CN109664084A - 一种用于板材连接的滚压装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于板材连接的滚压装置及其使用方法，涉及板材连接技术领域。所述滚压装置包括底座、板料传输装置、凹模、升降机构、压边圈、驱动装置和滚压机构。其中板料传输装置装设于底座上，凹模装设于底座上并与板料传输装置中的传动轴平行，升降机构固设于底座上，压边圈与升降机构连接且位于凹模的边缘的上方，驱动装置装设于底座上远离升降机构的一端，滚压机构与驱动装置连接且位于凹模的上方。本发明通过利用滚压机构的运动方式和简化凹模结构，实现叠层复合板或大型平板的多点同时、连续的连接，且有效提高了连接点的强度和连接效率。

Description

一种用于板材连接的滚压装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及板材连接技术领域，具体涉及一种用于板材连接的滚压装置及其使用方法。

背景技术

无铆钉连接技术是利用铆接设备和专门的连接模具对被连接板材进行冲压，利用板材的冷挤压变形，在挤压处形成一个具有一定抗拉和抗剪强度的内部互锁的连接点，可将不同材质、不同厚度的两层或多层板件连接起来。与传统铆接方式相比，无铆钉连接无需额外的连接件，不受被连接板材的限制，不会损伤工作连接点处的表面，动态强度高，操作简单，具有很高的经济性能，连接费用低，在汽车、家电、电子、五金等行业应用广泛。

无铆钉连接的静态强度受接头几何形状的影响，而接头颈厚值和互锁值是评价接头形状的重要指标，与连接方法和使用的模具结构直接相关。圆点无铆钉连接的接头防腐蚀性能好，耐疲劳，已经得到了广泛应用。但是成形过程中，凸模相对于凹模的运动是直动式的，在对板材的拉伸变形过程中很容易使接头颈部材料过薄被拉断；同时为了便于脱模，凸模要有一定的拔模斜度，设计成倒锥形，这可能会使材料挤压填充不够，导致板材之间的互锁值不够，而只能通过采用带凹槽的整体式结构或分瓣式结构等复杂的凹模结构增加互锁值；又由于凸模是直动式的，不能进行多点同时、连续连接，也不适用于叠层复合板或大型平板的连接。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于板材连接的滚压装置及其使用方法，该装置和方法通过利用滚压机构的运动方式和简化凹模结构，实现叠层复合板或大型平板的多点同时、连续的连接，且有效提高了连接点的强度和连接效率。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种用于板材连接的滚压装置，包括

底座；

板料传输装置，装设于所述底座上；

凹模，装设于所述底座上并与所述板料传输装置中的传动轴平行，以使板材通过板料传输装置传输至所述凹模上；

升降机构，固设于所述底座上且靠近所述凹模的一端；

压边圈，通过连杆与所述升降机构连接，且位于所述凹模的边缘的上方，用于将相堆叠连接的上板材和下板材固定于所述凹模上；

驱动装置，设于所述底座上远离所述升降机构的一端；

至少一对滚压机构，与所述驱动装置连接且位于所述凹模的上方，用于对所述凹模上的板材进行滚压连接。

进一步地，所述板料传输装置包括输送电机、皮带和传动轴，所述输送电机和传动轴设于所述底座上，所述输送电机通过所述皮带带动所述传动轴转动。

进一步地，所述至少一对滚压机构中，组成每对滚压机构的两个滚压机构为啮合连接、交叉连接或共轴连接；当所述滚压机构为多对时，多对所述滚压机构的旋转轴沿旋转轴的轴向连接设置。

进一步地，当组成每对滚压机构的两个滚压机构为啮合连接或交叉连接时，所述滚压装置还包括转动机构，所述转动机构装设于所述滚压机构的旋转轴上；所述滚压机构为凸形滚压机构或齿形滚压机构，所述滚压机构包括相连接的滚压部和旋转轴，所述旋转轴通过轴承安装于支撑座上，所述支撑座设于所述底座上；每对滚压机构中的其中一滚压机构的旋转轴的一端与所述驱动装置的输出轴通过一联轴器连接；所述滚压部可与板材的上表面接触，用于对所述凹模上的板材进行滚压连接。

