具有多個導向件的旋轉設備和旋轉成形方法
2023-06-06 21:31:51 1
專利名稱：具有多個導向件的旋轉設備和旋轉成形方法
技術領域：
本發明涉及金屬板的成形，其使用具有安裝於旋轉設備上的模具的旋轉成形設備，用於旋轉和順序接觸該金屬板；並涉及一種具有用於旋轉設備的多個導向件的設備和一種金屬板成形的方法。
背景技術：
至少從二十世紀三十年代起，具有簡單的C形截面的金屬板立筋(sheetmetal studs)已經製造了很多年。已經提出了多種用於在金屬板立筋上形成開口的方案，例如美國專利2088781和加拿大專利1192015。
形成這些開口是困難的。在機器中，模具沿環形路徑運行，金屬板沿線性路徑運行。在短暫的時間間隔內，在模具自身的線速度和金屬板的線速度之間的線速度存有微小的變化。這種速度變化會引起金屬板的變形。此外，在旋轉設備中，任一對模具中的每個模具的平面在即將於金屬板上閉合之前必須彼此平行，並且在閉合期間及開啟之後也必須保持平行一段持續的時間。模具自身安裝於模架上，模架安裝於擺動承座(semi rotary bearings)上。導向滾柱沿該模架的前緣和後緣設置。隨著前導向滾柱和後導向滾柱的旋轉，它們必須沿著不同的路徑運行。還需要速度調節器來使模架的線速度與金屬板的線速度相匹配。
並且理想的是提供一種旋轉設備，在該旋轉設備中，僅在每根軸的一端由軸承架來支撐軸，每個軸的另一端未被支撐。該種「敞開(open sided)」式的旋轉設備比傳統設計更具有優越性。
發明內容
本發明包括旋轉成形設備，該旋轉成形設備具有一對中心旋轉體；可擺動地安裝於每個旋轉體上的一個或多個模架；旋轉體支撐件，用於在旋轉體的至少一端支撐所述旋轉體，並且其特徵在於還包括模架導向件，其設置在所述模架上，位於所述模架的一端，並與所述旋轉體承載支撐件相鄰；以及至少兩個凸輪板，其與每個所述旋轉體支撐件相鄰，用於所述模架導向件的導向。
優選地，具有兩個旋轉支撐件，一個旋轉支撐件位於旋轉體的一端，並且所述凸輪板安裝於一個所述的支撐件上。
優選地，具有第一凸輪板以及由兩個部分構成的第二凸輪板，該第二凸輪板具有用於模架導向件的出入口。
優選地，由可變速的電動機驅動所述旋轉體，並包括控制裝置，用於與金屬板工件的運動時間相關地控制該電動機。
優選地，該控制裝置在一個位置使電動機增速並在朝向第二位置運行時使電動機減速，之後再使電動機增速。
優選地，具有兩個旋轉體，每個旋轉體具有第一端和第二端，並且旋轉體支撐件支撐一端，兩個分開的支撐件支撐另一端。
優選地，具有多個模架和多個旋轉體。
優選地，在第二導向凸輪上具有可擺動的導向橋接件，以允許在旋轉中的一個位置處接觸導向滾柱。
本發明還提供了一種金屬板工件成形的方法。
圖1是用於描述本發明的旋轉設備的立體圖；圖2是沿圖1的線2-2的剖視圖；圖3是可由圖1和圖2的設備製造的立筋工件類型的一種形式的立體圖；圖4是圖3的側視圖；圖5是模架的立體圖，其示出了獨立於旋轉設備安裝的模具；圖6是模架的側視圖；圖7是模架一端的端視圖；圖8是在圖1的右端的旋轉體支撐板和凸輪的立體圖；圖9是圖8的旋轉體支撐板的正視圖；圖10是圖1的設備的左側旋轉體支撐板的立體圖；圖11是圖10的旋轉體支撐板的正視圖；
