CN103121069A - 弧形弹簧成形机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹簧的制作设备。一种弧形弹簧成形机，包括机架，在机架上设有工作台和控制系统，工作台上设有供弹簧运动的导槽，在机架上设有由控制系统控制动作的夹持送料系统、排序送料系统、开距系统、位置反馈系统和端头定位系统；排序送料系统位于导槽的一端，开距系统和位置反馈系统位于导槽的另一端，开距系统和位置反馈系统位于导轨的两侧；开距系统包括固定在机架上相互平行且同步运动预紧压块和开距压块；端头定位系统包括可旋转定位的定位柱塞，定位柱塞的中心线与待加工弹簧的中心线重合。本发明提供了一种能方便加工，能自动完成弹簧的起始圈定位，弧线成形的弧形弹簧成形机；解决了现有技术中存在的弧形弹簧成形繁琐的技术问题。

Description

弧形弹簧成形机

技术领域

本发明涉及一种弹簧的制作设备，尤其涉及一种加工弧形弹簧的成形机。

背景技术

弹簧在现在的应用中非常的普遍，各行各业根据不同的用途采用不同强度刚度和使用寿命的弹簧。弹簧的普遍应用，使弹簧的结构呈现多样化，其中汽车双质量飞轮里大量用到一种弧形弹簧，由于弧形弹簧与圆柱形螺旋弹簧加工工艺存在较大的差别，所以在生产加工设备上也有很大的不同。在现在专利文件中，公开的弹簧成形的设备有，中国专利：“一种弹簧成型机（CN2832350Y）”它包括送线机构、切刀机构、外径控制机构以及螺距控制机构，采用一个凸轮来控制两个控制杆A和B，通过合理设计凸轮的曲线，就可以使两个线规滑动刀架C、D在控制杆A、B的控制下按一定规律开合，从而实现对弹簧外径的控制，安装凸轮的轴是由伺服马达带动，通过计算机程序控制伺服马达，在计算机中输入相应的参数，就能精确地生产出相应尺寸的弹簧。“一种弹簧成型机（CN201880832U）”，包括一机架，机架上设有由动力机构带动的转轴，转轴上装夹有能随转轴转动的芯棒，转轴上设有用于固定弹簧线端部的卡口，芯棒上套设有对弹簧线进行导向的导向杆，且当弹簧线的端部固定于卡口内时在动力机构驱动芯棒转动的作用下所述的弹簧线能穿过导向杆并绕制于芯棒上。“全自动板弹簧成型机（CN201205588Y）”，包括送料机构、高频装置、弯钩卷绕机构、切断冲模机构、感应器和控制柜，弯钩卷绕机构包括伺服电机、中间齿轮、卷轴、伸缩汽缸和连接器，机架上的伺服电机输出轴端的齿轮通过中间齿轮与因装在卷轴上的齿轮相连，卷轴支撑在机架的轴孔中，伸缩汽缸安装在机架上，其伸缩轴轴端与连接器固定连接，卷轴的一端装在连接器的轴孔中，另一端与芯轴因装在套筒里，芯轴的轴端面具有可插入弹簧板的槽；切断冲模机构包括液压缸、上冲模、下冲模，上冲模与下冲模的冲头行程到最终位置时，其之间的间隙即是成型弹簧外弯钩的形状。但是上述的专利文件都是对螺旋形弹簧进行加工，对于弧形弹簧是不适用的。

