一种启停式钢板试样智能环保剪切设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种启停式钢板试样智能环保剪切设备，其中驱动传动部分包括电机（1)和减速箱（3)，电机（1)的电机轴与减速箱（3)的输入轴连接；其中剪切设备本体部分包括机架（13)，机架（13)内的上部设有偏心轴（5)，偏心轴（5)的一端与减速箱（3)的输出轴连接，机架（13)内的下部设有下刀架（24)，下刀架（24)的上方设有上刀架（15)，偏心轴（5)通过连杆（6)与上刀架(15)连接；在电机（1)和偏心轴（5)之间还设有飞轮（2)。该设备采用电机带动飞轮的驱动方式可以实现大惯性距进行剪切，同时还具有强大的剪切能力，又是一种结构简单且具备低能耗的节能环保机械设备。
【专利说明】一种启停式钢板试样智能环保剪切设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金设备【技术领域】，具体的是一种启停式钢板试样智能环保剪切设备。
【背景技术】
[0002]目前国内的冷剪设备，用于棒、线材生产线的居多，其结构形式多样，功能不一，而大多数设备多为国外引进产品，核心技术主要掌握在国外供应商手里。目前市面上普遍存在的冷剪切设备剪切力最大不超过900吨，剪切能力较低，而国内有些厂家也将一些棒线材的冷剪切设备移植到厚板生产线上用于试样剪切，由于其剪切能力低,剪切钢板试样的厚度受限，厚度大于35_的试样只能线下通过火焰切割，效率非常低下。
[0003]随着国内各项技术的不断发展，经过我国专家和科技人员的不懈努力，剪切设备技术也不断得到改进和提高，性能日趋完善。剪切设备控系统变得更加灵活和简便，使得机械结构部分相对简单，剪切设备的设计发展方向有了新趋势。由初期的粗放型向高效型发展，不仅满足高速、自动化、高精度、高稳定性、高剪切质量的发展需要，同时也兼顾了使用寿命长、制造成本低、使用维护方便、节能环保等优点。冷剪切设备的技术和装备已经能够达到国外先进技术水平，实现了替代进口满足国内需要之目的。但是在开发大剪切能力的剪切设备方面，还显得略有不足，而同时具备大剪切能力和节能环保的设备尚未有产品面世。
[0004]目前广泛应用于中厚板车间的试样剪切设备多为外方供货的液压式试样剪，其以较大的剪切能力著称，但其必须需要配备庞大的液压缸及液压系统，一次性投资较高，由于液压缸较大，导致响应速度低，造成剪切的效率较低，而液压站属于全天候工作，非常不利于目前国家所倡导的节能、环保之理念，并且系统故障率高、后期维护成本较高。
【发明内容】
[0005]为了解决现有大型剪刃设备需要庞大的液压缸及液压系统的问题。本发明提供了一种启停式钢板试样智能环保剪切设备，该启停式钢板试样智能环保剪切设备采用电机带动飞轮的驱动方式可以实现大惯性距进行剪切，该启停式钢板试样智能环保剪切设备即具有强大的剪切能力，又是一种具备低能耗的节能环保机械设备。
[0006]本发明为解决其技术问题采用的技术方案是:一种启停式钢板试样智能环保剪切设备，包括驱动传动部分和剪切设备本体部分；驱动传动部分包括电机和减速箱，电机的电机轴与减速箱的输入轴连接；剪切设备本体部分包括机架，机架内的上部设有偏心轴，偏心轴的一端与减速箱的输出轴连接，机架内的下部设有下刀架，下刀架的上方设有上刀架，偏心轴通过连杆与上刀架连接；在电机和偏心轴之间还设有飞轮。
[0007]飞轮设置在电机与减速箱之间，飞轮与电机的电机轴固定连接，或飞轮与减速箱的输入轴固定连接。
[0008]机架的一侧设有用于坯料输送的剪前输送辊道和用将剪切后的尾料推出的推料尾装置，机架的另一侧设有用于坯料定位及测量的坯料定尺装置，机架上还设有用于调整剪刃间隙的剪刃间隙调整装置。
[0009]机架包括两个侧板,侧板为一整块钢板,侧板之间设有顶板和底板，偏心轴设置在顶板的下方，下刀架设置在底板上，下刀架与底板和两个侧板焊接。
[0010]偏心轴的两端设有轴承和轴承座,轴承座为板状，轴承座内含有轴承安装孔，轴承座与侧板通过螺栓固定连接，轴承座与侧板平行，轴承座在与侧板相接触的表面设有沿水平方向开设的第一凹槽，侧板在与轴承座相接触的表面设有与第一凹槽相对应的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽内设有楔键，楔键包括上楔键和下楔键，上楔键和下楔键的斜面相匹配。
