技术领域
[0001] 本
发明涉及一种发条弹簧的自动加工设备。
背景技术
[0002] 发条弹簧又名涡卷弹簧或盘式弹簧，是将材料绕制成平面螺旋形的一种弹簧，弹簧一端固定，另一端作用
扭矩后弹簧受弯曲
力矩，产生弯曲弹性
变形，作用的扭矩消失后，弹簧自动回复到原有形状，因具有不易疲劳的特点，被应用于钟表、机动玩具、卷尺、收纳线盒等。
[0003] 现有的发条弹簧的加工工序主要包括定长切断、端部高频
退火、卷曲成形等，具体过程是：将
热处理后的
钢带开卷、切断成所需长度的直条定长
钢带，再由人工搬运成
捆的直条定长钢带，运至高频退火设备处，手持整把钢带端部，人工操作进行退火处理，最后将退火后的直条钢带搬运至放料平台上，然后一根根的由手工操作，将内端挂在卷
曲轴上，开启卷曲
电机，将直条钢带卷成发条。该工艺及其分立式设备存在自动化程度低、人员配置多、产品周转效率低、设备及过程产品占地面积大、产品
质量波动大等缺点。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服
现有技术的上述不足而提供一种发条弹簧自动加工设备，该设备能自动完成钢带的卷曲、
抛光、退火及发条成形，达到自动化、高质量生产的目的。
[0005] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为：发条弹簧自动加工设备包括依次设置的储料装置、卷曲装置、抛光装置、退火装置、传动定长装置、冲断装置和成形装置，还包括控制系统，其中：卷曲装置包括顶轮和卷曲模，顶轮在卷曲模上方，顶轮固定在伸缩机构的一端，伸缩机构由控制系统控制，卷曲模内设置卷曲
块，钢带依次绕过顶轮、卷曲块，伸缩机构带动顶轮左右移动，改变钢带绕过卷曲块处的弯折
角度，弯折角度最大时，因钢带所受
应力大于
屈服强度而产生塑性变形，产生卷曲；成形装置包括左钳口和右钳口，两者为左右对开的半圆环形，右钳口固定在
气缸上，气缸由控制系统控制，气缸带动右钳口左右移动，使两个钳口闭合或分开，闭合时两者中间形成圆形内腔，并在两者的一条接缝处留有进料通道，钢带通过进料通道进入圆形内腔，钢带受内腔的约束作用而成形为盘状发条，成盘之后，右钳口移动与左钳口分开；控制系统控制传动定长装置牵引钢带，被牵引的钢带从储料装置中拉出，依次经过卷曲装置、抛光装置、退火装置，卷曲、抛光和退火过程由控制系统控制，之后钢带穿过冲断装置进入成形装置成形为发条，控制系统控制成形过程，成形后控制系统启动冲断装置截断钢带，发条脱离钢带。
[0006] 发条弹簧自动加工设备还包括缓冲装置，缓冲装置设置在储料装置和卷曲装置之间，缓冲装置包括上下相错分布的定
滑轮，钢带依次绕过定滑轮。
[0007] 所述传动定长装置为
伺服电机带动的两个
啮合的滚轴，钢带夹持在两个滚轴之间，滚轴转动带动钢带移动，伺服电机由控制系统控制。
[0008] 所述抛光装置包括设置在升降台上的抛光轮，升降台降低后抛光轮
接触钢带，抛光轮由电机带动，升降台、电机均由控制系统控制。
[0009] 所述退火装置包括两个固定
电极和升降台，钢带铺设在升降台上，升降台上升可使电极接触钢带，升降台由控制系统控制。
[0010] 所述卷曲装置、抛光装置、退火装置、传动定长装置、冲断装置、成形装置固定在台架上。
[0011] 所述控制系统包括
人机界面、可编程
控制器、电磁
开关及必要的
连接线路，通过人机界面设定指令程序，可编程控制器根据指令控制电磁开关，电磁开关控制卷曲装置、抛光装置、退火装置、传动定长装置、冲断装置和成形装置的工作状态。。
[0012] 与现有技术相比，本发明的优点在于：1、生产发条弹簧的自动化程度高，通过控制系统可设置卷曲装置、抛光装置、退火装置、传动定长装置等的工作状态，控制系统内的可编程控制器可实现生产程序、产品参数等的预先设定，并通过电磁开关控制升降台的运动，这些都大大节省了人力，提高了工作效率；2、产品一致性高，由于避免了人为因素的干扰，产品生产均由设备自动完成，生产的每个发条弹簧的长度、圈数一致，并且依靠程序设定、自动运行，产品的
