CN1075403C - 旋转成形装置及旋转成形方法 - Google Patents

Abstract

一种旋转成形装置(10)，该装置具有一对下、上模具托架组件(14，16)，每个模具托架在工件(W)的相对两侧可以转动，该装置(10)还具有多个可摆动地安装在每一个模具托架上的模具座(22，24)，模具座支承上、下模具(82，80)，所述装置还具有成对的模具座导向辊(66，68)，所述辊一起安装在并列在每个所述模具座(24)上的公共轴(70)上，并靠近相应的模具座的前缘或后缘，导向板机构(56)与所述模具托架的一端并排，导向槽(58，60，62，64)形成在每个所述导向板机构中，用于接收所述成对的模具座导向辊(66，68)，形成所述导向槽为的是限定内、外导向表面，所述模具导向辊中的一个辊与所述内、外表面中的一个表面接触，所述模具导向辊中的另一个辊与所述内、外表面中的另一个表面接触。还公开了一种使用该装置的旋转成形方法。

Description

旋转成形装置及旋转成形方法

本发明涉及一种旋转成形装置及旋转成形方法，该装置用于在成形方向连续移动的带材的成形。成形可以采取压痕，或冲孔，或其它任何可在这种带材上成形的形式。

过去，在移动的带材中成形轮廓或孔通常局限于纵向成形，这叫做辊轧成形。现在，已经提出了各种不同的在移动的带材中成形孔或横向的结构的方法。简单的情况是，沿生产线设置一系列的固定的冲床，一件带材以启动一停止的方式沿生产线移动。每次，当材料对准冲床停下来时，冲床靠近带材并进行成形，此后，冲床移开，材料再次移动。然而，由于在每次冲压时材料必须停下来，且为了每次成形必须再次启动，因此这类系统的速度相对较慢。

另一类系统使用了飞动模。这些飞动模与在连续移动带材辊轧成形中使用的飞剪有些相似。各种形式的冲孔或成形模具都能放置在飞动模装置上，带材可以缓慢地通过飞动模装置。在飞动模装置中，模具利用合适的移动机构首先加速到材料移动的速度，然后在材料移动的同时靠近材料。然后，模具必须再次打开并返回开始的位置。

由于飞动模装置必须沿金属极的移动方向重复地向前和向后移动，这类系统也相对较慢。

发明人E.R.Bodnar于1988年3月22日申请的U.S.专利№4,732,028显示了旋转成形的某一改进系统。

在该系统中，两个旋转模托架装有多个分隔的模具座，每个模具座上都安装有模具。上、下模具分别在金属板的两侧操作，上、下旋转托架精确地同步，以确保每对模具准确对齐地在金属板上闭合和分开。然而，该系统要求每个模具座相对于旋转托架是可转动的。因此，必须设置一些导向装置引导旋转模具座，当模具在金属板上闭合之前，使模具座相互对齐，并保持对齐直到模具再次分开。

该系统提供了模具座导向机构，该机构利用导向销和引导导向销的端部导向凸轮引导每个模具座的前缘和后缘。端部导向凸轮位于模具托架相对的两端。每个模具座的一个导向凸轮引导前导向销，另一个导向凸轮引导后导向销。因此，相对来说，这种结构的设计和生产是复杂的。

该系统的另一个问题是，当该系统用于金属板的冲孔时，已从孔冲下的坯料或片料或一块金属板趋向于留在模具中，因此确保从模具中除去它们是有一些难度的。

模具托架可转动地安装在托架每一侧的轴承上，并适于通过已有技术的齿轮装置驱动。然而，通常由于模具座由沿模具托架的长度形成的半圆形横向槽支承，因此，人们发现在使半圆形槽润滑并同时使其免受灰尘和污物的损害方面有些问题。

还有一个与上述装置有关的问题是，使模具的旋转运动与工件的线运动匹配的问题。工件的线运动是恒定不变的。但是，显而易见，模具座和模具的旋转运动使它们的线速度在模具接触工件前的那一点、在接触工件过程中和在刚接触完工件、模具再次分开的那一点产生了轻微的变化。

在死点接触过程中，在瞬间，模具显然是以与金属带材工件相同的线速度在相同的线运动方向移动。但是，在模具刚接触工件前，模具仍然是以一定角度向工件移动的。此时，两个模具的线速度略小于工件的线速度。

