一种冲孔装置及多工位冲孔机的制作方法

本发明属于皮革加工领域，更具体地，涉及一种冲孔装置及多工位冲孔机。

背景技术：

当前科学技术突飞猛进,市场竞争日趋激烈,现代社会中竞争无处不在，产品质量与产量是保证企业在激烈的市场竞争中立于不败之地的根本。目前，在皮革制品的生产过程中，皮革切割机只能对小于3毫米厚度的常规皮革进行冲孔，且一次只能冲单个或双个的孔，这种冲孔速度慢，效率低，成本高，而且适用范围小，技术难以满足客户的使用要求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种冲孔装置，其目的在于通过改进传动机构，使刀头在旋转的同时进行冲压，提升冲孔厚度，由此解决现有技术中冲孔薄的技术问题。本发明还提供了一种多工位冲孔机，其目的在于，将多个冲孔装置进行组合，实现多工位操作，由此解决现有技术中冲孔效率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种冲孔装置，包括：气缸、冲刀连杆、冲刀压板、旋转驱动杆、冲刀和从动轮；

气缸具有活塞杆，活塞杆上下两端均伸出气缸外；活塞杆与冲刀连杆平行布置，活塞杆与冲刀连杆的上端均连接冲刀压板，并且冲刀连杆可以自身轴线为旋转轴线相对于冲刀压板转动；冲刀安装于冲刀连杆下端；

从动轮包括轮齿和轴套；轮齿沿轴套外侧周向分布；轴套套在冲刀连杆下部，轴套上沿轴向设置至少一个滑槽，旋转驱动杆一端位于滑槽中，另一端固定于冲刀连杆上。

进一步地，该冲孔装置包括冲刀压簧；轴套为上大下小的阶梯轴构造，轴套内部设有上大下小的阶梯孔；轮齿设于轴套大端，滑槽设于轴套小端；冲刀连杆下端插入轴套下部的小孔内，且能在小孔内上下自由运动；冲刀压簧上端顶在冲刀连杆上部的侧向凸起上，冲刀压簧下端顶在轴套阶梯孔的大孔底面。

进一步地，该冲孔装置包括转轴和转轴轴承；转轴轴承安装于冲刀连杆顶端，转轴上端设于冲刀压板下表面的旋转槽内，转轴下端设于转轴轴承中。

进一步地，滑槽中设有驱动杆轴承，用于支承旋转驱动杆并随旋转驱动杆一起在滑槽中上下移动。

进一步地，该冲孔装置包括压料脚、压料导杆和压料压簧；压料脚套在活塞杆下部，且可在活塞杆下部上下运动；压料导杆与活塞杆平行设置，压料导杆下固定在压料脚上，以与活塞杆配合限制压料脚的运动平面；活塞杆下部设有挡圈，挡圈位于压料脚上方；压料压簧的上端顶在挡圈上，压料压簧的下端顶在压料脚上。

进一步地，该冲孔装置包括冲刀导套、冲刀拉杆和冲刀筒夹；冲刀连杆下端设有外螺纹；冲刀导套内部为上大下小的阶梯孔构造，上端大孔为螺纹孔，用于与冲刀连杆下端的外螺纹对接；冲刀拉杆为内六角螺栓，包括螺帽和螺柱，螺帽位于冲刀导套内部的大孔内，螺柱位于冲刀导套内部的小孔内；冲刀导套内部的小孔下端为锥状开口；冲刀筒夹的外轮廓与锥状开口相匹配，冲刀筒夹的上部设有螺纹孔，用于与冲刀拉杆的螺柱配合；冲刀筒夹的下部用于夹持冲刀。

进一步地，该冲孔装置包括由内到外依次套在冲刀导套外部的滚珠套、滚珠衬套和导套座；导套座位置固定，滚珠衬套固定于导套座内部，滚珠套的侧壁设有滚珠，滚珠一侧与滚珠衬套内表面接触，另一侧与冲刀导套外表面接触。

为了实现上述目的，另一方面，本发明提供了一种多工位冲孔机，包括至少两个如上任意一段所述的冲孔装置。

进一步地，该多工位冲孔机包括冲刀座，冲刀座设有至少两个连杆孔；各冲孔装置的冲刀连杆一一对应设于各连杆孔内；

每个冲孔装置的气缸均包括气缸孔、上端盖和下端盖；气缸孔设于冲刀座上，上端盖和下端盖分别密封于气缸孔上端和下端；

活塞杆包括上杆、下杆以及固定在上杆与下杆之间的活塞；活塞与气缸孔的内壁滑动密封，上杆穿过上端盖且与上端盖滑动密封，下杆穿过下端盖且与下端盖滑动密封；

气缸孔内壁设有位于活塞上方的进气孔和位于活塞下方的出气孔。

进一步地，该多工位冲孔机包括电机、驱动轮、传动带、冲刀座板以及电磁阀；

驱动轮安装于电机的输出轴上，传动带将各冲孔装置的从动轮与驱动轮连接；

冲刀座板上设有分别连接各进气孔、各出气孔的气体通道，电磁阀用于控制各气体通道的通断，从而控制活塞杆运动。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、由于本发明将冲刀旋转结构和气动进给结构结合，工作时，冲刀旋转进给与冲压进给同时进行，能够使得冲孔厚度更高，根据不同材料最高冲孔厚度可达15毫米；

