高速罐体拉伸成型设备的联动式拉伸机构的制作方法

1.本发明涉及金属罐的罐体拉伸设备，特别涉及一种高速罐体拉伸成型设备的联动式拉伸机构。该拉伸机构在高速拉伸条件下(拉伸速度400次/分)在罐体拉伸成型中利用压边机构压紧罐口边缘，再利用冲杆机构完成罐体拉伸成型。所谓罐体是指具有罐体或壳体形状的金属构件，可以是圆形或方形等。比如易拉罐的罐体，电池壳的罐体以及其他具有罐体形状的金属物件。


背景技术：

2.金属罐体在人们日常生活和工业中具有广泛的用途。比较典型的是易拉罐的罐体以及动力电池中锂电池的壳体。这些罐体每年的使用量十分巨大，特别是易拉罐的罐体，随着人们生活水平的不断提高，易拉罐的需求量也越来越大。
3.易拉罐通常有铝质和铁质两种，其结构由罐体和易拉盖两部分组成，其中，罐体均由金属片材通过拉伸机拉伸形成。现有罐体拉伸机通常由进杯机构、压边机构、冲杆机构、拉伸模具和出罐机构几部分组合构成。其中，进杯机构用于输送拉伸前的罐坯(预拉伸的杯形构件)，压边机构用于拉伸时压紧罐坯，冲杆机构用来提供罐体拉伸时的冲压行程，拉伸模具用于拉伸成形罐体，出罐机构用于拉伸后的卸料及输出罐体。
4.对于罐体拉伸机来说，罐体拉伸成型通常需要两个动作，即压边动作和拉伸成型动作，这两个动作是由两套驱动系统来实现，最终呈现出一个时序关系稳定的完整动作，即先压边后拉伸成型。由此可见，罐体拉伸成型的技术核心在于冲杆机构和压边机构的设计及其布局。目前现有技术中，为了满足上述稳定的时序关系，拉伸成型动作采用的是曲柄连接机构，压边动作采用的是凸轮机构。其中，压边机构尽管对于罐体拉伸来说是以压紧罐口边缘(压紧罐坯)来辅助完成罐体拉伸成型，但其配合的时序要求以及响应速度和稳定性却要求甚高。
5.中国专利cn111185513a于2020年5月22日公开了一件申请号为202010111097.9，名称为《高速罐体拉伸机的压边机构》的发明专利申请案。该专利申请公开一种以凸轮机构为主体的压边机构。尽管该专利申请技术方案能够满足实际使用要求，并能够保持压边动作和拉伸成型动作之间稳定和可靠的时序关系，但仍存在以下不足：第一，从压边机构整体而言，由于包含凸轮机构结构较为复杂；第二，为了保证稳定和可靠的时序关系，对制作、装配、调试和后期维保的要求较高；第三，由于凸轮机构自身受到加速度限制，不能快速响应，成型动作的后死点位置会离工作位置(进杯位置)特别远，因此降低了曲柄机构行程的利用率；第四，凸轮机构对不同罐体产品适应性差，不灵活，一但拉伸罐体产品变化，凸轮机构也要作相应的变化，甚至更换。
6.随着技术进步并且结合市场需求，罐体拉伸机朝着高速和高质并举的方向发展，一方面要求不断提高拉伸速度(拉伸速度400次/分)，另一方面要求高质量完成罐体拉伸成型。这对罐体拉伸机的冲杆机构和压边机构提出了更高要求，于是如何对现有罐体拉伸机的冲杆机构和压边机构进行改进是本领域技术人员关注的问题。


技术实现要素：

7.本发明提供一种高速罐体拉伸成型设备的联动式拉伸机构，其目的是要简化结构、降低成本、提高对不同拉伸罐体的适应性，解决现有以凸轮机构作为压边机构存在的诸多问题。
8.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高速罐体拉伸成型设备的联动式拉伸机构，包括机座、拉伸模、冲杆机构和压边机构，所述拉伸模为用来拉伸成形罐体的模具，所述冲杆机构主要由直线驱动机构带动冲杆来回滑动构成，其创新在于：