进一步地，当所述滚压机构为凸形滚压机构时，所述滚压机构还包括一支撑部，所述支撑部与所述滚压部一体成型，所述旋转轴穿设于所述支撑部上。

进一步地，所述转动机构包括两个外啮合的第一齿轮及盖设于两个所述第一齿轮上的盖板，外啮合的两个所述第一齿轮分别固设于组成每对滚压机构的两个滚压机构的旋转轴的一端上，所述盖板装设于两根所述旋转轴上且所述旋转轴与所述盖板可转动连接。

进一步地，所述转动机构包括齿条、第一齿轮和第二齿轮，所述齿条啮合于所述第二齿轮上，所述齿条为带有中空部的类矩形条，且所述齿条的相对两外侧面及中空部的侧面均设有齿，所述第二齿轮设于所述中空部且与所述中空部的一侧啮合，所述第一齿轮为两个，两个所述第一齿轮分别设于所述齿条的相对两外侧且与所述齿条啮合；所述驱动装置的输出轴与所述第二齿轮连接。

本发明还提供一种用于板材连接的滚压装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将上板材和下板材堆叠连接放置于所述板料传输装置上，通过板料传输装置将被连接的板材传输至凹模上，并通过升降机构将压边圈固定于凹模上的被连接的板材上；

(2)启动驱动装置，通过驱动装置带动滚压机构的一旋转轴转动，进而带动所述一对或多对滚压机构的滚压部以相同的速度w分别绕滚压机构中旋转轴的中心O₁和O₂呈反方向旋转，同时向下对被连接的上板材和下板材进行挤压，将其压入所述凹模的方形腔中；

(3)当滚压机构旋转达到规定的角度时，滚压机构反转退出，实现脱模，得到一个牢固不可旋转的机械互锁点，即可。

进一步地，所述滚压机构的旋转角度α的计算公式为

α＝arcsin2(H+t₁+t₂+h-X)/(R+r)

其中，H为旋转轴到上板材表面的最小垂直距离，t₁为上板材的厚度，t₂为下板材的厚度，h为凹模中方形腔的高度，X为滚压完成时上板材和下板材连接处的最小厚度，R为滚压机构中旋转轴的中心至滚压机构中滚压部的外凸面的距离，r为滚压机构中旋转轴的中心至滚压机构中滚压部的内凹面的距离。

进一步地，步骤(2)所述反方向旋转中，组成每对滚压机构的两个滚压机构的旋转方式为同时旋转或先后旋转。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过滚压机构的这一结构，可以实现对大型板料、叠层复合板的多点同时、连续连接，改善了连接效果的同时也提高了连接效率。

(2)本发明通过将驱动装置、转动机构和滚压机构等结合，通过驱动装置带动转动机构转动，进而带动滚压机构转动，高效地实现了板材的连接。且还设置了压边圈并通过升降机构对压边圈进行升降控制，使板材放至凹模上后可通过压边圈得到良好的稳固，板材连接完成后压边圈可通过升降机构控制离开板材表面，便于连接后的板材拿出。此外，本发明中的凹模结构简单，型腔可以设计成方形的结构，便于滚压机构对板材的滚压连接。

(3)本发明方法通过滚压机构的滚压运动而不是靠凹模的复杂结构形成互锁，脱模时滚压机构通过反向旋转即可完成，操作简单，连接效果好。

附图说明

图1为本发明实施例1一种用于板材连接的滚压装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中多对滚压机构的连接方式示意图；

