CN103286371B - 一种气动剪板机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动剪板机，通过在机架上位于第一气缸和压头之间增设第二气缸，并通过联轴器将第一活塞杆和第二活塞杆相连接使得第一活塞杆和第二活塞杆同时沿竖直方向升降实现第一次增力，通过在联轴器、压头的周向侧边部上对称地设置多组增力机构来实现第二次增力，并通过设置换向阀来调整剪板机的工作状态，该剪板机剪板操作时由压头输出的力较现有剪板机上压头的输出力有了较大幅度的提高，增力效果显著，能够切断较厚的板材，使得该剪板机能够适用于更多的场合，该剪板机结构简单，压头下行剪板操作时平稳可靠，增力效果明显，实用性好。

Description

一种气动剪板机

技术领域

本发明涉及一种气动剪板机。

背景技术

现有的剪板机主要有液压、气动、机械式三种，其中气动式剪板机由于其工作介质为对环境没有污染的空气，同时气动元件精度要求不高、装置易于制造、成本低、气动装置动作迅速反应灵敏，气动系统结构简单、维护方便等优点而被广泛应用，然而气动可以提供的压力往往较小，导致现有的气动剪板机上输出的剪切力较小，因而仅适用于对较薄板材的切断，这极大地限制了气动剪板机的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够输出较高剪切力的气动剪板机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种气动剪板机，所述气动剪板机包括：

第一气缸，所述第一气缸包括固定连接设置在所述剪板机机架上的第一缸体、沿竖直方向能够升降地设置在所述第一缸体中的第一活塞杆；

压头，所述压头沿竖直方向能够升降地设置在所述机架下部，

所述剪板机还包括：

第二气缸，所述第二气缸设置在所述第一气缸和所述压头之间，所述第二气缸包括固定连接设置在所述机架上的第二缸体、沿竖直方向能够升降地设置在所述第二缸体中的第二活塞杆；

联轴器，用于连接所述第一活塞杆与所述第二活塞杆，所述第一活塞杆、所述第二活塞杆的伸出端分别能够转动地连接设置在所述联轴器的上下端部上；

增力机构，所述增力机构包括第三气缸，所述第三气缸包括能够转动地连接设置在所述机架上的第三缸体、设置在所述第三缸体上能够沿所述第三缸体轴向伸缩的第三活塞杆，所述增力机构还包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的一端部、所述第二连杆的一端部及所述第三连杆的一端部分别转动地连接设置于所述第三活塞杆上，所述第一连杆的另一端部与所述联轴器的周向端部相转动连接设置，所述第二连杆的另一端部能够转动地连接设置在所述机架上，所述第三连杆的另一端与所述压头相转动连接设置，所述增力机构有偶数组，所述偶数组的增力机构对称地设置在所述联轴器、所述压头的周向侧边部上，所述第一连杆与水平方向夹角的正切值与所述第二连杆与竖直方向夹角的正切值的乘积小于0.5，所述第一连杆与水平方向夹角的正切值与所述第三连杆与竖直方向夹角的正切值的乘积小于0.5；

所述剪板机还包括一用于控制所述第一活塞杆、所述第二活塞杆、所述第三活塞杆的工作状态的换向阀。

优选地，所述第一活塞杆包括第一活塞和与所述第一活塞同轴连接设置的第一杆体，所述第二活塞杆包括第二活塞和与所述第二活塞同轴连接设置的第二杆体，所述第一活塞与所述第一杆体的直径差小于所述第二活塞与所述第二杆体之间的直径差。

优选地，所述增力机构有两组。

优选地，所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆在所述第三活塞杆上转动连接于同一转动连接点。

优选地，所述第二连杆、所述第三连杆的杆长相同，且与竖直方向的夹角相一致。

优选地，所述换向阀为二位四通换向阀。

优选地，所述第一连杆与水平方向夹角为5°～45°。

优选地，所述第二连杆与竖直方向夹角为5°～27°。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：通过在机架上位于第一气缸和压头之间增设第二气缸，并通过联轴器将第一活塞杆和第二活塞杆相连接使得第一活塞杆和第二活塞杆同时沿竖直方向升降实现第一次增力，通过在联轴器、压头的周向侧边部上对称地设置多组增力机构来实现第二次增力，并通过设置换向阀来调整剪板机的工作状态，当剪板机进行剪板操作时，第一活塞杆、第二活塞杆分别沿竖直方向下行，第三活塞杆沿轴向缩回，增力机构上第一连杆、第二连杆、第三连杆发生相应的转动从而推动压头进行剪板操作，此时由压头输出的力较现有剪板机上压头的输出力有了较大幅度的提高，增力效果显著，能够切断较厚的板材，使得该剪板机能够适用于更多的场合，该剪板机结构简单，压头下行剪板操作时平稳可靠，增力效果明显，实用性好。

