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Title:
METHOD AND DEVICE FOR THE OPTIMIZED PRODUCTION OF HELICAL SPRINGS ON AUTOMATIC SPRING-WINDING MACHINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/017701
Kind Code:
A1
Abstract:
The object of the invention is to develop a method and device which enable high levels of precision to be attained whilst simultaneously minimizing waste in spring manufacture even when the values of the wire parameters fluctuate. To this end, the wire parameters are determined before and after winding, and the measurement results are used directly for adjusting the position of the winding pins or rollers and/or of the pitch wedge. The wire is guided in a loop (S) between the unwinding device (A) and the feed device (Z), the lateral deflection of the wire loop (S) being detected by a recognition unit (E1) and the unwinding device (A) performing an additional movement controlled by the recognition unit (E1). The invention is suitable for continuously checking and correcting defects occurring in spring wires in order to optimize the production of helical springs on automatic spring-winding machines.

Inventors:
OTZEN UWE (DE)
SCHORCHT HANS-JUERGEN (DE)
WEISS MATHIAS (DE)
Application Number:
PCT/DE1995/001733
Publication Date:
June 13, 1996
Filing Date:
December 06, 1995
Export Citation:
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Assignee:
OTZEN UWE (DE)
SCHORCHT HANS JUERGEN (DE)
WEISS MATHIAS (DE)
International Classes:
B21F35/00; B21C47/18; B21F3/02; B21F23/00; B65H51/20; (IPC1-7): B21F3/02
Domestic Patent References:
WO1986004837A11986-08-28
Foreign References:
DE1815640A11970-06-25
DE3538944A11986-07-03
US4491003A1985-01-01
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 5, no. 25 (M - 055) 14 February 1981 (1981-02-14)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern auf Federwindeautomaten, bei dem ein Draht (D) von einer Abwickeleinrichtung (A) , in der eine Spule (Sp) oder ein Coil (C) gelagert ist, abgewickelt und mittels einer gesonderten Zuführeinrichtung (Z) einer Umformeinrichtung, welche Windestifte oder rollen und/oder einen Steigungskeil enthält, zuge¬ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (D) zwischen Abwickeleinrichtung (A) und Zu¬ führeinrichtung (Z) in einer Drahtschlaufe (S) geführt wird, wobei die seitliche Auslenkung der Drahtschlaufe (S) durch eine Erkennungseinheit (El) ermittelt wird, und die Abwickeleinrichtung (A) außer der Drehbewegung zum Abwickeln noch eine Zusatzbewegung ausführt, deren Betrag und Richtung durch die Erkennungseinheit (El) vorgegeben wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Schraubenfedern auf Federwindeautomaten, bei dem ein Draht (D) von einer Abwickeleinrichtung (A) , in der eine Spule (Sp) oder ein Coil (C) gelagert ist, abgewickelt und mittels einer gesonderten Zuführeinrichtung (Z) einer Umformeinrichtung, welche Windeεtifte oder rollen und/oder einen Steigungskeil enthält, zuge¬ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Winden die Drahtparameter und nach dem Winden die Federparameter ermittelt und die Meßergebnisse unmittelbar zur Regelung der Stellung der Winde¬ stifte oder rollen und/oder des Steigungskeils verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß vor dem Winden der Drahtdurchmesser ermit¬ telt und aus der Abweichung des Drahtdurchmessers von seinem Sollwert die Stellung der Windestifte oder rollen und/oder des Steigungskeiles so verän¬ dert wird, daß sich ein Federdurchmesser gemäß der Beziehung wobei Jmk = mittlerer Federdurchmesser nach der Korrektur Dmo = Sollwert des mittleren Feder¬ durchmessers d^st = ermittelter Istwert des Draht¬ durchmessers dQ = Sollwert(Normwert) ist.
4. Vorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern auf Federwindeautomaten, bei der ein Draht (D) von einer Abwickeleinrichtung (A) , in der eine Spule (Sp) oder ein Coil (C) gelagert ist, abgewickelt und mittels einer gesonderten Zuführeinrichtung (Z) einer Umformeinrichtung, welche Windestifte oder rollen enthält, zugeführt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung eine Abwickelein¬ richtung (A) enthält, in der die Spule (Sp) oder das Coil (C) gelagert ist, und zwischen Abwickel¬ einrichtung (A) und Führungseinrichtung (Z) der Draht (D) in einer Drahtschlaufe (S) geführt wird, wobei in der Nähe der Drahtschlaufe (S) eine Erkennungseinheit (El) zur Erkennung der seitlichen Auslenkung der Drahtschlaufe (S) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß parallel zum gelagerten Coil (C) eine um die gleiche Achse drehbare Drahtablaufführung (DF) angeordnet ist, deren Drehbewegung von einer in Abiaufrichtung hinter der Abwickeleinrichtung (A) angeordneten Erkennungseinheit (El) gesteuert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Erkennungseinheit (El) eine die Drahtschlaufe (S) aufnehmenden Rolle, welche zu¬ sätzlich in einer zur Drahtführungsrichtung paral¬ lelen Achse drehbar gelagert ist, und einen Sensor, der ein von der Auslenkung der Drahtschleife abhän¬ giges Signal erzeugt, enthält.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinheit (El) je einen beiderseits der Drahtschlaufe (S) an¬ geordneten Sensor enthält, deren Signale eine Schwenkbewegung der Abwickeleinrichtung (A) um eine parallel zur Drahtabzugsrichtung angeordnete Achse steuert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorrichtung eine Drahtdurchmessermeßeinrichtung (DDME) angebracht ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorrichtung eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des EModuls bzw. des Gmoduls (G/EME) angebracht ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die EModul bzw. GMo dulMeßeinrichtung (G/EME) aus Rollen besteht, welche ein elastisches Verfor en des Drahtes um de finierte Werte bewirken und dabei die Verformungs¬ kräfte und Verformungswege messen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Windestiften oder rollen Kraftsensoren zur Ermittlung der Ver¬ formungskräfte angebracht sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis li, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit ei ner Einrichtung zur Messung des Federaußendurch messers (ADME) und der Steigung der Feder versehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einlaufführung (EF) enthält, mit der der Draht der Umformeinrichtung in einem definierten Bogen zuge¬ führt wird.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Her¬ stellung von Schraubenfedern auf Federwinde-

