CN101458533B - 绕制多股螺旋弹簧的钢丝张力控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，包括钢丝张力调节及信号发射部分和钢丝张力信号接收显示部分；钢丝张力调节及信号发射部分，包括内层钢丝旋转架和外层钢丝旋转架，在内、外层钢丝旋转架上设有的独立支架；在独立支架的内侧设有力传感器，钢丝经力传感器从第三导向轮引出；内、外层钢丝旋转架的各个独立支架上的力传感器分别通过导线与张力测量板电路、无线电发射电路连接；钢丝张力信号接收显示部分，包括无线电接收板、计算机和显示器。其优点是：通过对多股弹簧缠绕时各股钢丝张力控制，绕成的弹簧中各股钢丝应力基本一致，使弹簧工作可靠，并延长使用寿命。

Description

绕制多股螺旋弹簧的钢丝张力控制方法及装置

技术领域

本发明涉及缠绕钢丝绳的控制装置，具体涉及缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置。

背景技术

多股螺旋弹簧是由多股钢丝拧成钢索，并同时绕制成的螺旋弹簧，其结构分为无芯股和有芯股(芯股也分为1股或多股钢丝)的多股螺旋弹簧。多股螺旋弹簧的特点是柔度大，工作可靠性高，比单股钢丝绕成的螺旋弹簧具有非常明显的优势，目前被广泛地应用在特种机械的复位、缓冲等关键部位，在机械行业中具有较大的推广应用价值。但是，多股螺旋弹簧的制造难度较大，且随钢丝的股数的增多而增大，也随钢丝层数的增多而增大。现有的制造技术是将各股钢丝从钢丝盒中拉出到拧索器进行直接拧索，各股钢丝没有张力约束，完全是随机的，这样带来的结果是缠制成的多股螺旋弹簧各股钢丝应力是不一致的，造成螺旋弹簧工作时，各钢丝在螺旋弹簧各工作点对负荷大小的贡献时机出现不一致，应力分配不一致，从而使生产的各个成品螺旋弹簧负荷有较大的离散性，一般在200N以上波动，螺旋弹簧成品合格率只有20％左右。螺旋弹簧工作时的直压力和回弹力差值大于35％以上，螺旋弹簧工作时发生严重的圈与圈之间的错位现象，这样使其严重干涉工作机构；另一方面由于钢丝应力的不一致，造成螺旋弹簧各钢丝的疲劳寿命有较大的差异，常常造成个别钢丝提前断裂。因此，应对缠绕钢索的各股钢丝的张力加以控制，才能保证用该钢索制造的多股螺旋弹簧的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，它能对缠绕钢索的各股钢丝张力进行有效的控制，使各股钢丝张力基本一致，从而减小多股螺旋弹簧各圈之间的错位现象，使多股螺旋弹簧工作负荷的散差得到有效的控制，以提高工作可靠性，延长使用寿命。

本发明所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，包括钢丝张力调节及信号发射部分和钢丝张力信号接收显示部分；

钢丝张力调节及信号发射部分，包括至少3个定位连接在内层旋转轴上的独立支架组成的内层钢丝旋转架和至少6个定位连接在外层旋转轴上的独立支架组成的外层钢丝旋转架；

独立支架包括左支承板、右支承板、设在左支承板和右支承板之间的框架，设在框架内的钢丝盒、第一导向轮和张力调节装置，框架的右端通过第一锥套和悬浮调节螺钉定位连接在右支承板的上部；

其特征在于：在独立支架的左支承板内侧设有力传感器，框架的左端通过第二锥套与力传感器外壳的右侧紧靠；钢丝盒中的钢丝经第一导向轮、张力调节装置、第二锥套、力传感器、左支承板及其外侧的第三导向轮引出；

内层钢丝旋转架的各个独立支架上的力传感器分别通过导线与第一张力测量板连接，第一张力测量板与第一无线电发射板和第一电源板连接；

外层钢丝旋转架上的各个独立支架上的力传感器分别通过导线与第二张力测量板连接，第二张力测量板与第二无线电发射板和第二电源板连接；

钢丝张力信号接收显示部分，包括接收第一无线电发射板和第二无线电发射板信号的无线电接收板、与无线电接收板连接的计算机、与计算机连接的第一显示器和第二显示器。

所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，其内层钢丝旋转架上设有3-9个独立支架，外层钢丝旋转架上设有6-15个独立支架。

