[發明專利]一種用于金屬帶材的連續沖孔裝置

無效

• 申請號: 201110000110.4
• 申請日: 2011-01-04
• 公開（公告）號: CN102161063A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 汪世益;丁濤;時禮平;石寶玉
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B21D28/34
• 分類號: B21D28/34;B21D28/26
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 周宗如

技術領域：

本發明屬于金屬帶材冷加工技術領域，具體涉及一種用于金屬帶材的連續沖孔裝置。

背景技術：

對行進運動的金屬帶材進行沖孔，其關鍵技術要求是(1)要求在沖孔刀具接觸和離開被沖孔材料時，沖孔刀具裝置的整體運動速度應該與金屬帶材的行進運動速度一致。(2)要求沖孔頻率自動適應金屬帶材行進運動速度的變化，保證帶材上的孔距一致。目前對行進運動中的金屬帶材進行沖孔的技術方法主要有采用機械曲柄滑塊機構的裝置、以及采用兩個電磁換向閥分別控制兩個油缸(或者氣缸)協調動作的裝置。采用曲柄滑塊機構的沖孔機械裝置的主要不足之處是機械結構復雜且高速運動時的慣性大；采用電磁換向閥控制油缸動作的液壓沖孔裝置的主要不足之處是由于電磁閥換向頻率的限制，不能滿足金屬帶材的高頻(＞60次/分鐘)沖孔要求。

發明內容：

本發明針對現有技術中存在的問題，發明一種用于金屬帶材的連續沖孔裝置。本發明所提供的連續沖孔裝置基于機電液一體化控制，實現對行進中的金屬帶材連續沖孔，且沖孔頻率能自動適應金屬帶材行進運動速度的變化和高頻沖孔要求。

本發明所提供的連續沖孔裝置包括：第一換向閥1、第一凸輪2、凸輪軸3、第二換向閥4、第二凸輪5、速比變換掛輪6、PLC控制器7、傳動軸8、夾送輥9、旋轉編碼器10、金屬帶材11、比例流量閥12、水平油缸13、滑座14、機座15、圓柱導軌16、導向輥17、沖孔刀具18、垂直油缸19；所述換向閥1的頂桿與第一凸輪2接觸，換向閥1與垂直油缸19之間用油管聯結；所述第二換向閥4的頂桿與第二凸輪5接觸，第二換向閥4與比例流量閥12以及水平油缸13之間用油管聯結；所述第一凸輪2和第二凸輪5安裝于凸輪軸3上；所述凸輪軸3與速比變換掛輪6的輸出軸聯結，所述速比變換掛輪6的輸入軸通過傳動軸8與夾送輥9相連；所述旋轉編碼器10安裝于夾送輥9上并與PLC控制器7的輸入相連，所述PLC控制器7的輸出與比例流量閥12相連；所述圓柱導軌16和水平油缸13固聯于機座15上；所述水平油缸13的活塞桿與滑座14聯結，所述滑座14由圓柱導軌16導向；所述垂直油缸19固聯于滑座14上，垂直油缸19的活塞桿與沖孔刀具18聯結，所述沖孔刀具18位于滑座14的垂直導槽內。

金屬帶材11從滑座14的水平槽口通過，在導向輥17和夾送輥9的驅動下前進；滑座14上的垂直油缸19驅動沖孔刀具18上下運動，實現對金屬帶材11的沖孔動作；滑座14在水平油缸13的驅動下水平往復運動，實現連續沖孔；旋轉編碼器10測量金屬帶材11的前進速度信號，信號經PLC控制器7處理后控制比例流量閥12的開口，以調節進入水平油缸13的壓力油流量q，使水平油缸13驅動滑座14的前進速度v與金屬帶材11的前進速度V₀一致，即：v＝q/A₁＝V₀，式中q為通過比例流量閥12的流量，A₁為水平油缸13的無桿腔活塞有效面積；在水平油缸13驅動滑座14前進的時間段內，由凸輪5控制換向閥4的換向，使垂直油缸19驅動沖孔刀具18上下運動完成沖孔動作；一次沖孔動作完成后，水平油缸13在凸輪2和換向閥1的控制下退回，至此，一個工作循環結束。

安裝于凸輪軸3上的第一凸輪2和第二凸輪5分別控制第一換向閥1和第二換向閥4的換向，換向頻率即為沖孔頻率；第一凸輪2的矢經和相位如圖2所示，圖中R_a1與R_a2之差等于第一換向閥1的閥芯換向行程；第二凸輪5的矢經和相位如圖3所示，圖中R_b1與R_b2之差等于第二換向閥4的閥芯換向行程。

金屬帶材11的前進速度變化時，沖孔頻率必須作相應變化才能保證等間距沖孔，本發明采用速比變換掛輪6實現這一功能；本發明的速比變換掛輪6的輸入軸通過傳動軸8與夾送輥9聯結，其輸出軸與凸輪軸3聯結；速比變換掛輪6的傳動比i計算式為：

i＝f/n＝2πR/(L₁+L₂)

式中，f為沖孔頻率(即為凸輪軸3的轉速)，n為夾送輥9的轉速，R為夾送輥9的半徑，L₁為孔組長，L₂為孔組間距，圖4所示。

金屬帶材11的前進速度V₀的表達式為：

V₀＝2πnR

沖孔頻率f的表達式為：

f＝V₀/(L₁+L₂)