CN102909876A - 弹簧热强压设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在加工圆柱形弹簧时使用的强压处理设备。一种弹簧热强压设备，包括机架，在机架上设有转轴，在转轴上套接有可旋转的分度盘，分度盘连接有分度盘驱动机构，在分度盘上安装有多个弹簧安装模块，在分度盘外设有加热炉，加热炉上设有进口和出口，在加热炉的进口和出口之间设有强压机构，所述的强压机构位于分度盘的上方，在所述的出口处设有出料装置，在进口和出口之间的距离至少可以容纳三个弹簧安装模块。本发明还提供了一种设计合理、将加热与强压集成在一起，能有效提高弹簧的热衰减性能的弹簧热强压设备；解决了现有技术中存在的弹簧不能在加热条件下进行下一强压工序，工序时间长，效率不够高的技术问题。

Description

弹簧热强压设备

技术领域

本发明涉及一种圆柱形弹簧的加工设备，尤其涉及一种在加工圆柱形弹簧时使用的强压处理设备。

背景技术

弹簧的普遍应用，使弹簧的工作环境越来越恶劣。其中一些弹簧要在高温情况下工作，这种在高温状态下工作的弹簧要求尺寸变化小，所以对弹簧的热衰减要求高。比如汽车双离合器内部的弹簧。我们就必须在弹簧的生产过程中加上热强压这道工艺，用以提高弹簧的热衰减性能。在现在公开的文件中，关于热强压的公开文件有：如中国专利文件中公开的：“弹簧强压机（CN101966758A）”，采用由强压头—压力调节装置—力臂—定位调节装置—主杆—万向接头—连杆—主偏心轮—主轴组成的强压机构；由主轴—伞形齿轮组—副轴—副偏心轮—拨杆—拨头—拨动齿轮—工位轴—工位盘—工位孔组成的拨动机构；由电机—减速机给主轴提供动力。这种工序只是强压并没有对弹簧进行热处理。

发明内容

本发明还提供了一种设计合理、将加热与强压集成在一起，能有效提高弹簧的热衰减性能的弹簧热强压设备；解决了现有技术中存在的弹簧不能在加热条件下进行下一强压工序，工序时间长，效率不够高的技术问题。

本发明同时还提供了一种工装结构简单，占地面积小，定位准确，节能环保，压缩精度高的弹簧强压设备；解决了现有技术中存在的弹簧工装复杂，整个加热和强压需要两个设备，流水线长，占地面积大，压缩精度不够的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种弹簧热强压设备，其特征在于：包括机架，在机架上设有转轴，在转轴上套接有可旋转的分度盘，分度盘连接有分度盘驱动机构，在分度盘上安装有多个弹簧安装模块，在分度盘外设有加热炉，加热炉上设有进口和出口，在加热炉的进口和出口之间设有强压机构，所述的强压机构位于分度盘的上方，在所述的出口处设有出料装置，在进口和出口之间的距离至少可以容纳三个弹簧安装模块。分度盘的一部分上包裹有加热炉，让分度盘上的弹簧在加热炉内获得加热，分度盘的另外一部分在加热炉外，用于安装弹簧、强压和出料。转轴和分度盘的转动将固定在分度盘上的弹簧由加热炉的进口转入加热炉内进行加热，提高弹簧的热衰减性能，在分度盘上的弹簧经过加热后，在出口处经过强压机构的强压，然后由出料装置的地方落入出料槽，完成一个循环。在进口和出口之间的至少设置三个弹簧安装模块，弹簧安装模块上可以安装多个弹簧，设置至少三个，其中在进口处的一个为了装夹弹簧，在出口处的一个用于强压，另外一个位于出料装置处，用于将成型好后的弹簧放入出料槽。将加热和强压集成在一个设备上，占地面积小，而且效率高，同时也提高了弹簧的热衰减性能。在整个设备上，可以通过高度集成的数控控制系统完成强压设备的各构件的动作，可以方便的设定各种参数，并且各构件的实时参数也可以显示在控制界面上，方便操作。

出料装置可以是一个由气缸带动的推料机构，将分度盘上的弹簧由上向下推入出料槽内，也可以是一顶出机构将弹簧从弹簧安装模块内顶出，通过滑道进入出料槽内。作为优选，所述的出料装置包括一底板，所述的底板位于分度盘下方，底板与分度盘同轴，底板的宽度不小于弹簧安装模块的宽度，在底板上设有一缺口，在缺口的下方设有出料槽，所述的缺口位于加热炉出口处。底板与分度盘通大，在非缺口处，底板始终与分度盘相接触，弹簧的下底面位于底板上，当分度盘运转到缺口处，由于重力作用，弹簧直接由缺口处落出，不需要其余的外加推动力。而缺口的大小大约是两个弹簧安装模块的大小，这样，其中一个弹簧安装模块下方有强压底板，在强压工序时，强压头对弹簧进行强压抵接在强压底板上，另外一个弹簧安装模块下方对应的缺口就是利用重力将弹簧落入出料槽。