[0011]第一凹槽和第二凹槽位于所述轴承安装孔的下方，第一凹槽沿水平方向贯穿轴承座的表面，第二凹槽沿水平方向贯穿侧板的表面，第一凹槽和第二凹槽宽度和深度相同。
[0012]上刀架含有上刀座和上剪刃，下刀架含有下刀座和下剪刃，上剪刃为正四棱柱结构，上剪刃为倾斜安装，上剪刃的下表面与水平面之间的夹角为1°?5°。
[0013]上剪刃和下剪刃完全相同，上剪刃和下剪刃能够互换。
[0014]偏心轴的另一端设有定位轴和用于测定偏心轴位置的绝对值编码器，定位轴与偏心轴的另一端同轴设置并且定位轴与偏心轴的另一端固定连接，定位轴和绝对值编码器通过弹性联轴器连接，绝对值编码器与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接，电机也与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接。
[0015]偏心轴的另一端还设有感应片和与感应片相对应的接近开关，感应片与定位轴固定连接，接近开关固定于机架的安装支架，接近开关与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接。
[0016]本发明的有益效果是:该启停式钢板试样智能环保剪切设备采用电机带动飞轮的驱动方式可以实现大惯性距进行剪切，该启停式钢板试样智能环保剪切设备即具有强大的剪切能力，又是一种结构简单且具备低能耗的节能环保机械设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备作进一步详细的描述。
[0018]图1为启停式钢板试样智能环保剪切设备的主视图。
[0019]图2为启停式钢板试样智能环保剪切设备的立体图。
[0020]图3为图1中沿A-A方向的剖面示意图。
[0021]图4为机架的立体示意图。
[0022]图5为上刀架装配示意图。
[0023]图6为偏心轴定位装置的结构示意图。
[0024]图7为第一凹槽和第二凹槽内楔键的配合结构示意图。
[0025]其中1.电机，2.飞轮，3.减速箱，4.联轴器，5.偏心轴，6.连杆，7.剪刃间隙调整装置，8.顶板，9.轴承座，91.第一凹槽，10.偏心轴定位装置，101.绝对值编码器，102.弹性联轴器，103.定位轴，104.感应片，105.接近开关，106.安装支架偏，11.推料尾装置，12.剪前输送辊道，13.机架，131.侧板，132.第二凹槽，14.楔键，141.上楔键，142.下楔键，15.上刀架，16.压辊装置，17.下刀座，18.下剪刃，19.坯料定尺装置，20.上刀座，21.上剪刃，22.螺栓，23.销轴，24.下刀架，25.底板。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备作进一步详细的说明。一种启停式钢板试样智能环保剪切设备，包括驱动传动部分和剪切设备本体部分；驱动传动部分包括电机I和减速箱3，电机I的电机轴与减速箱3的高速输入轴连接；剪切设备本体部分包括机架13，机架13内的上部设有偏心轴5，偏心轴5的一端与减速箱3的低速输出轴连接，机架13内的下部设有下刀架24，下刀架24的上方设有上刀架15，偏心轴5通过连杆6与上刀架15连接；在电机I和偏心轴5之间还设有飞轮2，如图1至图3所示。
[0027]在本实施例中，飞轮2设置在电机I与减速箱3之间，飞轮2与减速箱3的高速输入轴固定连接，如图1和图2所示，或者飞轮2也可以与电机I的电机轴固定连接。或者，飞轮2也可以设置在偏心轴5的一端与减速箱3之间，如飞轮2也可以与偏心轴5的一端固定连接，或飞轮2与减速箱3的低速输出轴固定连接。飞轮2的重量可以为500kg?4000kg。
[0028]具体的，如图1和图3所示，本发明提出的启停式钢板试样智能环保剪切设备，至少包括两个部分，第一部分为驱动传动部分:其至少包括电机1、飞轮2、减速箱3 ;第二部分为剪切设备本体，其至少包括偏心轴5、连杆6、剪刃间隙调整装置7、偏心轴定位装置10、推料尾装置11、剪前输送辊道12、机架13、坯料定尺装置19，压辊装置16。两部分通过联轴器4相连接(偏心轴5的一端与减速箱3的高速输出轴通过联轴器4连接)，可达到方便制造、运输及安装维护的作用。
