旋转冲压设备 本发明涉及旋转冲压设备，其用于在移动的带材中冲孔，特别是沿移动带材的纵轴线冲出具有显著长度的孔。
多年以来一直通过冲切移动带材来制孔。在许多情形中，如果孔相对较小，即，沿移动带材的纵轴线短，那么就可以满意地采用简单的旋转模具。但是，如果孔较长，即，沿移动带材具有显著的长度，那么就不能采用简单的旋转模具，即，装在旋转鼓或辊上的模具了。在这种情形中，工业中已经采用了所谓的飞模(flying die)。它们是安装在可沿直线轨道移动的滑架上的模具。滑架可沿移动中的带材的纵轴线往复间歇地在直线上移动。滑架从静止位置加速，达到移动带材的线速度。在此时滑架彼此相向移动，在带材上闭合模具，从而在模具正随带材纵向移动时冲出或穿透出孔。然后，模具打开，滑架沿轨道移回开始位置。这种系统要求使用相对较昂贵的设备，滑架的控制需要复杂地计算机控制装置，以便保证滑架达到与移动带材速度相匹配的速度，以及保证模具严格地在正确时间闭合，从而在需要的精确的点上制孔。另一个更为严重的问题在于，滑架的停止及其逆向，然后再一次为下一个孔使其加速，需要一个可测量的时间长度。在这个时间过程中，在带材上不能制孔。如果带材产品的设计具有间隔紧密的孔，那么，解决方案就是下述两者之一：
1.带材必须降速，使其速度慢得足以使模具滑架有时间返回其开始位置，然后开始其下一次加速，或者
2.生产线需构制两个或更多的飞模滑架，前后地安装并顺序地工作。
其中任一种解决方案在实际上都是昂贵及不可接受的。带材降速会减少每班的产量，从而增加生产成本。安装两个或更多飞模滑架的成本高，而且需要更为复杂的控制装置以保证孔在移动带材的正确位置上。
金属板工业尤其需要生产孔的间距相对较密的带材产品，这些孔沿带材纵轴线具有显著的长度。例如，一种广泛应用的金属板带材产品是所谓的清水墙柱(dry Wall stud)。这是一种基本呈C形的槽，由金属板带材制成，用于在各种办公室、商业和工业建筑中竖立墙和隔墙，通过是内部隔墙。尤其是这种产品的市场竞争性很高，厂商一直在寻求降低其成本、维持市场份额的方法。这种清水墙柱以紧密的间隔制有相对较大或长的孔。这些孔用于在建筑中使管道、电气或其它服务设施可以沿墙的内部穿过。
这只是可以用连锁移动的带材制造的典型产品的一个实例，无数其它产品可以用这种移动带材制造。带材可以是金属的或非金属的。最终产品可以是带有孔的带材产品，或者，在其它情形中，最终产品可以是从带材冲切成的带材部分。
显然一直需要有一种冲压或冲孔设备，这种设备可以在移动带材上冲出相对较大或长的孔而不致发生与飞模和移动滑架有关的上述问题。这种设备最好是以旋转鼓或辊为基础的，在其上安装模具，从而可以根据需要的间隔及需要的紧密程度冲出或制孔，在本说明书中称为“冲孔”，不致降低生产速度或引起额外的费用。相对较简单的控制装置可用来保证旋转模具，即，辊承载的模具按照与带材沿生产线的运动成定时关系工作，并保证当不需要孔时，辊不起作用，带材可在辊间通过而不被冲孔。具有沿带材轴线的“显著”长度的孔在本说明书中称为长孔而不管它们是圆形、矩形或任何其它形状的。“长孔”也包括从带材冲掉的物质或构件。
为了实现前述目的，本发明提供一种旋转冲压装置，其用于在移动的带材工件中冲孔，所述孔具有沿带材纵轴线的显著长度，该设备具有在带材工件的路径的相对两侧的一对辊；用作转动所述辊的动力装置，并且有安装在所述辊之一上的至少一个前模具，以及运动装置，用于相对于所述辊基本向外地移动所述模具，以便穿过所述带材冲出前模具孔，所述前模具孔限定一个前缘和一个后带材部分，在所述辊的另一个中有一个配合的前模具凹部，还具有一个与上述第一模具相邻的第二模具，所述第二模具设置得在一个与主导模具孔的带材后部相邻的点上接合并冲压带材，从而在所述带材中冲出所述主导模具孔的延续部分，因而所述第一模具孔限定一个连续的孔，它具有沿所述带材的所述纵轴线的显著长度，并限定一个远离所述前缘的后缘。
