CN1034685A - 用线材卷制弹簧的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属金属压力加工领域。本装置有两个互 相平行但方向相反的心轴(1、2)。每根心轴一端夹紧 在弹簧夹头(3、4)内，另一端固定在旋转衬套(5、6) 内。在心轴(1、2)上各有一个用线材(14、15)绕制弹 簧(12、13)用的成型组件(10、11)，两个成型组件装 在共用拖板(7)上，拖板(7)可沿心轴(1、2)纵向移 动。按照本发明，每个组件(10、11)配有一个弹簧螺 旋线升角调节机构。

Description

本发明与金属压力加工有关，具体地说，是一种用线材卷制弹簧的装置。

本发明最适合机械制造业用来卷制指数为1.8～3的线材小内径弹簧，包括卷制内燃机盒形挡油环膨胀弹簧和有匝间压力的弹簧，即弹簧套。

此外，本装置还可用于卷制塑性材料螺旋元件，以及电工上用的电热元件螺旋丝。

已知的一种用线材卷制弹簧的装置已在苏联专利申请书（3314756号）中公开披露，该发明亦属本发明者所有，与本发明同时提出申请专利。

已知的装置有两个位置平行但方向相反的心轴，每个心轴一端固定在弹簧夹头内，另一端则固定在旋转衬套内。每根心轴上各有一个线材弹簧成形组件，两个成形组件装在一个共用的拖板上，拖板可沿心轴纵向移动。

每个成形组件有一个壳体，壳体内有一个两级台阶式的槽，其中一级台阶内容纳卷上弹簧的心轴，槽内还有线材拉线模，将线材引向心轴。拉线模出口在两级台阶交界处。

在已知的装置内，弹簧螺旋线转角由弹簧成形组件的导向件决定，在工作过程中不能调节。因此，每一种规格尺寸和螺旋线转角的弹簧都需要一种专用的成形组件。

而且，在工作过程中拉线模要磨损，而这种磨损又无法补偿，因而使弹簧螺旋线升角减小，使弹簧质量降低。

本发明的目的是提供一种卷制线材弹簧的装置，其弹簧成形组件的结构设计能保证在卷制过程中调节弹簧螺旋线的升角及螺距。

为达到这一目的所用的装置有一个底座，底座上有两个弹簧夹头和两个带旋转传动装置的衬套，以及两个互相平行但方向相反的心轴。心轴一端夹紧在弹簧夹头内，另一端则固定在旋转衬套内。每根心轴上有一线材弹簧成形组件，两个成形组件装在一个共用的拖板上。拖板可沿心轴纵向移动。每个成形组件有一个壳体，壳体内有一个二级台阶形的槽，其中一级台阶容纳卷上弹簧的心轴。成形组件内还有一个拉线模，将线材引向心轴，拉线模出口在两级台阶交界处。每个弹簧成形组件还有一个调节弹簧螺旋线升角的机构，装在壳体的槽内。

每个弹簧螺旋升角调节机构最好在弹簧成形组件壳体的槽内装一个可沿心轴纵向移动的梳状件。梳状件上有与心轴轴线成一定角度的槽，这个角度等于弹簧螺旋线的升角，槽的节距等于弹簧螺距。每个机构还有一个滑块。滑块装在梳状件底座方面，在传动装置带动下可能沿心轴做往复运动。滑块内有一个圆柱状心杆，可绕本身轴线自由旋转，其轴线垂直于心轴轴线，心杆内有孔，与心杆旋转轴线垂直，此孔与拉线模的孔重合。

为了补偿梳状件梳齿的磨损，滑块往复运动可采用丝杆式传动装置。丝杆固定在成形组件壳体内，以防纵向移动，与滑块之间用螺纹连接。

为了绕制错距弹簧，每个弹簧螺旋线升角调节机构最好采用一个冂形滑块，滑块在传动装置带动下沿心轴做往复运动。滑块内有槽，槽内有两个压紧衬垫，衬垫向着心轴的面为圆柱形表面，其直径等于弹簧外径。其中一个衬垫端面上有支承突起，突起高度等于弹簧线材直径，用以支承弹簧的最后一匝。升角调节机构还有一个圆柱形心杆，可绕其自身轴线自由旋转，其轴线与心轴轴线垂直。心杆内有一孔，孔的方向垂直于心杆旋转轴线，此孔与拉线模的孔重合。

