专利名称：制造线性弹簧的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造线性弹簧的方法，它用同时向一根主轴的中心线方向推进两个或者更多的所需要的垂直于或者基本上垂直于该主轴的中心线的成形工具，并且使它们顶住从上述主轴的顶端部分送进来的一根线材上，同时使三个或者更多的沿围绕着用于导引上述线性材料的导向器的中心线径向布置的成形工具绕着上述主轴的中心线转过一个所需要的角度。本发明还涉及适用于实施这种方法的设备。
线性弹簧可分为各种不同类型的螺旋弹簧，例如压缩螺旋弹簧，拉伸螺旋弹簧，扭转螺旋弹簧等等，以及没有螺旋部分的线性弹簧。除了压缩线性弹簧之外，一般，这种线性螺旋弹簧都做成很复杂的形状，带有向不同方向的钩子和弯曲成各种不同角度的部分。近来，各种螺旋弹簧都必须在一个单独的线性弹簧成形设备上制造。
在公开的日本专利申请No.144542/1984“用于控制线性材料的弯曲和成形机械的成形工具的方法”，和No.2296/1994“弹簧成形方法和设备”中揭示了一种能够满足这种要求的常用的线性弹簧成形设备。
在公开的日本专利申请No.144542/1984中所揭示的设备涉及一种装置，这种装置中，两个或更多的围绕着一根主轴的中心布置在预定的径向位置上的成形工具，在与上述主轴的中心线成直角，或基本上成直角的方向上向前推进，并借助于由许多电动机驱动的凸轮的转动，使该成形工具撞在一根从上述主轴的顶端部分送进来的线材上。这些电动机的转速是可控的。各成形工具相对于上述主轴的位置是固定的。结果在有些情况下，即使上述线材已经向所要求的方向弯曲，也不可能使最适宜的成形工具从最适宜的方向向着上述主轴的中心线方向推进。因此，为了弯曲线材，就必须准备许多成形工具，这些成形工具具有各种不同的特殊的形状，用来从各个不同的方向将成形工具向上述主轴的中心线方向推进，而这个方向并不在弯曲该线材的最佳方向上。还有，即使准备了各种各样特殊形状的成形工具，在有些情况下，还是不可能使线材向所要求的方向弯曲。因此，这种现有的方法存在着这样的问题。
另一方面，在上述日本专利申请No.2296/1994上所公开的设备也涉及一种装置，在这种装置中，布置在正对着主轴的中心线的延长线一侧的单独一个成形工具绕着上述主轴的中心线旋转，并且压住从主轴的顶端部分送进来的线材，以形成线性弹簧。由于整个成形过程是由单独一个成形工具来实现的，所以在成形具有长的圆弧半径的较大的线圈部分时，不存在问题。但是，如果在弯曲成形工步中，钩子部分的圆弧半径短，象
图19所示的那样，则必须采用在上述主轴的顶端部分的线材出口处的一条边缘。因此，为了不在线材上产生缺陷，线材必须在成形工具向着主轴的顶尖部分方向前进时，并且已经与线材接触，并借助于增大和减少送进量而成一弯曲的角度时，定时地，或者在一定的时间里仔细地送进。因此，就必须使弯曲时弧形的半径保持在线材直径的二到三倍以上。此外，还必须实行这样的弯曲成形法。在许多情况下，不仅弯曲角度的精密度低下，而且还必须把生产速度降到很低的水平。此外，成形时，如果线材已经弯曲，并且已经沿着主轴的边缘形成了很短的弧形半径时，在线材上所施加的压力增大了。因此，就不可能避免由于主轴和边缘之间的接触所引起的摩擦而在线材上造成缺陷。结果，这种现有的装置在产品质量上始终存在着严重的问题。同时，从质量要求的观点出发，还存在着不可能成形弧形半径很短的弯曲部分这一致命的缺点。
同时，在上述日本专利申请No.2296/1994上所公开的设备，只能成形基本上呈半圆形的形状，这种形状缺少如图20所示的，在成形螺旋状部分时，与主轴的顶端上部的一半相当的那一部分，而不可能形成一种高密度卷绕的螺旋状部分。在线材出口处的周边部分必须呈厚度很薄的构造。因此，除了极细的线材之外，不但必须避免主轴在该方向成形时损坏的危险，在有些情况下，还不可能根据已经制成的产品的形状，在成形工序之后切断线材。由于以上这些原因，在有些情况下不得不放弃这种成形方法。因此，这种现有的装置是存在着很多缺点的。
这种结构在使成形工具绕着主轴的中心线转动使线材弯曲时，还存在着下列致命的缺点。如上所述，由于成形工具是设置在主轴中心线的延长线一侧的，所以就不可能安装许多成形工具。因此，当线材向某一个要求的方向弯曲时，就不能使用许多适合于这种弯曲的成形工具。由于对于能适应的形状有限制，所以它不能完成各种不同形状的线性弹簧的成形。
