CN1088639C - 材料进给装置 - Google Patents

Abstract

一种材料进给装置，可容易地调整材料进给速度和长度。一星齿轮偏心设置于驱动轴顶端，和与驱动轴同心设置的齿轮的内齿轮啮合。星齿轮的节圆直径等于内齿轮节圆半径。第一传送部件在材料进给方向上线性运动，第二传送部件在垂直于材料进给的方向上运动。驱动轴的旋转使星齿轮沿内齿轮边转动边移动。第二传送部件在齿轮直径方向上往复运动。第一传送部件和可移动夹持装置在材料进给方向上线性往复运动，材料进给至加工机床。

Description

材料进给装置

                              技术领域

本发明涉及一种材料进给装置，尤其涉及一种通过可松开夹持材料的夹持装置的线性往复运动向加工机床进给材料的材料进给装置。

                              背景技术

一般地，向加工机床如压机等进给材料传统上是通过在该技术领域被称作夹钳送料机的材料进给装置来完成的。材料进给装置包括适于可松开地夹持进给材料的夹持装置，通过其线性往复运动把材料进给至加工机床。夹持装置的线性往复运动一般通过气缸来完成。另外也可以通过任何适合的机械式线性往复运动机构来完成。可以认为线性往复运动机构是多种机构的结合，如滚珠丝杠进给机构、皮带进给机构、曲柄滑块机构、采用限制凸轮如筒形凸轮或槽凸轮的进给机构或者带有伺服马达的类似机构。

采用气缸的传统的材料进给装置通过挡块或类似零件调整支持装置往复运动的范围来控制材料进给量。调整还需要移动挡块。因此，进给的精确调整是很困难的。另外，材料进给装置是通过夹持装置和挡块的接触来制动夹持装置的。这就会由于装置和材料的惯性产生冲击。遗憾的是，冲击和惯性的作用会导致不能高精度地完成材料的进给。

另外，上述的利用马达和机械驱动机构的结合形成的夹持装置的往复运动是通过改变马达的旋转方向来实现的，同时根据马达的转数来设定材料进给量。遗憾的是，在夹持装置的每一往复运动过程中都需要控制马达的开始、停止、正常旋转、反向旋转、加速和减速等等，这就导致马达的控制过于复杂和困难。

                       发明内容

本发明是针对现有技术的上述缺陷提出的。

因此，本发明的目的是提供一种材料进给装置，其可容易地调节或控制材料进给速度和材料进给长度，并能简化装置结构。

本发明提供了一种向加工机床间歇进给材料的材料进给装置。该材料进给装置包括：一齿轮，其带有内齿轮并可转动；一驱动轴，其轴与所述齿轮轴线对齐并可转动；一星齿轮，其节圆直径等于所述齿轮的所述内齿轮的节圆半径，随所述驱动轴的转动，沿所述内齿轮移动同时转动，并保持与所述内齿轮啮合；一驱动装置，用于使所述驱动轴转动；一第一传送部件，用于在材料进给方向上进行线性往复运动；一可移动夹持装置，安装于所述第一传送部件上，用于夹持和放开材料；以及一第二传送部件，位于所述第一传送部件上，可沿基本上垂直于材料进给的方向移动，并与所述星齿轮工作连接。因此所述星齿轮相对于所述齿轮的所述内齿轮的转动使所述第二传送部件在所述齿轮的直径方向上往复运动，致使所述第一传送部件和可移动夹持装置沿着材料进给方向往复运动。

