CN102729284B - 带有减振装置的旋转切割设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供旋转切割设备，包括框架；第一旋转装置，包括第一轴及第一鼓，第一轴绕第一旋转轴线同中心布置，第一鼓同中心布置在第一轴上，第一轴设第一对轴承座，其布置在第一鼓任一侧；第二旋转装置，包括第二轴及第二鼓，第二轴绕第二旋转轴线同中心布置，第二鼓同中心布置在第二轴上，第二轴设第二对轴承座，其布置在第二鼓任一侧；第一和第二旋转装置布置在框架中，使第一和第二轴线基本水平并基本在同一竖直平面；第二轴经第二对轴承座连接到框架；第一轴经第一对轴承座与框架相联，第一对轴承座通过力装置能相对于框架沿与第一旋转轴线横交的方向移动。设置装置用于被动减振至少第一轴，该装置能减小因第一鼓相对于第二鼓的冲击造成的振动。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转切割设备，该设备包括：
-框架；
-第一旋转装置，诸如旋转刀具或旋转砧，该第一旋转装置包括：第一轴，该第一轴绕第一旋转轴线同中心地布置；以及第一鼓，诸如砧鼓或刀具鼓，该第一鼓同中心地布置在所述第一轴上，所述第一轴设有第一对轴承座，该第一对轴承座布置在所述第一鼓的任一侧上；
-第二旋转装置，该第二旋转装置包括：第二轴，该第二轴绕第二旋转轴线同中心地布置；以及第二鼓，诸如砧鼓或刀具鼓，该第二鼓同中心地布置在所述轴上，所述第二轴设有第二对轴承座，该第二对轴承座布置在所述第二鼓的任一侧上；
-所述第一旋转装置和第二旋转装置布置在所述框架中，使得所述第一轴线和第二轴线基本上是水平的并且基本上在相同的竖直平面内；
-所述第二轴经由所述第二对轴承座连接到框架；
-所述第一轴经由所述第一对轴承座与所述框架相关联，所述第一对轴承座借助于力装置能够相对于所述框架在与所述第一旋转轴线横交的方向上移动。
背景技术
从EP-A-1710058中得知这样的旋转切割设备。然而，已知的旋转切割设备具有不适于高速切割的缺点。
EP-A-1721712公开了设有可控的提升装置的旋转切割设备，该可控的提升装置用于响应于用于感测保护砧和刀具免受外来物影响的传感器而主动地提升砧。
EP-A-1612010公开了用于旋转切割设备的砧鼓和刀具鼓，砧鼓和/或刀具鼓被分成外围套筒和中间套筒，对中间套筒的材料的挑选取决于所期望的性能，诸如振动阻尼特性、热绝缘特性、热传导特性、重量减轻或重量增加特性。
WO03/093696公开了用于机床的质量阻尼器，该机床用于车削或铣削。
发明内容
本发明的目的是改进旋转切割设备的第一心轴和第二心轴的稳定性。
已经通过如最初定义的旋转切割设备实现这个目的，其中设置一装置用于对至少所述第一轴的被动减振，所述装置能够减小因第一鼓相对于所述第二鼓的冲击而造成的振动。
因此，实现了砧鼓和刀具鼓被较好地保护而免受冲击。此外，能够以较高的速度使用预期的旋转切割设备。
优选地，所述第一对轴承座连接到中间件，该中间件经由至少一个引导构件相对于所述框架可滑动地布置，其中所述力装置包括：气动缸，该气动缸用于经由所述中间件朝所述第二鼓挤压第一鼓，使得所述第二鼓和第一鼓彼此形成切割关系；以及至少一个弹簧装置，该至少一个弹簧装置用于施加与气动缸的力反向指向的力，所述用于减振的装置包括至少一个弹性构件。因此，获得第一鼓相对于所述第二鼓的受控的移动。
合适地是，所述弹簧装置是螺旋弹簧并且所述弹性构件是空心的，所述弹性构件被布置成大体与所述螺旋弹簧同轴。因此，获得紧凑的设计。
