CN108818735A - 一种冲孔机的机架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲孔机的机架结构，包括具有工作台面的机架，在工作台面的上方设有用于安装冲孔机构的横臂，横臂的两端通过支撑臂与机架固定连接。横臂上设有能沿横臂直线移动的驱动安装座，驱动安装座上设有由冲孔动力电机驱动并能上下运动的冲刀连接座。在驱动安装座的下方设有与横臂固定连接的冲刀安装座，冲刀安装座上设有至少两个并排布置的冲刀安装杆。
Description
技术领域
本发明涉及服装、箱包、鞋类加工领域的冲孔设备，具体地说是一种在布料、皮革等薄型材料上进行冲孔作业的全自动冲孔机。
背景技术
在服装、箱包、鞋类加工领域中，经常需要对薄型材料如布料、皮革等进行冲孔作业。发明专利名称：一种无纺布冲孔成型装置，专利申请号：201010202137.7公开了一种无纺布冲孔成型装置，该装置包括气动冲压装置、刀模装置、电动传送装置及电动机箱体，气动冲压装置设在该装置的上部，刀模装置连接在气动冲压装置的下部，该刀模装置支撑连接在电动机箱体顶面平台上，电动传送装置设在电动机箱体的上部。该专利公开的无纺布冲孔成型装置，由于采用气动冲压装置，因此冲孔的效率低，无法快速连续的进行冲孔。电动传送装置只能将物料由输入方向向输出方向单向传递，因此一次只能冲一排的孔，并且电动传送装置无法控制物料进给的尺度，在冲孔时每个孔的间距只能按电动传送装置的传送速度进行调节，无法准确控制和调节每个孔之间的间距。电动传送装置的输送机构为主动轮和从动轮，只能用于挤出成型后的吊紧带输送，使用范围局限性大。
发明内容
本发明针对现有冲孔设备机架结构不合理，无法承受高速冲孔作业需求的问题，而提供一种冲孔机的机架结构，提高冲孔机的刚性和稳定性，以提高冲孔速度，并能适应大幅物料的冲孔作业。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种冲孔机的机架结构，包括具有工作台面的机架，在工作台面的上方设有用于安装冲孔机构的横臂，横臂的两端通过支撑臂与机架固定连接。横臂上设有能沿横臂直线移动的驱动安装座，驱动安装座上设有由冲孔动力电机驱动并能上下运动的冲刀连接座。在驱动安装座的下方设有与横臂固定连接的冲刀安装座，冲刀安装座上设有至少两个并排布置的冲刀安装杆。
为优化上述技术方案，本发明还包括以下改进的技术方案。
上述的驱动安装座滑动设置在横臂上，冲刀连接座的下部设有与任意一个冲刀安装杆相连接的接口座。横臂上固定有用于驱动驱动安装座直线移动以使冲刀连接座的接口座与对应的冲刀安装杆相连接的切换电机。
上述的横臂上设有将切换电机的动力轴旋转运动转化为驱动安装座直线移动的直线传动机构。
上述的直线传动机构包括固定在横臂上的两个第一同步轮以及设置在两个第一同步轮之间的第一同步带。其中主动侧的第一同步轮转轴与切换电机的动力输出轴相连接，第一同步带的带体与驱动安装座相连接。
上述横臂是具有中空腔体的管状臂。两个第一同步轮和第一同步带安装在中空腔体内。切换电机固定在横臂的侧壁上，并与横臂内的其中一个第一同步轮相连接。侧壁具有长槽，第一同步带通过穿过长槽的同步带连接件与驱动安装座相连接。
上述的驱动安装座上固定有冲孔动力电机和用于引导冲刀连接座上下运动的第一导向结构。冲孔动力电机的动力输出轴通过冲刀传动机构与冲刀连接座相连接。
上述的冲刀传动机构包括与冲孔动力电机相连接的曲轴，冲刀连接座的上端通过连杆与曲轴上的曲拐部相连接。
上述的冲刀安装杆通过第二导向结构能上下运动的设置在冲刀安装座上。冲刀安装座具有弹簧安装板，在弹簧安装板与冲刀安装杆上端部之间设有复位弹簧。