同样地，当闭合后，当两个模具开始与工件分离时，其线速度相对于工件趋于下降。

当工件薄且成形深度相对小时，上述影响是不重要的。然而，如果工件较厚或成形深度较大时，则模具相对于工件闭合前和闭合后速度的降低将损害工件或模具或二者兼有。因此，必须做一些努力，相对于工件调节模具的线速度，使模具恰在闭合前瞬时增速，并且恰在分离后再次增速。

由于这些原因，希望提供一种用于成形连续移动带材的旋转成形装置，其中改进了模具座和模具托架的设计和操作，根除了污染和润滑问题，改进了片料的脱出问题，解决了模具的速度与板材的速度相一致的问题，并且以更简单和有效的方式进行模具座的导向。

为了实现上述优点并提供一种改进的旋转装置，本发明包括一种旋转成形装置，该装置具有一对下、上模具托架组件，每个模具托架都是可转动的，从而可在工件的相对两侧一起转动，该装置还具有多个可摆动地安装在每一个模具托架上的模具座，模具座适于相对于它们的模具托架绕径向与模具托架轴隔开的轴来回摆动，并适于支承上、下模具，每个模具座都具有成对的模具座导向辊，所述辊一起安装在并列的公共轴上，并靠近相应的模具座的前缘或后缘，模具导向槽形成在导向板机构中，与所述模具托架的每一端并排，用于接收所述成对的模具座导向辊，形成所述槽机构为的是限定内、外导向表面，所述每一对模具导向辊中的一个辊与所述内、外表面中的一个表面接触，所述那对模具导向辊中的另一个辊与所述内、外表面中的另一个表面接触。

本发明还提供了这样一种旋转成形装置，其中模具座由在每个模具座每一端的外部轴承可转动地安装，外部轴承形成在模具托架的相应的左侧和右侧部分，从而模具座的表面可免于润滑并不被污染。

本发明还提供了这样一种旋转成形装置，其中为每一个模具座设置了片料排出机构，并具有与所述模具托架相连并与所述排出机构连接的排出操作机构，随着所述托架的旋转，使每个模具座进入到向下的较低的平面位置，从而排出每个片料，使片料在重力的作用下下落。

本发明还提供了这样一种旋转成形装置，其中通过驱动上、下模具托架之一的驱动齿轮和该托架的托架轴之间的调节，可以实现上、下旋转模具座导向机构的旋转线速度与工件的定线速度一致，因此在驱动齿轮和托架轴之间存在着一定的间隙。驱动托架的驱动齿轮通过一个从动齿轮与另一托架(即，或者上托架或者下托架)连接，因此，两个托架的相对旋转速度保持不变。在驱动齿轮和驱动托架的驱动轴之间存在的间隙或空隙使上、下托架的转动速度轻度地增加、降低、再次增加，从而使上、下模具的线速度瞬间调整到板材的线速度。

本发明还提供了一种使用上述装置的旋转成形方法。

在构成本说明书的一部分的所附权利要求中更具体地指出了代表本发明的各种新的特征。为了更好地理解本发明及其在使用过程中获得的操作上的优点和具体的目的，必须参考说明和描述本发明最佳实施例的附图和描述的内容。

图1是本发明旋转成形装置的立体图；

图2是沿图1中的线2-2的截面图；

图3是沿图1中的线3-3的截面图；

图4是沿图1中的线4-4的截面图；

图5是模具导向辊和模具座轴承的放大剖视图；

图6是模具导向辊和导向槽的截面图；

图7是显示片料排出装置的下模托架的放大图；

图8是沿图3中的线8-8的截面图；

图9是沿图3中的线9-9的截面图；

图10是图6的更大的放大截面图；

图11是驱动齿轮系的侧视简图，说明了在驱动齿轮和驱动轴之间存在的间隙可以使模具的线速度调整到与板材的线速度相一致。

首先，参见图1，可以看到旋转成形装置(用数字10表示)的例图，在此例举该图为的是说明本发明而并不限于所描述的任何特征。

旋转成形装置10包括一个底座12，分别具有托架轴17和18的一个下模托架14和一个上模托架16。相应地左、右侧板19和20以随后所述的方式支撑下模和上模托架。用w表示的带形工件在下模和上模托架之间通过。

为了便于说明，显示的工件W已经由装在下模和上模托架中的模具成形，并产生了一系列横向间隔的孔O。应当认为，使用本发明可进行任何形式的成形，无论是压痕或孔或二者兼有，并且孔可由围绕孔边缘的或低或高的凸缘以随后所述的方式构成。

对本说明书来说，术语“成形”包括任何成形操作，无论仅仅是为了压痕或冲孔或模压和成形孔的边缘。

由图1可见，当工件在上模和下模托架之间连续移动时，本发明的装置10的旋转操作性能使其可连续转动，从而在工件上产生一系列的间隔开的结构，并比其它在工件上成形间隔结构的工艺类型具有多种优点。