在本发明中，一个中间模具最好在前缘和后缘之间固定在所述辊上，使其不向外移动，以这种方式用于继续和延伸主导模具孔。
在本发明的一个特别有利的实施例中，设有一个活动的后模具，以便冲压所述带材，形成所述孔的后缘。
本发明也设置至少一个冲孔模具，它可相对于所述辊向外移动，用于在带材中冲出另一个孔，该孔沿带材纵轴线与被主、后模具冲出的所述长孔轴向间隔开来。
本发明最好设有用于转动所述辊的动力操纵装置，该动力操纵装置可间歇地工作。以便沿带材轴线以需要的纵向间距冲孔，当不需要孔的部位，所述辊不起作用，以便使带材在辊间通过而不被冲孔。动力操纵装置可以是一个可间歇工作的电机，或者可以包括一个离合器；因而电机可连续运转，而当需要时离合器工作以便向辊提供旋转动力。
在本发明中，辊可以构制得在带材的整个宽度上延伸，并且在带材两侧可转动地安装在轴承上。
在一个推荐实施例中，轴以悬臂方式安装在单一的支座上，该支座只设置在带材的一侧，辊的长度足以部分地横过带材，沿带材需要的轴线设置模具。
本发明提供模具操纵装置如凸轮装置。前模具安装在支承件上，该支承件伸入辊中，并终止在随动件内，该随动件设置得被凸轮装置接合。后部的和冲孔模具以类似的方式安装，并被凸轮装置接合。
在本发明中，在另一个辊上设置模具凹部，这些模具凹部与其各自的模具及带材的需要冲孔的接纳部分对准。最好设置敲出装置，以便从凹部敲出已冲孔的带材部分。
在作为本公开内容的一部分的权利要求书中更为具体地描述了本发明的各个新颖特征。为了更好地理解本发明、本发明的优点及其具体的目的，应参阅附图阅读对本发明的各推荐实施例的详细说明。
图1是本发明的在移动的工件中冲孔的旋转冲孔设备的总体立体图，并以虚线表示在设备下游已冲孔的带材；
图2是沿图1中2-2线的剖视图；
图3是带材工件一部分的顶视平面图，表示在其上冲出的短孔和长孔；
图4是成品的立体图，此例中是用于支承清水墙等的结构钢材；
图5是冲模的立体图；
图6是另一冲模的立体图；
图7是固定的中间冲模的立体图；
图8是后冲模的立体图；
图9是相应于图4和图5的示意图，表示在设备的第四旋转位置上借助冲孔模具冲出分开的短孔；
图10，11和12表示冲出短孔的其它位置；
图13是相应于图3的示意图，表示在设备的前旋转位置上借助前模具冲出长孔；以及
图14，15，16，17和18表示冲出长孔的其它位置。
现在首先参阅图1，该图表示总体标号为10的本发明的旋转冲压设备，带材工件W以虚线表示。带材连续地沿箭头A的方向从上游位置移向下游位置。这种带材可以是一段金属条带，一般是从卷材开绕形成的，借助本专业公知的位于上游的装置(未画出)支承。条带通常可以借助本专业公知的辊成形模具制成任何需要的形状。在具体的本例中，辊成形模具位于设备10的下游，但这并不是本发明的先决条件。在许多板材产品的情形中，如果需要的话，设备10可容易地装在辊模具的下游。
在设备10的位置上，带材可以是连续条带，在下游某处借助适当的切断模具装置将其切成适当的长度。
但是，在一种推荐的情形中，切断模具装置(在上游或下游)邻近于旋转冲压设备10设置(该切断模具装置未画出)，在以下述方式冲孔前后使带材保持平整的情形中可被切成适当的长度。
在这种情形中，带材在仍保持平整时被切断，在本实施例中，各段带材在辊模具(未画出)中形成适当的形状。显然在其它实施例中也可根本不设置辊模具。例如，最终产品也可以是从带材切出的部分，或者，带材的最终产品本身就是平的。