[0029]该剪切设备工作原理是这样实现的:通过电机I驱动经过减速箱3减速，再通过联轴器4与偏心轴5相连接；连杆6套在偏心轴5的偏心处，上刀架15通过销轴23与连杆6连接，机架13在竖直方向上设有导槽，上刀架15在其导槽上可以上下滑动；偏心轴5旋转运动带动上刀架15沿竖直方向上下运动，而下刀架24与机架13为同一焊接件，固定不动，从而配合上刀架15实现剪切动作。为减轻整机的重量，采用小的电机实现大的剪切能力，本发明在传动部分的高速轴上设置了飞轮2，由此可以实现大惯性距进行剪切。如图3所示，剪刃间隙调整装置7安装在剪切设备本体顶板8上，可实现自动调节上刀架15水平位置，合理的剪刃间隙可实现高质量的剪切；剪前输送辊道12安装在机架13的右侧下部，用于配合坯料的输送，并可以抵抗剪切时的振动；推料尾装置11安装在机架13的右侧，用于将剪切后的尾料推出；坯料定尺装置19安装在机架13的左侧，用于配合剪切不同长度的坯料的机械定位。本发明与现有的技术相比，功能配置齐全，自动化程度较高。
[0030]该启停式钢板试样智能环保剪切设备的初始工作状态(即零工位)为偏心轴5的偏心处位于最高点，同时上刀架15也位于最高点。然后，电机I启动带动飞轮2加速旋转，偏心轴5的偏心处和上刀架15 —起加速向下运动，为剪切金属板做准备，在此过程中，电机I将动能转换为飞轮2的势能并储存。然后，上刀架15上的上剪刃剪切该金属板(剪切工位)，在剪切金属板时电机I的动能和飞轮2的势能将同时释放用于剪切金属板，正是由于飞轮2的储能作用才使得采用小的电机实现大的剪切能力成为可能。在剪切完金属板后，电机I减速并使偏心轴5的偏心处重新回到最高点，同时上刀架15也重新回到最高点处准备下一个工作周期，即在该启停式钢板试样智能环保剪切设备的一个剪切工作周期中，偏心轴5的偏心处从初始的最高点转动一周后再回到初始的最高点位置，上刀架15和上剪刃21也从初始的最高点下降至最低点后再回到初始的最高点位置，电机I从最初的停止状态启动后加速到最大速度然后再回到最初的停止状态。该剪切设备传动控制方式采用启停工作制，偏心轴5及上剪刃21的实际位置通过偏心轴定位装置10来精确控制(偏心轴定位装置10结构及原理在后面有介绍)。由于采用启停式控制方式，此剪切设备系统能耗大大降低，与同等类剪切设备相比，该剪切设备更节能、更环保。
[0031]为满足该剪切设备的整体功能，机架13作为剪切设备的核心部件，起到了安装其它辅助装置和承受剪切力的功能，其上留有与其它部件安装和连接的位置。机架13主要为一个焊接结构，其两侧的侧板131由整块厚钢板组成，结构简单，整体强度高，抵抗剪切力的能力强，下刀架24与机架13焊接成一个整体，结构稳固，整体变形小，有利于提高剪切质量。轴承座9用来支撑偏心轴5，轴承座9通过配对的楔键14及相当数量连接螺栓22与机架13连接，如图4和图7所示。此种连接结构既具有足够的刚性又能方便维修拆卸。目前，现有的冷剪切设备机架鲜有能承受900吨以上的剪切力，而实际应用当中，机架也是故障频繁。本发明机架结构稳固，能承受1000吨以上的剪切力，整体刚度大，在大剪切力的作用下机架变形量很小，稳定性好，保证了剪切的质量。
[0032]具体的，如图4所示，机架13包括两个L形或倒T形的侧板131，侧板131为一整块钢板切割而成，侧板131之间设有顶板8和底板25，顶板8在上底板25在下,偏心轴5设置在顶板8的下方，下刀架24设置在底板25上，下刀架24与底板25和两个侧板131焊接。
[0033]偏心轴5的两端设有轴承和轴承座9，轴承座9为板状，轴承座9内含有轴承安装孔，轴承座9与侧板131通过螺栓22固定连接，轴承座9与侧板131平行，轴承座9在与侧板131相接触的表面设有沿水平方向开设的第一凹槽91，侧板131在与轴承座9相接触的表面设有与第一凹槽91相对应的第二凹槽132，即第一凹槽91和第二凹槽132的位置相对，第一凹槽91和第二凹槽132对应连接形成通孔，第一凹槽91和第二凹槽132内设有楔键14，楔键14包括上楔键和下楔键，上楔键和下楔键的斜面相匹配。由于轴承座9在工作中要承受较大的剪前力，螺栓22的抗剪切能够并不好，所以采用了在轴承座9与侧板131相接触的表面分别设置凹槽并且在该凹槽中设置楔键14的方式来提高轴承座9与侧板131之间的抗剪切能力。
[0034]具体的，第一凹槽91和第二凹槽132位于所述轴承安装孔的下方，第一凹槽91沿水平方向贯穿轴承座9的表面，第二凹槽132沿水平方向贯穿侧板131的表面，即第一凹槽91和第二凹槽132对应连接形成沿水平方向贯通的通孔，第一凹槽91和第二凹槽132宽度和深度相同。安装时，可以现将下部的下楔键142插入第一凹槽91和第二凹槽形成的通孔中，下楔键142的斜面朝上，再向该通孔中插入上楔键141，下楔键142的斜面朝下，再将上楔键141和下楔键142沿水平方向施加方向力压实，如图7所示。
