Federherstellungsmaschine |
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申请号 | EP10001364.8 | 申请日 | 2010-02-10 | 公开(公告)号 | EP2239067B1 | 公开(公告)日 | 2011-04-27 |
申请人 | WAFIOS Aktiengesellschaft; | 发明人 | Maier, Walter; Sigg, Andreas; Jetter, Stefan; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung bezieht sich auf eine Federherstellungsmaschine mit einem Maschinengestell, auf dem ein Drahteinzug und eine Drahtführung zur Zuführung eines Drahtes in einer Zuführrichtung, ferner ein der Drahtführung nachgeschalteter, senkrecht zum zugeführten Draht sowohl in Höhenrichtung, als auch in Richtung senkrecht zum Maschinengestell verfahrbarer Dom und nach diesem ein parallel zur Drahtzuführrichtung sowie in zwei zueinander und jeweils zur Drahtzuführrichtung senkrechten Richtungen verfahrbares Umformwerkzeug angebracht sind. Zur Herstellung von Druckfedern sind unterschiedliche Arten von entsprechenden Maschinen bekannt. Dabei unterscheidet man im wesentlichen zwischen Federherstellungsmaschinen mit 1-Finger-System, d. h. ein bewegbarer Windefinger formt den Draht zu einer Feder, und Maschinen mit 2-Finger-System (zwei bewegbare Windefinger formen den Draht zu einer Feder). Unter diesen bekannten Maschinen sind die mit dem 1-Finger-System besonders flexibel einsetzbar und können ein großes Spektrum an Federformen abdecken. Allerdings ist die Genauigkeit der von solchen Maschinen hergestellten Federn wie auch die Stückleistung der Maschinen selbst gegenüber den 2-Finger-System-Maschinen meist schlechter. Die Maschinen mit 2-Finger-System eignen sich wiederum nur für die Herstellung reiner Schraubenfedern ohne abgewinkelte Schenkel, da der Draht nach einmaligem Anfahren stets in den Drahtführungsrillen der Windefinger positioniert bleibt. Mit dem 2-Finger-System können größere Stückzahlen und genauere Federgeometrien als mit dem 1-Finger-System hergestellt werden. Aus der Die aus der Eine weitere nach dem 1-Finger-System arbeitende Federherstellungsmaschine, bei der das Windewerkzeug sogar in drei zueinander senkrechten Richtungen verfahrbar ist, wird in der Es ist noch eine Vielzahl von Federherstellungsmaschinen, die im 1-Finger-System arbeiten, bekannt, bei denen das Umformwerkzeug in unterschiedlicher Weise betätigt und bewegt wird ( Die Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Federwindemaschine, die normalerweise im 2-Finger-System nur zur Herstellung reiner Schraubenfedern (Druckfedern) geeignet ist, so zu verbessern, daß sie auch zur Herstellung einfacher Schenkelfedern im 1-Finger-System eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird dies bei einer Federherstellungsmaschine der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Dorn einen Drahtführungskanal aufweist, der im Dom in einem Abstand von dessen dem Maschinengestell abgewandter äußeren Seitenwand ausgebildet ist, durch den der zugeführte Draht durch den Dorn zum Umformwerkzeug geführt wird, und daß der Dom ferner eine Öffnung zum Einführen des Drahtes in den Drahtführungskanal umfaßt. Dadurch, daß bei der Erfindung der Dorn in einer zur Drahtvorschubrichtung senkrechten Ebene sowohl in Richtung oben-unten, wie auch in Richtung vorne-hinten verfahrbar ist, und durch den Einsatz eines in zwei zueinander und jeweils zur Drahtzuführrichtung senkrechten Richtungen verfahrbaren Umformwerkzeugs ("3D-Windefinger") wird neben dem Winden auch das Biegen des Drahtes in jede beliebige Richtung (oben-unten, vorne-hinten) durchführbar. Damit wird die Herstellung von Schenkelfedern mit nahezu beliebigen Schenkelstellungen und Schenkelformen möglich. Auch die Herstellung von nach vorne abgebogenen Schenkeln kann ohne den Einsatz zusätzlicher