冂形滑块的传动装置为一动力缸，缸的活塞杆内装有螺杆，螺杆与滑块端面贴紧。

为了在卷制弹簧时能平滑地改变螺距，每个弹簧螺线外角调节机构皆应有一推杆。推杆一端为锥面，另一端装有滚轮，滚轮可绕其轴线旋转。还有一个靠模，靠模工作表面靠紧滚轮的圆柱外表面。转动杆一端固定在弹簧成形组件壳体内，转动杆的旋转轴线垂直于心轴轴线，其另一端紧靠在推杆的锥形面上。转动杆内有纵向槽。槽内有止动件，挡住弹簧的最后一匝，将弹簧的力传到成形组件壳体上。

止动件也可做成片状，装在旋转杆的槽内，一面贴在槽的内表面上。止动件上钻有锥形孔，用以穿过心轴，且转动杆的旋转轴线与心轴轴线重合。

为了提高止动件的寿命，最好将其做成滚轮状，固定在转动杆壳体内，滚轮旋转中心至转动杆轴线距离等于滚轮半径，滚轮端面至心轴轴线距离等于心轴半径，滚轮的圆柱形表面顶住弹簧最后一匝。

下面参照附图对本发明的实施例做详细的说明。

图1为本发明的卷制线材弹簧装置示意图，俯视总图，带局部剖视。

图2为本发明的拖板，带两个弹簧成形组件，总图，水平方向纵剖面，按比例放大。

图3为弹簧旋线升角调节机构构造方案，带滑块往复运动传动装置，水平方向纵剖面。

图4为图3中的A向视图。

图5为本发明的弹簧螺旋线升角调节机构的另一个构造方案，带冂形滑块传动装置，水平方向的纵剖面。

图6为本发明弹簧螺旋线升角调节机构的又一方案，水平方向的纵剖面。

图7为图6中沿Ⅶ-Ⅶ线的剖面。

图8为本发明图5中弹簧螺旋线升角调节机构方案，其止动件为滚轮状，水平方向的纵剖面。

图9为图8中沿Ⅸ-Ⅸ线的剖面。

图1中的线材弹簧卷制装置有互相平行但方向相反的心轴1、2。心轴一端固定在弹簧夹头3、4内，另一端在旋转衬垫5、6内。弹簧12、13的成形组件10、11装在共用拖板7上，将线材14、15绕在心轴1、2上，拖板7可沿心轴1、2纵双移动。成形组件10、11各有一个壳体16（图2）、17，壳体内有槽18、19，用以容纳心轴1、2。

槽18、19各有两级台阶。槽18有台阶20和21;槽19有台阶22和23。槽18的台阶21容纳心轴1上卷着线材14制成的弹簧12的部分23。槽19的台阶22容纳心轴2上用线材15绕制弹簧13的部分25。

槽18、19各有一个拉线模26、27，其出口在台阶交界处，编号为20、21、22、23。

弹簧夹头3（图1）和4装在主轴组件30、31的主轴28、29内。主轴组件30、31上装有动力缸30′、31′，与主轴28、29的旋转传动装置（图中未示）一起装在共用底座32上。卷制弹簧12、13用的线材14、15装在线盘33、34上。

按照本发明，弹簧成形组件10、11各有一个弹簧螺旋线升角调节机构，装在壳体16、17的槽18、19内。

图3中弹簧35的螺旋线升角调节机构在弹簧35的成形组件壳体37的槽36内沿顺心轴1有一个梳状件38，梳状件有槽39，槽与心轴1轴线O₁-O₁的垂直线之间形成夹角α（图4），角α与弹簧35的螺旋线升角β（图3）相等，槽的节距a与弹簧35的螺距h相等。调节机构还有一滑块40，从梳状件38的底座一面装在壳体37内，可在传动装置带动下沿心轴1轴线O₁-O₁做往复运动。圆柱形心棒41装在滑块40内，能绕其自身轴线C-C自由旋转，轴线C-C垂直于心轴1的轴线O₁-O₁。滑块40有孔42，孔42垂直于心棒41的旋转轴线C-C，此孔与将线材14导向心轴1的拉线模43的孔相重合。