本发明是结合较短的孔12和较长的孔14的冲制而进行描述的。在所述的具体产品中，长、短孔是成对布置的。在这种情形中，只是为了进行说明，图示产品最终制成金属板材的清水墙柱。这种清水墙柱本身是公知的，图2是其典型的图示。它们通常的横截面为长方的C形，沿着柱的边缘两侧翻起凸缘。按照工业中的作法，这种柱需要有沿柱的纵轴线间隔开来的短孔12和长孔14，如图3和4所示。这些孔用于使管线及电气服务设施沿墙内通过，这是业界公知的。
短孔12，通常为圆孔，只用一个冲模冲制。长孔14沿带材纵轴线具有显著的长度。正是这些长孔引起了上述问题，本发明特别是为了高速旋转冲制这种具有显著长度的孔的。有利的是，本发明可以在同一设备上以下述方式连续地冲制短孔和具有显著长度的长孔。
但是，在某些情形中可能需要借助更为传统的设备在单独的辊对上冲制短孔。
显然，通常在旋转冲压设备10下游，在上述图示实例中在辊成形设备R中沿纵向弯曲成C形槽(图4)。这种纵向的长方C形弯曲的形成是使用本专业公知的传统辊成形模具进行的，无需进行描述和图示。
虽然本发明是针对在制造清水墙柱的方法中这一特定的情形描述的，但是，本发明显然具有更广泛的应用。本发明可以应用在需要在精确的纵向间隔上，在移动的带材上冲孔的场合。或者，本发明也可应用在需要从移动的带材上冲出特定形状的工件部分的情形中。在这种情形中，冲出的部分是最终产品。
带材一般是金属带材，但是在其它情形中也可以是各种需要以这种方式以高速、高精度从移动带材冲孔或冲压出其它材料。
现在再次参阅图1，如图所示，设备10包括一个底座20，它可以作为连续生产线的一部分，但这里为了说明的目的是单独描述的。机器本体22安装在底座20上。本体22在本实施例中是整体的实心金属块。本体22限定了一个下部安装板24、一个基本直立的侧部26、一个下部悬臂式横向支承部28和一个上部悬臂式横向支承部30。
在支承部28和30之间限定了一个基本为长形的空间32。带材W伸入该空间32，使带材可以按照下述方式在下部和上部支承部28和30之间连续移动。
如上所述，安装板24、侧部26、下部支承部28和上部支承部30在本实施例中都是由实心金属块构成的。
在下部和上部支承部28和30中的适当的孔34和36中装有下部和上部辊驱动轴38和40。辊驱动轴38和40在装在下部和上部支承部自由端中的适当的内轴承(未画出)、外轴承(未画出)中运转。
两根轴38和40通过侧部26伸出，借助啮合的下部和上部齿轮50和52连接，以便反向地一起转动。
包括电机54和离合器或制动机构56的一个传动系在本例中连接于上部的轴40，电机或制动机构只是用框示出，这是由于它们在本专业中基本是公知的，无需特别说明。适当的夹子(58)将齿轮50和52键接于各自的轴38和40上。
在轴38和40的远离侧部26的悬伸端部上，轴的端部相对于下部和上部支承部28和30向外伸出。在下部和上部轴的自由端上装有下部和上部旋转模具组件60和62。
下部和上部旋转模具组件60和62分别借助本专业公知的适当装置键接于轴38和40的自由端上。在旋转模具组件60和62外设有下部和上部凸轮支承板64和66，分别固定在下部和上部本体28和30的外端上。
现在参阅图2和9至(18)，如图所示，在该图示实施例中，虽然并不限制，但是设有在上部旋转模具组件62上的两组四个冲压模具和在下部旋转模具组件60上的两组两个模具凹部。
从图3和4的示意图可以看出，在本具体实施例中，带材W制有较短的圆孔12和较长的长孔14，长孔14相对于圆孔12位于下游。因此，当带材从左至右(图1)通过时，圆孔12首先制成，然后长孔14制成。孔的次序可以容易地反转，上述说明只是为了进行描述。