9.所述压边机构包括压边模、压边杆以及弹性组件，其中，压边模为拉伸时用来压紧罐坯边缘的模具，压边杆为带动压边模作压紧或松开滑动的结构件，弹性组件为提供弹性力的部件。在装配状态下，压边模正对拉伸模布置，冲杆穿过压边模与拉伸模配合，冲杆的滑动方向与压边模的滑动方向平行，压边杆在压边模的滑动方向上相对于机座滑动定位，压边杆的一端为压边端，另一端为驱动端，压边杆的压边端与压边模固定或定位连接，压边杆的驱动端作用在弹性组件的弹性端上，弹性组件定位安装在机座上，弹性组件的弹性力作用在压边杆的滑动方向上。
10.所述压边机构上设有被动抵压面，该被动抵压面相对于压边杆固定定位，定义压边杆向前运动为压紧，则被动抵压面面朝前方。对应于被动抵压面在冲杆机构上设有主动抵压面，主动抵压面相对于冲杆固定定位，主动抵压面面朝后方。
11.所述压边机构上设有第一限位面，该第一限位面相对于压边杆固定定位，第一限位面面朝前方。对应于第一限位面在机座上设有第二限位面，第二限位面相对于机座固定定位，第二限位面面朝后方。
12.在工作状态下，主动抵压面与被动抵压面配合，第一限位面与第二限位面配合。当直线驱动机构带动冲杆向前滑动时，压边杆带动压边模在弹性组件的弹性力推动下跟随冲杆向前滑动，直到压边机构上所设的第一限位面接触到机座上所设的第二限位面时停止向前滑动，并停留在压紧罐坯边缘的位置上。当直线驱动机构带动冲杆向后滑动时，冲杆机构上所设的主动抵压面与压边机构上所设的被动抵压面接触后，通过压边杆带动压边模克服弹性组件的弹性力跟随冲杆向后滑动，直到冲杆处于后死点位置时停止，并停留在松开罐坯边缘的位置上，以此将压边机构与冲杆机构按照规定的时序进行配合构成联动式拉伸机构。
13.上述技术方案中的有关内容解释如下：
14.1.上述方案中，所述冲杆机构包括滑块，对应于滑块在机座上设置有导轨，滑块安装在所述导轨上并与导轨滑动配合，冲杆与滑块固定连接，所述主动抵压面设置在滑块上，并且位于滑块面朝后方的侧面上。
15.2.上述方案中，所述压边机构包括后座，所述压边杆的驱动端与后座前部固定连接，后座的后端抵靠在弹性组件的弹性端上。所述被动抵压面和第一限位面均设置在后座前侧面上。
16.3.上述方案中，所述后座前侧面上设有“l”形凸起，“l”形凸起朝向前方，其中，位于前面的端面为被动抵压面，位于后面的端面为第一限位面。
17.4.上述方案中，所述压边机构中具有两根压边杆，两根压边杆在水平面内平行布置，两根压边杆以冲杆的中心线为左右对称，两根压边杆的压边端均于压边模对应侧固定
连接。
18.5.上述方案中，所述压边机构包括后座，后座为一个“u”或“v”形对称构件，两根压边杆的驱动端与“u”或“v”形后座的顶部固定连接，“u”或“v”形后座的底部抵靠在弹性组件的弹性端上，以此使压边机构以冲杆的中心线为对称线在水平面内呈对称布置。
19.6.上述方案中，所述被动抵压面和第一限位面均由两组组成，两组被动抵压面和第一限位面均设置在后座前侧面上，两组被动抵压面和两组第一限位面均以冲杆的中心线为对称线在水平面内呈对称布置。
20.7.上述方案中，对应两组被动抵压面设有两组主动抵压面，对应两组第一限位面设有两组第二限位面，两组主动抵压面和两组第二限位面均以冲杆的中心线为对称线在水平面内呈对称布置。
21.8.上述方案中，所述弹性组件采用气囊，或者气缸，或者弹簧，或者液压油缸。
