CN1081963C - 向加工站连续运输金属板坯的装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种用来把金属板从加工站弹射出，或用以运输这样的板材部件的装置，在运输装置(1)上装有弹射拔爪(21，22，23)，为弹射金属板，它按弹射方向(A)撞击在金属板材的后部边缘上。此投射拔爪(21，22，23)是这样设置的，在撞击到板材边缘时，它们吸收能量，向相反于弹射方向的方向相对于运输装置(1)而移位和/或倾斜，从而减小作用在板材边缘上的力。作为运输装置，优选的实施例具有一齿形带，它在拔爪撞击到板材边缘上时产生弹性变形，并从其路途中偏移，从而齿形带本身作为一阻尼器和拔爪的回复弹簧。

Description

向加工站连续运输金属板坯的装置
本发明涉及一向后续加工站实现金属板坯的连续运输的装置，其中运输所需的加速度力是按运输方向施加在金属板坯的后缘上的。特别是本发明涉及从滚圆站把经过滚圆的金属板坯弹射或者把经过滚圆的金属板坯继续运输到焊接站而焊接成圆形的罐身的装置。但该装置也能把平面金属板坯通过焊接在一起而制成复合板。
根据现有技术，例如根据欧洲专利No.0279866，平面金属板坯可焊接在一起而制成复合板。另外在制造罐身时，平面金属板坯在滚圆站中在一辊筒与一空心辊筒之间滚成圆形，这里金属板坯基本上是以切线方向供入来进行所需的滚圆加工，然后从滚圆站轴向弹射出，继而以同一方向运输到焊接站，把经滚圆操作和相应的导边作用中所形成的互相搭接的边缘焊接在一起。
通常待焊接的平板或圆形筒体是藉助拔爪来运送的，例如通过将拔爪对准金属板坯弹射方向后缘的滚圆边，可以将罐身从滚圆站弹射出。有许多这样的拔爪安装在例如环链上，链条是通过传动轮和转向轮这样来驱动并定向的，使金属板坯一旦被滚圆后，一个用来弹射的拔爪便对准金属板坯弹射方向后缘的滚圆边，从而以一加速度的运动把经过滚圆的金属板坯沿着轴向而弹射出。链驱动是这样来控制的，使每一弹射用的拔爪从撞击速度加速到最高速度来进行弹出。弹射所需的时间同撞击速度与最高速度之间的差值有关(在其它因素中)，并与可能得到的加速度有关。
根据现代的焊接技术在正常罐身高度(即焊缝长度)下的产量可能达到每分钟1,000个罐身，也就是循环周期最短可达6O毫秒。为了能实现这样高的产量，必须使滚圆加工(在正常罐身直径时)和从滚圆站中的弹射在同样极短的循环周期内完成。为了缩短循环周期起见，要么提高滚圆速度，要么在更短的时间内弹射出去。
因此本发明的目的在于提供一种把金属板坯从加工站弹射出的装置，它与按现有技术设置的相应装置(通常是装在输送链条上由传动装置驱动的拔爪)相比具有更短的弹射时间，从而即使在最高的产量和较大罐身直径的情况下也具有足够的时间来保证没有问题的滚圆加工，除了满足上述任务以外，按照本发明的装置还能经受板材部件的挤塞而无损害，并能保证尽可能长而无问题的工作寿命(例如能加工108个罐身)。另外此装置还能容易地适应不同的罐身尺寸(罐身直径)。按照本发明的装置还能应用于复合板或圆筒的普通运输系统。特别是在圆筒的运输上除了从滚圆装置弹射外还具有其他的运输途径，通过它可使罐身加速，但按本发明的装置更为便利。
上述任务是通过本发明的装置来解决的。
根据本发明，此任务是这样来解决的，即对弹射元件撞击尚处于静止状态中的罐身或一般来说撞击处于弹射元件前面的以低速运行的物体边缘上的撞击特性曲线进行改善。能产生缓和的撞击或在一预定的时间间隔内使罐身产生一减低的加速度，而不是由刚性固定在运输装置上的弹射元件产生一突然的撞击或突然的加速度。这个时间间隔从弹射元件与罐身相接触的瞬间开始直到弹射元件到达相对于运输装置的一个位移后的终端位置为止。位移是在阻尼状态下发生，并且是由罐身的惯性所引起的。
因此有可能在撞击前把弹射元件与待弹射的板材边缘之间的相对速度提高到一个水平，在此水平上如果弹射元件是牢固地固定在运输装置上的话将会对罐身或平面板造成损坏。罐身的初始加速度越高，越能使它更快地离开滚圆装置。另外还能使在现有技术中仍需要有用来获得最高速度剩余加速度减小，从而减轻了运输驱动机构的工作负载。另外还能实现更高的最高速度。