-auto aten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor¬ richtung zum kontinuierlichen Überprüfen und Korri- gieren auftretender Fehler bei Federdrähten für die optimierte Herstellung von Schraubenfedern auf Federwindeautomaten, wobei ein Draht von einer Abwickeleinrichtung, in der eine Spule oder ein Coil gelagert ist, abgewickelt und mittels einer gesonderten Zuführeinrichtung einer Umformeinrich¬ tung, welche Windestifte oder -rollen enthält, zu¬ geführt wird.

An Schraubenfedern werden von seiten der industri- eilen Anwender zunehmend erhöhte Genauigkeitsanfor¬ derungen hinsichtlich Einhaltung der konstruktiv festgelegten Federkennwerte, speziell der Feder¬ kennlinie, gestellt. Gründe dafür sind insbesondere die steigenden Anforderungen an Maschinen und Ge- rate, in denen Schraubenfedern eingesetzt werden, sowie der wachsende Automatisierungsgrad in der Fertigung von Maschinen und Geräten mit der Ten¬ denz, daß nur eng tolerierte Bauteile verarbeitet werden können.

Der Federdraht als Ausgangsmaterial unterliegt Werkstoffbedingten, geometrischen und verar¬ beitungstechnischen Schwankungen. Sie äußern sich in Abweichungen des Drahtdurchmessers, der Festig¬ keitswerte bzw. Werkstoffkennwerte von ihren Nenn¬ werten und in Verdrillungen infolge elastischer Torsionsspannungen. Außerdem spielen auch Ab¬ weichungen eine maßgebliche Rolle, die sich aus dem plastisch-elastischen Verformungsverhalten des Federdrahtes ergeben und meist in vorgelagerten Fertigungsstufen ihre Ursache haben.