滑块40的往复运动传动装置有一螺杆44，用螺帽44′固定在成形组件壳体37内，以防止纵向移动，螺杆通过螺纹连接45与滑块40相连。

图5为弹簧46的螺旋升角调节机构，此机构采用冂形滑块47，装在用线材14绕制弹簧46的成形组件壳体49的槽48内。此滑块可在传动装置带动下沿心轴1的轴线O₁-O₁方向做往复运动。圆柱形心棒50装在弹簧46成形组件壳体49内，能绕其自身轴线C′-C′自由旋转，轴线C′-C′垂直于心轴1的轴线O₁-O₁。

冂形滑块47上有槽51，槽内有两个压紧衬垫52、53，衬垫向着弹簧46的表面为圆柱形，其曲率半径与弹簧46外表面的曲率半径R相等。

其中一个衬垫52端面上有支承突起54，突起高度与线材14的直径d相等，顶在弹簧46的最后一匝上。

心棒50内有孔55，此孔垂直于心棒50的旋转轴线C′-C′，并与拉线模孔56重合，拉线模将线材14引向心轴1。

冂形滑块47的传动装置为一动力缸57，其活塞杆58内有一螺杆59，紧顶在滑块47端面上。

图6是弹簧螺旋线升角调节机构的又一方案。在其用线材14绕制弹簧61（图7）的成形组件壳体60内装有一个推杆62（图6）。推杆62一端为锥形表面，另一端装有一个滚轮63，此滚轮可绕自身轴线旋转。调节机构还有一个靠模64，其工作表面65与滚轮63的圆柱形外表面靠紧。拨杆66悬臂安装在弹簧61的成形组件壳体61内。止动件顶住弹簧61的最后一匝，并将弹簧61的力传给弹簧61的成形组件壳体60。

拨杆66的旋转轴线N-N垂直于心轴1的轴线O₁-O₁。拨杆内有一纵向槽67，槽内有止动件。拨杆66的自由端贴紧推杆62的锥形表面。

止动件为片状件68（图7），装在拨杆66的槽67内。片状件68的一个表面69贴紧槽67的内表面，并有一个锥形孔70，用以容纳心轴1。拨杆66的轴线N-N与心轴1的轴线O₁-O₁重合，也与和表面69相对的片状件68表面71相重合（表面69紧贴在槽67的表面上）。

图8中的止动件为滚轮72，固定在拨杆壳体66内的轴73上。其旋转中心K（图9）至拔杆66的旋转轴线N-N的距离等于滚轮72的半径r。滚轮72的端面74（图8）至心轴1轴线O₁-O₁的距离等于心轴1半径，滚轮72的圆柱表面75顶住弹簧76的最后一匝（图9）。

弹簧76的成形组件还有一个支承衬垫77，弹簧76在卷制过程中压紧在衬垫77上，另一个衬垫78将弹簧76压紧在支承衬垫77上。

线材弹簧卷制装置工作过程如下：先将装置做好启动前的准备。从拖板7上取下弹簧12的成形组件10。从线盘33上拉出线材14，将其穿过拉线模26（图2）。

用手动夹具（图中未示）将穿过拉线模26的线材14端头卷在一段直径与心棒1相等的棒上，这样卷成的弹簧段12长度应能保证其牢固地夹紧在弹簧夹头3内（图1）。将卷好的弹簧段12放入弹簧成形组件10的槽18内。然后将成形组件10装在拖板7上，用螺钉固定住（图中未示）。

将心轴1一端穿过卷好的弹簧段12。将拖板7放在最左端位置。

将拖板置于在最左位置后，心轴1一端刚性固定在旋转衬套5内（衬套5装在主轴组件31壳体内）。

调整动力缸30′，使其活塞杆（图中未示）加压于弹簧夹头3，将弹簧12与心轴1夹紧。从控制台（图中未示）发出启动主轴28、29的指令。主轴28开始向卷有弹簧12的心轴1传递转矩。