优选地，所述框架设有在所述第一轴的任一侧上具有大致C形截面的部分，所述部分具有上柄和下柄，所述上柄和下柄经由互连部相互连接，所述引导构件则被布置在所述上柄和所述下柄之间，而所述弹性构件和所述螺旋弹簧构件被布置成与所述引导构件大体同轴。因此，获得第一鼓相对于所述第二鼓的受控的移动以及紧凑的设计。
优选地，所述弹性构件具有圆形截面。因此，弹性构件的形状关于所述螺旋弹簧是最佳的。
合适地是，所述第一旋转装置包括旋转砧，并且所述第二旋转装置包括旋转刀具。
附图说明
在下文中，将结合附图进一步详细地描述本发明的优选实施例，其中
图1A是根据本发明的第一实施例的具有刀具鼓和砧鼓的旋转切割设备的正视透视图；
图1B是图1A中所示的包括质量阻尼器并省略框架的一部分的旋转切割设备的正视透视图；
图1C是图1A中所示的省略框架的一部分的旋转切割设备的后视透视图；
图2是根据本发明的替代性方面的包括质量阻尼器的旋转切割设备的正视透视图；
图3是根据本发明的另一方面的旋转切割设备的正视透视图；
图4是如图1A-1C和图2-3中所示的省略部分细节且部分截面的砧鼓；
图5是根据本发明的另一方面的旋转切割设备的正视透视图；
图6A和6B是用图1至5中所示的切割设备切割成物品的幅材的示意图；
图7示意性地示出图1B和2中所示的质量阻尼器的原理。
附图标记列表
2旋转切割设备
4框架
6旋转刀具
8旋转砧
10刀具轴
12刀具鼓
14刀具轴承座
16紧固元件
17支撑环
18a、18b环状刀具套筒
20切割构件
22中间环状套筒
24砧轴
26砧鼓
27支撑环
28a、28b、28c环状砧套筒
29砧表面
30砧轴承座
32中间件
34C形部分
34a上柄
34b下柄
34c互连部
36引导构件
37开口
38气动缸
40活塞
42软管
44弹簧
46被动阻尼器
47质量阻尼器
48伸长柱体
49支架
50阻尼体
52弹性构件
54上接触表面
56下接触表面
60引导辊
61保持器
62润湿辊
64径向孔
66凹槽
68幅材
69辊隙
70杆或管
72套管
74空间
具体实施方式
图1A-1C示出旋转切割设备2，该旋转切割设备2包括适于附接到未示出的基座的框架4。在框架4中，布置旋转刀具6和旋转砧8。在1A图中，旋转刀具6和旋转砧8以切割关系被示出，而在图1B和图1C，旋转刀具6和旋转砧8以分离关系被示出。
旋转刀具6设有伸长刀具轴10和刀具鼓12，刀具鼓12绕旋转轴线A-A同轴地布置在刀具轴10上。该轴在刀具鼓12的每一侧上具有轴向延伸部，在轴向延伸部处分别设置刀具轴承座14。刀具轴承座14中的每一个刀具轴承座借助于紧固元件16诸如螺钉而连接到框架4。刀具轴10优选由钢制成并且适于连接到未示出的可旋转动力源。
刀具鼓12设有一对环状支撑环17和一对环状刀具套筒18a、18b，每个套筒设有用于从幅材上切割下来物品的切割构件20(参见图6)。支撑环17可以是独立的部分。可替代地，支撑环中的一个支撑环可以是刀具套筒18a的一体部分，并且另一个支撑环可以是另一刀具套筒18b的一体部分。不带切割刃的中间环状套筒22被设置在环状刀具区域18a、18b之间，而中间套筒22和刀具套筒18a、18b关于轴线A-A同轴地布置。可替代地，支撑环17、环状切割套筒18a、18b和中间环状套筒22可以由一个单件制成，从而形成一体的环状套筒，该一体的环状套筒的轴向延伸部对应于刀具鼓12的轴向延伸部。
支撑环17、环状刀具套筒18a、18b和/或中间件可以由钢制成，但是优选由硬质合金制成。支撑环17、环状刀具套筒18a、18b和/或中间件被压配合到具有扩大直径的刀具轴10的一部分上，从而一起组成所述刀具鼓12。
旋转砧8设有伸长砧轴24和砧鼓26，砧鼓26绕旋转轴线B-B同轴地布置在砧轴24上。
砧鼓26包括一对支撑环27和三个同轴地布置的环状砧套筒28a、28b、28c，每个环状砧套筒具有与轴线B-B同轴的旋转对称的砧表面29。