发明内容

本发明提供了一种能方便加工，能自动完成弹簧的起始圈定位，弧线成形的弧形弹簧成形机；解决了现有技术中存在的弧形弹簧成形繁琐的技术问题。

本发明同时提供了一种可以加工不同曲率半径，通用性好，且润滑效果好的弧形弹簧成形机；解决了现有技术中存在的对于弧形弹簧加工的设备单一的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种弧形弹簧成形机，包括机架，在机架上设有工作台和控制系统，所述的工作台上设有供弹簧运动的导槽，在机架上设有由控制系统控制动作的夹持送料系统、排序送料系统、开距系统、位置反馈系统和端头定位系统；夹持送料系统包括夹持件，夹持件固定在夹持座上，夹持座连接有拖板，所述的拖板在工作台上运动，运动方向与导槽的轴线同向；所述的排序送料系统位于导槽的一端，开距系统和位置反馈系统位于导槽的另一端，开距系统和位置反馈系统位于导轨的两侧；排序送料系统包括供料箱，送料部件推动供料箱内的弹簧到导槽内；开距系统包括固定在机架上相互平行且同步运动预紧压块和开距压块；所述的端头定位系统包括可旋转定位的定位柱塞，定位柱塞的中心线与待加工弹簧的中心线重合。由控制系统控制设备上的各部件运动，在控制系统内编好程序，首先启动排料送料系统，将待加工弹簧有排料送料系统送入导槽内，导槽的形状可以使V形或者燕尾形或者圆弧形。待加工直弹簧在导槽内后，夹持送料系统通过丝杆的带动，夹持送料系统的导向柱塞插入弹簧的端部，由电机带动丝杆转动，从而推动导槽内的弹簧向前运动，运动的距离由控制系统设置，当弹簧的一端伸出导槽端部时，导槽尾部的端头定位系统开始向夹持送料系统方向运动，直至端头定位系统的定位柱塞插入了待加工弹簧的另一端并将弹簧旋转至工艺要求加工的角度，因为在弧形弹簧加工时，弧形弹簧的两端面有并紧圈，而对于不同场合，并紧圈的端面磨削端与弧形的弯曲角度是有一定要求的，端头定位系统完成此道工序，将弹簧旋转到所需角度，控制系统在端头定位系统完成旋转工序后，命令夹持送料系统的夹持件将弹簧夹紧并沿着导槽退后到设定好的零点位置，此时控制系统命令位置反馈系统开始工作，监测弹簧的进给量，然后开距系统的开距压块对弹簧进行开距，将直弹簧加工成弧形弹簧，完成加工后，弹簧落入收料箱，夹持送料系统退回到起始位置，开距系统向上运动到初始位置，进行下一个弹簧的加工。本发明的弹簧成形机在一个设备上由控制系统控制各个系统准确的完成弧形弹簧的加工，所有工序步骤由程序自动控制，成形效果好自动化程度高。

同时可以在工作台上安装照明系统，帮助设备在光线比较暗的情况下工作。

夹持机构可以是三爪卡盘，或者螺栓自动定心锁紧机构。作为优选，所述的夹持件包括夹持柱塞和夹持气缸，夹持柱塞与弹簧相接的端面为弧面，夹持气缸固定在夹持座上，在夹持座固定在拖板上，所述的拖板连接有丝杆，丝杆位于工作台下方，丝杆由电机驱动，在夹持座上还设有一导向柱，导向柱的中心线与导槽平行，待加工的弹簧的端部套接在导向柱上，夹持柱塞的中心线与导向柱的中心线相交。夹持气缸与工作台之间是倾斜布置的，气缸随着气缸座整体运动，倾斜的布置在工作台上，可以不影响视线，同时不会干涉其余部件的工作。夹持件采用夹持气缸进行夹紧，结构简单，方便控制，夹持柱塞的断面与待加工弹簧的外圆周表面形状相同，可以让气缸方便夹紧，不会径向窜动。导向柱塞入待加工弹簧的端头，提供导向和固定，在夹持座运动时，使得待加工弹簧在导槽内不会跑偏，丝杆带动夹持座和夹持座上的各个部件一起运动，推动弹簧在导槽内运动，丝杆运转平稳，结构简单。

