CN114131106A - 一种紧凑型棒线材在线剪切装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种紧凑型棒线材在线剪切装置及方法，所述装置包括动力单元、支撑架、固定臂、摆动臂、主轴系、固定刀头和摆动刀头；动力单元包括伺服电机、减速机和偏心轮；固定臂安装在支撑架上，摆动臂通过主轴系和固定臂相连接，偏心轮安装在减速器输出轴上，固定刀头和摆动刀头分别安装在固定臂和摆动臂顶部。工作时，棒线材分别穿过固定刀头和摆动刀头，减速器输出轴驱动偏心轮转动，进而驱动摆动臂上的摆动刀头运动，切断棒线材；完成剪切动作后摆动臂在偏心轮带动下回到初始位置。本发明结构简单紧凑，安装所需空间小，可灵活调整剪切长度，提高效率，在斜轧钢球生产，棒线材生产等领域具有广阔前景。
Description
技术领域
本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，特别涉及一种紧凑型棒线材在线剪切装置及方法。
背景技术
棒线材广泛应用于建筑、化工、机加工等行业，在斜轧钢球生产线以及棒线材生产线中，都需要使用剪切装置。剪切装置对生产效率、生产成本和产品质量等都有重要影响。
飞剪是一种常用的棒线材剪切机构，安装在连续作业机组及轧制线上，主要包括圆盘式、曲柄式、滚筒式等。这种剪切方式通常通过连杆、曲柄等机构相互配合运动实现剪切功能，结构较为复杂，安装占据空间大；另一种常见的棒线材剪切机构采用液压缸、气缸或电机驱动剪切刀沿直线运动实现剪切，这种方式虽然机构运动简单，但通常需要较大的驱动力，所需安装空间大，且剪切效率低。
因此，研发一种结构紧凑易安装，调整便捷效率高的剪切机构对于连续作业生产线机组具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种紧凑型棒线材在线剪切装置及方法，本发明结构简单紧凑，制造成本低，安装所需空间小，可灵活快速的调整剪切长度，从而提高剪切效率。
本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种紧凑型棒线材在线剪切装置，包括固定臂、摆动臂、主轴系、固定刀头、摆动刀头、支撑架和动力单元；
所述固定臂安装在所述支撑架上，所述摆动臂和所述固定臂通过所述主轴系连接，所述摆动臂能绕所述主轴系旋转摆动；
所述固定臂上端部设置所述固定刀头，所述摆动臂上端部设置所述摆动刀头，所述固定刀头和所述摆动刀头并排设置；当所述摆动臂绕所述主轴系摆动时，所述摆动刀头相对于所述固定刀头产生侧向位移，将棒线材切断；
所述动力单元，用于为所述摆动臂提供摆动动力。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述动力单元包括伺服电机、减速器和偏心轮；
所述减速器安装在所述固定臂下部，所述偏心轮安装在所述摆动臂下部，所述减速器的输出端和所述偏心轮连接，所述减速器的输入端和所述伺服电机连接。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定臂上部设置主轴系第一安装孔，下部设置减速器安装孔；对应的，所述摆动臂上部设置主轴系第二安装孔，下部设置矩形滑轨；
所述主轴系通过所述主轴系第一安装孔、主轴系第二安装孔进行定位安装，并实现所述固定臂和摆动臂的连接；
所述减速器安装在所述减速器安装孔内，所述偏心轮安装在所述矩形滑轨内；当所述偏心轮旋转时，带动所述摆动臂绕所述主轴系摆动。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主轴系第一安装孔、减速器安装孔的轴线均设置在所述固定臂的中间竖向对称面上。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述摆动臂通过所述主轴系定位，所述固定臂和摆动臂之间设置有0.1mm-0.2mm的间隙。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主轴系包括主轴、轴承、锁紧螺母、轴向挡环、定位螺栓和端盖；所述主轴通过所述轴承、锁紧螺母、轴向挡环和定位螺栓固定在所述主轴系第一安装孔和主轴系第二安装孔；所述端盖安装在所述主轴系第二安装孔中。