心轴1旋转，将穿过弹簧成形组件10（图1）的拉线模26（图2）的线材14卷绕上。

当弹簧12最后一匝形成时，在台阶式槽18的台阶20与穿过拉线模26卷向心轴1的线材14之间产生一个由主轴28向主轴29的力。

成形组件11将此力传递给拖板7。拖板7开始自主轴28向主轴29移动，到达最右端位置。在最右端位置时，动力缸30′松开弹簧夹头3，此时转矩停止从主轴30′向心轴1和弹簧12传递。线材14停止向心轴1卷绕，拖板7停止移动，主轴28、29停止旋转。

然后将线材15穿入成形组件11。

从拖板7取下成形组件11，从线盘34拉出线材15，将其穿过拉线模27（图2）。

在手动夹具（图中未示）上将穿过拉线模27的线材15卷到直径与心轴2相等的圆棒上，制成一段弹簧13，其长度应保证能牢固地夹紧在弹簧夹头4内（图1）。

将卷好的弹簧段放入成形组件11的槽19内，然后将组件装在拖板7上，用螺钉固定（图中未示）。

将心轴2一端穿入卷好的弹簧段13（拖板7在最右端位置）。心轴2刚性固定在主轴组件30的旋转衬套内。

调整动力缸30′，使活塞杆（图中未示）加压力于弹簧夹头4，将弹簧13与心轴2夹紧。从控制台（图中未示）发出接通主轴28、29的指令。主轴28开始将转矩传给卷上弹簧段13的心轴2。

心轴2旋转，卷上穿过弹簧成形组件11（图1）的拉线模27（图2）的线材15。

弹簧13最后一匝成形时，在台阶型槽19的台阶23和穿过拉线模27引向心轴2的线材15之间产生一个从主轴29向主轴28的力。

成形组件11将此力传给拖板7。拖板7从主轴29向主轴28移动，直到最左端位置。在最左端位置动力缸31′松开弹簧夹头4。转矩停止从主轴29向心轴2和弹簧13传递。线材15停止向心轴2上卷绕。拖板7停止移动。主轴28、29停止旋转。

通过控制台上的转换开关（图中未示）使装置转入自动工作状态。

在自动工作状态下，装置工作程序如下：

按压控制台上的按钮“开”。主轴28、29开始旋转（拖板7在最左端位置）。动力缸30′的活塞杆（图中未示）加压力于弹簧夹头3，将弹簧12与心轴1夹紧。主轴28开始将转矩传给卷上弹簧12的心轴1。心轴1旋转，卷上穿过弹簧成形组件10的拉线模26的线材14。

弹簧12最后一匝成形时，在台阶型槽18的台阶20和穿过拉线模卷向心轴1的线材14之间产生一个从主轴28向主轴29的力。成形组件10将此力传递给拖板7。

拖板7开始沿导轨8、9从主轴28向主轴29移动，同时通过成形组件11从心轴2上退下卷好的弹簧13，通过弹簧夹头4和动力缸31′的空心活塞杆（图中未示）投入收集斗（图中未示）。

拖板7达到最右端位置时，向传动装置28发出从弹簧夹头3解除压力的指令。弹簧夹头3松开，心轴1与卷在上面的弹簧12松开。主轴28停止向心轴1和弹簧12传递转矩。

拖板7停在最右端位置。

动力传动装置31′通过活塞杆（图中未示）将力传递给弹簧夹头4，接通动力传动装置的指令自动发出。弹簧夹头4夹紧弹簧13与心轴2。主轴29开始将转矩传递给卷上弹簧13的心轴2。心轴2旋转，卷上穿过成形组件11的拉线模27的线材15。

弹簧13最后一匝成形时，在台阶型槽19的台阶23和穿过拉线模27卷向心轴2的线材15之间产生一个从主轴29向主轴28的力。成形组件11将此力传递给拖板7。

拖板7开始沿导轨8、9从主轴29向主轴28移动，同时借助于成形组件10从心轴1上取下卷在它上面的弹簧12，通过弹簧夹头3和动传动装置30′的空心活塞杆（图中未示）放入收集斗（图中未示）。

在拖板7达到最左端位置时，向动力传动装置31′发出松开弹簧夹头4压力的指令。弹簧夹头4松开，将卷上弹簧13的心轴2放松。主轴29停止向心轴2和弹簧13传递转矩。拖板7停在左端位置。