Werkzeugeinheiten oder Werkzeugschiebem erfolgen. Gleichzeitig bleibt die Möglichkeit zur Herstellung hochpräziser Federn mit großer Stückleistung im 2-Finger-Windeverfahren erhalten. Durch die Erfindung kann eine konventionelle Federwindemaschine, die nach dem 2-Finger-System arbeitet, unkompliziert auf das 1-Finger-System umgerüstet werden. Dabei läßt sich durch den Austausch der Umformeinheit, der Domeinheit und ggf. der Schneidmesser sowie der Drahtführung das auf der Maschine herstellbare Produktspektrum insgesamt ganz erheblich vergrößern. Der durch die Erfindung erreichte wirtschaftliche Nutzen ist besonders bemerkenswert. Bei der erfindungsgemäßen Federherstellungsmaschine wird ganz besonders bevorzugt der Drahtführungskanal in Form einer Führungsnut ausgebildet, die, erneut bevorzugt, eine Nuttiefe hat, die mindestens dem Durchmesser des zugeführten Drahtes entspricht, so daß dieser beim Durchlauf durch die Führungsnut nicht aus ihr herausragt. Dies bietet die Möglichkeit, den Drahtzuführungskanal auch mit einem geschlossenen Querschnitt auszuführen, der zur Ausbildung der Öffnung zum Einführen des Drahtes in geeigneter Weise geöffnet werden kann. Ist der Drahtführungskanal in Form einer Führungsnut mit einem nicht geschlossenem, sondern einseitig geöffnetem Querschnitt, ausgebildet, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Führungsnut an ihrem vom Maschinengestell abgewandten Seitenschenkel über eine von dessen Ende aus senkrecht zur Längsmittelebene des Drahtführungskanals und parallel zur Drahtzuführrichtung verlaufende ebene Begrenzungswand mit der äußeren Seitenwand des Domes verbunden ist, wobei vorzugsweise diese ebene Begrenzungswand, senkrecht zur Drahtzuführrichtung, eine Breite aufweist, die größer als der Drahtdurchmesser ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, daß die Öffnung zum Einführen des Drahtes in den Drahtführungskanal direkt neben der Begrenzungswand verläuft und sich über die gesamte Länge des Dornes in Drahtzuführrichtung hinweg erstreckt. Bevorzugt weist dabei diese Öffnung senkrecht zur ebenen Begrenzungswand eine Öffnungsweite auf, die dem Drahtdurchmesser entspricht oder geringfügig größer als dieser ist, so daß von der Außenseite her ein leichtes Durchführen des Drahtes durch die Öffnung und dessen Einführen in den Drahtführungskanal unschwer möglich ist. Vorteilhafterweise wird bei der erfindungsgemäßen Federherstellungsmaschine für den Fall, daß der Drahtführungskanal als Führungsnut ausgebildet ist, deren Ausgestaltung so vorgenommen, daß die Längsmittelebene der Führungsnut senkrecht zur ebenen Begrenzungswand verläuft. In einer anderen, vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fedefierstellungsmaschine ist der Dom zweiteilig aufgebaut und umfaßt einen oberen sowie einen unteren Domabschnitt. Bevorzugt sind dabei beide Domabschnitte zur Schaffung der Öffnung zum Einführen des Drahtes in den Drahtführungskanal aus einer geschlossenen Stellung, in welcher der in einem der beiden Domabschnitte ausgebildete und zur Trennfläche zwischen beiden Domabschnitten hin offene Drahtführungskanal vom anderen Domabschnitt vollständig überdeckt und verschlossen ist, in eine geöffnete Stellung verbringbar, in welcher der Drahtführungskanal geöffnet ist und die Öffnung zum Einführen des Drahtes in ihn zwischen beiden Domabschnitten ausgebildet wird. Bei dieser erfindungsgemäßen zweiteiligen Ausgestaltung des Domes in zwei Domabschnitte ist die Möglichkeit geschaffen, die Öffnung zum Einlegen des Drahtes in den Drahtführungskanal nur dann auszubilden, wenn der Draht aus dem Drahtführungskanal heraus oder in diesen eingeführt werden soll, ansonsten aber durch