此外，最近，市场上还出现了一种设备，在这种设备中，绕着主轴径向布置的成形工具的安装位置是可以用手工调整的。但，在这种设备中，两相邻成形工具之间的间隔(即，角度)，由于用来支承和操作这些成形工具的滑动导向件的结构因素，而被限制在15°左右。此外，一当成形工具的安装位置用手工移动并调整好之后，这台设备就只能在成形工具调整好的固定位置上使用。这样，它与只生产单独一种产品的设备在成形工具的位置上没有什么区别。它仍然具有这样的缺点，即，不能使处在最佳位置的成形工具，在主轴中心线的延伸方向上，始终从一个对于形成线性弹簧最佳的方向，向着与主轴的中心线成直角或基本上成直角地前进。因此，当使线材成形的方向(角度)与上述成形工具可能推进的方向之间的错位很大时，这种成形工序就不可能完成。如果这种错位很小，要顶住线材的工具，以及具有一动力源(例如气缸之类)的专用组件，正好在成形之前，被迫推向成形部分，或者在成形工序中的成形部分，从而借助于扭转线材而保持所需要的成形方向(角度)。这是一种最近才完成的方法。但是，由于成形工序是在依靠扭转线材的情况下才得以实施，所以很不容易保持成形的精密度，并且准备工作要花费很长的时间。此外，虽然有可能形成其形状在一定范围内的线性弹簧，但，如上所述，由于在时间上要与利用气缸作为动力源的线材的扭转对准，而且还要保持足够的成形精度，从这一点上来看，就降低了生产速度。
此外，在制造线性弹簧时，不完全是大量生产，还需要生产各种不同线性弹簧的样品，或者很小批量的生产。当所制造的各种线性弹簧的批量很小时，它所需要的成形工具和辅助装置的结构和种类却完全与大量生产时所要求的相同，所以成形工具的种类和数量便大大地增加。
但是，如果能够使最有利的成形工具从最有利的方向，在主轴的延伸方向上沿着垂直于或基本上垂直于主轴中心线的方向推进，那么就不但有可能减少成形工具的数量，很快地完成准备工作，而且还能解决由于要准备和管理各种各样的成形工具而造成的成本高的问题。然而，当要制造具有各种形状的线性弹簧时，任何一种现有的线性弹簧成形设备都有这样的缺点，即，不可能使最有利的成形工具，从最有利的方向，在主轴中心线的延伸方向上，向垂直于或基本上垂直于主轴中心线的方向推进。因此，也就不可能解决成本高的问题和麻烦的管理问题。
为了克服现有的线性弹簧成形设备所具有的以上所述的缺点，本发明提供了一种线性弹簧的成形方法，这种方法即使在设备中有三个甚至更多的沿径向绕着主轴的中心线安装的用于为线材导向的成形工具，绕着主轴的中心线在预定的角度范围内转动，其中有两个或者更多的成形工具同时在垂直于或者基本上垂直于主轴中心线的方向，向着主轴中心线的延伸方向推进，并且撞击从主轴的顶端部分送进来的线材，从而能够连续不断地完成线性弹簧的成形。此外，还提供了用于实施这种方法的设备。
按照本发明，提供了一种线性弹簧的成形方法，它包括下列步骤在一根主轴中心线的延长线上，围绕着该为线材导向的主轴的中心线，在垂直于或者基本上垂直于该主轴中心线的方向，将三个或更多的径向布置的成形工具向前推进，并使上述成形工具撞击从主轴的顶端部分送进来的线材，其特征在于，该方法还包括下列步骤使一个在上面安装了成形工具的旋转台绕着上述主轴的中心线转动，使得至少一个所需要的成形工具的线材接触表面处在适合于该线材成形的方向；以及在上述旋转台转动之后，通过许多驱动装置中的一个协同工作的驱动装置，使所需要的成形工具向中心线的延伸方向推进，上述驱动装置的数量，比上述成形工具的数量多，并且在用于成形线性弹簧的旋转台的外面围绕着主轴的中心线径向布置。
在这种方法中，如果主轴能绕其中心线转动，则能够制造的线性弹簧的种类就能增加，并且能在装有围绕着主轴中心线布置的成形工具的旋转台转动的过程中从主轴的顶端部分送进上述线材，从而进一步缩短线性弹簧的成形时间，并确定上述一个或多个成形工具在适合于线性弹簧成形的方向上的线性接触表面。
按照本发明的另一方面，提供了一种线性弹簧的成形设备，在该设备中，有三个或更多的围绕着为线材导向的主轴的中心线径向布置的成形工具，沿着垂直于或基本上垂直于主轴中心线的方向，向着上述主轴中心线的延伸方向推进，并且上述成形工具撞击在从主轴的顶端部分送进来的线材上，该设备的特征在于它还包括一个用于使旋转台转动的第一驱动装置，相应的用于让装有成形工具的滑动组件前进和后退的的轨道固定在该旋转台上，这些滑动组件能沿着垂直于或基本上垂直于主轴中心线，向该主轴中心线的延伸方向前进和后退；若干第二驱动装置，其数量等于或多于上述滑动组件的数量，上述第二驱动装置围绕着主轴的中心线，径向布置在旋转台的外面，用于使所需要的滑动组件向主轴中心线的延伸线方向前进和后退；一个第三驱动装置，用于从主轴的顶端部分送进上述线材；其中，上述第一驱动装置和第二驱动装置控制成与上述第三驱动装置同步。
在这种线性弹簧成形设备中，如果主轴能够绕其中心线转动，而且能够在这样两种情况之间转换，一种是主轴用一个连接构件固定住不能转动，另一种是主轴通过另一个连接构件与旋转台联结，使它能与旋转台一起转动，那么，能够制造的线性弹簧的种类就能够增多。同样，如果用于第二驱动装置的驱动源位于上述旋转台的外面，并且安装在一个能绕着主轴中心线在预定的角度范围内转动的驱动源安装台上，那么，就能够使第二驱动装置的驱动源保持在与要成形的线性弹簧相适应的合适的位置上。如果第二驱动装置设置一个能向主轴中心线的延伸方向前进和后退的弧形凸轮，并且，当一个设置在上述滑动组件上的凸轮随动件在与弧形凸轮的内表面接触的状态下运动到最接近于上述主轴时，该弧形凸轮的弧形内表面的中心基本上处在上述主轴的中心线上，那么，当旋转台绕主轴的中心线转动并停止在该转动位置上时，就能够立刻让工具前进到它应该到达的位置上。如果弧形凸轮可以在它的端部拼接一个辅助凸轮，那么，就能够进一步扩展旋转台的转动范围，在该范围内，当旋转台绕主轴的中心线转动并停止在该转动位置上时，就能够立刻让工具前进到它应该到达的位置上。