作为优选，所述的分度盘的驱动机构为分度盘驱动电机，分度盘驱动电机的输出轴连接有转轴，在分度盘的外圆周表面设有定位卡槽，定位卡槽的数量与弹簧安装模块的数量相同，在机架上固定有定位机构，所述的定位机构包括一定位导向座，在定位导向座上设有定位气缸和定位顶杆，定位顶杆与所述的定位卡槽配合。利用分度电机控制分度盘转动实现多工位转动的粗定位，为了提高定位效果，使得每一个转动都比较精确，在分度盘外再增加一个定位机构，使得精度更高，减少其他处理动作对定位精度造成的偏差，同时能减轻电机的工作压力。在进行精确定位时，分度盘旋转，旋转到定位机构处，定位顶杆卡接入定位卡槽内，实现精确定位，定位卡槽深度较浅，定位顶杆是弹性件，分度盘再度旋转时，定位卡槽与定位顶杆脱开继续转动。

作为优选，所述的加热炉上设有匀风电机，在加热炉内的内壁设有隔热层，在加热炉内设有加热管，加热管以转轴为中心呈辐射状分布，所述的加热炉呈不闭合的环形。加热炉上的匀风电机让加热炉内的温度均匀度更好。加热炉内的隔热层进行保温同时防止加热炉内的热量影响外部构件。加热炉进口和出口之间要留有进料、强压和出料的位置，因此加热炉在分度盘上的投影只是覆盖分度盘的一部分。加热炉形成一个大于180°的扇形形状。加热炉为扇形，其内的加热管辐射状分布，方便布置。

作为优选，所述的加热炉包括进口加热炉和出口加热炉，进口加热炉位于弹簧进口一侧，所述的出口加热炉位于弹簧出口一侧，所述的进口加热炉的体积大于出口加热炉的体积，进口加热炉内的加热管的数量大于出口加热炉的加热管的数量，在进口加热炉和出口加热炉上各设有一个匀风电机，在加热炉内的内壁设有隔热层，在加热炉内设有加热管，加热管以转轴为中心呈辐射状分布。分为两个加热炉，方便装拆和检修，同时在进口加热炉内由于是弹簧的进入方向，因此其内的加热管分布相对密集，可以快速提高加热炉内的温度，让弹簧迅速升温，提高弹簧的热衰减性能。

作为优选，所述的加热炉与转轴之间设有隔热体，所述的隔热体包括套接在转轴上的隔热套和隔热罩，所述的隔热罩位于隔热套上，隔热体呈圆柱状，隔热罩将隔热套固定在加热炉与转轴之间的凹槽内。在加热炉的中心部分留出一个空间，不但可以方便转轴的定位和装拆，同时可以有效减小炉内空间，有利于炉内温度快速升温，并且空间内填充隔热体能有效防止加热炉内的温度外泄，提高加热炉内的保温性。

强压机构可以是气动强压，也可以是液压重力强压等，作为优选，所述的强压机构包括固定在机架上的强压驱动电机，强压驱动电机通过传动件连接有压头板，压头板的一端连接有导向件，在压头板的下方设有强压底板，强压底板位于分度盘下方，强压底板固定在机架上，在压头板的下表面设有多个强压头，所述压头板上的强压头数量与弹簧安装模块上的待加工弹簧数量相同。强压驱动电机带动压头板向下运动，压头板上的强压头压向弹簧安装模块内的弹簧，强压头与弹簧一一对应。通过精准的定位完成精确的强压。

作为更优选，所述的传动件包括与驱动电机通过联轴器连接的丝杆，丝杆上套接有丝杆螺母，丝杆螺母固定在活塞杆上，活塞杆连接有强压板，强压板的端部连接有强压推板，强压推板套接在导向光轴上，导向光轴固定在导向座上，导向光轴有四根且相互平行，导向座固定在机架上。采用伺服电机驱动丝杆作为压缩动力系统。精密配合的缸体和活塞杆作为导向机构，四点定位的光轴配合直线轴承座来防止强压机构的偏转。控制方面采用光栅尺和编码器的闭环控制确保压缩的位置精度。