圖12是第一和第二凸輪板部的立體圖；圖13是圖12中的凸輪板部的正視圖；圖14是半弓形的凸輪部的立體圖；圖15是圖14中的半弓形凸輪板部的正視圖；圖16是一個凸輪導向件的立體圖；圖17是圖16的側視圖；圖18是圖16的仰視圖；圖19是圖8的右側支撐板的正視圖，其示出了凸輪滾柱處於上死點和下死點的位置；圖20是圖19的立體圖，其示出了上旋轉體和下旋轉體的凸輪滾柱處於它們的上死點位置；圖21是該設備的另一實施例的立體圖，該設備被設計成在金屬板工件的單側操作；圖22是圖21的設備的側視圖；圖23是圖21的設備的端視圖；圖24是顯示模具與金屬板的分離點在接觸之前、之中、以及之後的旋轉速度變化的圖表；圖25是另一實施例的立體圖；圖26是圖25的側視圖；圖27是用於使旋轉體加速和減速的速度控制的方塊圖。
其中，附圖標記說明如下10-中心腹板 12-側邊折彎 14-側邊折彎16-開口18-支柱 20-折邊 22-彎鉤(虛線) 30-設備32-上旋轉體 34-下旋轉體 36-模架38-模具40-中心軸 42-端軸部 44-承載系統46-端板48-端板 50-底座 52-下齒輪 54-端部軸56-上齒輪 58-端部軸 60-電動機 62-速度控制裝置64-主齒輪 66-補償齒輪 68-承載凹座70-軸承74-軸頸 76-平面模具區域 78-凸起面 80-頂出銷；82-頂出杆 84-端部 86-成角度的表面88-頂出滾柱
90-第一凸輪92-第二凸輪 94-中心部 96-半弓形部；98-通道100-出入口102-出入口 104-前導向滾柱106-後導向滾柱 108-軸110-軸 112-導杆114-半弓形表面 116-半弓形表面120-橫梁122-橫梁124-支撐臂 126-支撐臂130-橋接件 132-凸出部134-彈簧具體實施方式
本發明涉及一種旋轉設備，用於在金屬板工件上旋轉成形各種構造和開口。
例如，如果開口是穿過金屬立筋衝裁形成的，那麼在兩個開口之間必須要實現切割長度。該設備提供了定位開口的裝置以及暫時越過開口以保留較大的金屬板長度的裝置，跨過該金屬板長度就可以進行切割。
工件W具有中心腹板10以及兩側邊折彎12和14。該中心腹板10形成有一系列的開口16。在這種情況下，這些開口通常是三角形的，並且每個三角形的方向沿著該腹板的長度是交替變化的。這樣，金屬板的支柱18限定於相鄰的開口16之間。這些支柱18通常沿工件W的長度形成為Z字形或斜線形。開口16的周圍形成有折邊20。
沿工件W的長度方向連續地縱向形成縱向側邊折彎12和14。一個這樣的折彎就可能足夠了，或者在其他情況下，可以有兩個或三個這樣的折彎來提供更大的強度或適於各種不同的應用。在某些情況下，一個側邊可以向外彎曲形成彎鉤22，如圖中的虛線所示。此彎鉤22用於形成混合混凝土和立筋的建築板(composite concrete and stud building panel)。
凸緣的典型實施例在美國專利4602467中示出。該專利涉及傳統的C形截面的立筋。
在形成混凝土板的薄外殼以圍繞建築物時，使用該實施例的構造22。立筋或工件W沿板的長度以例如16」或兩英尺的間隔嵌入，並且上面的工件和下面的工件還與矩形柵格相結合。
工件W或金屬立筋已示出於美國專利2088781和2167666中。
然而，這種一般類型的立筋僅是可以製造出的多種不同的產品中的一種。其生產速度高，成形精度極好，並且具有柔性，以可以生產具有不同寬度、不同長度和不同構造的工件。
圖1和圖2描述了一種旋轉設備30。該旋轉設備30包括上主旋轉體組件32和下主旋轉體組件34。在此實施例中，每個旋轉體都具有兩個模架36。每個模架36支撐模具38。模具38與使用固定衝壓(即進行垂直往復運動而不進行旋轉的衝壓)的傳統的陽模和陰模在絕大多數方面都是類似的。