所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，其张力调节装置的壳体固定在框架内，在张力调节装置壳体内的下部设有第二导向轮，嵌在橡胶弹簧上的压轮与第二导向轮接触，钢丝从第二导向轮和压轮之间经过，压板位于橡胶弹簧之上，调节螺钉的下端穿过框架和张力调节装置壳体与压板的上面接触。张力的大小通过调节螺钉进行调节。

所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，在第一张力测量板和第二张力测量板上分别设有张力测量电路。

所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，在第一无线电发射板和第二无线电发射板上分别设有的无线电发射电路。

所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，在无线电接收板上设有无线电接收电路。

本发明的优点是：通过对多股弹簧缠绕时各股钢丝张力控制，绕成的弹簧中各股钢丝应力基本一致，并使制成的多股螺旋弹簧在工作时，各股钢丝在各工作点的贡献趋于一致；使弹簧工作可靠，并延长使用寿命。如原生产的多股弹簧，在负荷合格后，检验样圈和样柱时较难通过；成品弹簧的P1值为：直压力540-500N时，回弹力在290-400N；P2值为：直压力900-1100N时，回弹力在700-800N；寿命试验后，P1值降为190-300N(直压力)，P2值降为460-600N(直压力)。现行生产中通过调定钢丝压紧装置，使张力显示在80N时进行缠簧弹簧，成品弹簧结果是P1值为：直压力508N，回弹力480N；P2值为：直压力1056N，回弹力986N；弹簧压到P2时，检验样圈能轻松通过，在自由状态时检验样柱也能轻松通过。寿命试验后，P1值为465N(直压力)，P2值为920N(直压力)。

附图说明

图1是本发明的钢丝张力调节及信号发射部分安装在钢索缠绕装置上并与多股弹簧缠绕设备配套绕制弹簧的示意图。

图2是独立支架的放大示意图。

图3是图2部的A-A放大示意图。

图4是外层钢丝旋转架的电器原理示意图。

图5是内层钢丝旋转架的电器原理示意图。

图是钢丝张力信号接收显示部分的电器原理示意图。

图7是张力测量电路图。

图8是无线电发射电路的电路图。

图9是无线电接收电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1，缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，包括钢丝张力调节及信号发射部分和钢丝张力信号接收显示部分；钢丝张力调节及信号发射部分，包括6个定位连接在内层旋转轴15上的独立支架组成的内层钢丝旋转架和12个定位连接在外层旋转轴16上的独立支架组成的外层钢丝旋转架；

内层旋转轴15安装在钢索缠绕装置12的右部，由第一电动机13驱动；外层旋转轴16安装在钢索缠绕装置12的左部，由第二电动机6驱动；钢索缠绕装置12沿轨道14移动，与多股弹簧缠绕设备35配套绕制弹簧。

参见图2和图3，独立支架包括左支承板7、右支承板9、设在左支承板和右支承板之间的框架19，设在框架内的钢丝盒10、第一导向轮20和张力调节装置21，框架的右端通过第一锥套18和悬浮调节螺钉17定位连接在右支承板的上部；在独立支架的左支承板7内侧设有力传感器23，框架19的左端通过第二锥套22与力传感器外壳的右侧紧靠；钢丝盒中的钢丝8经第一导向轮、张力调节装置、第二锥套、力传感器、左支承板及其外侧的第三导向轮30引出；力传感器的型号为：BK-2FA100kg；制造厂家为中国航天航空研究院。

所述的张力调节装置21的壳体固定在框架内，在张力调节装置壳体内的下部设有第二导向轮24，嵌在橡胶弹簧25上的压轮28与第二导向轮接触，钢丝8从第二导向轮和压轮之间经过，压板27位于橡胶弹簧之上，调节螺钉26的下端穿过框架19和张力调节装置壳体与压板的上面接触。橡胶弹簧3的作用是保持钢丝压紧力的平衡，其材质是硅橡胶。

参见图5，内层钢丝旋转架的各个独立支架上的力传感器23分别通过导线与第一张力测量板11-1连接，第一张力测量板与第一无线电发射板11-2和第一电源板11-3连接；

参见图4，外层钢丝旋转架上的各个独立支架上的力传感器23分别通过导线与第二张力测量板11-4连接，第二张力测量板与第二无线电发射板11-5和第二电源板11-6连接；

