CN103273375A - 一种碎边剪刀片侧间隙装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碎边剪刀片侧间隙装置及调节方法，其中，碎边剪包括上刀机构、下刀机构及侧间隙调整机构，上刀机构和下刀机构轴向平行，上刀机构包括上转鼓、上刀轴、主副齿轮，上转鼓和主副齿轮通过上刀轴连接，下刀机构包括下转鼓、下刀轴、传动齿轮，下转鼓和传动齿轮通过下刀轴连接，在上刀机构一侧设置有侧间隙调整机构，刀片之间的侧间隙是通过侧间隙调整机构进行调整；碎边剪工作时下刀轴传动，通过传动齿轮与主副齿轮同速传动，上转鼓和下转鼓同速相对旋转，带动上刀片和下刀片形成剪切；旋转一圈可形成4次剪切过程。主副齿轮与传动齿轮为成对的斜齿轮组，斜齿轮的齿形与轴向夹角为齿轮倾斜角β。优化刀片倾斜角度与斜齿轮倾斜角度方向关系。

Description

一种碎边剪刀片侧间隙装置及调节方法

技术领域

本发明涉及一种硅钢的精整剪切设备，特别是一种碎边剪刀片侧间隙装置及调节方法。

背景技术

硅钢是电力、电子、电机及变压器制造、家用电器、仪器仪表等电力电子工业不可缺少的重要软磁合金。

高磁感冷轧取向硅钢又称Hib钢，被誉为取向硅钢“家族”中的顶尖级产品，厚度薄、磁感高、铁损低、超宽幅，生产工艺极为复杂，是制造特大型节能变压器的关键材料。

Hib钢超薄（厚度仅为0.15~0.35mm）、易脆、边裂深（最深边裂有40mm）、边浪高（可达到30~40mm）、剪切废边无法卷取。

薄板碎边剪刀片侧隙约为带材厚度的1/10,在此以剪切0.2mm的薄板为例，刀片间隙需调整为0.02mm左右，薄板刀片侧隙相对厚板刀片侧隙要成倍减小，刀片侧隙调整的精度要相对于厚板刀片侧间隙调整精度提高。

传统中厚板碎边剪刀片侧隙调整机构采用蜗轮蜗杆结构，此种结构对于剪切中厚板是合适的，蜗轮蜗杆的机械精度及误差对于厚板刀片间隙的影响比例在允许范围内。对于薄板碎边剪刀片间隙要求调整范围为0.02mm左右，蜗轮蜗杆的机械精度已无法满足此项要求，因此蜗轮蜗杆调整侧隙的方式在薄板碎边剪中是不适用的。刀片在转鼓上倾斜角度与斜齿轮倾斜角度的关系布置已不能采用传统的厚板碎边剪布置形式。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于薄板剪切的一种碎边剪刀片侧间隙装置及调节方法。

本发明的目的是这样实现的，一种碎边剪刀片侧间隙装置，其特征是：包括上刀机构、下刀机构及侧间隙调整机构，上刀机构和下刀机构轴向平行，上刀机构包括上转鼓、上刀轴、主副齿轮，上转鼓和主副齿轮通过上刀轴连接，下刀机构包括下转鼓、下刀轴、传动齿轮，下转鼓和传动齿轮通过下刀轴连接，在上刀机构一侧设置有侧间隙调整机构，刀片之间的侧间隙是通过侧间隙调整机构进行调整；碎边剪工作时下刀轴传动，通过传动齿轮与主副齿轮同速传动，上转鼓和下转鼓同速相对旋转，带动上刀片和下刀片形成剪切；旋转一圈可形成4次剪切过程；主副齿轮与传动齿轮为成对的斜齿轮组，斜齿轮的齿形与轴向夹角为齿轮倾斜角                                                。

在上转鼓周向等分布置有4把上刀片，在下转鼓的周向等分布置有4把下刀片。

所述的侧间隙调整机构包括：移动小轴，主螺母，副螺母，调节电机，推力轴承，锁紧螺母，导向柱，移动盘，移动小轴与上刀轴通过推力轴承及锁紧螺母链接；主螺母与副螺母固定在机架上；移动小轴上有外螺纹，与主螺母、副螺母形成旋转螺纹副；调节电机固定在移动盘上，移动盘在导向柱上可沿导向柱轴向运动；调节过程是：调节电机带动移动小轴旋转，移动小轴旋转经过主螺母、副螺母将旋转运动转化为直线运动，移动小轴推动上刀轴实现轴向的位移，移动小轴移动时带动调节电机与移动盘在导向柱轴向形成位移；调整主螺母和副螺母组成的消隙螺纹副来消除移动小轴轴向的窜动。