下面参照附图详细描述本发明的实施例。附图中图1是全面的正视图，表示一台按照本发明的一个实施例的线性弹簧的成形设备；图2是该设备的左侧视图；图3是表示该设备的上底板的正视图4是一个正视图，表示设置了动力源安装台的上底板，上述安装台在旋转台转动的条件下在预定的角度内转动；图5是沿着图4的中心的侧剖视图；图6A是正视图，表示主轴固定在其位置上的状态；图6B是沿图6A的X-X线的断面图；图7A是正视图，表示主轴正随着旋转台一起转动；图7B是沿图7A的Y-Y线的断面图；图8是一个放大图，表示工具的支承臂与平面凸轮之间的配合；图9A表示凸轮处在凸轮弧线与作直线运动的凸轮随动件之间的位置在最低点时的情况；图9B表示凸轮转动后凸轮的弧线前进到一个基准位置；图10表示有一个辅助凸轮装在弧线凸轮上时它们之间的的关系；图11是一个立体图，表示用本发明的设备所成形的一种线性弹簧的例子；图12表示在图11中的线性弹簧成形之前成形工具的布置；图13A-13K表示图11中的线性弹簧的成形过程；图14是上述线性弹簧成形的时间分配表；图15是一个立体图，表示用本发明的设备所成形的另一种线性弹簧的例子；图16表示在图15中的线性弹簧成形之前成形工具的布置；图17A-17I表示图15中的线性弹簧的成形过程；图18是上述线性弹簧成形的时间分配表；图19表示在一台现有的设备上弯曲线材的状态，在该设备中，只用单独一个成形工具来完成所有的工步；图20表示现有设备中的主轴，在该设备中，只用单独一个成形工具来完成所有的工步。
在附图中，一块支承底板1在其上部支承着一块上底板2，其上还装有多轴手动控制组件(即，10轴手动控制组件，因为在本实施例中使用了8个滑动组件)，用于定位和驱动伺服电动机(即，一对驱动压力送进辊伺服电动机，以便用压力送进线材，一台用于驱动旋转台转动的伺服电动机，以及用来使滑动组件前进和后退的伺服电动机)。所有的伺服电动机(在本实施例中是10台电动机)和用于成形线性弹簧的机械构件都安装在上底板2上。如图5所示，标号3表示一对以压力送进线材41的，组成第三驱动装置的压力送进辊。这对压力送进辊3用一组与固定在伺服电动机4上的齿轮啮合的齿轮驱动，以便用压力将一段预定长度的线材41送进到主轴6(线材41的导向器)上。
如图5、6A、6B、7A、7B所示，标号5表示通过滚柱轴承支承在上底板2上的能够转动的芯轴。主轴6固定在芯轴5的中心上，能够拆卸。因此上述主轴6能绕着一个穿过线材41的通孔的中心线，也就是主轴6的中心线转动。主轴6有两种安装方式一种是主轴6通过连接件7固定在轴承保持圈2”上，该轴承保持圈则固定在上底板2上，这种方式用于不转动的情况，如图6A和6B所示；一种是主轴6通过一个连接件8与旋转台10(将在后面描述)连接，这种方式用于与旋转台10一起转动的情况，如图7A和7B所示。
标号9表示一根固定在上底板2上的中间主轴。线材41借助于压力送进辊3通过上述中间主轴9被引导到主轴6，然后再送到按照本发明的设备的前面，以便形成线性弹簧。标号10表示通过滚柱轴承支承在上底板2上，能够绕着主轴6的中心线转动的旋转台。如图5所示，上述旋转台10通过一个与齿轮13啮合的齿圈11能绕着主轴6的中心线转动，并且被驱动到一个预定的转动位置上。上述齿轮13固定在伺服电动机12的输出轴上，上述伺服电动机组成第一驱动装置。如图3所示，有三条以上球形线性滑道16(在本实施例中是八条)的滑动组件15由导轨14组成，该滑动组件15布置在径向，固定在旋转台10的顶面上，所以上述导轨14的滑动方向在主轴6的延伸方向上与主轴6的中心线垂直。
以后，对于每一条线性滑道16来说，“前部”意味着主轴6的一侧，而“后部”意味着与主轴6相对的外侧，“向前运动”意味着滑动组件15向前滑动，而“向后运动”则意味着滑动组件15向相反一侧的后方滑动。在本实施例中，安装在后面将要描述的线性滑道16的滑动组件15上的成形工具的支承和调整机构可以有两种工作方式。但，无论那一种工作方式都是常用的技术，因此，这里只描述其基本结构。
如图3所示，支承构件17和18的位置可以向滑动组件15滑动方向的左右调整，并且用螺钉固定，可以拆卸。如图5所示，上述支承构件17和18在前部支承着工具支承臂19和20(下面将进行描述)。一凸轮随动件21设置在后端部，能向前或向后调整。一个与凸轮随动件21的轴做成一体的L形接触件22与设置在上述导轨14的后端部的挡块23接触，从而决定了上述滑动组件15的原始位置。如图3所示，标号24表示把滑动组件15拉向后部的拉紧螺旋弹簧。
如图5所示，上述工具支承臂19支承在支承构件17上，能够在与滑动组件15的滑动方向平行的方向上滑动。同样，如图8所示，工具支承臂20支承在上底板2的表面上，能够在与滑动组件15的滑动方向平行的方向上滑动。为了调整用螺钉固定在工具支承臂19的后端部的成形工具(诸如成形工具、切断工具、接受工具、定心工具等等)，在线材接触表面与主轴6的端面之间的间隔可以用调节螺钉25来调节。
