一种自动对中式的扭矩调节绕丝装置的制作方法

本发明涉及一种扭矩调节绕丝装置，尤其涉及一种自动对中式的扭矩调节绕丝装置。

背景技术：

在以金属线绕滚筒缠绕为主要收线方式的机械设备中，如金刚石线切割设备等，金属丝是主要的切割加工刀具，切割过程中设备传动系统持续不断的往复工作，金属丝会因交变应力或磨损发生疲劳断裂，从而需要更换新丝。连续切割，对于一般非金属材料，一段金属丝的平均使用寿命为10～15小时，对于难加工材料，一段金属丝的平均使用寿命为6～10小时。在更换新丝的过程中，为保证金属丝能够整齐、均匀、等间隔的缠绕到设备的储丝筒上，需要控制金属丝始终处于拉紧状态，并保持适当的拉应力，同时还要求丝卷上释放出来的丝线与设备各滚轮丝槽处于同一平面内。目前的换丝方式为3至4人相互配合，人工施加摩擦力矩，手动控制丝卷的转动和放丝位置。操作人员熟练后需要约1.5小时才能完成整个换丝过程，所需人员数目多，劳动强度大，对操作的熟练程度要求高，但难以保证金属丝张紧程度的一致性，经常出现金属丝在设备储丝筒上相互交叠缠绕或脱离滚轮槽的情况，造成换丝失败。

在摩擦式扭矩调节装置（申请号：200320120066.1）专利中，提供了一种可对传动系统输出扭矩进行控制调节，实现恒力矩输出，并且调整操作方便。该新型的摩擦式扭矩调节装置包括了一个与动力输入轴连接的输入伞齿轮和一个与动力输出轴连接的输出伞齿轮，在输入伞齿轮和输出伞齿轮之间安装有一个与输入、输出伞齿轮的转轴相垂直的行星轮轴，行星轮轴的两端各设置有一个与输入伞齿轮和输出伞齿轮相配合的行星伞齿轮，他们构成一个行星轮系，行星轮轴与一个旋转外壳固定链接，该旋转外壳可与输入输出伞齿轮同轴转动，在旋转外壳的外围安装有摩擦抱紧装置，通过调整摩擦抱紧装置的抱紧力可控制旋转外壳的旋转速度。

现有技术可以通过摩擦抱紧装置对传动系输出扭矩进行调节，可以实现恒力矩输出，在需求扭矩调节的应用条件下满足使用要求，但对于有位置调节要求的应用场合不能满足使用要求。

在金刚石线切割设备的换丝环节，丝卷在放丝过程中应始终保持恒定的阻力矩，从而使金属丝以张紧状态等间距的排列在设备的储丝筒上。金属丝本身以分层螺旋状的方式紧密缠绕在丝卷卷筒上，随着金属丝逐渐被抽出，丝线在卷筒上的位置不断变化，如果不能及时调整丝卷卷筒的位置，则会因丝线偏斜角度太大，导致丝线脱离滚轮槽，造成换丝失败。现阶段丝卷扭矩调节和位置调节均由手动操作，扭矩控制不稳，人员劳动强度大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种自动对中式的扭矩调节绕丝装置，以解决金刚石线切割设备换丝过程中，因操作人员阻力矩手动控制不稳定、丝筒摆动、操作疲劳等造成丝线缠绕受力不均发生丝线相互交叠或脱离滚轮丝槽的的问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种自动对中式的扭矩调节绕丝装置，包括支撑底座、主体支架、丝卷摩擦连接件、丝卷、丝卷连接件、限位螺母、支撑支架、滑轨，所述的滑轨固定在支撑底座上，主体支架的底部开有与滑轨截面对应的滑槽，主体支架通过底部的滑槽安装在滑轨上并沿滑轨自由滑动；所述的主体支架上端的一侧为立板，立板的上部设置有轴，轴与立板连接的位置有外圆凸台；主体支架上端的另一侧安装固定有支撑支架，支撑支架上部与立板上部的轴的对应位置有轴；所述的丝卷摩擦连接件为回转体结构，丝卷摩擦连接件的中心为与主体支架立板上部的轴相对应的轴孔，丝卷摩擦连接件的小端一侧通过轴孔安装在主体支架立板上部的轴上，丝卷摩擦连接件绕主体支架立板上部的轴自由转动，并由主体支架立板与轴连接位置的外圆凸台对丝卷摩擦连接件的小端轴向限位；所述的丝卷一侧与丝卷摩擦连接件的大盘端连接固定，丝卷的另一侧与丝卷连接件的大盘端连接；所述的丝卷连接件为回转体结构，丝卷连接件的中心为与支撑支架上部的轴相对应的轴孔，丝卷连接件的小端一侧通过轴孔安装在支撑支架上部的轴上，丝卷连接件绕支撑支架上部的轴自由转动；丝卷连接件小端与支撑支架之间的轴上安装有限位螺母，并通过锁紧螺栓锁死限位螺母以对丝卷连接件进行轴向限位，防止丝卷连接件轴向攒动；所述的丝卷摩擦连接件或丝卷连接件上安装有可调节的抱紧装置，为丝卷摩擦连接件或丝卷连接件提供扭矩。

