CN100460105C - 钢丝盒张力抽丝的防变形装置 - Google Patents

Abstract

一种钢丝盒张力抽丝的防变形装置，涉及数控多股螺旋弹簧加工机床中钢丝抽丝的防变形装置。本发明装置主要包括压缩空气输气系统、阻力抽丝系统、钢丝绕线盘系统、钢丝牵引导向系统等。由于本发明装置具有能精确实时控制钢丝的张力，调节方便，钢丝抽丝所承受的应力小于钢丝的允许应力等特点，从而保证了多股螺旋弹簧的加工质量，提升了生产多股螺旋弹簧的合格率和美观性，故本发明装置可广泛应用于多股螺旋弹簧加工机床中，特别适用于数控多股螺旋弹簧加工机床中。

Description

钢丝盒张力抽丝的防变形装置

技术领域

本发明属于多股螺旋弹簧机床加工技术领域，特别涉及数控多股螺旋弹簧加工机床的钢丝盒抽丝装置。

背景技术

多股螺旋弹簧广泛应用于高频往返运动的机械设备中，其寿命是相同规格传统单股螺旋弹簧的3～5倍。目前多股螺旋弹簧的制造技术是国外禁止转让的技术，是国内研究的重要课题。

在多股螺旋弹簧的生产中，因钢丝在绕制过程中变形，常会使生产出来的弹簧大批量报废，不能满足实际应用需求，造成生产方和使用方的巨大的信誉和经济损失。由于钢丝张力控制设计工艺的不完善，导致钢丝产生被拉长或压扁的不可恢复的塑性变形，严重影响多股螺旋弹簧的质量及使用寿命。因此，必须对多股螺旋弹簧在生产过程中的变形影响进行最有效的控制。

在现有的多股螺旋弹簧加工机床中，对于钢丝张力的控制采用人工和数控两种方法，人工方法中各股钢丝张紧的程度全凭操作者的手感控制，仅仅采用螺钉压紧钢丝盒，使钢丝盒转动时产生阻力矩，且随着钢丝盒中钢丝的逐渐减少，钢丝盒中所缠绕钢丝的最大外径也随着减小，拉动钢丝的阻力因此逐渐增大，同样长度的钢丝在连续抽丝阶段所受到的抽丝拉力和压力逐步增大，很容易发生钢丝变形(被压扁或拉长)；数控生产过程中，阻力抽丝系统采用气缸推动直接控制两个阻力盘之间的压力和各自的转动阻力，以增大或减小钢丝的阻力，使钢丝能够顺利的张紧并可控其张力大小，但该方法存在的主要缺点是两个阻力盘之间的间隙很小(小于所穿过的钢丝直径)，钢丝通过其中时形成点接触，张力控制系统的所有张力(即摩擦阻力)全部压在这个点接触段，产生的正压力(形如对钢丝进行冷轧)极易造成该段钢丝受力大于其许用压力，钢丝从中抽丝后发生显著的拉长或压扁的塑性变形。另外，气缸通过多级传动机构才将压力传到阻力盘处，由于多级传动机构各转动副累加的摩擦力，导致张力与气缸气压之间响应关系严重滞后，很难精确的实时控制钢丝的张力。

发明内容

本发明的目的是针对现有数控多股螺旋弹簧机床在加工过程中，对钢丝张力控制的不足之处，提供一种钢丝盒张力抽丝的防变形装置，具有可以减少单位长度上弹簧钢丝所受应力的大小，从而使钢丝所受应力小于许用应力，大大提高多股螺旋弹簧质量，并提升其生产的合格率和美观性等特点。

本发明装置的机理：本发明装置的阻力抽丝系统，采用刹车片杠杆作为唯一施压的中间元件，摩擦片对称固定在该施压的刹车片杠杆上，对钢丝的阻力盘施加反向扭矩，钢丝沿阻力盘外圆周上的V形槽绕过，通过调节供给气缸的气压来调节刹车片杠杆上的摩擦片与阻力盘的摩擦阻力矩，以达到调节钢丝抽丝阻力的目的，而钢丝与阻力盘外圆V型槽的接触为线面接触，所以不会产生钢丝被压扁的现象，变形情况显著减小，保证多股螺旋弹簧的质量，生产出的弹簧合格率显著上升。

