将连续线材弯曲成环状的装置

本发明涉及一种将连续线材弯曲成环状线圈的装置，线圈具有基本上弯曲 成发夹形状的并排尖齿所构成的环形段和将环形段连接起来沿着线圈纵向延伸 和前后排列的线段；所述装置包括两个相隔一定距离且同步相对运动的针座， 针座上各有一排沿运动方向前后排列的针，这些针排具有基本上相同的节距， 但两个针排的针在针座的运动方向相对交错；所述装置还包括一个可以围绕旋 转轴线转动地支承的起圈装置，用于将线材前后交替地绕在其中一个针排的针 上和绕在另一个针排的针上。

上述类型的线圈尤其可用来装订活页薄，在制成线圈之后，首先通过前述 装置将其预弯成C形，并且分成若干线圈段，然后穿入活页薄侧边区域内的孔 之中再将其闭合。

DE 102006015809A1以及相应的EP 1842606A1就公开了上述类型的 装置。旋转安装在所述装置中的起圈装置具有两个臂和一个中心头部，这两个 臂从头部沿径向向外伸展。起圈装置并非仅仅可以围绕其旋转轴线转动，而是 起圈装置或者至少中心头部也可以相对于起圈装置的旋转轴线在轴向运动，即 相对于两个针轮中的某一个针轮沿径向运动，并且因此朝向该针轮上承载针排 的圆周方向运动。可以往复执行该运动。因此头部可以朝向针轮的针排运动， 并且可以背离该针排运动。以这种方式可以使得头部紧贴在针轮的两个相邻的 针上，以便在该运动过程中将线材压入这两个针之间的间隙之中，并且将其基 本上封闭，从而容纳相应的线段。当起圈装置继续转动执行下一个折弯动作之 时，这样就可保证将线材保持在间隙之中，防止线材从该间隙中意外滑脱。因 此头部被设计成为可以沿轴向往复运动的挺杆，并且作为第一顶线元件。此外 还使用另一个顶线元件将弯曲成发夹形状的、尖齿形线段传递到另一个针轮的 针上。第二顶线元件在这种已知的装置中被设计成锅形的摆盘型式。

US 4,047,544A公开了一种开头所述类型的装置，具有两个可转动的针轮 以及一个旋转安装的双臂型起圈装置。双臂起圈装置利用两个凸轮对线材进行 预成型，接着将如此形成的线环从起圈装置两个凸轮的其中一个凸轮传递到两 个针轮其中一个针轮的针上，利用两个同步工作、往复运动的顶线器循环执行 这一过程。

US 3,670,781A公开了一种线材弯曲机，具有两个前后排列的针轮副；在 第一针轮副中首先将线材预弯成之字形，接着将线材弯曲成矩形。

US 3,691,808A、US 3,805,579A以及DE 2234298C3各自公开了一种线 材弯曲机，具有两个可以转动的、并排排列的针轮。此外还配有一个起圈装置， 包括两个凸轮控制的臂，可将线材置于针轮的针前端。利用往复运动的顶线器 以及同样也是往复运动的活塞，将线材从起圈装置循环传递到针上。

DE 2908223C2描述了一种线材弯曲机，包括两个可以转动的、平行排列 的针轮。所述线材弯曲机还具有一个起圈装置，可对线材进行预成型、然后将 其松散置于针轮的针周围。在针轮的旋转过程中，通过布置在针轮之间的弯曲 轮将线材拉紧，从而形成所需的线圈形状。布置在圆周上的压紧装置可防止线 圈被弯曲轮从针轮的针上向下压出。弯曲过程结束之后，线圈放松，从而可保 证在没有摩擦的情况下从针上取出已成型的线材，将其送入下一道加工步骤。