一般所述的丝卷摩擦连接件或丝卷连接件上可安装的现有的适用于本发明的任何可调节的抱紧装置，本发明公开了一种抱紧装置，即所述的丝卷摩擦连接件上安装有抱紧装置，抱紧装置包括一对压紧杠杆、调节螺栓、离合弹簧，所述的压紧杠杆为半圆形，主体支架立板上设置有压紧杠杆的转动轴，一对压紧杠杆的一端开有轴孔并安装在主体支架立板上的转动轴上，一对压紧杠杆的另一端由调节螺栓连接，一对压紧杠杆之间的调节螺栓上安装有离合弹簧，离合弹簧使压紧杠杆胀开，一对半圆形的压紧杠杆围抱在丝卷摩擦连接件上，通过调整调节螺栓的旋入长度调节压紧杠杆的压紧丝卷摩擦连接件的摩擦力，从而调节摩擦扭矩，达到扭矩可调的目的。

为了保证压紧杠杆的张开程度确定，防止抱紧装置松动，使摩擦扭矩确定，本发明所述的主体支架立板上设置的转动轴上还安装有分离弹簧，分离弹簧两侧支出部分分别安装在两侧的压紧杠杆上，并与调节螺栓上的离合弹簧共同作用使压紧杠杆胀开。

为了增加压紧杠杆与丝卷摩擦连接件之间的摩擦力，本发明所述的压紧杠杆的内表面及丝卷摩擦连接件与压紧杠杆接触的小端外表面分别涂有一层摩擦材料，组成一对摩擦副，通过调整调节螺栓的拧紧程度调整摩擦力，进而调整摩擦扭矩，达到控制扭矩大小输出的目的。

本发明公开了另一种抱紧装置，即所述的丝卷连接件上安装有抱紧装置，抱紧装置包括发条弹簧、摩擦辊、调节机构、拉伸弹簧，所述的发条弹簧一端固定在摩擦辊上并压紧在摩擦辊外表面上，发条弹簧的另一端与拉伸弹簧连接，拉伸弹簧再与调节机构连接；所述的摩擦辊串联在限位螺母和丝卷连接件之间的支撑支架上部的轴上并压紧，摩擦辊通过与丝卷连接件小端端面的摩擦力将摩擦扭矩传递给丝卷，或者用摩擦辊替换掉丝卷连接件，摩擦辊端面直接与丝卷 端面接触压紧，摩擦辊通过端面的摩擦力将摩擦扭矩传递给丝卷；所述的调节机构通过定量调节拉伸弹簧的拉伸长度，调整发条弹簧的张紧力，从而进一步调整发条弹簧与摩擦辊的摩擦力，实现摩擦滚阻力矩的调节，进而可实现丝卷放丝阻力矩的调节。

为了自由调整发条弹簧延伸方向，方便调节机构等的安装方向，本发明所述的抱紧装置还包括转向辊，转向辊安装在摩擦辊和拉伸弹簧之间，发条弹簧绕过转向辊以改变发条弹簧延伸方向；