上述的第二导向结构包括固定在冲刀安装座上的导轨以及与冲刀安装杆相连接的滑块。冲刀安装杆的下部套设有能上下运动的压料套，压料套与滑块之间设有缓冲弹簧。
上述的第一导向结构为导向轴套。
与现有技术相比，本发明的冲孔机，其横臂、支撑臂及机架构成龙门式结构，提高结构刚性和承载力，因此可以安装更大功率的冲孔动力电机，以及更大刚性的冲刀安装杆和冲刀，适应各种厚料的冲孔作业，并能满足高速冲孔要求的稳定性。采用龙门式结构后，可以扩大工作台面的面积，适应大幅物料的冲孔作业需求。采用冲孔动力电机驱动的冲刀连接座，利用冲孔动力电机的高转速，有效提高冲孔运行速度，每分钟冲孔数可以达到1000个以上，最高可以达到2000个孔以上。
附图说明
图1是本发明实施例的立体结构示意图。
图2是图1中送料控制模块的立体结构示意。
图3是图2另一角度的立体结构示意图。
图4是本实施例中冲刀连接结构的立体结构示意图。
图5是图4的剖面内部结构示意图。
图6是另一实施例中冲刀连接结构的立体结构示意图。
图7是图6的剖面内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图7所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：机架1、工作台面11、横臂12、长槽12a、支撑臂13、切换电机14、驱动安装座2、冲孔动力电机21、曲轴22、导向轴套23、冲刀连接座3、连杆31、接口座32、第一配合面32a、卡爪33、转动部33a、卡合部33b、气缸连接部33c、第二配合面33d、连接气缸34、凹槽34a、转轴35、冲刀安装座4、弹簧安装板4a、冲刀安装杆41、复位弹簧42、压料套43、缓冲弹簧44、冲刀45、X向驱动电机5、夹料座51、直线模组52、Y向驱动电机6、Y向导轨61、Y向滑座62、驱动连杆63、Y向传动齿轮组64、Y向同步带65、Y向同步轮66。
实施例1
如图1所示，本发明的冲孔机的机架结构，包括具有工作台面11的机架1。在工作台面11的上方设有用于安装冲孔机构的横臂12，横臂12的两端通过支撑臂13与机架1固定连接。
横臂12上设有能沿横臂12直线移动的驱动安装座2，驱动安装座2上设有由冲孔动力电机21驱动并能上下运动的冲刀连接座3。在驱动安装座2的下方设有与横臂12固定连接的冲刀安装座4，冲刀安装座4上设有至少两个并排布置的冲刀安装杆41。每个冲刀安装杆41的下端可以连接用于冲制各种样式孔的冲刀45。
驱动安装座2滑动设置在横臂12上，冲刀连接座3的下部设有与任意一个冲刀安装杆41相连接的接口座32。横臂12上固定有用于驱动该驱动安装座2直线移动以使冲刀连接座3的接口座32与对应的冲刀安装杆41相连接的切换电机14。
横臂12上设有将切换电机14的动力轴旋转运动转化为驱动安装座2直线移动的直线传动机构。多个冲刀安装杆41在驱动安装座2直线移动方向上排列，通过控制切换电机14的工作行程，驱动安装座2移动到相应的工作位置，使冲刀连接座3与下方对应的冲刀安装杆41连接。
本实施例中，冲刀安装座4上设有五个并排布置的冲刀安装杆41，每个冲刀安装杆41可以安装特定尺寸和样式的冲刀45。通过切换电机14控制驱动安装座2的工作位置，可以自动化的选择其中任意一个冲刀45进行冲孔作业，从而节省更换冲刀45的步骤，提高冲孔作业效率。冲刀安装座4上的冲刀安装杆41数量还可以是3个、4个、6个或更多个。
通过冲孔机控制***可以自由设定某个坐标点孔使用的冲刀45，当作业到该孔时，冲孔机控制***通过向切换电机14发出控制指令，使驱动安装座2移动设定的行程，冲刀连接座3与设定的冲刀安装杆41连接，从而实现切换冲刀45。