在移动盘处安装位移传感器测量上刀轴的位移量。

所述的上刀片在上转鼓上沿轴向倾斜一定角度布置，下刀片在下转鼓上沿轴向倾斜相同角度布置，上下刀片倾斜旋向相反；根据刀片倾斜角度及方向与斜齿轮倾角

方向的布置方式可推导出侧间隙变化的对应模型，利用此数学模型可实现侧间隙的自动化控制。

一种碎边剪刀片侧间隙调节方法，其特征是：依据刀轴位移量与侧间隙的关系自动对上下刀片侧间隙控制调整，包括如下步骤：

1)根据刀片倾斜角度

的大小及方向与斜齿轮倾角

的大小及方向的布置方式建立侧间隙变化的对应数学模型，或上下刀片的侧间隙值dip与位移p关系：

           （1）

侧间隙调整机构采用螺纹副将小轴侧转动变成上刀轴的转动及轴向移动，设定其位移为P，设定刀片倾斜角度为 ，齿轮倾斜角度为，

与

旋向相同；

2）输入生产中来料带材的厚度为t；

 3）根据经验得到剪切来料所需的刀片侧间隙值dip=0.1t(dip是刀片侧间隙值，t是来料带材厚度)；

 4）根据公式（1）计算出剪切需要的侧间隙dip对应刀轴移动量p值；

5）利用安装在移动盘17处的位移传感器进行p值检测；

6）检测p值与计算p值差值是否为零或小于设定值；

7）不为零或大于设定值，调整刀轴轴向位移量P，返回步骤6）；

8）为零或小于设定值，停止调整刀轴轴向位移。

本发明中，采用变频调速控制系统，通过可编程控制器对侧间隙的设定值和位移传感器的测量侧间隙差值的绝对值与电机开始减速提前量L进行比较，利用变频器控制电机的转速，来提高侧间隙调整控制精度。电机开始减速提前量L=0.02mm。变频器控制电机的转速是：当L<|dip设-dip实 |时，侧间隙的调整电机高速运行；当L≥|dip设-dip实 |时，侧间隙的调整电机由高速减速到低速；当|dip设-dip实 |≤0.003mm时，侧间隙的调整电机由低速减速到停止。

    采用以上方法，碎边剪刀片侧间隙的调整控制精度达到了0.003mm。

本发明的有益效果：它解决了适用于剪切薄板所需的刀片倾斜角度及方向与斜齿轮倾斜角度及方向的布置关系，设计出一种适用薄板剪切所需的侧隙调整机构，并建立起控制侧隙调整的数学模型，实现薄板剪切的碎边剪及其侧隙控制的自动化。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例2总体示意图；

图2a是图1中转鼓刀片布置结构图；

图2b是上刀片8和下刀片9成对布置;

图3 是图1中刀片侧间隙调整机构结构图；

图4刀片倾斜角度方向与斜齿轮倾角方向布置图。

图中，1.上转鼓；2.上刀轴；3.主副齿轮；4.下转鼓；5.下刀轴； 6.传动齿轮；7. 侧间隙调整机构;8.上刀片；9.下刀片；10.移动小轴；11.主螺母；12.副螺母；13.调节电机；14.推力轴承；15.锁紧螺母；16.导向柱；17.移动盘。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种碎边剪刀片侧间隙装置，包括上刀机构、下刀机构及侧间隙调整机构7，上刀机构和下刀机构轴向平行，上刀机构包括上转鼓1、上刀轴2、主副齿轮3，上转鼓1和主副齿轮3通过上刀轴2连接，下刀机构包括下转鼓4、下刀轴5、传动齿轮6，下转鼓4和传动齿轮6通过下刀轴5连接，在上刀机构一侧设置有侧间隙调整机构7，刀片之间的侧间隙是通过侧间隙调整机构7进行调整；碎边剪工作时下刀轴5传动，通过传动齿轮6与主副齿轮3同速传动，上转鼓1和下转鼓4同速相对旋转，带动上刀片8和下刀片9形成剪切；旋转一圈可形成4次剪切过程；主副齿轮3与传动齿轮6为成对的斜齿轮组，斜齿轮的齿形与轴向夹角为齿轮倾斜角