本发明的任务在于，推荐一种将线材插入其中某一针座的针排之中的简单 措施，从而不必使用往复运动式支承的和类似于挺杆工作的元件。

采用一种将连续线材弯曲成环状线圈的装置，即可解决这一任务，线圈具 有基本上弯曲成发夹形状的并排尖齿所构成的环形段和将环形段连接起来沿着 线圈纵向前后排列的线段；所述装置包括两个相隔一定距离且可同步相对运动 的针座，针座上各有一排沿运动方向前后排列的针，这些针排具有基本上相同 的节距，但两个针排的针在针座的运动方向相对交错；所述装置还包括一个可 以围绕旋转轴线转动的起圈装置，用于将线材并排交替绕在其中一个针排的针 上以及绕在另一个针排的针上，其特征在于，起圈装置相对于针座固定布置， 且至少配有一个导向元件，所述导向元件同样也是相对于针座固定布置，用于 引导线材与至少一个针排嵌接。

本发明推荐使用固定布置的导向元件引导线材插入到至少一个针排之中。 与可以运动地支承的挺杆相比，或者与具有挺杆式头部且可以运动地支承的起 圈装置相比，使用本发明所述的这种导向元件可明显简化结构。按照本发明所 述，起圈装置也可以基本上相对于针座固定布置，且仅需要一个可以转动的支 座使得线材形成线圈。因此本发明可实现比较简单且成本较低的结构，同时使 得装置能够更加有效、可靠地工作。

相关从属权利要求中所述的均为本发明的优选实施例和改进实施例。

最好可以使用相应的构件使两个针座的旋转轴以非旋转方式耦合。

按照本发明的第一种备选的改进实施型式所述，配有一个仅用来驱动两个 针轮中的一个针轮的旋转轴的驱动装置，且两个针座的旋转轴构成一个共同的 弯曲轴，从而由弯曲轴的折弯连接段形成耦合构件。

按照第二种备选的改进实施型式所述，配有一个仅用来驱动其中某一个针 座的旋转轴的驱动装置，耦合构件由一个十字接头构成。

按照第三种备选的改进实施型式所述，配有一个仅用来驱动其中某一个针 轮的旋转轴的驱动装置，耦合构件由一个具有弯曲弹性、抗扭的匹配件构成。

按照本发明的第四种备选的改进实施型式所述，配有一个具有两个驱动电 机的驱动装置，其中一个电机驱动其中一个针轮的旋转轴，另一个电机则驱动 另一个针轮的旋转轴；此外还配有一个控制装置，可对两个驱动电机进行适当 控制，使其如同一个共同的电动轴一样发挥作用，这样就由控制装置形成耦合 构件。

应可合理调节两个针轮旋转轴的角度位置。

本发明的另一种优选实施型式具有至少一个顶线器，用来将弯曲后的线段 从起圈装置传递到两个针座其中某一针座的针上，特征在于：顶线器被设计成 旋转安装的、基本上呈圆形的圆盘型式，且沿其圆周配有一个控制凸轮，该凸 轮具有至少一个凸出段，该凸出段与起圈装置上的弯曲线段紧贴在一起，可在 圆盘继续旋转的过程中将其从起圈装置压向针座的某一个针。

按照该实施型式的一种改进实施型式，配有一个能使得顶线器旋转的驱动 装置，旋转运动与针座的运动同步，使得顶线器控制凸轮的至少一个凸出段起 圈装置上弯曲后的线段紧贴在一起，当起圈装置的角速度达到最小值时，就会 从起圈装置将凸出段压向针座的某一个针。

顶线器适宜为碗形圆盘型式，其轴向凸起的边缘构成控制凸轮。

此外也可以将顶线器设计成摆盘型式。

顶线器的旋转轴最好基本上平行于起圈装置的旋转轴。

第一驱动装置适宜驱动顶出器，使其基本上连续旋转。

以下将根据附图对本发明的一种首选实施例进行详细解释。相关附图如 下：

附图1由两个针轮、一个起圈装置以及一个顶线器构成的组件的透视示意 图以及局部视图，图中表现了将连续线材弯曲成环形的过程中的三种不同的工 作状态，但尚未绘出本发明所述的导向元件；