支撑环27可以是独立的部分。可替代地，支撑环中的一个支撑环可以是外围砧套筒28a的一体部分，并且另一个支撑环可以是另一个外围砧套筒28c的一体部分。外围砧套筒28a、28c被布置在砧套筒28b的任一侧上。外围砧套筒28a、28c和砧套筒28b一起关于旋转轴线B-B同轴地布置并且优选由钢制成。可替代地，外围套筒28a、28c、中间套筒28b和支撑环27制成为单件，从而形成一体的环状套筒，该一体的环状套筒的轴向延伸部对应于砧鼓26的轴向延伸部。
它们压配合到具有扩大直径的砧轴24的一部分上，从而一起组成所述砧鼓26(另见图4)。
在切割作业期间，支撑环27适于抵靠刀具鼓的支撑环17受支承。
砧轴24被布置成在刀具轴10的竖直上方，使得轴线B-B平行于轴线A-A并且与轴线A-A在同一竖直平面内。
砧轴承座30被布置在砧鼓26的任一侧上并且连接到中间件32(在图1B中最佳地示出)。中间件32经由四个引导构件36而与框架4的一对C形部分34形成滑动关系，该一对C形部分具有上柄34a、下柄34b和互连部34c。该C形部分34设有开口37，该开口用于允许接近砧轴承座30，而引导构件36中的两个引导构件被布置在上柄和下柄34a、34b之间并且在砧轴承座30中的一个砧轴承座的相对两侧上，另外两个引导构件则布置在上柄和下柄34a、34b之间并且在另一砧轴承座30的相对两侧上。
一对气动缸38中的每一个气动缸设有活塞40(在图1C中最佳地示出)和软管42，该软管用于连接到未示出的气动源。在工作期间，活塞将分别朝着并且抵靠刀具鼓的支撑环17和切割构件20挤压包括砧轴承座30的中间件32且因此还挤压砧支撑环27以及环状砧环28a、28c的表面。
螺旋弹簧44绕每个引导构件36设置并且作用在中间件32和C形部分34的下柄34b上。因此，当借助于气动缸施加压力时或在外来物通过之后，阻止砧鼓26与刀具鼓12碰撞，进而避免损坏刀具构件20和/或砧表面29。弹簧44还平衡了旋转砧8的重量，使得在使用期间需要最小压力就使砧表面29与切割构件20形成接触。
在砧鼓26的每一侧上的中间件32中间，布置一被动阻尼器46，其布置成平行于砧鼓26的旋转轴线B-B，该被动阻尼器46呈包括伸长柱体48的质量阻尼器47的形式。柱体48通过支架49分别连接到中间件32。伸长柱体48包括可活动阻尼体50，该可活动阻尼体能够调到预定的频率范围。
另一被动阻尼器46以构件52的形式(示出为圆柱形管)并且由任何具有高阻尼系数的弹性材料制成，所述弹性材料诸如聚氨基甲酸乙酯(PU)、橡胶、硅树脂或氯丁橡胶。每个弹性构件绕螺旋弹簧44中的一个螺旋弹簧且因此还绕引导构件36中的一个引导构件布置，如能够通过图1B的部分截面了解的。
弹性构件52还增加了旋转切割设备2的刚性，从而增加该旋转切割设备的稳定性。
弹性构件52将经由框架使砧鼓26与从幅材或动力源传递过来的振动隔离。
如上文已经描述的，图1A示出旋转刀具6和旋转砧8通过允许气动缸38抵靠中间件的上接触表面54挤压并进而压在旋转砧上而形成切割关系。
在图1B和1C中，气动缸38已经停用，使得压力不再通过这些气动缸向下施加到中间件32上。而是，弹簧44向上施加压力到C形部分34的下柄34b上并施加到中间件32的下接触表面56上。因此，弹簧44将促使旋转砧8竖直向上移动并且离开旋转刀具6到达上文所述的非切割位置，在本例下是到达提升位置。
当砧鼓26与刀具鼓12处于切割关系时，每一个弹性构件52(参见图1B)将接触C形部分34的下柄34b以及中间件32的下接触表面56。然而，当气动缸38停用时，弹簧44将竖直向上挤压中间件32，使得中间件32的上接触表面54将停靠在C形部分34的上柄34a上。由于弹性构件52具有比弹簧44短的轴向延伸部，所以在弹性构件52与中间件的下接触表面56之间将存在自由空间。