附图说明

附图1为本发明的气动剪板机的结构示意图。

其中：1、第一气缸；11、第一缸体；12；第一活塞杆；2、第二气缸；21、第二缸体；22；第二活塞杆；3、增力机构；31、第三缸体；32；第三活塞杆；33、第一连杆；34、第二连杆；35、第三连杆；4、压头；5、联轴器；6、换向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1所示，一种气动剪板机，该气动剪板机包括第一气缸1和用于剪板操作的压头4，第一气缸1包括固定连接设置在剪板机机架上的第一缸体11和能够沿竖直方向升降地设置在第一缸体11中的第一活塞杆12，压头4沿竖直方向能够升降地设置在机架的下部。该剪板机还包括设置在机架上位于第一气缸1和压头4之间的第二气缸2，第二气缸2的第二缸体21固定连接设置在机架上位于压头4和第一气缸1之间，第二气缸2的第二活塞杆22沿竖直方向能够升降地设置在第二缸体21上，第二活塞杆22的伸出端与第一活塞杆12的伸出端通过联轴器5相连接，在这里第一活塞杆12和第二活塞杆22均是通过销轴固定地连接至联轴器5的上下两端部上的。这样，第一活塞杆12和第二活塞杆22在工作过程中在竖直方向保持同步升降。

参见图1所示，该气动剪板机还包括多组增力机构3，增力机构3包括第三气缸，第三气缸包括能够转动地连接设置在机架上的第三缸体31、设置在第三缸体31上能够沿第三缸体31的轴向伸缩的第三活塞杆32，该增力机构3还包括一端部分别转动地连接设置在第三活塞杆32上的第一连杆33、第二连杆34和第三连杆35，第一连杆33的另一端部与联轴器5的周向端部相转动连接设置，第二连杆34的另一端部能够转动地连接设置在机架上，第三连杆35的另一端部与压头4相转动连接设置，增力机构3设置有偶数组，这偶数组的增力机构3对称地设置在联轴器5、压头4的周向侧边部上，这样，剪板机在工作的过程中压头4沿水平方向受到的力能够实现平衡而使得压头4能够稳定地沿竖直方向升降进行剪板而沿水平方向不发生晃动，避免了压头4与机架的摩擦，延长了压头4的使用寿命，同时第一活塞杆12和第二活塞杆22也能够稳定地沿竖直方向升降，避免了其与第一缸体11和第二缸体21的冲击与碰撞。当第一活塞杆12、第二活塞杆22同时沿竖直方向升降运动且第三活塞杆32沿第三缸体31的轴向伸缩运动时，第一连杆33、第二连杆34、第三连杆35同时作用驱动压头4进行上下升降运动从而实现剪板操作。

参见图1所示，增力机构3在设置时应使得在剪板机工作的过程中，第一连杆33与水平方向夹角(即图1中的α)的正切值与第二连杆34与竖直方向夹角(即图1中的β)的正切值的乘积小于0.5，即tanαtanβ＜0.5，同时，第一连杆33与水平方向夹角(即图1中的α)的正切值与第三连杆35与竖直方向夹角的正切值的乘积也小于0.5，这样利用连杆的角度效应能够使得增力机构3起到增大压头4的输出力的效果。

剪板机具有压头4下行的第一工作状态和压头4上行的第二工作状态，当剪板机处于第一工作状态时，在压缩空气的作用下，第一活塞杆12、第二活塞杆22分别沿竖直方向下行，第三活塞杆32沿轴向缩回；当剪板机处于第二工作状态时，在压缩空气的作用下，第一活塞杆12、第二活塞杆22均沿竖直方向上行，第三活塞杆32沿轴向向外伸出，该剪板机还包括一控制第一活塞杆12、第二活塞杆22、第三活塞杆32的伸缩工作状态的换向阀6，调整换向阀6的工作状态能够对剪板机的第一工作状态和第二工作状态进行切换，从而使得压头4沿轴向上升或者下降。