作为优选，所述的弹簧安装模块数量为15~25个，弹簧安装模块均布在分布盘上，所述的弹簧安装模块包括呈矩阵形式固定在分度盘内的弹簧固定座，分度盘上开设有通孔，弹簧固定座与通孔过渡配合，在弹簧固定座内安装有待加工弹簧。弹簧强压的时间为1~25秒，弹簧安装模块的数量满足足够的加热时间，保证弹簧在加热炉内的热衰减性能好。加工不同的弹簧时，可以选择不同的弹簧固定座，弹簧固定座的外径不变，其内径根据加工的不同弹簧的规格，选择不同的弹簧固定座。

作为优选，所述的机架包括上机架和下底座，所述的上机架为龙门架结构，在上机架上固定有强压机构的强压电机及强压传动件，同时还固定有分度盘的驱动机构，分度盘的驱动机构为分度盘驱动电机，在下底座上固定将分度盘定位的定位机构和强压机构内与压头板对应的强压底板。采用龙门结构，且设计成分体式，极大的降低了设备的生产和安装的难度。为了提高生产效率，就必须提高设备的单次压缩弹簧的数量。由于本设备的单个弹簧的压缩力最大能达到2000N，总压力最高有42000N。所以本设备采用了龙门式机架结构，这样能保证设备在强压弹簧时候的牢固度和变形量，从而从根本上保证了设备的压缩精度。

因此，本发明的弹簧热强压设备具备下述优点：1、加热和强压在一个设备上完成，生产效率高，占地面积小。2、在分度盘上设置多个弹簧安装模块，并在分度盘外安装定位机构，实现精准的定位，提高弹簧的加工精度。3、分体式加热炉和加热炉内的加热管的布置，方便装拆，同时能保证弹簧在进口内能快速升温，提高弹簧的热衰减性能。

附图说明

图1是本发明的弹簧热强压设备的立体示意图。

图2图1内的主视图。

图3图1内的左视图。

图4是图1的俯视图。

图5是图1内的加热炉和分度盘部分放大的立体图。

图6是图1内的分度机构和强压机构的详细结构图。

图7是图6内A处的放大图。

图8是图1内的加热炉剖视图。

图9是图1内的加热炉的俯视内部局剖示意图。

具体实施方式

 下面通过实施例，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

 实施例：

如图1所示，一种弹簧热强压设备，包括机架，在机架上固定有圆形的分度盘39，分度盘39上安装有弹簧安装模块40，弹簧安装模块40内有待加工的弹簧，在分度盘39外有加热炉，分度盘39通过转轴38可以在加热炉内旋转，在加热炉的外面有强压机构和定位机构。通过加热炉的加热和强压机构的强压完成弹簧的加工工序。在分度盘的外圆周表面开设有定位卡槽56，定位卡槽56的数量与弹簧安装模块40的数量相同，在旋转时，定位卡槽与定位机构的定位顶杆配合使用，实现对分度盘的精确定位。

如图2和3所示，机架包括上机架2和下底座1，其中上机架2为龙门架结构。在上机架2上安装有强压驱动机构和分度盘驱动机构，在下底座1上安装有一加热炉安装座42、一定位机构和强压机构的导向结构，在加热炉安装座42上方安装有一大于180°的扇形加热炉。定位机构包括固定在下底座1上的定位杆安装座3，在定位杆安装座3上固定有定位导向座5，在定位导向座5内固定有定位气缸4，定位气缸4内安装有定位顶杆6。定位机构位于强压机构的导向机构的一侧，位于加热炉的进口处。如图4所示，加热炉包括进口加热炉44和出口加热炉43，进口加热炉44和出口加热炉43通过铰链51连接。在进口加热炉44和出口加热炉43的上方都安装有一个匀风电机41。进口加热炉44为180°的半圆形结构，而出口加热炉43为120°的扇形结构，进口加热炉44和出口加热炉43内均布置有加热管和隔热层。加热管52通过加热管安装座53固定在加热炉外环面的内壁上，进口加热炉44内的加热管52的数量大于出口加热炉43内的加热管52的数量，可以保证弹簧在进入加热炉后迅速升温。加热炉内的隔热层16全覆盖在加热炉的内壁上（如图9所示）。

