УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЖИЛЬНЫХ ПРУЖИН Российский патент 2017 года по МПК B21F35/00 B21F7/00 

Изобретение относится к области изготовления многожильных витых пружин в машиностроении и в других областях техники.

Известно устройство для изготовления многожильных пружин, содержащее роторную свивающую часть (шпулю), обжимной узел с плашкодержателями и свивающими плашками (глазками) (см. Букштейн М. А. "Производство и использование стальных канатов", Металлургия, 1973, Москва, с.130).

Недостатком такого устройства является то, что для изготовления многожильных пружин требуются два станка и две станочные операции, что непроизводительно.

Известно также устройство для изготовления многожильных пружин, включающее накопители проволоки, число которых соответствует числу проволок в тросе, используемом для формирования пружины, узел свивки троса, оправку для навивки пружины, механизмы вращения оправки и узла свивки троса, (см. RU № 2210455, B21F35/00, 2002).

Недостатком такого устройства является то, что не обеспечивается необходимое «пятно контакта» свиваемых проволок и нарушается геометрия сечения проволок, в процессе их протаскивания через направляющие (выполненные в виде глазков) и трения скольжения о их поверхность, что снижает работоспособность изготавливаемых многожильных пружин и стабильность их параметров. Кроме того, не обеспечивается стабильность натяжения проволок и возможность регулирования этого параметра в процессе навивки пружины, что также снижает ее работоспособность и стабильность рабочих параметров.

Задачей изобретения является повышение работоспособности изготавливаемых многожильных пружин и стабильности их рабочих параметров.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи выражается в снижении трения проволок в процессе их перемещения в устройстве чем, исключается нарушение геометрии сечения проволок, в процессе их протаскивания через направляющие, кроме того, обеспечивается стабильность параметров натяжения проволок на их входе в узел свивки троса, контроль уровня натяжения и возможность его регулирования.

Для решения поставленной задачи, устройство для изготовления многожильных пружин, включающее накопители проволоки, число которых соответствует числу проволок в тросе, используемом для формирования пружины, узел свивки троса, оправку для навивки пружины, механизмы вращения оправки и узла свивки троса, отличается тем, что между накопителями проволоки и узлом свивки троса размещены соответствующие узлы подачи проволоки, снабженные индивидуальными приводами, содержащие механизмы подачи, по числу проволок, выполненные с возможностью контроля и регулирования натяжения каждой проволоки, подаваемой на узел свивки, при этом накопители проволоки, узел подачи проволоки и узел свивки размещены последовательно, при этом накопители проволоки и один конец узла подачи проволоки жестко связаны с первым опорным кольцом, а второй конец узла подачи проволоки и соединительный фланец узла свивки троса жестко связаны со вторым опорным кольцом, причем названные опорные кольца с возможностью вращения установлены в опорных стойках и, по меньшей мере, одно из них, снабжено механизмом вращения. Кроме того, накопители проволоки, содержат цилиндрический кожух, выполненный с размерами обеспечивающими установку с возможностью вращения несущей катушки, подпружиненной относительно него, при этом, отверстие для выпуска проволоки из кожуха размещено напротив соответствующего приемного канала, выполненного на первом опорном кольце, а его центр совпадает с продольной осью этого канала, причем каждый цилиндрический кожух зафиксирован на корпусе, соответствующего приемного канала с возможностью шарнирного поворота вокруг его продольной оси. Кроме того, узел подачи проволоки, содержит станину, несущую механизм подачи с электродвигателем его привода, который включает три пары приводных роликов, размещенных в ряд на плоскости станины, параллельно подаваемой проволоке, при этом, каждый ролик снабжен зубчатым колесом, при этом, между первыми приводными роликами установлены с возможностью вращения дополнительные зубчатые колеса, аналогичные зубчатым колесам, упомянутых роликов, в зацеплении с ними, при этом, приводной электродвигатель через понижающий редуктор, кинематически связан с одним из зубчатых колес в ряду первых приводных роликов, причем вторые приводные ролики конструктивно аналогичны первым приводным роликам, подпружинены относительно них и снабжены аналогичными зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с зубчатыми колесами первых приводных роликов, кроме того, после последней, по ходу проволоки, пары приводных роликов, на станине установлен датчик натяжения проволоки, предпочтительно тензометрический, выход которого электрически связан с системой управления электродвигателя привода механизма подачи проволоки, кроме того, станина выполнена в виде пластины снабженной ребрами жесткости на продольных кромках и торцах, причем, торцы станин жестко связаны с первым и вторым опорными кольцами, при этом, число узлов для подачи проволоки соответствует числу проволок из которых формируют пружину. Кроме того, датчик натяжения проволоки содержит парные опорные ролики и расположенный между ними подпружиненный измерительный ролик, с кольцевой рабочей канавкой, механически связанный с тензодатчиком. Кроме того, узел свивки троса установлен перед оправкой для навивки пружины, содержит каркас, включающий два несущих кольца, соосно, жестко и разъемно скрепленных друг с другом, которые продольными стержнями, параллельными оси вращения каркаса, скреплены с кольцевым фланцем, выполненным с возможностью, закрепления на втором опорном кольце, при этом, направляющие, выполненные в виде стержней, один конец каждого из которых размещен с возможностью вращения в подшипниках установленных в отверстии соответствующего башмака, а свободный конец сопряжен с головкой, снабженной первой кольцевой канавкой, выполненной в плоскости, перпендикулярной оси вращения стержня, при этом, каждый башмак жестко зафиксирован в полости каркаса, так, чтобы ось вращения стержня была ориентирована под острым углом к торцовой плоскости каркаса, выступая за ее пределы к оправке, кроме того, в полости каркаса, возле направляющих установлены дополнительные направляющие, в виде дополнительных стержней, при этом один конец каждого дополнительного стержня установлен с возможностью вращения в подшипниках, установленных в отверстии соответствующего дополнительного башмака, а его свободный конец снабжен головкой, выполненной со второй кольцевой канавкой, перпендикулярной оси вращения этого стержня, при этом, каждый дополнительный башмак жестко зафиксирован в полости каркаса, между направляющими и датчиками натяжения проволоки так, чтобы оси вращения их дополнительных стержней были размещены в одной плоскости. Кроме того, между фланцем и ближайшим к нему несущим кольцом, выполнено дополнительное кольцо жесткости. Кроме того, стержни в отверстиях башмаков и дополнительные стержни в отверстиях дополнительных башмаков, установлены съемно. Кроме того, размеры канавок головок стержней и дополнительных стержней, пар приводных роликов и парных опорных роликов соответствуют двум диаметрам используемой проволоки.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:

Признаки «между накопителями проволоки и узлом свивки троса размещены соответствующие узлы подачи проволоки» обеспечивают возможность подачи проволоки на свивку с некоторым натяжением.

Признаки, указывающие, что узлы подачи проволоки снабжены «индивидуальными приводами» обеспечивают возможность равномерного или заданного натяжения перед их свивкой в трос.

Признаки, указывающие, что узлы подачи проволоки содержат «механизмы подачи, по числу проволок, выполненные с возможностью контроля и регулирования натяжения каждой проволоки, подаваемой на узел свивки» обеспечивают независимость друг от друга параметров подачи отдельных проволок, без использования соответствующих согласующих механизмов.

Признаки, указывающие, что «накопители проволоки, узел подачи проволоки и узел свивки размещены последовательно» обеспечивают выполнение заданной последовательности операций, приводящей к свивке отдельных проволок в формируемый трос.

Признаки, указывающие, что «накопители проволоки и один конец узла подачи проволоки жестко связаны с первым опорным кольцом, а второй конец узла подачи проволоки и соединительный фланец узла свивки троса жестко связаны со вторым опорным кольцом» обеспечивают жесткую связь между перечисленными узлами, обеспечивающую возможность вращения вокруг продольной оси сформированной таким образом сборки одним приводным двигателем.

Признаки, указывающие, что «названные опорные кольца с возможностью вращения установлены в опорных стойках и, по меньшей мере, одно из них, снабжено механизмом вращения» обеспечивают вращение вокруг продольной оси, сформированной таким образом сборки.

Признаки, указывающие, что «накопители проволоки, содержат цилиндрический кожух, выполненный с размерами обеспечивающими установку с возможностью вращения несущей катушки» обеспечивают свободное размещение катушки в обойме и ее вращение при размотке с нее проволоки.

Признаки, указывающие, что несущая катушка подпружинена относительно цилиндрического кожуха обеспечивают возможность некоторого «подтормаживания» вращения катушки.

Признаки, указывающие, что «отверстие для выпуска проволоки из кожуха размещено напротив соответствующего приемного канала, выполненного на первом опорном кольце, а его центр совпадает с продольной осью этого канала» исключает произвольные качания накопителя проволоки под действием сил, возникающих при стягивании проволоки с катушки.

Признаки, указывающие, что «каждый цилиндрический кожух зафиксирован на корпусе, соответствующего приемного канала с возможностью шарнирного поворота вокруг его продольной оси снижают силы, возникающие при стягивании проволоки с катушки и препятствует скручиванию проволоки вокруг продольной оси и обеспечивает ее равномерную подачу в зону натяжения.

Признаки, указывающие, что «узел подачи проволоки, содержит станину, несущую механизм подачи с электродвигателем его привода» конкретизируют конструкцию этого узла и обеспечивают жесткую связь между между накопителями проволоки и узлом свивки троса.

Признаки «механизм подачи включает три пары приводных роликов, размещенных в ряд на плоскости станины, параллельно подаваемой проволоке» обеспечивают прямолинейность подаваемой проволоки и возможность сложения усилий подачи развиваемых каждой парой приводных роликов.

Признаки, указывающие, что «каждый ролик снабжен зубчатым колесом» обеспечивают возможность передачи на него вращения.

Признаки, указывающие, что «между первыми приводными роликами установлены с возможностью вращения дополнительные зубчатые колеса, аналогичные зубчатым колесам, упомянутых роликов, в зацеплении с ними» обеспечивают вращение первых приводных роликов в одном направлении.