附图2具有控制凸轮的顶线器及其与针轮和起圈装置的齿排的相互作用 局部放大示意图，为了清晰起见，这里也没有绘出本发明所述的导向元件；

附图3针轮的一部分针排以及起圈装置的弯曲凸轮在作圆形运动过程中 的径向位置放大透视示意图；

附图4略微倾斜布置的两个针轮与一个伺服驱动装置的径向放大示意图；

附图5一段针轮朝向针轮相应部分的径向示意图，起圈装置的臂的径向末 段的轴向视图，以及本发明所述导向元件优选实施型式的完整侧视图，以及顶 线器和导线板的局部侧视图；

附图6相对于附图5所示的示意图旋转了90°的视图；以及

附图7附图5所示结构沿着剖切线VII-VII剖开的剖面图。

为了更好地理解线材弯曲过程，首先根据附图1～4描述在附图中仅仅部 分地示出的线材弯曲机的一般构造，并且根据重要的常规部件来描述一般功能； 然后根据附图5～7来详细探究本发明所述导向元件一种优选实施型式的结构 与工作原理。

从附图1、3和4尤其可以看出：用于弯曲线材的是两个并排排列并且相 隔一定距离的针轮2、4，这些针轮具有相同的直径，并且在其圆周上布置了一 排沿径向向外伸展的针6或8，两个针轮2、4的针排具有相同的节距，但是 两个针排的针6、8在针轮2、4的旋转方向相互错开。从附图1和3还可 看出：第一针轮2的针6在圆周方向具有比第二针轮4的针8更短的宽度， 因此第一针轮2的针6之间的距离大于第二针轮4的针8之间的距离。在 附图所示的实施例中，通过待弯线材10的所需形状来决定针6、8的不同形状。 当然可想而知，也可根据带弯线材的所需形状，使得针8、6具有任何其它形 状。例如可以使用针的宽度以及/或者针在圆周方向间距相同的针轮。

从附图1还可看出针轮2、4的针6、8的作用为：使得连续线材10成 为线圈，线圈具有基本上弯曲成发夹形状的并排尖齿所构成的环形段，包括将 环形段连接起来前后排列的线段，这些线段沿着所形成的线圈的纵向按照附图 1～5中通过箭头A标识的针轮2、4的圆周方向或旋转方向延伸。

为了将线材10套在针6、8上，配有一个旋转安装于枢轴14上的起圈装 置12，该起圈装置与一个并未详细描述的驱动装置耦合在一起，可使得起圈装 置12围绕枢轴14中轴线所形成的旋转轴线15旋转，如附图1～3和5中 的箭头B所示。在如图所示的实施例中，起圈装置12配有两个相对于旋转 轴15沿径向布置的臂16、18，在第一臂16上安装有第一弯曲凸轮20，在第 二臂18上安装有第二弯曲凸轮22。起圈装置12定位在与两个针轮2、4的 圆周相邻的位置，弯曲芯棒20、22指向针轮2、4的圆周。就此而言，从附 图1和2可以看出：起圈装置12的旋转轴15相对于针轮2、4指向径向。

此外在起圈装置12与第二针轮4之间还布置有一个中心头部19，该头部 指向第二针轮4的圆周以及针8。

顶线器24与第一针轮2的圆周以及起圈装置12相邻，顶线器在如图所 示的实施例中被设计成可旋转的圆盘型式，其旋转轴25大致平行于起圈装置 12的轴线14。通过图中没有详细绘出的驱动装置使得顶线器24旋转，在附 图1、2和5中通过箭头C标识顶线器24的旋转方向。以下还将对顶线器 24的形状进行详细解释。

为了完整性起见，在此补充说明：针轮2、4也配有一个相应的驱动装置， 以便使其围绕旋转轴26或28旋转。当然图中同样也没有绘出该驱动装置， 因此不必对其进行详细描述。

为了用连续送入的线材10形成线圈，起圈装置12的第一弯曲凸轮20在 两个针轮2、4的针6、8之外的某一处从背面抓住线材10(在如图所示的实 施例中甚至与第二针轮4相隔一定距离)，并且与线材10已经进入第二针轮4 圆周上两个相邻针8间隙之中的某一处相隔一定距离(如附图1所示在该位置 上方的某一处上)。这一工作状态如附图1a所示。