如图5和6所示，在上机架2和下底座1之间安装有一转轴38，转轴38的上端固定在上机架3的中心，转轴38的下端固定在下底座1的中心。在上机架2上安装有分度电机调节座35，在分度电机调节座35上安装有分度盘驱动电机7和分度减速器8，分度驱动电机7的输出轴带动第一分度驱动齿轮33旋转，第一分度驱动齿轮33与第二分度驱动齿轮34啮合，第二分度驱动齿轮34连接在转轴上，转轴通过转轴承座36和轴承37固定在上机架2上。转轴38的另一端固定有一与转轴同步旋转的分度盘39和一与分度盘39同轴的位于分度盘39下方的底板14，底板14套接在转轴38上不随转轴38旋转。在底板14下固定有底板支撑座15，底板支撑座15套接在转轴38上。分度盘39上安装有25个弹簧安装模块40，每个弹簧安装模块40内安装有三列七排呈矩阵分布的21个弹簧，弹簧安装模块40是由弹簧固定座55和安装在弹簧固定座55内的弹簧构成，在分度盘39上开设有21个通孔，然后将“T”形的弹簧固定座55放入通孔内，弹簧座55的外径与通孔的内径为过渡配合，在弹簧座55内放有圆柱形弹簧（如图7所示）。

分度盘39外套接有加热炉，也就是分度盘39通过转轴38的旋转，其上的各个弹簧安装模块40可以依次通过加热炉。弹簧在进入加热炉内时是高出分度盘39的上表面的，在出口处通过固定在机架上的强压机构进行强压入弹簧固定座内。

分度盘39呈圆形， 在加热炉的进口和出口之间，留有三个弹簧安装模块40的空隙。在分度39盘的下方与分度盘39同轴的套接在转轴上有一底板14，底板14也呈扇形，也就是在底板14上有一扇形缺口，扇形缺口的大小可以容纳三个弹簧安装模块40，其中靠近加热炉进口处的弹簧安装模块用于将弹簧放入弹簧安装模块内，靠近加热炉出口处的弹簧安装模块下方安装有强压底板，而位于中间的弹簧安装模块的下方是出料槽。

弹簧强压机构包括一与弹簧安装模块40大小对应的压头板31，在压头板31上固定有与弹簧安装模块40内的弹簧数量对应的强压头32，在压头板31下有强压底板17，强压底板17位于分度盘39之下，与压头板31位于同一轴线上。压头板31通过活塞杆接头22连接有活塞杆23，活塞杆23缸体13内运动，缸体13固定在上机架2上，缸体13与上机架2之间通过防尘圈24和防尘圈座25密封，防止灰尘及其他杂物进入缸体，增加设备的使用寿命。缸体13上端连接有丝杆安装座12，在丝杆安装座12的上方连接有强压电机安装座11，在强压电机安装座11上固定有强压驱动电机9和减速器10。强压驱动电机9的输出轴通过联轴器30连接有丝杆26，丝杆26通过丝杆支撑轴承28和锁紧螺母29固定在丝杆安装座12内，丝杆26通过套接在其上的丝杆螺母27带动活塞杆23在缸体内运动。

压头板31的侧面连接有强压推板20，强压推板20上开设有四个通孔。在下底座1上固定有一光轴座18，在光轴座18的四个脚上各安装有一光轴19，四根光轴19形成一矩形。四根光轴19穿接到强压推板20上的四个通孔内，光轴19与通孔通过直线轴承21连接。

如图8所示，在加热炉和转轴之间留有一环形的空间，在环形空间内填充有隔热套54，隔热套54套接在转轴38上，在隔热套54的上方通过隔热罩45将隔热套54固定在加热炉上表面。匀风电机41通过匀风电机安装座46固定在加热炉上，匀风电机安装座46与加热炉之间安装有匀风电机隔热层47。匀风电机41的输出轴通过风扇轴承座50连接有风扇轴49，风扇轴上套接有匀风风扇48，

工作流程如下：

1.    开启电源，设备出口加热炉43，入口加热炉44工作，加热管52开始加热，当温度达到预设温度后，设备开始正式工作。

2.    工人把待强压的弹簧放入弹簧安装模块40内。

3.    分度盘39在分度盘驱动电机7，分度减速器8，第一分度驱动齿轮33，第二分度驱动齿轮34，分度驱电机调节座35，转轴承座36，轴承37，转轴38共同作用下前进一个工位

4.    分度盘39每运行一个工位，都将依靠定位顶杆6进行精确定位，定位顶杆安装座3，定位气缸4，定位顶杆导向座5，在精确定位过程中起动力和导向的作用。分度盘在每个工位都将停顿一定的时间，该时间可以根据产品的需求自由设定。