Признаки «приводной электродвигатель через понижающий редуктор, кинематически связан с одним из зубчатых колес в ряду первых приводных роликов» обеспечивают вращение первых приводных роликов с оптимальной (предварительно пониженной, по сравнению со скоростью вращения вала двигателя рабочей скоростью.

Признаки, указывающие, что «вторые приводные ролики конструктивно аналогичны первым приводным роликам, подпружинены относительно них и снабжены аналогичными зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с зубчатыми колесами первых приводных роликов» обеспечивают встречное вращение вторых приводных роликов и передачу ими импульса движения проволоки в одном направлении с первыми приводными роликами.

Признаки, указывающие, что «после последней, по ходу проволоки, пары приводных роликов, на станине установлен датчик натяжения проволоки» обеспечивают возможность контроля и регулирования натяжения каждой проволоки, используемой для формирования пружины.

Признаки, указывающие, что датчик натяжения проволоки предпочтительно выполнен, как тензометрический «выход которого электрически связан с системой управления электродвигателя привода механизма подачи проволоки» обеспечивают возможность выполнения замера натяжения проволоки и представление его в форме пригодной для оцифровки и использования как входного сигнала в систему управления электродвигателя привода.

Признаки«станина выполнена в виде пластины снабженной ребрами жесткости на продольных кромках и торцах» обеспечивают упрощение компоновки на ней редуктора и натяжного устройства с датчиком натяжения, продольные ребра жесткости повышают ее сопротивление скручиванию, а торцовые «работают», как фланцы, обеспечивая закрепление станин на опорных кольцах.

Признаки, указывающие, что «торцы станин жестко связаны с первым и вторым опорными кольцами» обеспечивают жесткую пространственную фиксацию узлов подачи проволоки, относительно точки фиксации накопителя проволоки и узла свивки и объединение с ними в жесткую конструкцию, вращаемую, как одно целое.

Признаки, указывающие, что «число узлов для подачи проволоки соответствует числу проволок из которых формируют пружину» обеспечивает формирование пружин из заданного числа проволок.

Признаки «датчик натяжения проволоки содержит парные опорные ролики и расположенный между ними подпружиненный измерительный ролик, с кольцевой рабочей канавкой, механически связанный с тензодатчиком» обеспечивают возможность выполнения замера натяжения проволоки и представление его в форме пригодной для оцифровки и использования как входного сигнала в систему управления электродвигателя привода.

Признаки, указывающие, что «узел свивки троса установлен перед оправкой для навивки пружины» обеспечивает формирование пружин из сформированного (свитого) троса.

Признаки, указывающие, что узел свивки троса «содержит каркас, включающий два несущих кольца, соосно, жестко и разъемно скрепленных друг с другом, которые продольными стержнями, параллельными оси вращения каркаса, скреплены с кольцевым фланцем, выполненным с возможностью, закрепления на втором опорном кольце» обеспечивают доступ ко всем рабочим элементам узла свивки троса в процессе его подготовки к работе или замены стержней на элементы другого типоразмера, предназначенные для изготовления пружин из проволок другого диаметра.

Признаки «направляющие, выполненные в виде стержней, один конец каждого из которых размещен с возможностью вращения в подшипниках установленных в отверстии соответствующего башмака» преобразуют трение скольжения проволок по направляющим в трение качения.

Признаки, указывающие, что «свободный конец (стержня) сопряжен с головкой, снабженной первой кольцевой канавкой» обеспечивают удержание проволок у концов стержней, вблизи от «пятна контакта» свиваемых проволок и возможность их подвода к нему под оптимальными углами.

Признаки, указывающие, что канавка выполнена «в плоскости, перпендикулярной оси вращения стержня» обеспечивают подвод проволок к «пятну контакта» под оптимальными углами.

Признаки «каждый башмак жестко зафиксирован в полости каркаса, так, чтобы ось вращения стержня была ориентирована под острым углом к торцовой плоскости каркаса, выступая за ее пределы к оправке» обеспечивают работоспособность устройства (надежное позиционирование головок относительно оси вращения устройства), надежное позиционирование проволок на них и стабильное положение «пятна контакта» в процессе свивки проволок.

Признаки, указывающие, что «в полости каркаса, возле направляющих установлены дополнительные направляющие» обеспечивают подвод проволок к канавкам направляющих под оптимальными углами, исключающими их чрезмерный перегиб.

Признаки, указывающие, что дополнительные направляющие выполнены «в виде дополнительных стержней, при этом один конец каждого дополнительного стержня установлен с возможностью вращения в подшипниках установленных в отверстии соответствующего дополнительного башмака» преобразуют трение скольжения проволок по направляющим в трение качения.

Признаки, указывающие, что свободный конец каждого дополнительного стержня «снабжен головкой, выполненной со второй кольцевой канавкой» обеспечивают удержание проволок у концов дополнительных стержней в положении оптимальном для ввода проволок на первую канавку соответствующего стержня (направляющей).

