專利名稱：滑動連桿式曲柄飛剪及飛剪自適應勻速法的制作方法
眾所周知，在板帶運行過程中進行橫向剪切的剪切機稱為飛剪。隨著現(xiàn)代化連續(xù)式板帶軋機速度的提高，對飛剪的功能提出了越來越高的要求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面(1)、飛剪應能在一定溫度條件下剪切規(guī)定的各種材質(zhì)、各種寬度和厚度的帶材，其生產(chǎn)率必須與生產(chǎn)作業(yè)線的生產(chǎn)率相適應。
(2)、剪切時，剪刃在板帶運行方向的速度水平分量必須與帶材運行速度保持一定關系，保證剪切時帶材不被阻擋亦不被拉斷(冷剪時不超過材料的彈性極限)。
(3)、剪切時，飛剪上下剪刃宜作平面平移運動，上下剪刃垂直或近似垂直帶材表面并保持適當?shù)膫?cè)隙和重和度。
(4)、飛剪應能按規(guī)定剪得定尺長度的板材或定長的切頭。
(5)、定尺飛剪剪得板材斷口應當平直且垂直于帶材軸線，剪切長度公差應符合要求。
(6)、從飛剪的結構上應減少往復運動構件，降低運動構件的質(zhì)量和加速度，從而減少慣性力和動載荷。
為了實現(xiàn)上述各項工藝要求，飛剪本體設置有剪切機構、空切機構、勻速機構、刀片側(cè)向間隙調(diào)節(jié)機構、主副齒側(cè)隙消除機構、傳動機構;輔助裝置有夾送、矯直及切頭收集裝置。國內(nèi)目前正在使用的比較先進的飛剪構造特點和主要性能見下表
板帶車間的飛剪按用途可分為切頭飛剪和定尺飛剪兩大類。按結構形式的不同，切頭飛剪有曲柄式和滾筒式兩種;定尺飛剪又有滾筒式、滑座式、擺式和曲柄式等幾種。
滾筒式飛剪應用較廣泛，剪刃作簡單的園運動，可以剪切運行速度較高的帶材。但由于剪切斷口質(zhì)量不好，用作定尺飛剪時，剪切帶材厚度一般不大于12毫米。
為了剪切厚度較大的帶材，保證剪切斷口的平整，往往采用剪刃作平面平移運動的曲柄式飛剪。但這種飛剪結構復雜，運動機構質(zhì)量較大，對剪切速度有一定限制。剪切速度在2米/秒左右。
擺式飛剪其剪刃作平面平移運動，剪切斷口質(zhì)量好。但不論上擺式或下擺式，飛剪都有較大的慣性力，慣性力的大小與速度的平方成正比，從而限制了剪切速度的提高，其剪切速度未超過1.8米/秒。
滑座式飛剪機械結構較為簡單，電氣控制系統(tǒng)比較復雜，機組最高剪切速度為1米/秒。
西德施羅曼公司七十年代對擺式飛剪從結構上作了改進后，使飛剪的剪切速度達到5米/秒，該飛剪能較好地實現(xiàn)各項工藝要求。但結構較復雜，價格昂貴。目前我國僅武鋼和寶鋼擁有此種飛剪。
在飛剪運轉(zhuǎn)過程中，帶材運行速度一定的情況下，飛剪轉(zhuǎn)動速度越快，剪切后的板材定尺長度越短。反之，飛剪轉(zhuǎn)動的速度越慢，剪切后的板材定尺長度越長。在飛剪剪刃線速度大于帶材運行速度時，剪切帶材時出現(xiàn)“拉材”，使飛剪的沖擊加大，而且“拉材”剪切使帶材和送料輥之間產(chǎn)生滑動，破壞了冷軋帶材的表面質(zhì)量，產(chǎn)生輥印缺陷。而飛剪剪刃線速度小于帶材運行速度時，剪切帶材時出現(xiàn)“堆材”，剪切后的板材頭部產(chǎn)生塑性變形，板材頭部拱起，超過標準要求的平直度，需對板材進行矯正，方可達到產(chǎn)品標準。