22.9.上述方案中，所述直线驱动机构采用曲柄连杆机构，该曲柄连杆机构由曲轴、主连杆、摆杆、次连杆组成，曲轴的曲拐部分与主连杆的一端转动连接，主连杆的另一端与摆杆的摆臂转动连接，摆杆的一端转动支承，摆杆的另一端与次连杆的一端转动连接，次连杆的另一端相以于冲杆转动连接。
23.10.上述方案中，所述直线驱动机构不仅可以采用曲柄连杆机构，也可以采用齿轮齿机构、丝杆螺母机构、多连杆机构、气缸、液压油缸以及直线电机等。
24.11.上述方案中，所述“压边杆”不局限于杆类零件，可以是其他结构形式，比如板、块、柱等，其实质是一个带动压边模运动的传力构件，采用杆件只是形式之一。这是本领域技术人员能够理解和接受的。
25.本发明设计原理和构思是：为了解决现有以凸轮机构作为压边机构存在的诸多问题，针对现有由曲柄连杆机构与凸轮机构组合构成的拉伸机构，本发明在保留了原有以直线驱动机构作为冲杆驱动机构的基础上，重点采取了以下改进技术措施：第一，取消凸轮机构，将压边机构设计成一个结构非常简单的移动机构；第二，将该移动机构构思成一个能够跟随冲杆作往复直线运动的跟随性移动机构；第三，为了满足压边机构跟随冲杆的时序要求，特别在冲杆机构与压边机构之间设计了主动抵压面与被动抵压面，在压边机构与机座之间设计了第一限位面与第二限位面以及弹性组件。
26.由于采用了上述技术措施，本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
27.1.本发明压边机构采用了跟随性移动机构，与以往凸轮机构相比结构简单，工作可靠，成本更低。
28.2.压边机构作为拉伸时压紧罐坯的机构，为了保证稳定和可靠的时序关系，以往采用凸轮机构时对制作、装配、调试和后期维保的要求都很高，而采用跟随性移动机构这些要求和难度都会随之得到降低。这是本领域技术人员能够理解的。
29.3.以往由于凸轮机构自身受到加速度限制，不能快速响应，成型动作的后死点位置会离工作位置(进杯位置)特别远，因此降低了曲柄机构行程的利用率。而压边机构改进成跟随性移动机构后，这种情况得到大大改善，提高了曲柄机构行程的利用率。这对于高速拉伸成型设备来说具有实质性意义。
30.4.以往采用凸轮机构对不同罐体产品适应性差，不灵活，一但拉伸罐体产品变化，凸轮机构也要作相应的变化，甚至更换。而压边机构改进成跟随性移动机构后，这种情况得
到大大改善，只要简单改变主动抵压面与被动抵压面的位置，以及第一限位面与第二限位面的位置，就能够快速适应不同拉伸罐体需要，与以往相比大大提高了对不同拉伸罐体的适应性。
31.总之，本发明将原有凸轮机构作用压边机构，改进成跟随冲杆运动的跟随性移动机构，其设计合理，技术构思巧妙，具有突出的实质性特点和显著的进步，解决现有以凸轮机构作为压边机构存在的诸多问题。
附图说明
32.附图1为本发明结构示意主视图；
33.附图2为本发明结构示意俯视图；
34.附图3为本发明工作状态图(一)；
35.附图4为本发明工作状态图(二)；
36.附图5为本发明工作状态图(三)；
37.附图6为本发明工作状态图(四)；
38.附图7为本发明实施例冲杆机构立体图；
39.附图8为本发明实施例压边机构立体图。
40.以上附图中：1.机座；2.冲杆；3.导轨；4.压边模；5.压边杆；6.弹性组件；7.滑块；8.主动抵压面；9.被动抵压面；10.第一限位面；11.第二限位面；12.后座；13.曲轴；14.主连杆；15.摆杆；16.次连杆；17.气囊。