当起圈装置12继续转动时，第一弯曲凸轮20就会带走线材10，从而开 始弯曲过程，如附图1b所示。

从附图1c可看出：在第一弯曲凸轮20几乎相对于附图1a所示状态运动 半圈之后，弯曲过程几乎已经结束。当第一弯曲凸轮20到达附图1a所示相 对于其位置转动180°后的位置时，就会将第一弯曲凸轮20弯曲后的线段传递 到第一针轮2的相应针6上。使用顶线器24将弯曲后的线段从第一弯曲凸轮 20传递到相应的针6上。此外从附图1a可以看出与第二弯曲凸轮相关的这 一传递过程。如附图1a所示的第一弯曲凸轮20一样，第二弯曲凸轮22同 时在之前所述的相同位置从背面抓住连续送入的线材10。

如附图2所示，顶线器24具有一个配有凸出段30a的控制凸轮30。当 盘状顶线器24继续转动时，控制凸轮30的凸出段30a就会紧贴在被起圈装 置12的弯曲凸轮(附图2中所示的弯曲凸轮20)所夹持的、形成线环的线材 10的弯曲段上，并且通过第一针轮2的针6挤压线材10的弯曲段。这样就 可同时将线材10的弯曲段从起圈装置12的相应弯曲凸轮上移去。

在如图所示的实施例中，由于在360°旋转过程中进行两次传递，也就是夹 角为180°，顶线器24的控制凸轮30必须在180°夹角内具有两个凸出段 30a。

适宜将顶线器24设计成锅形摆盘型式，其轴向凸出的边缘指向针轮2， 并且构成控制凸轮30。

此外在如图所示的实施例中，起圈装置12以及顶线器24还可以同步相对 旋转。因此起圈装置12的驱动装置也可用来驱动顶线器24，但在附图中并未 绘出。

为了将线材10的弯曲段或者如此形成的线环从弯曲凸轮20、22的其中一 个凸轮传递到第一针轮2的针6上，必须将起圈装置12制动，从而使其旋转 速度明显减小，且最好首先达到短时间停止状态，然后重新加速起圈装置12。 在如图所示的实施例中，由于起圈装置12利用两个径向相对布置的弯曲凸轮 20、22进行工作，因此在起圈装置12转动一圈的过程中将执行两次启动-停止 操作。

如附图3所示，由于起圈装置12的旋转作用，弯曲凸轮20、22在一个 圆形轨迹D上运动，该轨迹的半径大约等于两个针轮2、4之间的距离。

为了连续形成线圈，关键在于：两个针轮2、4同步相对旋转，并且相应 地驱动其同步运动。

针轮2、4的旋转轴26、28相交成很小的角度a，虽然在附图1～3中无 法看出，但在附图4中有所表示，为了清晰起见，这里省去了起圈装置12和 顶线器24。这就使得针6、8之间的距离在继续旋转过程中首先变大，从而将 放在针6、8上的线圈拉长，使得线圈最终获得其预定的形状。随后针6、8之 间的距离重新变小，从而能够以没有磨损的方式将所形成的线圈从针6、8上 移去，以便将线圈送入另一个加工步骤。在附图4中以虚线表示针轮4以角 度a相对于针轮2略微倾斜的位置。

通常必须更换针轮2、4来改变尺寸规格，尤其当需要针6、8具有另一种 节距时。也可以改变两个针轮2、4之间的距离，以便能够调整出不同的线圈 宽度。为此可以使用例如不同的间隔套，但附图中并未绘出。

如图之前根据附图4所做的简要说明一样，针轮2、4的旋转轴26、28以 很小的角度a相互倾斜。这一角度位置应当可以调整，这样有利于简单调整、 快速更换定尺部件。使用已知的调整手段，例如手动或者电动螺杆、直线驱动 装置等等，调整两个针轮2、4旋转轴线26、28之间所需的夹角。