图3为本发明实施例1中转动机构的结构示意图；

图4为使用本发明实施例1一种用于板材连接的滚压装置的使用方法进行板材滚压连接的原理图；

图5为使用本发明实施例1的方法进行板材连接后获得的板材连接接头的结构示意图；

图6为本发明实施例2中多对滚压机构的连接方式示意图；

图7为本发明实施例3中滚压机构的结构示意图；

图8为本发明实施例4中滚压机构的结构示意图；

图9为本发明实施例5中转动机构的结构示意图。

图中：1-底座，2-板料传输装置；21-输送电机，22-皮带，23-传动轴，3-凹模，4-升降机构，41-升降板，5-压边圈，6-驱动装置，7-转动机构，71-第一齿轮，72-盖板，73-齿条，74-第二齿轮，8-滚压机构，801-第一滚压机构，802-第二滚压机构，81-滚压部，82-旋转轴，9-板材，91-上板材，92-下板材，10-连杆，11-支撑座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

实施例1

如图1所示，一种用于板材连接的滚压装置，包括底座1、板料传输装置2、凹模3、升降机构4、压边圈5、驱动装置6、转动机构7和至少一对滚压机构8。其中板料传输装置2装设于所述底座1上，凹模3装设于所述底座1上并与所述板料传输装置2中的传动轴23平行，即凹模3的上表面与传动轴23的上表面位于同一平面上，以使板材9通过板料传输装置2传输至所述凹模3上。升降机构4固设于所述底座1上且靠近所述凹模3的一端，压边圈5通过连杆10与所述升降机构4中的升降板41连接，且位于所述凹模3的边缘的上方，用于将相堆叠连接的上板材和下板材固定于所述凹模3上。驱动装置6装设于所述底座1上远离所述升降机构4的一端，且与所述凹模3间隔设置。本实施例中的驱动装置6为一滚压电机。所述转动机构7装设于所述滚压机构8的旋转轴82上。所述滚压机构8与所述驱动装置6的输出轴连接且位于所述凹模3的上方，用于对所述凹模3上的板材进行滚压连接。

本实施例中，所述板料传输装置2包括输送电机21、皮带22和传动轴23，所述输送电机21和传动轴23设于所述底座1上，所述输送电机21通过所述皮带22带动所述传动轴23转动。通过这一板料传输装置2，提高了板材9至凹模3上的运输效率，缩短了将板材9放至凹模3上的时间，进而提高了工作效率。

本实施例中，所述升降机构4包括设于底座1上的气缸(图未示)和设于所述气缸的推杆上的升降板41，当然其他实施例中也可选用其他已公开的升降机构。

进一步地，所述滚压机构8可设一对或多对。当所述滚压机构8为多对时，多对所述滚压机构8的旋转轴82沿旋转轴82的轴向连接设置。本实施例中，所述滚压机构8为四对，四对所述滚压机构8的旋转轴82沿旋转轴82的轴向连接，组成每对滚压机构8的两个滚压机构8中的滚压部81的连接方式为交叉连接(如图2)。且本实施例中，所述滚压机构8为齿形滚压机构，所述滚压机构8包括相连接的滚压部81和旋转轴82，所述旋转轴82通过轴承安装于支撑座11上，所述支撑座11设于所述底座1上。每对滚压机构8中的其中一滚压机构8的旋转轴82的一端与所述驱动装置6的输出轴通过一联轴器(图未示)连接；所述滚压部81可与板材9的上表面接触，用于对所述凹模3上的板材9进行滚压连接。通过利用这一齿形滚压机构的交叉连接，实现多点、连续连接，使板材的滚压连接效果良好，且获得的板材连接头不易断裂，寿命长。