发出接通动力缸30′的指令。

如此循环往复。

图3所示的装置用于卷绕定长螺距的弹簧。

装置工作原理如下：

当弹簧35与心轴1夹紧在旋转的弹簧夹头3内时，弹簧35与心轴1一起沿梳状件38的斜槽39旋转，形成“丝杆-螺母”运动 体，其中弹簧35与心轴1起丝杆的作用，梳状件38与斜槽39起螺母的作用。由于弹簧35与心轴1夹紧在旋转的弹簧夹头3内，梳状件38固定在壳体37内，壳体37又固定在拖板7上，所以弹簧35沿梳状件38斜槽39旋转产生的力能推动梳状件做匀速直线运动。

由于梳状件38磨损而使螺距出现偏差时，移动滑块40及其中安装的心棒41便可校正螺距。

这时心棒41内的拉线模43按照弹簧35的螺旋线升角α安装，这就保持了弹簧35的螺距不变。

图5中的装置工作原理如下：

动力缸57的活塞杆58处于最右端位置。冂形滑块47也在同一位置，滑块上装有压紧衬垫52和压紧衬垫53，衬垫52上有突起54。

主轴28传给弹簧46和心轴1转矩。弹簧46和心轴1开始旋转，此时线材14通过心棒50的拉线模56以弹簧46的螺旋线升角α卷上心轴1。

在心轴1上卷绕弹簧46的最后一匝时，在这最后一匝与压紧衬垫52的突起54之间产生一个向右方推动拖板7的力。

需要改变弹簧46的螺距时，发出使动力缸57活塞杆58和螺杆59向右移动的指令。动力缸57的活塞杆58和螺杆59向右移动，这时冂形滑块47也向右移动，带着衬垫52、53也向右移动。

压紧衬垫52向右移动时，心棒50中的拉线模56绕轴线C旋转。弹簧46的螺旋线升角α改变，从而使其螺距改变。

这样一来，图3所示的装置即可卷绕变螺距弹簧。

图6、7中的装置工作原理如下：

卷在心轴1上的弹簧61与心轴1一起放在支承衬垫77与压紧衬78之间，以防弹簧61水平方向移动。弹簧61的最后一匝顶在片状件68的表面71上。片状件68装在拨杆66的槽67内，拨杆66绕轴线N-N旋转，并改变弹簧61螺旋线升角α的角度。当弹簧61与心轴1旋转时，线材14穿过旋转杆66以α角度送入绕区，卷到心轴1上。

当弹簧61卷到心轴1上时，在弹簧61最后一匝与片状件68的表面71之间产生一个向右的力，富动拖板7向右移动。当拖板7向右移动时，推杆62的滚轮72沿装在底座32上的靠模64的工作表面65滚动。

由于靠模64具有异形工作表面65，滚轮63在表面上滚动时，通过轴63′作用于推杆62，使其垂直移动。推杆62移动时，其锥形端作用于转动杆66的自由端，使转动杆绕其轴线N-N旋转，从而改变弹簧61的螺旋线升角α。

图6、7中装置的用途是以沿弹簧61长度平滑改变螺距的方式卷绕弹簧。

图8、9中装置的用途是提高止动件的寿命。这一装置的工作原理如下：

弹簧76卷到心轴1上时，与在轴73上旋转的滚轮72互相作用，即弹簧76的最后一匝与滚轮72的圆柱形外表面互相作用。

在滚轮72的圆柱形表面75与弹簧76最后一匝之间产生一个向右的力。滚轮72与送入卷绕区的线材14相作用而旋转。在上述力的作用下，滚轮72表面75的线速度与线材14送入卷绕区的速度一致。

这样就在送入卷绕区的线材14和滚轮72的工作表面75之间产生一种理论上固定的接触点，从而提高了支承件的寿命。

Claims (8)