两个针轮2、4的旋转轴线26、28可以构成一个共同点弯曲轴。可想而 知，为了耦合两个旋转轴线26、28，也可以使用十字接头，或者使用一种具有 弯曲弹性、抗扭的匹配件32，如附图4中用点划线表示的元件。在所有这些 情况下，无论哪一种情况，均可仅仅使用一个驱动装置，如附图4中所示的伺 服电机34。从附图4还可看出：在如图所示的实施例中仅可调整与伺服电机 34相距较远的针轮4的旋转轴线28。

但可想而知，也可以针对每一个针轮2和4使用一个独立的驱动电机，并 且配置一个控制装置对这两个电机进行适当控制，使其能够如同一个共同的电 动轴一样发挥作用。

为了使线材10进入第二针轮4的两个相邻针8之间的间隙之中，还配置 了一个导向元件40，为了清晰起见，在附图1～4中省去了该导向元件，但可 以在附图5和6中看出来。在如图所示的实施例中，导向元件40用一种耐 磨调质工具钢圆棒材料制成，弯曲成弧形，并且部分围住起圈装置12的枢轴 14。导向元件40的大部分为半圆弧形状，其中心点在起圈装置12的旋转轴线 15上，如附图5所示。

在如图所示的实施例中，弧形导向元件40可以基本上分为三段，即一个 固定段40a、一个构成中间段的接触段40b以及一个末段40c。如附图5和6 所示，导向元件40利用固定段40a固定在头部19上，而末段40c则构成自 由端。头部19以位置固定且不可转动的方式布置，因此弧形导向元件40相 对于其余部件尤其是相对于第二针轮4上承载排针8的圆周的布置位置和方 位是固定的。以位置固定且不可转动的方式布置头部19的方法如下：将起圈 装置12的枢轴14设计成空心枢轴，图中没有绘出的轴颈穿过该空心枢轴，轴 颈的一端支承头部19，而轴颈的另一端则固定在一个外部支架上，因此不仅可 以构成头部19以及导向元件40的固定轴承，而且也可以构成起圈装置12的 枢轴14的旋转轴承。如附图5和6所示，弧形导向元件40布置在排针8 之外(按照附图5和6所示在上方)。

从附图6还可看出：导向元件40朝向第二针轮4略微倾斜，接触段40b 与第二针轮4或者其旋转轴线之间的径向距离小于固定段40a与第二针轮4 或者其旋转轴线之间的径向距离。在如图所示的实施例中，弧形导向元件40 的接触段40b触及从第二针轮4外圆周延伸的、当然在附图中并未绘出的圆柱 面，或者简而言之如附图6所示，大致处在第二针轮4针排8距离头部19最 近的针的高度上。

在如图所示的实施例中，构成自由端的导向元件40末段40c的径向距离 大致等于固定段40a与第二针轮4或者其旋转轴线之间的径向距离。如附图 5所示，导向元件40的末段40c终止于邻近排针8外侧之处，通过之前所述 的径向距离尺寸，在导向元件40的末段40c和针8之间形成一个间隙。

按照上述布置型式，可利用弧形导向元件40以简单方式使得线材10进入 第二针轮4上两个相邻针8之间的间隙之中，方法是在起圈装置12旋转过程 中，线材10与导向元件40发生接触，也就是紧贴在弧形导向元件40指向第 二针轮4的一侧上。这时线材10基本上在其沿着弧形导向元件40运动的整 个过程中保持与其接触。

附图5所示的工作状态类似于附图1a所示的工作状态，因此可参阅关于 附图1a的说明，当然为了清晰起见，并没有完整绘出起圈装置12，而是仅仅 以示意图方式绘出其臂16、18。在起圈装置12沿箭头方向B旋转的过程中， 只要线材10导向元件40接触，线材就会在弧形导向元件40的末段40c与 接触段40b之间朝向其中一个方向和另一个方向交替运动。视起圈装置12在 末段40c区域中的旋转位置而定，线材10要么与导向元件40接触，或者与 其不接触。后者可以毫无困难地通过下列方式实现：在末段40c和第二针轮4 圆周上的排针8之间形成充分的距离，从而形成充分的间隙，当线材10与导 向元件40接触或者与其不接触时，使其能够毫无阻碍地绕过针8运动。