精度高，质量稳定；3、节省
工作空间，由于将生产发条弹簧的设备集成到一起，节省了工作空间。
附图说明
[0013] 图1是发条弹簧自动加工设备的总体结构示意图。
[0014] 图2是生产出的发条弹簧的主视图和侧视图。
[0015] 图3是卷曲装置的结构示意图。
[0016] 图4是进行卷曲处理时卷曲装置的结构示意图。
[0017] 图5是抛光装置的结构示意图。
[0018] 图6是进行抛光处理时抛光装置的结构示意图。
[0019] 图7是退火装置的结构示意图。
[0020] 图8是进行退火处理时退火装置的结构示意图。
[0021] 图9是成形装置的结构示意图。
[0022] 图10是图9中右钳口与左钳口分离后的结构示意图。
[0023] 图11是发条弹簧自动加工设备的控制关系示意图。
[0024] 图12是发条弹簧的加工过程示意图。
[0025] 图中：1、储料装置，2、缓冲装置，3、卷曲装置，4、抛光装置,5、退火装置，6、传动定长装置，7、冲断装置，8、成形装置，9、人机界面；10、钢带，11、发条卷曲段，12、发条直线段；31、顶轮，32卷曲模，33、卷曲块，34、伸缩机构；41、抛光轮，42升降台；51、电极，52、升降台；
81、左钳口，82、右钳口，83、进料通道，84、气缸。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图、
实施例对本发明进一步说明。
[0027] 如图1所示的发条弹簧自动加工设备，包括依次设置的储料装置1、缓冲装置2、卷曲装置3、抛光装置4、退火装置5、传动定长装置6、冲断装置7、成形装置8及控制系统的人机界面9，生产的发条弹簧如图2所示，发条弹簧卷曲段11涡卷成圆环形，两端部均为发条直线段12，发条直线段12用于将固定发条弹簧或连接其它部件，为大幅减小电极加热退火时的接触
电阻，发条直线段12必须通过抛光装置4将其表面的
氧化层清理掉。
[0028] 储料装置1用于存放大盘的钢带10原材料，缓冲装置2包括上下相错分布的定滑轮，钢带依次绕过定滑轮，起到钢带进入其它装置前的缓冲作用。
[0029] 卷曲装置3的结构如图3、图4所示，卷曲装置3包括顶轮31和卷曲模32，顶轮31在卷曲模32上方，顶轮31固定在伸缩机构34的一端，伸缩机构34可以为气缸等具有伸缩功能的部件，并通过控制系统的电磁开关控制其伸缩。在伸缩机构34的带动下，顶轮31可在卷曲模32上方左右
水平移动，卷曲模32内设置卷曲块33，钢带10依次绕过顶轮31、卷曲块33。不需要卷曲钢带时，控制系统给电磁开关
信号将伸缩机构34缩回，顶轮31缩回至最左端，此时钢带10在卷曲块33处的弯折角度小，钢带所受的应力小于钢带的屈服强度，钢带不产生塑性变形；需要卷曲钢带时，控制系统给电磁开关信号将伸缩机构34伸出，顶轮31伸出至最右端，钢带在卷曲块33处的弯折角度最大，此时所受的应力大于其屈服强度，钢带10产生塑性变形，成卷曲形。
[0030] 卷曲后的钢带传动到之后的抛光等装置时，虽然也会受到应力作用，但应力小于其屈服强度，因此，卷曲后的钢带不会再被拉直。
[0031] 抛光装置4的结构如图5、图6所示，抛光装置4包括设置在升降台42上的抛光轮41，升降台42由气缸驱动，控制系统通过电磁开关控制升降台42升降，抛光轮41由电机带动旋转，控制系统控制电机的开启或停止。当需要抛光直线段时，控制系统控制气缸使升降台42下降，抛光轮41接触钢带的直线段进行抛光，不需要抛光时，抛光轮41随升降台42升高与钢带分离。
[0032] 退火装置5的结构如图7、图8所示，退火装置5包括两个固定的电极51和升降台52，钢带10铺设在升降台52上，升降台52由气缸驱动，并由控制系统控制，需要退火时，升降台52上升使电极51接触钢带，加热、退火；退火完成后升降台52下降，电极51与钢带10分离。
[0033] 传动定长装置6为伺服电机带动的两个啮合的滚轴，钢带夹持在两个滚轴之间，滚轴转动带动钢带移动，实现传动的功能，控制系统控制伺服电机的启动或停止，并可控制伺服电机的转动角度，以此来控制两滚轴间的钢带的移动长度，以实现定长的功能。