Die genannten Schwankungen verursachen erhebliche Abweichungen der Parameter der kaltgeformten Schraubenfeder von den konstruktiv festgelegten Daten, deren Auswirkungen in Abweichungen der Federkennlinie von der Sollkennlinie feststellbar sind. Insbesondere werden durch die schwankende Dicke des

Drahtdurchmessers Neigungsänderungen der Federkennlinie, also Schwankungen der Federrate, und durch unterschiedliche elastische Torsions¬ spannungen in der Drahtspule Längenschwankungen der produzierten Feder und dadurch Parallelverschiebun¬ gen der Federkennlinie verursacht.

In der Folge entsteht bei der Federherstellung zwangsläufig Ausschuß, dessen Anteil bei Federn mit kleinen Abmessungen und hohen Genauigkeitsforderun- gen beträchtlich sein kann. Da dieser Ausschuß meist erst an der endbearbeiteten Feder feststell¬ bar ist, ergeben sich erhebliche volkswirtschaft¬ liche Verluste. Außerdem führen die notwendigen

Mehraufwendungen für Material und Energie zu zu¬ sätzlichen Umweltbelastungen.

Im Stand der Technik sind Maschinen zur Federher- Stellung, die über Einzugsrollen, mechanisch oder elektrisch gesteuerte Windestifte oder -rollen, Steigungs- und Formwerkzeuge verfügen, bekannt. Ihre Entwicklung war zunächst hauptsächlich darauf gerichtet, möglichst hohe Stückzahlen zu erreichen und bei vertretbarem Aufwand auch die Umrüstung zur Fertigung von Federn mit unterschiedlichen Abmes¬ sungen und Formen zu gewährleisten.

Im Stand der Technik sind auch Maschinen mit Über- wachungs- und Qualitätssicherungssyste bekannt, bei denen die Federlänge mechanisch, optisch, kapa¬ zitiv oder auch durch Induktionsänderung gemessen oder geprüft wird.

Es sind weiterhin Systeme bekannt, die mit Hilfe dieser Meß- bzw. Prüf öglichkeiten Ausschußfedern erkennen und aussortieren sowie selbständig Korrek¬ turen an der Steuerung des Federwindeautomaten vor¬ nehmen. Dies geschieht in der Regel auf der Grund- läge von Methoden zur statistischen Prozeßregelung. Andere realisierte Varianten liefern bei vorhan¬ denen Abweichungen der gefertigten Federn über Dia¬ logsysteme entsprechende Fehlermeldungen an den Be¬ diener, der dann in die Steuerung korrigierend eingreifen muß. Weiterhin sind Systeme bekannt, die nach einer entsprechenden Anzahl von unmittelbar hintereinander gefertigten Ausschußfedern den Her¬ stellungsprozeß unterbrechen.

Nach JP 55-153 633 (A) ist eine Anordnung bekannt, bei der der Drall in einem Stahlseil beim Abwickeln von einer Spule durch eine gesteuerte Drehung der Abwickelspule verhindert werden soll. Die Drehung der Abwickelspule wird dabei von einem Sensor erfaßt, der eine Drehbewegung einer feststehenden Abiaufrolle, über die das Seil geführt wird, steuert. Diese Anordnung ist zur Ermittlung und Beeinflussung von in einem starren Draht einge¬ prägten Torsionsspannungen nicht anwendbar.

DE 35 38 944 beschreibt eine Maschine zur Herstel¬ lung von Schraubenfedern durch Wickeln, mit welcher Federn mit einer stetig veränderlichen Steigung herstellbar sind.

Danach ist vorgesehen, daß die Federherstellungs¬ maschine eine elektronische Steuerschaltung ent¬ hält. Eine Datenspeichereinheit speichert vorge- wählte Federparameter anzeigende Daten, wie zum Beispiel Steigung, Länge und Durchmesser. Beim Aus¬ bilden einer Feder wird der entsprechende vorge¬ wählte Parameter der Feder überwacht, und ein Si¬ gnal, das den überwachten Parameter anzeigt, wird erzeugt. Die elektronisch gespeicherten Daten und das Überwachungssignal werden miteinander ver¬ glichen. Die Federherstellung kann nach Maßgabe dieses Vergleichs zwecks Herstellung einer Feder mit dem vorgewählten Parameter geändert werden. Diese Maschine ermöglicht es, die Parameter der Schraubenfedern zum Erfüllen der vorgewählten Fe¬ derforderungen frei zu ändern. Die Abmessungen der Feder können während der tatsächlichen Herstellung

der Schraubenfedern geändert werden, so daß sich Federn mit Steigungen herstellen lassen, die sich kontinuierlich über der Länge der Feder verändern.