供料箱可以为斗形，在供料箱的下端开设一个开口，利用重力直接将弹簧落入导槽内，也可以利用机器手将供料箱内的弹簧放入导槽内。作为优选，所述供料箱的前箱壁上铰接有摆动重锤，在供料箱的后侧设有送料部件，所述的送料部件包括送料气缸，送料气缸固定在机架上，送料气缸连接有弹簧推块，在供料箱的后侧的底部开设有供弹簧推块进出的开口，所述的弹簧推块的运动行程大于供料箱到导槽的距离。供料箱的宽度略大于带加工弹簧的直径，使得待加工的弹簧在供料箱内排列成一竖排，利用重力下落到供料箱的开口，供料箱的开口只能供一个弹簧通过，在供料箱的前端面的摆动重锤的端部落在开口处，防止弹簧滚出，利用弹簧推块的推力，克服摆动重锤的阻力将弹簧水平推到导槽内，弹簧推块回缩，第二个弹簧落下，再利用弹簧推块推入导槽内。采用此种结构，结构简单节省空间，方便在工作台上安装，同时便于调整和控制。

作为优选，所述的预紧压块固定在连杆上，所述的连杆的一端位于预紧缸体内，在预紧缸体的顶端设有压缩弹簧，连杆的端部与弹簧的端面相接触，连杆的外圆周表面上设有环形挡块；所述的开距压块与预紧压块平行，开距压块通过连接柱的固定在压块座上，预紧缸体固定在连接板的上端面，压块座固定在连接板的下端面上，预紧缸体的底端面到预紧压块之间的距离大于连接板到开距压块之间的距离，所述的连接板与升降电机相连，升降电机固定在机架上。升降电机带动预紧缸体、压块座还有连接板同步上下，压块座的上下运动带动开距块的上下运动，从而实现开距，连杆的长度大于连接柱的长度，当升降电机带动整体向下运动时，预紧压块先与弹簧接触，升降电机带动压块座和预紧缸体继续运动，预紧缸体里的缓冲弹簧将预紧压块压紧待加工弹簧，然后利用开距压块对弹簧进行开距，缓冲弹簧的压紧行程大于预紧压块抵接在待加工弹簧上后，预紧压块与开距压块之间的距离。在保证了压紧的情况下，进行开距，安全性高，稳定性好，形成的弧形弹簧效果好。在开距结束后，升降电机带动连接板、压块座和预紧缸体向上运动，连杆上的环形挡块卡接在预紧缸体的端口，带动预紧压块向上运动。

作为优选，所述的预紧压块与待加工弹簧相接的面为平面，所述的开距压块通过连接柱的固定在压块座上，在压块座上开设有注油孔和螺纹孔，所述的螺纹孔与连接柱垂直，所述的开距压块是由两个倾斜的弧形斜面构成，开距压块以连接柱的中心线为中心旋转。在压块座上设置注油孔，可以添加润滑油，润滑油自动流到开距压块的两个斜面上，起到与弹簧钢丝润滑的作用，避免挤伤钢丝表面。开距压块的端部为一条线，开距压块卡入两个弹簧钢丝圈之间的间隙，进行开距，从而形成弧形弹簧，将开距压块旋转不同角度，开距压块切入弹簧间隙的角度就不同，与弹簧的横截面平行时，开距最小，清楚的弧形弹簧越平直；与弹簧的横截面的夹角越大，开距越大，形成的弧形弹簧的弯曲角度越大。

作为优选，所述的端头定位系统包括两组气缸，一组为推动气缸，另一组为旋转气缸，气缸连接有定位柱塞，在定位柱塞上设有定位挡块。待加工弹簧的两端面是有并紧的弹簧，且弹簧的端面是磨削过的，因此弹簧的起始端与弹簧的起始圈之间是有一个角度变化的，形成一个凹槽，定位挡块卡入凹槽内后，通过控制系统设定的角度进行旋转一定角度，从而实现在弹簧加工时保证弹簧的弯折角度与弧形端面的夹角，满足不同使用场合的使用需求，提高产品的质量。当然，控制定位柱塞的气缸也可以采用伺服电机等其余驱动设备。

