数控多股螺旋弹簧加工机床

摘要

数控多股螺旋弹簧加工机床，解决加工多股螺旋弹簧废品率高，研制周期长的问题；本发明由拧索机构、绕簧机构和数控系统组成；拧索机构上有三层钢丝盒安装架，内层钢丝不旋转，中、外层钢丝由数控系统控制伺服电机驱动绕内层钢丝旋转，将多股钢丝拧成钢索，钢索头被压固在绕簧轴上，绕簧轴旋转并移动将钢索绕成弹簧；本发明对每股钢丝均设有独立的自动张力控制装置和张力实时检测装置，各检测数据无线传输至控制主机。本发明加工的多股螺旋弹簧精度高，新产品研制周期短；打破了国外对我国的技术封锁，将使我国的多股螺旋弹簧制造技术和研发水平上一个新台阶。

主权项

数控多股螺旋弹簧加工机床由拧索机构、绕簧机构和数控系统组成，拧索机构包括拧索机架及其导轨、减速伺服电机I、减速伺服电机II、减速伺服电机III、钢丝盒、内层钢丝导管、空心轴、转弯导向轮、钢丝导向器、钢索集束器、主动齿轮及从动轮齿轮；绕簧机构包括减速伺服电机IV、减速伺服电机V、卡盘、绕簧轴、传动丝杆、传动螺母、托板、床身、辅助支撑；其特征在于：拧索机架上有三层钢丝盒安装架，内层钢丝盒安装架有一个钢丝盒安装位置，钢丝经钢丝导向器、张力控制器、内层钢丝导管孔，从钢索集束器穿出，内层钢丝盒安装架和内层钢丝导管均固定在拧索机架上；中层钢丝盒安装架有12个钢丝盒安装位置，它由减速伺服电机II通过主动齿轮及从动轮齿轮驱动旋转，外层钢丝盒安装架有18个钢丝盒安装位置，它由减速伺服电机III通过主动齿轮及从动轮齿轮驱动旋转，中层钢丝和外层钢丝分别经过中、外层钢丝盒安装架上的钢丝导向器、张力控制器、转弯导向轮、钢丝盒安装架上的导向孔，从钢索集束器穿出；拧索时，首先启动减速伺服电机II驱动中层钢丝盒安装架旋转，使中层钢丝成螺旋状包住内层钢丝，然后再启动减速伺服电机III驱动外层钢丝盒安装架旋转，使外层钢丝成螺旋状包住中层钢丝，在钢索集束器处，形成钢索；绕簧机构中的减速伺服电机IV安装在机床的托板上，其输出轴安装有卡盘，绕簧轴一端被夹持在卡盘上，另一端由辅助支撑定心；拧索机构拧制的钢索端头被压板压固在绕簧轴的靠卡盘端，卡盘在减速伺服电机IV的驱动下带动绕簧轴旋转，使钢索绕在绕簧轴上，将钢索绕成螺旋弹簧；减速伺服电机V安装在机床左端，其输出轴与传动丝杆相连，传动丝杆再带动机床的托板移动，使弹簧形成设计所需要的螺距；当螺距达到设定值后，绕簧移动和拧索旋转停止，绕簧轴旋转反向设定圈数后停止，拧索机架在减速伺服电机I驱动下沿拧索机架导轨方向后退到位，再用砂轮片切割机切断钢索，这样就生产出多股螺旋弹簧；数控系统主要由1台工业控制计算机、1台PLC、5个伺服驱动器I至V、31只张力传感器、31只气压传感器、1套两通道A/D转换模块、1套12通道A/D转换模块及其数字无线传输、1套18通道A/D转换模块及其数字无线传输、1台工业人机界面、一台打印机组成；数控系统是基于“工业控制计算机、PLC和伺服运动系统”组成的开放式数控系统平台，工业控制计算机完成产品设计数据库和工艺数据库的建立、加工过程监控、过程数据记录、各股钢丝张力显示、各股钢丝张力气压控制、各减速伺服电机转速及跟踪误差百分比、工艺参数修正、异常报警、绕簧过程动态显示；PLC负责接收工业控制计算机下传的各类控制参数及气压传感器和张力传感器数据、将全部运行参数和故障信息上传给工业控制计算机、并通过伺服驱动器控制各减速伺服电机的转速匹配，其中伺服驱动器I控制减速伺服电机I驱动拧索机架进退、伺服驱动器II控制减速伺服电机II驱动中层钢丝盒安装架旋转、伺服驱动器III控制减速伺服电机III驱动外层钢丝盒安装架旋转、伺服驱动器IV控制减速伺服电机IV驱动绕簧轴旋转、伺服驱动器V控制减速伺服电机V驱动绕簧轴移动形成螺距；31只张力传感器分别检测各股钢丝张力、31只气压传感器负责检测各张力控制器气压、1套两通道A/D转换模块负责转换内层钢丝张力和张力气压模拟信号、1套12通道A/D转换模块及其数字无线传输负责转换和传输中层各钢丝张力和张力气压模拟信号、1套18通道A/D转换模块及其数字无线传输负责转换和传输外层各钢丝张力和张力气压模拟信号；数控系统对拧索、绕簧过程进行全自动控制和数据存储；张力控制器通过膜片夹紧气缸中的气压对钢丝产生阻力，内层钢丝盒安装架上的张力控制器的压缩空气由气管引入，经数字精密调压阀稳压后进入张力控制器的膜片夹紧气缸，其张力传感器将检测到的张力值直接传给工业控制计算机；中、外层钢丝盒安装架上张力控制器的压缩空气由压缩空气旋转接头引入，经数字精密调压阀稳压，过空心轴、气接头、气管后进入张力控制器的膜片夹紧气缸，通过调节数字精密调压阀的输出气压，可改变对应张力控制器对钢丝的阻力大小；张力传感器和气压传感器的模拟信号经多通道A/D转换模块转换后再由数字无线传输模块发送给工业控制计算机无线传输模块；伺服系统运行数据经PLC分别向工业人机界面和工业控制计算机传输，工艺参数由工业人机界面或工业控制计算机下传给PLC，再由PLC通过伺服驱动器分别控制各减速伺服电机精确运行，工艺数据库数据可通过打印机输出。