在本发明的方案中，材料进给装置还包括调整装置，用于使齿轮转动预定的角度从而在其旋转方向上可选择地设定齿轮的位置，从而调整第一传送部件的往复距离。

在本发明的方案中，调整装置包括设置于所述齿轮上的外齿轮，与外齿轮啮合的调整齿轮以及使调整齿轮旋转的操纵部件。

在本发明的方案中，材料进给装置还包括显示部件，用于显示由调整装置设定的第一传送部件往复运动的距离。

                          附图说明

通过下面结合附图对本发明的详细说明，将很容易体会并可以更好地理解本发明的这些和其它目的以及伴随产生的多个优越性，其中：

图1是本发明材料进给装置的一实施例的正视截面图；

图2是图1材料进给装置的内部结构俯视简图；

图3是图1的材料进给装置进行了局部剖的右视图；以及

图4(a)和图4(b)是图1所示材料进给装置的驱动原理示意图。

                     具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的材料进给装置。

图1至4(b)描述了本发明材料进给装置的实施例。该实施例的材料进给装置，在图1和图2中由标号1总体表示，其适于在如图1和2的箭头所示的水平方向上，在推动进给过程中把带状材料间歇进给至右侧加工机床(未示出)，在拉动进给过程中，将材料从右侧的加工机床向左间歇进给。

材料进给装置1包括机架2，其位于装置内部基本上中心位置，其具有可绕其中心轴线旋转并竖直延伸的驱动轴3。机架2内还设置了作为驱动装置的伺服马达4。伺服马达4上装有竖直向下伸出的输出轴。驱动轴3的底端与伺服电机4的输出轴通过由皮带轮和皮带组成的传动机构15工作连接。

机架2内还设有齿轮5，可在水平面上旋转。齿轮5的回转轴与驱动轴3对齐并通过轴承与驱动轴3顶端相连。因此，齿轮5即使在伺服马达4驱动驱动轴3旋转时也不随之旋转。齿轮5包括外齿轮6和内齿轮7。外齿轮6可以由蜗轮构成。

驱动轴3的顶端还设有一向外伸出的法兰。通过销9在法兰上装有星齿轮8，可在水平面上转动。作为星齿轮8的回转轴的销9，其轴线与驱动轴3的轴线互相平行。星齿轮8与齿轮5的内齿轮7相互啮合。星齿轮8的节圆直径与内齿轮7的节圆半径相等。更确切地说星齿轮8的节圆大小相当于齿轮5的内齿轮7的一半。这样，在伺服马达4的带动下驱动轴3的旋转使星齿轮8沿着内齿轮7运动同时转动且与内齿轮7保持啮合。

齿轮5的内齿轮7与作为调整齿轮的蜗杆10啮合。蜗杆10位于调整轴11的一端。调整轴11可转动地支撑于机架2，其另一端从机架2向外伸出。从机架2的另一端伸出一手轮12，作为操纵部件。这样，转动手轮12，就可以使调整轴11和蜗杆10转动，从而使齿轮5转动。这使得与齿轮5啮合的星齿轮8在转动的同时沿着内齿轮7运动，使齿轮5和星齿轮8相互啮合的位置绕着作为旋转中心的驱动轴3移动。

齿轮5具有与其底面相连的输出皮带轮13。输出皮带轮13通过轴承可转动地安装在驱动轴3上。机架2内设置转动编码器14，作为检测转角的检测装置。转动编码器14上装有带皮带轮(未示出)的输入轴。在输入轴皮带轮和输出皮带轮13之间设置皮带16。因此，当操纵手轮12转动齿轮5时，使星齿轮旋转运动或边旋转边运动，编码器14检测星齿轮8在齿轮5上绕驱动轴3转动的角度，并把该角度以信号形式输出。

下面将说明把上述驱动机构的旋转运动转变为线性往复运动的机构。

在机架2的上部设置了一对第一导向杆20，其在材料进给或传送方向上相互平行。第一导向杆20上设有第一传送部件21，可在材料进给方向上进行线性往复运动。第一传送部件21包括一对滑块22，可沿导向杆20移动，还包括用于连接两个滑块22的第二导向杆23。第二导向杆23与第一导向杆20垂直。

第二导向杆23上设有第二传送部件24，可在基本上垂直于材料进给方向的方向上移动。星齿轮8具有通过上述销9连于其上的连接件25，第二传送部件24通过销26与连接件25工作连接。在齿轮5的内齿轮7与星齿轮8互相啮合位置或两齿轮的节圆的公共位置上，第二传送部件24和连接件25连接在一起或相互连接。星齿轮8沿齿轮5的内齿轮7的运动使得第二传送部件24在水平面上沿着星齿轮8上一点形成的轨迹移动。第二传送部件24的这种运动使得第一传送部件21沿着材料进给方向移动。