[0035]上刀架15为一个锻件，结构简单，强度高，能够承受频繁冲击载荷，上刀座20与上刀架15通过锁紧缸连接。为保证上剪刃21与下剪刃18的互换通用，上剪刃21和下剪刃18均设计为断面为矩形的结构(即上剪刃21和下剪刃18均为正四棱柱结构)，上剪刃21和下剪刃18的四个棱边都可以作为剪刃使用，剪刃磨损后通过重磨成矩形，以增加垫片来恢复原始尺寸使用；为减少剪切时的剪切力，上刀座20安装上剪刃21的上平面设计成斜面，倾斜角度为I。?5。，使上剪刃21呈现出倾斜角度，此设计既能减小剪切力又能保证剪切质量。即如图5所示，上刀架15含有上刀座20和上剪刃21，下刀架24含有下刀座17和下剪刃18，上剪刃21的下表面与水平面之间的夹角为1°?5°。上剪刃21和下剪刃18完全相同。
[0036]为了实现高精度的控制及剪切，偏心轴5的另一端设有偏心轴定位装置10，偏心轴定位装置10包括定位轴103和用于测定偏心轴5位置的绝对值编码器101，定位轴103与偏心轴5的另一端同轴设置并且定位轴103与偏心轴5的另一端通过螺栓固定连接，定位轴103和绝对值编码器101通过弹性联轴器102连接，起到减震及消除不同轴的误差，保护编码器，绝对值编码器101与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接，电机I也与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接，如图1和图6所示。
[0037]绝对值编码器101能够测量和记忆偏心轴5的位置(即偏心轴5的偏心处的位置)，然后绝对值编码器101能够将含有该偏心轴5位置信息的信号发送给控制单元，该控制单元根据该信号和设定的程序控制电机的启停、加速减速、反正转，从而达到控制偏心轴5及上剪刃21的位置，实现高精度的控制及剪切的目的。具体的该控制单元能够通过控制电机I使该启停式钢板试样智能环保剪切设备在一个剪切工作周期中，偏心轴5的偏心处从初始的最高点转动一周后再回到初始的最高点位置，上刀架15和上剪刃21也从初始的最高点下降至最低点后再回到初始的最高点位置，电机I从最初的停止状态启动后加速到最大速度然后再回到最初的停止状态。
[0038]偏心轴5的另一端还设有感应片104和与感应片104相对应的接近开关105，感应片104与定位轴103固定连接，接近开关105固定于机架13的安装支架106，接近开关105与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接。工作时，感应片104随偏心轴5一起转动，而接近开关105不动，只有偏心轴5位于所述零工位时，感应片104与接近开关105之间的距离才能达到设定距离，此时，接近开关105被触发，接近开关105向控制单元发讯号，表明偏心轴5位于零工位，从而避免误操作，提高控制精度，如图1和图6所示。
[0039]进一步的，如图1至图3所示，偏心轴5与连杆6之间、偏心轴5与轴承座9之间、连杆6与上刀架15之间、连杆6与销轴23之间、上刀架15与机架13之间均采用自润滑轴承或滑板，因自润滑材质为已有技术，在此只是推广使用，不再详细描述。采用自润滑轴承后，经久耐用，避免污染原料，有利于原料产品的产品质量。所述的减速箱3润滑采用稀油强制润滑，稀油属于内部自循环，避免了污染外部环境。由于该发明剪切设备避开了传统润滑所使用的干油，因此，保证了设备本身干净整洁。
[0040]以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
【权利要求】
1.一种启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于，所述启停式钢板试样智能环保剪切设备包括驱动传动部分和剪切设备本体部分； 驱动传动部分包括电机⑴和减速箱⑶，电机⑴的电机轴与减速箱⑶的输入轴连接; 剪切设备本体部分包括机架(13)，机架(13)内的上部设有偏心轴(5)，偏心轴(5)的一端与减速箱(3)的输出轴连接，机架(13)内的下部设有下刀架(24)，下刀架(24)的上方设有上刀架(15)，偏心轴(5)通过连杆(6)与上刀架(15)连接； 在电机⑴和偏心轴(5)之间还设有飞轮(2)。