在此實施例中，每個中心旋轉體32和34包括相對細長的中心軸部40以及兩個厚重的端承載軸(end bearing shaft)42。每個端承載軸42都安裝於各自的承載系統44中，並且承載系統44安裝於端板46和48上。典型地，端板46和48安裝於底座50上，從而它們可以被放置在生產線上。上旋轉體32和下旋轉體34通過下驅動齒輪52連接在一起，該下驅動齒輪52安裝於下旋轉體的端承載軸42的端延伸部(end extension)54上，並且上齒輪組件56安裝於上旋轉體的端承載軸42的端延伸部58上。下旋轉體的端承載軸的延伸部54適於連接到任何合適的原動機60和傳動箱上。典型地，在這種情況下，該原動機是直流電動機(圖27)。該電動機60可以是具有速度控制裝置62的任何類型的電動機，從而其旋轉速度可以被精確地控制和改變。速度控制裝置62又由CPU控制。上齒輪組件56包括主齒輪部64和外部的齒隙補償齒輪66。該齒隙補償齒輪66可調節地相對於主齒輪部64旋轉和固定，以便消除在上齒輪組件56和下驅動齒輪52之間的任何齒隙。除了軸的延伸部之外，四個端承載軸42中的每一個都基本上以與圖2所示相同的方式形成。
每個端承載軸42都設置有兩個承載凹座68，圍繞每個旋轉體的軸以180E有角度地隔開。在每個承載凹座68內都具有軸承或軸套70，其由合適的頂蓋(cap)支撐在適當的位置。
圖5、6和7中的每個模架36在其每一端都設置有端軸頸(end stub shaft)74。該端軸頸74容置於在端承載軸42的承載凹座68中的軸承70內。這樣，每個模架36可圍繞兩個軸頸74之間延伸的軸擺動。如圖5所示，每個模架36都沿其長度方向形成有通常為平面的模具容置區76，其相對於旋轉體32和34朝向外。對於每個模架36而言，在每個模架36的相反側上形成有通常的凸起面(convex profile)78。
上旋轉體32和下旋轉體34的每一個將支撐兩個分開的模架36，每個模架36都適於在具上容置成形模具38。然而，本發明並不局限於每個旋轉體兩個模架的使用方式。在相同的情況下，可以使用四個模架。
兩個旋轉體沿相反方向旋轉，一個旋轉體順時針旋轉，而另一個旋轉體逆時針旋轉，並通過齒輪52和56連接。因此，模架36上的上模和下模38在大約兩個旋轉體32和34的最近點(即分別在180度和360度)的位置處彼此對準(registration)，然後彼此逐漸分離。模架將在大約90E和270E的位置處彼此相隔最遠。在上旋轉體32上的模架36上的模具38通常是陽模，而在下旋轉體34上的模具38通常是陰模或凹模。
對金屬板工件實際衝裁出的金屬板部分將形成廢料或者稱為「金屬塊(slug)」，並且這些金屬塊將暫時保留在下旋轉體34上的模具38的凹腔內，並通過下面將描述的合適的金屬塊頂出銷80頂出。模具的頂出銷80通過安裝於下旋轉體34中的橫向頂出杆82運行，並具有向外延伸至下旋轉體34的一端的端部。該杆82的內端84形成有成角度的表面86，並且當杆82向內移動時，成角度的表面86與頂出銷80配合併將金屬塊從模具38中頂出。該杆82通過彈簧沿相反方向運行，並且頂出銷80也通過彈簧而縮回。
每個模具的頂出杆82的運行將依次藉助安裝於圖2中端板48上的操縱滾柱88來實現。