本发明调节机构侧面还安装有标尺，用于指示调节机构调整位置。

为了防止主体支架从滑轨上滑落，本发明的滑轨两侧还可以安装限位装置，本发明所述的滑轨两侧安装有限位螺栓，防止主体支架滑落。

为了减小滑动摩擦副间的正压力，从而降低摩擦阻力，本发明所述的滑轨为多边形结构。

为了减小接触面积，方便润滑油的添加，提高操作性，本发明所述的滑轨的配合副采用间歇式漏空式的结构。

为了便于轴向位置调节，本发明所述的支撑支架与主体支架的连接螺栓孔为U型孔。

为了安装不同规格的丝卷，本发明所述的丝卷摩擦连接件和丝卷连接件的大盘端面在不同直径处都留有螺纹孔，并针对不同规格的丝卷装有连接螺栓，用来连接固定丝卷。

本发明的目的在于通过一种简单的绕丝装置，实现在控制输出扭矩大小的同时，根据实际情况适时调整抽出丝线的位置从而保证丝线与滚轮丝槽在同一平面内，避免在绕丝过程中丝线张力不均，松弛后脱离滚轮槽，造成上丝失败。

本发明以调节丝卷摩擦副正压力的方式控制输出扭矩，并利用换丝过程中金属丝偏离绕丝平面后产生的偏斜力来自动实时调整丝卷的位置，从而实现了金属丝张紧和自动对中的目的。本发明的一种自动对中式的扭矩调节绕丝装置包括一个主体支架，主要用来支撑其他运动部件，与在支撑底座固定的滑轨相互配合，当受力方向不在主体支架对称面的垂线上时，主体支架会沿滑轨滑动，直至丝线的受力方向在主体支架对称面的垂线时停止，这就保证了丝线始终与滚轮的丝槽在同一个面上。在主体支架的滑轴上安装有带有摩擦材料的丝卷摩擦连接件，在大盘端装有丝卷连接螺栓，主要用来固定丝卷。在丝卷摩擦连接件摩擦材料外表面为一对压紧杠杆，内表面涂有与丝卷摩擦连接件外表摩擦材料对应的涂层，主要作用是在外力的作用下产生摩擦扭矩。在这对压紧杠杆的转轴和压紧接口处，分别置有分离弹簧和离合弹簧，与调节螺栓相互配合，形成可以调节摩擦力矩的部件。在丝卷摩擦连接件大端面处连接有丝卷，丝卷另一端连接有丝卷连接件，通过丝卷连接件上的连接螺栓将丝卷固定在主体支架上，使其能够同丝卷连接件在外力作用下同时转动。在丝卷连接件外侧有限位螺母，当限位螺母位置确定时，外侧锁紧螺栓将限位螺母固定在主体支架，使其轴向位置固定。在主体支架另一侧为支撑支架，支撑支架为活动支架，方便拆卸维修。

本发明在使用过程中，可以通过改变调节螺栓的压紧程度，定量的控制输出所需扭矩，且根据丝线输出的方向，实时调整丝卷上出输出丝线的位置，保证与滚轮丝槽在同一平面内，达到自动对中、扭矩可调的目的。同时其调整结构合理，方便调整。

本发明的阻力矩调节机构还可采用另一种定量调节机构实现，即通过在丝卷连接件上安装抱紧装置实现。

有益效果

本发明能够针对线切割、金刚石线切割的换丝工艺，可以实现具体丝卷放丝的功能。可以安装不同种类的丝卷，提供一定的阻力矩，实现丝线的胀紧。在绕丝过程中适时的调整出丝位置，保证丝线与丝槽在同一平面内，使换丝过程中不脱丝，丝线胀紧，满足换丝的工艺要求。本发明的能够自动对中、扭矩可以调节，为换丝工作提供了必要的条件，简化了操作，减少了人力的投入，提高了效率。

附图说明：

图1是本发明的正面结构示意图；

图2是本发明的侧面结构图；

图3是丝卷摩擦连接件的机构示意图；

图4是丝卷摩擦连接件的机构剖面视图；

图5是摩擦抱紧装置的侧面结构图；

图6是变更设计力矩调节机构图；

图中，1为支撑底座，2为主体支架，3为压紧杠杆，4为分离弹簧，5为调节螺母，6为丝卷摩擦连接件，7为丝卷，8为丝卷连接件，9为限位螺母，10为锁紧螺栓，11为支撑支架，12为限位螺栓，13为滑轨，14为离合弹簧，15为发条弹簧，16为摩擦辊，17为调节机构，18为拉伸弹簧，19为标尺。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进一步详细阐述。