在优选实施例中，直线传动机构包括固定在横臂12上的两个第一同步轮以及设置在两个第一同步轮之间的第一同步带。其中主动侧的第一同步轮转轴与切换电机14的动力输出轴相连接，第一同步带的带体与驱动安装座2相连接。除了优选实施例提供的同步带直线传动机构，本发明中的直线传动机构还可以选用轴承丝杠传动、链传动、齿轮齿条传动等公知方式，将电机的旋转动力转化为驱动安装座2的直线运动。
横臂12、支撑臂13及机架1构成龙门式结构，提高结构刚性和承载力，因此可以安装更大功率的冲孔动力电机21，以及更大刚性的冲刀安装杆41和冲刀45，适应各种厚料的冲孔作业，并能满足高速冲孔要求的稳定性。
在优选实施例中，横臂12是具有中空腔体的管状臂。两个第一同步轮和第一同步带安装在中空腔体内。切换电机14固定在横臂12的侧壁上，并与横臂12内的其中一个第一同步轮相连接。侧壁具有长槽12a，第一同步带通过穿过长槽12a的同步带连接件与驱动安装座2相连接。
驱动安装座2上固定有冲孔动力电机21和用于引导冲刀连接座3上下运动的第一导向结构。冲孔动力电机21的动力输出轴通过冲刀传动机构与冲刀连接座3相连接。
冲刀传动机构包括与冲孔动力电机21相连接的曲轴22，冲刀连接座3的上端通过连杆31与曲轴22上的曲拐部相连接。驱动安装座2具有壳体，壳体在图1中省略，曲轴22通过轴承转动安装在壳体上。冲孔动力电机21与曲轴22之间还可以设有齿轮传动结构。为了便于调试，壳体上还可以设有手轮，手轮通过齿轮传动结构可以手动驱动曲轴22转动。
本发明采用冲孔动力电机21作为驱动力，冲孔动力电机21的最大运行速度可以超过2000转/分钟，因此本发明的最大冲孔速度也可以超过2000孔/分钟，大大提高冲孔效率。实际使用过程中，可以通过齿轮传动结构减速，使曲轴22的工作转速位于1200转/分钟至2000转/分钟，即每分钟冲孔数为1200个至2000个。
冲孔动力电机21和冲刀传动机构设于横臂12上，可以提高工作台面11的面积，便于对大幅的物料进行冲孔作业。
冲刀安装杆41通过第二导向结构能上下运动的设置在冲刀安装座4上。冲刀安装座4具有弹簧安装板4a，在弹簧安装板4a与冲刀安装杆41上端部之间设有复位弹簧42。冲刀安装杆41在复位弹簧42的作用力下，位于高位，便于冲刀连接座3的对接。
第二导向结构包括固定在冲刀安装座4上的导轨以及与冲刀安装杆41相连接的滑块。冲刀安装杆41的下部套设有能上下运动的压料套43，压料套43与滑块之间设有缓冲弹簧44。
本实施例中，第一导向结构为导向轴套23，冲刀连接座3穿设在导向轴套23内。导向轴套23与驱动安装座2固定连接，引导冲刀连接座3上下运动。第一导向结构还可以采用导轨滑块、导向轴承等公知的导向结构。同样，第二导向结构除了使用导轨滑块结构外，也可以采用轴套、轴承等公知导向结构。
如图2和图3所示，冲孔机通过定位送料机构，将物料的冲孔点送至工作状态的冲刀45下方，按物料上设定的冲孔坐标点依次进行冲孔作业。
定位送料机构包括用于夹持物料的夹料座51和送料控制模块，送料控制模块连接有接受控制信号的X向驱动电机5和Y向驱动电机6。Y向驱动电机6通过Y向传动组件驱动位于工作台面11上方的直线模组52能沿工作平面Y坐标方向直线移动。直线模组52沿工作平面X坐标方向布置。X向驱动电机5设置在直线模组52上，并通过X向传动组件驱动夹料座51沿直线模组52在X坐标方向直线移动。
送料控制模块根据输入的XY坐标点，控制X向驱动电机5和Y向驱动电机6的工作行程，使夹料座51上固定的物料移动到对应的XY坐标点。通过软件编程，可以自由设置各个冲孔点的坐标，实现冲孔点的间距、冲孔点排列形状的布置。另外通过冲孔机控制***，还可以定义各个冲孔点坐标使用的冲刀45。