弯曲工具(有时候是成圈工具)主要是用螺钉固定在工具支承臂20顶端部分。如图8所示，主轴6的端面与弯曲工具之间的间隔可以用调节螺钉26来调节。标号27表示一个拉紧螺旋弹簧，用于向调节螺钉26加载。另一方面，如图5和8所示，一个凸轮随动件28，在滑动组件15完成其向前的运动之前，与一个用螺钉固定在装在旋转台10上的托架29上，其位置可以调整的平面凸轮30接触，所以线材41便向主轴6推进，并利用及时向前推进的接受工具弯曲成一个预定的角度。
如图1、3和4所示，许多弧形凸轮组件31(其数量等于或多于滑动组件15的数量)分别在径向安装在围绕着主轴6安装在上底板2上的旋转台10的外周边部分上，或者安装在一有驱动源的安装台2’上，该安装台有一条围绕着主轴6的中心线的弧形长孔，能够在预定的角度范围内围绕着用螺母2b固定在上底板2上的主轴的中心线转动，植入上底板的螺钉穿过该弧形长孔，使得滑动组件15能够在主轴6的中心线的延伸方向上前进和后退。标号32表示一用于支承整个弧形凸轮组件31的滑动导向件。如图5所示，上述滑动方向指向主轴6的中心线，并且安装了一块能够滑动的滑板33。标号34表示一台伺服电动机，该电动机组成用于驱动上述滑板33，使它前进，后退或定位的第二驱动装置。伺服电动机34用螺钉，通过在上底板2上形成的孔2a，固定在滑动导向件32的内部；或者，固定在安装在上底板2上的带驱动源的安装台2’上，如图5所示。拉紧螺旋弹簧38的一端拉住滑板33，其另一端拉住滑动导向件32，这样，便如图3和4所示，一个用螺钉固定在滑板33的主轴6一侧的凸轮随动件37，便始终与一固定在上述伺服电动机34的输出轴35上的凸轮36接触。上述输出轴从在滑板33上形成的长孔33a凸出到前面来。
此外，如图3和4所示，在主轴6一侧的滑板33的顶端设有一个弧形凸轮39，它的内弧形表面39a朝向主轴6。当上述凸轮随动件37的位置在凸轮36的基圆上时(即，从伺服电动机34的输出轴35的中心到凸轮36的距离最小时)(以下称之为基点)，当上述滑动组件15处在上述原始位置时，上述弧形凸轮39的内弧形表面39a经过一瞬间的间隙，便与支承构件17和18的凸轮随动件21的摆动轨道接触。上述线性滑道16的凸轮随动件21，随着由伺服电动机34驱动的凸轮36的转动，被推动到靠在弧形凸轮39的内表面39a上，由于旋转台10的转动，凸轮随动件21的位置成一个预定的角度。上述滑动组件15被向前推进到最靠近主轴6的相应的位置。于是成形工具便压住从主轴6的顶端送进来的线材41，然后，形成线性弹簧。
在所示的实施例中，上述弧形凸轮39的内表面39a是这样设计的，即，当滑动组件15前进到基准位置时，内表面39a的圆弧的中心与主轴6的中心线重合，其位置在弧形凸轮39上。如图9A和9B所示，在本实施例中，线性滑道16可以由弧形凸轮39操纵的角度设定在40°以内。上述内表面39a是这样确定的，它使得前进到基准位置的成形工具的前进位置，在线性滑道16转动并定位在这个范围内的任何角度下，都保持不变。另一方面，当凸轮随动件37定位在上述基点上时，在图示的实施例中，能够由弧形凸轮39操纵的线性滑道16所能通过的角度范围在30°以内。当上述方向，即，用于成形线材41的角度超过30°角时，而弧形凸轮组件39还能使用时，要采用下列方法。
图9A和9B是说明这种工作过程的，这两个图还表示了凸轮随动件21在线性滑道16上的工作过程的时间基准。设在球形线性滑道16的滑动组件15上的凸轮随动件21，临时停止在位置A上，这是由伺服电动机12驱动的旋转台10旋转时，弧形凸轮组件39的内表面39a的一个端部位置。上述线性滑道固定在旋转台10的顶面上，而旋转台是通过与固定在输出轴上的齿轮13啮合的齿圈11，借助于第一驱动装置的伺服电动机12的动力来使它旋转和定位的。接着，如图9B所示，用螺钉紧固在滑板33上的凸轮随动件37，被由于第二驱动装置的伺服电动机34的驱动而转动的凸轮36顶推起来，于是滑板33便沿着长孔33a向前运动，从而开始了弧形凸轮组件39的前进运动。与此同时，伺服电动机12驱动旋转台10转动，使得凸轮随动件21与弧形凸轮组件39的内表面39a的一个端部保持接触。上述凸轮随动件21到达位置C，该位置是通过位置B后的一个预定的位置。弧形凸轮组件39继续向前运动，于是凸轮随动件21沿着直线向前运动，到达预定位置D，完成线材41的成形。
或者，设在球形线性滑道16的滑动组件15上的凸轮随动件21，临时停止在位置E上，这是由伺服电动机12驱动的旋转台10旋转时，弧形凸轮组件39的内表面39a的另一个端部位置。上述线性滑道安装在旋转台10的顶面上，而旋转台是通过与固定在输出轴上的齿轮13啮合的齿圈11，借助于第一驱动装置的伺服电动机12的动力来使它旋转和定位的。接着，如图9B所示，用螺钉紧固在滑板33上的凸轮随动件37，被由于第二驱动装置的伺服电动机34的驱动而转动的凸轮36顶推起来，于是滑板33便沿着长孔33a向前运动，从而开始了弧形凸轮组件39的前进运动。与此同时，伺服电动机12驱动旋转台10转动，使得凸轮随动件21与弧形凸轮组件39的内表面39a的一个端部保持接触。上述凸轮随动件21到达位置G，该位置是通过位置F后的一个预定的位置。弧形凸轮组件39继续向前运动，于是凸轮随动件21沿着直线向前运动，到达预定位置H，完成线材41的成形。