如图1所示，该自动对中式的扭矩调节绕丝装置的丝卷7通过丝卷摩擦连接件6、丝卷连接件8上的连接螺栓固定在主体支架2的轴上，通过在拉动丝线放线的过程中，丝卷摩擦连接件6、丝卷7、丝卷连接件8同时转动。主体支架2的外圆凸台对丝卷摩擦连接件6的小端轴向限位，在丝卷摩擦连接件6小端外表面涂有一层摩擦材料，一对半圆形的压紧杠杆3绕主体支架上的轴转动，其内表面涂有与摩擦材料相对应的涂层，与丝卷摩擦连接件6外表面的摩擦材料组成一对摩擦副，通过调整调节螺栓5的拧紧程度调整摩擦力，进而调整摩擦扭矩，达到了控制扭矩大小输出的目的。在这对半圆形的压紧杠杆3转轴处装有分离弹簧4，与调节螺栓5的中间部分的离合弹簧14共同作用，对压紧杠杆3有一定的胀开作用，保证压紧杠杆3的张开程度一定，使摩擦扭矩一定。在丝卷连接件8的小端面外，通过加有垫片的限位螺母9对其进行轴向限位，然后通过限位螺母9上的锁紧螺栓10对其锁死，防止轴向攒动。在主体支架2的另一端为支撑支架11，主要是对主体支架2的轴起一定支撑作用，支撑支架11通过底座螺栓固定在主体支架2上，支撑支架11底座的螺栓孔位U型孔，轴向可调。在主体支架2下端为T形槽，与支撑底座1紧固的滑轨13相配合，当丝卷7上的丝线抽出方向不在主体支架2对称面的垂线上时，主体支架2会沿滑轨滑动，直至丝线的丝线受力方向在主体支架2对称面的垂线时停止，这就保证了丝线始终与滚轮的丝槽在同一个面上，使丝线不易在上丝过程中脱落而导致上丝失败。在滑轨13两侧安装有限位螺栓12，防止主体支架2滑落。

如图2所示，滑轨13为多边形结构，这样减小了这对滑动摩擦副间的正压力，从而降低了摩擦阻力。同时滑轨13配合副采用间歇式漏空式的结构，减小了接触面积，方便了润滑油的添加，提高了操作性。

如图3、4所示，丝卷摩擦连接件6为回转体结构，在丝卷摩擦连接件6的大盘端装有连接丝卷螺栓，主要作用是与丝卷连接同时转动。大盘端面在不同直径处都留有螺纹孔，可以对不同规格的丝卷7进行安装固定。丝卷摩擦连接件6的小端的小筒段外侧涂有表面摩擦材料，主要与压紧杠杆3内表面涂层相配合，提供可调扭矩。

如图5所示，抱紧装置中有一对压紧杠杆3，可绕主体支架2上的轴转动，在轴向安装有分离弹簧4，与调节螺栓5上的离合弹簧14共同作用，对压紧杠杆3有一定胀开趋势。通过调整调节螺栓5的旋入长度调节压紧力，改变压紧杠杆3内便面涂层与丝卷摩擦连接件6外边面摩擦材料这对摩擦副的摩擦力，从而调节摩擦扭矩，达到扭矩可调的目的。

如图6所示，为本发明公开的另一种抱紧装置，该变更设计通过调节机构17定量调节拉伸弹簧18的拉伸长度，调整发条弹簧15的张紧力，从而进一步调整发条弹簧15与摩擦辊16的摩擦力，实现摩擦滚阻力矩的调节。摩擦辊16串联在限位螺母9和丝卷连接件8之间的支撑支架11上部的轴上并压紧，摩擦辊16通过与丝卷连接件8小端端面的摩擦力将摩擦扭矩传递给丝卷7，或者用摩擦辊16替换掉丝卷连接件8，摩擦辊16端面直接与丝卷7 端面接触压紧，摩擦辊16通过端面的摩擦力将摩擦扭矩传递给丝卷7，进而可实现丝卷7放丝阻力矩的调节。

目前本发明已应用于金刚石线切割设备的换丝过程，该装置力矩控制稳定,金属丝偏斜程度小，能够实现自动对中的目的，操作简单，人员由原来3至4人减少为2人，时间由原来的1.5小时减少到30分钟,操作时间缩短，劳动强度降低，效果良好。