。

实施例2

如图1所示，碎边剪包括上刀机构、下刀机构及侧间隙调整机构7，上刀机构和下刀机构轴向平行，上刀机构包括上转鼓1、上刀轴2、主副齿轮3，上转鼓1和主副齿轮3通过上刀轴2连接，下刀机构包括下转鼓4、下刀轴5、传动齿轮6，下转鼓4和传动齿轮6通过下刀轴5连接，在上刀机构传动侧设置有侧间隙调整机构7。

如图2a所示，在上转鼓1周向等分布置有4把上刀片8，在下转鼓4的周向等分布置有4把下刀片9。如图4所示，上刀片8在上转鼓1上沿轴向倾斜一定角度

布置，下刀片9在下转鼓4上沿轴向倾斜相同角度布置，上下刀片倾斜旋向不同。碎边剪工作时下刀轴5传动，通过传动齿轮6与主副齿轮3同速传动，上转鼓1和下转鼓4同速相对旋转，带动上刀片8和下刀片9形成剪切。旋转一圈可形成4次剪切过程。主副齿轮3与传动齿轮6为成对的斜齿轮组。斜齿轮的齿形与轴向夹角为齿轮倾斜角

。

如图2b所示，成对的上刀片8和下刀片9在剪切过程中相互应有精确的间隙存在，此间隙与被剪切厚度有关，同种材料的不同厚度要求有不同的间隙值。这种间隙我们称之为刀片侧间隙。刀片之间的侧间隙是通过侧间隙调整机构7进行调整，侧间隙调整机构7是通过推动上刀机构整体在轴向移动实现。刀轴在轴向移动过程中经过齿轮副的传动增加了上、下刀轴的旋转。刀轴的轴向移动及旋转引起上下、转鼓上的相对应刀片的侧间隙变化。

如图3所示，侧间隙调整机构7包括：移动小轴10，主螺母11，副螺母12，调节电机13，推力轴承14，锁紧螺母15，导向柱16，移动盘17，移动小轴10与上刀轴2通过推力轴承14及锁紧螺母15链接；主螺母11与副螺母12固定在机架上。移动小轴10上有外螺纹，与主螺母11、副螺母12形成旋转螺纹副；调节电机13固定在移动盘17上，移动盘17在导向柱16上可沿导向柱16轴向运动。调节过程是：调节电机13带动移动小轴10旋转，移动小轴10旋转经过主螺母11、副螺母12将旋转运动转化为直线运动，移动小轴10推动上刀轴2实现轴向的位移，移动小轴10移动时带动调节电机13与移动盘17在导向柱16轴向形成位移。移动盘17的位移即为上刀轴2的位移量。在移动盘17处安装位移传感器可测出上刀轴2的位移量。刀轴的位移及刀轴自身的旋转引起上到盘1及下转鼓4上布置的成对刀片之间的侧间隙的变化，依据刀轴位移量与侧间隙的关系自动对上下刀片侧间隙控制调整。

移动小轴10的轴向窜动会带来上刀机构的轴向移动，直接影响到刀片侧间隙的精度，薄带碎边剪不允许小轴10有轴向窜动。通过调整主螺母11和副螺母12组成的消隙螺纹副来消除移动小轴10轴向的窜动。本发明简单且易于加工装配。

刀片倾斜角度的大小与斜齿轮倾角大小的布置方式合理性直接影响到侧隙调整的精度，当剪切硅钢薄带（0.2mm~0.5）时所需的侧间隙值为0.02mm~0.05mm，侧间隙调整精确度为±0.001mm，为了精确得到侧间隙预定值本发明采用图4的布置方式。

根据刀片倾斜角度

方向与斜齿轮倾角

方向的布置方式可推导出侧间隙变化的对应模型，利用此数学模型可实现侧间隙的自动化控制。

依据刀轴位移量与侧间隙的关系自动对上下刀片侧间隙控制调整，包括如下步骤：

1)根据刀片倾斜角度

的大小及方向与斜齿轮倾角

的大小及方向的布置方式建立侧间隙变化的对应数学模型，或上下刀片的侧间隙值dip与位移p关系：

           （1）

侧间隙调整机构采用螺纹副将小轴侧转动变成上刀轴的转动及轴向移动，设定其位移为P，设定刀片倾斜角度为 ，齿轮倾斜角度为，

与

旋向相同；

2）输入生产中来料带材的厚度为t；

 3）根据经验得到剪切来料所需的刀片侧间隙值dip=0.1t(dip是刀片侧间隙值，t是来料带材厚度)；

 4）根据公式（1）计算出剪切需要的侧间隙dip对应刀轴移动量p值；

5）利用安装在移动盘17处的位移传感器进行p值检测；

6）检测p值与计算p值差值是否为零或小于设定值；

7）不为零或大于设定值，调整刀轴轴向位移量P，返回步骤6）；

8）为零或小于设定值，停止调整刀轴轴向位移。

 采用以上方法，碎边剪刀片侧间隙的调整控制精度达到了0.003mm。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (6)

