DE3123183A1 - Schraubenfeder-wickelmaschine - Google Patents

Description

SLEEPER & HARTLEY CORP,
Worcester, MA / USA

Schraubenfeder-Wickelmaschine

Die Erfindung betrifft allgemein Schraubenfeder-Wickelmaschinen, insbesondere eine Maschine mit besonderer Drahtzuführung, nämlich einer etwa sinusförmig schwankenden Drahtzuführgeschwindigkeit und einer kurzzeitigen Zuführunterbrechung während des Drahtabschneidvorganges.

Es sind verschiedene Schraubenfeder-Wickelmaschinen bekannt. Die beispielsweise in den US-Patentschriften 1 266 070 und 2 175 426 beschriebenen Maschinen zeigen Drahtvorschubrollen,, die ständig am Draht angreifen, jedoch durch ein hin- und hergehendes Zahnradsegment mit variablem Hub den Draht intermittierend vorschieben» Ein mit dieser Bauart verbundenes. Problem ist der erhebliche Zeitverlust, der während
des Rücklaufs des Zahnradsegmentes in die Ausgangsposition mit derselben Geschwindigkeit wie bei der Voriirärtsbewegung auftritt« Bei einer anderen bekannten Maschine gemäß US-PS 1 452 128 oder 2 096 065 werden die Drahtvorschubrollen über eine Kupplung getrieben, welche durch einen Nockenmechanismus gesteuert wird, um auf diese Weise den Drahtvorschub periodisch zu unterbrechen,, wenn der Draht abgeschnitten werden soll»

Allgemein gesagt sind zwei unterschiedliche Prinzipien in Anwendung, um für den Abschneidvorgang, nachdem die Schrau benfeder gewickelt worden ist, den Drahtvorschub zu unterbrechen. Bei der einen Technik werden die Vorschubrollen so gesteuert, daß sie im Augenblick des Abschneidens bewegungs los sind. Es wird dazu ein 120 °-Winkelabschnitt benötigt, so daß nur 2/3 der Zeit als Arbeitsperiode zur Verfügung steht. Dies ist sehr zeitaufwendig und begrenzt die Zahl der in der Zeiteinheit zu fertigenden Federn.

Bei einer anderen Maschinenart wird eine der Förderrollen abgehoben, so daß auf diese Weise die Drahtbewegung gestopp wird. Dabei laufen jedoch die Förderrollen mit konstanter Geschwindigkeit. Damit eine geeignete Federproduktionsgeschwindigkeit erzielt wird, werden die Vorschubrollen mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben, woraus sich bestimm te Probleme ergeben. Wenn nämlich die Rollen wieder am Drah angreifen, kann dieser beschädigt werden. Beim erneuten Angriff am Draht mit voller Umfangsgeschwindigkeit ist im allgemeinen ein großer Druck erforderlich, um den starken Geschwindiqkeitsunterschied auszugleichen. Besonders große Schwierigkeiten ergeben sich hinsichtlich der Beschädigung des Drahtes, wenn dickere Drähte zu Federn mit geringem Durchmesser gewickelt werden sollen. Die Beschädigungen am Draht führen dazu, daß sowohl die WendelSteigungen als auch der Durchmesser ungenau werden.

Mit Hilfe der Erfindung wird angestrebt, die aufgezeigten Mängel bekannter Maschinen auszuschließen, indem ein Antrieb mit wechselnder Geschwindigkeit geschaffen wird, durch den ein Arbeitszyklus mit hohem Nutzfaktor erreicht wird, und durch den das erneute Beschleunigen des stillstehenden Drah· tes bei verminderter Geschwindigkeit erfolgt, so daß dadurcl nur sehr geringe Beschädigungen am Draht auftreten.

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Ferner wird angestrebt, eine verbesserte Schraubenfeder-Wickelmaschine zu schaffen, deren Drahtzuförder-Mechanismus mit schwankender Zuführgeschwindigkeit arbeitet, und der im Abschneidaugenblick den Draht stillstehen läßt. Die Drahtgeschwindigkeit schwankt zwischen maximaler Geschwindigkeit, die etwa in der Mitte des Federwickelvorgangs auftritt, und einer minimalen Geschwindigkeit im Augenblick der Vorschubunterbrechung. Bei einer speziellen Ausführungsform wird ein Paar elliptischer Zahnräder verwendet, um die schwankende Geschwindigkeit zu erzeugen, doch sind auch andere Mittel möglich, beispielsweise andere nichtkreisförmige Zahnräder.

Es soll überdies eine Schraubenfeder-Wickelmaschine geschaffen werden, die eine erhöhte Produktionsgenauigkeit durch genaues Abschneiden der Schraubenfedern erlaubt.

Die Nockenwelle einer Schraubenfeder-Wickelmaschine ist typischerweise in Lagern geführt, die in der Maschine fest angebracht sind. Diese Nockenwelle trägt einen oder mehrere Nocken, meist drei bis fünf Nocken, zur Steuerung der Produktionsparameter wie Schraubenganghöhe, Wickeldurchmesser und Vorschub. Bei der Umstellung in der Produktion von einer bestimmten Federart auf eine andere müssen im allgemeinen die Nocken neu eingestellt werden, was ziemlich zeitaufwendig sein kann=

Es ist deshalb weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Maschine so zu gestalten, daß die Nocken leicht von der Nockenwelle abgenommen und in unveränderter Form als Steuernockensatz für eine bestimmte Federform aufbewahrt werden können. Soll dann dieselbe Federart wieder hergestellt werden, können dieselben Nocken erneut auf die Nockenwelle aufgesetzt

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werden, so daß nicht immer bei jeder Produktionsumstellung die einzelnen Nocken neu eingestellt werden müssen.

