CN110508866A - 一种组合式剪刃模式滚切飞剪机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合式剪刃模式滚切飞剪机，其以矩形框架为底座，底座的两长边上设置有工字钢导轨，传动追剪机构分为对称的两部分，分别对向设置于工字钢导轨上；滚动剪切装置固定在传动追剪机构上，滚动剪切装置做加速追剪运动；压紧测速单元固定在滚动剪切装置的前侧，剪刃间隙调整装置固与滚动剪切装置连接。本发明所提供的组合式剪刃在滚动过程中实现剪切，滚切剪模式飞剪的剪刃重叠量大大减小；滚动式模式飞剪在剪断钢板后，立即脱离钢板；增设的剪刃间隙调整装置，根据不同厚度的带钢，调整剪刃间隙，提高剪切断面质量；压紧测速单元，采用检测带钢开卷速度和剪刃追剪速度间差值的方式，准确把握落刃时机，显著提高剪切钢板的尺寸精度。

Description

一种组合式剪刃模式滚切飞剪机

技术领域

本发明涉及相对于下剪刃上剪刃做无滑动纯滚动的滚切式模式飞剪，具体涉及一种组合式剪刃模式滚切飞剪机。

技术背景

传统钢卷开卷剪切生产线所采用的普通剪板机，在带钢完全静止的状态下对带钢进行剪切，开卷机始终处于频繁的启动、加速、减速、停止的循环过程中，生产效率低下无法满足生产线上连续生产的要求。相比于普通剪板机，飞剪机有着更高的生产效率。飞剪同一般剪切机一样，主要用于板带材的，剪切定尺、切头、切尾、切取试样等工序，不同的是，飞剪剪体可在带钢运动过程中完成剪切。

目前，各个企业使用的模式飞剪大多为斜刃剪，剪刃上下平动。相较于传统的斜刃模式飞剪，组合式剪刃模式滚切飞剪机是一种新型的带钢剪切机，无论是在剪切质量、剪切速度，还是在能耗和设备的自动化程度方面都存在诸多优点。传统的斜刃飞剪剪刃重叠量大，剪切过程中剪刃存在压钢现象，使带钢产生塑性弯曲的致命缺陷。同时现有的飞剪由于控制方式落后，导致带钢的开卷输送速度和飞剪剪体的追击速度以及飞剪的主轴的转速不能完全匹配，经常出现堆钢或者拉钢现象，影响剪切的定尺精度和质量，同时断口形状不齐整，存在坡口等缺陷。严重影响企业的生产效率和生产节奏，同时钢板尺寸余量较大，加大下游工序的工作量；同时，斜刃剪劣质的断口质量，极大增加了剪切下的带材废品率。

发明内容

针对上述技术情况，本发明的目的在于：提供一种安全高效、定尺精度高，剪切质量良好的新型组合式剪刃模式滚切飞剪机；其在保证高效优质剪切的同时，进一步优化了剪刃的横向拉钢现象，采用斜线-圆弧组合式剪刃，优化剪刃滚切轨迹；并结合弹性拉杆的使用削弱剪刃横向窜动位移，实现高效滚动剪切。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种组合式剪刃模式滚切飞剪机，其结构包括：滚动剪切装置、传动追剪机构、压紧测速单元和剪刃间隙调整装置；其中，以矩形框架为底座，底座的两长边上设置有工字钢导轨，传动追剪机构分为对称的两部分，分别对向设置于工字钢导轨上；滚动剪切装置固定于传动追剪机构上，滚动剪切装置做加速追剪运动；压紧测速单元固定在滚动剪切装置的前侧，用于检测剪体的追剪速度；剪刃间隙调整装置固于滚动剪切装置连接，用于调整剪刃的间隙，以获得最优的剪切质量。