兹根据以下附图对本发明进行详细说明，其中：
图1表示一弹射元件在一个循环周期T内的运输曲线的例子；
图2表示具有阻尼移位或摆动动作的弹射拔爪与一初始静止的板坯边缘之间撞击时的撞击曲线；
图3表示具有阻尼移位或摆动动作的弹射拔爪在三种概略表示的实施例中的原理；
图4表示按照本发明的弹射装置的一个实施例的与弹射方向成直角的视图；
图5表示在弹射方向看图4所示的实施例；
图6表示按照图4和图5的装置中的弹射拔爪；
图7和图8(各图的a和b)表示从平行于弹射方向(图7a和8a)观察和在垂直于弹射方向(图7b和8b)观察的弹射拔爪固定在齿形带上的两种实施方式。
图1表示弹射元件(或一般地说是运输元件)在规定的循环周期T内的运动曲线(P1，P2，P3)的例子。在此图中把弹射元件的速度v在从时间为0(在滚圆(rounding)操作结束时)到时间T(下一个滚圆操作结束时)的时间间隔(周期时间T)内作为时间的函数而绘出。金属板坯的滚圆过程必须在前面的金属板坯离开滚圆站(时点V)到循环周期结束(时点T)之间进行。加速的弹射在撞击时(时点S)立即开始并持续到已进行滚圆的金属板坯转移(时点)到后续的运输装置或加工站为止。点位于V点与循环结束(时点T)之间。当一个金属板坯在进行滚圆过程中，在这滚圆加工开始之前已离开滚圆站的前一个金属板坯便从滚圆站运走，同时弹射元件或上面装有弹射元件的运输装置被减速到撞击速度。在滚圆过程结束(时点T或O)与弹射元件撞击到金属板坯的边缘(时点S)之间最好有一个短暂的安全间隔(时点O到S)。在预定的间隔内若弹射所需的时间(时点S到V)越短，则下一个罐身的滚圆时间(时点V到T)就越长，或对于给定的滚圆时间而言总的时间间隔就越短。
通图1能表明：同第一条速度曲线P1相比，通过把撞击速度从Vs1提高到Vs2，便能把从滚圆站离开的时刻从时点V1提前到时点V2。因此在给定的循环周期内便能有更多的时间用于滚圆操作(V2到T)或相应地缩短循环周期。曲线P3与曲线P2不同，它表示如何能通过提高加速度(也就是速度曲线的陡度)来进一步提前离开滚圆站的时刻(V3)。
当另一金属板坯在进行滚圆加工时，前面的金属板坯已从滚圆站运走和转移，并且运输装置重新减速到撞击速度。减速曲线轮廓并不太重要，只要在撞击时点S上重新达到撞击速度(Vs1，Vs2)即可。
于是图1实际上说明了实现本发明的目的的解决办法。同现有技术(P1)相比，它通过改善撞击曲线的特征来提高撞击速度(P2)，从而缩短了弹射所需的时间。另外减小运动的质量和/或采用适当的驱动能提高撞击后的加速度(P3)，结果能进一步缩短弹射时间。
对于其他应用，特别是对已经在运动中的金属板坯的运输，图1也可相应地应用。
对于推动弹射元件的运输装置的驱动可以采用一恒速电动机和产生一规定速度的传动装置。这样的安装是很昂贵的，但对于很高的加速度而言这是必需的，而且适宜于这种用途的电动机在市场上是容易得到的。比较便宜的是采用可调节的伺服电动机，其速度能在电气上按给定的速度曲线进行控制。但这种电动机的输出功率有限，因此运输装置和/或弹射元件的质量必须很小(约80克以下)以获得当前这种应用所需的加速度。
图2概略地表示一具有阻尼移位或可摆动的弹射元件与一初始静止的板坯边缘之间的撞击曲线。运输装置的速度(VT)、弹射拔爪的速度(VN)、和板坯边缘的速度(VK)作为时间t的函数绘成曲线。装有弹射元件的运输装置经过撞击点以一恒定的速度VT运动。在撞击到静止的板坯边缘时(时点S)弹射元件相对于运输装置以相反于弹射的方向而移位或倾斜，从而产生减速(VN)，而同时板坯边缘则剧烈地加速到弹射元件的速度。弹射元件的阻尼例如可藉一弹簧装置来实现，因此在撞击之后弹射元件藉弹簧力重新回复到其原来的位置。弹射元件的弹簧越软和它相对于运输装置的位移越远，则弹射元件的减速越陡和越强，并且加在板坯边缘上使它达到弹射元件同样速度所需的加速度也越小；它就是说作用在板坯边缘上的力就越小。换一句话说若所需的撞击速度越高，弹射元件的弹簧作用必须越软。
如果藉相应弹簧的力还不足以使弹射元件返回到它的初始位置，就必须采取措施使弹射元件在下一次撞击之前和最好在金属板坯转移之后回到它原来的位置。这种措施例如可以采用设置在运输装置返回段上的适当的摇杆。