参见图6，钢丝张力信号接收显示部分，包括接收第一无线电发射板和第二无线电发射板信号的无线电接收板31、与无线电接收板连接的计算机32、与计算机连接的第一显示器33和第二显示器34。

参见图7，在第一张力测量板11-1和第二张力测量板11-2上分别设有张力测量电路。该张力测量电路包括双4位二进制计数器U1和U2、并入/串出移位寄存器译码器U3和U4、单片机U5、微功耗信号放大器U6、高精度电压型运放U7、电压-频率转换器U8、光电耦合器U9，分别与第一无线电发射板和第二无线电发射板上的无线电发射电路连接；将测得的值经过张力测量电路的U3、U4、进行读数值片选，通过U5、U6、U7输出；

参见图8，在第一无线电发射板11-2和第二无线电发射板11-5上分别设有的无线电发射电路。该无线电发射电路包括：单片机U1、并入/串出移位寄存器译码器U3和U4、电压接口收发器U5和U6、无线收发模块U7；分别与第一张力测量板和第二张力测量板上的J1(接口)和J2(接口)进行连接；将测得的信号通过U3和U4进行译码后，通过U5、U6、U7输出。

参见图9，在无线电接收板31上设有无线电接收电路。该无线电接收电路，包括线驱动器U1、单片机U2、电压接口收发器U4和U5、无线电收发模U6，接收的信号经过机U2、U4、U5、U6进行采集、解码还原成所需的数字信号，通过U1的232串口(为U1RS-232线驱动器一电器元件)至计算机由第一显示器和第二显示器显示出来，这样便完成了张力的测量，无线传输、数字显示的全过程。

Claims (6)

1.缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，包括钢丝张力调节及信号发射部分和钢丝张力信号接收显示部分；

钢丝张力调节及信号发射部分包括内层钢丝旋转架和外层钢丝旋转架，其中内层钢丝旋转架由至少3个定位连接在内层旋转轴(15)上的独立支架组成，外层钢丝旋转架由至少6个定位连接在外层旋转轴(16)上的独立支架组成；

每个所述独立支架包括左支承板(7)、右支承板(9)、设在左支承板和右支承板之间的框架(19)，设在框架内的钢丝盒(10)、第一导向轮(20)和张力调节装置(21)，框架的右端通过第一锥套(18)和悬浮调节螺钉(17)定位连接在右支承板的上部；

其特征在于：在独立支架的左支承板(7)内侧设有力传感器(23)，框架(19)的左端通过第二锥套(22)与力传感器外壳的右侧紧靠；钢丝盒中的钢丝(8)经第一导向轮、张力调节装置、第二锥套、力传感器、左支承板及其外侧的第三导向轮(30)引出；

内层钢丝旋转架的各个独立支架上的力传感器(23)分别通过导线与第一张力测量板(11-1)连接，第一张力测量板与第一无线电发射板(11-2)和第一电源板(11-3)连接；

外层钢丝旋转架上的各个独立支架上的力传感器(23)分别通过导线与第二张力测量板(11-4)连接，第二张力测量板与第二无线电发射板(11-5)和第二电源板(11-6)连接；

钢丝张力信号接收显示部分，包括接收第一无线电发射板和第二无线电发射板信号的无线电接收板(31)、与无线电接收板连接的计算机(32)、与计算机连接的第一显示器(33)和第二显示器(34)。

2.根据权利要求1所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，其特征在于：内层钢丝旋转架上设有3-9个独立支架，外层钢丝旋转架上设有6-15个独立支架。

3.根据权利要求1或2所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，其特征在于：所述的张力调节装置(21)的壳体固定在框架(19)内，在张力调节装置壳体内的下部设有第二导向轮(24)，嵌在橡胶弹簧(25)上的压轮(28)与第二导向轮接触，钢丝(8)从第二导向轮和压轮之间经过，压板(27)位于橡胶弹簧之上，调节螺钉(26)的下端穿过框架(19)和张力调节装置壳体、与压板(27)的上面接触。

4.根据权利要求1或2所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，其特征在于：在第一张力测量板(11-1)和第二张力测量板(11-2)上分别设有张力测量电路。

5.根据权利要求1或2所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，其特征在于：在第一无线电发射板(11-2)和第二无线电发射板(11-5)上分别设有无线电发射电路。

6.根据权利要求1或2所述的缠绕制作多股螺旋弹簧钢丝张力控制装置，其特征在于：在无线电接收板(31)上设有无线电接收电路。

Images