模架導向模架36的導向包括第一凸輪90和第二凸輪92，其安裝在與每個旋轉體32和34的每一端相鄰的端板46和48上。如圖所示，第一凸輪90形成為基本上橢圓形的一個板，如圖12、13和14所示，可以看出，第二凸輪92包括第一基本上橢圓形的中心凸輪部94和第二半弓形的凸輪部96，如圖15、16和17所示。橢圓部94和半弓形部96在其間限定了滾柱通道98，並且在該空間的每一端都具有實際上的「出入口」100和102。出入口的功能將在下面描述。第一凸輪90和第二凸輪92以及弓形部96位於右側承載板46和左側承載板48上，其彼此鏡像設置，還設置成與下旋轉體34和上旋轉體32對準。因此，存在有四個第一凸輪90和四個第二凸輪部94以及四個弓形部96。
每個模架36都設置有前導向滾柱104和後導向滾柱106，其設置成與它們各自的模架36的前緣和後緣對準，並與模架軸頸的中心軸線40的相對側等距隔開。該前導向滾柱104安裝於軸108上，軸108使該前導向滾柱關於其各自的模架36向外偏置。該後導向滾柱106安裝在軸110上，該軸110使後導向滾柱106位於比前導向滾柱104更接近於它們的模架36的位置。這樣偏置的前導向滾柱和後導向滾柱允許前導向滾柱和後導向滾柱圍繞在各自的第凸輪90和第二凸輪92上轉動，並由此沿著彼此具有不同形狀的、由各自的第一導向凸輪90和第二導向凸輪92限定的前導向路徑和後導向路徑運行。可以看出，隨著旋轉體32和34的旋轉，模架36將與和各自的第一導向凸輪90和第二導向凸輪92相配合的前導向滾柱104和後導向滾柱106一起旋轉360度。由前導向滾柱104和後導向滾柱106限定的導向路徑將在每個360E的旋轉中相交兩次。這兩條路徑的相交出現在由第二凸輪板94和半弓形的凸輪部96之間限定的出入口100和102的位置處。
該半弓形的凸輪部96在模架閉合和開啟的位置點形成有用於前導向滾柱和後導向滾柱的附加導杆112，如圖15，16和17所示。這些導杆112形成有兩個上淺半弓形導向面和兩個下淺半弓形導向面114和116，其分別從即將閉合之前、閉合過程中以及要開啟釋放的位置處被定位成與前導向滾柱104和後導向滾柱106分別配合。這些導杆112與半弓形的凸輪部96整體地形成，並沿第一導向凸輪90和第二導向凸輪92的側邊安裝，如圖19所示。
運行在運行時，上旋轉體32和下旋轉體34沿相反方向旋轉，例如圖1中的箭頭所示，並且用W表示的金屬板工件從中穿過。隨著下旋轉體和上旋轉體的旋轉，它們各自的下模架和上模架36會旋轉，接下來，一對下模架和上模架36將靠近以與金屬板接觸。隨著它們的接近，模具38將對金屬板工件進行衝裁和/或成形，然後再開啟並從金屬板W的各側分離。在閉合和開啟下模架和上模架36時，模架36的線速度將發生微小變化，並且不能與以固定速度移動的金屬板的線速度精確地匹配。在即將在金屬板上閉合之前，模架36將以較慢的速度以線性方式移動。在180度和360度旋轉體32和34的上死點和下死點的位置處，模架的線速度將與工件W的線速度相匹配。然後，隨著模架36被再次開啟，模架36的線速度將相對於工件下降。
為了克服此問題，通過速度控制裝置62和CPU來控制電動機60，以便在即將閉合之前，使上旋轉體32和下旋轉體34暫時加速旋轉，然後隨著旋轉體使模架36到下死點和上死點，逐漸降低旋轉體的旋轉速度，之後，隨著模架的開啟，電動機再次使旋轉體加速。然後，速度控制裝置62使電動機返回到其固定旋轉速度，直到下一對模架36即將接近閉合位置為止。這種速度的逐漸暫時上升、之後下降、之後上升、之後下降是根據增量而產生的，最大的增量出現在相對於180度和360度的模架的最大角位移的位置。在閉合或開啟過程中，隨著模架36的角位移逐漸從接觸之前的位置點到死點逐漸減少，每個增量逐漸減少，然後，從死點到開啟位置點再次逐漸增加。速度變化的增量在圖24的圖表中示出。這樣，使得模架可以在即將閉合和開啟之前的位置點沿弓形路徑移動，其中其線速度與金屬板工件的速度相同。