Für das Erreichen der vorstehend aufgeführten Ziele wird eine Schraubenfeder-Wickelmaschine mit einer Arbeitsstation geschaffen, bei der die Schraubenfedern gewickelt und nach dem Wickelvorgang mit einer Schneideinrichtung abgetrennt werden. Diese Schraubenfeder-Wickelmaschine weist einen Rahmen auf, in dem mehrere Wellen gelagert sind, zu denen auch eine Antriebswelle, eine Nockenwelle und eine Zwischenwelle gehören. Die Zwischenwelle treibt ein Paar von Förderrollen an, zwischen denen der zu den Federn zu verarbeitende Draht vorangefördert wird. Die wesentliche Verbesserung gemäß der Erfindung besteht in Einrichtungen, mit denen wenigstens die eine der Förderrollen mit schwankender Geschwindigkeit so angetrieben wird, daß der Draht mit einer schwankenden Geschwindigkeit zur Arbeitsstation gelangt. Gemäß der Erfindung erfolgt die Steuerung der Drahtzufuhr so, daß sie synchron mit dem Abschneidvorgang des Drahtes im Anschluß an den Federwickelvorgang kurzzeitig unterbrochen wird. Die Mittel zum Antrieb der Vorschubrollen enthalten Mittel zum Steuern der Drahtvorschubgeschwindigkext derart, daß während des eigentlichen Wickelvorgangs eine maximale Vorschubgeschwindigkeit auftritt, die sich dann, mit dem Vorschubunterbrechungsaugenblick synchronisiert, einer minimalen Vorschubeschwindigkeit nähert.

Gemäß einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung ist die Geschwindigkeitsschwankung etwa sinusförmig mit einem Geschwindigkeitsscheitelwert etwa in der Mitte des Federwickelvorgangs und abnehmender Geschwindigkeit auf einen minimalen Wert,bei dem dann der Drahtvorschub unterbrochen wird. Diese Kurzzeitunterbrechung des Vorschubs wird

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bei einer Ausführungsform durch Abheben der Vorschubrollen voneinander erzielt, wodurch der Draht dann stillsteht. Das Abheben erfolgt mit einem Abhebemechanismus, durch den eine der Vorschubrollen gegenüber der anderen angehoben wird, während diese andere fest stehenbleibt. Es können hierbei auf der Nockenwelle sitzende Nocken verwendet werden, die die eine Vorschubrolle anheben. Vorzugsweise wird diese anhebbare Vorschubrolle mit einstellbarer Federkraft gegen die feststehende Vorschubrolle gedrückt.

Zum Erzeugen der schwankenden Antriebsgeschwindigkeit dienen nicht-kreisförmige Zahnräder. Diese Zahnräder können auf der Nockenwelle bzw. einer Zwischenwelle sitzen, wodurch die Zwischenwelle dann von der konstant laufenden Nockenwelle auf die schwankende Drehzahl gebracht wird. Es sind dazu elliptische Zahnräder geeignet.

In einer anderen Ausführungsform wird für die Kurzzeitunterbrechung der Förderrollenumdrehung eine Kupplungseinrichtung verwendet. Diese arbeitet so, daß synchron mit der niedrigsten Förderrollendrehzahl der Drahtvorschub unterbrochen xclrd., Nach der der Erfindung zugrundeliegenden Methode steigern also die FÖrder- oder Vorschubrollen ihre Drehzahl während des Schraubenfeder-Wickelvorgang3 auf einen Maximalwert, und anschließend nimmt die Rollendrehzahl wieder ab. Ungefähr im Bereich der minimalen Vorschubrollendrehzahl wird über einen auf der Nockenwelle sitzenden Nokken die Kurzzeitunterbrechung des Drahtfördervorgangs vorgenommen, was mit der Betätigung der Abschneidvorrichtung zusammenfällt. Anschließend werden die Förderrollen wieder bei praktisch der Minimaldrehzahl in Drehung versetzt und kommen während des folgenden Wickelvorgangs erneut auf ihre Maximaldrehzahl. Diese Unterbrechung wird entweder durch

Trennen der beiden Vorschubrollen oder durch Unterbrechung des Vorschubrollenantriebs hervorgerufen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die auf der Nockenwelle sitzenden Nocken leicht ersetzbar, wobei sämtliche Nocken ihre eingestellte Position behalten. Damit dies möglich ist, wodurch eine dauernde Einstellung der Nocken vermieden wird, wird vorzugsweise ein Flansch vorgesehen, der ein Lager an dem einen Ende der Nockenwelle aufnimmt und der leicht entfernbar ist, wodurch in der Gehäusestützwand, in der sich das Lager befindet, eine Öffnung mit ausreichend großem Durchmesser entsteht, durch die die Nocken dann von der Welle abgezogen werden können. Der ganze, für die Produktion eines bestimmten Schraubenfedertyps benötigte Nockensatz kann dann jeweils für die Herstellung dieses Schraubenfedertyps auf die Nockenwelle aufgesetzt werden.

In der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Schraubenfeder-Wickelmaschine;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Maschine aus der Sicht der Pfeile 2 - 2 in Fig. 1;

Fig. 3 die Seitenansicht der Maschine vom Antriebsende her gemäß 3 - 3 in Fig. 2, wobei Gehäuseteile weggebrochen sind;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4 - 4 in Fig. 2 zur Darstellung der Nockensteuerung;

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Fig. 5 Einzelheiten der Drahtvorschubrollen und ihre zugehörigen Wellen gemäß Schnittlinie 5-5 in Fig. 1;

Fig= 6 eine Teilansicht aus Fig. 1 des Bereichs der Arbeitsstation und der zugehörigen Vorschubrollen, die den zur Schraubenspule zu wickelnden Draht fördern;

Fig. 7 eine weitere Schnittdarstellung gemäß 7-7 in Fig, 2 zur Verdeutlichung einer weiteren Nockensteuerung;

Fig ο 8 eine perspektivische Ansicht des Übersetzungsgetriebes der erfindungsgemäßen Maschine;

Fig» 9 ein Geschwindigkeitsdiagramm, das die Förderrollengeschwindigkeit und die Nockenwellengeschwindigkeit darstellt, die in dem Maschinenantriebssystem auftreten;

Fig. 13 eine Schnittdarstellung nach der Linie 13-13 in Fig. 12 durch Gehäuse und Nockenwelle; und

Fig. 14 eine Schnittdarstellung von weiteren Bauteilendie mit der Nockenwelle und ihrer Lagerung verbunden sind.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schraubenfeder-Wickelmaschine nach der Erfindung gezeigt. Eine Anzahl von Teilen dieser Maschine unterscheidet sich praktisch nicht von derartigen Teilen bekannter Maschinen, was auch für die Wickel- und Schneidvorrichtung gilt. Die genauere Betrachtung ist auf den Teil der Maschine gerichtet, in dem die DrehzahlSchwankungen der.Drahtvorschuboder-förderrollen in Verbindung mit der kurzzeitigen Vorschubunterbrechung hervorgebracht werden.