Dabei handelt es sich um ein Herstellungsverfahren, bei dem die Federn durch einen Wickelvorgang um einen Dorn erzeugt werden. Diese Herstellungsart läßt eine Veränderung des Wickeldurchmessers nicht zu. Außerdem werden hierbei Drahtstäbe endlicher Länge einzeln zugeführt, so daß eine kontinuier¬ liche Beeinflussung der Drahtparameter nicht mög¬ lich ist.

Damit können zwar die Federwickelparameter ermit¬ telt und verändert werden, der Ausgleich von Tole- ranzen der Federmaterialparameter beim kontinuier¬ lichen Ablauf einer automatisierten Herstellung durch Federwinden ist damit jedoch nicht möglich.

Bei den bekannten Maschinen und Verfahren zum Federwinden ist nachteilig, daß sie die Schwankun¬ gen der Parameter des Ausgangsmaterials Federdraht erst nach der Fertigung erfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche auch bei schwankenden Werten der Drahtparameter hohe Genauigkeiten bei der Fe¬ derherstellung gewährleisten und gleichzeitig den Ausschuß minimieren.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe durch ein Verfahren und eine Anordnung mit den in den Ansprüchen 1, 2 und 4 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran¬ sprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs¬ gemäße Vorrichtung zeichnen sich durch eine Reihe von Vorteilen aus.

Die erfindungsgemäße Anordnung und das erfindungs¬ gemäße Verfahren ermöglichen die Kompensation der elastischen Torsionsspannungen des Federdrahtes, was insbesondere für die Verarbeitung von feder- hartgezogenen Drahtsorten wichtig ist. Diese Tor¬ sionsspannung ist äußerlich nicht erkennbar, weil der gezogene Draht nach diesem Fertigungsverfahren unter Zug zu einem Coil aufgewickelt wird. Die Tor¬ sionsspannungen werden freigegeben, wenn man diesen Zwang vom Federdraht nimmt. Sie äußern sich im Auf- spreizen bzw. Umschlagen der Drahtschlaufen und führen zu Längenschwankungen der produzierten Feder und damit zur oben erwähnten Parallelverschiebung der Federkennlinie.

Zum Erfassen des Federdrahtdurchmessers in einer oder in zwei Ebenen sind mehrere Verfahren möglich. Die Erfassung in zwei Ebenen ermöglicht es, Abwei¬ chungen des Drahtquerschnittes zu kennen und der Prozeßregelung zuzuführen. Vorteilhaft sind neben taktil oder berührungslos messenden elektrischen Sensoren auch optische Sensoren, die die Änderung lichttechnischer Größen auswerten.

Die Korrektur der Drahtdurchmesserschwankungen ist besonders für vergütete Federdrähte wichtig. Bei diesen Drähten bauen sich zwar die beim Ziehen ent- standenen Spannungen aufgrund des abschließenden bei über 860°C durchgeführten Härteprozesses ab, dafür kommt es in der Ofenstrecke aber selbst bei kleinsten Behinderungen des Drahtablaufhaspels zur verjüngenden Streckung des Drahtes. Drahtdurchmes- serschwankungen sind hier deshalb wesentlich ausge¬ prägter als bei patentiert gezogenen und bei nicht¬ rostenden Drähten.

Durch Kombination der Windewerkzeuge mit Kraftme߬ einrichtungen wird es möglich, die Umformkräfte beim Federwinden zu messen und durch deren Auswer¬ tung Rückschlüsse auf Veränderungen der Federpara¬ meter zu ziehen und diese Änderungen in die Maschi¬ nensteuerung einzubeziehen.

Eine weitere spezielle Ausführung sieht vor, daß eine E- bzw. G-Modul-Meßeinrichtung verwendet wird. Diese besteht aus Rollen, welche ein geringfügiges elastisches Verfor en des Drahtes um definierte Werte bewirken und dabei die erforderlichen Verfor¬ mungskräfte messen. Da der Drahtausgangszustand bereits vor dem Umform¬ prozeß ermittelt und beim Steuern der Windewerk¬ zeuge berücksichtigt wird, kann der Ausschuß we¬ sentlich reduziert werden.