模具托架

参见图2和3，可以看到，每个下模和上模托架都装有多个(在本例中为四个)半旋转下模具座22和上模具座24。每个模具座都端部相对地可摆动地安装在轴承26、28之间，轴承装在轴承盒30和32中。轴承盒30和32分别装在端件34和36中，端件是一般的四点星形。在每个轴承座的中心线上装有主模具托架轴承38和40，所述轴承38和40在侧板19和20中形成，用于安装轴17和18。

一对下、上齿轮42和44与模具托架轴17和18配合，并与两个模具托架相连，使其在相反的方向协调地旋转。

一个模具托架轴，例如下托架轴17由对应地齿轮42驱动，齿轮42通过驱动齿轮系50由适当地马达装置(未显示)驱动。另一个齿轮(例如上齿轮44)则是从动(idler)齿轮，它们共同与上、下托架配合，使其在相反的方向协调地旋转。当然上齿轮44也可以是驱动齿轮，在此情况下，下齿轮42将是从动轮。

隔离轴52在右、左侧端件34和36间延伸，用螺栓将端件固定到隔离轴上。在图2中，隔离轴看起来是圆柱形的，但实际上延伸部分52a的截面通常是矩形的，矩形的每个角用来安装紧固螺栓(图9)。

模具座导向机构

为了引导模具座转动，两个右、左侧导向板54和56安装在侧板19和20上，与旋转模具托架相对。每个导向板54和56上形成有相应的下、上导向槽58、60和62、64(图4)。

由于下述的原因，从侧面看，导向槽是偏心形。

每个下、上模具座22和24在其每一端都装有成对的内、外模具座导向辊66、68。导向辊66和68是两个分离的基本上一样的辊，紧固在一个公共轴70上，并安装在安装板72上，安装板72用螺栓固定到相应的模具座22、24的轴承26、28上。

导向辊适于安装在导向板54、56(图4)中的相应的导向槽58、60、62、64中。

由图5可见，成对地安装在公共轴70上的导向辊包括内导向辊66和外导向辊68。两个导向辊都具有预定的直径。并且，每个导向槽58、60、 62、64都形成有相应的内槽部分74和外槽部分76。每一导向槽部分的宽度都大于导向辊的直径。另外，外槽部分76相对于内槽部分74径向偏心。因此，内导向辊在内导向槽部分74的一个表面上移动，外导向辊68在外导向槽部分76的与前述表面相对的表面上移动。按照这种方式，当模具托架带着四个模具座转动时，在每个模具座22和24上的各对导向辊66和68相应地绕内、外导向槽部分74和76运动。由于内导向辊66只接触到内导向槽部分74的一个表面，而没有其它的表面，并且由于外导向辊68只接触到外导向槽部分76的与前述表面相对的表面，从而两个导向辊能在相反的方向自由的转动，这是本发明的一个显著的特征。

由于两个导向槽部分中的每一部分的宽度都大于相应的导向辊的直径，因此两个导向辊能够自由的反向转动，且在任一导向辊和与其相应的导向槽部分的非接触表面之间不产生磨擦。

这意味着，可以通过安装在公共轴上的各对内和外导向辊66和68完成每个模具座22和24的整体导向，所述公共轴在模具座22、24的导向前缘的每一端。当然，通过简单地再设计导向槽，导向辊可沿模具座的后缘设置。在任何一种情况中，都能基本上彻底地完全地控制每一模具座的360度的位移的角度取向。

每一个模具座22、24上都有模具安装凹槽78，为了清楚起见，下和上模具块装在凹槽中。如图7所示，下模80是阴模，上模82是阳模。阴模80构成侧壁84，阳模82形成凹槽86，以接收侧壁84。模具导向销88从阳模伸出，以公知的工艺方式安装在阴模的导向槽中。

这样，阳模82进入阴模的内部，冲压出中央片料S(图7)，同时，阴模80的侧壁84将工件的孔边成形为凸缘F。

片料排出机构

为了从阴模80中央排出片料S，一对推钉90安装在阴模80中，该对推钉90通常向下限定于阴模80的内部。

推钉90安装在排出板92上，排出板92具有排出轴94，该轴穿过相应的下模托架22，在凸轮辊96处终止。

下模托架隔离轴52上形成有用于安装凸轮辊96的四个半圆形凹槽。在半圆形凹槽的一端有一空腔100。空腔100中是由弹簧104操纵的剪式连动机构102。当下模托架转动时，由于导向槽中导向辊的引导作用，每个模具座将相对于其模具托架摆动。当下模具座在一个方向摆动时，相应的凸轮辊将在相应的剪式连动机构上滚动，所述连动机构将完全伸平，压缩弹簧104。