Признаки, указывающие, что канавка выполнена «в плоскости, перпендикулярной оси вращения (дополнительного) стержня» обеспечивают подвод проволок в канавки от накопителей проволок под оптимальными углами.

Признаки, указывающие, что «каждый дополнительный башмак жестко зафиксирован в полости каркаса, между направляющими и датчиками натяжения проволоки так, чтобы оси вращения их дополнительных стержней были размещены в одной плоскости обеспечивают работоспособность дополнительных направляющих.

Признаки, указывающие, что «между фланцем и ближайшим к нему несущим кольцом, выполнено дополнительное кольцо жесткости» обеспечивают прочность каркаса при значительной длине его продольных стержней.

Признаки, указывающие, что «стержни в отверстиях башмаков и дополнительные стержни в отверстиях дополнительных башмаков, установлены съемно» и признаки «размеры канавок головок стержней и дополнительных стержней, пар приводных роликов и парных опорных роликов соответствуют двум диаметрам используемой проволоки» обеспечивают возможность переналадки устройства при переходе на проволоку другого диаметра и, тем самым, варьирование ассортимента производимых пружин.

На фиг.1схематически показан состав сборки устройства; на фиг.2 дан вид сбоку станины узла подачи проволоки; на фиг. 3 дан вид сбоку фрагмента станины в объеме; на фиг.4 дан вид сбоку станины в объеме; наа фиг.5-9 изображены фрагменты узла свивки , на фиг.5 -вид спереди в объеме, на фиг.6 вид спереди, на фиг.7 – вид со стороны оправки, на фиг.8- вид спереди на фоне второго опорного кольца, на фиг.9 - вид со стороны дополнительного кольца жесткости; на фиг.10 -13 показан накопители проволоки, на фиг. 10 – его продольный разрез, на фиг. 11- вид полости кожуха. На фиг.12 узлы накопителя проволоки, на фиг.13 заряженный накопитель проволоки.

На чертежах показан узел подачи проволоки, содержащий станину 1, электродвигатель 2 привода узла натяжения, первые 3 и вторые 4 приводные ролики их кольцевые рабочие канавки 5, их зубчатые колеса 6, их оси вращения 7, проволока 8, плоскость 9 станины 1, дополнительные зубчатые колеса 10, их оси вращения 11, понижающий редуктор 12, его входной вал 13, вторые приводные ролики 14 и их зубчатые колеса 15, коромысла 16, пружины 17, датчик натяжения 18, парные опорные ролики 19, подпружиненный измерительный ролик 20, тензодатчик 21, система управления 22, электродвигателя 2, пластина 23, ее ребра жесткости 24 на продольных кромках 25 и торцах 26, зубчатые венцы 27 и 28, зубчатое колесо 29 электродвигателя 2.

Также на чертежах показан узел свивки, содержащий каркас, включающий два несущих кольца (первое 30 и заднее 31), продольные стержни 32, кольцевой фланец 33, дополнительное кольцо жесткости 34, ось вращения 35 каркаса, первое 36 и второе 37 опорные кольца, оправка 38 для навивки пружины, стержни 39, их головки 40, с первыми кольцевыми канавками 41, башмаки 42, с отверстиями 43, дополнительные стержни 44, их головки 45, со вторыми кольцевыми канавками 46, дополнительные башмаки 47 с отверстиями 48, оси вращения 49 и 50, соответственно, стержней 39 и дополнительных стержней 44.

Также показаны накопители проволоки, каждый из которых содержит цилиндрический кожух 51, несущую катушку 52, с запасом проволоки 8, планку 53, выступ 54, кольцевую цилиндрическая выемку 55 катушки, вторую планку 56, с шарниром 57 и средством 58 разъемной фиксации свободного конца второй планки 56, пружину сжатия 59, отверстие 60 для выпуска проволоки, корпус 61 приемного канала, выполненный на первом 36 опорном кольце, с продольной осью 62, смотровые прорези 63 и средство закрепления цилиндрического кожуха 51 на корпусе 61 приемного канала, включающее пластину 64, ее втулку 65 и отгиб 66, сквозное отверстие 67, второе сквозное отверстие 68.

Кроме того показаны опорные стойки 69 снабженные приводом вращения 70, сборки, объединяющей накопители проволоки, узлы натяжения и узел свивки троса.

Узлы подачи проволоки размещены между накопителями проволоки и узлом свивки троса, при этом, каждый из них снабжен индивидуальными приводом, содержащим механизм подачи (их количество соответствует числу проволок, при этом, они выполнены с возможностью контроля и регулирования натяжения каждой проволоки 8, подаваемой на узел свивки). При этом накопители проволоки, узел подачи проволоки и узел свивки размещены последовательно, причем накопители проволоки и один конец узла подачи проволоки жестко связаны с первым опорным кольцом 36, а второй конец узла подачи проволоки и соединительный фланец 33 узла свивки троса жестко связаны со вторым опорным кольцом 37, причем названные опорные кольца с возможностью вращения установлены в опорных стойках 69 и, по меньшей мере одно из них, кинематически связано с приводом вращения 70, сборки, объединяющей накопители проволоки, узлы натяжения и узел свивки троса.