Die Figuren 1 bis 9 zeigen zunächst Einzelheiten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Fig. 10 zeigt eine andere Art der Steuerung der Vorschubunterbrechung.

Die Schraubenfeder-Wickelmaschine besitzt einen mit 10 bezeichneten Grundrahmen, auf dem zahlreiche Einzelbaugruppen wie die Nockenwelle 12 und die Antriebswelle 14, die beide in Fig. 2 gezeigt sind, abgestützt sind. Zu den Rahmenteilen gehören die aufrechtstehenden Stützelemente 16, 18 und 20 zusammen mit der Unterplatte 22 und dem Abdeckelement: 24 Diese Teile können in verschiedener Weise gestaltet sein und haben hauptsächlich den Zweck, die Hauptmaschinenteile wie Wellen und Nocken abzustützen.

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Neben der drehbaren Nockenwelle 12 und der Antriebswelle 14 befindet sich in der Maschine eine Achse 25, auf der Nockenfolgerhebel gelagert sind, die an späterer Stelle beschrieben werden. Ferner ist eine Zwischenwelle 26 vorhanden.

Das bei der Maschine verwendete Zahnradgetriebe wird nun näher betrachtet. Es wird hierzu auf die Figuren 1 bis 3 und 8 bezug genommen» In der Fig. 8 ist hauptsächlich nur das Getriebe dargestellt. Die gezeigten Wellen sind selbstverständlich in den Rahmenelementen 16, 18 und 20 gelagert, und zwar mit gewöhnlichen Lagern. So ist die Antriebswelle 14 in dem aufrechten Gehäuseelement 18 gelagert und erstreckt sich zu beiden Seiten bis zu den aufrechten Gehäuseelementen 16 und 20, in denen sie ebenfalls in Lagern läuft. Die übrigen erforderlichen Lager werden nicht alle im einzelnen genannt.

Wie die Fig. 8 zeigt, treibt ein gewöhnlicher Antriebsmotor 28 mit einer Riemenscheibe 30 über einen Riemen 32 die Antriebsriemenscheibe 34 auf der Antriebswelle 14 an. Der Motor 28 kann eine Steuerung haben, mit deren Hilfe die Drehzahl der Antriebswelle 14 gesteuert werden kann. Ein relativ kleines Ritzel G1 ist fest mit der Antriebswelle 14 verbunden. Fig. 2 zeigt die Befestigungsstelle des Ritzels G1 auf der Antriebswelle 14, welche sich unmittelbar neben dem Gehäuseelement 18 befindet. Das Ritzel G1 kämmt mit einem größeren Zahnrad G2 auf der Nockenwelle 12. Natürlich .sitzt auch dieses Zahnrad G2 unmittelbar neben der Gehäusewand 18, Die Drehzahl der Nockenwelle 12 wird durch das Durchmesserverhältnis der Zahnräder G1 und G2 bestimmt. Die Nockenwelle läuft langsamer als die Antriebswelle. Die Pfeile zeigen in Fig. 8 die Drehrichtung der einzelnen Zahnräder an. Auf die Nockenwelle 12 ist ein erstes ellipti-

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sches Zahnrad G3 aufgekeilt, das rait einem gleichen elliptischen Zahnrad G4 kämmt, das auf der Zwischenwelle 26 festsitzt. Diese Zahnräder sitzen, wie Fig. 2 zeigt, auf der anderen Seite unmittelbar neben der Wand 18. In der in Fig. 8 gezeigten Stellung der elliptischen Zahnräder G3 und G4 greift das Zahnrad G3 gerade mit seinem größten Achsabstand an der Stelle mit kleinstem Achsabstand des Zahnrades G4 an. Neben den Zahnrädern G3 und G4 sitzen auf den Wellen 12 bzw. 26 Massenausgleichsgewichte 12A bzw. 26A.

Die Zwischenwelle 26 liegt (Fig. 2) zwischen den Vertikalwänden 18 und 20 in dort befindlichen Lagern. Das elliptische Zahnrad G4 ist nahe dem einen Ende auf der Zwischenwelle 26 befestigt. Am anderen Wellenende befindet sich ein relativ großes Zahnrad G5 auf der Außenseite des vertikalen Wandteils 20. Dieses greift an einem Ritzel G6 einer ersten Drahtvorschubwelle 38 an. Die Zahnräder G5 und G6 liegen vorzugsweise in einem abgestimmten Satz vor, deren relative Durchmesser auf ein gewünschtes Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Nockenwelle 12 und Antriebswelle 38 abgestimmt ist. Es wird hierzu auf Fig. 9 und ein dargestelltes Beispiel von verwendeten Drehzahlen hingewiesen.

Zu der Vorschub- oder Förderwelle 38 gehört eine ihr gegenstehende Förderwelle 40. Ein Zahnrad G7 auf der Förderwelle 38 kämmt mit einem gleichen Zahnrad G8 auf der zweiten Förderwelle 40. Die Wellen 38 und 40 tragen die Drahtvorschubrollen 39 und 41. In Fig. 8 ist ein Draht 42 zwischen den Förderrollen 3 9 und 41 dargestellt. Dieser von den Förderrollen erfaßt. An späterer Stelle wird auf Fig. 5 bezug genommen, um eine Verlagerung der Förderwelle 40 zu beschre ben, wodurch eine Vorschubunterbrechung des Drahtes vorgenommen wird.