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主轴系第一安装孔设置有台阶，用于放置轴承和定位轴系。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主轴系第二安装孔同样设置有定位台阶。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述减速器安装孔设置有台阶用于定位减速器。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主轴系第二安装孔与所述主轴系第一安装孔同轴线安装。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述偏心轮通过平键安装在所述减速机输出轴上；所述偏心轮的径向设置顶丝孔用于固定偏心轮在所述减速机输出轴上的轴向位置。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述矩形滑轨中间竖向对称面与所述主轴系第二安装孔轴线的距离d等于所述偏心轮的偏心距e，所述矩形滑轨宽度b等于所述偏心轮直径D，所述矩形滑轨长度h大于D+2e。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定刀头和所述摆动刀头尺寸相同；所述固定刀头和所述摆动刀头中心位置分别设置入料孔和出料孔，所述入料孔和出料孔的一侧分别倒锥角；所述入料孔和出料孔直径相同且均大于被剪切棒线材直径。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述入料孔和出料孔分别设置在所述固定刀头和所述摆动刀头的中心位置。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定臂左右两端面设置有伸出部，所述固定臂通过所述伸出部安装在所述支撑架上。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述固定臂顶部设置有固定刀头安装槽，所述摆动臂顶部设置有摆动刀头安装槽。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述偏心轮和摆动臂采用耐磨材料；所述固定刀头和摆动刀头采用高硬度、高强度材料。
另一方面，本发明还提供了一种紧凑型棒线材在线剪切方法，所述方法使用上述的紧凑型棒线材在线剪切装置，所述方法包括：
S1、棒线材从所述固定刀头的入料孔进入，穿出所述摆动刀头的出料孔；
S2、设定棒线材的送料速度和所述动力单元的偏心轮的旋转速度；
S3、所述动力单元的伺服电机通过减速器输出动力，驱动所述偏心轮转动一周带动所述摆动刀头转动对棒线材进行剪切并回到初始位置，完成一个剪切周期；
S4、重复步骤S3，实现棒线材的在线剪切。
如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，所述偏心轮旋转一周的时间t与棒线材的送料速度v的乘积即为棒线材的剪切长度S，S=v×t。
本发明的有益效果为：棒线材从固定刀头上的入料孔进入，穿过摆动刀头上的出料孔，动力单元驱动偏心轮转动，偏心轮通过滑轨带动摆动臂旋转，从而切断棒线材；摆动臂继续旋转回到初始位置，完成一个剪切周期。偏心轮转动一周即可完成一个剪切周期，剪切长度可通过电机转速和进料速度协同控制，装置整体结构紧凑，所需安装空间小，可灵活布置在斜轧钢球或棒线材生产线中，高效低成本的完成剪切工序。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种紧凑型棒线材在线剪切装置的整体结构示意图。
图2所示为本发明实施例一种紧凑型棒线材在线剪切装置的结构剖视示意图。
图3所示为实施例中摆动臂的结构示意图；（a）立体图；（b）平面图。
图4所示为实施例中固定臂的结构示意图。