為了得到合格的各種定尺長度的板材，必須解決飛剪剪切過程中的堆、拉材問題?，F(xiàn)有技術是在飛剪本體上設置勻速機構。勻速機構的工作原理是這樣的，就是保持飛剪剪刃平均線速度不變的情況下，改變飛剪剪刃的瞬時線速度，使飛剪在轉(zhuǎn)動的一周內(nèi)剪刃的線速度隨時改變，僅當飛剪剪切帶材的瞬間，使得飛剪剪刃線速度與帶材運行速度基本相同。由于飛剪剪切機構是一個很大的慣性體，要使其在轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)動速度隨時呈周期性變化，顯然不是一件容易的事情。典型的飛剪勻速機構有雙曲柄飛剪勻速機構、哈爾登飛剪的橢園齒輪勻速機構。西德施羅曼飛剪的曲柄半徑調(diào)整勻速機構。傳統(tǒng)的飛剪勻速法都是在飛剪本體上下功夫，使飛剪在剪切瞬間剪刃線速度的水平分量與帶材運行速度基本相等。
由于現(xiàn)有飛剪的剪切機構和勻速機構是一個不可分割的整體，雖然飛剪的勻速機構解決了剪切過程中的速度匹配問題，但是隨之也帶來了不平衡力矩不可避免的增加，必須增加飛剪的傳動功率，限制了飛剪剪切速度的提高，還使設備結構復雜化，加工制造困難，使用維護不便。
本發(fā)明是針對上述各類飛剪存在的問題而提出的為了解決現(xiàn)有飛剪勻速機構帶來的不平衡力矩不可避免的增加，增加飛剪傳動功率，限制飛剪剪切速度提高的問題，本發(fā)明使用飛剪自適應勻速法，將勻速機構設置在飛剪與送料裝置之間，使飛剪的剪切機構和勻速機構分為兩個相互獨立的部分。使得上述問題得到根本解決。不但解決了限制飛剪剪切速度提高的主要矛盾，而且采用本發(fā)明的飛剪自適應勻速法還具有變換飛剪剪切定尺規(guī)格時不用對勻速機構進行調(diào)整的特點，在這點上現(xiàn)有飛剪的勻速機構都無法與之相比。同時本勻速機構具有裝置結構簡單，運行平穩(wěn)可靠、制造成本低，能實現(xiàn)高速運行的特點。
為了解決現(xiàn)有飛剪結構復雜，加工制造困難、使用維護不便的問題，本發(fā)明在飛剪結構上作了改進，采用滑動連桿、曲柄等最簡單的機械結構方式，使本飛剪具有結構簡單，運行可靠，制造維護容易，調(diào)整方便的特點，同時本飛剪在運行過程中上下剪刃始終作平面平移運動，剪切時上下剪刃基本垂直帶材表面，剪切斷口質(zhì)量好。
本發(fā)明的飛剪本體主要由剪機牌坊、下刀架、下連桿、下曲柄、上刀架、上連桿、上曲柄、齒輪箱、主馬達、側(cè)隙調(diào)整機構等組成。
現(xiàn)將各自的功能及相互的關系敘述如下(見附

圖1)剪機牌坊2由鋼板焊接而成，兩扇牌坊由橫梁3及螺栓聯(lián)結形成一個整體，并與地基固定。主要承載飛剪剪切時的剪切力，剪切時牌坊主要承受拉應力。
下刀架4分別與兩個下連桿5及兩個下曲柄6用螺栓聯(lián)結，飛剪運行過程中，下刀架以下曲柄銷7為中心作往復擺動，下曲柄的作用是為了實現(xiàn)飛剪的空切功能。
上刀架8分別與兩個上連桿9及兩個上曲柄10用螺栓聯(lián)結，飛剪運行時，兩個上連桿分別在兩個下連桿的滑槽內(nèi)上下滑動，兩個上曲柄作等角速度轉(zhuǎn)動，上剪刃的運動軌跡為雞蛋園形。上連桿帶動下連桿作往復擺動，上剪刃運行到底部時進行剪切。
齒輪系將主馬達1的功率分別傳遞給兩個上曲柄，最終通過齒輪箱12傳給下曲柄，滿足飛剪剪切各種定尺長度的要求。
側(cè)隙調(diào)整機構安裝在上刀架與上連桿之間，調(diào)整原理為蝸輪蝸桿帶動偏心套旋轉(zhuǎn)。(見附圖2)，偏心套14、鍵15與上連桿16安裝在上刀架鏜孔13內(nèi)，偏心套可以在上刀架鏜孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，蝸輪分別安裝在兩個偏心套上，兩個蝸桿則安裝在上刀架上，通過調(diào)整蝸桿使蝸輪轉(zhuǎn)動一個角度α，使上下剪刃的側(cè)隙發(fā)生變化△δ。