2.根据权利要求1所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:飞轮(2)设置在电机⑴与减速箱⑶之间，飞轮⑵与电机⑴的电机轴固定连接，或飞轮⑵与减速箱(3)的输入轴固定连接。
3.根据权利要求1所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:机架(13)的一侧设有用于坯料输送的剪前输送辊道(12)和用将剪切后的尾料推出的推料尾装置(11)，机架(13)的另一侧设有用于坯料定位及测量的坯料定尺装置(19)，机架(13)上还设有用于调整剪刃间隙的剪刃间隙调整装置(7)。
4.根据权利要求1所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:机架(13)包括两个侧板(131),侧板(131)为一整块钢板,侧板(131)之间设有顶板(8)和底板(25)，偏心轴(5)设置在顶板(8)的下方，下刀架(24)设置在底板(25)上，下刀架(24)与底板(25)和两个侧板(131)焊接。
5.根据权利要求4所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:偏心轴(5)的两端设有轴承和轴承座(9)，轴承座(9)为板状，轴承座(9)内含有轴承安装孔，轴承座(9)与侧板(131)通过螺栓固定连接，轴承座(9)与侧板(131)平行，轴承座(9)在与侧板(131)相接触的表面设有沿水平方向开设的第一凹槽(91)，侧板(131)在与轴承座(9)相接触的表面设有与第一凹槽(91)相对应的第二凹槽(132)，第一凹槽(91)和第二凹槽(132)内设有楔键(14)，楔键(14)包括上楔键(141)和下楔键(142)，上楔键(141)和下楔键(142)的斜面相匹配。
6.根据权利要求5所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:第一凹槽(91)和第二凹槽(132)位于所述轴承安装孔的下方，第一凹槽(91)沿水平方向贯穿轴承座(9)的表面，第二凹槽(132)沿水平方向贯穿侧板(131)的表面，第一凹槽(91)和第二凹槽(132)宽度和深度相同。
7.根据权利要求1所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:上刀架(15)含有上刀座(20)和上剪刃(21)，下刀架(24)含有下刀座(17)和下剪刃(18)，上剪刃(21)为正四棱柱结构，上剪刃为倾斜安装，上剪刃(21)的下表面与水平面之间的夹角为I。?5。。
8.根据权利要求7所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:上剪刃(21)和下剪刃(18)完全相同，上剪刃(21)和下剪刃(18)能够互换。
9.根据权利要求1所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:偏心轴(5)的另一端设有定位轴(103)和用于测定偏心轴(5)位置的绝对值编码器(101)，定位轴(103)与偏心轴(5)的另一端同轴设置并且定位轴(103)与偏心轴(5)的另一端固定连接，定位轴(103)和绝对值编码器(101)通过弹性联轴器(102)连接，绝对值编码器(101)与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接，电机(I)也与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接。
10.根据权利要求9所述的启停式钢板试样智能环保剪切设备，其特征在于:偏心轴(5)的另一端还设有感应片(104)和与感应片(104)相对应的接近开关(105)，感应片(104)与定位轴(103)固定连接，接近开关(105)固定于机架(13)的安装支架(106)，接近开关(105)与该启停式钢板试样智能环保剪切设备的控制单元连接。
【文档编号】B21D43/28GK104209575SQ201410471324
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】郝建伟, 周西康, 马晓明, 韩文 申请人:北京京诚之星科技开发有限公司, 中冶京诚工程技术有限公司