具体实施方式
41.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
42.实施例：一种高速罐体拉伸成型设备的联动式拉伸机构
43.如图1-8所示，该联动式拉伸机构，包括机座1、拉伸模(图中未示出)、冲杆机构和压边机构(见图1和图2)。其中：
44.所述机座1为联动式拉伸机构的机架或者座体(见图1和图2)。所述拉伸模为用来拉伸成形罐体的模具(图中未示出)。
45.所述冲杆机构主要由曲柄连杆机构带动冲杆2沿导轨3往复滑动构成(见图7)。所述冲杆机构包括滑块7(见图7)，滑块7安装在所述导轨3上并与导轨3滑动配合，冲杆2与滑块7固定连接(见图7)。在本实施例中，所述曲柄连杆机构由曲轴13、主连杆14、摆杆15、次连杆16组成(见图7)，曲轴13的曲拐部分与主连杆14的一端转动连接，主连杆14的另一端与摆杆15的摆臂转动连接，摆杆15的一端转动支承，摆杆15的另一端与次连杆16的一端转动连接，次连杆16的另一端相以于冲杆2转动连接。
46.所述压边机构包括压边模4、压边杆5以及弹性组件6(见图8)，其中，压边模4为拉伸时用来压紧罐坯边缘的模具，压边杆5为带动压边模4作压紧或松开滑动的结构件，弹性组件6为提供弹性力的部件。在装配状态下，压边模4正对拉伸模布置，冲杆2穿过压边模4与拉伸模配合，冲杆2的滑动方向与压边模4的滑动方向平行，压边杆5在压边模4的滑动方向上相对于机座1滑动定位，压边杆5的一端为压边端(见图8)，另一端为驱动端，压边杆5的压边端与压边模4固定或定位连接，压边杆5的驱动端作用在弹性组件6的弹性端上，弹性组件
6定位安装在机座1上，弹性组件6的弹性力作用在压边杆5的滑动方向上。本实施例中，所述弹性组件6采用气囊17(见图8)。
47.所述压边机构上设有被动抵压面9(见图2和图8)，该被动抵压面9相对于压边杆5固定定位，定义压边杆5向前运动为压紧，则被动抵压面9面朝前方(见图8)。对应于被动抵压面9在冲杆机构上设有主动抵压面8(见图2和图7)，主动抵压面8相对于冲杆2固定定位，主动抵压面8面朝后方(见图2和图7)。在本实施例中，所述主动抵压面8设置在滑块7上(见图7)，并且位于滑块7面朝后方的侧面上。
48.所述压边机构上设有第一限位面10(见图2和图3)，该第一限位面10相对于压边杆5固定定位，第一限位面10面朝前方(见图3)。对应于第一限位面10在机座1上设有第二限位面11(见图2和图3)，第二限位面11相对于机座1固定定位，第二限位面11面朝后方(见图2和图3)。
49.本实施例中，所述压边机构包括后座12(见图8)，所述压边杆5的驱动端与后座12前部固定连接，后座12的后端抵靠在弹性组件6的弹性端上(见图8)。所述被动抵压面9和第一限位面10均设置在后座12前侧面上(见图8)。具体是后座12前侧面上设有“l”形凸起，“l”形凸起朝向前方，其中，位于前面的端面为被动抵压面9，位于后面的端面为第一限位面10(见图8)。
50.本实施例中，所述压边机构中具有两根压边杆5(见图8)，两根压边杆5在水平面内平行布置，两根压边杆5以冲杆2的中心线为左右对称，两根压边杆5的压边端均于压边模4对应侧固定连接。所述后座12为一个“u”或“v”形对称构件(见图8)，两根压边杆5的驱动端与“u”或“v”形后座12的顶部固定连接，“u”或“v”形后座12的底部抵靠在气囊17的弹性端上(见图8)，以此使压边机构以冲杆2的中心线为对称线在水平面内呈对称布置。