实现本发明目的的技术方案是：一种钢丝盒张力抽丝的防变形装置，主要包括压缩空气输送系统、阻力抽丝系统、钢丝绕线系统、钢丝牵引导向孔部件及钢丝盒等。压缩空气输送系统由进气管、旋转接头及输气管组成。阻力抽丝系统主要由气缸、顶杆、刹车片杠杆、摩擦片、位置调节基座、阻力盘轴及阻力盘组成。钢丝绕线系统主要由绕线盘、绕线盘轴及钢丝定位销组成。钢丝牵引导向孔部件固接在钢丝盒一端头部，压缩空气输送系统的旋转接头固接于钢丝盒的另一端头部。输气管的一端固接在旋转接头的中部，另一端固接在阻力抽丝系统的气缸上，气缸固接在钢丝盒内固接有钢丝牵引导向孔部件一端的一侧板上，进气管的一端固接在旋转接头的顶部孔中，钢丝盒固接在数控多股螺旋弹簧加工机床旋转架上，进气管随旋转接头自由旋转，避免进气管与旋转的钢丝盒相互缠绕，进气管的另一端与机床外部的空气压缩机固定连接，为气缸提供稳定的气流。钢丝绕线系统的绕线盘轴的一端固接在钢丝盒靠旋转接头端的一侧板上，另一端通过套筒活动连接在另一侧板上，以便绕线盘轴的抽出，用作绕钢丝的绕线盘通过轴承活动连接在绕线盘轴上，以便向阻力盘输送钢丝。2～3个钢丝定位销沿阻力盘的靠绕线盘一侧的外圆均匀设置并固接在钢丝盒的侧板上，另有1～2个钢丝定位销设置在阻力盘与钢丝牵引导向孔部件之间，并固接在钢丝盒的侧板上，各钢丝定位销的端头部设置一能穿过钢丝的小孔，其小孔均与阻力盘外圆上的V型槽在一个平面上。阻力抽丝系统的阻力盘轴固接在钢丝盒中部的两侧板上，外圆为V型槽的阻力盘通过轴承活动连接在阻力盘轴上。钢丝从绕线盘输出经过阻力盘的V型槽，先穿过阻力盘外圆的2～3个钢丝定位销的小孔，再经过阻力盘的V型槽，再穿过阻力盘与钢丝牵引导向孔部件之间的1～2个钢丝定位销的小孔，最后穿过钢丝牵引导向孔部件的导向孔牵引出。在装有气缸一侧的钢丝盒侧板上的阻力盘轴与绕线盘轴之间，固接有摩擦片的位置调节基座。刹车片杠杆为一端小、一端大，刹车片杠杆大的一端套接在靠气缸和位置调节基座侧的阻力盘轴上，并与位置调节基座铰接连接，还在刹车片杠杆的两侧对称固接有摩擦片，刹车片杠杆小的一端与顶杆的一端铰接，顶杆的另一端与气缸的表面膜片接触连接(即气缸的表面膜片抵住顶杆)。当压缩空气经输气管输入气缸后，气缸表面膜片推动顶杆向下运动，并带动刹车片杠杆沿阻力盘轴向下运动，从而使摩擦片紧贴在阻力盘上，对阻力盘施加阻力矩控制抽丝张力，此时位于阻力盘外圆V型槽的钢丝所受到拉应力，因接触面积的增大而显著减小，不会产生钢丝被压扁的永久性塑性变形。当刹车片杠杆上的摩擦片因长期摩擦变薄时，为避免超出气缸的行程范围，通过调节基座来调节摩擦片的位置，保证其正常工作。当绕线盘上的钢丝用完后，通过套筒方便地将绕线盘轴卸下，再通过专用绕钢丝装置，将钢丝绕在绕线盘上，再通过套筒装回，穿好钢丝后就可继续使用。

本发明装置的个数为多股螺旋弹簧的钢丝数，在数控多股螺旋弹簧加工机床的控制下，先将多个本发明装置牵引出的钢丝拧成1～3层同轴钢索后，再绕制成螺旋弹簧。

本发明采用上述技术方案后，主要特点是：

1)输气稳定。从位于地面，处于静止状态的空气压缩机，可以向运动状态下的钢丝盒稳定供气，能有效控制到钢丝的张力。

2)精确实时控制钢丝的张力。气缸只通过一级传动机构就可将阻力矩加载到阻力盘处，大幅减弱运动副累加的摩擦力的影响，使得张力瞬时响应气压的变化，精确实时控制钢丝的张力。这既简化结构，又保证了多股螺旋弹簧的质量，从而提升了生产多股螺旋弹簧的合格率和美观性。