如图之前已经解释的一样，由于导向元件40的接触段40b与第二针轮4 及其旋转轴线之间的径向距离小于弧形导向元件40的固定段40a以及末段 40c的相应径向距离，因此也小于附图中并未绘出的、线材10在放松状态下所 处平面的径向距离，因此导向元件40的接触段40b就会朝向第二针轮4对线 材10施加压力，从而朝向排针8压迫线材10，如附图6所示。这样就可以 利用导向元件40的接触段40b使得线材10进入第二针轮4圆周上两个相 邻针8之间的间隙之中，如附图5所示。

当起圈装置12继续旋转从附图5和1a所示的位置中向外运动时，接触 段40b就会朝向末段40c带走线材10，同时执行相应的摆动运动，从而在沿 着弧形导向元件40运动的整个过程中具有大致呈径向的方位。在起圈装置12 转动到附图5、1a和1b所示位置的过程中，线材10仍然与弧形导向元件40 保持接触。在起圈装置12继续旋转的过程中，当其与附图5和附图1a中所 示旋转位置之间的夹角明显增大到90°以上时，线材10就会通过弧形导向元 件40的末段40c离开导向元件。

在起圈装置12继续旋转的过程中，当大致到达附图1c中所示的旋转位置 时，随后送入的线材10就会通过导向元件40的末段40c与其接触，同时在 该运动过程中，线材10大致垂直于其纵向沿着箭头方向A运动，直至大致到 达附图5或1a所示的位置。在该运动过程中，随着逐渐远离末段40c并且 逐渐接近接触段40b，将使得线材10朝向第二针轮4偏转，直至进入两个相 邻针8之间的所需间隙之中，之前已根据附图5和6对此进行了描述。

接触段40b这时就会适当压迫线材10进入间隙之中，当起圈装置12继 续旋转从附图1a和5所示旋转位置向外运动时(根据这两个附图所示向左或 者逆时针方向)，就会使得线材10围绕相应的(根据附图5所示位于线材10 左侧最近的)针8偏转、弯曲或折弯，并且保证线材10在相应的间隙中与所 述的针保持接触，从而防止线材10在弯曲过程中从间隙中向外意外弹出。

此外还配有一个导线板42，在附图5中仅可看出导线板的一部分。从附 图5还可看出，除了舌片形部分42a之外，在弯曲凸轮20、22因为起圈装置 12的旋转而形成的圆形轨迹D(也可参阅附图3)的区域内已露出了导线板 42。舌片形部分42a以向前突出的方式在导向元件40的末段40c下方穿过 朝向第二针轮4的圆周方向、并且越过排针8朝向起圈装置12的旋转轴线 15方向延伸，如附图7所示，终止于头部19和第二针轮4之间的旋转轴线 15前端，且位于排针8和弧形导向元件40的末段40c之间。导线板42的 舌片形部分42a与针8之间的距离很小，但是经过适当选择，使得舌片形部分 42a不会妨碍第二针轮4的旋转运动。就此而言，需参照附图7予以澄清的 是：导线板42的舌片形部分42a在第二针轮4的范围内配有一个相应的、但 在附图7所示剖面图中无法看见的凹口。而导线板42的舌片形部分42a和 弧形导向元件40的末段40c之间的距离比较大，并且形成一个间隙，可允许 线材10按照前述方式在指向第二针轮4的导向元件40末段40c的内侧毫 无阻碍地通过。导线板42的舌片形部分42a可作为针8的盖板，当线材10 通过弧形导向元件40末段40c以便与导向元件40接触或者与其脱离接触 时，可防止线材10在该部位与针8中的其中某一个针发生接触。