图3表示三种实施例来说明具有阻尼移位或可摆动的弹射装置或拔爪的原理。运输装置1按弹射方向A被驱动。弹射拔爪，如图中所示拔爪21藉作用力B以相反于弹射方向A的方向而从其静止位置(实线所示)通过弹簧3有阻尼地移位到一经过移位的位置(虚线所示)。当作用力B取消后，弹簧3把拔爪拉回到其静止位置。但拔爪也可像拔爪22所示那样藉作用力B围绕一垂直于弹射方向而设置的转动轴C从静止位置(实线所示)转到一倾斜位置(虚线所示)，那里同样设有弹性变形装置(图中未示)来将拔爪拉回到静止位置。这种使拔爪回复到静止位置的装置例如可能是运输装置本身，如同对拔爪23所表示的那样。这里运输装置是一个弹性皮带，例如一齿形带，它在弹射方向的横向是没有引导或只有一面引导，因此由于力B的作用而拔爪倾斜时，皮带将以虚线所示的方式而弹性变形。在此情况下皮带的弹性便可被利用作为回复力。这里回复弹力可通过改变皮带的张紧来调节。
图4表示按本发明的装置的一个实施例。运输装置是一齿形带11，它通过一驱动轮12以及一个转向和张紧轮13被引导和驱动。这种齿形带是一种商业上普通的齿形带，它在任何一个位置上(未表示)通过滚珠轴承进行侧面导向。驱动轮同一电子控制的拖动电动机相连接，当然同步的速度特性也可通过合适的传动装置来实现。张紧轮能在与弹射方向A相平行的方向上移动，因此可通过改变张紧轮的位置来调节皮带的张力。在皮带上有互相等距离设置的例如4个弹射拔爪23.1/2/3/4。这些拔爪之间的距离必须大于待加工的罐身的最大高度。撞击点S位于弹射臂的起始端。
在撞击点的范围内，皮带至少在与弹射方向成直角的方向是没有导向的，也就是说弹射拔爪在撞击时能像图3中对拔爪23所描述那样地倾斜，于是皮带从弹射方向发生局部变形，因此，皮带本身由于其自己的弹性而起到一回复弹簧的作用。如果皮带在撞击点S的范围内在垂直于弹射方向A的方向设有像概略示出的一对导向辊7时，皮带只能在与弹射方向相反的方向变形。在远离撞击点之处，皮带可根据需要来设置或不设置引导。
齿形带对运输链而言还有一另外的优点，即它具有一在速度特性中反复加速和减速所必需的低得多的质量。如前所述这可在给定驱动力下获得较高的弹射拔爪的加速度，从而获得较短的弹射时间。另外它还具有较好的阻尼作用。
事实表明：如图4所示的装置与一上面装有固定弹射拔爪的运输链相比，撞击速度能增加一倍(例如从1米/秒增大到2米/秒)。另外此装置即使在较高的撞击速度下也能更安静地运行。另外在出现金属板坯挤塞时的性能也由于皮带的弹性而能获得改善。如果发生挤塞时，普通的商业用齿形带不会拉断，使驱动电动机由于过载而跳闸。齿形带比传动链还有一个优点是皮带为电绝缘体，因此能消除(或至少能减少)拔爪受电火花腐蚀的危险。
图5表示从弹射方向看图4所示的弹射装置。此装置包括一对互相平行设置的部分装置4和5，因此待弹射的罐身Z由两个拔爪23推动和加速。这种安排在两个部分装置各连接到单独的驱动电动机并藉电子装置来使两个驱动实现同步的场合下特别有利。但是采用单台电动机来驱动也是可行的。
图5所示的具有两个平行的部分装置4和5的装置的另一优点也可从图6中显示出来。当把弹射装置调节到不同的罐身直径时，两个部分装置和/或弹射拔爪可在由虚线(箭头E所示)代表的平面内可移动地设置，且互相平行。虚线之间的夹角最好是0°到90°。如果这两个部分装置分别单独驱动的话，这种调节是非常简单的。
图7和8(每一图的a和b)还表示从平行于弹射方向观察的(图7a和8a)和从垂直于弹射方向观察的(图7b和8b)弹射拔爪23固定在齿形带11上的例子。弹射拔爪23例如可藉助一锚定齿11.2取代齿形带11的齿(图7a和7b)或藉助一设在齿形带11的两个齿11.1之间的附加齿11.3(图8a和8b)来安装在齿形带11上。为了使齿形带11能毫无问题地转动，在这两种情况下很重要的一点是：在弹射方向上紧固的延伸应尽可能小。因此在两个种实施方式中，对于最好是由钢制成的取代(dummy)齿(11.2)或附加齿(11.3)与弹射拔爪采用两个设在垂直于齿形带纵向延伸线上的紧固件，例如螺钉8来互相连接。