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Ein Geschwindigkeitsdiagramm in der Fig. 9 zeigt zwei Geschwindigkeitsverläufe , und zwar den geradlinigen Verlauf C der Nockenwelle bei 690 1/min, während der Verlauf F die Geschwindigkeit der Vorschubrollen wiedergibt, der aufgrund der elliptischen Zahnräder G3 und G4 sinusförmig ist. Der höchste Drehzahlpunkt liegt bei etwa 1380 1/min, während der untere Drehzahlwert etwa 345 1/min beträgt. Zwischen maximaler und minimaler Vorschubrollendrehzahl herrscht ein Verhältnis von etwa 4 : 1 ο Die Wockenwellendrehzahl von 690 1/min entspricht einer Produktionsgeschwindigkeit von 690 Federn pro Minute. Die Produktionsgeschwindigkeit der Maschine ist also abhängig von der Drehzahl der Nockenwelle. Obgleich im Äbschneidaugenblick die Vorschubwellendrehzahl auf 345 1/min verringert ist, wird diese Verzögerung durch einen schnellen Anstieg des Vorschubs bis zur maximalen Drehzahl von 1380 1/min zwischen zwei Schnitten kompensierte

Mit der schwankenden Fördergeschwindigkeit des Drahtes gemäß der Erfindung ist ein weiterer, erhöhte Genauigkeit ergebender Vorteil verbunden. Je steiler der Anstieg an den Vorschubrollen ist, desto genauer kann der Schneidvorgang sein. Wie angedeutet, erfolgt dieser Anstieg von der Nockenwelle her. Man erhält erhöhte Genauigkeit, wenn dieser Anstieg mit größerer Geschwindigkeit als der Vorschubrollenumdrehung erfolgt. Man kann aus Fig„ 9 ersehen, daß wegen der Arbeitsweise mit variabler Drehzahl oder Geschwindigkeit die Genauigkeit, aufgrund dieser herabgesetzten Vorschubgeschwindigkeit verbessert ist, so daß bei normaler Nockendrehzahl von 690 1/min die Vorschubgeschwindigkeit dann nur 345 1/min beträgt. Bei älteren Maschinen,, bei denen die Nockendrehzahl und die Förderdrehzahl gleich sind, ist bei derselben Vorschubgeschwindigkeit die Genauigkeit halb so groß, oder mit anderen Worten, wenn mit derselben Genauig-

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keit gefertigt werden soll wie bei bekannten Maschinen, kann die doppelte Drahtmenge mit der erfindungsgemäßen Maschine verarbeitet werden.

Fig. 9 gibt nur ein Beispiel für das Verhältnis von Nockenwellendrehzahl zu Vorschubrollendrehzahl wieder. Das gezeigte Beispiel der Fig. 8 muß nicht streng zu diesem Drehzahlverhältnis passen, doch ist ersichtlich, daß die Nockenwellendrehzahl konstant ist und die Förderrollendrehzahl vorzugsweise sinusförmig schwankt. Durch geeignete Wahl des Durchmesserverhältnisses der Zahnräder G5 und G6 können die Verläufe C und F in Fig. 9 zueinander nach oben oder unten verschoben werden. Fig. 9 zeigt außerdem einen Punkt X, um den herum der Vorschub kurzzeitig ganz unterbrochen wird Die dafür erforderlichen Einrichtungen werden später genaue: beschrieben.

Auf der Nockenwelle 12 sitzen mehrere verschieden angeordnete Nocken 44 für die verschiedenen Funktionen der Maschine, ζ. B. zum Steuern, Schneiden und für die Vorschubunterbrechung und auch zur Bestimmung von Parametern, die auf die Form der Federn Einfluß haben. Ein Querschnitt durch die Maschine ist in der Fig. 4 dargestellt, worin ein Nokken 44a auf der Nockenwelle 12 gezeigt ist. Mit diesem Nokken wird das Anheben der einen Drahtförderrolle 41 bewirkt. Es wird außerdem auf die Fig. 5 bezug genommen, die einen Querschnitt nach der Linie 5 - 5 in Fig. 1 zeigt, welcher durch die Vorschubrollen gelegt ist. In Fig. 4 sind ein Nockenfolger-Drehzapfen 48 und ein auch in der Fig. 2 gezeigter Nockenfolger-Drehzapfen 50 gezeigt. Der Drehzapfen 48 trägt den Nockenfolger 52, der an seinem einen Nockenfolgerarm 53 die Oberfläche des Nockens 44A abtastet. Am anderen Arm 54 ist eine Verbindungsstange 56 angelenkt,

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die an einem Kipphebel 58 angreift, welcher auf einer Kipphebelwelle 60 gelagert ist. Der Kipphebel 58 greift mit einem Arm 62 unter einer Stützfläche 64 eines Trägerblockes 66. Dieser Block 6 6 trägt die obere Vorschubwelle 40. Fig. 5 zeigt außerdem den zwischen den Vorschubrollen 39 und erfaßten Draht 42. Der Kipphebelarm 62 liegt in der dargestellten Form von der Unterseite an der Abstützung 64 des Trägerblockes 66 an. Auf den Trägerblock 66 drückt eine Vorspannfeder 68. Die Vorspannfeder 68 kann durch eine Stellschraube 72 in einer Abdeckplatte 70 in ihrer auf den Trägerblock 66 wirkenden Federkraft eingestellt werden, überdies wird die Kraft der Feder über die Verbindungsstange 56 auf den Nockenfolger 53 übertragen, wodurch dessen Andruckkraft an dem Nocken 44A bestimmt wird. Bei umlaufendem Nocken 44Ά lenkt die Schulter 74 des Nockens den Nokkenfolger aus und verschwenkt dadurch über die Verbindungsstange 56 den Kipphebel 58 im Gegenuhrzeigersinn um den Gelenkzapfen 60, wodurch der Trägerblock 66 und mit ihm die obere Vorschubrolle 41 angehoben wird. Dieser Nockenauslenkvorgang ist erfindungsgemäß mit dem Zeitpunkt der langsamsten Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubrollen verbunden. Die Stellungen der exzentrischen Zahnräder G3 und G4 sind deshalb entsprechend gewählt, so daß sie mit der Stellung der Schulter 74 der Nockenscheibe 44A entsprechend übereinstimmen. In diesem Zusammenhang sei noch darauf hingewiesen, daß bei der Darstellung der Fig. 8 die exzentrischen Zahnräder gerade in einer Stellung stehen, bei der die Vorschubrollen die höchste Geschwindigkeit haben. In dieser Stellung der exzentrischen Zahnräder befindet sich die Nockenwellen mit der Nockenscheibe 44A in der in Fig. 4 gezeigten Stellung, in der die Nockenschulter 74 dem Anhebepunkt diametral gegenüberliegt. Nach einer halben Umdrehung der Nockenwelle wird die obere Förderrolle angehoben, während gleichzeitig die exzentrischen Zahnräder die