2、直接利用冲刀压簧抬起冲刀气缸仅需在下冲时启动，大大节约能源；

3、冲刀连杆上端通过转轴和转轴轴承与冲刀压板相连，在冲刀压板下压时大大降低了冲刀连杆的旋转阻力，提升旋转冲孔性能；

4、使用驱动杆轴承将旋转驱动杆与滑槽之间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，能够减缓磨损，提升使用寿命，并且能够降低冲压阻力，提升冲压性能；

5、设置压料脚可以避免冲刀上升时带起材料，提高加工效率与合格率；压料压簧一方面可以在冲压过程中以及冲刀离开皮革前确保压料脚压在材料上，另一方面可以配合冲刀压簧共同抬起冲刀；压料导杆与活塞杆平行设置则确保压料脚不会偏转位置；

6、冲刀导套内部的小孔下端为锥状开口，冲刀筒夹的外轮廓与锥状开口相匹配，冲刀筒夹的上部设有螺纹孔，用于与冲刀拉杆的螺柱配合，冲刀筒夹的下部用于夹持冲刀；如此设计可以利用冲刀拉杆拉紧冲刀筒夹，从而在锥状开口挤压下使冲刀筒夹夹紧冲刀，实现快速拆装冲刀；

7、滚珠套、滚珠衬套和导套座一方面可以限制冲刀导套的运动空间，确保冲刀导套上下运动为直线运动；另一方面，利用滚珠将滑动摩擦转换为滚动摩擦，大大降低冲刀导套转动和上下运动的阻力，提升旋转冲孔性能；

8、将两个以上的冲孔装置组合，则可一次冲两个以上的孔，并且由于冲刀可拆装更换，还可根据需要同时冲不同孔径的孔；

9、直接在冲刀座上开设气缸孔作为气缸的气腔，并将冲刀装置的活塞杆安装在该气缸孔内，从而将气缸与冲刀座集成为一体,结构更紧凑、占用空间更小；

10、利用传动带连接驱动轮与各冲孔装置的从动轮，可以使各冲刀同步旋转；而利用各电磁阀独立控制各活塞杆运动，配合更换冲刀，则可根据不同需求实现任意数量、任意位置、任意孔径的同步旋转冲孔加工。

附图说明

图1是冲孔装置组装图；

图2是四工位冲孔机组装图；

图3是图2的俯视图；

图4是是图3的a-a剖视图；

图5是是图4的局部i放大图；

图6是图4的局部ii放大图；

图7是图4的局部iii放大图；

图8是六工位冲孔机组装图；

图9是图4的俯视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-冲孔组件

11-升降螺母12-活塞杆121-上杆

122-下杆123-挡圈124-内六角螺杆

13-上端盖131-上端盖封盘132-上端盖密封圈

133-上端盖轴封14-活塞141-活塞本体

142-活塞封圈15-下端盖151-下端盖封盘

152-下端盖轴封153-下端盖密封圈154-下端盖缓冲垫

16-冲刀压板17-冲刀连杆171-旋转驱动杆

172-驱动杆轴承173-螺纹孔174-转轴

175-转轴轴承176-转轴限位螺母18-冲刀压簧

19-冲刀

2-旋转组件

21-从动轮211-轮齿212-轴套

213-滑槽22-上轴承23-下轴承

24-导套座25-冲刀拉杆26-滚珠衬套

27-滚珠套28-冲刀导套29-冲刀筒夹

3-压料组件

31-压料脚311-垫片32-压料孔

33-压料压簧34-压料导杆35-干式轴承

4-冲刀座

41-气缸孔42-进气孔43-出气孔

5-旋转驱动组件

51-电机52-驱动轮53-传动带

6-冲刀座板7-电磁阀

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1～7为本发明的第一实施例。本发明的第一实施例是一种冲孔装置以及由该冲孔装置组成的四工位冲孔机。

如图1～3，本发明的冲孔装置包括冲孔组件1、旋转组件2、压料组件3，本发明的四工位冲孔机包括四个冲孔装置，以及冲刀座4、旋转驱动组件5、冲刀座板6、电磁阀7。

请参照图1，冲孔组件1包括升降螺母11、活塞杆12、上端盖13、活塞14、下端盖15、冲刀压板16、冲刀连杆17、冲刀压簧18、冲刀19。气缸具有活塞杆12，活塞杆12上下两端均伸出气缸外；活塞杆12与冲刀连杆17平行布置，活塞杆12与冲刀连杆17的上端均连接冲刀压板16，并且冲刀连杆17可以自身轴线为旋转轴线相对于冲刀压板16转动；冲刀19安装于冲刀连杆17下端。