本發(fā)明的滑動連桿式曲柄飛剪，下刀架作往復擺動，必然會產(chǎn)生慣性力，這個力首先作用在下連桿上，通過下連桿與上連桿的滑動將此力大部分轉(zhuǎn)移到上刀架上。即通過上下連桿的滑動，使得下刀架的慣性動能轉(zhuǎn)化為上刀架的勢能，為飛剪剪切儲存了能量，滑動連桿不僅保持了飛剪上下剪刃在運行過程中始終作平面平移運動，而且還將下刀架有害的慣性動能轉(zhuǎn)換為上刀架有利的剪切勢能，使飛剪的慣性力顯著降低，而連桿本身受力并不很大，這是由于飛剪剪切時的剪切力主要集中在上下曲柄上，最終剪切力傳遞到了剪機牌坊上。所以本發(fā)明的飛剪參與運動部分的質(zhì)量能夠降低到較低水平，使飛剪能夠?qū)崿F(xiàn)高速剪切。
正如軋機軋制帶材時有變形區(qū)一樣，飛剪剪切帶材時同樣具有剪切區(qū)，本人將剪切區(qū)長度的概念定義如下從飛剪剪刃接觸帶材到帶材與剪刃脫離接觸時，帶材所走過的水平位移量，稱為飛剪剪切時的剪切區(qū)長度。顯然飛剪剪切區(qū)的長度與飛剪本身的結構尺寸和被剪切帶材的厚度及飛剪剪切時所處的狀態(tài)有關。在飛剪結構尺寸確定的情況下，被剪切的帶材越厚，剪切區(qū)越長，反之剪切區(qū)越短。在飛剪剪切相同規(guī)格的帶材時，拉材剪切時的剪切區(qū)長度僅為堆材剪切時的一半左右。本發(fā)明的飛剪自適應勻速法是在對飛剪剪切過程及飛剪剪切區(qū)進行了充分研究后提出的。(見附圖3)，飛剪自適應勻速法是將飛剪勻速機構17設置在飛剪18與送料裝置19之間并設計使得勻速機構中的帶材貯存量大于飛剪剪切最厚帶材時的剪切區(qū)長度，那么飛剪在剪切帶材20的過程中，勻速機構有足夠的能力提供剪切時所需的帶材量，這樣飛剪在整個剪切過程中，帶材的運行速度始終能夠與飛剪剪刃線速度的水平分量自動適應，達到完全同步。而在帶材與剪刃脫離接觸后，勻速機構又馬上補充了輸送出去的帶材量，為下一次剪切作好了準備，而輸送量與補充量是完全相等的，不會對飛剪剪切的定尺長度精度造成影響，對于飛剪剪切較薄規(guī)格的帶材，只是輸送量與補充量較小而已，勻速機構更能滿足。所以采用本發(fā)明的飛剪自適應勻速法在變換飛剪剪切定尺規(guī)格時，不用對勻速機構進行調(diào)整。
此種飛剪勻速的工藝方法即為本發(fā)明的飛剪自適應勻速法。它與現(xiàn)有飛剪的勻速法相比，主要區(qū)別是現(xiàn)有飛剪的勻速法是在飛剪本體上下功夫，使飛剪在剪切瞬間剪刃線速度的水平分量與帶材的運行速度基本相等，而本發(fā)明的飛剪自適應勻速法是在帶材上作文章，使帶材運行速度與飛剪剪刃線速度的水平分量在整個剪切區(qū)始終自動適應，達到完全同步。由于飛剪剪切帶材需要一定的時間，所以現(xiàn)有飛剪的瞬間勻速不能達到飛剪剪切全過程的“速度”同步，而本發(fā)明的飛剪勻速法則解決了這個難題。
飛剪自適應勻速法對于厚度規(guī)格小于5毫米的帶材是非常適宜的，對于厚度大于5毫米的帶材，勻速機構在帶材貯送過程中遇到困難時，本發(fā)明的滑動式曲柄飛剪采取了曲柄半徑可調(diào)(沿連桿滑動方向)的方式實現(xiàn)飛剪的勻速。(見附圖4)，曲柄銷組件23分別用螺栓安裝在上曲柄21和上刀架22上，并可沿著上連桿24的方向進行調(diào)整，調(diào)整范圍為R2＝2R1，從而使得本發(fā)明的飛剪具有廣泛的適應性。
綜上所述，本發(fā)明的滑動連桿式曲柄飛剪完全能滿足飛剪的各項工藝要求，具有結構簡單，制造維護容易，運行可靠、調(diào)整方便、剪切質(zhì)量高的特點。
采用本發(fā)明的飛剪自適應勻速法，對現(xiàn)有飛剪進行改造能使飛剪轉(zhuǎn)速均勻、運行平穩(wěn)、可提高生產(chǎn)效率、降低電力消耗、簡化操作工藝。而飛剪自適應勻速法設置的勻速機構具有結構簡單、成本低廉、制做容易、運行平穩(wěn)可靠，可高速運行的特點。