所述滚动剪切装置由牌坊、横梁、双凸轮偏心轴、伺服电机、减速器、联轴器、滚动轴承、下球铰套、下球铰轴、下剪刃、下剪刃油缸固定板、油压缸、弹性拉杆、上刀台、上剪刃导轨固定板及滚动轴承组成；其中，牌坊分列在左、右两侧，两牌坊的对应顶点之间通过四根横梁进行固定连接，形成开放式机架；双凸轮偏心轴的两端装有滚动轴承，套装在牌坊的轴承孔内；伺服电机经减速器减速后，经联轴器与双凸轮偏心轴相连；双凸轮偏心轴的凸轮处套装有球面偏心套；下球铰套、下球铰轴由螺栓连接，套装在双凸轮偏心轴的球面偏心套处，近似球铰作用，实现下球铰轴的摆动功能；下球铰轴上端与下剪刃通过球铰连接，靠近下球铰轴与下剪刃连接的一侧，设置有一个铰接点的铰接点与弹性拉杆连接，弹性拉杆另一侧铰接在机架上；下剪刃下方的4个铰接点分别与4组油压缸上端铰接，油压缸下端与下剪刃油缸固定板铰接；上刀台与燕尾槽导轨间通过键槽配合，燕尾槽导轨由上剪刃导轨固定板固定在机架上，保证上刀台只能在带钢的输送方向上移动，以调整剪刃间隙；下剪刃在油压缸的油压力与双凸轮偏心轴的偏载协同驱动下，实现下对带钢滚切运动。

所述双凸轮偏心轴上的两球面凸轮间存在相位差ψ（60°≤ψ≤120°），通过相位差实现下剪刃的滚动剪切；同时，可以通过调整冲程相位的占比，控制剪切运动的时长在双凸轮偏心轴转动周期内的所占的比例。

所述弹性拉杆，弹性拉杆的上下两端分别于下剪刃和机架上的铰接点铰接。

所述下剪刃，采用线段-圆弧式的刃口形状，其中剪刃的线段部分与水平方向的夹角为γ=10°~15°。

所述传动追剪机构的结构包括：追击小车、步进电机、传动轴、齿轮、齿条、滚轮及蝶形导向盘；其中，追击小车内侧与滚动剪切装置的机架相连，追击小车的底部设置有滚轮与蝶形导向盘，滚轮的辊面紧贴工字钢导轨上表面，蝶形导向盘，具体形状为圆台状，设置于追击小车底部的首尾端，且跨装在工字导轨两侧，追击小车通过滚轮在工字钢导轨上滑动，由蝶形导向盘束缚其他方向的位移；追击小车外侧底部装有齿条；在追击小车下方的底座上安装有步进电机，步进电机的输出端与传动轴进行连接，传动轴上设置有齿轮，齿轮与追加小车外侧底部所设置的齿条相匹配；步进电机的驱动力矩经传动轴传递给齿轮，通过齿轮齿条传动带动追击小车平动，实现剪体的追剪运动。

所述压紧测速单元，结构包括：压下油缸、压下油缸支架、上压辊连接架、轴承座、测速电机、联轴器、上压辊、下压辊及上压辊导向架；其中，下压辊的两端装有轴承座，轴承座安装在机架上的轴承孔中；下压辊一端通过联轴器连接测速电机；上压辊装在上压辊连接架中，且上压辊连接架上的T型建与上压辊导向架的T型槽采用滑动的配合方式；上压辊连接架的中间位置设定有两个铰接点，两个铰接点之间固定有压下油缸，压下油缸上方两侧与固定在机架横梁上的压下油缸支架进行连接，压下油缸推动上压辊连接架上下滑动，进而调整上下压辊的辊距；通过合理控制的辊距，保证带钢与压辊间做纯滚动，带钢开卷速度与剪体追击速度间的速差，由压辊的转速间接反应，并由测速电机记录信号传送给控制系统。

所述剪刃间隙调整装置的结构包括：蜗轮蜗杆推送装置、燕尾槽导轨、槽轨固定架、电机、换向机构及双输出轴减速机；固定在机架上的电机与固定在机架上的双输出轴减速机的输入端连接，双输出轴减速机的输出端接有换向机构，换向机构下方连接有蜗轮蜗杆推送装置；电机输出的扭矩，由双输出轴减速机传递给换向机构，进而换向机构驱动蜗轮蜗杆推送装置运动，控制上刀台的平动量，以实现剪刃间隙的调整。同时，上刀台与燕尾槽导轨间采用滑动键槽连接的方式；燕尾槽导轨由槽轨固定架固定在机架上

值得强调的是，由于上下刀片的水平间隙值对钢板切口光洁度有很大影响，当刀片间隙值选择合适时,钢板切口光洁且平整。实际生产中带钢的厚度并非同一个规格，故对不同厚度的带钢要求不同的剪刃间隙，已获得最优的剪切质量。

