CN102809471A

CN102809471A - 螺旋压缩弹簧分选机

Info

Publication number: CN102809471A
Application number: CN2012102775918A
Authority: CN
Inventors: 张勇; 惠亚军; 纪平鑫; 李小玲; 张乐平; 李睿远; 赵浩; 白纯洁; 王晓勇; 祝新宇; 王智广; 刘泽波; 李美玲; 陈卓; 白晓舟
Original assignee: XIANYANG ZHONGBING ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: XIANYANG ZHONGBING ELECTROMECHANICAL EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: CN102809471B

Abstract

本发明是一种螺旋压缩弹簧分选机。它设有一个固定平台，在该固定平台上装有一个压力驱动气缸，在该固定平台的下方设有一个压力承力板，该压力承力板通过两对第一垂直导轨安装在固定平台上，在压力承力板下方设有一个配重浮动机构，该浮动承力板通过两对第二垂直导轨安装在压力承力板上，在所述的固定平台上装有用于感应下压行程终止时刻的第一感应传感器，在所述的压力承力板上装有用于感应浮动开始时刻的第二感应传感器。本发明用检测时间差的方式进行弹簧分选，避免了定量测量下压压力和弹簧压缩量，从而避免了采用价格昂贵的压力传感器和移动传感器，简化了机械结构和计算控制编程，大大降低了弹簧分选机的造价成本。

Description

螺旋压缩弹簧分选机

技术领域

本发明涉及一种弹簧分选机，具体地说，它是一种螺旋压缩弹簧分选机。

背景技术

在已有技术中，中国专利ZL201020622400.7公布了“一种按自由高度分选铁路货车转向架弹簧的测具”，它可代替游标卡尺来测量弹簧的自由长度，可减轻检测人员的劳动强度，但这种检测方式仍属于一种人工检测，未实现自动化，而且它只能针对弹簧自由长度这一项指标进行分选。现有的螺旋压缩弹簧分选机一般都是通过施加压力使弹簧压缩这一机械动作来实现分选的，在这一机械动作中需用压力传感器和移位传感器对压力和弹簧的压缩量进行精确测量，才能实现同类弹簧的分选，例如：螺旋压缩弹簧受单向压缩时，在线弹性范围内，其应力与应变量成线性关系，并满足胡克定律σ＝Eε或F＝KΔX，即应力σ与应变量ε成正比，或者压力F与压缩长度ΔX成正比，式中的E为常数，K劲度系数。通过测量压缩量Δx和压力F的值，可得出被测弹簧的劲度系数，劲度系数相同的弹簧为同类弹簧。中国专利ZL88200849.8、ZL01227728.2均属上述同类的分选机。由于这种弹簧分选机采用的是一种压力和压缩量精确定量检测方式，因此，其中的压力传感器和位移传感器的精度要求较高，这就使得传感器的造价很高，目前市场上可适用于弹簧分选机的压力传感器和位移传感器的单价基本上都在万元以上，这对于大规模的工业化应用来讲，其价格过于昂贵，而且这种定量检测也对机械结构的精度要求较高，其控制和计算程序也相应比较复杂，从而增大了设计与制造的成本。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中的问题，提供一种改进的螺旋压缩弹簧分选机，它通过一种定性检测方法实现了自由长度L₀和劲度系数k不同的螺旋压缩弹簧的同类分选，并避免使用造价昂贵的压力传感器和移位传感器，达到了降低造价之目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

它具有一个机架，在该机架上设有固定平台，在该固定平台上装有一个压力驱动气缸，在该固定平台的下方设有一个压力承力板，该压力承力板通过两对第一垂直导轨安装在所述的固定平台上，所述压力驱动气缸的活塞杆与该压力承力板相联，在所述第一垂直导轨的上端设有一个下压行程终端感应块，在所述的固定平台上设有一个下压行程限位块；在所述的压力承力板下方设有一个配重浮动机构，该配重浮动机构具有一个浮动承力板，该浮动承力板通过两对第二垂直导轨安装在所述的压力承力板上，在所述的浮动承力板上设有一个配重块，该配重块与压力承力板之间设有一个浮动间隙h，在所述浮动承力板的下方至少固联一个弹簧压头；在所述的固定平台上装有用于感应下压行程终止时刻的第一感应传感器，在所述的压力承力板上装有用于感应浮动开始时刻的第二感应传感器。