机架1上设有检测直线模组52运动到基准点的Y向基准检测传感器。直线模组52上设有检测夹料座51运动到基准点的X向基准检测传感器。在送料工作开始，X向驱动电机5工作直到X向基准检测传感器检测X方向位于基准点，同样Y向驱动电机6工作直到Y向基准检测传感器检测Y方向位于基准点的位置。
送料控制模块根据输入的XY点坐标与基准XY点坐标的差值，分别计算X向驱动电机5和Y向驱动电机6的工作行程，并分别向X向驱动电机5和Y向驱动电机6发送工作行程指令。
机架1固定有沿Y坐标方向布置的Y向导轨61。直线模组52通过Y向滑座62滑动设置在该Y向导轨61上，并与Y向传动组件相连接。
Y向传动组件包括Y向同步带65和布置在同步带两端的Y向同步轮66。Y向驱动电机6与其中一端的Y向同步轮66相连接，Y向同步带65的带体与Y向滑座62固定连接。
Y向导轨61和Y向传动组件布置在工作台面11的下方，夹料座51和直线模组52位于工作台面11的上方，并驱动物料沿工作台面11的XY方向移动。
在优选实施例中，机架1设有两组并排的Y向导轨61，直线模组52固定有两组并排的Y向滑座62。机架1上设有两组分别与Y向滑座62相连接的Y向同步带65。两组Y向同步带65主动端的Y向同步轮66通过驱动连杆63相连接。驱动连杆63的中部通过Y向传动齿轮组64与Y向驱动电机6相连接。
直线模组52包括铝型材壳体，在铝型材壳体的两端分别设有X向同步轮，在直线模组52内部设有与X向同步轮相连接的X向同步带。夹料座51通过X向滑座滑动设置在直线模组52的侧壁，并与X向同步带相连接。
夹料座51设有用于固定物料的夹料气缸。物料可以通过模板夹持，模板安装到夹料座51上，再通过夹料气缸固定模板。
如图4和图5所示，在冲刀连接座3的下部设有能与冲刀安装杆41连接及脱离的接口座32，接口座32设有两个能将冲刀安装杆41两侧卡合的卡爪33。冲刀连接座3上设有驱动卡爪33转动以实现卡合或松开动作的连接气缸34。
卡爪33具有通过转轴35与冲刀连接座3转动连接的转动部33a、以及绕转轴35转动以开合的卡合部33b、以及用于驱动卡爪33转动的气缸连接部33c。
接口座32具有与冲刀安装杆41配合以向冲刀安装杆41施加向下冲力的第一配合面32a。冲孔动力电机21将旋转动力转为化冲刀连接座3的上下运动，冲刀连接座3在向下运动过程中，通过接口座32的第一配合面32a向冲刀安装杆41施加向下冲力，以使冲刀45在物料上冲孔。
卡合部33b与冲刀安装杆41配合以向冲刀安装杆41施加向上回复力的第二配合面33d。冲刀连接座3在向上运动过程中，通过卡合部33b的第二配合面33d向冲刀安装杆41施加向上拉力，使冲刀45回到高位。
当冲孔速度达到1000转/分钟以上时，由于冲刀连接座3与冲刀安装杆41采用活动连接方式，两者的配装间隙在高速的上下运动中，难以避免产生较大的噪音，同时在冲刀连接座3带动冲刀安装杆41由向下变为向上运动时，两者之间的瞬间作用力非常大，普通的连接结构无法承受这么大的作用力，两者连接间隙变大后也会增加噪音。本发明针对该难题，适应高速冲孔作业的要求，采用卡爪33卡合结构，并且气缸连接部33c与转轴35之间的力臂大于等于第二配合面33d受力点与转轴35之间的力臂，减小连接气缸34的负荷。
本实施例中，气缸连接部33c中心与第二配合面33d的受力点在同一竖直平面，此时气缸连接部33c与转轴35之间的力臂等于第二配合面33d受力点与转轴35之间的力臂。连接气缸34的驱动杆端部制有凹槽34a，气缸连接部33c位于凹槽34a内。连接气缸34的驱动杆端部与气缸连接部33c还可以采用销轴等其他活动连接方式，在连接气缸34的驱动杆伸缩过程中带动卡爪33的转动。