本发明所提供的组合式剪刃模式滚切飞剪机，滚动剪切装置固定在传动追剪机构上，在下导轨的步进电机及齿轮齿条传动机构带动下，压辊依靠压下油缸提供适当的压紧力，压辊依靠带钢间的摩擦力提供扭矩从动；通过压辊的滚动转速补偿，带钢传送速度与剪体平动速度间的速差；当带钢的开卷速度与剪体的追击速度差值为零时，与压辊串联的测速电机将信号传输给PLC控制系统，控制系统对剪体下达剪切命令；剪刃间隙调整装置与滚动剪切装置的上刀台连接，用于调整上下剪刃的间隙，以获得最优的剪切质量。

本发明的有益效果是：所提供的组合式剪刃在滚动过程中实现剪切，滚切剪模式飞剪的剪刃重叠量大大减小；滚动式模式飞剪在剪断钢板后，立即脱离钢板，进而克服斜刃模式飞剪剪刃重叠量大，以及剪切过程中剪刃压钢，产生塑性弯曲的致命缺点；特别是斜刃模式飞剪的剪切过程中，由于带钢的输送速度同剪刃的平动速度间不可避免的存在一定的速度误差，更加重了剪刃的压钢现象，钢板塑性弯曲更加明显，严重影响剪切后钢板的板形，而滚切剪模式飞剪却可以很好的改善了上述缺点；同时，增设的剪刃间隙调整装置，可根据不同厚度的带钢，时时调整剪刃间隙，提高剪切断面质量；此外，压紧测速单元在进行带钢导向的同时，采用检测带钢开卷速度和剪刃追剪速度间差值的方式，准确把握落刃时机，显著提高剪切钢板的尺寸精度；所用的线段-圆弧式的刃口形状，可提高剪的初始剪切角，降低剪切过程中的瞬时剪切面积，从而减小设备剪切载荷，降低剪切机构结构尺寸，降低换向惯量，提高板材剪切长度方向上的控制精度。

附图说明

图1滚切式模式飞剪总装图一；

图2滚切式模式飞剪总装图一；

图3装配部件图一；

图4装配部件图二；

图5滚动剪切装置的结构示意图一；

图6滚动剪切装置的结构示意图二；

图7传动追剪机构的轴侧图；

图8传动追剪机构的主视图；

图9传动追剪机构Ⅰ区域局部放大图；

图10剪刃间隙调整装置轴侧图；

图11剪刃间隙调整装置主视图；

图12压紧测速单元示意图；

图13双凸轮偏心轴结构示意图；

图14双凸轮偏心轴的相位差ψ示意图

图15组合式剪刃及刃倾角γ示意图；

图16弹性拉杆装配示意图；

图中：1、传动追剪机构；2、滚切式剪体；3、压紧测速单元；4、剪刃间隙调整装置；5、下剪刃油缸固定板；6、上剪刃导轨固定板；7、牌坊；8、下球铰轴；9上压辊；10、下压辊；11、油压缸；12、弹性拉杆；13、减速器；14、伺服电机；15、下剪刃；16、滚动轴承；17、下球铰套；18、双凸轮偏心轴；19、追击小车；20、电机座；21、步进电机；22、齿轮；23、齿条；24、滚轮；25、蝶形刀向盘；26、工字钢导轨；27、蜗轮蜗杆推送装置；28、电机；29、换向机构；30、双输出轴减速机；31、燕尾槽导轨；32、压下油缸；33、上压辊连接架；34、测速电机；35、联轴器；36、压下油缸支架；37、上压辊导向架；38、横梁；39、上刀台；40、底座；41、传动轴；42、轴承座；43、联轴器（一）；；44球面偏心套；45、槽轨固定架;46、蝶形弹簧组。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，基于本发明中的方案，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它方案，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图对本发明进行说明，如图1～4所示，本发明提供一种安全高效、定尺精度高，剪切质量良好的新型追剪式模式滚切飞剪，它主要包括传动追剪机构1、滚动剪切装置2、压紧测速单元3和剪刃间隙调整装置4。其中滚动剪切装置2固定在传动追剪机构1的追击小车19上。压紧测速单元3和剪刃间隙调整装置4分别固定在滚动剪切装置2的牌坊7和横梁38上。