51.所述被动抵压面9和第一限位面10均由两组组成(见图8)，两组被动抵压面9和第一限位面10均设置在后座12前侧面上，两组被动抵压面9和两组第一限位面10均以冲杆2的中心线为对称线在水平面内呈对称布置(见图8)。对应两组被动抵压面9设有两组主动抵压面8(见图7)，对应两组第一限位面10设有两组第二限位面11(见图3)，两组主动抵压面8和两组第二限位面11均以冲杆2的中心线为对称线在水平面内呈对称布置。
52.在工作状态下，主动抵压面8与被动抵压面9配合(见图3-图6)，第一限位面10与第二限位面11配合(见图3-图6)。当曲柄连杆机构带动冲杆2沿导轨3向前滑动时，压边杆5带动压边模4在弹性组件6的弹性力推动下跟随冲杆2向前滑动，直到压边机构上所设的第一限位面10接触到机座1上所设的第二限位面11时停止向前滑动，并停留在压紧罐坯边缘的位置上。当曲柄连杆机构带动冲杆2沿导轨3向后滑动时，冲杆机构上所设的主动抵压面8与压边机构上所设的被动抵压面9接触后，通过压边杆5带动压边模4克服弹性组件6的弹性力跟随冲杆2向后滑动，直到冲杆2处于后死点位置时停止，并停留在松开罐坯边缘的位置上，以此将压边机构与冲杆机构按照规定的时序进行配合构成联动式拉伸机构。
53.图3为本发明工作状态图(一)。从图3中可以看出，曲柄连杆机构带动冲杆2向左运动，压边杆5在弹性组件6作用下跟随冲杆2向左运动。
54.图4为本发明工作状态图(二)。从图4中可以看出，当压边杆5跟随冲杆2向左运动到第一限位面10与第二限位面11碰到时，压边杆5停止向左运动，实现压边动作。
55.图5为本发明工作状态图(三)。从图5中可以看出，压边杆5停止向左运动，实现压
边动作，此时冲杆2继续向左运动，实现拉伸动作。直到前死点冲杆2停止向左移动。
56.图6为本发明工作状态图(四)。从图6中可以看出，曲柄连杆机构带动冲杆2向右运动，主动抵压面8与被动抵压面9接触，从而带动压边杆5克服弹性组件6的弹性力向右运动，松开压边直到冲杆2处于后死点位置时停止。
57.下面针对本发明的其他实施情况以及结构变化作如下说明：
58.1.以上实施例中，所述曲柄连杆机构具体由曲轴13、主连杆14、摆杆15、次连杆16组成(见图7)。但本发明不局限于此，曲柄连杆机构可以有一些变化形式，这是本领域技术人员可以理解和知晓的。
59.2.以上实施例中，所述主动抵压面8设置在滑块7上，并且位于滑块7面朝后方的侧面上(见图7)。但本发明不局限于此，可以将主动抵压面8改设置在冲杆2上，理论上只要使主动抵压面8相对于冲杆2呈固定定位即可，这是本领域技术人员可以理解和知晓的。
60.3.以上实施例中，所述弹性组件6采用气囊17(见图8)，但本发明不局限于此，可以采用气缸，或者弹簧，或者液压缸。这是本领域技术人员可以理解和知晓的。
61.4.以上实施例中，第一限位面10均设置在后座12前侧面上。但本发明不局限于此，其实第一限位面10也可以设置在压边模4上。这是本领域技术人员可以理解和知晓的变化。
62.5.以上实施例中，所述直线驱动机构采用的是曲柄连杆机构，但本发明不局限于此，也可以采用齿轮齿机构、丝杆螺母机构、多连杆机构、气缸、液压油缸以及直线电机等。这是本领域技术人员可以理解和知晓的变化。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。