弹簧成形后的相应的工作过程，例如滑动组件15的退回和线性滑道16的摆动等，其次序完全和成形工具前进时的过程相反。这些工作过程很容易用多轴数值控制器来调整。
以上说明了弧形凸轮组件39在40°范围内的工作过程。但是，在许多情况下，在30°的范围内工作就足够了。有少数情况，如图4和5所示，角度需要超过40°，达到45°，这时，在旋转台10之外并用螺母2b固定在上底板2上的，能绕着主轴6的中心线转动一预定角度的驱动源安装台2’便在转过预定角度之后继续前进。或者，如图10所示，在弧形凸轮39的端部拼接一个辅助凸轮40，在这种情况下，线性滑道16和弧形凸轮组件39的相应的工作过程便以与图9A和9B同样的方式完成。
以上说明了按照本发明的成形工具的前进和后退。由第一驱动装置的伺服电动机12完成的线性滑道16的转动定位的驱动过程，由第二驱动装置的伺服电动机34完成的弧形凸轮组件39的前进和后退的工作过程，以及由第三驱动装置的伺服电动机4完成的用于送进线材41的压力送进辊的转动定位驱动过程，在本实施例中都由多轴数值控制器使它们同步完成。
为了更清楚地说明整台设备，下面，描述两种线性弹簧的各种不同种类工具的工作过程。
图11是一个要成形的线性弹簧的例子的立体图。下面，说明从部分“a”开始的成形过程。图12表示成形工具在成形之前的布置状态。T1和T6表示弹簧圈的成形工具，T2和T8表示接受工具，T3、T5和T7表示弯曲工具，T4表示切断工具。这四类工具都是按照现有技术设计的。主轴6固定在上底板2上。在图12中，M1-M8是上述弧形凸轮组件(以下简称为组件)31的地址(规定的号码)。图13A-13K是表示各成形工步的图，其中包括了A-K一共11个工步。图14则是图11中的线性弹簧在成形时的时间分配表。
首先，当在旋转台10外部的驱动源安装台2’能绕着主轴6的中心线转动一个预定的角度范围的情况下，该驱动源安装台2’用螺母2b定位和固定，以限制其转动的角度范围。然后，在工步A中，开动第一驱动装置的伺服电动机12，使旋转台10向反时针方向转动30°。在转动的过程中，线材41借助于第三驱动装置的伺服电动机4的运转，向前送进一段长度“a”。接着，由组件M1和M6操作的接受工具T2和弯曲工具T7用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动而一起前进，与线材41接触。当弯曲部分“b”成形好了之后，工具T2和T7退回。
接着，在工步B中，开动第一驱动装置中的伺服电动机12，使旋转台10向顺时针方向转动30°。同时，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材送进一段相应的长度“c”。接着，由组件M2和M7操作的接受工具T2和弯曲工具T7用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动一起前进，与线材41接触。当弯曲部分“d”成形好了之后，这两个工具T2和T7便退回。
接着，如工步C所示，开动第一驱动装置的伺服电动机12，使旋转台10向顺时针方向转动90°。同时，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材送进一段相应的长度“e”。接着，由组件M4和M1操作的接受工具T2和弯曲工具T7用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动一起前进，与线材41接触。当弯曲部分“f”成形好了之后，这两个工具T2和T7便退回。
接着，如工步D所示，开动第一驱动装置中的伺服电动机12，使旋转台10向反时针方向转动90°。同时，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材送进一段相应的长度“g”。接着，当由组件M1操作的线圈成形工具T1用第二驱动装置的伺服电动机34驱动前进，与线材41接触时，线材41又开始送进，于是，便开始线圈部分“h”的成形。如工步E所示，当线材41用第三驱动装置的伺服电动机4继续送进，形成了线圈部分“h”时，再开动第一驱动装置的伺服电动机12，使线材由第三驱动装置的伺服电动机4继续向前送进，如工步F所示。结果，旋转台10顺时针转动15度，于是便由线圈成形工具T1开始带节距的线圈部分“h”的成形。