当下模具座在相反的方向摆动时，其凸轮辊96将与剪式连动机构102接合，然后卡在凹槽98的突肩上。这迫使凸轮辊96和排出轴94向内进入模具座。这个位置与下模托架的“六点(钟)”位置相一致。这个运动使排出板92和推钉90向下移动，从而向下排出片料S，使其在重力的作用下自由下落。

线速度补偿

如上所述，该装置提供了工件的恒定线速度和当模具和模具座处于刚刚闭合前和刚刚闭合后的位置时线速度的微量变化之间的补偿。

按照本发明的该实施例，通过在驱动齿轮42和安装该齿轮的托架轴17之间引入一微量的间隙可获得这种补偿。下托架轴17没有直接用键固定到齿轮42上。一径向驱动杆110固定到下托架轴17的端部，并径向延伸。齿轮42形成有凹槽112，凹槽用于安装杆110。弹簧114固定在凹槽112一侧的齿轮42的孔中。弹簧114与杆110接触，向凹槽112的另一侧推动杆110。在上模和下模托架正常运转过程中弹簧是足够强的，即，当模具没有与工件接触时，杆保持在凹槽的一侧。然而当下模和上模开始闭合工件时，工件实际移动得比模具的线速度略快。在驱动齿轮42和安装该齿轮的托架轴17之间有一微量间隙。当模具接触工件时，使得模具的速度瞬时略有增加，从而使模具和工件的速度一致。这种调整的发生是杆110能在凹槽112内摆动并压迫弹簧几分之一秒的结果。在模具到达死点位置时，弹簧已经恢复并将杆移回到其与凹槽的另一侧相对的正常位置，使得此时模具的线速度与工件的线速度一致。然而，当模具再开始打开时，需要再次调整速度，即，模具必须瞬时增加速度，并且驱动杆和弹簧允许这种调整再一次瞬时发生。按这种方式，在所有的临界时间(闭合前，闭合过程中和刚打开时)，在驱动齿轮42和下托架轴17之间的微量间隙以简单而高效的方式使得模具的线速度和工件的线速度相一致。

仅仅是作为例子，上述是对本发明最佳实施例的说明。本发明不受所述任何具体特征的限制，但由此产生的所有变化均落在所附权利要求的范围之内。

Claims (16)

1．一种旋转成形装置(10)，该装置具有一对下、上模具托架组件(14,16)，每个模具托架都是可转动的，从而可在工件(W)的相对两侧一起转动，该装置(10)还具有多个可摆动地安装在每一个模具托架上的模具座(22,24)，模具座适于相对于它们的模具托架绕径向与模具托架轴隔开的轴来回摆动，并适于支承上、下模具(82,80)，所述装置包括：

成对的模具座导向辊(66,68)，所述辊一起安装在并列在每个所述模具座(22,24)上的公共轴(70)上，并靠近相应的模具座的前缘或后缘；

导向板机构(56)，该机构在所述模具托架的一端的侧面；

模具导向槽机构(58,60,62,64)，该机构形成在每个所述导向板机构中，用于接收所述成对的模具座导向辊(66,68)，形成所述槽机构为的是限定内、外导向表面，所述模具导向辊中的一个辊与所述内、外表面(74,76)中的一个表面接触，所述模具导向辊中的另一个辊与所述内、外表面(74,76)中的另一个表面接触。

2．如权利要求1所述的旋转成形装置，其特征在于：所述模具座(22,24)由在每个模具座每一端的外部轴承(26,28)可转动地安装，外部轴承安装在相应的模具托架(14,16)的左侧和右侧部分(34,36)，从而模具座的表面可免于润滑并不被污染。

3．如权利要求1所述的旋转成形装置，其特征在于：在每个模具座每一端的外部轴承(26,28)相应的安装在模具托架(14,16)的左侧和右侧部分(34,36)，而其中的左侧和右侧部份(34、36)的每个包括4个所述的外部轴承。

4．如权利要求3所述的旋转成形装置，其特征在于：所述导向辊(66,68)安装在所述模具座的所述外部轴承(26)上。

5．如权利要求4所述的旋转成形装置，其特征在于：所述模具托架(14,16)的端部装有向着末端延伸的轴向轴承(38,40)，所述模具托架可绕所述轴承转动，所述轴向轴承安装在左右支板(19,20)的轴承凹座中，所述支板用于支撑所述模具托架。