本实施例中，由于滚压机构8通过支撑座11来支撑，滚压机构8与凹模3之间的距离与待滚压连接的上板材91和下板材92的厚度和相当。当然其他实施例中也可将驱动装置6和转动机构7设于一固定在底座1上的升降装置上，通过升降装置实现滚压机构8与凹模3之间的距离调节，以适应不同板材9的厚度。即板材9传输至凹模3上之前，滚压机构8位于凹模3的上方，且两者间的距离较远，以使板材9顺利传输至凹模3上。当板材9传输至凹模3上后，通过升降装置调节驱动装置6和转动机构7的高度，进而调节滚压机构8的高度，使调节滚压机构8的滚压部81与板材9的上表面接触，即可达到根据板材9的厚度调节距离的目的。该升降装置可以采用现有技术中的升降装置，如公开号为CN207632424U的实用新型专利所公开的升降台，在此不再详细复述。当滚压机构8的滚压部81与板材9的上表面接触后，即可开始启动驱动装置6，使滚压机构8开始对板材进行滚压连接。

本实施例中，所述转动机构7包括两个外啮合的第一齿轮71及盖设于两个所述第一齿轮71上的盖板72，外啮合的两个所述第一齿轮71分别固设于组成每对滚压机构8的两个滚压机构8的旋转轴82的一端上，所述盖板72装设于两根所述旋转轴82上且所述旋转轴82与所述盖板72可转动连接。即每对滚压机构的两根旋转轴82的一端先穿过盖板72再穿过盖板72内的第一齿轮71。其中一旋转轴82的一端的端部还与所述驱动装置6的输出轴通过一联轴器(图未示)连接，以通过驱动装置6带动这一旋转轴82转动，由于这一旋转轴82上的第一齿轮71与另一根旋转轴82上的第一齿轮71啮合，从而带动另一根旋转轴82反方向转动。两根旋转轴82转动过程中，滚压部81向下挤压，实现板材的连接。

本发明实施例一种用于板材连接的滚压装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将上板材91和下板材92堆叠放置于传动轴23上，通过板料传输装置2将被连接的板材9传输至凹模3上，并通过升降机构4将压边圈5固定于凹模3上的被连接的板材9上。

(2)启动驱动装置6，通过驱动装置6带动滚压机构8的一旋转轴82转动，进而带动所述四对滚压机构8中组成每对滚压机构的第一滚压机构801和第二滚压机构802的滚压部81以相同的速度w分别绕滚压机构8中旋转轴82的中心O₁和O₂呈反方向旋转，同时向下对被连接的上板材91和下板材92进行挤压，将其压入所述凹模3的方形腔中；其中，滚压机构8反方向旋转中，组成每对滚压机构8的两个滚压机构8同时旋转。

(3)当滚压机构8的旋转轴82旋转达到规定的角度α时，保压3-5秒后，滚压机构8反转退出，实现脱模，得到一个牢固不可旋转的机械互锁点，即可。

所述滚压机构8旋转达到的角度α的计算公式为

α＝arcsin2(H+t₁+t₂+h-X)/(R+r)

其中，H为旋转轴到上板材表面的最小垂直距离，t₁为上板材的厚度，t₂为下板材的厚度，h为凹模中方形腔的高度，X为滚压完成时上板材和下板材连接处的最小厚度(X值可根据t₁和t₂的值预先设定)，R为滚压机构8中旋转轴82的中心至滚压机构8中滚压部81的外凸面的距离，r为滚压机构8中旋转轴82的中心至滚压机构8中滚压部81的内凹面的距离。

本实施例中，旋转的角度α利用上述公式计算出后，通过驱动装置(滚压电机)的转角来控制，当然其他实施例中，也可在底座1上设置一控制器，并在旋转轴82上设一角度传感器，该角度传感器与控制器无线连接，角度传感器所检测到的角度传输至控制器中，通过控制器直接控制旋转轴82的旋转角度，以达到进一步提高控制精度的目的。