为了降低重心，中间件32由轻质材料诸如铝制成。另外，布置在影响重心的高点处的其它部分应由轻质材料制成，使得能够降低重心。
在图1C中，还示出了用于幅材68(另见图6)的引导辊60、以及用于将油涂到切割构件20上的润湿辊62。
图2示出本发明的第二实施例，根据该第二实施例，一对呈伸长柱体48形式的被动阻尼器46通过保持器61连接到每个中间件32。柱体48的延伸部在本例下跨过砧的旋转轴线B-B。
另外，在本例下，伸长柱体48是质量阻尼器47。未设置呈圆柱形环形式的另外的被动阻尼器。
如上所述，弹簧44与气动缸38协同作用。如能够在图2中看到的，砧鼓26处于其非切割位置，在本例下也是提升位置。
取决于振动阻尼要求，图2的质量阻尼器47能够与如图1A-1C中所示的呈弹性环44形式的另外的被动阻尼器结合。
图3示出第三实施例，根据该第三实施例，呈弹性环形式的被动阻尼器绕弹簧设置。由于砧鼓26处于其非切割位置，在本例下也是提升位置，所以这些弹簧是可见的。未设置质量阻尼器。
图4示出图1A-1C、2和3的旋转砧26，该旋转砧26带有旋转砧的砧轴24和砧套筒28a、28b、28c(为便于理解在图中省略了砧套筒28a)。
为了减小在旋转切割设备中的振动，优选的是旋转切割设备2的重心尽可能低。
如能够在图中看到的，砧轴具有比布置轴承座的相对两端的径向延伸部大的径向延伸部。因此，为了减小安装在旋转刀具6上方的旋转砧的重量，在砧套筒28a、28c下方的砧轴24中设置径向盲孔64。出于同样的目的，在砧套筒28b下面设置环形凹槽66，因此减小砧轴24的直径。应注意，径向盲孔64和/或凹槽应足够大，以便产生相当大的重量减轻。
应注意，可以通过挑选相对较重的部分的材料例如图1A-1C和2-3中所示的中间部分32的材料，由铝、碳纤维等替代钢来降低重心。
图5示出第四实施例，根据该第四实施例，带有刀具构件20的旋转刀具6布置在旋转砧8的竖直上方。如上所述，砧轴24经由砧轴承座30连接到中间件32，该中间件关于引导构件36可移动地布置。气动缸38布置在旋转砧8的下方且因此朝着并抵靠刀具鼓12向上挤压砧鼓26到切割位置。当气动缸38停用时，弹簧将向下挤压砧鼓26到非切割位置，在本例下也是降低位置(未示出)。
为了降低重心，可以缩短刀具轴10的延伸部，使得该延伸部不延伸到刀具轴承座14中的一个刀具轴承座之外，另一个延伸部连接到未示出的动力源。
在该实施例中，代替砧轴24，刀具轴10可以设有如结合图4解释的减轻重量，因为这将降低旋转切割设备2的重心。优选地，中间件32在本例下应由钢制成，因为中间件32的低位置将在本质上降低重心。
在图6A中，砧鼓26布置在刀具鼓12的上方，而在图6B中，刀具鼓布置在砧鼓的上方。图6A和6B示意性地示出经由辊隙69在处于切割关系的刀具鼓12和砧鼓26之间输送幅材68、以及根据哪一个鼓布置在另一个鼓的上方而在除幅材的剩余部分的方向外的另一方向上引导切割下来的物品。
图7示意性地示出图1B和2中所示的质量阻尼器47的原理。
在图7的质量阻尼器47中，伸长圆柱形壳体48同中心地设有杆或管70。壳体48借助于优选地由弹性材料制成的套管72连接到杆或管70，使得容许拆卸。在壳体和杆之间限定出空间74。在该空间中，设置由例如塑料、钢或铅制成的阻尼体50。套管72基本上阻止阻尼体50在轴向方向上移动。然而，允许阻尼体50关于在壳体48内部的所述杆或管70在径向方向上移动。剩余的空间充满流体，诸如空气、水、油或油脂。