Узел подачи проволоки, содержит станину 1 (она выполнена в виде жесткой пластины 23 снабженной ребрами жесткости 24 на продольных кромках 25 и торцах 26) несущую механизм подачи (с электродвигателем 2 привода узла натяжения), включающий первые 3 и вторые 4 приводные ролики, снабженные, расположенными в одной плоскости, кольцевыми рабочими канавками 5 для размещения подаваемой проволоки 8. При этом, каждый названный приводной ролик соосно скреплен с зубчатым колесом, (первые приводные ролики3 снабжены зубчатыми колесами 6, а вторые приводные ролики 4 снабжены зубчатыми колесами 15).

Причем использовано три пары приводных роликов 3 и 4 с одинаковой скоростью вращения, для этого, оси вращения 7 трех первых приводных роликов 3 размещены на плоскости 9 станины 1, на одной линии, параллельной подаваемой проволоки. Кроме того, на плоскости 9 станины 1, между первыми приводными роликами 3, в зацеплении с ними, установлены с возможностью вращения дополнительные зубчатые колеса 10, аналогичные зубчатым колесам 6, первых приводных роликов 3, причем оси вращения 11 дополнительных зубчатых колес 10 установлены на одной линии с осями вращения 7 зубчатых колес 6 первых приводных роликов 3.

Вторые приводные ролики 4 конструктивно аналогичны первым приводным роликам 3 и снабжены зубчатыми колесами 15,при этом, каждый из них установлен с возможностью вращения на конце коромысла 16, противоположный конец которого установлен с возможностью поворота в плоскости, параллельной плоскости вращения зубчатого колеса 15, каждого второго приводного ролика 4. Каждый второй приводной ролик 4 подпружинен пружиной 17 относительно соответствующего ему первого приводного ролика 3. Диаметр и количество зубьев у зубчатых колес 6, 10 и 15 одинаковы.

Приводной электродвигатель 2, кинематически связан через зубчатое колесо 29 с понижающим редуктором 12 (на чертеже он представлен набором зубчатых колес - в данном случае их три). Каждое из зубчатых колес содержит зубчатый венец 27 с большим числом зубьев и, соосный с ним, венец 28 с меньшим числом зубьев (большие и малые зубчатые венцы всех зубчатых колес выполнены одинаковыми). При этом, на валу 13 двигателя закреплено зубчатое колесо 29, с числом зубьев меньшим, чем число зубьев зубчатого венца 27, который находится с ним в зацеплении, в то время, как малый зубчатый венец 28 этого колеса находится в зацеплении с большим венцом 27, соседнего зубчатого колеса, малый венец 28 которого, в свою очередь, находится в зацеплении с большим венцом 27, последнего зубчатого колеса, малый венец 28 которого является выходной шестерней понижающего редуктора и введен в зацепление с дополнительным зубчатым колесом 10 (на чертежах – крайнее левое).

После последней, по ходу проволоки 8, пары приводных роликов 3 и 4, на станине 1 установлен датчик натяжения 18, содержащий парные опорные ролики 19 с расположенными в одной плоскости кольцевыми рабочими канавками для размещения подаваемой проволоки 8 и расположенный между ними подпружиненный измерительный ролик 20, с такой же кольцевой рабочей канавкой, механически связанный с тензодатчиком 21 известной конструкции, выход которого электрически связан с системой управления 22 электродвигателя 2 привода. Тензодатчик обеспечивает измерение нагрузки до 40 кг. Число узлов для подачи проволоки соответствует числу проволок 8, из которых формируют пружину.

Каркас узла свивки троса выполнен с возможностью вращения вокруг оси его вращения 35, являющейся одновременно, его осью симметрии и продольной осью сборки, объединяющей накопители проволоки, узлы натяжения и узел свивки. Он закреплен посредством кольцевого фланца 33 на обращенной к нему поверхности второго 37 опорного кольца и установлен перед оправкой 38 для навивки пружины. В его полости размещены направляющие, выполненные в виде стержней 39. При этом, один (опорный) конец каждого стержня 39 размещен с возможностью вращения в отверстии 43 соответствующего башмака 42, а свободные концы стержней 39 сопряжены с головкой 40, снабженной первой кольцевой канавкой 41, выполненной в плоскости, перпендикулярной оси вращения 49 стержня 39, при этом, каждый башмак 42 жестко зафиксирован на внутренней поверхности каркаса (точнее, на его первом несущем кольце 30), так, чтобы ось вращения 49 каждого стержня 39 была ориентирована под острым углом к торцовой плоскости каркаса (выступая за пределы первого несущего кольца 30 каркаса) к оправке 38.