在凹槽34a内部制有第一阶梯面，气缸连接部33c在凹槽34a内时，通过第一阶梯面卡合作用可以使气缸连接部33c形成自锁。同样，在第二配合面33d也具有第二阶梯面，这样当冲刀连接座3与冲刀安装杆41连接，连接气缸34驱动卡爪33锁住冲刀安装杆41后，气缸连接部33c中心和第二配合面33d分别处于自锁状态。即使连接气缸34断气，也不会造成冲刀连接座3与冲刀安装杆41分离情况。这种自锁状态也能承收冲刀连接座3带动冲刀安装杆41向上运动的拉力，从避免运行过程中两者产生配装间隙及产生较大的噪音。
冲刀安装杆41通过第二导向结构能上下运动的设置在冲刀安装座4上。冲刀安装座4具有弹簧安装板4a，弹簧安装板4a上制有直线排列的多个安装孔，每个安装孔内都设有一个冲刀安装杆41。在弹簧安装板4a与冲刀安装杆41上端部之间设有复位弹簧42，接口座32与冲刀安装杆41的配合面边缘制有斜面。复位弹簧42使冲刀安装杆41处于上限位置，当驱动安装座2横向移动时，冲刀连接座3的下端可以贴着冲刀安装杆41的上端移动。接口座32与冲刀安装杆41的配合面边缘制有斜面，可以引导接口座32与冲刀安装杆41的对接，避免冲刀连接座3在移动过程中因高度精度不够而卡位。
冲刀连接座3通过第一导向结构安装在驱动安装座2上。冲孔动力电机21固定安装在驱动安装座2，并通过冲刀传动机构与冲刀连接座3连接。
冲刀连接座3、曲轴22和用于驱动曲轴22转动的冲孔动力电机21安装在驱动安装座2上，并通过驱动安装座2的水平移动使冲刀连接座3与任意的冲刀安装杆41对接。
实施例2
如图6和图7所示，是冲刀连接结构的另一种实施方式。本实施例中，冲刀连接结构同样包括能与冲刀安装杆41连接及脱离的接口座32，接口座32设有两个能将冲刀安装杆41两侧卡合的卡爪33。冲刀连接座3上设有驱动卡爪33转动以实现卡合或松开动作的连接气缸34。
卡爪33具有通过转轴35与冲刀连接座3转动连接的转动部33a、以及绕转轴35转动以开合的卡合部33b、以及用于驱动卡爪33转动的气缸连接部33c。
连接气缸34的驱动杆端部制有凹槽34a，气缸连接部33c位于凹槽34a内。连接气缸34的驱动杆端部与气缸连接部33c还可以采用销轴等其他活动连接方式，在连接气缸34的驱动杆伸缩过程中带动卡爪33的转动。
接口座32具有与冲刀安装杆41配合以向冲刀安装杆41施加向下冲力的第一配合面32a。冲孔动力电机21将旋转动力转为化冲刀连接座3的上下运动，冲刀连接座3在向下运动过程中，通过接口座32的第一配合面32a向冲刀安装杆41施加向下冲力，以使冲刀45在物料上冲孔。
卡合部33b与冲刀安装杆41配合以向冲刀安装杆41施加向上回复力的第二配合面33d。冲刀连接座3在向上运动过程中，通过卡合部33b的第二配合面33d向冲刀安装杆41施加向上拉力，使冲刀45回到高位。
转动部33a中心所在的竖直平面与第二配合面33d受力点偏离时，两者偏离的距离越大，第二配合面33d受力点的力臂越长。因此在工作运行过程中，冲刀安装杆41向卡爪33施加的力矩会越大，当冲刀安装杆41施加的力矩超过气缸连接部33c对转动部33a中心施加的力矩时，接口座32在拉动冲刀安装杆41向上运动过程中就会产生间隙和噪音。因此转动部33a中心所在的竖直平面与第二配合面33d受力点之间的距离越小越好。
为提高冲刀连接座3与冲刀安装杆41之间的连接可靠性，避免运行过程中的高负荷使连接关系产生间隙和噪音，本实施例中，将转动部33a中心与第二配合面33d的受力点布置在同一竖直平面。转动部33a中心即转轴35处，当卡合部33b与冲刀安装杆41配合后，由转动部33a中心直接向冲刀安装杆41施加向上的拉力，连接气缸34只负责控制卡爪33在连接冲刀安装杆41时的转动。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
Claims (10)