Aufeinanderlegen beider Domabschnitte für die Drahtführung einen geschlossenen Kanalquerschnitt zu haben, was der offenen Ausgestaltung des Drahtführungskanals im Rahmen einer einseitig stets offenen Führungsnut vielfach vorzuziehen ist. Bei dieser zweiteiligen Ausgestaltung des Domes besteht eine bevorzugte Ausgestaltung auch darin, die beiden Domabschnitte um eine gemeinsame Gelenkstelle zueinander verschwenkbar und dabei scherenförmig aufklappbar auszubilden, so daß zur Schaffung der Öffnung zum Einführen (oder Herausführen des Drahtes) die beiden Domabschnitte aufgeklappt werden können und damit der gewünschte Zugang zum Drahtführungskanal geschaffen ist. Nach erfolgtem Einlegen oder Herausführen des Drahtes werden jedoch die beiden Domabschhitte wieder verschlossen und damit wieder ein geschlossener Drahtführungskanal erreicht. Eine andere bevorzugte Ausgestaltung bei der zweiteiligen Ausbildung des Domes besteht aber auch darin, daß beide Domabschnitte zur Einnahme der geöffneten Stellung unter Beibehaltung ihrer Ausrichtung, somit parallel zueinander ausgerichtet, auseinander bewegbar sind. Vorteilhaft ist bei der zweiteiligen Ausbildung des Domes ferner auch noch, wenn der Domabschnitt, in dem der Drahtführungskanal in Form einer Führungsnut ausgebildet ist, in der geschlossenen Stellung des Domes an dessen Außenseite von einer vom anderen Domabschnitt vorragenden Nase überdeckt wird, die in der geschlossenen Stellung gegen die äußere Begrenzungsfläche des den Drahtführungskanal Enthaltenden Dornabschnittes, letzteren überdeckend, flächig anliegt. Dadurch wird eine erhöhte Steifigkeit beim Biegen nach vorne geschaffen. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Federherstellungsmaschine besteht auch darin, daß am Dom zusätzlich eine kreisbogenförmige Biegefläche zur Biegeanlage des zugeführten Drahtes ausgebildet ist, deren Krümmungsachse senkrecht zur Zuführrichtung des Drahtes liegt, wobei, bevorzugt, die Biegefläche in einer Richtung senkrecht zur Längsmittelebene des Drahtführungskanals versetzt am Dom angebracht ist. Dabei wird vorteilhafterweise die Krümmungsachse der Biegefläche so gelegt, daß sie entweder senkrecht oder parallel zur Längsmittelebene des Drahtführungskanals liegt. Eine ganz besonders bevorzugte Ausbildung der Erfindung besteht auch darin, daß bei zweiteiliger Ausbildung des Dornes, wenn beide Teile aus einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung (und umgekehrt) verbringbar sind, die Tiefe der Führungsnut etwas kleiner als der Durchmesser des Drahtes gewählt wird und zudem der die beiden Domabschnitte umfassende Dom auch noch in Zuführrichtung des Drahtes (und in Gegenrichtung) verfahrbar ist. Damit läßt sich der Dom gleichzeitig auch noch als Greifer für den Draht verwenden, der in der geschlossenen Stellung beider Domabschnitte zwischen diesen verklemmt festgehalten ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
Da der Aufbau und die Funktionsweise der Richteinheit 3 sowie des Drahteinzuges 4 an sich bekannt sind, soll hierauf nur noch ganz kurz eingegangen werden: Ein Draht 10 (vgl. Gleichermaßen ist auch die Steigungseinrichtung 8 an sich bekannt; sie ermöglicht es, durch eine Bewegung nach außen hin (senkrecht zur Drahtachse und senkrecht vom Maschinengestell 2 weg nach vorne) eine entsprechend gewünschte Steigung zwischen den einzelnen Windungen der Feder zu erzeugen. Die Wirkungsweise und der Einsatz solcher Steigungseinrichtungen ist dem Fachmann bekannt, so daß nicht noch weiter hierauf eingegangen werden muß. Am Maschinengestell 2 sind weiterhin zwei Horizontalschlitten 12, nämlich ein oberer und ein unterer Horizontalschlitten, angebracht, die unabhängig