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entgegengesetzte Position eingenommen haben, die Vorschubdrehzahl also 345 1/min beträgt.

Fig. 5 zeigt die Belastungsfeder 68 für den Block 66. Dieser Block kann sich frei nach oben verschieben, wie durch die Pfeile A in Fig. 5 angedeutet. Die untere Vorschubrollenwelle 38 liegt fest. Beide Wellen 38 und 40 sind an ihren beiden Enden in Lagern gelagert. Die Welle 40 kann sich in dem in der Trägerwand 18 gehalterten Pendelkugellager 76 beim Anheben des Blockes 66 etwas verschwenken. Die Welle 38 liegt in der vertikalen Trägerwand 18 in einem Rollenlager 78. Die Welle 38 wird durch das Lager 78 hindurch von ihrem anderen Abschnitt her, auf dem das Zahnrad G6 sitzt, angetrieben, wie schematisch in Fig. 8 gezeigt.

Die in Fig. 5 gezeigte Mittellinie der Vorschubrollenwelle 40 ist in einer Position Y während des Fördervorgangs und in einer Position Z in angehobenem Zustand der Welle 40 gezeigt, in welchem die obere Vorschubwelle 40 im Lager 78 verschwenkt ist. Wie erwähnt, erfolgt das Anheben mit Nockenwellengeschwindigkeit, während zur selben Zeit die Wellendrehzahl der Drahtantriebsrolle halb so groß wie die Drehzahl der Nockenwelle ist, was eine höhere Genauigkeit für Vorschub und das Abschneiden bei einer bestimmten Produktionsgeschwindigkeit ermöglicht.

Auch in der vertikalen Trägerwand 16 befinden sich Lager und 81 für die Wellen 38 und 40. Die Vorschubrollen werden durch Sicherungsmuttern 84 auf den Wellen gehalten.

Ein weiterer grundlegender Vorgang ist das Abschneiden. Es wird hierzu auf die Figuren 2, 6 und 7 bezug genommen. Die

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Abschneidfolge wird durch die Nockenwelle 12 eingeleitet. Der Äbschneidvorgang wird hier der Vollständigkeit halber dargelegt, ohne daß er zur eigentlichen Erfindung gehört.

Die Maschine besitzt (Fig. 1) eine Arbeitsstation 84, in der die Federn gewickelt werden und der Draht abgeschnitten wird. In dieser Station hält ein Spannfutter 86 eine verschiebbare, mit Kerbe versehene Spitze 88, die den Draht umbiegt und um einen Dorn 90 wickelt, der in einem Werkzeughalter gehalten wird. Von den Vorschubrollen 39 und wird der Draht 42 zwischen Führungselementen hindurchgefördert, die genau führen, wenn er sich der Umbiegespitze 88 und dem Dorn 90 nähert. Der Wickeldurchmesser wird durch die Stellung der Spitze 88 gegenüber dem Dorn 90 bestimmt. Die Steuerung der Spitze 88 kann von der Nockenwelle her erfolgen. Einzelheiten darüber sind in der Zeichnung nicht ausgeführt. Die Gangsteigung der Spulenwendeln werden durch ein entsprechendes Werkzeug festgelegt, das am Draht hinter der ersten Schraubenwindung angreift und so den Abstand der nächsten Schraubenwindung festlegt. Nachdem die erforderliche Drahtlänge zur Schraubenfeder gewickelt ist, greift ein Schneidwerkzeug am Draht an und schneidet ihn an der Schneidkante des Doms 90 ab. Die dargestellte Maschine ist für zwei Schneidwerkzeuge ausgelegt, wenngleich in der Zeichnung nur ein einzelnes Schneidwerkzeug 92 gezeigt ist. Dieses ist in einem Spannfutter 94 gehalten, welches fest auf der Abschneidwelle 96 sitzt. Fig. 6 zeigt auch die zweite Abschneidwelle 98, die aber nicht zusätzlich noch beschrieben wird»

Fig- 7 zeigt die Wellen 96 und 98 für die Abschneidmesser, auf denen Zahnräder G9 und G10 befestigt sind. Die Fig. 2 läßt die Anordnung dieser Zahnräder G9 und G10 in Wellen-