該控制特徵還可以使旋轉體32和34暫時停止或越過，以在金屬板工件的構造之間提供間隙。立筋必須製成特定長度。在每個立筋的上端和下端，金屬必須未被任何開口損壞。通過給CPU編程，電動機可以在諸如上死點和下死點的任一側上、模架處於大約90E和180E的位置處暫時停止。在此位置處，金屬板工件W將能夠自由地在旋轉體32和34之間穿過。該金屬板工件通常可以由位於旋轉體32和34下遊的適宜形式的剪切機(未示出)切割成理想的長度。該剪切機的定時和操作是與「越過」形成於工件中的開口的時間相關的，以加工出理想的長度。
控制旋轉體32和34的旋轉速度的電動機的控制能力的另一特徵是其可以在工件W中形成的開口和構造的中心之間的距離內發生變化。對CPU重新編程，使得旋轉體32和34在上死點和下死點之間以足夠的速度運行，在模架處於90E和270E的位置處時具有短暫的停頓。這將或多或少地允許工件通過旋轉體之間，而模具不與工件接觸和形成構造。
其他實施例在某些情況下，理想的是提供敞開式的旋轉設備，其中，旋轉體僅在一端被支撐，旋轉體的另一端未被支撐。這種旋轉設備的另一種形式示於圖21、圖22和圖23中。除了模架36設置有前導向滾柱和後導向滾柱，以及凸輪和凸輪部僅在一個端板上之外，旋轉體32和34以及模架36的基本構造基本上與以上描述的相同。上旋轉體32和下旋轉體34的外端由厚重的橫梁120和122以及支撐臂124和126支撐，以給旋轉體32和34的外端提供承座。
這樣，金屬工件W可以穿過圖21所示的設備的開口側而被放置在適當的位置，並且可以採用與以上描述基本相同的方式由旋轉體、模架和模具形成構造。
工件的一邊可以從臂124和126之間延伸出來。
這給該設備的使用提供了很大的柔性。
在某些情況下，理想的是提供不同的導向系統，以獲得從第二凸輪94的表面到半弓形的凸輪部96的平穩轉換。為了這種變化，如圖25和圖26所示，擺動臂或橋接件130可擺動地安裝於每個半弓形的凸輪部96上。該橋接件130可在開啟和閉合位置之間擺動，並隨著前導向滾柱104和後導向滾柱106從與半弓形的凸輪部96接觸轉換到與導杆112接觸，對該前導向滾柱104和後導向滾柱106進行導向。
橋接件130具有凸出部132，其延伸到後導向滾柱106的路徑中。彈簧134連接在該橋接件130和導杆112之間。
圖25和圖26示出了兩個位置處的橋接件，即在上方的橋接件開啟，並且在下方的橋接件閉合。
如圖25所示，彈簧134將橋接件130偏壓於閉合(下方)位置，並且當需要正轉或反轉時，允許其擺動到開啟(上方)位置，如圖25所示。
權利要求
1.一種旋轉成形設備，其具有一對旋轉體以及一個或多個可擺動地安裝於所述旋轉體上的模架，用於沿線性路徑移動的金屬板工件的反覆成形，其中包括旋轉體承載支撐件，用於在所述旋轉體的至少一端支撐所述旋轉體；模架，設置在所述旋轉體上；以及模架導向件，設置在所述模架上，位於所述模架的一端，並與所述旋轉體承載支撐件相鄰；其特徵在於還包括至少兩個凸輪板，其與每個所述的旋轉體承載支撐件在所述的至少一端相鄰，用於所述模架導向件的導向；以及出入口，其設置在所述凸輪板上，用於進出所述模架導向件的通道。