如图1所示，第一活塞杆12包括第一活塞和与第一活塞同轴连接设置的第一杆体，第二活塞杆22包括第二活塞和与第二活塞同轴连接设置的第二杆体，第一活塞与第一杆体的直径差小于第二活塞与第二杆体之间的直径差，本实施例中设置为第一活塞与第二活塞的直径设置相同，且第一杆体的直径设置为大于第二杆体的直径，这样设置后第一气缸1能够充分利用压缩空气的压力提供给第一活塞杆11较大的向下的作用力，第二气缸2同时也能够利用有杆腔的压缩空气的压力提供给第二活塞杆21较大的向下的作用力，这样就使得第一活塞杆12和第二活塞杆22下行时输出力增大，该输出力作用于增力机构3能够使得压头4的输出力再一次得到增大。同时，由于第一活塞杆12和第二活塞杆22同时上行时为空行程，所需的力较小，由进入第二气缸2的无杆腔和第一气缸1的有杆腔的压缩气体提供的压力完全足够。

在本实施例中，增力机构3设置有两组，这两组增力机构3对称地设置在联轴器5、压头4的左右两侧。第一连杆33、第二连杆34、第三连杆35在第三活塞杆32上转动连接于同一转动连接点上，且第二连杆34与第三连杆35的杆长相同且两者与竖直方向的夹角相一致，在这里第二连杆34与第三连杆35关于上述转动连接点所在的水平线相对称设置。在剪板机工作的过程中，第一连杆33与水平方向夹角α为5°～45°，第二连杆34与竖直方向夹角β为5°～27°，这样能够保证增力机构3在剪板机工作的过程中对剪板机上压头4的输出力进行增大。换向阀6采用的是二位四通换向阀，通过该二位四通换向阀使得第一气缸1的无杆腔和第二气缸2的有杆腔以及第三气缸的有杆腔同时进气或者同时出气，并使得第一气缸1的有杆腔和第二气缸2的无杆腔以及第三气缸的无杆腔同时进气或者同时出气，这样才能够使得通过调整换向阀6的工作状态来对剪板机的第一工作状态和第二工作状态进行切换。

以下具体阐述下本实施例的工作过程：

当剪板机处于第一工作状态时，换向阀6工作，第一气缸1的无杆腔、第二气缸2的有杆腔、第三气缸的有杆腔同时进气，第一气缸1的有杆腔、第二气缸2的无杆腔、第三气缸的无杆腔同时出气，第一活塞杆12和第二活塞杆22同时下行，联轴器5随之下行并推动第一连杆33发生相应的转动，第三活塞杆32同时驱动第一连杆33，第一连杆33带动第二连杆34、第三连杆35发生相应的转动并推动压头4下行进行剪板操作，该剪板机上此时由压头4输出的力经第二气缸2的一次增力和增力机构3的二次增力后，其输出的剪切力较现有剪板机上压头4的输出力有了很大程度的提高；当剪板机处于第二工作状态时，换向阀6工作切换剪板机的工作状态，这时第一气缸1的有杆腔、第二气缸2的无杆腔、第三气缸的无杆腔同时进气，第一气缸1的无杆腔、第二气缸2的有杆腔、第三气缸的有杆腔同时出气，压头4上行。

为了详细说明本发明的增力效果，现对本实施例中该剪板机处于第一工作状态时压头4的输出力进行计算：

假设本发明的剪板机在压缩空气产生的压力p的作用下，剪板机进行剪板操作时压头4的输出力为F₀，为了简化计算，这里假定第一活塞杆12的活塞直径、第二活塞杆22的活塞直径、第三活塞杆32的活塞直径均为D，假定第二活塞杆22的杆体直径、第三活塞杆32的杆体直径均为d，则F₀可表示为：

$F_o=\frac{\mathrm{\πp}(2D^2-d^2)}{8}(\frac{1}{\tan \mathrm{\α}\tan \mathrm{\β}}+1)+\frac{\mathrm{\πp}(D^2-d^2)\cos (\mathrm{\γ}-\mathrm{\β})}{4\sin \mathrm{\β}}$

其中：α为第一连杆33与水平方向的夹角；

β为第二连杆34与竖直方向的夹角；

γ为第三活塞杆32的中心线与水平方向的夹角。

对于普通的采用单个气缸和增力连杆来实现增力的剪板机，其压头输出的剪切力为：

${F_i}^{\′}=\frac{\mathrm{\πp}{D}^2}{8}(\frac{1}{\tan \mathrm{\α}\tan \mathrm{\β}}+1)$