在带节距的线圈部分“h”的成形完成之后，第三驱动装置的伺服电动机4便停止驱动，结束线材41的送进。如工步G所示，当第一驱动装置的伺服电动机12开动，于是旋转台10向反时针方向转动15°时，第三驱动装置的伺服电动机4便开动，开始送进线材41，以便形成一个座圈。然后，第三驱动装置的伺服电动机4停止驱动，线材41也停止送进，于是，由组件M1操作的用第二驱动装置的伺服电动机34驱动的线圈成形工具T1便退回。
接着，如工步H所示，在第一驱动装置的伺服电动机12不开动的状态下，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材41送进一段与“i”部分相当的长度。由组件M2和M5操作的，用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动的接受工具T2和弯曲工具T5一起向前推进，与线材41接触。当弯曲部分“j”成形好了之后，这两种工具T2和T5便退回。
接着，如工步I所示，开动第一驱动装置的伺服电动机12，使旋转台10向反时针方向转动45°。同时，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材41送进一段相当于部分“k”的长度。接着，由组件M5操作的用第二驱动装置的伺服电动机34驱动的线圈成形工具T6向前运动，与线材41接触，并且线材41继续由第三驱动装置的伺服电动机4向前送进，于是，便形成了线圈部分“1”。然后，停止线材41的送进，线圈成形工具T6退回。
接着，如工步J所示，开动第一驱动装置的伺服电动机12，使旋转台10向顺时针方向转动45°。同时，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材送进一段与“m”相当的长度。接着，由组件M8和M3操作的接受工具T8和弯曲工具T3用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动一起前进，与线材41接触。当弯曲部分“n”成形好了之后，这两个工具T8和T3便退回。
最后，如工步K所示，在第一驱动装置的伺服电动机12不开动的状态下，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材41送进一段与“o”部分相当的长度。由组件M4操作的，用第二驱动装置的伺服电动机34驱动的切断工具T4一起向前推进，切断线材41。然后，切断工具T4退回。已经成形为图11所示形状的线性弹簧便掉下来。
同样，图15是另一个要成形的线性弹簧的例子的立体图。下面，说明从部分“a”开始的成形过程。图16表示成形工具在成形之前的布置状态。T1表示弹簧线圈的成形工具，T2、T6和T8表示弯曲工具，T7表示接受工具，T4表示一个芯子工具，而T5表示切断工具。这五类工具都是按照现有技术制造的。主轴6与旋转台10一起转动。在图16中，M1-M8是上述弧形凸轮组件31的地址(规定的号码)。图17A-17I是表示各成形工步的图，其中包括了A-I一共9个工步。图18则是图15中的线性弹簧在成形时的时间分配表。
首先，当在旋转台10外部的驱动源安装台2’能绕着主轴6的中心线转动一个预定的角度范围的情况下，该驱动源安装台2’用螺母2b定位和固定，以限制其转动的角度范围。然后，在工步A中，开动第一驱动装置的伺服电动机12，使旋转台10向顺时针方向转动15°。在转动的过程中，线材41借助于第三驱动装置的伺服电动机4的运转，向前送进相当于部分“a”的长度。接着，由组件M3和M6操作的接受工具T3和弯曲工具T6用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动而一起前进，与线材41接触。当弯曲部分“b”成形好了之后，工具T3和T6退回。
接着，在工步B中，开动第一驱动装置中的伺服电动机12，使旋转台10向顺时针方向转动30°。同时，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材送进一段与部分“c”相当的长度。接着，由组件M4和M7操作的接受工具T3和弯曲工具T6用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动一起前进，与线材41接触。当弯曲部分“d”成形好了之后，这两个工具T3和T6便退回。
接着，在工步C中，在第一驱动装置的伺服电动机12不开动的状态下，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材送进一段相应于部分“e”的长度。接着，由组件M4和M1操作的接受工具T3和弯曲工具T8用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动一起前进，与线材41接触。当弯曲部分“f”成形好了之后，这两个工具T3和T8便退回。