Außerdem kann auch das Umformergebnis stetig über- wacht sowie die Soll-Ist-Abweichung über einen Reg¬ ler auf die Werkzeugstellung rückgeführt werden. Dies führt zu beträchtlichen Lohn-, Material- und Energiekostenreduzierungen sowie zur Verringerung

der Aufwendungen für das Werkstoffrecycling und zur Reduzierung zusätzlicher Umweltbelastungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs- gemäße Vorrichtung können vorteilhaft bei der Her¬ stellung neuer Federfertigungsautomaten angewendet werden, wobei die Anwendung nicht auf Schrauben- federwindeautomaten beschränkt bleibt, sondern auch für andere Maschinen zur Federherstellung geeignet ist. Sie kann auch an bereits vorhandenen NC-ge- steuerten Federwindeautomaten nachgerüstet werden, so daß ein möglichst großer Kreis von Federherstel¬ lern ohne grundlegende Erneuerung des Maschinen¬ parks und mit geringem finanziellen Aufwand die er- findungsgemäße Vorrichtung nutzen kann.

Es ist ferner möglich, die Federn aufgrund der ge¬ wonnenen Meßergebnisse in verschiedene Qualitäts¬ klassen zu sortieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Aus¬ führungsbeispieles näher erläutert. In der ' zugehö¬ rigen Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Zu¬ führeinrichtung mit loser Schlaufe; Figur 2 eine Ausführungsform, gemäß Figur 1, bei der Dehnmeßstreifen als Sensoren verwendet werden; Figur 3 eine Zuführeinrichtung mit drehbarer

Drahtabzugsführung;

Figur 4 eine schematische Darstellung der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung;

die Figuren 5 und 6 die Anordnung zur Ermitt¬ lung des Federdurchmessers und

Figur 7 die Verknüpfungen der einzelnen Bau- gruppen in Form eines Blockschaltbildes.

Bei der in Figur 1 dargestellten Anordnung wird der Draht von einem Coil C, das sich auf einer Haspel befindet, über die Drahtvorschubrollen R abgezogen. Die Haspel wird von einem hier nicht dargestellten gesteuerten Antrieb betätigt. Um das Abwickeln zu ermöglichen, ist die Haspel mit dem Coil C in den Lagern Ll und L2 gelagert. Die gesamte Abwickelein¬ richtung A ist in dem Lager L3 schwenkbar angeord- net. Die Achse des Lagers L3 fällt dabei mit der Richtung des abgezogenen Drahtes D zusammen. Von der Führungseinrichtung Z wird der Draht über die Erkennungseinheit E der Drahtzuführeinrichtung der Maschine zugeführt. Zwischen der Führungseinrich- tung Z und der Abwickeleinrichtung A bildet sich der Draht durch die Wirkung der Schwerkraft zu ei¬ ner Schlaufe S aus. Die Länge dieser Schlaufe S wird durch die Bewegungen von Abwickeleinrichtung A und Führungseinrichtung Z so gesteuert, daß sie einen annähernd konstanten Durchmesser einhält. Die Schlaufenbildung wird durch Führungsrollen FR un¬ terstützt. Wenn der Draht D keine Torsionsspannung aufweist, hängt die Drahtschlaufe S senkrecht nach unten. Weist der Draht Tσrsionsspannung auf, wird die Drahtschlaufe S aus der senkrechten Lage ausge¬ lenkt. Die Auslenkung wird durch die Erken¬ nungseinheit El ermittelt und führt über eine gesonderte Steuereinheit zu einer Drehung der

Abwickeleinrichtung A im Lager L3, so daß die Tor¬ sionsspannung eliminiert wird und sich auf die fol¬ genden Arbeitsvorgänge nicht auswirken kann. Zwischen Maschine und Drahtschlaufe S ist eine wei- tere Erkennungseinheit E2 angebracht. Diese ermit¬ telt den aktuellen Drahtbedarf für die Federher¬ stellung und steuert die Antriebe der Füh¬ rungsrollen R und der Lager Ll, L2 in Abhängigkeit vom jeweiligen Drahtbedarf. Im dargestellten Bei- spiel wird hierzu der Durchhang des Drahtes ermit¬ telt.