Кроме того, внутри каркаса, возле стержней 39 установлены дополнительные стержни 44, при этом один (опорный) конец каждого дополнительного стержня 44, установлен с возможностью вращения в отверстии 48 соответствующего дополнительного башмака 47, а его свободный конец снабжен головкой 45, выполненной со второй кольцевой канавкой 46, перпендикулярной оси вращения 50 этого стержня. При этом, каждый дополнительный башмак 47 жестко зафиксирован на внутренней поверхности каркаса, за рабочей зоной стержней 39 (на его заднем несущем кольце 31), так, чтобы оси вращения 50 дополнительных стержней 44 были размещены в одной плоскости. Важен угол захода проволоки 8 между головками 40 стержней 39 и головками 45 дополнительных стержней 44, который составляет порядка 30⁰. Кроме того, стержни 39 в отверстиях 43 башмаков 42 и дополнительные стержни 44, в отверстиях 48 дополнительных башмаков 47, установлены на подшипниках, предпочтительно, «тонкостенных», в количестве нескольких штук в каждом отверстии башмаков 42 и 47. Кроме того, стержни 39 в отверстиях 43 башмаков 42 и дополнительные стержни 44 в отверстиях 48 дополнительных башмаков 47, установлены съемно, с возможностью оперативной замены. Кроме того, размеры канавок головок 40 стержней 39 и головок 45 дополнительных стержней 44 соответствуют двум диаметрам используемой проволоки 8. Таким образом, чтобы качественно навивать проволоку диаметром 2 мм нужно, чтобы диаметр канавки был в 2 раза больше, т.е. 4 мм. Допустимо через головку с канавкой 4 мм пропускать проволоку диаметром от 0,5 мм до 4 мм.

Каждый из накопителей проволоки, содержит цилиндрический кожух 51, выполненный с размерами обеспечивающими установку в нем с возможностью вращения несущей катушки 52 с запасом проволоки 8, подпружиненную пружиной сжатия 59 относительно него, при этом, отверстие 60 для выпуска проволоки 8 из кожуха 51 размещено напротив соответствующего приемного канала, выполненного на первом опорном кольце 36, а его центр совпадает с продольной осью 62 корпуса 61 этого канала, причем каждый цилиндрический кожух 51 зафиксирован на корпусе 61, соответствующего приемного канала с возможностью шарнирного поворота вокруг его продольной оси 62. Для этого, на одном торце кожуха 51 жестко закреплена ориентированная диаметрально планка 53, на стороне которой, обращенной в полость кожуха жестко закреплен выступ 54 соосный с осью симметрии кожуха 51, предназначенный для надевания на него несущей катушки 52. При этом один конец планки 53 (со стороны сквозного отверстия 60), выступает за пределы стенки кожуха 51 и скреплен со средством закрепления цилиндрического кожуха 51 на корпусе 61 приемного канала (включающим пластину 64, ее втулку 65 и отгиб 66, сквозное отверстие 67, второе сквозное отверстие 68).

Кольцевая цилиндрическая выемка 55 барабана несущей катушки 52 открыта ко второй планке 56, один конец которой шарниром 57 скреплен со вторым торцом кожуха 51, а второй выполнен с возможностью разъемной фиксации свободного конца второй планки 56 с помощью соответствующего фиксирующего средства 58 (причем ширина второй планки 56 предпочтительно, не менее диаметра пружины сжатия 59).

В этой кольцевой цилиндрической выемке 55 размещена пружина сжатия 59, соосно охватывающая выступ 54, один торец которой уперт в планку 56, а второй – в дно кольцевой цилиндрической выемки 55 барабана несущей катушки 52. Стенки кожуха 51 могут быть выполнены решетчатыми или сплошными, со смотровыми прорезями 63. Целесообразно, чтобы трущиеся элементы устройства были заменены на подшипники качения.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Приводят в готовность накопители проволоки, для чего, на их несущих катушках 52, размещают запас проволоки 8, после чего их обратно устанавливают в полость кожуха 1, надевая на выступы 54 торцовым отверстием барабана. При этом концы проволок 8 пропускают через отверстия 60 в кожухах 51, пропускают через соответствующие полости корпуса 61 приемного канала, выполненные на первом 36 опорном кольце, пропускают через канавки пар приводных роликов 3 и 4, пропускают через датчик натяжения 18 (через его парные опорные ролики 19 и огибают измерительный ролик 20), далее пропускают через центральное отверстие второго опорного кольца 37, пропускают через узел свивки (огибают головки соответствующих дополнительных стержней 44, а затем головки стержней 39 и заправляют, например, на оправку 38, конец которой зажимают в кулачковом патроне, установленном, например, на токарном станке, при этом, второй конец оправки 38 поддерживают либо центром задней бабки станка или специальным держателем, обеспечивающим дополнительную точку опоры для оправки, в процессе отвода кулачкового патрона при навивке пружины.

После выборки участка проволоки 8 длиной достаточной для выполнения вышеперечисленных действий, в кольцевую цилиндрическую выемку55, барабана несущей катушки 52, вводят пружину сжатия 59, надевая ее на выступ 54. Далее второй планкой 56 (повернув ее в шарнире 57) фиксируют катушку 52 от выпадения из кожуха, для чего ее свободный конец разъемно фиксируют средством 58 (болтом с гайкой, пропускаемым через , сквозные отверстия 67 и 68, при этом, одновременно, один конец пружины сжатия 59 оказывается уперт в «дно» кольцевой цилиндрической выемки 55, а другой во вторую планку 56.