现在结合图4(a)和4(b)，说明在运动过程中第二传送部件24的轨迹。如图4(a)所示，当小圆沿着大圆内圆周并与其接触滚动时，小圆上一点形成内圆滚线轨迹。假设大、小圆半径之比为2∶1，则内圆滚线构成在大圆直径上往复运动的线性直线。在如上所述的实施例中，设定星齿轮8的节圆直径等于内齿轮7的节圆半径，因此，第二传送部件24趋向于沿着齿轮5的直径线性移动。

若星齿轮8与齿轮5的内齿轮7啮合的初始位置定为材料进给方向最先点，如图4(a)所示，第二传送部件24的运动方向与齿轮5的直径方向一致，即平行于材料进给方向。因此，第一传送部件21沿对应于齿轮5的节圆直径的行程往复运动。在图4(a)中，行程对应于齿轮5的节圆直径D。另外，当操纵手轮12来旋转齿轮5时，使得星齿轮8与齿轮5的内齿轮7啮合的初始位置在材料进给方向上相对于最先点位置前进了θ角；第二传送部件24的运动方向仍与齿轮的直径方向一致，相对于材料进给方向偏斜了θ角。此时，第一传送部件21将以基于齿轮5的直径D的相应距离D·cosθ为行程往复运动。

如图2所示，机架2外侧设置了显示部件30，用于显示第一传送部件21往复运动的行程。在图4(a)的情况下，显示部件显示D；而在图4(b)的情况下，显示D·cosθ(θ≠0)。上述转动编码器14输出表示角度θ的信号。然后信号被输入控制部件(未示出)，完成Dcosθ的运算。运算的结果以任何合适的单位的数字的形式显示于显示部件30。因此看着显示部件30上的数字显示操纵手轮12，只要一个操作就可以调整或控制材料进给行程或装置1进给的材料的长度。

在材料进给方向上往复运动的第一传送部件21具有驱动杆31，与其近端相连，该杆与第一传送部件21的运动方向平行设置。驱动杆31由线性轴承32支撑，以便可沿其轴向移动。由线性轴承32支撑的驱动杆31有一远端从机架2伸出指向加工机床。驱动杆31的该端部设置可移动的夹持装置35，用于可放松地夹住进给材料。

可移动夹持装置35的构造如图3所示。特别地驱动杆31的末端紧固安装一基件36，该基件的上表面作为材料夹持表面，用于装卡进给材料。基件36的上表面紧固有卡具37，其上装有电磁线圈38。电磁线圈38的中心轴线是竖直的。电磁线圈38包括线圈绕组39和插棒式铁芯40，铁芯40可插入线圈绕组39并竖直移动。插棒式铁芯40的顶端设有法兰，与安装于线圈绕组39顶面上的磁板接触。螺栓状夹持件41插入插棒式铁芯40并穿过其中心，使夹持件41可以夹持位于夹持件41与夹持表面33之间的材料。夹持件41的顶部从插棒式铁芯40向上伸出，该顶部装有螺旋调节螺母42。因此，操纵夹持件41和调节螺母42就可以调整夹持件41相对于插棒式铁芯40底端的距离。线圈绕组39内设有弹簧43作为偏压装置，位于线圈39的底端凸缘和插棒式铁芯40的法兰之间。当电磁线圈38未通电时，插棒式铁芯40被弹簧43向上压而被抬起，形成线圈绕组39和法兰之间以及夹持件41下端和夹持表面33之间的预定距离的间隙。卡具37上设有挡块44，用于限定插棒式铁芯40的顶部位置。该挡块的竖直位置可以调整。

当线圈绕组39通电时，铁芯40克服弹簧43的弹性力向下压，使夹持件41可以向夹持表面33方向移动。因此，当进给材料位于夹持表面33上时，其被夹持于夹持件41和夹持表面33之间。

机架2顶部设有固定的夹持装置50，靠近可移动夹持装置远离加工机床的一侧。固定夹持装置50除了不能移动以外，基本上与可移动夹持装置35的结构相同，在可移动夹持装置35夹持材料移动时，固定夹持装置50不夹持材料。当可移动夹持装置35放开材料回到初始位置时，固定夹持装置50夹持材料，这样在加工机床工作时，可以防止材料的错位。