längsrichtung erkennen. Durch den gegenseitigen Eingriff der Zahnräder G9 und G10 ist die gekoppelte Arbeitsweise der beiden Schneidmesserwellen gesichert. Ferner zeigt die Fig. 7 die Nockenwelle 12 und Nockenfolger-Drehzapfen 48 und 50. Auf der Nockenwelle 12 sitzt ein Nocken 44B. Auf dem Drehzapfen 48 ist ein Nockenfolger 100 in Standard-Konstruktion mit einstellbarer Andruckfederkraft gehaltert. Dieser wirkt auf einen zweiten Nockenfolger 102, der sich um den Zapfen 50 dreht. Mit dem zweiten Nockenfolger 102 ist eine Verbindungsstange 104 verbunden, die an einem
auf der hin- und hergehenden Welle 96 sitzenden Hebel angelenkt ist. Bei Drehung der Nockenwelle 12 lenkt die
Nockenschulter des Nockens 44B den Nockenfolger 100 in Uhrzeigerrichtung und dieser den Nockenfolger 102 in Gegenuhrzeigerrichtung aus. Hierdurch wird die Verbindungsstange 104 in Pfeilrichtung in Fig. 7 nach'unten gezogen und bewirkt ein Verdrehen der Wellen 96 und 98 in Richtung der angedeuteten Pfeile. Das Schneidwerkzeug 92 wird dadurch in die in Fig. 6 gezeigte Position geschwenkt, in der es den Draht 4 2 mit der Schneidkante des Dorns durchtrennt. Mit dem Nockenfolger 100 ist ein Abstimmknopf 101 verbunden, mit dem die Stellung des Blockes 103 gegenüber dem
Nockenfolger 102 verändert werden kann. Das Abschneiden
des Drahtes ist mit der kurzzeitigen Unterbrechung der
Drahtförderbewegung synchronisiert, die, wie bereits erwähnt, bei dieser Ausführungsform durch Anheben der oberen Förderrolle erzielt wird. Die erhabenen Punkte auf den Nokken 44A und 44B sollten deshalb in ihrer Stellung im wesentlichen übereinstimmen, wobei vielleicht die Breite des erhabenen Bereichs auf dem Nocken 44A etwas größer als die am Nocken 44B ist. Hiermit kann sichergestellt werden, daß die Förderunterbrechung wenigstens um ein Geringes vor
dem Abschneiden erfolgt und daß außerdem die Drahtförderung erst dann wieder aufgenommen wird, wenn der Abschneidvorgang durchgeführt ist.

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Wie an früherer Stelle aufgezeigt, wird der Draht 4 2 von einer geeigneten Zuführung zur Arbeitsstation gefördert, wo sich die Wickelspitze und der Dorn befinden. Das Voranfördern erfolgt durch Reibungsangriff zwischen den beiden Vorschubrollen 39 und 41. Diese beiden Rollen besitzen vorzugsweise Rillen mit unterschiedlichen Abmessungen, damit Drähte mit verschiedenem Durchmesser gefördert werden können. Die verschiedenen Arten von Wickelspitzen und zugehörigen Einrichtungen werden einstellbar nach der üblichen Praxis bei derartigen Maschinen befestigt. Auch erfolgt ihre Ausrichtung so, daß sie mit den jeweils für den Draht an den Förderrollen gewählten Drahtförderrillen in Übereinstimmung sind.

Das anhand der Figuren 1 bis 9 beschriebene Ausführungsbeispiel mit schwankender Geschwindigkeit der Vorschubrollen in Kombination mit einer synchronisierten Vorschubunterbrechung verwendet für letzteres das Lösen oder Abrücken der Vorschubrollen vom Draht. In der Fig. 10 ist nun hinsieht-, lieh der Kurzzeitunterbrechung bei der Drahtförderung eine andere Ausführungsform gezeigt. Diese Änderung, die in Fig. 10 dargestellt ist, wird an der in den Figuren 1 bis 9 gezeigten Maschine eingesetzt anstelle der Nockenbetätigung für das Anheben der einen Vorschubrolle, wofür im vorliegenden Fall eine Kupplungsanordnung benützt wird. Insofern sind in der Fig. 10 auch dieselben Bezugszeichen für die Teile verwendet, die bereits mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden. In den vertikalen Stützwänden 16 und 18 sind die Wellen 38 und 40 gelagert, auf denen die Zahnräder G7 und G8 sowie die Förderrollen 39 und 41 befestigt sind, zwischen denen sich der Draht 42 befindet. Außerdem ist das Zahnrad G6 gezeigt, das von der (nicht gezeigten) Zwischenwelle 26 über ein Zahnrad-angetrieben

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wird. Damit wird die Hauptvorschubrollenwelle 38 bei dieser Ausführungsform in ihrer Drehung im wesentlichen durch die Elektromagnetkupplung 110 kurzzeitig unterbrochen. Diese Elektromagnetkupplung von üblicher Bauform wird mit Wechsel strom gespeist und sie besitzt zwei mit einem Schalter 112 verbundene Schaltleitungen. Der Schalter 112 wird von einem Nocken 114 betätigt, der auf der Nockenwelle 12 sitzt. Der Nocken 114 arbeitet in gleicher Weise wie der Nocken 44A in der Fig. 4. Von ihm wird der Schalter 112 intermittierend betätigt, wodurch der Strom in der Kupplung unterbrochen wird und die Kupplung öffnet, so daß die Welle 38 dann nicht angetrieben wird. Auch die Welle 40 steht dadurch kurzzeitig still, und für einen Augenblick kommt dadurch der Draht zum Stillstand. Der Nocken 114 wird so eingestell daß er auf die langsamste Geschwindigkeit der Förderrollen synchronisiert ist. Betrachtet man Fig. 9, so wird der Schaltpunkt des Nockens, bei welchem die Kupplung 110 öffne etwa in den Punkt X gelegt.

Fig. 11 zeigt die Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Maschine, bei der die Nockenwelle so gehaltert ist, daß sie leicht aus der Maschine ausgebaut werden kann, oder bei der wenigstens .die Nockenscheibennaben selbst leicht von der Nockenwelle abgezogen werden können. Sofern Bauteile mit denen der in den Figuren 1 bis 10 beschriebenen Maschine übereinstimmen, sind in den Figuren 11 bis 14 dieselben Bezugszeichen verwendet. So ist in der Fig. 11 die Nockenwelle mit 12 und die Antriebswelle mit 14 bezeichnet. Auch zeigt die Fig. 11 eine Nockenfolgeranordnung. Deren Gestalt ist jedoch nicht streng auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt.