5.    如此反复，待强压的弹簧在进过18个工位后达到强压工位。这个18个工位的运行总时间就是弹簧的加热时间,加热时间可根据弹簧的线径自由设定。

6.    弹簧达到强压工位后，安装在压头板31上面的强压头32对弹簧进行压缩并保持一定的时间后释放，该时间也可根据工艺要求自由设定。弹簧的压缩动作是依靠强压驱动电机9经过减速器10后驱动丝杆26旋转运动，丝杆26驱动丝杆螺母27做直线运动，从而推动活塞杆23做伸缩运动。缸体13对活塞杆23的伸缩运动起导向作用。强压推板20在直线轴承21和光轴19的作用下能防止压头板31发生偏转。活塞杆接头22起力的传递作用，并且能方便零位的调节。防尘圈24和防尘圈座25能阻止灰尘及其他杂物进入缸体13，增加设备的使用寿命。

7.    弹簧热压完成后，分度盘39再前进一个工位。强压后的弹簧在自重的情况下落入出料槽。分度盘39再前进一个工位，到达零位。自此一个循环完成。

8.    上述所有的动作都是并行处理。

Claims (10)

1. 一种弹簧热强压设备，其特征在于：包括机架，在机架上设有转轴，在转轴上套接有可旋转的分度盘，分度盘连接有分度盘驱动机构，在分度盘上安装有多个弹簧安装模块，在分度盘外设有加热炉，加热炉上设有进口和出口，在加热炉的进口和出口之间设有强压机构，所述的强压机构位于分度盘的上方，在所述的出口处设有出料装置，在进口和出口之间的距离至少可以容纳三个弹簧安装模块。

2.根据权利要求1所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的出料装置包括一底板，所述的底板位于分度盘下方，底板与分度盘同轴，底板的宽度不小于弹簧安装模块的宽度，在底板上设有一缺口，在缺口的下方设有出料槽，所述的缺口位于加热炉出口处。

3.根据权利要求1或2所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的分度盘的外圆周表面设有定位卡槽，定位卡槽的数量与弹簧安装模块的数量相同，在机架上固定有定位机构，所述的定位机构包括一定位导向座，在定位导向座上设有定位气缸和定位顶杆，定位顶杆与所述的定位卡槽配合。

4.根据权利要求1或2所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的加热炉上设有匀风电机，在加热炉内的内壁设有隔热层，在加热炉内设有加热管，加热管以转轴为中心呈辐射状分布，所述的加热炉呈不闭合的环形。

5.根据权利要求1或2所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的加热炉包括进口加热炉和出口加热炉，进口加热炉位于弹簧进口一侧，所述的出口加热炉位于弹簧出口一侧，所述的进口加热炉的体积大于出口加热炉的体积，进口加热炉内的加热管的数量大于出口加热炉的加热管的数量，在进口加热炉和出口加热炉上各设有一个匀风电机，在加热炉内的内壁设有隔热层，在加热炉内设有加热管，加热管以转轴为中心呈辐射状分布。

6.根据权利要求1或2所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的加热炉与转轴之间设有隔热体，所述的隔热体包括套接在转轴上的隔热套和隔热罩，所述的隔热罩位于隔热套上，隔热体呈圆柱状，隔热罩将隔热套固定在加热炉与转轴之间的凹槽内。

7.根据权利要求1或2所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的强压机构包括固定在机架上的强压驱动电机，强压驱动电机通过传动件连接有压头板，压头板的一端连接有导向件，在压头板的下方设有强压底板，强压底板位于分度盘下方，强压底板固定在机架上，在压头板的下表面设有多个强压头，所述压头板上的强压头数量与弹簧安装模块上的待加工弹簧数量相同。

8.根据权利要求7所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的传动件包括与驱动电机通过联轴器连接的丝杆，丝杆上套接有丝杆螺母，丝杆螺母固定在活塞杆上，活塞杆连接有强压板，强压板的端部连接有强压推板，强压推板套接在导向光轴上，导向光轴固定在导向座上，导向光轴有四根且相互平行，导向座固定在机架上。

9.根据权利要求1或2所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的弹簧安装模块数量为15~25个，弹簧安装模块均布在分布盘上，所述的弹簧安装模块包括呈矩阵形式固定在分度盘内的弹簧固定座，分度盘上开设有通孔，弹簧固定座与通孔过渡配合，在弹簧固定座内安装有待加工弹簧。

10.根据权利要求1或2所述的弹簧热强压设备，其特征在于：所述的机架包括上机架和下底座，所述的上机架为龙门架结构，在上机架上固定有强压机构的强压电机及强压传动件，同时还固定有分度盘的驱动机构，分度盘的驱动机构为分度盘驱动电机，在下底座上固定将分度盘定位的定位机构和强压机构内与压头板对应的强压底板。

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