[0034] 冲断装置7将钢带10冲断，使成形后的发条弹簧与钢带脱离。其为常用装置，不再详细叙述。
[0035] 成形装置8的结构如图9、图10所示，包括左钳口81和右钳口82，两者为左右对开的半圆环形，右钳口82固定在气缸84上，气缸84由控制系统控制，右钳口82在气缸84的带动下可左右移动使两个钳口闭合或分开，闭合时两者中间形成圆形内腔，内腔底部、两个钳口之间的接缝处留有一条进料通道83，钢带可通过进料通道83进入内腔。成形时，传动定长装置6将直线段、卷曲段通过进料通道83送入内腔后，钢带受内腔的约束作用而自动卷制，成形为盘状，当卷曲段包住直线段后，右钳口82向右移动，传动定长装置6继续传送经卷曲后的钢带，由于之前经过卷曲装置的卷曲处理，卷曲后的钢带凭借自身的形变回复力自动卷制成形为发条，持续送料，达到要求的圈数后，由冲断装置7截断，发条因自重自行落料。
[0036] 控制系统包括人机界面9、可编程控制器、电磁开关及必要的连接线路，通过人机界面设定指令程序，可编程控制器将指令发送至电磁开关，控制传动定长装置6的伺服电机的启动或停止，使之传动钢带或保持静止，还可控制伺服电机的转动角度，以控制传动钢带的送料长度，控制卷曲装置3的伸缩机构34的伸缩，将钢带卷曲或保持直线段，控制抛光装置4、退火装置5的升降台的升降、成形装置8的气缸移动、冲断装置7的动作等，控制关系如图11所示。
[0037] 成形装置的电磁开关或气缸内还可以设置监测器件，以监测气缸是否移动到位，并将监测信号发送至可编程控制器。
[0038] 利用该设备生产卷曲段长度为5800mm、内外两直线段均为85mm的发条弹簧的工作过程：由于初始状态设备内中无钢带，因此开始工作前，先将钢带依次穿引通过各个装置直至传动定长装置6，以便启动设备后传动定长装置6能自动传送钢带。
[0039] 启动设备，传动定长装置6将A段钢带从储料装置1、缓冲装置2中牵引出，控制系统发出指令使卷曲装置3的顶轮31向右移动，对钢带卷曲，控制系统给传动定长装置6发送指令牵引5800mm，将A段钢带卷曲成的卷曲段长度为5800mm（由于在进行卷曲处理时，整个加工设备还同时进行抛光或退火处理等其它工序，因此卷曲长度5800mm不是一次性牵引完成的），再发出指令使顶轮31向左移动，传动定长装置6再牵引钢带180mm，即这180mm为前后两个发条的直线段连接后的长度及工艺长度，不进行卷曲。
[0040] 控制系统给传动定长装置6的伺服电机指令牵引一定长度的钢带，A段钢带进入抛光装置4，对A段钢带进行抛光处理。此处传动定长装置6牵引钢带的长度根据抛光装置4与卷曲装置3之间的距离而定。
[0041] 抛光处理完成后，控制系统给传动定长装置6的伺服电机指令牵引一定长度，A段钢带进入退火装置5进行退火。此处传动定长装置6牵引钢带的长度根据退火装置5与抛光装置4之间的距离而定。
[0042] 抛光处理完成后，控制系统给传动定长装置6的伺服电机指令牵引一定长度，A段钢带穿过传动定长装置6、冲断装置7后，直线段、卷曲段通过进料通道83进入成形装置8，同时右钳口82和固定的左钳口81闭合，进入内腔后钢带自动卷制，当卷曲段包住直线段后，控制系统发送指令控制气缸84使右钳口82与左钳口分离，传动定长装置6继续传送经卷曲后的钢带，卷曲成形后的发条凭借自身的形变回复力自动卷制。
[0043] 达到要求的圈数后，由冲断装置7在180mm直线段的中间截断，成形后的A段发条因自重自行落料。
[0044] 之后重复以上循环动作。由于各个装置是依次设置，因此各个装置的动作可以同时进行，例如退火装置对A段退火时，卷曲装置正对C段钢带进行卷曲；A段钢带在成形装置内的同时，B段钢带、C段钢带等正在其它装置内进行加工，工作过程如图12所示。
[0045] 由于传动定长装置牵引、传送钢带的长度与装置间的距离有关，因此各装置相对固定地设置在台架上，以便控制系统设定参数、程序。