voneinander parallel zur Drahtzuführungsrichtung s in Richtung tu, t0 verfahren werden können. Auf den Horizontalschlitten 12 sind zwei Umformschieber 13 (je einer auf jedem Horizontalschlitten 12) schräg vorgesehen, wie dies aus Im 2-Finger-System ist jeder Umformschieber 13 an seinem vorderen Ende mit einem Umformwerkzeug 15 ausgerüstet, während bei der in Der bei 1-Finger-Umstellung nicht benötigte (obere) Umformschieber 13 des 2-Finger-Systems wird bei der Umstellung auf das 1-Finger-System abmontiert oder in eine weggefahrene Stellung verbracht, in der er verbleibt. Der Umformdorn 16 ist in einem Domkasten 17 befestigt (vgl. die vergrößerte Detaildarstellung des Umformbereiches in Am Domschlitten 18 sind zwei über jeweils eine Kurbelwelle 19 betätigte Schnittschieber 20 angebracht, an welchen jeweils ein Messer 21 zum Abtrennen einer erzeugten Feder (falls im 2-Finger-System gearbeitet wird) vorgesehen ist. Bei der auf 1-Finger-System umgestellten Federherstellungsmaschine gemäß Der 3D-Windefinger 23 ist im wesentlichen parallel zur Drahtzuführrichtung s ausgerichtet und kann über die Bewegungen der beiden Horizontalschlitten 12 in Bewegungsrichtung to,tu bzw. über die Bewegung des Umformschiebers 13 in Richtung v in der Windeebene bewegt werden. Über einen zusätzlichen Antrieb 24 ( Wie aus der Darstellung der Er umfaßt einen oberen Domabschnitt 16a und einen unteren Domabschnitt 16b, die längs einer Ebene, welche senkrecht zum Maschinengestell 2 (in Richtung x) sowie parallel zur Drahtzuführungsrichtung s verläuft, aufeinander liegen und aneinander (in geeigneter Weise) befestigt sind. Wie Durch die Bewegungsmöglichkeiten entlang der Bewegungsachsen w und x des Umformdornes 16 kann dieser so zum Draht 10 ( Gemäß Die Breite B der oberen Begrenzungswand 32 ist, wie gut aus Wie An seinem vorderen Ende ist der obere Domabschnitt 16a außerdem mit einem abgerundeten, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmten Abschnitt 35 versehen, mit dem der zugeführte Draht 10 in einer entsprechenden Ebene gebogen werden kann. Die hier eingesetzte kreisbogenförmige Biegefläche 35 könnte am Umformdom 16 aber auch in einer anderen Ausrichtung angebracht sein, etwa so, daß die Krümmungsachse A der Biegefläche 35 in der Längsmittelebene M-M (vgl. Bei der Ausführung der Umformdomes 16, wie sie in den Figuren gezeigt ist, liegt die Biegeachse A der Krümmungsfläche 35 senkrecht zur Drahtzuführungsrichtung s und senkrecht zum Maschinengestell 2 (also parallel zur Achse x). Bei der gezeigten Ausführungsform der Biegefläche 35 erstreckt sich diese, wie Es besteht jedoch durchaus auch die Möglichkeit zu einer anderen Ausrichtung und Anordnung, wie eine solche z. B. aus den Bei dem in Diese Öffnung 46, die sich über die gesamte Länge L des Umformdomes 16 (in Drahtzuführrichtung s gesehen) erstreckt, hat an ihrem engsten Querschnitt, der zu Beginn der Länge L direkt neben dem Auslaß 25 der Drahtführung 5 liegt, eine Weite h, die so groß ist, daß der angeförderte Draht 10 unter Berücksichtigung seines Durchmessers d von außen in sie eingeführt und dann in die Führungsnut 27 eingebracht werden kann, wobei alle hierfür erforderlichen Relativbewegungen durch die Bewegung des Umformdomes 16 in die Richtungen w bzw. x des Domes 16 relativ zum Draht 10 ausgeführt werden können. Die In Die in den Figuren geschilderten Beispiele zeigen die Herstellung rechtsgewundener Federn. Selbstverständlich besteht bei Verwendung der Erfindung gleichermaßen auch die Möglichkeit zur Herstellung linksgewundener Federn, auch wenn dies nicht in den Figuren gezeigt ist. Um linksgewundene Federn herzustellen, ist es dann nur erforderlich, den Umformdom 16 und