3)调节方便。当摩擦片和阻力盘经过长时间的接触摩擦磨损后，不能有效的控制钢丝的张紧时，通过调节基座上的位置调节螺钉，使得摩擦片重新与阻力盘贴紧。此能有效控制钢丝的张力，保证多股螺旋弹簧的质量。

4)钢丝抽丝承受的张力小于其许用应力。本发明装置将弹簧在绕制过程中的点接触转化为线面接触，大大增加接触的面积，因而在张力控制器提供同等的张力情况下，单位长度上弹簧所受的应力与钢丝的接触面积成反比，应力就会显著的减小，当施加合适的张力时，钢丝承受的应力小于许用应力，不会产生永久的塑性变形。生产出的弹簧不仅外形美观完整，而且在耐疲劳失稳、耐摩擦、耐松弛特性都很好。从而进一步保证了多股螺旋弹簧的质量，进一步提高了生产多股螺旋弹簧的合格率及美观性。

本发明可广泛应用于多股螺旋弹簧加工机床中，特别适用于数控多股螺旋弹簧加工机床中。

附图说明

图1为本实施例的结构图；

图2为本实施例的侧视图；

图3为图1的A-A阶梯剖视图。

图中：1钢丝牵引导向孔部件，2气缸，3顶杆，4刹车片杠杆，5钢丝盒，6阻力盘轴，7位置调节基座，8铰接杆，9阻力盘，10绕线盘轴，11旋转接头，12绕线盘，13套筒，14螺钉，15钢丝定位销，16钢丝，17摩擦片，18铰接杆，19垫圈，20进气管，21输气管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本发明。

如图1～3所示，一种钢丝盒张力抽丝的防变形装置，主要包括压缩空气输送系统、阻力抽丝系统、钢丝绕线系统、钢丝牵引导向孔部件1及钢丝盒5等。压缩空气输送系统由进气管20、旋转接头11及输气管21组成。阻力抽丝系统主要由气缸2、顶杆3、刹车片杠杆4、摩擦片17、位置调节基座7、阻力盘轴6及阻力盘9组成。钢丝绕线系统主要由绕线盘12、绕线盘轴10及钢丝定位销15组成。钢丝牵引导向孔部件1用紧固螺钉固接在钢丝盒5一端头部，压缩空气输送系统的旋转接头11通过螺纹旋紧固接于钢丝盒5的另一端头部。输气管21的一端用气管接头密闭连接在旋转接头11的中部，另一端也用气管接头密闭连接在阻力抽丝系统的气缸2上，气缸2用螺钉固接在钢丝盒5内固接有钢丝牵引导向孔部件1的一端的一侧板上，进气管20的一端用气管接头密闭连接在旋转接头11的顶部孔中，钢丝盒5由止推轴承活动固接在数控多股螺旋弹簧加工机床旋转架上，进气管20随旋转接头11自由旋转，避免进气管20与旋转的钢丝盒5相互缠绕，进气管20的另一端与机床外部的空气压缩机固定连接，为气缸2提供稳定的气流。钢丝绕线系统的绕线盘轴10的一端用螺钉固接在钢丝盒5靠旋转接头11端的一侧板上，另一端通过套筒13活动连接在另一侧板上，以便绕线盘轴10的抽出，用作绕钢丝的绕线盘12通过轴承活动连接在绕线盘轴10上，以便向阻力盘9输送钢丝16。3个钢丝定位销15沿阻力盘9的靠绕线盘12一侧的外圆均匀设置并用螺母旋紧固接在钢丝盒5的侧板上，另有1个钢丝定位15销设置在阻力盘9与钢丝牵引导向孔部件1之间，并用螺母旋紧固接在钢丝盒5的侧板上，各钢丝定位销15的端头部设置一能穿过钢丝的小孔，其小孔均与阻力盘(9)外圆上的V型槽在一个平面上。阻力抽丝系统的阻力盘轴6用螺钉14固接在钢丝盒5中部的两侧板上，外圆为V型槽的阻力盘9通过轴承活动连接在阻力盘轴6上。钢丝16从绕线盘12输出经过阻力盘9的V型槽，先穿过阻力盘9外圆的3个钢丝定位销15的小孔，再经过阻力盘9的V型槽，再穿过阻力盘9与钢丝牵引导向孔部件1之间的1个钢丝定位销15的小孔，最后穿过钢丝牵引导向孔部件1的导向孔牵引出。在装有气缸2一侧的钢丝盒5侧板上的阻力盘轴6与绕线盘轴10之间，用螺钉固接有摩擦片17的位置调节基座7。刹车片杠杆4为一端小、一端大，刹车片杠杆4大的一端套接在靠气缸2和位置调节基座7侧的阻力盘轴6上，并与位置调节基座7铰接连接，还在刹车片杠杆4的两侧对称固接有摩擦片17，刹车片杠杆4小的一端与顶杆3的一端铰接，顶杆3的另一端与气缸2的表面膜片接触连接(即气缸2的表面膜片抵住顶杆3)。当压缩空气经输气管21输入气缸2后，气缸2表面膜片推动顶杆3向下运动，并带动刹车片杠杆4沿阻力盘轴6向下运动，从而使摩擦片17紧贴在阻力盘9上，对阻力盘9施加阻力矩控制抽丝张力，此时位于阻力盘9外圆V型槽的钢丝16所受到拉应力，因接触面积的增大而显著减小，不会产生钢丝16被压扁的永久性塑性变形。当刹车片杠杆4上的摩擦片17因长期摩擦变薄时，为避免超出气缸2的行程范围，通过调节基座7来调节摩擦片17的位置，保证其正常工作。当绕线盘12上的钢丝16用完后，通过套筒13方便地将绕线盘轴10卸下，再通过专用绕钢丝装置，将钢丝16绕在绕线盘12上，再通过套筒13装回，穿好钢丝16后就可继续使用。