如图5~6所示，滚动剪切装置由下剪刃油缸固定板5、上剪刃导轨固定板6、牌坊7、下球铰轴8、油压缸11、弹性拉杆12、减速器13、伺服电机14、下剪刃15、滚动轴承16、下球铰套17、双凸轮偏心轴18、燕尾槽导轨31、横梁38、上刀台39、联轴器（一）43、球面偏心套44组成。其中左右两侧的牌坊7由4根横梁38连接成开放式机架；同时，固定在追击小车19上的伺服电机14经减速器13减速后，由联轴器43与双凸轮偏心轴18相连，双凸轮偏心轴18的两端热装有滚动轴承16，滚动轴承16套装在牌坊7的轴承孔上；双凸轮偏心轴18的凸轮处套装有球面偏心套44，上球铰套17、下球铰轴8组合、套装在双凸轮偏心轴18的球面偏心套44处；下球铰轴8下端与下剪刃15铰接，下剪刃15左侧的铰接点与弹性拉杆12连接，弹性拉杆12另一侧铰接在机架上；下剪刃15下方的4个铰接点分别与4组油压缸11上端铰接，油压缸11下端与下剪刃油缸固定板5铰接；上刀台39与燕尾槽导轨31间通过键槽配合，燕尾槽导轨31由上剪刃导轨固定板6固定在机架上，保证上刀台39只能在带钢的输送方向上移动，以调整剪刃间隙；下剪刃15在油压缸11的油压力与双凸轮偏心轴18的偏载协同驱动下，实现下对带钢滚切运动。值得强调的是，下剪刃15采用斜线段和圆弧组合的方式，且斜线段位于剪切起始阶段，可有效缩短落刃剪切阶段的落刃距离，刀刃与水平方向间夹角γ10-15°，如图15所示；且在落刃阶段即可对带材进行部分剪切，减小了剪切流程的滚切角；同时，由于起始阶段刀刃与水平方向间夹角的降低，减少了双凸轮偏心轴18两凸轮的偏心量大小，有利于减小设备体积；在解决压钢问题的同时，并有效提高剪切效率。如图16所示，弹性拉杆12由多组蝶形弹簧组成，可很好的解决剪刃剪切轨迹和拉杆摆动轨迹难协调问题，进而改善剪刃15的横向窜动引发的拉钢现象。

如图7~9所示，传动追剪机构包括：追击小车19、步进电机21、齿轮22、齿条23、滚轮23、蝶形导向盘25、工字钢导轨26、底座40、传动轴41。追击小车19一侧与滚动剪切装置2的牌坊7相连，另一侧下方镶装有齿条23；追击小车19下端装有滚轮23和蝶形导向盘25。追击小车19上的滚轮23安放在，由底座40固定的工字钢导轨26上，并通过蝶形导向盘25束缚其他方向的位移；固定在地基上的步进电机21，提供的驱动力矩经传动轴41传递给齿轮22，传动轴41与齿轮22间通过键连接；齿轮22的转动，带动齿条23平动，进而实现剪体的追剪运动。

如图10~11所示剪刃，剪刃间隙调整装置，由蜗轮蜗杆推送装置27、电机28、换向机构29、双输出轴减速机30、燕尾槽导轨31、槽轨固定架组成45。其中电机固定在横梁38上，电机28同双输出轴减速机30连接，经换向机构29换向后，将扭矩传递给蜗轮蜗杆推送装置27；由蜗轮蜗杆推送装置27推动上刀台39平动，上刀台39同燕尾槽导轨31间采用滑动键槽连接的方式；燕尾槽导轨31由槽轨固定架45固定在机架上。

如图12所示，所述的压紧测速单元包括，压下油缸32、压下油缸支架36、上压辊连接架33、轴承座42、测速电机34、联轴器35、上压辊9、下压辊10、上压辊导向架37。下压辊10两端装有轴承座42，轴承座42固定在机架上。下压辊10一端装有联轴器35，并通过联轴器35连接测速电机34；上压辊9装在上压辊连接架33中，且上压辊连接架33与上压辊导向架37间单方向滑动配合；通过固定在压下油缸支架36上的压下油缸36推动上压辊连接架上下滑动，进而调整上下压辊的辊距。

对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，基于本发明中的方案，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它方案，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种组合式剪刃模式滚切飞剪机，结构包括：滚动剪切装置、传动追剪机构、压紧测速单元和剪刃间隙调整装置；其中以矩形框架为底座，底座的两长边上设置有工字钢导轨，传动追剪机构分为对称的两部分，分别对向设置于工字钢导轨上；滚动剪切装置固定在传动追剪机构上，滚动剪切装置做加速追剪运动；压紧测速单元固定在滚动剪切装置的前侧，剪刃间隙调整装置固与滚动剪切装置连接；其特征在于：