在固定夹持装置50和可移动夹持装置35的上方设有一可打开的箱形罩51。在机架2远离加工机床的一侧设有一对第一导向辊52，用于对进给材料进行导向并保持与材料的上、下表面接触，还设有一对第二导向辊53，用于导向并保持与材料的两侧面接触。

下面将说明所述实施例的材料进给装置的结构。

所述实施例中材料进给装置1的进给材料可以是例如带形的细长金属材料。该材料可以绕在卷筒上靠近装置1并由装置1连续地进给或输送。

当需要进行材料的推动进给时，材料从固定夹持装置50上松开，然后被靠近固定夹持装置50的可移动夹持装置35所夹持。用两个夹持装置35和50夹持材料仅仅通过给线圈39充电就可牢固完成。在给线圈39充电后，铁芯40克服弹簧43的弹性力向下移动，使得夹持件41把材料牢固夹持在夹持件和夹持表面33之间。当线圈的充电中断后，弹簧43向上移动铁芯40，材料便从夹持件41上松开。

装置1的间歇中断取决于加工机床的加工操作。更确切地说，伺服电机4在进给材料时停止而在加工机床完成操作时启动，使可移动卡具35返回到进给初始位置准备下一个进给操作。因此，装置1根据加工机床的操作反复启动和中止，在这一过程中只需要伺服电机4只按一个预定的方向转动和中断其转动，这就不需要伺服电机4反向转动。不进行反向转动简化了控制单元的结构。

装置1也可以采用机械或电磁启动的离合器机构根据加工机床的操作进行启动，而保持马达4以恒定速度旋转。这种结构使得装置1的工作和中断操作的完成与加工机床的操作相一致。因此，马达4不限于伺服马达。

在所述实施例的装置1中，材料的进给是通过伺服马达4来完成的，而夹持操作是通过电磁线圈38来完成的。伺服马达4和电磁线圈38的控制可通过电气控制来完成，使两者通过共用的控制部分(未示出)以所需的精确的时间受到控制。

伺服马达4带动驱动轴3旋转，使星齿轮8转动并沿着齿轮5的内齿轮7运动，使得与星齿轮8相连的第二传送部件24在齿轮的直径方向上往复运动。第二传送部件24的这种运动使第一传送部件21和与其相连的可移动夹持装置35沿着第一导向杆20线性往复运动，从而使夹持装置35夹持住材料并将其进给至加工机床。当通过可移动夹持装置35进给材料经过一个行程后，固定夹持装置50牢固夹持住材料，而可移动夹持装置35放开材料回到初始位置。然后，加工机床对材料进行加工。

第一传送部件21和与其相连的可移动夹持装置35的运动，如图4所示轨迹上的点，以如下方式进行：在运动的开始(行程的开始)降低速度或速率，然后再使其增加。然后，当运动终了或到达靠近加工机床的行程终点时，再次降低速度。因此，在材料进给开始时降低速度，在进给中增加速度，然后在进给到达终点的靠近加工位置处降低速度。

在进给开始的时候，需要可移动卡具35夹持住材料。因此，在进给开始时降低速度，可以为满足夹持操作的需要增加一段时间，就保证了在进给开始时，夹持装置35牢固地夹持住材料。

进给的材料具有惯性，这就有可能在材料为加工而以预定行程移动时，产生不应有的偏离预定位置的情况。所述实施例的装置能有效地避免这种缺陷，因为在材料靠近加工位置即行程末端时降低了速度，使得材料通过可移动夹持装置35的行程所限定的位置准确定位。

因此，在所述实施例的装置1中，可移动夹持装置35的往复运动机构使得进给的开始和结束阶段都在降速情况下进行，即使是在伺服马达4受控高速地增速或减速的时候也是这样。

装置1的结构使材料进给速度取决于伺服马达4的转速，因而增加伺服马达4的转速会导致进给速度的增加。

在装置1中，在一次操作或可移动夹持装置35的一个运动行程中材料进给的长度可以通过手轮12很容易地调节。材料进给长度的设定直接以数字形式显示于显示部件30，从而提高了可操作性。