В процессе вытягивания (скручивания) проволоки 8 с несущей катушки 52 пружина сжатия 59 притормаживая вращение несущей катушки 52 в полости кожуха 51 не дает ей произвольно разматываться. При этом путем подбора пружины 59 регулируют величину натяжения проволоки 8. Вытягивание (скручивание) проволоки 8 с барабана несущей катушки 52 осуществляется за счет работы узла натяжения проволоки. При этом, проволока 8 протягивается за счет сил трения, возникающих при ее взаимодействии с тремя парами приводных роликов 3 и 4 вращающихся с одинаковой скоростью вращения (что обеспечивают, взаимодействующие зубчатые колеса 6 и 10, и 6 и 15). Для обеспечения необходимого давления на проволоку 8 вторые приводные ролики 4 подпружинивают коромысла 16, за счет «работы» пружин 17, при этом кольцевые рабочие канавки 5 приводных роликов 3 и 4 и аналогичные кольцевые рабочие канавки парных опорных роликов 19 и подпружиненного измерительного ролика 20 исключают сход проволоки 8 с них в процессе их протягивания.

Вращение приводных роликов 3 и 4 обеспечивается вращением вала электродвигателя 2, которое передается на зубчатые колеса 6 названных роликов, через понижающий редуктор, обеспечивающий кинематическую связь с ними. В датчике натяжения 18, проволоку 8 пропускают через два парных опорных ролика 19, располагая ее в их кольцевых рабочих канавках, при этом, подпружиненный измерительный ролик 20, обеспечивает отжатие проволоки 8 от прямолинейного ее положения (в пределах собственных ее сил упругости). При наличии натяжения на концах проволоки проходящей через датчик, последний сжимается соответственно этому натяжению. Таким образом, тензодатчик обеспечивает измерение усилия натяжения проволоки 8 и передает информацию на тензопреобразователь (на чертежах не обозначен), который в свою очередь через радиоканал передает информацию с каждого из датчиков (число которых соответствует количеству проволок, используемых для формирования пружины) на систему управления 22, электродвигателя 2 ( в данном случае -промышленный компьютер на чертежах не обозначен). Промышленный компьютер сравнивает измеренное натяжение конкретной проволоки с заданными параметрами и вносит необходимую корректировку натяжения через соответствующее изменение режима питания электродвигателя 2 привода механизма натяжения.

Два парных опорных ролика 19, свободно обкатываясь вокруг своих осей переводят трение о них проволоки в трение качения, минимизируя его величину и воздействие на проволоку.

После вышеописанного «проведения» проволок 8 через узлы устройства, в узле свивки, каждую проволоку 8 проводят через вторые кольцевые канавки 46 (головок 45 дополнительных стержней 44), а затем через первые кольцевые канавки 41 (головок 40, стержней 39), после чего, концы проволок, предварительно свитые в трос (это может быть и оставшийся участок троса, свитого при формировании предыдущей пружины, оставшийся после ее отрезания) защемляют на оправке 38 (пропуская его через сквозное отверстие (на чертежах не обозначено) перпендикулярное оси вращения оправки 38.

Затем включают электродвигатель привода вращения 70, сборки, объединяющей накопители проволоки, узлы натяжения и узел свивки, что приводит к его вращению в опорных стойках 69. При этом, узел свивки троса, катушки с запасом проволоки, вместе с натяжными механизмами вращаются вокруг оси вращения 35, в требуемом направлении.

Оправка 38, при своем вращении, натягивает проволоки на участках, после узлов натяжения и наматывает свиваемый трос на себя. Продольная подача оправки 38 с заданной скоростью обеспечивает формирование шага навиваемой пружины. При этом, за счет вращения упомянутой сборки, создаются необходимые усилия скручивания и натяжения проволок при их свивке в трос и одновременной навивке троса на оправку 38.

С помощью предлагаемого устройства становится возможным корректировать шаг и угол свивки троса, усилия скручивания и растяжения проволоки по результатам испытания только что навитой пружины, а также достигается синхронность работы узлов свивки троса и его навивки на оправку. Это является полезным и способствует повышению качества пружин и производительности их изготовления.

Установка стержней и дополнительных стержней, с возможностью вращения в отверстиях соответствующих башмаков и дополнительных башмаков обеспечивает в процессе навивки пружин преобразование трение скольжения проволок по направляющим в трение качения, что снижает деформирование проволок о направляющие.