所述滚动剪切装置由牌坊、横梁、双凸轮偏心轴、伺服电机、减速器、联轴器、滚动轴承、下球铰套、下球铰轴、下剪刃、下剪刃油缸固定板、油压缸、弹性拉杆、上刀台、上剪刃导轨固定板及滚动轴承组成；其中，牌坊分列在左、右两侧，两牌坊的对应顶点之间通过四根横梁进行固定连接，形成开放式机架；双凸轮偏心轴的两端装有滚动轴承，套装在牌坊的轴承孔内；伺服电机经减速器减速后，经联轴器与双凸轮偏心轴相连；双凸轮偏心轴的凸轮处套装有球面偏心套；下球铰套、下球铰轴由螺栓连接，套装在双凸轮偏心轴的球面偏心套处，近似球铰作用；下球铰轴上端与下剪刃通过球铰连接，靠近下球铰轴与下剪刃连接的一侧，设置有一个铰接点的铰接点与弹性拉杆连接，弹性拉杆另一侧铰接在机架上；下剪刃下方的4个铰接点分别与4组油压缸上端铰接，油压缸下端与下剪刃油缸固定板铰接；上刀台与燕尾槽导轨间通过键槽配合，燕尾槽导轨由上剪刃导轨固定板固定在机架上；

所述传动追剪机构，结构包括：追击小车、步进电机、传动轴、齿轮、齿条、滚轮及蝶形导向盘；其中，追击小车内侧与滚动剪切装置的机架相连，追击小车的底部设置有滚轮与蝶形导向盘，滚轮的辊面紧贴工字钢导轨上表面，蝶形导向盘，具体形状为圆台状，设置于追击小车底部的首尾端，且跨装在工字导轨两侧；追击小车通过滚轮在工字钢导轨上滑动，由蝶形导向盘束缚其他方向的位移；追击小车外侧底部装有齿条，追击小车下方的底座上安装有步进电机，步进电机的输出端与传动轴进行连接；传动轴上设置有齿轮，齿轮与追加小车外侧底部所设置的齿条相匹配；步进电机的驱动力矩经传动轴传递给齿轮，通过齿轮齿条传动带动追击小车平动；

所述压紧测速单元，结构包括：压下油缸、压下油缸支架、上压辊连接架、轴承座、测速电机、联轴器、上压辊、下压辊及上压辊导向架；其中，下压辊的两端装有轴承座，轴承座安装在机架上的轴承孔中；下压辊一端通过联轴器连接测速电机；上压辊装在上压辊连接架中，且上压辊连接架上的T型建与上压辊导向架的T型槽采用滑动的配合方式；上压辊连接架的中间位置设定有两个铰接点，两个铰接点之间固定有压下油缸，压下油缸上方两侧与固定在机架横梁上的压下油缸支架进行连接；

所述剪刃间隙调整装置，结构包括：蜗轮蜗杆推送装置、燕尾槽导轨、槽轨固定架、电机、换向机构及双输出轴减速机；固定在机架上的电机与固定在机架上的双输出轴减速机的输入端连接，双输出轴减速机的输出端接有换向机构，换向机构下方连接有蜗轮蜗杆推送装置；电机输出的扭矩，由双输出轴减速机传递给换向机构，进而换向机构驱动蜗轮蜗杆推送装置运动。

2.根据权利要求1所述的一种组合式剪刃模式滚切飞剪机，其特征在于：所述双凸轮偏心轴上的两球面凸轮间存在相位差ψ，且60°≤ψ≤120°。

3.根据权利要求1所述的一种组合式剪刃模式滚切飞剪机，其特征在于：所述弹性拉杆上下两端分别于下剪刃和机架上的铰接点铰接。

4.根据权利要求1所述的一种组合式剪刃模式滚切飞剪机，其特征在于：所述下剪刃，采用线段-圆弧式的刃口形状，其中剪刃的线段部分与水平方向的夹角为γ=10°～15°。

5.根据权利要求1所述的一种组合式剪刃模式滚切飞剪机，其特征在于：所述上刀台与燕尾槽导轨间采用滑动键槽连接的方式；燕尾槽导轨由槽轨固定架固定在机架上。