位置反馈系统可以为各种光电传感器或者磁学式感应器等，作为优选，所述的位置反馈系统为激光感应器。激光感应器的光斑直径应选择0.1mm左右，以满足间距更密的弹簧加工。

因此，本发明的弧形弹簧成形机具备下述优点：弧形成型弹簧的成型效果好，加工简单，自动化程度高，在一台设备上可以加工不同曲率半径的弧形弹簧，可以实现精确控制，满足不同生产需要使用的弹簧。

附图说明

图1是本发明的弧形弹簧成形机的示意图。

图2是图1内的夹持送料系统的放大的主视示意图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的俯视图。

图5是图1内的排序送料机构的放大的示意图。

图6是图5的A-A剖视图。

图7是图1内的开距系统的放大的主视示意图。

图8是开距压块和压块座的仰视图。

图9是图7的左视图。

图10是端头定位系统的端部的放大示意图。

具体实施方式

 下面通过实施例，并结合附图，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，弧形弹簧成形机，包括机架1，在机架1上设有工作台2和控制系统3，工作台3上安装有供弹簧运动的导槽4。控制系统3的操作编程键盘位于机架1的左侧，在工作2台上安装有夹持送料系统5、排序送料系统6、开距系统7、位置反馈系统8和端头定位系统9和照明系统35。上述系统都是通过控制系统3编制好的程序进行先后动作。夹持送料系统5位于导槽4的最右端，夹持送料系统5位于导槽4上，可顺着导槽4运动，在夹持送料系统5的侧面，也就是导槽4的右端的后侧安装有排序送料系统6，排序送料系统6内排列有待加工的圆柱形弹簧10，弹簧10由排序送料机构6送到导槽4内，在导槽4的最左端的机架上安装有开距系统7，开距系统7位于导槽4的上方，可以对准导槽4内的待加工弹簧10进行开距，同时，在导槽4的最左端的槽沿上安装有位置反馈系统8，位置反馈系统8与开距系统7配合使用，位置反馈系统8确认了距离以后，开距系统7进行开距操作，照明系统位于开距系统的上方。端头定位系统9固定在机架1上，位于导槽4之外，在导槽4内的待加工的弹簧10的一端运动到导槽4外时，待加工弹簧10的端部与端头定位系统9相接，由端头定位系统9将弹簧10旋转到适当的位置，夹持送料机构5夹紧弹簧后，向后推回，使得整个弹簧10重新位于导槽内，再进行开距。

如图2所示，夹持送料系统5包括夹持件，夹持件是由夹持气缸11和夹持柱塞12构成。夹持气缸11固定在夹持座13上，如图3和4所示，夹持座13连接有拖板14，拖板14与工作台3下方的丝杠15连接，丝杆15通过伺服电机带动旋转，从而带动拖板14运动，拖板14上连接的夹持座13和夹持件均沿着丝杆15的轴向方向运动，丝杆15是与导槽4平行的，也就是整个夹持系统通过丝杆15的带动可以在工作台上运动，从而推动待加工弹簧10在导槽4内运动，丝杆与拖板之间又一遮罩36，防止工作台上的部件落入机架内。夹持气缸11与拖板之14间是有夹角的，就是夹持气缸11是倾斜的安装，夹持柱塞12与待加工弹簧10相接的端面为弧形面，夹持柱塞12与待加工弹簧10的外圆周表面贴合从而在不损伤弹簧的外表面的情况下夹紧。在夹持座13上还安装有一个导向柱16，导向柱16位于导槽4的端部，当待加工弹簧10由排序送料机构送到导槽4后，夹持送料系统向左运动，导向柱16插入到待加工弹簧的端部，从而夹持送料系统带动待加工弹簧在导槽内平稳运动。