In Figur 2 ist eine Ausführungsmöglichkeit für die Anordnung der Sensoren dargestellt. In diesem Fall sind an der Drahtschlaufe S zwei Senεorrollen SR angebracht, die über Federn Fl und F2 am Gestell befestigt sind. Weist der Draht D eine Torsions¬ spannung auf, so bewirkt diese eine Auslenkung der Drahtschlaufe S und damit auch eine Auslenkung der Federn Fl und F2. An den Federn Fl und F2 sind Dehnmeßstreifen DMS angebracht, mit denen die Aus¬ lenkung festgestellt wird. Mit Hilfe der Dehnmeßstreifen DMS kann ein Wert für die Größe der Auslenkung des Drahtschlaufe S ermittelt und die erforderliche Schwenkbewegung der Abwickeleinrich¬ tung A gesteuert werden.

Für die Erkennungseinheit können neben der Anbrin¬ gung von Dehnmeßstreifen auch vielfältige andere Sensoren eingesetzt werden. Die Sensoren können sowohl die Verformung eines plastischen Elementes, wie in Figur 2 dargestellt, ermitteln als auch die Verschiebung eines Elementes durch ein Wegmeßsystem erfassen. Im einfachsten Fall genügt ein zweiseiti-

- li ¬

ger Anschlag, dessen Berührung durch Kontaktgabe festgestellt wird.

In Figur 3 ist eine Zuführeinrichtung mit drehbar gelagerter Drahtabzugsführung DF dargestellt. Dabei wird der torsionsbehaftete Draht unter Zug von ei¬ ner Haspel H abgezogen. In der Erkennungseinheit El wird der torsionsbehaftete Draht in einer als Tor¬ sionsindikator wirkenden Drahtschlaufe um ein dreh- bar gelagertes Rad geführt. Hierzu ist das Rad so angeordnet, daß es zusätzlich zu seiner von der Drahtablaufbewegung verursachten Drehung um die Radachse eine Schwenkbewegung um eine hierzu senk¬ rechte Achse ausführen kann. Diese Schwenkbewegung ist abhängig von der im zugeführten Draht verbun¬ denen Torsionsspannung. Die Erkennungseinheit El ist mit einem Sensor SE verbunden, der das Aus¬ lenken der Erkennungseinheit El anzeigt. Torsions¬ spannungen zwischen dem festen Leitrad L und der Drahtabzugsführung DF führen deshalb zu einem Aus¬ lenken der Erkennungseinheit El und werden vom Sen¬ sor angezeigt. Beim Abwickeln von torsions¬ spannungsfreiem Draht hat der Haspeltopf zum Ab¬ wickeln einer vollen Drahtschlaufe eine 360°-Dre- hung zu vollführen. Die Torsionsspannungen werden durch Einleiten einer definierten Relativbewegung zwischen der Haspel und der steuerbar drehbaren Drahtablaufführung DF eliminiert, so daß der Winde¬ maschine verdrillungsfreier Draht zugeführt wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, das es die Anord¬ nung ermöglicht, die steuerbare Zusatzbewegung der Drahtabzugsführung DF schnell und präzise auszufüh¬ ren. Dies gelingt insbesondere dadurch, daß die Be-

wegung der Drahtabzugsführung DF, die nur eine sehr geringe Masse aufweist, von der Bewegung der Haspel H getrennt wird. Die Haspel H, die eine große Masse aufweist, muß zwar ebenfalls eine Zusatzbewegung ausführen um einen kontinuierlichen Drahtablauf zu gewährleisten. Die zusätzlich gelagerte Drahtab¬ zugsführung DF ermöglicht eine Trennung dieser bei¬ den Bewegungen, so daß es nicht erforderlich ist, die Haspel H mit hohen Kraftaufwendungen und ent- sprechend hohen Beanspruchungen der bewegten Teile schnell zu beschleunigen.