接着，如工步D所示，开动第一驱动装置中的伺服电动机12，使旋转台10向反时针方向转动45°。同时，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材送进一段相当于部分“g”的长度。接着，当由组件M1操作的线圈成形工具T1用第二驱动装置的伺服电动机34驱动前进，与线材41接触时，线材41又由第三驱动装置的伺服电动机4驱动，开始送进，于是，便开始线圈部分“h”的成形。如工步E所示，当线材41继续送进，形成紧密的主线圈部分“h”时，第二驱动装置的伺服电动机34便停止驱动。线材41停止送进，线圈成形工具T1退回。
接着，如工步F所示，第一驱动装置的伺服电动机12开动，于是旋转台10便顺时针转动90°。同时，由第三驱动装置的伺服电动机4将线材41送进一段相当于部分“i”的长度。接着，由组件M6操作的，并用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动的芯子工具向前推进，在主轴6这一侧与线材41轻微地接触。然后，由组件M3操作的线圈成形工具T1向前推进，在稍微远离主轴6的位置上与线材41接触。然后，第三驱动装置的伺服电动机4开始驱动线材41向前送进，而芯子工具T4和线圈成形工具T1这两种工具互相接触，于是便开始了直径较小的线圈部分“j”的成形。当线圈部分“j”的成形完成时，第二驱动装置的伺服电动机34便停止驱动，于是线材41的送进也停止。然后，工具T4和T1退回。在这种情况下，由于主轴6是随着成形工具一起转动90°，所以所以主线圈部分“h”的轴线便与线圈部分“j”的轴线成90 °。
接着，如工步G所示，开动第一驱动装置的伺服电动机12，使旋转台10顺时针转动45°。同时，第三驱动装置的伺服电动机4将线材送进一段相当于捕“k”的长度。接着，当由组件M2和M5操作的，用第二驱动装置的两台伺服电动机34接受工具T7和弯曲工具T2与线材41接触时，便形成了弯曲部分“l”，然后，工具T7和T2退回。
接着，如工步H所示，在第一驱动装置的伺服电动机12不开动的状态下，开动第三驱动装置的伺服电动机4，将线材41送进一段与“m”部分相当的长度。由组件M6和M3操作的，用第二驱动装置的两台伺服电动机34驱动的接受工具T3和弯曲工具T8一起向前推进，与线材41接触。当弯曲部分“n”成形好了之后，这两种工具T3和T8便退回。
最后，如工步I所示，开动第一驱动装置的伺服电动机12，于是旋转台10便向反时针方向转动135°。同时，线材41用第三驱动装置的伺服电动机4送进一段相当于部分“o”的长度。由组件M5操作的切断工具T5用第二驱动装置的伺服电动机34驱动前进，切断线材41。然后，切断工具T5退回。于是，成形为图15所示形状的线性弹簧便掉下来。
如以上所详细描述的，在某些条件的限制下，布置了许多不同种类的成形工具(在所描述的实施例中是4种或5种，都是标准工具)，并且绕着主轴转动，而且，使单独一种工具，或者必要数量的不同种类的工具向一个对于线性弹簧的成形来说是最佳的方向推进，从而可靠地完成线性弹簧的成形。换句话说，本发明能使一些种类不同的工具准确地向着同一个方向，或者基本上相通的方向推进。从理论上说，本发明能适应360°内任何角度上的成形工作。
因此，按照本发明，能够完全摈弃常用技术中所使用的，任何为一个不常用的成形角度用的调整装置，和任何由于线材的成形方向与成形工具的前进方向之间的差别而需要的不方便的弯曲装置。此外，还能够在最有利的方向切断已经成形的线材。因此，与现有技术相比，本发明具有下列优点。
根据本发明的第一个方面，由于能够将单独一个或者若干个最适合于线性弹簧成形的成形工具向着最适合于使线性弹簧成形的方向推进，以完成线性弹簧的可靠的成形，所以能使线性弹簧的生产准备工作简化，并且非常容易。不但能够缩短准备工作的时间，而且准备工作所需要的技术内容或步骤也简化了。因此，一个非熟练工人也能完成任何形状的线性弹簧的准备工作。
根据本发明的第二个方面，不但能够制造具有现有技术无法加工的形状的线性弹簧，而且还方便了由于精密度要求很高而生产速度很低的弹簧的成形。因此，不用说，本发明能够大大地提高生产率。
随之而来的是第三个方面。近来，在线性弹簧的生产方面出现了两种强烈的需求，即，大量生产和各种不同的线性弹簧的小批量的生产。按照本发明，即使成形工步的数量很多，而且线性弹簧的形状又非常复杂，各类工具都只要用一种工具，就能够满足需要。本发明能使小批量生产以完全和大量生产同样的方式来成形线性弹簧，而其生产准备工作却非常简单。
随之而来的是第四个方面。一般，如果能使所使用的处在固定位置上的主轴与成形工具一起转动，就能够大大简化具有很复杂的形状的线性弹簧，例如具有不同线圈部分的复合线圈弹簧的成形工作。
按照本发明的第五个方面，当线材弯曲时，其成形完全不受主轴的线材出口的边缘的有害影响，并且不需要在扭转线材和随后在时间上与辅助工具相配合的同时来完成成形工具的送进。因此，就能大大加快成形工具的前进和后退的速度，因而能够把线性弹簧的成形速度设定得很高。
按照本发明的第六个方面，虽然，在上面装有成形工具的旋转台必须在成形的过程中完成转动，但，由于可以在旋转台转动的时间里送进线材，或者使工具前进或后退，能够消除上述转动时间的不利影响。与上述五个方面相结合，生产率就提高了。