质量阻尼器50可以替代地由高密度液体，诸如水银组成。可替代地，阻尼体可以包括适当的材料诸如铅的颗粒，可选地是与流体结合(参照上文)。
通过选择阻尼体50的长度和直径或质量阻尼器47的数量、通过选择阻尼体的材料、以及通过选择将哪种气体或液体填充在壳体内部的剩余空间，针对不同的频率范围调整质量阻尼器47是可能的。
操作
如图6A和6B中所示已经开始切割操作。
由于旋转刀具6和/或旋转砧8中的不平衡将导致振动。
幅材68在本质上是相对不均匀的，如在幅材68的横向方向上所看到的。这是因为幅材的成分本身是不同厚度的例如纤维和超凝胶层的组合。当经过辊隙69时，引起旋转砧8的竖直方向移动。竖直方向移动越大，振动的振幅越大。由于幅材的不同厚度，当幅材经过辊隙69时，将产生连续振动。
为了减小连续振动的影响，重要的是减小静态和动态响应，并且具体地是通过对包括框架4的旋转切割设备2的适当的设计例如通过选择不同的部分的尺寸和材料来增大或减小特征频率。
弹簧44同样地将增加框架的刚性，且因此使特征频率移到所期望的频率。
通过降低旋转切割设备的重心，例如结合图4中所讨论的，减小连续振动将是可能的。
幅材内部或幅材上的外来物促使旋转砧8竖直方向移动得更多地离开与旋转刀具的切割关系。当外来物已经通过辊隙69时，气动缸38的力将朝刀具鼓12挤压砧鼓26，从而可能产生冲击。弹簧44将减小冲击的回弹力，但是这些弹簧不能减小由于冲击造成的振动。出于这个原因，设置如上所述的被动阻尼器46。
呈弹性构件52形式的被动阻尼器46将瞬间地减小因圆柱形状造成的冲击力，并且对材料的选择将增加因冲击造成的振动的减小。
在附图中，弹性构件已经被示出为比弹簧44的轴向延伸部短。然而，这些弹性构件可以比螺旋弹簧长。
呈一个或多个质量阻尼器47形式的被动阻尼器46同样将不能够减小冲击，但是试验已证实被动阻尼器46将非常有效且快速地减小由冲击造成的振动。
权利要求书并不限于以上示出的实施例。因此，根据振动阻尼要求，图2的质量阻尼器能够与如图1A-1C中所示呈弹性环形式的另外的阻尼器结合。出于同样的理由，可以省略图1A–1C中所示的弹性环。
质量阻尼器47的壳体48可以具有任何适当的形状，柱体具有例如正方形、矩形、三角形、多边形或椭圆形的截面，且阻尼体50适于选定的形状。此外，壳体可以具有非柱形。
同样地，虽然图5的质量阻尼器47已经被示出为仅被布置成平行于砧鼓的旋转轴线B-B的柱体类，但是根据阻尼要求，质量阻尼器47能够被如图2所示的跨过旋转轴线B-B的质量阻尼器47取代，被更换为如图3中所示的弹性环，或通过阻尼器的组合而组成。
气动缸38可以替代性地是液压的。图1A中所示的中间套筒22可以由另外的刀具套筒组成。另一方面，刀具套筒18a、18b和中间套筒22可以由单个刀具套筒组成。
刀具鼓12的支撑环17在上文中被描述为抵靠砧鼓26的支撑环27受支承。然而，应注意，砧鼓26可以根本不设有支撑环27，使得刀具鼓的支撑环17将直接抵靠砧鼓26受支承。同样地，刀具鼓12可以根本不设有支撑环17，使得砧鼓的支撑环直接抵靠刀具鼓12受支承。
弹簧44在图中已经被示出为螺旋弹簧。然而，应理解，任何一种具有弹簧作用的弹性装置均是合意的。
呈四个弹性构件52形式的被动阻尼器46可由任何适当的阻尼材料制成并且可以具有任何形状，诸如具有正方形或另一多边形的柱体。同样，柱体形状可以替代性地具有圆锥形或截头锥形乃至球形的形状。取决于弹性构件是绕弹簧44布置还是在弹簧44旁边布置，弹性构件可以是实心或空心的。数量并不限于四个，而是取决于所需的性能也可能是两个、三个、或五个或更多个。