如图5和6所示，排序送料机构6包括长方形的供料箱17，供料箱17位于导槽4的内侧，供料箱17每层刚好能通过一根弹簧，多根弹簧重叠的堆放在供料箱17内，在供料箱17的下方开设有一个开口，开口刚好能容纳一个弹簧进出，在供料箱17的前箱壁上铰接有摆动重锤18，摆动重锤18的自由端位于开口的中部，正好可以防止供料箱17内的弹簧滚出来。在供料箱17的后侧安装有送料部件，送料部件包括送料气缸19，送料气缸19固定在机架上，送料气缸19连接有弹簧推块20，弹簧推块20的运动行程大于供料箱17到导槽4的距离，送料气缸19带动弹簧推块20推动供料箱开口内的待加工弹簧，摆脱摆动重锤18的阻力，将待加工弹簧送入导槽内。

如图7和8和9所示，开距系统7包括固定在机架上的升降电机，升降电机连接有连接板21，在连接板21的上表面固定有预紧缸体22，在连接板21的下表面固定压块座23。在预紧缸体22的顶部安装有缓冲弹簧24，缓冲弹簧24的下方有一连杆25，连杆25靠近预紧缸体22的部分安装有一环形挡块26，在连杆25伸出预紧缸体22的端部固定有预紧压块27，预紧压块27与待加工弹簧10相接触的表面为平面。在压块座23内有一连接柱28，在连接柱29的端部连接有开距压块29，开距压块29是由两个倾斜的弧形斜面构成，开距压块29以连接柱28的中心线为中心旋转，调整开距压块的角度α，来调整加工的弧形弹簧的曲率半径。预紧缸体22的底端面到预紧压块之间的距离大于连接板到开距压块之间的距离。在压块座上开设有注油孔30和螺纹孔31，所述的螺纹孔与连接柱垂直，注油孔添加润滑油，避免挤伤钢丝表面，螺纹孔用于锁紧连接柱。

在导槽4的外侧，与开距系统对应的安装有激光感应器32，激光感应器的光斑直径为0.1mm，通过激光感应器反馈的数据来确定开距系统上下运动。

如图10所示，端头定位系统包括两组气缸，一组为推动气缸，另一组为旋转气缸，气缸连接有定位柱塞33，在定位柱塞上设有定位挡块34。定位挡块34碰到弹簧的起始圈上的凹坑时，带动待加工的弹簧旋转到正确角度，然后夹持气缸带动夹持柱塞将待加工弹簧夹紧，退回到导槽内的零点，开始进行开距。

使用时，在控制系统指令下，一送料气缸推动弹簧推块运动，弹簧推块将供料箱内最下层的一根弹簧推出到导槽内，供料箱上面的弹簧在自重条件下依次往下滑到底。

夹持柱塞在控制系统指令下，向左推动导槽内的弹簧到指定位置停住。

端头定位系统的定位柱塞接触到弹簧端圈，旋转气缸驱动柱塞头旋转一周，在旋转过程中，定位柱塞的端头定位挡块碰到弹簧端头，即带动弹簧也旋转，当挡块旋一周后，停在一个事选调好的固定角度后，弹簧端头起始圈也即停在这个固定的角度，完成起始圈自动定位。

然后，夹持气缸伸出，与柱塞配合夹住弹簧端部。

夹持机构将弹簧送到开距压块下方，在送料过程中，反馈系统激光感应器对弹簧间距位置进行精确定位，当感应到弹簧间距到达开距压块正下方时，通知夹持机构暂停送料，开距机构开始往下运动，将开距压块压入弹簧间距内，迫使弹簧间距单侧变大。在开距压块挤压弹簧时，有润滑系统供油，润滑油流到弹簧钢丝与压块间，可避免压块擦伤钢丝表面。