当进行材料的拉动进给时，材料从固定夹持装置50松开，然后被位于加工机床一侧的可移动夹持装置35所夹持。然后，可移动夹持装置35夹持着材料并将其传送至固定夹持装置50。当可移动夹持装置35移动材料一个行程时，固定夹持装置50夹持住材料，然后可移动夹持装置35放开材料，返回到初始位置。之后，材料被加工机床加工。

在所述实施例的材料进给装置中，推动进给和拉动进给之间的转换可以通过电调节可移动夹持装置35的往复运动与可移动夹持装置35及固定夹持装置50夹持/放开材料之间的时间关系来实现。

另外也可以通过改变啮合关系，尤其是星齿轮8和齿轮5的内齿轮7之间的啮合位置来实现。尤其是可操纵手轮12来改变星齿轮8相对于齿轮5的内齿轮7的位置，从而改变材料进给长度。在本例中，当图4(b)中的θ角处于范围90°至270°时，角度θ处于90°至120°时与角度θ处于0°至90°和270°至0°的范围时相比，明显改变了材料的进给方向。因此，适当设定角度θ可以不改变上述的电时序而能改变材料进给方向。当改变角度θ来设定材料的进给方向和行程时，可设定0°至90°为一个材料进给方向，而90°至180°为另一个材料进给方向。

所述实施例的材料进给装置也可有效地用于不可能或不便于采用气压的场合，因为夹持机构和进给机构都是电驱动的。另外，该材料进给装置适于应用在任何加工机床上。但其更适于应用在冲压带状片材等的压力机床上。

另外，在所述实施例中，伺服马达作为材料进给装置的驱动装置来使用。也可以用压力机床的驱动力驱动用于该机床的所述实施例的装置1的驱动装置。为此，例如可采用联动装置把驱动力传递至装置1。在本例中，驱动力与加工机床的操作同步地间歇传递到装置1。这样在加工机床加工材料时中止材料进给操作，驱动力不传递至装置1，而在不加工材料时进行进给和回程操作。

综上所述，本发明的材料进给装置易于调整材料进给速度和材料进给长度，并简化了结构。因此，本发明允许在材料进给的开始和结束阶段降低进给速度，这种可满意地完成材料进给操作和材料的定位。

参照附图已对本发明优选实施例进行了一定程度的描述，根据上述技术可进行明显的改进或改变。应认识到在所附权利要求范围内，本发明可以不按照已特定描述过的方式实施。

Claims (4)

1.一种材料进给装置，用于间歇地向加工机床进给材料，包括：

一齿轮，带有内齿轮并可转动；

一驱动轴，其轴与所述齿轮轴线对齐并可转动；

一星齿轮，其节圆直径等于所述齿轮的所述内齿轮的节圆半径，随所述驱动轴的转动，沿所述内齿轮可转动地移动，并保持与所述内齿轮啮合；

一驱动装置，用于使所述驱动轴转动；

一第一传送部件，可在材料进给方向上进行线性往复运动；

一可移动夹持装置，安装于所述第一传送部件上，用于夹持和放开材料；和

一第二传送部件，位于所述第一传送部件上，可沿基本上垂直于材料进给的方向移动，并与所述星齿轮工作连接；

所述星齿轮相对于所述齿轮的所述内齿轮的转动使所述第二传送部件在所述齿轮的直径方向上往复运动，致使所述第一传送部件和可移动夹持装置沿着材料进给方向往复运动。

2.如权利要求1所述的材料进给装置，其特征在于，还包括调整装置，用于以所需角度转动所述齿轮，可选择地设定所述齿轮在其转动方向上的位置，从而调整所述第一传送部件的往复运动距离。

3.如权利要求2所述的材料进给装置，其特征在于，所述调整装置包括一个位于所述齿轮上的外齿轮，一个与所述外齿轮相啮合的调整齿轮，以及用于转动所述调整齿轮的操纵部件。

4.如权利要求2或3所述的材料进给装置，其特征在于，还包括显示部件，用于显示由所述调整装置设定的所述第一传送部件的往复运动的距离。

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