1.一种冲孔机的机架结构，包括具有工作台面(11)的机架(1)，其特征是：在所述工作台面(11)的上方设有用于安装冲孔机构的横臂(12)，所述横臂(12)的两端通过支撑臂(13)与机架(1)固定连接；所述横臂(12)上设有能沿横臂(12)直线移动的驱动安装座(2)，所述驱动安装座(2)上设有由冲孔动力电机(21)驱动并能上下运动的冲刀连接座(3)；在驱动安装座(2)的下方设有与横臂(12)固定连接的冲刀安装座(4)，所述的冲刀安装座(4)上设有至少两个并排布置的冲刀安装杆(41)。
2.根据权利要求1所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的驱动安装座(2)滑动设置在横臂(12)上，所述冲刀连接座(3)的下部设有与任意一个冲刀安装杆(41)相连接的接口座(32)；所述横臂(12)上固定有用于驱动所述驱动安装座(2)直线移动以使冲刀连接座(3)的接口座(32)与对应的冲刀安装杆(41)相连接的切换电机(14)。
3.根据权利要求2所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的横臂(12)上设有将切换电机(14)的动力轴旋转运动转化为驱动安装座(2)直线移动的直线传动机构。
4.根据权利要求3所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的直线传动机构包括固定在横臂(12)上的两个第一同步轮以及设置在两个第一同步轮之间的第一同步带；其中主动侧的第一同步轮转轴与所述切换电机(14)的动力输出轴相连接，所述第一同步带的带体与所述驱动安装座(2)相连接。
5.根据权利要求4所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述横臂(12)是具有中空腔体的管状臂；所述的两个第一同步轮和第一同步带安装在中空腔体内；所述的切换电机(14)固定在横臂(12)的侧壁上，并与横臂(12)内的其中一个第一同步轮相连接；所述的侧壁具有长槽(12a)，所述的第一同步带通过穿过长槽(12a)的同步带连接件与所述的驱动安装座(2)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的驱动安装座(2)上固定有冲孔动力电机(21)和用于引导冲刀连接座(3)上下运动的第一导向结构；所述冲孔动力电机(21)的动力输出轴通过冲刀传动机构与所述冲刀连接座(3)相连接。
7.根据权利要求6所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的冲刀传动机构包括与冲孔动力电机(21)相连接的曲轴(22)，所述冲刀连接座(3)的上端通过连杆(31)与曲轴(22)上的曲拐部相连接。
8.根据权利要求1所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的冲刀安装杆(41)通过第二导向结构能上下运动的设置在冲刀安装座(4)上；所述的冲刀安装座(4)具有弹簧安装板(4a)，在弹簧安装板(4a)与冲刀安装杆(41)上端部之间设有复位弹簧(42)。
9.根据权利要求8所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的第二导向结构包括固定在冲刀安装座(4)上的导轨以及与冲刀安装杆(41)相连接的滑块；所述冲刀安装杆(41)的下部套设有能上下运动的压料套(43)，所述压料套(43)与滑块之间设有缓冲弹簧(44)。
10.根据权利要求6所述的一种冲孔机的机架结构，其特征是：所述的第一导向结构为导向轴套。
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