1、一种用线材卷制弹簧的装置。它有一个底座(32)，底座上装有两个弹簧夹头(3、4)，和两个衬套(5、6)，两个衬套各有单独的传动装置。还有两个互相平行的心轴(1、2)。每根心轴一端夹紧在弹簧夹头(3、4)内，另一端在衬套(5、6)内。在心轴(1、2)上各有一个用线材(14、15)卷绕弹簧(12、13)的成形组件(10、11)，此二成形组件装在共用的拖板(7)上，可沿心轴(1、2)纵向移动。成形组件各有一个壳体(16、17)，壳体内有容纳心轴(1、2)的槽(18、19)，槽有两个台阶(20、21和22、23)，其中一个台台(20、22)容纳绕上弹簧(12、13)的心轴(1、2)的部分(24、25)。还有将线材(14、15)引向心轴(1、2)的拉线模(26、27)，拉线模孔的出口在槽(18、19)的台阶(20、21和22、23)的边界处。这种装置的特征为，每个弹簧(12、13)成形组件(10、11)配有一个调节弹簧螺旋线升角α的机构，此机构装在壳体(16、17)的槽(18、19)内。

2、权利要求1所述之装置，其特征为，弹簧螺旋线 角α调节机构有一个沿心轴（1、2）纵向的梳状件（38）。梳状件上有槽（39），槽与心轴（1）轴线垂线（P）成β角，角β等于弹簧（35）螺旋线升角α，槽距t等于弹簧（35）螺距h。梳状件（38）向底座一面装有滑块（40），可从传动装置沿心轴（1）轴线（O₁-O₂）纵向做往复运动。滑块（40）内装有圆柱形心棒（41），可绕自身轴线（C-C）自由旋转，轴线（C-C）垂直于心轴（1）轴线（O₁-O₁）。心棒内有孔（42），此孔垂直于心棒（41）的旋转轴线（C-C），与拉线模（43）的孔重合。

3、权利要求2所述的装置，其特征为，滑块（40）的往复运动传动装置有一丝杆（44），此丝杆固定在弹簧（32）的成形组件（10）的壳体（49）内，以防纵向移动，丝杆与滑块（40）间用螺纹连接（45）。

4、权利要求1所述的装置。其特征为，弹簧螺旋线升角调节机构有一冂形滑块（47），此滑块可从传动装置起沿心轴（1）的轴线（O₁-O₁）纵向往复移动。滑块内有槽（51），槽内有两个压紧衬垫（52、53），衬垫向着心轴（1）的表面为圆柱形，其曲率半径等于弹簧（46）外表面的曲率半径。其中一个衬垫（52）端面上有一个支承突起（54），突起高度等于线材（14）直径（d）。突起顶住弹簧（46）的最后一匝。还有一个圆柱形心棒（50），可以绕自身轴线（C′-C′）自由旋转，轴线（C′-C′）垂直于心轴（1）的轴线（O₁-O₁）。心棒内有孔（55），此孔垂直于心棒（50）的旋转轴线（C′-C′），并与拉线模（56）的孔重合。

5、权利要求4所述的装置。其特征为，冂形滑块（47）的传动装置为动力缸（57），动力缸活塞杆（58）内有一丝杆（59），丝杆与滑块（47）端面相互作用。

6、权利要求1所述的装置。其特征为，弹簧螺旋线 角调节机构有一推杆（62），推杆一端为锥面，另一端有一滚轮（63），滚轮可绕本身的轴旋转。有一靠模（64），其工作表面（65）与滚轮（63）的圆柱形外表面保持连续接触。拨杆（66）一端固定在弹簧成形组件壳体（60）内，其旋转轴线（N-N）垂直于心轴（1）的轴线（O₁-O₁）。转动杆另一端与推杆（62）锥面连续接触。拨杆内有纵向槽（67），槽内有止动件，止动件顶住弹簧（61）的最后一匝，并从卷好的弹簧（61）将力传给成形组件壳体（60）。

7、权利要求6所述的装置。其特征为，止动件为片状（68），装在拨杆（66）的槽（67）内，片状件（68）一面（69）贴紧槽（67）的内表面，并有一锥形孔（70），用以通过心轴（1）同时拨杆（66）的旋转轴线（N-N）与心轴（1）的轴线（O₁-O₁）重合。

8、权利要求6所述的装置。其特征为，止动件做成滚轮（72）状，固定在拨杆（66）壳体内，其旋转中心（K）至转动臂（66）的旋转轴线N-N距离等于滚轮（72）的半径（r）。滚轮端面（74）至心轴（1）轴线（O₁-O₁）的距离等于心轴半径，其圆柱形表面（75）顶住弹簧（76）的最后一匝。

Images