In Figur 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt. Zum Anfertigen einer Schraubenfeder wird der Draht zunächst an einer Drahtdurchmessermeßeinrichtung 1 vorbeigeführt, an der der aktuelle Durchmesser des Federdrahtes er¬ mittelt wird. Anschließend gelangt der Draht in die Meßeinrichtung zur Ermittlung des E- bzw. G-Moduls. Die Meßeinrichtung besteht aus Rollen 2, von denen mindestens die Rolle 2.3 senkrecht zur Rollenachse verstellbar ist, das Rollenpaar 2.2 angetrieben wird und das Rollenpaar 2.1 frei mitläuft. Bei die¬ ser Verstellung wird ein elastisches Verformen des Drahtes um definierte Werte bewirkt. Mit den Rollen sind Sensoren verbunden, mit denen die Lagerkräfte Nl, N2, und N3 kontinuierlich gemessen werden. Diese Lagerkräfte sind von den Mate¬ rialeigenschaften des Federdrahtes abhängig und ge- statten die Ermittlung des E-Moduls. Damit wird es möglich, den G-Modul für den jeweils aktuellen Zu¬ stand zu bestimmen. Um die Messung unabhängig von Einflüssen der Maschinenfunktion durchzuführen,

sind die Schlaufen 4.1 und 4.2 angeordnet. Die Verformungseigenschaften des zu verarbeitenden Drahtes können erkannt und entsprechende Reaktionen eingeleitet werden. Solche Reaktionen können z.B. ein Warnsignal oder das Auslösen entsprechender Verstellbewegungen der Formwerkzeuge sein. Nachdem der Draht diese Einrichtung passiert hat, gelangt er über die Einlaufführung EF in die Zuführeinrich¬ tung Z und anschließend in die Umformeinrichtung. Die Verstellung der Windestifte zur drahtdickenab- hängigen Steuerung des Federdurchmessers erfolgt dabei nach der Beziehung:

wobei

D J „mk v = mittlerer Federdurchmesser nach der Korrektur D mo = Sollwert des mittleren Feder¬ durchmessers d^ st = ermittelter Istwert des Draht¬ durchmessers d Q = Sollwert(Normwert) ist.

Mit der Einlaufführung EF wird der Draht D der Um¬ formeinrichtung in einen definierten Bogen zuge¬ führt. Diese Einlaufführung EF ist bei gekrümmten Draht wirksam und sichert definierte Windeverhält¬ nisse. Die Einlaufführung EF kann aus einem bogen¬ förmigen Rohr bestehen oder von einer Rollenanord¬ nungen gebildet werden.

Von der Umformeinrichtung sind in Figur 4 die Win¬ destifte 3.1 und 3.2 dargestellt, die elektrisch verstellbar sind. Durch eine weitere Stellein¬ richtung wird die Verstellung des Steigungskeils ermöglicht, so daß alle geometrischen Parameter der herzustellenden Feder beeinflußt werden können. An den Windestiften 3.1 und 3.2 sind Kraftsensoren angebracht, mit denen die Windekräfte N4 und N5 kontinuierlich ermittelt werden. Damit werden auch Änderungen der Drahtumformeigenschaften erfaßt und zur Auswertung der Prozeßregelung zugeführt.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Anordnung, mit der der Federaußendurchmesser D a und die Steigung P nach dem Winden ermittelt werden können. Als Me߬ einrichtung sind hierzu verschiedene Lösungen mög¬ lich. Im dargestellten Beispiel wird der Feder¬ durchmesser an der Feder 5 mit Hilfe einer CCD-Ma¬ trix 6 ermittelt. Die Feder 5 liegt dabei definiert an der V-Nut 7 an. Schwankungen des Feder¬ durchmessers sind auch in bekannter Weise nach dem Schattenbildverfahren oder dem Scanningprinzip mit optischen Meßeinrichtungen erfaßbar.

Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung die Ver¬ knüpfungen der einzelnen Baugruppen. Die erforder¬ lichen Stellbewegungen werden durch einen Maschi¬ nenrechner, der über eine Signalaufbereitung mit den einzelnen Meßstationen der Maschine verbunden ist, angesteuert.