则可以得到：

$\frac{F_i}{{F_i}^{\′}}=\frac{2D^2-d^2}{D^2}+\frac{2(D^2-d^2)\cos (\mathrm{\γ}-\mathrm{\β})}{D^2\sin \mathrm{\β}(\frac{1}{\tan \mathrm{\α}\tan \mathrm{\β}}+1)}$

由于d相对D较小，由上式可明显看出本发明的剪板机上由压头4输出的压力较现有的剪板机有了较大幅度的提高，增力效果显著。如当d＝0.3D，且剪切时γ＝β＝15°，α＝15°时，上式的比值为2.38，即增力倍数达到2.38倍，效果明显。

综上所述，本发明的一种气动剪板机通过增设第二气缸2和多组增力机构3，并通过换向阀6来调整剪板机的工作状态，该剪板机在剪板操作时输出力经过第二气缸2和增力机构3两次放大，最后由压头4输出的力相比现有技术中剪板机的压头输出力得到了较大幅度的提高，增力效果显著，能够切断较厚的板材，使得该剪板机能够适用于更多的场合，该剪板机结构简单，压头4下行剪板操作时平稳可靠，增力效果明显，实用性好。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种气动剪板机，所述气动剪板机包括：

第一气缸，所述第一气缸包括固定连接设置在所述剪板机机架上的第一缸体、沿竖直方向能够升降地设置在所述第一缸体中的第一活塞杆；

压头，所述压头沿竖直方向能够升降地设置在所述机架下部，

其特征在于：所述剪板机还包括：

第二气缸，所述第二气缸设置在所述第一气缸和所述压头之间，所述第二气缸包括固定连接设置在所述机架上的第二缸体、沿竖直方向能够升降地设置在所述第二缸体中的第二活塞杆；

联轴器，用于连接所述第一活塞杆与所述第二活塞杆，所述第一活塞杆、所述第二活塞杆的伸出端分别能够转动地连接设置在所述联轴器的上下端部上；

增力机构，所述增力机构包括第三气缸，所述第三气缸包括能够转动地连接设置在所述机架上的第三缸体、设置在所述第三缸体上能够沿所述第三缸体轴向伸缩的第三活塞杆，所述增力机构还包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆的一端部、所述第二连杆的一端部及所述第三连杆的一端部分别转动地连接设置于所述第三活塞杆上，所述第一连杆的另一端部与所述联轴器的周向端部相转动连接设置，所述第二连杆的另一端部能够转动地连接设置在所述机架上，所述第三连杆的另一端与所述压头相转动连接设置，所述增力机构有偶数组，所述偶数组的增力机构对称地设置在所述联轴器、所述压头的周向侧边部上，所述第一连杆与水平方向夹角的正切值与所述第二连杆与竖直方向夹角的正切值的乘积小于0.5，所述第一连杆与水平方向夹角的正切值与所述第三连杆与竖直方向夹角的正切值的乘积小于0.5；

所述剪板机还包括一用于控制所述第一活塞杆、所述第二活塞杆、所述第三活塞杆的工作状态的换向阀。

2.根据权利要求1所述的一种气动剪板机，其特征在于：所述第一活塞杆包括第一活塞和与所述第一活塞同轴连接设置的第一杆体，所述第二活塞杆包括第二活塞和与所述第二活塞同轴连接设置的第二杆体，所述第一活塞与所述第一杆体的直径差小于所述第二活塞与所述第二杆体之间的直径差。

3.根据权利要求1所述的一种气动剪板机，其特征在于：所述增力机构有两组。

4.根据权利要求1所述的一种气动剪板机，其特征在于：所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆在所述第三活塞杆上转动连接于同一转动连接点。

5.根据权利要求1或4所述的一种气动剪板机，其特征在于：所述第二连杆、所述第三连杆的杆长相同，且与竖直方向的夹角相一致。

6.根据权利要求1所述的一种气动剪板机，其特征在于：所述换向阀为二位四通换向阀。

7.根据权利要求1所述的一种气动剪板机，其特征在于：所述第一连杆与水平方向夹角为5°～45°。

8.根据权利要求1所述的一种气动剪板机，其特征在于：所述第二连杆与竖直方向夹角为5°～27°。