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In den Figuren 12 bis 14 ist gezeigt, daß die Nockenwelle

12 an ihren beiden Enden in den Vertikal-Stützwänden 16

und 18 gelagert ist. Die Nockenwelle 12 besitzt ein im Durchmesser reduziertes Ende 12A mit einer aufgesetzten Arretierbuchse 120 auf dem freien Wellenstumpf. Das Lager 122 befindet sich zwischen dem Wellenende 12A und der vertikalen Stützwand 18 und kann ein Nadellager oder ein Rollenlager sein.. Es wird durch eine Lagerbuchse 126 in der Stützwand 18 mittels Bolzen 128 festgesetzt. Die Arretierbuchse 120 ist mit einer Madenschraube auf dem Wellenstumpf 12A festgelegt .

Das andere Wellenende 12B der Nockenwelle weist eine Lagerung mit Rollenlager 130 auf, das mit einem Sprengring 132 in einer Lagertragscheibe 134 festgesetzt ist. Diese ist mit Bolzen 136 an der vertikalen Stützwand 16 in einer kreisförmigen öffnung 138 befestigt. Der Durchmesser dieser öffnung 138 ist etwas größer als der maximale Durchmesser irgendeiner auf der Nockenwelle 12 befestigten Nockenscheibe.

Auf der Nockenwelle 12 sind mehrere Nocken 44 befestigt, die jeweils auf einem Paar von Nabenteilen 140, 142 mit dazwischen eingespannten Nockenscheiben 144, 146 bestehen. Fig. 13 zeigt die Gestaltung der Nockenscheiben. Diese Nokkenscheiben können gegeneinander verdreht sein, um dadurch bestimmte Nockenflächen zu erzielen, wie etwa die in Fig.

13 gezeigte Nockenfläche 150. Die Nockenscheiben sind zwischen den Nabenteilen mit drei Bolzen 152 festgeklemmt. In den Nockenscheiben befinden sich Langlöcher 154, die ein gegenseitiges Verdrehen der Nockenscheiben und damit eine veränderbare Nockenfläche für den jeweils gewünschten Anwendungsfall ermöglichen. Die Nabenteile selbst besitzen Keilnuten 143, in die ein Wellenkeil 156 eingreift, der

in einer Keilnut 158 der Nockenwelle 12 liegt. Diese Keilnut kann sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Nockenwelle zwischen den beiden vertikalen Stützwänden und 18 erstrecken. Die axiale Festlegung der Nocken auf der Nockenwelle erfolgt mit Hilfe von Feststellschrauben 160. Für mehrere Nocken 44 auf der Nockenwelle 12 wird vorzugsweise ein gemeinsamer Wellenkeil 156 verwendet.

Die Nockenscheiben 144, 146 können in verschiedene Stellungen gedreht werden, um unterschiedliche Nockenausbildungen zu erzeugen. Sie können außerdem so verdreht werden, daß die erhabenen Abschnitte der Nocken sich an einer beliebigen Umfangsstelle zur Nockenwelle befinden. Gemäß der Erfindung ist die von der Trägerscheibe 134 abgedeckte Öffnung 138 in der Stützwand 16 so groß, daß die Nockenscheiben 146 hindurchpassen. Es sollte dabei, wie es die Fig. 13 zeigt, zwischen der öffnung 138 und dem Maximaldurchmesser des Nockens 44 im Bereich der erhabenen Nockenfläche 150 ein kleiner Spalt 162 vorhanden sein, wie in Fig. 13 gezeigt. Wenn die Scheibe 134 und damit die Unterstützung der Nockenwelle an ihrem Ende 12B entfernt ist, dann können durch Lösen der Feststellschrauben 160 die Nocken auf der Welle gelöst und von ihr heruntergeschoben werden, wobei sie durch die öffnung 138 hindurchgleiten. In Fig. 14 ist gezeigt, daß der linke Nocken noch auf der Nockenwelle sitzt, während der rechte Nocken von ihre abgezogen ist. Dabei zeigt die Fig. 14 auch, daß für diesen Vorgang die Stützscheibe 14 von der Welle heruntergezogen ist.

Dieses Merkmal erlaubt es, die Nocken in der Maschine nach Bedarf einzusetzen und einzustellen. Auf diese Weise können für bestimmte Betriebserfordernisse die Parameter wie Wendelsteigung, Durchmesser und Drahtvorschub gesteuert und kann die spezielle Einstellung beibehalten werden. Ein

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Satz derartiger Nocken kann dazu hergestellt und aufbewahrt werden und dann , wenn eine bestimmte Federgestalt hergestellt werden soll, zum Einsatz kommen. Es muß dann der Maschineneinsteller nicht immer jedes Mal aufs Neue bei der Herstellung einer anderen Federgestalt die Steuernocken neu und genau einstellen« Dies ist nämlich ein zeitraubender Vorgang, der nunmehr dadurch, daß die Nocken von der Nockenwelle heruntergezogen und für den nächsten Gebrauchsfall aufbewahrt werden können, umgangen wird. Erreicht wird dieser Vorteil durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Stützwand und der Tragscheibe, die das leichte Abziehen der Nocken von der Nockenwelle ermöglichen, ohne daß die Nockenwelle selbst ausgebaut werden muß.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht auch den gesamten Aufbau der fertig bestückten Nockenwelle. Dies kann bei der Gestaltung gemäß Fig. 11 bis 14 einfach dadurch erfolgen, daß nicht nur die Trag- oder Stützscheibe 134, sondern auch die Lagerhaltebuchse 136 gelöst wird, so daß dann die gesamte Nockenwelle herausgezogen werden kann. Man kann dann bei einem späteren Einsatz sehr einfach die gesamte Welle wieder einsetzen. Wirtschaftlicher ist es jedoch, die Nockenwelle bei allen Einsatzfällen zu verwenden und nur die Nocken selbst abzuziehen und diese für späteren Einsatz zu kennzeichnen und aufzubewahren. Für gewisse Anwendungsfälle können fünf oder mehr Nocken für einen speziellen Arbeitsablauf benötigt werden, und dadurch kann erheblich Zeit eingespart werden, weil die für die genaue Nockensteuerung erforderliche Einstellung der Steuernocken nicht mehr nötig ist.