6．如权利要求5所述的旋转成形装置，其特征在于：还包括两个所述导向板机构(54,56)，每个所述导向板机构安装在所述模具托架(14,16)的相应端和邻近的侧板(19,20)之间，开孔机构穿过所述导向板机构以接收从中通过的轴向轴承。

7．如权利要求1所述的旋转成形装置，其特征在于：为在所述下模托架(22)上的每一个模具座设置了片料排出机构(90)，并具有与所述下模托架(22)相连并与所述排出机构连接的排出操作机构(96)，随着所述托架的旋转，使每个模具座进入到向下的较低的平面位置，从而排出每个片料，使片料在重力的作用下下落。

8．如权利要求7所述的旋转成形装置，其特征在于：片料排出机构(90)包括可滑动安装在每个所述下模具(80)中的推钉(90)，与所述推钉(90)连接的排出板机构(92)，及与所述排出板机构(92)连接的操作机构(96)，当所述下模具座位于所述下模托架转动过程中的较低位置时，该机构响应所述下模托架的转动，使所述推钉(90)动作。

9．如权利要求8所述的旋转成形装置，其特征在于：每个所述下模具座(22)包括前述的排出机构(90)，其中所述下模托架包括用于每个所述模具座的如前所述的排出操作机构(96)。

10．如权利要求1所述的旋转成形装置，其特征在于：包括使上、下旋转模具座和模具的线速度与工件的恒定线速度相匹配的机构(110,112,114)。

11．如权利要求10所述的旋转成形装置，其特征在于：速度匹配机构(110,112,114)包括用于驱动上、下模托架之一的驱动齿轮(42)，所述驱动齿轮安装在其中一个托架轴上，使得在齿轮和轴之间存在一定的间隙，机构(114)使所述齿轮相对于轴偏移进入到预定旋转位置，所述偏移机构受到压力可以在轴和齿轮之间运动，从而使上、下模具的线速度瞬间调整到板材的线速度。

12．一种利用旋转成形装置(10)成形移动带形工件(W)的方法，所述旋转成形装置(10)具有一对下、上模具托架组件(14,16)，每个模具托架都是可转动的，从而可在工件(W)的相对两侧一起转动，该装置(10)还具有多个可摆动地安装在每一个模具托架上的模具座(22,24)，模具座适于相对于它们的模具托架绕径向与模具托架轴隔开的轴来回摆动，并适于支承上、下模具(82,80)，所述方法包括：

由成对的模具座导向辊(66,68)引导模具座(22,24)，所述导向辊一起并列安装在所述模具座(22,24)上的公共轴(70)上，并靠近相应的模具座的每一端；

沿导向槽机构(58,60,62,64)移动导向辊，所述导向槽机构形成在导向板机构(54,56)中，用于接收所述成对的模具座导向辊，形成所述槽机构为的是限定内、外导向表面(74,76)，所述模具导向辊中的一个辊与所述内、外表面(74,76)中的一个表面接触，所述模具导向辊中的另一个辊与所述内、外表面(74,76)中的另一个表面接触。

13．如权利要求12所述的旋转成形方法，其特征在于：包括由在每个模具座每一端的外部轴承(26,28)可转动地安装模具座(22,24)的步骤，外部轴承形成在相应的模具托架的左侧和右侧部分(34,36)，从而模具座的表面可免于润滑并不被污染。

14．如权利要求12所述的旋转成形方法，其特征在于：包括由为在所述下模托架上的每一个模具座设置的片料排出机构(90)排出片料的步骤，排出操作机构(96)与所述排出机构连接，随着所述托架的旋转，使每个模具座进入到向下的较低的平面位置，从而排出每个片料，使片料在重力的作用下下落。

15．如权利要求14所述的旋转成形方法，其特征在于：包括由推钉(90)、排出板机构(92)和操作机构(96)排出所述片料的步骤，推钉(90)可滑动安装在每个所述下模具中，排出板机构(92)与所述推钉(90)连接，操作机构(96)与所述排出板机构(92)连接，当所述下模具座位于所述下模托架转动过程中的较低位置时，所述下模托架的转动，使所述推钉(90)动作。

16．如权利要求12所述的旋转成形方法，其特征在于：包括利用在驱动齿轮和托架轴之间存在的空隙使上、下旋转模具座和模具的线速度与工件的恒定线速度一致的步骤，从而使上、下模具的线速度瞬间调整到板材的线速度。

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