die Drahtführung 5 durch einen neuen Umformdorn und eine neue Drahtführung zu ersetzen, wobei jedes dieser Elemente in einer zu den in den Figuren gezeigten Darstellungen um eine senkrecht zur Längsmittelebene M-M und durch die Längsmittelachse des Drahtführungskanals (Führungsnut 27) verlaufende Ebene gespiegelten Anordnung ausgeführt ist. Die Bei der Ausführungsform gemäß In dieser geschlossenen Position überdeckt der obere Domabschnitt 16a an seiner Außenseite (in Aus der geschlossenen Position der linken Darstellung in Die Nasen 37 und 29 stützen sich in der geschlossenen Stellung des Umformdornes 16 gegenseitig nach außen hin ab, wodurch eine erhöhte Steifigkeit beim Biegen nach vom (also nach links in In Hierbei sind der obere Domabschnitt 16a und der untere Domabschnitt 16b in der geöffneten Position (rechte Darstellung in Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform der obere Domabschnitt 16a aus zwei miteinander verbundenen Elementen 38 (Domteil 1) sowie 39 (Domteil 2) zusammengesetzt. Damit kann z. B. eine abgerundete Biegefläche 35" o. ä. auch in einem Mittelstück des Umformdomes 16 realisiert werden. Der Aufbau des Umformdomes 16 in mehrteiliger Form vereinfacht die Herstellung der einzelnen Dornteile 16a, 16b, 38 bzw. 39 und ermöglicht eine Veränderung der Form des Kanals 33 bzw. der Formflächen 28 und 35 durch den Austausch eines der Dornabschnitte 16a, 16b oder eines Dornteiles 38 bzw. 39. Durch den Einsatz beweglicher Domabschnitte kann der Umformdom 16 aus den Die Einbaurichtung des Führungskanals 27, nämlich z. B. nach oben (wie in Neben der aufgezeigten Ausführung mit einem abgerundeten Domabschnitt 35 bzw. 35' bzw. 35" sind auch viele weitere, mögliche Abwandlungen denkbar. So hat es sich als günstig herausgestellt, wenn z. B. die Stirnfläche des Domes 16 zusätzlich abgeschliffen wird, um für den Draht keinerlei Hindernis darzustellen. Die Stirnfläche ist dabei meist als entsprechende Freiformfläche ohne genaue geometrische Definition ausgeführt. Die Dabei läuft der Draht 10 in der Führungsnut 27 und wird über eine entsprechende Aussparung 41 am Umformwerkzeug 15 bei einer Bewegung desselben nach vorne an der Nase 29 abgebogen. Am Ende der Führungsnut 27 ist der Übergang von dieser in die Biegerichtung nach außen hin durch eine an der Nase 29 angebrachte Abrundung 42 begünstigt. Schließlich sind in perspektivischen Prinzipdarstellungen der verschiedenen Umformelemente in den Die Anschließend wird das Umformwerkzeug 15 nach rechts vom Draht 10 weggefahren, hinten um diesen herumgeführt, abgesenkt und von unten wieder an dem Draht 10 angelegt. Gleichzeitig wurde der Draht 10 um ein weiteres Stück vortransportiert, der Umformdorn 16 abgesenkt und ein Stück nach hinten versetzt, um die abgerundete Biegefläche 35 an den Draht 10 anzulegen (Stellung gemäß den Sodann wird durch ein Anheben des Umformwerkzeuges 15 und durch Aktivierung des Drahtvorschubs ein Federkörper 47 durch Winden erzeugt. Die Steigungseinrichtung 8 kann zur Erzeugung des Abstandes zwischen den einzelnen Windungen senkrecht zum Draht 10 bewegt werden Dieser Zustand ist in den Nach Fertigstellung des Federkörpers 47 wird das Umformwerkzeug 15 vom Draht 10 weggefahren, hinten um diesen herumgeführt und von hinten im Inneren des Federkörpers 47 positioniert. Nun wird der zweite Schenkel 44 durch Aktivierung des Drahtvorschubes und anschließendes Absenken des Umformwerkzeuges 15 abgebogen. Diese Abbiegung kann entweder erneut (wie zu Beginn) in der Führungsnut 27 des Umformdomes 16 oder aber auf der Nase 29 erfolgen (vgl. Schließlich wird, wie in den Anschließend kann der Prozeß zur Herstellung einer neuen Feder wieder beginnen. |