewegt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß . der Vorschubmechanismus (68) für die Wickelspitze ein Gehäuse (70), ein Antriebselement (94), das an einen Ende des Gehäuses (70) verschiebbar nach außen vorsteht, an dessen Ende die Wickelspitze (20) befestigt ist, und das linear hin- und herbeweglich ist, und eine Umwandlungseinrichtung (82, 92) aufweist, die in dem Gehäuse (70) angeordnet ist und von dem Impulsmotor (66) angetrieben wird, um die Drehung des Motors (66) in eine lineare Hin- und Herbewegung des Antriebselements (94) umzuwandeln.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung (82, 92) eine Antriebsspindel (82) aufweist, die in dem Gehäuse (70) gelagert ist und

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von dem Impulsmotor (66) für die Wickelspitze gedreht wird, sowie einen Schieber (92) , der zur Hin- und Herbewegung auf die Antriebsspindel (82) aufgesetzt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Druckfeder (96) ist, die zwischen der Innenseite des Gehäuses (70) gegenüber der Seite, durch die das Antriebselement verläuft, und dem Schieber (92) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine digitale Meßeinrichtung (46) zur Messung der Abmessungen der gebildeten Spiralfeder entsprechend Signalen des dritten Zählers (230), wenn die Länge des zugeftihrten Drahtes (10) einen bestimmten Wert erreicht hat, und zur Abgabe der Meßergebnisse, und einen Sortierer (50) zur Auswahl der entsprechend den Signalen des dritten Zählers (230) geschnittenen Spiralfeder unmittelbar nach der Messung mittels Signalen, die von dem Mikrorechner (80) auf der Grundlage der Meßergebnisse entsprechend der vorbestimmten Abmessungsklassifikation erzeugt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung der Zuführungswalzen (14, 16) mit einem Impulsmotor (302) versehen ist, der von Signalen angetrieben wird, die von dem Mikrorechner (8O) erzeugt werden.

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