1.一种碎边剪刀片侧间隙装置，其特征是：包括上刀机构、下刀机构及侧间隙调整机构（7），上刀机构和下刀机构轴向平行，上刀机构包括上转鼓（1）、上刀轴（2）、主副齿轮（3），上转鼓（1）和主副齿轮（3）通过上刀轴(2)连接，下刀机构包括下转鼓(4)、下刀轴(5)、传动齿轮(6)，下转鼓(4)和传动齿轮（6）通过下刀轴（5）连接，在上刀机构一侧设置有侧间隙调整机构（7），刀片之间的侧间隙是通过侧间隙调整机构（7）进行调整；碎边剪工作时下刀轴（5）传动，通过传动齿轮（6）与主副齿轮（3）同速传动，上转鼓（1）和下转鼓（4）同速相对旋转，带动上刀片（8）和下刀片（9）形成剪切；旋转一圈可形成4次剪切过程；主副齿轮（3）与传动齿轮（6）为成对的斜齿轮组，斜齿轮的齿形与轴向夹角为齿轮倾斜角                                               

。

2.根据权利要求1所述的一种碎边剪刀片侧间隙装置，其特征是：在上转鼓（1）周向等分布置有4把上刀片（8），在下转鼓（4）的周向等分布置有4把下刀片（9）。

3.根据权利要求1所述的一种碎边剪刀片侧间隙装置，其特征是：所述的侧间隙调整机构（7）包括：移动小轴（10），主螺母（11），副螺母（12），调节电机（13），推力轴承（14），锁紧螺母（15），导向柱（16），移动盘（17），移动小轴（10）与上刀轴（2）通过推力轴承（14）及锁紧螺母（15）链接；主螺母（11）与副螺母（12）固定在机架上；移动小轴（10）上有外螺纹，与主螺母（11）、副螺母（12）形成旋转螺纹副；调节电机（13）固定在移动盘（17）上，移动盘（17）在导向柱（16）上可沿导向柱（16）轴向运动；调节过程是：调节电机（13）带动移动小轴（10）旋转，移动小轴（10）旋转经过主螺母（11）、副螺母（12）将旋转运动转化为直线运动，移动小轴（10）推动上刀轴（2）实现轴向的位移，移动小轴（10）移动时带动调节电机（13）与移动盘（17）在导向柱（16）轴向形成位移；调整主螺母（11）和副螺母（12）组成的消隙螺纹副来消除移动小轴轴向的窜动。

4.根据权利要求1所述的一种碎边剪刀片侧间隙装置，其特征是：所述的移动盘（17）上安装有位移传感器用于测量上刀轴（2）的位移量。

5.根据权利要求1所述的一种碎边剪刀片侧间隙装置，其特征是：所述的上刀片（8）在上转鼓（1）上沿轴向倾斜一定角度

布置，下刀片（9）在下转鼓（4）上沿轴向倾斜相同角度

布置，上下刀片倾斜旋向相反；根据刀片倾斜角度

方向与斜齿轮倾角

方向的布置方式可推导出侧间隙变化的对应模型，利用此数学模型可实现侧间隙的自动化控制。

6.一种碎边剪刀片侧间隙调节方法，其特征是：依据刀轴位移量与侧间隙的关系自动对上下刀片侧间隙控制调整，包括如下步骤：

1)根据刀片倾斜角度

的大小及方向与斜齿轮倾角

的大小及方向的布置方式建立侧间隙变化的对应数学模型，或上下刀片的侧间隙值dip与位移p关系：

           （1）

侧间隙调整机构采用螺纹副将小轴侧转动变成上刀轴的转动及轴向移动，设定其位移为P，设定刀片倾斜角度为

 ，齿轮倾斜角度为，

与

旋向相同；

2）输入生产中来料带材的厚度为t；

 3）根据经验得到剪切来料所需的刀片侧间隙值dip=0.1t(dip是刀片侧间隙值，t是来料带材厚度)；

 4）根据公式（1）计算出剪切需要的侧间隙dip对应刀轴移动量p值；

5）利用安装在移动盘17处的位移传感器进行p值检测；

6）检测p值与计算p值差值是否为零或小于设定值；

7）不为零或大于设定值，调整刀轴轴向位移量P，返回步骤6）；

8）为零或小于设定值，停止调整刀轴轴向位移。

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