Der Draht wird dabei vom Drahteinzug in die Vor¬ richtung gezogen. Er durchläuft zuvor die Drahtdurchmessermeßeinrichtung DDME. Der Draht-

einzug ist in an sich bekannter Weise mit einer Wegmeßeinrichtung verbunden, von der ein Signal über die Länge des zu verarbeitenden Drahtes ge¬ wonnen wird. Diese Meßeinrichtung ist hier nicht mit dargestellt. Dem Drahteinzug vorgeschaltet ist außerdem erfindungsgemäß eine E- bzw. G-Modulmeß- einrichtung E/G-ME mit einer Kraftmeßeinrichtung KME und einer Wegmeßeinrichtung WME, mit der die Verformung des Drahtes und die dazugehörige Kraft ermittelt werden. Aus den ermittelten Kraft- und Verformungswerten können die aktuellen Werte für den E-Modul des Drahtes bestimmt werden. Aus dem E- Modul läßt sich der G-Modul ermitteln. Nachdem der Draht die Meßeinrichtung durchlaufen hat, wird er der Einzugeinrichtung und damit der Um¬ formeinrichtung zugeführt, die die Windestifte 3 und den Steigungskeil enthält. Windestifte 3 und Steigungskeil sind jeweils mit Linearantrieben ver¬ bunden, mit denen die aktuell erforderliche Stel- lung dieser Elemente positioniert wird. Die Winde¬ stifte 3 sind außerdem mit einer Kraftmeßeinrich¬ tung KME verbunden, die Aussagen über die gemesse¬ nen Umformkräfte zur Auswertung an die Signalaufbe¬ reitung übergibt. Nach dem Durchlaufen der Um- formeinrichtung ist der Draht zu einem Federkörper geformt. Die Abmessungen des Federkörpers werden von der Außendurchmesser-Meßeinrichtung ADME und der Steigungsmeßeinrichtung SME ermittelt. Der Fe¬ derkörper wird mit Hilfe eines von der Si- gnalaufbereitung angesteuerten Trennmessers in der jeweils erforderlichen Länge abgeschnitten. Die da¬ durch entstandene Feder wird mit einer Längenme߬ einrichtung LME und einer Kraftmeßeinrichtung KME

so ausgewertet, daß die Kennlinie der Feder be¬ stimmt ist. Die so gewonnenen aktuellen Daten wer¬ den ebenfalls der Signalaufbereitungseinrichtung zugeführt. Das Messen der Federlänge mittels Län- genmeßeinrichtung LME sowie der Federkräfte mittels der Kraftmeßeinrichtung KME und die damit mögliche Bestimmung der Federkennlinie kann auch vor dem Ab¬ schneiden der Feder durchgeführt werden.

Die Anordnung ermöglicht es, Federdrahtdurchmesser¬ abweichungen zu erfassen sowie entsprechende Kom¬ pensationen und deren Auswirkungen auf die Steigung der Federkennlinien durch geregelte Änderung ande¬ rer Federparameter, vorzugsweise des Federdurchmes- sers, zu realisieren. Da außerdem der Istwert des Gleitmoduls erfaßt wird, können daraus eine Reihe weiterer Korrekturinformationen zur Einhaltung der Federkennlinie gewonnen und bei den Stellbewegungen berücksichtigt werden.

B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E

1 Drahtdurchmessermeßeinrichtung

2 Rollen

3 Windestifte

4 Drahtschlaufen

5 Feder

6 CCD-Matrix

7 V-Nut

N1,N2,N3 ; Reaktionskräfte

N4,N5 Windekräfte

F Feder

P Steigung

D Federaußendurchmesser

MS Dehnmeßstreifen

DDME Drahtdurchmesser-Meßeinrichtung

ADME Außendurchmesser-Meßeinrichtung

SME Steigungsmeßeinrichtung

LME Längenmeßeinrichtung

KME Kraftmeßeinrichtung

WME Winkelmeßeinrichtung

E/G-ME E bzw. G-Modul-Meßeinrichtung

Z Zuführeinrichtung

L Leitrad

H Haspel

S Drahtschlaufe

DF Drahtabzugsführung

EF Einlauf ührung

C Coil

SP Spule

D Draht

A Abwickeleinheit

R Rollen

L1,L2,L3 Lager

FR Führungsrollen

SR Sensorrollen