本发明进一步改进的技术方案如下：

所述浮动承力板向机架水平延长，并通过一个垂直滑台机构安装在机架上。

通过上述技术方案可以看出，本发明在压力驱动气缸的活塞杆与弹簧压头之间设置了一个配重浮动机构，并在给弹簧施加压力的过程中用两个感应传感器分别感应出配重浮动机构开始浮动的时刻T₁和下压行程终止的时刻T₂，通过压缩弹簧运动过程中距离与速度的运动方程可以导出T₂-T₁与弹簧自由长度L₀、劲度系数K的关系式，根据该关系式可以分选出三类弹簧：一是自由长度L₀相同而劲度系数K不同的同类弹簧；二是劲度系数K相同而自由长度L₀不同的同类弹簧；三是自由长度L₀和劲度系数K都不相同的同类弹簧。本发明用检测时间差（T₂-T₁）的方式进行弹簧分选，避免了定量测量下压压力和弹簧压缩量，从而避免了采用价格昂贵的压力传感器和移动传感器。本发明T₁、T₂的测量只需采用价格低廉的两个感应传感器（如：磁感应开关）即可完成上述测量，不仅测量计算和控制简单，且机械结构也简单，对机械结构的精度也没有苛刻的要求，容易实现。综上所述，本发明将已有的定量检测改变为定性检测，简化了机械结构和计算控制编程，大大降低了弹簧分选机的造价成本。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1的右视图。

具体实施方式

参见图1、2，它具有一个机架（1），该机架具有一个倒T形机架主体，在该倒T形机架主体的上部固联一个固定平台（2），在该固定平台上装有一个压力驱动气缸（3），在该固定平台的下方设有一个压力承力板（4），该压力承力板通过两对第一垂直导轨（5）安装在所述的固定平台（2）上，所述压力驱动气缸的活塞杆与该压力承力板相联，在所述第一垂直导轨（5）的上端设有一个下压行程终端感应块（6），在所述的固定平台（2）上设有一个下压行程限位块（7）；在所述的压力承力板下方设有一个配重浮动机构（8），该配重浮动机构具有一个浮动承力板（8-1），该浮动承力板通过两对第二垂直导轨（8-2）安装在所述的压力承力板上，在所述的浮动承力板上设有一个配重块（8-3），所述的配重块（8-3）与压力承力板（4）之间设有一个浮动间隙h，在所述浮动承力板（4）的下方至少固联一个弹簧压头（8-5）；在所述的固定平台（2）上装有用于感应下压行程终止时刻的第一感应传感器（9），在所述的压力承力板（4）上装有用于感应浮动开始时刻的第二感应传感器（10）。

为了配重浮动机构的动作更加平稳，所述浮动承力板向机架（1）水平延长，并通过一个垂直滑台机构安装在机架（1）上，所述的垂直滑台机构由垂直滑台（11）和垂直滑轨（12）构成。

本发明工作和分选原理如下：

一、本分选机的检测过程：

压力驱动气缸（3）驱动压力承力板（4）以恒速V₀沿第一垂直导轨（5）向下运动，运动开始时，控制***记下初始运动时刻T₀；这时，配重浮动机构（8）还未接触到被测弹簧（13），它在自身重力的作用下跟随压力承力板（4）一起向下运动；当配重浮动机构（8）触及到被测弹簧（13）时，配重浮动机构的重力作用在被测弹簧上，则被测弹簧产生一个压缩形变量Δx₁，同时，被测弹簧给配重浮动机构一个的反作用力，阻挡配重浮动机构继续向下运动，这时，压力承力板（4）继续向下运动，假设这时的压力承力板（4）是静止的，则配重浮动机构（8）相对于压力承力板（4）向上浮动，浮动开始的同时，浮动承力板（8-1）相对第二感应传感器（10）向上错位，则第二感应传感器（10）触发，同时，控制***记下该第二感应触发时刻T₁；配重浮动机构（8）浮动h距离后，配重块（8-3）与压力承力板（4）上下贴在一起继续向下运动，并开始压缩被测弹簧（13），当压缩行程到尽头时，下压行程终端感应块（6）落在下压行程限位块（7）上，从而限制了气缸的继续下压，这时，下压行程终端感应块（6）与第一感应传感器（9）对位，则第一感应传感器（9）触发，同时，控制***记下该第一感应触发时刻T₂；然后控制***进行计算判别，并给出结果。之后，整个机构开始回程运动，回到初始状态，等待下一次检测循环的开始。

二、计算判别：

1、假设：

K——弹簧的劲度系数

L₀——弹簧的自由长度

L_T2——弹簧压缩后的长度

h——配重浮动机构（8）的浮动间隙

Δx₁——弹簧在配重浮动机构（8）重力的作用下产生的变形量

V₀——气缸的恒速下压的速度

H——压力承力板（4）向下运动的高度

M——配重浮动机构（8）的质量

m——配重块（8-3）的质量

g——重力加速度

H₁——运动开始到配重块（8-3）与压力承力板（4）接触时压力承力板向下运动的高度

T₁——第二感应传感器的触发时间

T₂——第一感应传感器的触发时间

2、计算公式：

由上述整个运动过程可以得出：

H=H₁+（L₀—Δx₁） ⑴

上式两边同时除以V₀并变形得：

\frac{H}{V_{0}} - \frac{H_{1}}{V_{0}} = \frac{L_{0} - Δ x_{1}}{V_{0}} - - - (2)

根据速度公式和胡克定律，⑵式中：

\frac{H}{V_{0}} = T_{2} - T_{0} - - - (3),

\frac{H_{1}}{V_{0}} = T_{1} - T_{0}, - - - (4)