Изобретение относится к изготовлению многожильных пружин из проволоки. Устройство содержит накопители проволоки, узел свивки троса, оправку для навивки пружины, механизмы вращения оправки и узла свивки троса. Между накопителями проволоки и узлом свивки троса размещены соответствующие узлы подачи проволоки с индивидуальными приводами. Накопители проволоки, узел подачи проволоки и узел свивки размещены последовательно. Накопители проволоки и один конец узла подачи проволоки жестко связаны с первым опорным кольцом, а второй конец узла подачи проволоки и соединительный фланец узла свивки троса жестко связаны со вторым опорным кольцом. Опорные кольца с возможностью вращения установлены в опорных стойках и по меньшей мере одно из них снабжено механизмом вращения. Накопители проволоки выполнены с возможностью исключения самопроизвольного раскручивания проволоки. Узел подачи проволоки выполнен с возможностью придания проволоке натяжения перед ее подачей на узел свивки троса и контролирования величины этого натяжения. Обеспечивается повышение работоспособности изготавливаемых многожильных пружин и стабильность их рабочих параметров, контроль уровня натяжения проволок и возможность его регулирования. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство для изготовления многожильных пружин, содержащее накопители проволоки для свивки троса, используемого для формирования многожильной пружины, число которых соответствует числу проволок в тросе, узел свивки троса, оправку для навивки пружины и механизмы вращения оправки и узла свивки троса, отличающееся тем, что оно снабжено размещенными между накопителями проволоки и узлом свивки троса соответствующими узлами подачи проволоки, содержащими индивидуальные приводы с механизмами подачи по числу проволок и выполненными с возможностью контроля и регулирования натяжения каждой проволоки, подаваемой на узел свивки троса, и опорными кольцами, установленными с возможностью вращения в опорных стойках, при этом накопители проволоки, узлы подачи проволоки и узел свивки троса размещены последовательно, накопители проволоки и один конец узлов подачи проволоки жестко связаны с первым опорным кольцом, а второй конец узлов подачи проволоки и соединительный фланец узла свивки троса жестко связаны со вторым опорным кольцом, причем по меньшей мере одно из опорных колец выполнено с механизмом вращения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый накопитель проволоки снабжен цилиндрическим кожухом, выполненным с размерами, обеспечивающими установку с возможностью вращения подпружиненной относительно него несущей катушки, и с отверстием для выпуска проволоки, расположенным напротив соответствующего приемного канала, выполненного на упомянутом первом опорном кольце из условия совпадения его центра с продольной осью указанного канала, при этом каждый цилиндрический кожух зафиксирован на корпусе соответствующего приемного канала с возможностью шарнирного поворота вокруг продольной оси корпуса.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел подачи проволоки содержит станину, несущую механизм подачи с электродвигателем, который включает три пары приводных роликов, размещенных в ряд на станине параллельно подаваемой проволоке и снабженных зубчатыми колесами, между первыми приводными роликами установлены с возможностью вращения аналогичные дополнительные зубчатые колеса, входящие в зацепление с зубчатыми колесами упомянутых роликов, а электродвигатель механизма подачи через понижающий редуктор кинематически связан с одним из зубчатых колес в ряду первых приводных роликов, причем вторые приводные ролики выполнены конструктивно аналогичными первым приводным роликам, подпружинены относительно них и снабжены аналогичными зубчатыми колесами, входящими в зацепление с зубчатыми колесами первых приводных роликов, при этом на станине установлен датчик натяжения проволоки, расположенный после последней по ходу проволоки пары приводных роликов и выполненный в виде предпочтительно тензометрического датчика, выход которого электрически связан с системой управления электродвигателя механизма подачи проволоки, а станина выполнена в виде пластины с ребрами жесткости на продольных кромках и торцах, жестко связанных с первым и вторым опорными кольцами, при этом число узлов подачи проволоки соответствует числу проволок, из которых формируют многожильную пружину.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено парными опорными роликами и расположенным между ними подпружиненным измерительным роликом, выполненным с кольцевой рабочей канавкой и механически связанным с тензометрическим датчиком.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел свивки троса установлен перед оправкой для навивки пружины и содержит каркас, включающий два соосно расположенных несущих кольца, жестко и разъемно соединенных друг с другом и связанных посредством продольных стержней, расположенных параллельно оси вращения каркаса, с кольцевым фланцем, выполненным с возможностью закрепления на втором несущем кольце, и размещенные в полости каркаса направляющие в виде стержней и дополнительных стержней, при этом один конец каждого из стержней расположен с возможностью вращения в подшипниках, установленных в отверстии соответствующего башмака, жестко зафиксированного внутри каркаса, а свободный конец сопряжен с головкой, в которой в плоскости, перпендикулярной оси вращения стержня, выполнена кольцевая канавка, причем башмаки стержней зафиксированы из условия ориентации оси вращения стержня под острым углом к торцовой плоскости каркаса и выступания стержня за пределы первого несущего кольца каркаса в направлении оправки для навивки стержней, а башмаки дополнительных стержней зафиксированы между упомянутыми стержнями и датчиками натяжения проволоки из условия размещения осей вращения дополнительных стержней в одной плоскости.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что между кольцевым фланцем и ближайшим к нему несущим кольцом установлено кольцо жесткости.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что стержни и дополнительные стержни в отверстиях соответствующих башмаков установлены съемно.