按照本发明的第七个方面，虽然上面装有成形工具的旋转台是围绕着主轴的中心线转动的，但，任何两个成形工具之间，它们相对于主轴中心线的关系是不变的。因此，例如，当要使用许多弯曲线材的成形工具时，就能够始终使用同一种成形工具的组合来完成成形工作。因此，就能够保持高的成形精度，和上面所说的便于准备工作。
按照本发明的第八个方面，如果径向围绕着主轴中心线的成形工具的数量增加了，结果，即使在完成同样的成形工作的情况下，也要布置许多同类的成形工具，所以，在转动范围内的那些成形工具都可以使用，从而缩短了转动的时间。当能够在预定角度的范围内绕着主轴中心线转动的驱动源安装台布置在旋转台的外侧时，这种效果是很明显的。
如上所述，本发明的线性弹簧的成形方法和设备在工业上的效果是相当显著的。
本发明的各种细节可以变化，但不会脱离它的宗旨和范围。此外，以上对本发明的实施例的描述只是为了说明本发明，而不是为了限制本发明。本发明的范围由权利要求书及其等同物确定。
权利要求
1.一种线性弹簧的成形方法，它具有下列步骤在一根主轴中心线的延长线上，围绕着该为线材导向的主轴的中心线，在垂直于或者基本上垂直于该主轴中心线的方向，将三个或更多的径向布置的成形工具向前推进，并使上述成形工具撞击从主轴的顶端部分送进来的线材，其特征在于，该方法还包括下列步骤使一个在上面安装了成形工具的旋转台绕着上述主轴的中心线转动，使得至少一个所需要的成形工具的线材接触表面处在适合于该线材成形的方向；以及在上述旋转台转动之后，通过许多驱动装置中的一个协同工作的驱动装置，使所需要的成形工具向中心线的延伸方向推进，上述驱动装置的数量，比上述成形工具的数量多，并且在用于成形线性弹簧的旋转台的外面围绕着主轴的中心线径向布置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述主轴绕着上述主轴的中心线转动。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，上述线材从主轴的顶端部分送进，并且在装有相应的成形工具的旋转台绕着主轴的中心线转动的步骤中送进，结果，所需要的一个或多个成形工具的线材接触表面处在最适合于线材成形的方向上。
4.一种线性弹簧的成形设备，在该设备中，有三个或更多的围绕着为线材导向的主轴的中心线径向布置的成形工具，沿着垂直于或基本上垂直于主轴中心线的方向，向着上述主轴中心线的延伸方向推进，并且上述成形工具撞击在从主轴的顶端部分送进来的线材上，该设备的特征在于它还包括一个用于使旋转台转动的第一驱动装置，相应的用于让装有成形工具的滑动组件前进和后退的的轨道固定在该旋转台上，这些滑动组件能沿着垂直于或基本上垂直于主轴中心线，向该主轴中心线的延伸方向前进和后退；若干第二驱动装置，其数量等于或多于上述滑动组件的数量，上述第二驱动装置围绕着主轴的中心线，径向布置在旋转台的外面，用于使所需要的滑动组件向主轴中心线的延伸线方向前进和后退；一个第三驱动装置，用于从主轴的顶端部分送进上述线材；其中，上述第一驱动装置和第二驱动装置控制成与上述第三驱动装置同步。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，上述主轴能绕着该主轴的中心线转动，并且能在两种情况之间转换，一种是主轴通过一个连接构件固定住，不能转动，另一种是主轴通过另一种连接构件与旋转台联结，使它能与旋转台一起转动。
6.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于，用于第二驱动装置的驱动源位于上述旋转台的外面，并且安装在一个能绕着主轴中心线在预定的角度范围内转动的驱动源安装台上。
7.如权利要求4或5或6所述的设备，其特征在于，上述第二驱动装置上设有能向主轴中心线的延伸方向前进和后退的弧形凸轮，并且，当一个设置在上述滑动组件上的凸轮随动件在与弧形凸轮的内表面接触的状态下运动到最接近于上述主轴时，该弧形凸轮的弧形内表面的中心基本上处在上述主轴的中心线上。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，上述弧形凸轮可以在它的端部拼接一个辅助凸轮。
全文摘要
一种线性弹簧的成型方法和设备。该设备包括三个以上围绕着主轴并且能转动一定角度的,能同时向主轴中心线前进并撞击线材,以使线性弹簧成型的成型工具。该方法的特征在于:使装有成型工具的旋转台绕主轴中心线转动,于是,至少一个成型工具的线材接触表面处在适于线材成型的方向上;在旋转台转动后,借助于一驱动装置使成型工具向中心线的延伸方向推进,使线性弹簧成型。驱动装置的数量多于成型工具的数量。上述主轴也能绕其中心线转动。
文档编号B21F3/00GK1171309SQ9711223
公开日1998年1月28日 申请日期1997年7月15日 优先权日1996年7月17日
发明者松冈武次, 大久保浩 申请人:Mec机械株式会社