图5所示为实施例中主轴的结构示意图。
图6所示为实施例中偏心轮的结构示意图；（a）立体图；（b）平面图。
图7所示为实施例中支撑架的结构示意图。
图8所示为实施例中固定刀头（摆动刀头）的结构示意图。
图中：1.支撑架；2.端盖；3.摆动臂；4.摆动刀头；5.固定刀头；6.固定臂；7.减速器；8.伺服电机；9.锁紧螺母；10.主轴；11.轴向挡环；12.轴承；13.偏心轮；14.矩形滑轨；15.主轴系第二安装孔；16.主轴系第一安装孔；17.顶丝孔。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
如图1所示，本发明实施例一种紧凑型棒线材在线剪切装置，用于高效灵活的完成棒线材剪切工艺，所述装置包括支撑架1、摆动臂3、固定臂6、动力单元，分别安装在摆动臂3和固定臂6上的摆动刀头4和固定刀头5。固定臂6安装在支撑架1上，摆动臂3通过主轴系安装固定臂6上。
在一个具体实施例中，如图2所示，所述主轴系包括锁紧螺母9、主轴10、轴向挡环11、轴承12；所述主轴系穿过主轴系第一安装孔16和主轴系第二安装孔15，锁紧螺母9和轴向挡环11用于限制主轴系轴向位移，轴承12安装在主轴系第二安装孔15中。
在一个具体实施例中，偏心轮13固定在减速器7的输出轴上，顶丝孔17内拧入顶丝限制偏心轮13轴向位移；偏心轮13在摆动臂3上的矩形滑轨14中运动，且其外径D恰好等于矩形滑轨14的宽度b。
如图3中（a）、（b）所示，所述摆动臂3上的主轴系第二安装孔15设置有台阶用于放置轴承12。优选的，所述偏心轮13和摆动臂3选用耐磨材料制成。
在一个具体实施例中，如图4所示，所述固定臂6两侧设置伸出部用于安装在支撑架1中，固定臂6上的主轴系第一安装孔16同样设置台阶用于主轴系的轴向定位。
如图5所示，所述主轴10尺寸设计与主轴系第一安装孔16和第二安装孔15相匹配。
如图6中（a）、（b）所示，所述偏心轮13侧面沿径向设置顶丝孔17，用于偏心轮13的轴向定位。
在一个具体实施例中，如图7所示，所述支撑架1上设置有U型槽用于安装固定臂6；所述在线剪切装置通过支撑架1安装在斜轧钢球产线或棒线材生产线中。
所述支撑架1可以根据产线需求改变形状和安装方式。
在一个具体实施例中，如图8所示，所述摆动刀头4和固定刀头5长、宽、高尺寸相同，且在中心位置分别设置入料孔和出料孔。
优选的，所述摆动刀头4的出料侧和固定刀头5的入料侧设置锥面，方便棒线材的进出。
本发明实施例一种紧凑型棒线材在线剪切方法，所述方法使用上述的紧凑型棒线材在线剪切装置，所述方法包括：
S1、棒线材从所述固定刀头的入料孔进入，穿出所述摆动刀头的出料孔；
S2、设定棒线材的送料速度和所述动力单元的偏心轮的旋转速度；所述偏心轮旋转一周的时间t与棒线材的送料速度v的乘积即为棒线材的剪切长度S，S=v×t；
S3、所述动力单元的伺服电机通过减速器输出动力，驱动所述偏心轮转动一周带动所述摆动刀头转动对棒线材进行剪切并回到初始位置，完成一个剪切周期；
S4、重复步骤S3，实现棒线材的在线剪切。
在一个具体实施例中，所述装置安装在斜轧小直径钢球生产线中，剪切线材坯料直径为5mm。所述偏心轮13直径D选择为35mm，内径20mm，偏心距e为5mm；所述矩形滑轨14的宽度b为35mm，长度h大于D+2e，选择为50mm；偏心轮13的轴线和主轴10的轴线之间的垂直距离等于主轴10的轴线和入料孔的轴线的垂直距离，因此偏心轮转动一周，摆动刀头4上的出料孔轴线和固定刀头5上的入料孔轴线偏差最大为10mm（2e），确保足够的行程剪切直径为5mm的坯料；在此实施例中，刀头上的入料孔和出料孔直径均设置为5.5mm；剪切长度可由伺服电机8和入料速度协同控制。
本发明的工作原理如下：
线材坯料通过从上一工序依次穿过两个刀头（固定刀头5和摆动刀头4），偏心轮13在动力单元的驱动下转动，通过矩形滑轨14带动摆动臂3旋转，切断线材，偏心轮13继续转动使摆动刀头4回到初始位置，完成一个剪切周期。
本发明结构简单紧凑，安装所需空间小，可灵活快速调整剪切长度，高效低成本的完成斜轧钢球或棒线材生产线中的剪切工序。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (10)