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Claims (8)

1. 35 055

   SLEEPER & HARTLEY CORP.
   Worcester, MA / USA

   Schraubenfeder-Wickelmaschine

   Patentansprüche

   Schraubenfeder-Wickelmaschine mit einer Arbeitsstation, in der eine Schraubenfeder oder dergleichen hergestellt ttfird, und mit einem Paar von Zuführrollen, zwischen denen der zu wickelnde Draht vorangefördert wird, gekennzeichnet durch Mittel zum Antrieb von wenigstens einer der Förderrollen (39, 41) mit einer schwankenden Drehzahl, wodurch der Draht mit schwankender Geschwindigkeit der Arbeitsstation (84) zugefördert wird, und Mittel zum Steuern des Drahtvorschubs, um diesen synchron mit dem Abschneiden des Drahtes nach dem Wickelvorgang kurzzeitig zu unterbrechen, wobei die Antriebsmittel Mittel (G3, G4) zum derartigen Steuern der Drahtfördergeschwindigkeit aufweisen, so daß während des Federwickeins eine Maximalgeschwindigkeit herrscht, die synchron mit der Vorschubunterbrechung auf eine Minimalgeschwindigkeit abnimmt.

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   \J I C
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel für den Antrieb mit schwankender Geschwindigkeit von der Kreisform abweichende Zahnräder (G3, G4) enthalten.
3. 3. Maschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (14), einen Kraftantrieb (28) für die Antriebs welle (14), eine Nockenwelle (12), Mittel (G1, G2) zum Antreiben der Nockenwelle (12) durch die Antriebswelle (14), eine Zwischenwelle (26), nicht kreisförmige Zahnräder (G3, G4) auf der Nockenwelle (12) und der Zwischenwelle (26) zum Antreiben der Zwischenwelle (26) mit schwankender Drehzahl, wenn die Nockenwelle (12) mit konstanter Drehzahl angetrieben ist.
4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht kreisförmigen Zahnräder (G3, G4) elliptische Zahnräder sind.
5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drahtvorschubrollen (39, 41) von der Zwischenwelle (26) angetrieben sind.
6. 6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Maximum und Minimum in der Größenordnung von 4 : 1 liegt.

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7. 7« Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Steuern des Drahtvorschubs Mittel zum kurzzeitigen Unterbrechen der Vorschubrollen aufweisen, um den Drahtvorschub anzuhalten.

   8„ Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Trennen Mittel zum kurzzeitigen Abheben einer der Vorschubrollen (41) von der anderen feststehenden Vorschubrolle (39) aufweisen.

   9 ο Maschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Steuernocken (44A) auf der Nockenwelle (12), der das Abheben bewirkt.

   1Oo Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die abzuhebende Förderrolle (41) durch eine Vorspannfeder (68) gegen die andere Förderrolle (39) gedrückt ist.

   11 ο Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drahtvorschubsteuerung eine Kupplung (110) für die Kurzzeitunterbrechung der Förderrollen-Drehung vorgesehen ist.

   12o Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (110) so betätigt wird, daß der Drahtvorschub synchron mit der langsamsten Förderrollen-Drehzahl unterbrochen wird.

   \J I

   13. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (14), eine Kraftquelle (28) für die Antriebswelle (14), eine Nockenwelle (12), Mittel (GI, G2) zum Antreiben der Nockenwelle (12) von der Antriebswelle (14) und mehrere Nocken (44) auf der Nockenwelle (12) sowie Mittel zum Abstützen der Nockenwelle und Mittel, die das Abnehmen der Nocken (44) von der Nockenwelle (12) ermöglichen.

   14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (12) durch eine an einem Gehäuseteil (16) der Maschine befestigbare, abnehmbare Scheibe (134) gehaltert ist.

   15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe (134) ein das eine Nockenwellenende (12B] abstützendes Lager (130) sitzt.

   16. Schraubenfeder-Wickelmaschine mit einer Arbeitsstation, in der die Schraubenfedern gewickelt werden, und mit Mitteln zum Zuführen des Drahtes zur Arbeitsstation, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführmittel mit schwankender Drehzahl angetrieben werden, um den Draht der Arbeitsstation mit schwankender Geschwindigkeit zuzuführen, und daß die Drahtzuführung synchron mit dem Abschneiden des Drahtes kurzzeitig angehalten wird, wobei die Zuführung so gesteuert wird, daß sie während des Wickelvorgangs mit einer maximalen Geschwindigkeit erfolgt und synchron mit der Drahtvorschub-Unterbrechung auf einen minimalen Geschwindigkeitswert abnimmt.

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   17. Drahtwickelmaschine nach Anspruch 16 mit einem Vorschubrollen-Paar, dadurch gekennzeichnet, daß zur kurzzeitigen Vorschubunterbrechung die Vorschubrollen voneinander getrennt werden.

   1.
8. 8. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur kurzzeitigen Vorschubunterbrechung die Drehung der Vorschub-Äntriebsmittel kurzzeitig ausgesetzt wird.

   19. Schraubenfeder-Wickelmaschine mit einer Arbeitsstation, in der Schraubenfedern gewickelt werden, Mitteln zum Zuführen des Drahtes zur Arbeitsstation und ein Maschinengehäuse, in dem eine Nockenwelle mit wenigstens einem darauf befestigtem Steuernocken angeordnet ist, wobei die Nockenxvelle an ihren beiden Enden drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Nockenwelle (12) so erfolgt, daß sie aus dem Gehäuse herausgezogen werden kann.

   20. Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (44) ohne Ausbau der Nockenwelle (12) aus dem Gehäuse herausnehmbar sind.

   21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellenhaiterung ein Stützelement (134) aufweist, das eine öffnung (138) im Gehäuse (16) verschließt, die größer als der maximale Durchmesser der Nocken (4 4) ist, so daß der Nocken von der Nockenwelle abziehbar und aus dem Gehäuse herausnehmbar ist₅ wenn das Stützelement (134) entfernt ist.

   22. Maschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (134) ein Lager (130) aufweist und daß sich am anderen Nockenwellenende (12A) ein zweites Tragelement (126) mit Lager (122) befindet.

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