2.如權利要求1所述的旋轉成形設備，其特徵在於包括有兩個旋轉體承載支撐件，一個旋轉體承載支撐件設置在所述旋轉體的一端，並且其中所述凸輪板安裝於所述承載支撐件中的一個承載支撐件上，所述承載支撐件中的另一個承載支撐件與所述凸輪板相分離。
3.如權利要求1所述的旋轉成形設備，其特徵在於包括有至少一個第一整體單件的凸輪板以及一個由至少兩個部分構成的第二凸輪板，所述第二凸輪板限定可以使所述模架導向件通過的出入口。
4.如權利要求3所述的旋轉成形設備，其特徵在於所述模架限定有前緣和後緣，並且所述模架導向件設置在至少一個所述前緣和一個所述後緣上。
5.如權利要求1所述的旋轉成形設備，其特徵在於包括有可變速的電動機，並包括控制裝置，用於與金屬板工件的運動時間相關地、間斷地使所述電動機減速和增速。
6.如權利要求3所述的旋轉成形設備，其特徵在於該第二凸輪板是基本上橢圓形的凸輪部和與所述橢圓形的凸輪部隔開的半弓形的凸輪部，並且在所述橢圓形的凸輪部和所述半弓形的凸輪部之間限定有導向通道。
7.如權利要求6所述的旋轉成形設備，其特徵在於在所述半弓形的凸輪部和所述橢圓形的凸輪部的端部之間限定有出入口。
8.如權利要求7所述的旋轉成形設備，其特徵在於包括有在軸上安裝的前緣導向件，並包括滾柱，所述滾柱可旋轉地安裝於所述前緣導向件和所述模架之間的所述軸上。
9.如權利要求1所述的旋轉成形設備，其特徵在於可進行電動機控制，從而在所述模架的第一預定位置使該電動機增速，並在所述模架的第二預定位置使該電動機減速，之後在所述模架的第三預定位置使該電動機增速，然後再使所述電動機減速。
10.如權利要求1所述的旋轉成形設備，其特徵在於所述承載支撐件支撐每個所述旋轉體的第一端，每個旋轉體的第二端未被支撐，並且兩個旋轉體安裝成彼此沿相反的方向旋轉，用於與穿過其間的金屬板工件配合。
11.一種金屬板工件成形的方法，將工件穿過兩個旋轉體之間，每個所述的旋轉體支撐至少一個模具，以成形所述金屬板，其特徵在於包括如下步驟以預定的第一旋轉速度使所述旋轉體沿相反方向旋轉；在第一預定位置使所述旋轉體增速；逐漸降低所述旋轉速度直到第二預定位置；逐漸增加所述旋轉速度直到第三預定位置；以及之後降低所述旋轉速度至所述預定的第一旋轉速度。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於該第一預定位置是所述模具與所述金屬板即將接觸之前的位置，並且所述第三預定位置是所述模具剛剛與所述金屬板分離之後的位置。
13.如權利要求11所述的方法，其特徵在於所述模具連接到模架上，並且其中所述模架可擺動地安裝在各自的旋轉體上，所述金屬板工件成形的方法還包括下述步驟隨著所述旋轉體的旋轉對所述模架進行導向，使所述模架上的所述模具在所述第一預定位置處於彼此平行的平面上，以及使所述模具保持在所述平行平面上直到所述第三預定位置。
全文摘要
一種旋轉成形設備，包括一對中心旋轉體；一個或多個可擺動地安裝於所述旋轉體上的模架，以反覆成形沿線性路徑移動的金屬板工件；旋轉體承載支撐件，用於至少在旋轉體的一端支撐旋轉體；模架導向件，設置在所述模架上，位於所述模架的一端，並與所述旋轉體承載支撐件相鄰；以及至少兩個凸輪板，其與每個旋轉體承載支撐件相鄰，用於所述模架導向件的導向。
文檔編號B21D22/16GK1743095SQ20051009940
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月30日 優先權日2004年8月30日
發明者埃內斯特·R.·博德納爾 申請人:Gcg控股有限公司