虽然上文已经描述了旋转砧8能够相对于框架4竖直方向移动，但是应理解，旋转刀具6可以替代性地相对于框架竖直方向移动。在此情况下，刀具轴10的刀具轴承座14将连接到中间件32，该中间件可移动地布置在引导构件36处，而砧轴24的砧轴承座30将连接到框架4。这涉及中间件32的上部布置结构(参见图1A-1C、2和3)和下部布置结构(参见图5)。
在图5的实施例中(其中砧鼓被布置在刀具鼓下方)，砧鼓可以连同轴一起被制成一个部件。
Claims (7)
1.一种旋转切割设备，包括：
-框架(4)；
-第一旋转装置，所述第一旋转装置包括：第一轴(10或24)，所述第一轴绕第一旋转轴线(A-A或B-B)同中心地布置；以及第一鼓(12或26)，所述第一鼓同中心地布置在所述第一轴上，所述第一轴(10或24)设有第一对轴承座(14或30)，所述第一对轴承座布置在所述第一鼓(12或26)的任一侧上；
-第二旋转装置，所述第二旋转装置包括：第二轴(10或24)，所述第二轴绕第二旋转轴线(A-A或B-B)同中心地布置；以及第二鼓(12或26)，所述第二鼓同中心地布置在所述第二轴(10或24)上，所述第二轴设有第二对轴承座(14或30)，所述第二对轴承座布置在所述第二鼓(12或26)的任一侧上；
-所述第一旋转装置和第二旋转装置布置在所述框架(4)中，使得所述第一轴线和第二轴线(A-A,B-B)是水平的并且在相同的竖直平面内；
-所述第二轴(10或24)经由所述第二对轴承座(14或30)连接到所述框架(4)；
-所述第一轴(10或24)经由所述第一对轴承座(14或30)与所述框架(4)相关联，且所述第一对轴承座借助于力装置能够相对于所述框架(4)在与所述第一旋转轴线(A-A或B-B)横交的方向上移动，所述旋转切割设备的特征在于，设置一装置(46)，用于至少所述第一轴(10或24)的被动减振，所述装置(46)能够减小因所述第一鼓(12或26)相对于所述第二鼓(12或26)的冲击而造成的振动；
其中，所述第一对轴承座(14或30)连接到一中间件(32)，所述中间件经由至少一个引导构件(36)而相对于所述框架(4)可滑动地布置，其中所述力装置包括：气动缸(38)，所述气动缸用于经由所述中间件(32)朝所述第二鼓(12或26)挤压所述第一鼓(12或26)，使得所述第二鼓和所述第一鼓彼此形成切割关系；以及至少一个弹簧装置(44)，所述至少一个弹簧装置用于施加与所述气动缸(38)的力反向指向的力，用于减振的所述装置包括至少一个弹性构件(52)；
其中，所述弹簧装置(44)是螺旋弹簧并且所述弹性构件(52)是空心的，且所述弹性构件(52)被布置成与所述螺旋弹簧(44)同轴。
2.根据权利要求1所述的旋转切割设备，其中所述框架(4)设有这样一部分(34)，所述部分在所述第一轴(10或24)的任一侧上具有C形截面，所述部分(34)具有上柄(34a)和下柄(34b)，所述上柄和下柄经由互连部(34c)相互连接，所述引导构件(36)则被布置在所述上柄(34a)和所述下柄(34b)之间，而所述弹性构件(52)和所述螺旋弹簧构件被布置成与所述引导构件(36)同轴。
3.根据权利要求2所述的旋转切割设备，其中所述弹性构件具有圆形截面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转切割设备，其中所述第一旋转装置包括旋转砧(8)，并且所述第二旋转装置包括旋转刀具(6)。
5.根据权利要求1所述的旋转切割设备，其中所述第一旋转装置是旋转刀具(6)或旋转砧(8)。
6.根据权利要求1所述的旋转切割设备，其中所述第一鼓是砧鼓(26)或刀具鼓(12)。
7.根据权利要求1所述的旋转切割设备，其中所述第二鼓是砧鼓(26)或刀具鼓(12)。
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