1.一种紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述装置包括固定臂、摆动臂、主轴系、固定刀头、摆动刀头、支撑架和动力单元；
所述固定臂安装在所述支撑架上，所述摆动臂和所述固定臂通过所述主轴系连接，所述摆动臂能绕所述主轴系旋转摆动；
所述固定臂上端部设置所述固定刀头，所述摆动臂上端部设置所述摆动刀头，所述固定刀头和所述摆动刀头并排设置；当所述摆动臂绕所述主轴系摆动时，所述摆动刀头相对于所述固定刀头产生侧向位移，将棒线材切断；
所述动力单元，用于为所述摆动臂提供摆动动力。
2.如权利要求1所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述动力单元包括伺服电机、减速器和偏心轮；
所述减速器安装在所述固定臂下部，所述偏心轮安装在所述摆动臂下部，所述减速器的输出端和所述偏心轮连接，所述减速器的输入端和所述伺服电机连接。
3.如权利要求2所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述固定臂上部设置主轴系第一安装孔，下部设置减速器安装孔；对应的，所述摆动臂上部设置主轴系第二安装孔，下部设置矩形滑轨；
所述主轴系通过所述主轴系第一安装孔、主轴系第二安装孔进行定位安装，并实现所述固定臂和摆动臂的连接；
所述减速器安装在所述减速器安装孔内，所述偏心轮安装在所述矩形滑轨内；当所述偏心轮旋转时，带动所述摆动臂绕所述主轴系摆动。
4.如权利要求1-3任一项所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述固定臂和摆动臂之间设置有0.1mm-0.2mm的间隙。
5.如权利要求3所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述主轴系包括主轴、轴承、锁紧螺母、轴向挡环、定位螺栓和端盖；所述主轴通过所述轴承、锁紧螺母、轴向挡环和定位螺栓固定在所述主轴系第一安装孔和主轴系第二安装孔；所述端盖安装在所述主轴系第二安装孔中。
6.如权利要求3所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述偏心轮通过平键安装在所述减速机输出轴上；所述偏心轮的径向设置顶丝孔用于固定偏心轮在所述减速机输出轴上的轴向位置。
7.如权利要求6所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述矩形滑轨中间竖向对称面与所述主轴系第二安装孔轴线的距离d等于所述偏心轮的偏心距e，所述矩形滑轨宽度b等于所述偏心轮直径D，所述矩形滑轨长度h大于D+2e。
8.如权利要求1所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，其特征在于，所述固定刀头和所述摆动刀头尺寸相同；所述固定刀头和所述摆动刀头中心位置分别设置入料孔和出料孔，所述入料孔和出料孔的一侧分别倒锥角；所述入料孔和出料孔直径相同且均大于被剪切棒线材直径。
9.一种紧凑型棒线材在线剪切方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-8任一项所述的紧凑型棒线材在线剪切装置，所述方法包括：
S1、棒线材从所述固定刀头的入料孔进入，穿出所述摆动刀头的出料孔；
S2、设定棒线材的送料速度和所述动力单元的偏心轮的旋转速度；
S3、所述动力单元的伺服电机通过减速器输出动力，驱动所述偏心轮转动一周带动所述摆动刀头转动对棒线材进行剪切并回到初始位置，完成一个剪切周期；
S4、重复步骤S3，实现棒线材的在线剪切。
10.如权利要求9所述的紧凑型棒线材在线剪切方法，其特征在于，步骤S2中，所述偏心轮旋转一周的时间t与棒线材的送料速度v的乘积即为棒线材的剪切长度S，S=v×t。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220304 |