Claims (2)

1.一种钢丝盒张力抽丝的防变形装置，主要包括压缩空气输送系统、阻力抽丝系统、钢丝绕线系统、钢丝牵引导向孔部件(1)及钢丝盒(5)，压缩空气输送系统由进气管(20)、旋转接头(11)及输气管(21)组成，阻力抽丝系统主要由气缸(2)、顶杆(3)、刹车片杠杆(4)、摩擦片(17)、位置调节基座(7)、阻力盘轴(6)及阻力盘(9)组成，其特征在于钢丝绕线系统主要由绕线盘(12)、绕线盘轴(10)及钢丝定位销(15)组成，钢丝牵引导向孔部件(1)固接在钢丝盒(5)一端头部，压缩空气输送系统的旋转接头(11)固接于钢丝盒(5)的另一端头部，输气管(21)的一端连接在旋转接头(11)的中部，另一端连接在阻力抽丝系统的气缸(2)上，气缸(2)固接在钢丝盒(5)内固接有钢丝牵引导向孔部件(1)的一端的一侧板上，进气管(20)的一端固接在旋转接头(11)的顶部孔中，钢丝盒(5)固接在数控多股螺旋弹簧加工机床旋转架上，进气管(20)的另一端与机床外部的空气压缩机固定连接，钢丝绕线系统的绕线盘轴(10)的一端固接在钢丝盒(5)靠旋转接头(11)端的一侧板上，另一端通过套筒(13)活动连接在另一侧板上，用作绕钢丝的绕线盘(12)通过轴承活动连接在绕线盘轴(10)上，2～3个钢丝定位销(15)沿阻力盘(9)的靠绕线盘(12)一侧的外圆均匀设置并固接在钢丝盒(5)的侧板上，另有1～2个钢丝定位销(15)设置在阻力盘(9)与钢丝牵引导向孔部件(1)之间，并固接在钢丝盒(5)的侧板上，各钢丝定位销(15)的端头部设置一能穿过钢丝的小孔，其小孔均与阻力盘(9)外圆上的V型槽在一个平面上，阻力抽丝系统的阻力盘轴(6)固接在钢丝盒(5)中部的两侧板上，外圆为V型槽的阻力盘(9)通过轴承活动连接在阻力盘轴(6)上，钢丝(16)从绕线盘(12)输出经过阻力盘(9)的V型槽，先穿过阻力盘(9)外圆的2～3个钢丝定位销(15)的小孔，再经过阻力盘(9)的V型槽，再穿过阻力盘(9)与钢丝牵引导向孔部件(1)之间的1～2个钢丝定位销(15)的小孔，最后穿过钢丝牵引导向孔部件(1)的导向孔牵引出，在装有气缸(2)一侧的钢丝盒(5)侧板上的阻力盘轴(6)与绕线盘轴(10)之间，固接有摩擦片(17)的位置调节基座(7)，刹车片杠杆(4)为一端小、一端大，刹车片杠杆(4)大的一端套接在靠气缸(2)和位置调节基座(7)侧的阻力盘轴(6)上，并与位置调节基座(7)铰接连接，并在刹车片杠杆(4)的两侧对称固接有摩擦片(17)，刹车片杠杆(4)小的一端与顶杆(3)的一端铰接，顶杆(3)的另一端与气缸(2)的表面膜片接触连接。