开距压块压到设定高度后即退回原点，夹持送料机构接着继续往前方送一段距离，并重复进行定位、开距、返回动作。从而将弹簧一侧的所有有效圈的节距进行扩大。

当最后一个弹簧间距被扩大后，夹持气缸先退回，松开弹簧，开距压块再退回，弹簧在自重和钢丝挤压压块斜面挤的情况下自动脱落，进入滑道，掉入接料箱内。

 上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种弧形弹簧成形机，其特征在于：包括机架，在机架上设有工作台和控制系统，所述的工作台上设有供弹簧运动的导槽，在机架上设有由控制系统控制动作的夹持送料系统、排序送料系统、开距系统、位置反馈系统和端头定位系统；夹持送料系统包括夹持件，夹持件固定在夹持座上，夹持座连接有拖板，所述的拖板在工作台上运动，运动方向与导槽的轴线同向；所述的排序送料系统位于导槽的一端，开距系统和位置反馈系统位于导槽的另一端，开距系统和位置反馈系统位于导轨的两侧；排序送料系统包括供料箱，送料部件推动供料箱内的弹簧到导槽内；开距系统包括固定在机架上相互平行且同步运动预紧压块和开距压块；所述的端头定位系统包括可旋转定位的定位柱塞，定位柱塞的中心线与待加工弹簧的中心线重合。

2.根据权利要求1所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述的夹持件包括夹持柱塞和夹持气缸，夹持柱塞与弹簧相接的端面为弧面，夹持气缸固定在夹持座上，在夹持座固定在拖板上，所述的拖板连接有丝杆，丝杆位于工作台下方，丝杆由电机驱动，在夹持座上还设有一导向柱，导向柱的中心线与导槽平行，待加工的弹簧的端部套接在导向柱上，夹持柱塞的中心线与导向柱的中心线相交。

3.根据权利要求1或2所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述供料箱的前箱壁上铰接有摆动重锤，在供料箱的后侧设有送料部件，所述的送料部件包括送料气缸，送料气缸固定在机架上，送料气缸连接有弹簧推块，在供料箱的后侧的底部开设有供弹簧推块进出的开口，所述的弹簧推块的运动行程大于供料箱到导槽的距离。

4.根据权利要求1或2所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述的预紧压块固定在连杆上，所述的连杆的一端位于预紧缸体内，在预紧缸体的顶端设有压缩弹簧，连杆的端部与弹簧的端面相接触，连杆的外圆周表面上设有环形挡块；所述的开距压块与预紧压块平行，开距压块通过连接柱的固定在压块座上，预紧缸体固定在连接板的上端面，压块座固定在连接板的下端面上，预紧缸体的底端面到预紧压块之间的距离大于连接板到开距压块之间的距离，所述的连接板与升降电机相连，升降电机固定在机架上。

5.根据权利要求3所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述的预紧压块固定在连杆上，所述的连杆的一端位于预紧缸体内，在预紧缸体的顶端设有压缩弹簧，连杆的端部与弹簧的端面相接触，连杆的外圆周表面上设有环形挡块；所述的开距压块与预紧压块平行，开距压块通过连接柱的固定在压块座上，预紧缸体固定在连接板的上端面，压块座固定在连接板的下端面上，预紧缸体的底端面到预紧压块之间的距离大于连接板到开距压块之间的距离，所述的连接板与升降电机相连，升降电机固定在机架上。

6.根据权利要求1或2所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述的预紧压块与待加工弹簧相接的面为平面，所述的开距压块通过连接柱的固定在压块座上，在压块座上开设有注油孔和螺纹孔，所述的螺纹孔与连接柱垂直，所述的开距压块是由两个倾斜的弧形斜面构成，开距压块以连接柱的中心线为中心旋转。

7.根据权利要求5所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述的预紧压块与待加工弹簧相接的面为平面，在压块座上开设有注油孔和螺纹孔，所述的螺纹孔与连接柱垂直，所述的开距压块是由两个倾斜的弧形斜面构成，开距压块以连接柱的中心线为中心旋转。

8.根据权利要求1或2所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述的端头定位系统包括两组气缸，一组为推动气缸，另一组为旋转气缸，气缸连接有定位柱塞，在定位柱塞上设有定位挡块。

9.根据权利要求1或2所述的弧形弹簧成形机，其特征在于：所述的位置反馈系统为激光感应器。

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