Δ x_{1} = \frac{Mg}{K} - - - (5)

将⑶⑷⑸式代入式⑵得：

(T_{2} - T_{0}) - (T_{1} - T_{0}) = \frac{L_{0}}{V_{0}} - \frac{Mg}{V_{0}} \times \frac{1}{K}

整理得

T_{2} - T_{1} = \frac{1}{V_{0}} (L_{0} - Mg \times \frac{1}{K}) - - - (6)

式⑹中，V₀和M是***设定的恒值，且Mg＜L₀K。

从式⑹中可以看出，两个感应传感器的触发时间差（T₂-T₁）与弹簧的自由长度L₀和弹簧的劲度系数K有关，根据式⑹，本机可对下列不同规格的弹簧进行同类选择：

（a）、已知自由长度L₀相同、弹簧的劲度系数K不同，则触发时间差（T₂-T₁）取决于被测弹簧的劲度系数K，其分选方法如下：

选一个未知劲度系数的弹簧S作为标定弹簧，对应测得标定弹簧S触发时间差（T₂-T₁），然后将该触发时间差设定为检测标准，当其它弹簧的测得的触发时间差（T₂-T₁）与标定弹簧相同时，则可确定该被测弹簧与标定弹簧S相同。

（b）、已知劲度系数K相同、自由长度L₀不同，则触发时间差（T₂-T₁）取决于其自由长度L₀，其分选方法如下：

选一个未知自由长度L₀的被测弹簧S作为标定弹簧，对应测得标定弹簧触发时间差（T₂-T₁），然后将该触发时间差设定为检测标准，当其它弹簧的测得的触发时间差（T₂-T₁）与标定弹簧相同时，则可确定该被测弹簧与标定弹簧S相同。

（c）、已知自由长度L₀和劲度系数K都不相同，则触发时间差（T₂-T₁）取决于其自由长度L₀和劲度系数K，其分选方法如下：

选一个未知自由长度L₀和劲度系数K的弹簧S作为标定弹簧，对应测得标定弹簧的触发时间差（T₂-T₁），然后将该触发时间差设定为检测标准，当其它弹簧的测得的触发时间差（T₂-T₁）与标定弹簧相同时，则可确定该被测弹簧与标定弹簧S相同。

在上述检测中，可能存在标定弹簧S与被测弹簧的自由长度和劲度系数不同，但测得的时间差（T₂-T₁）相同，在这种情况下将出现误判，为避免该误判，需在上述检测之前，用调整配重块的质量m进行校正，其校正公式推导如下：

设：标定弹簧S的自由长度为L₁，其劲度系数为K₁，被测弹簧为的自由长度为L₂，其劲度系数为K₂。

将L₁、K₁和L₂、K₂分别代入式⑹，然后两式等号左边相等得下式：

\frac{1}{V_{0}} (L_{1} - Mg \times \frac{1}{K_{1}}) = \frac{1}{V_{0}} (L_{2} - Mg \times \frac{1}{K_{2}})

整理得：

Mg = \frac{L_{1} - L_{2}}{K_{2} - K_{1}} - - - (7)

根据式⑺，调整配重块的质量m，使

则可避免上述误检。

3、上述检测的限制条件：

原因如下：

若h=0，意味着配重浮动机构（8）不能浮动，则第二感应传感器（10）无法触发，则触发时间差（T₂-T₁）无法计算。

若

意味着在配重浮动机构8接触到被测弹簧时，被测弹簧对配重浮动机构（8）不是形成阻挡，而是形成弹簧反弹，从而造成第二感应传感器的误触发，则无法准确检测T₁。

Claims

1.一种螺旋压缩弹簧分选机，其特征是：

它具有一个机架（1），在该机架上设有固定平台（2），在该固定平台上装有一个压力驱动气缸（3），在该固定平台的下方设有一个压力承力板（4），该压力承力板通过两对第一垂直导轨（5）安装在所述的固定平台（2）上，所述压力驱动气缸的活塞杆与该压力承力板相联，在所述第一垂直导轨（5）的上端设有一个下压行程终端感应块（6），在所述的固定平台（2）上设有一个下压行程限位块（7）；

在所述的压力承力板（4）下方设有一个配重浮动机构（8），该配重浮动机构具有一个浮动承力板（8-1），该浮动承力板通过两对第二垂直导轨（8-2）安装在所述的压力承力板上，在所述的浮动承力板上设有一个配重块（8-3），该配重块（8-3）与压力承力板（4）之间设有一个浮动间隙h，在所述浮动承力板（4）的下方至少固联一个弹簧压头

（8-5）；

在所述的固定平台（2）上装有用于感应下压行程终止时刻的第一感应传感器（9），在所述的压力承力板（4）上装有用于感应浮动开始时刻的第二感应传感器（10）。

2.根据权利要求1所述的螺旋压缩弹簧分选机，其特征是：所述浮动承力板向机架（1）水平延长，并通过一个垂直滑台机构安装在机架（1）上。