应用上述方法进行板材无铆钉滚压连接的原理图如图4所示，应用上述方法获得的板材连接接头的结构如图5所示。

本发明方法通过滚压机构8的滚压运动而不是靠凹模的复杂结构形成互锁，脱模时滚压机构8通过反向旋转即可完成，操作简单，连接效果好；且利用本发明中的滚压机构的结构可以实现对大型板料、叠层复合板的多点同时、连续连接，改善了连接效果的同时也提高了连接效率。此外，本发明中的凹模3结构简单，型腔可以设计成方形的结构，便于滚压机构8对板材9的滚压连接。

实施例2

本实施例中，除四对滚压机构8的连接方式与实施例1不同外，其他均与实施例1相同。

本实施例中，四对滚压机构8中，组成每对滚压机构8的两个滚压机构8的滚压部81的连接方式为啮合连接，如图6所示。

实施例3

本实施例中，除四对滚压机构8的连接方式与实施例1不同，及不需要设置转动机构7外，其他均与实施例1相同。

本实施例中，四对滚压机构8中，组成每对滚压机构8的两个滚压机构8为共轴连接，如图7所示。由于组成每对滚压机构8的两个滚压机构8共轴连接，即一对滚压机构8中只有一根旋转轴82，因此并不需要转动机构7，只需将该旋转轴82的一端通过联轴器与驱动装置6的输出轴连接即可。在滚压装置的使用方法中，两个滚压机构8反方向旋转时，组成每对滚压机构8的两个滚压机构8为先后旋转。即先使驱动装置6沿一方向(如顺时针)转动，带动旋转轴82转动，一滚压部81向下挤压，完成后再使驱动装置6沿另一方向(如逆时针)转动，带动旋转轴82转动，另一滚压部81向下挤压，直至旋转轴82旋转达到规定的角度α。

实施例4

本实施例中，除四对滚压机构8的结构与实施例1不同外，其他均与实施例1相同。

本实施例中，四对滚压机构8为凸形滚压机构，如图8所示。所述滚压机构8包括相连接的支撑部83、滚压部81和旋转轴82，所述支撑部83与所述滚压部81一体成型，所述旋转轴82穿设于所述支撑部83上。

实施例5

本实施例中，除转动机构7的结构与实施例1不同外，其他均与实施例1相同。

本实施例中，所述转动机构7包括齿条73、第一齿轮71和第二齿轮74，所述齿条73啮合于所述第二齿轮74上，所述齿条73为带有中空部的类矩形条，且所述齿条73的相对两外侧面及中空部的侧面均设有齿，所述第二齿轮74设于所述中空部内且与所述中空部的一侧啮合。所述第一齿轮71为两个，两个所述第一齿轮71分别设于所述齿条73的相对两外侧且与所述齿条73啮合，如图9所示。所述驱动装置6的输出轴与所述第二齿轮74连接。两个所述第一齿轮71分别穿设在一对滚压机构8的两根旋转轴82上，当驱动装置6转动后，驱动装置6带动第二齿轮74转动，由于第二齿轮74与所述齿条73啮合，则第二齿轮74转动后带动齿条73上下移动，由于齿条73两外侧的齿分别与两个所述第一齿轮71啮合，则齿条73上下移动带动两个所述第一齿轮71转动，进而带动旋转轴82旋转，从而实现滚压运动和脱模运动。

Claims (10)

1.一种用于板材连接的滚压装置，其特征在于，包括

底座；

板料传输装置，装设于所述底座上；

凹模，装设于所述底座上并与所述板料传输装置中的传动轴平行，以使板材通过板料传输装置传输至所述凹模上；

升降机构，固设于所述底座上且靠近所述凹模的一端；

压边圈，通过连杆与所述升降机构连接，且位于所述凹模的边缘的上方，用于将相堆叠连接的上板材和下板材固定于所述凹模上；

驱动装置，设于所述底座上远离所述升降机构的一端；

至少一对滚压机构，与所述驱动装置连接且位于所述凹模的上方，用于对所述凹模上的板材进行滚压连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于板材连接的滚压装置，其特征在于，所述板料传输装置包括输送电机、皮带和传动轴，所述输送电机和传动轴设于所述底座上，所述输送电机通过所述皮带带动所述传动轴转动。