采用附加齿11.3(图8a和8b)的实施方式需要设计齿形带的带齿的驱动轮和转向轮，使附加齿总是同轮子在同一点(或几个点)上啮合，并且在该点上(或每个这些点上)缺少一个齿。
图7和8所示的弹射拔爪最好由铝制成，因此铝的重量较轻，并且在撞击位置上设有一小的硬质合金尖。它们也可由钢或复合材料来制造。

Claims (16)

1.一种把金属板坯向后续加工站连续运输的装置，具有以同步的速度特性被驱动的运输装置(1)和在运输装置上至少设有一运输元件，其特征在于：至少有一个刚性的运输元件是这样设置的，它在与运输方向的相反方向上能相对于运输装置(1)有阻尼地移位和/或摆动，并吸收能量。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：至少有一个运输元件是弹射拔爪(21，22，23)，它是这样设置的，通过弹簧力的作用它相对于运输装置(1)作有阻尼地移位和/或摆动。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：运输装置是一个在长度方向至少能弹性地作有限变形的皮带(11)，它通过驱动轮(12)和转向轮(13)至少能部分地平行于运输方向而被引导和驱动，并在此皮带上至少固定一个运输元件(23)。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于：至少一个弹射拔爪藉紧固装置(8)固定在皮带上，该紧固装置位于垂直于皮带纵向轴线的直线上。
5.根据权利要求3的装置，其特征在于：它具有可调节的张紧装置，通过它可使皮带以一预定的张力来张紧。
6.根据权利要求3的装置，其特征在于：皮带(11)是齿形带，它至少具有一个弹射拔爪(23)藉在齿形带的两个齿(11.1)之间的附加齿(11.3)固定，带有齿的驱动轮或转向轮是这样来设计的，使附加齿(11.3)总是在轮的同一位置或几个位置上同轮相啮合，并在这个或这些位置中的每一个缺掉一个齿。
7.根据权利要求3的装置，其特征在于：皮带(11)是一齿形带，它至少有一个弹射拔爪(23)藉取代(dummy)齿(11.2)固定在皮带上。
8.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：运输装置(1)是由驱动轮或转向轮引导和拖动的环形链，并至少设有一个运输元件(21，23)与链相联，能围绕着垂直于运输方向(A)的转轴而有阻尼地摆动，或在链元件上以相反于运输方向(A)的方向而有阻尼地移位。
9.根据权利要求1的装置，其特征在于：至少有一个运输元件能围绕着垂直于运输方向的转轴而有阻尼地摆动或以相反于运输方向的方向而有阻尼地移位，它设有复位装置，藉助它的作用可使运输元件从其倾斜后或移位后的位置进行复位。
10.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：运输装置(1，11)与电子控制的驱动电动机相连接。
11.根据权利要求1的装置，其特征在于：它设有两个互相平行设置的部分装置(4和5)和能同步驱动的运输装置(11)。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于：两个部分装置(4和5)的运输装置各与一驱动电动机相连，并设有使两台电动机实现同步的电子装置。
13.根据权利要求11或12的装置，其特征在于：用来对不同的罐身直径进行调节的两个部分装置(4和5)设在两个互相成一角度的平面上，能互相平行地移位，两个平面之间的夹角为0°～90°。
14.利用根据权利要求1，2，9，11，12之一的本发明的装置以制造罐身的装置，把已滚圆(rounded)的金属板坯从滚圆站向焊接站的方向弹射出去。
15.利用根据权利要求1，2，9，11，12之一的按本发明的装置以制造罐身的装置，把已滚圆的金属板坯运送到焊接站。
16.利用根据权利要求1，2，9，11，12之一的按本发明的装置以制造焊接复合板的装置，把平的金属板坯运往焊接站。
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