2.按照权利要求1所述的钢丝盒张力抽丝的防变形装置，其特征在于一种钢丝盒张力抽丝的防变形装置，主要包括压缩空气输送系统、阻力抽丝系统、钢丝绕线系统、钢丝牵引导向孔部件(1)及钢丝盒(5)，压缩空气输送系统由进气管(20)、旋转接头(11)及输气管(21)组成，阻力抽丝系统主要由气缸(2)、顶杆(3)、刹车片杠杆(4)、摩擦片(17)、位置调节基座(7)、阻力盘轴(6)及阻力盘(9)组成，钢丝绕线系统主要由绕线盘(12)、绕线盘轴(10)及钢丝定位销(15)组成，钢丝牵引导向孔部件(1)用紧固螺钉固接在钢丝盒(5)一端头部，压缩空气输送系统的旋转接头(11)由螺纹旋紧固接于钢丝盒(5)的另一端头部，输气管(21)的一端用气管接头密闭连接在旋转接头(11)的中部，另一端也用气管接头密闭连接在阻力抽丝系统的气缸(2)上，气缸(2)用螺钉固接在钢丝盒(5)内固接有钢丝牵引导向孔部件(1)的一端的一侧板上，进气管(20)的一端用气管接头密闭连接在旋转接头(11)的顶部孔中，钢丝盒(5)由止推轴承活动固接在数控多股螺旋弹簧加工机床旋转架上，进气管(20)的另一端与机床外部的空气压缩机固定连接，钢丝绕线系统的绕线盘轴(10)的一端用螺钉固接在钢丝盒(5)靠旋转接头(11)端的一侧板上，另一端通过套筒(13)活动连接在另一侧板上，用作绕钢丝的绕线盘(12)通过轴承活动连接在绕线盘轴(10)上，3个钢丝定位销(15)沿阻力盘(9)的靠绕线盘(12)一侧的外圆均匀设置并用螺母旋紧固接在钢丝盒(5)的侧板上，另有1个钢丝定位销(15)设置在阻力盘(9)与钢丝牵引导向孔部件(1)之间，并用螺母旋紧固接在钢丝盒(5)的侧板上，各钢丝定位销(15)的端头部设置一能穿过钢丝的小孔，其小孔均与阻力盘(9)外圆上的V型槽在一个平面上，阻力抽丝系统的阻力盘轴(6)用螺钉固接在钢丝盒(5)中部的两侧板上，外圆为V型槽的阻力盘(9)通过轴承活动连接在阻力盘轴(6)上，钢丝(16)从绕线盘(12)输出经过阻力盘(9)的V型槽，先穿过阻力盘(9)外圆的3个钢丝定位销(15)的小孔，再经过阻力盘(9)的V型槽，再穿过阻力盘(9)与钢丝牵引导向孔部件(1)之间的1个钢丝定位销(15)的小孔，最后穿过钢丝牵引导向孔部件(1)的导向孔牵引出，在装有气缸(2)一侧的钢丝盒(5)侧板上的阻力盘轴(6)与绕线盘轴(10)之间，用螺钉固接有摩擦片(17)的位置调节基座(7)，刹车片杠杆(4)为一端小、一端大，刹车片杠杆(4)大的一端套接在靠气缸(2)和位置调节基座(7)侧的阻力盘轴(6)上，并与位置调节基座(7)铰接连接，并在刹车片杠杆(4)的两侧对称固接有摩擦片(17)，刹车片杠杆(4)小的一端与顶杆(3)的一端铰接，顶杆(3)的另一端与气缸(2)的表面膜片接触连接。

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