最佳方案在飛剪剪切厚度小于5毫米的帶材時，使滑動連桿式曲柄飛剪與送料裝置實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，在飛剪與送料裝置之間安裝勻速機構，這樣在飛剪剪切各種定尺規(guī)格時，只需操作人員在操作臺設定定尺長度按鈕及垛板臺長寬按鈕，就可實現(xiàn)各種定尺規(guī)格的剪切。使得飛剪的操作更為簡單，并能實現(xiàn)高速剪切，提高生產(chǎn)率。
在飛剪剪切厚度大于5毫米的帶材時，滑動連桿式曲柄飛剪采取曲柄半徑可調(diào)的方案，使飛剪與送料裝置間實現(xiàn)機械或電氣聯(lián)鎖，飛剪在剪切不同定尺規(guī)格時，對曲柄半徑進行調(diào)整，使其滿足剪切各種定尺規(guī)格的要求。
本發(fā)明的飛剪自適應勻速法由于將飛剪的剪切機構和飛剪的勻速機構分為兩個相互獨立的部分，克服了現(xiàn)有飛剪勻速機構的固有缺點，不但可以用于本發(fā)明的滑動連桿式飛剪(曲柄半徑不可調(diào)型)，而且還能對現(xiàn)有各類薄板飛剪進行改造，特別是對于剪厚度受到一定限制的滾筒式飛剪更為適應，將本勻速機構與滾筒式飛剪配套，可將現(xiàn)有滾筒式飛剪的剪切速度提高一倍，達到10米/秒以上。由于滑動連桿式曲柄飛剪結構簡單、維護方便、運行速度高、制造容易、成本低廉，所以在板帶加工領域有廣闊的發(fā)展前景。
權利要求
本發(fā)明屬于軋機輔助設備的技術領域。其特征為1、采用滑動連桿方式連接飛剪上下刀架，使飛剪結構簡單、制造容易、成本低廉、維護方便、運行速度高且剪切斷口質(zhì)量好?？朔爽F(xiàn)有飛剪結構復雜、價格昂貴、維護操作不便的缺點。
2.飛剪的曲柄半徑調(diào)整機構，結構簡單、制造成本低廉，使飛剪實現(xiàn)瞬間勻速更為容易。
3.飛剪的側(cè)隙調(diào)整機構，結構簡單、調(diào)整方便、容易達到剪切各種厚度規(guī)格的最佳側(cè)隙目的。
4.飛剪自適應勻速法將飛剪勻速機構設置在飛剪與送料裝置之間，從而將飛剪的剪切機構和飛剪的勻速機構分為兩個相互獨立的部分，實現(xiàn)了飛剪剪切全過程的“速度”自動適應并達到完全同步，使飛剪轉(zhuǎn)速均勻，運行平穩(wěn)，可提高生產(chǎn)效率、降低電力消耗，而且在變換飛剪剪切定尺規(guī)格時不用對勻速機構進行調(diào)整，簡化了操作工藝。
5.獨特方式的勻速機構即帶材貯送裝置，具有結構簡單、成本低廉、制做容易、運行平穩(wěn)可靠并可高速運行的特點。
全文摘要
本發(fā)明名稱為滑動連桿式曲柄飛剪及飛剪自適應勻速法，屬于軋機輔助設備的技術領域。主要解決了現(xiàn)有飛剪存在的結構復雜、剪切斷口質(zhì)量差及生產(chǎn)效率低的問題，本發(fā)明飛剪的主要技術特征為采用滑動連桿等機械結構方式，使飛剪具有結構簡單、維護方便、運行速度高、制造容易、成本低廉的特點。而飛剪自適應勻速法實現(xiàn)了飛剪剪切機構和勻速機構的分離，將其應用于現(xiàn)有薄板飛剪，可簡化操作工藝、降低電力消耗、實現(xiàn)平穩(wěn)運行、提高生產(chǎn)效率，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號B23D25/02GK1109396SQ94108070
公開日1995年10月4日 申請日期1994年8月9日 優(yōu)先權日1994年8月9日
發(fā)明者何威 申請人:何威