3.根据权利要求2所述的一种用于板材连接的滚压装置，其特征在于，所述至少一对滚压机构中，组成每对滚压机构的两个滚压机构为啮合连接、交叉连接或共轴连接；当所述滚压机构为多对时，多对所述滚压机构的旋转轴沿旋转轴的轴向连接设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于板材连接的滚压装置，其特征在于，当组成每对滚压机构的两个滚压机构为啮合连接或交叉连接时，所述滚压装置还包括转动机构，所述转动机构装设于所述滚压机构的旋转轴上；所述滚压机构为凸形滚压机构或齿形滚压机构，所述滚压机构包括相连接的滚压部和旋转轴，所述旋转轴通过轴承安装于支撑座上，所述支撑座设于所述底座上；每对滚压机构中的其中一滚压机构的旋转轴的一端与所述驱动装置的输出轴通过一联轴器连接；所述滚压部可与板材的上表面接触，用于对所述凹模上的板材进行滚压连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于板材连接的滚压装置，其特征在于，当所述滚压机构为凸形滚压机构时，所述滚压机构还包括一支撑部，所述支撑部与所述滚压部一体成型，所述旋转轴穿设于所述支撑部上。

6.根据权利要求5所述的一种用于板材连接的滚压装置，其特征在于，所述转动机构包括两个外啮合的第一齿轮及盖设于两个所述第一齿轮上的盖板，外啮合的两个所述第一齿轮分别固设于组成每对滚压机构的两个滚压机构的旋转轴的一端上，所述盖板装设于两根所述旋转轴上且所述旋转轴与所述盖板可转动连接。

7.根据权利要求5所述的一种用于板材连接的滚压装置，其特征在于，所述转动机构包括齿条、第一齿轮和第二齿轮，所述齿条啮合于所述第二齿轮上，所述齿条为带有中空部的类矩形条，且所述齿条的相对两外侧面及中空部的侧面均设有齿，所述第二齿轮设于所述中空部且与所述中空部的一侧啮合，所述第一齿轮为两个，两个所述第一齿轮分别设于所述齿条的相对两外侧且与所述齿条啮合；所述驱动装置的输出轴与所述第二齿轮连接。

8.一种权要求1-7任一项所述的用于板材连接的滚压装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将上板材和下板材堆叠连接放置于所述板料传输装置上，通过板料传输装置将被连接的板材传输至凹模上，并通过升降机构将压边圈固定于凹模上的被连接的板材上；

(2)启动驱动装置，通过驱动装置带动滚压机构的一旋转轴转动，进而带动所述一对或多对滚压机构的滚压部以相同的速度w分别绕滚压机构中旋转轴的中心O₁和O₂呈反方向旋转，同时向下对被连接的上板材和下板材进行挤压，将其压入所述凹模的方形腔中；

(3)当滚压机构旋转达到规定的角度时，滚压机构反转退出，实现脱模，得到一个牢固不可旋转的机械互锁点，即可。

9.根据权利要求8所述的用于板材连接的滚压装置的使用方法，其特征在于，所述滚压机构旋转达到的角度α的计算公式为

α＝arcsin2(H+t₁+t₂+h-X)/(R+r)

其中，H为旋转轴到上板材表面的最小垂直距离，h为凹模中方形腔的高度，X为滚压完成时上板材和下板材连接处的最小厚度，R为滚压机构中旋转轴的中心至滚压机构中滚压部的外凸面的距离，r为滚压机构中旋转轴的中心至滚压机构中滚压部的内凹面的距离。

10.根据权利要求8所述的用于板材连接的滚压装置的使用方法，其特征在于，步骤(2)所述反方向旋转中，组成每对滚压机构的两个滚压机构的旋转方式为同时旋转或先后旋转。