请参照图4和图5，活塞杆12包括上杆121、下杆122、挡圈123、内六角螺杆124。上端盖13包括上端盖封盘131、上端盖密封圈132、上端盖轴封133。活塞14包括活塞本体141、活塞封圈142。下端盖15包括下端盖封盘151、下端盖轴封152、下端盖密封圈153、下端盖缓冲垫154。冲刀座4包括气缸孔41、进气孔42、出气孔43以及连杆孔(未标号)。

本实施的上端盖与下端盖结构相同，为了展示上端盖封盘131的构造，图5略去了上端盖缓冲垫。上端盖缓冲垫和下端盖缓冲垫154一方面避免活塞本体141与上端盖封盘131、下端盖封盘151直接相撞，另一方面避免活塞本体141运动到极限位置时堵塞进气孔42或出气孔43。

请参照图4、图6和图7，旋转组件2包括从动轮21、上轴承22、下轴承23、导套座24、冲刀拉杆25、滚珠衬套26、滚珠套27、冲刀导套28、冲刀筒夹29。冲刀连杆17包括旋转驱动杆171、驱动杆轴承172、螺纹孔173、转轴174、转轴轴承175、转轴限位螺母176。

从动轮21包括轮齿211和轴套212；轮齿211沿轴套212外侧周向分布；轴套212套在冲刀连杆17下部，轴套212上沿轴向设置一个滑槽213(在其他实施例中可以设置两个关于轴套212的轴线对称的滑槽213)，旋转驱动杆171一端位于滑槽中，另一端固定于冲刀连杆17上。

各冲孔装置的冲刀连杆17一一对应设于各连杆孔内。上端盖13和下端盖15分别通过上端盖密封圈132和下端盖密封圈153密封于气缸孔41上端和下端。活塞本体141与气缸孔41的内壁通过活塞封圈142滑动密封，上杆121穿过上端盖13且与上端盖13通过上端盖轴封133滑动密封，下杆122穿过下端盖15且与下端盖15通过下端盖轴封152滑动密封。气缸孔41内壁设有位于活塞14上方的进气孔42和位于活塞14下方的出气孔43。

请参照图3和图5，驱动轮52安装于电机51的输出轴上，传动带53将各冲孔装置的从动轮21与驱动轮52连接。冲刀座板6上设有分别连接各进气孔42、各出气孔43的气体通道，各电磁阀7用于独立控制各气体通道的通断，从而独立控制活塞杆运动。在本实施例中，通过两个定滑轮(未标号)调整传动带53的走向，尽可能地增大传动带53与从动轮21的接触面积，从而提升传动力和稳定性。

工作时，针对不同厚度的材料，通过调节电机主轴转速和调节气缸压力改变冲刀的旋转速度和冲压进给速度，从而使得冲孔厚度更高。经实验根据所选加工材料的不同，最高冲孔厚度可达15毫米。

本实施例的工作过程如下：

1、启动电机51，通过传动带53带动四个从动轮21同步转动，从动轮21的轴套212通过滑槽213带动转轴轴承175进而带动转轴174，转轴174带动冲刀连杆17旋转，冲刀连杆17依次通过冲刀导套28、冲刀筒夹29带动冲刀19同步转动；

2、四个电磁阀独立控制四个气缸的气体通道，压缩空气通过冲刀座板6的气体通道分为四路到达四个气缸孔41，进而独立控制四个活塞杆12，四个活塞杆12分别带动各自连接的冲刀压板16运动，通过冲刀压板16下压各自对应的冲刀连杆17，冲刀连杆17依次通过冲刀导套28、冲刀筒夹29带动冲刀19进行冲孔。

通常可以根据实际加工需求，通过可编程控制器(如plc、mcu等)按照预设加工程序独立控制四个电磁阀，根据设定的孔径大小，选择合适的冲刀就近冲孔。

在冲孔过程中，压缩气体通过分为四路到达四个气缸推动四个活塞杆14向下运动，此时压料压簧33推动压料脚31向下运动直至压住皮革材料，下杆122继续向下运动，压料压簧33被压缩，同时上杆121带动上方的冲刀压板16，使冲刀连杆17下压，带动冲刀19进行冲孔，且使冲刀压簧18也处于压缩状态。冲孔结束后压缩空气断开，冲刀压簧18和压料压簧33复位，将活塞杆12和冲刀连杆17顶起。而在压料压簧33恢复初始长度之前，压料压簧33会一直将压料脚31压在皮革材料上以免被冲刀19带起，直至冲刀19脱离皮革材料且压料压簧33恢复初始长度，下杆122才会通过垫片311将压料脚31提起。最终冲刀19和压料脚31均复位。压料脚31在冲孔全过程中均压住皮革材料，保证冲孔质量。

请参照图8、9，为本发明的第二实施例，是一种六工位冲孔机，其与第一实施例的四工位冲孔机区别在于，增加了两个冲孔装置，其他元件的连接规则、操作方式均相同，工作过程及原理也相同。

在其他实施例中(未图示)，本发明的多工位冲孔机可以在第一实施例和第二实施例的基础上，通过增删冲孔装置，实现三工位至任意多工位的组合加工。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。