为了冲出在本例中短于孔14的孔12，围绕上部模具组件62的圆周径向间隔开来地设置冲孔模具70。冲孔模具70可滑动地装在上部模具组件62中的基本径向的孔72中，通常被弹簧装置74(图9)向内压迫。
图5单独地表示冲孔模具70。它包括一个基本呈矩形的模具本体，具有一个切割模具凸台78，其形状可从带材切出一个孔，在本例中为圆孔12。
在模具本体76中设有一个弹簧凹部(80)在模具本体的相反端设有一个凸轮随动轮廓82，其用途将在下文中描述。
带材上的长孔14是借助活动的前冲模84、固定的中间冲模86和活动的后冲模88冲出的。冲模84，86，88都安装在上部旋转模具组件62中。
现在参阅图9至(18)描述上部和下部模具组件62和60的位置进展，在图中带材从左至右移动，这只是为了进行举例和说明。
活动的前冲模84在上部旋转模具组件62内安装在基本径向的空腔90中，可向外移动，通常借助适当的模具弹簧装置(未画出)向内偏压。这种模具弹簧一般来说是本专业中公知的，虽然在这个具体场合中应用，但据信应用在旋转模具组件中都是独特的。
空腔90并非确定为径向的。空腔的轴线相对于上部模具组件的真实半径偏置一个5°左右的角度，因而以下述方式提供一种更为迅速、完整的冲压动作。
中间冲模86是邻近于活动的前冲模84安装在上部旋转模具组件中的固定的模具本体。
活动的后冲模88是在上部模具组件62内安装在基本径向的空腔中的活动冲模，可以向外移动，通常借助本专业公知的适当的模具弹簧装置(未画出)向内偏压。
如图所示，上部模具组件62本身限定一个圆形或圆筒形的内凹部92，上部模具组件62限定两个半扇形的模具部分62a和62b，其具有一个基本呈环形的周边。
如图所示，下部模具组件60包括类似的形状，即，限定一个圆形或圆筒形的内凹部94，外部形状由两个分别具有基本呈环形的周边的半扇形模具部分60a和60b限定。
前、中部和后冲模84，86和88一起配合工作冲出带材W(图3)中的长孔14。孔14限定一个基本直线的前缘14a、侧缘14b和基本呈三角形的后缘14c。前冲模84的作用是冲出直线的前缘14a，开始冲出两个直线的侧缘14b。
中间冲模86的作用是继续冲出两个直线的侧缘14b。
后冲模88的作用是冲出长孔后部的两个基本呈三角形的后缘14c。
活动的前、后冲模84和88与中间冲模86的组合冲出例如在图3中所示的形状的长孔，具有可重复性和高的精度。当然，长孔的精确形状是由冲模本身的轮廓限定的，取决于待冲出的孔的形状，或者，取决于需要从带材本身分开的带材部分的形状可有很大变化。
与模具70，以及84，86，和88配合工作，在下部模具组件60中设有第一互补模具凹部100和第二互补模具凹部102。第一互补模具凹部100具有相应于冲孔模具70的形状和弧形。凹部102具有相等于冲模84，86和88的范围。在每个凹部100和102中设有敲出板104和106，它们例如由销108和110固定。敲出板104和106的内表面形成凸轮轮廓112。
前冲模84基本按照与冲孔模具70类似的方式形成，分别独立地表示在图6和8中。
为了简化的目的，使用与图5中相同的标号。
如图所示，后冲模88包括模具本体76b，模具凸台78b和弹簧凹部80b。
前、后冲模84和88在其内端限定凸轮轮廓120和121。
中间冲模86更详细地单独表示在图7中。
如图所示，中间冲模包括多个、在本例中为3个模具本体114，每个模具本体限定一个中心通孔116，借以安装就位。
本体114限定模具切割表面122和123。表面122与表面123形成大的钝角，以提供一个逐渐的下料动作，其方式将在下文中描述。
在冲模84和88之间的中间冲模86是固定的，因而没有凸轮轮廓。
在下部模具组件60的圆筒形凹部94内设有一个凸轮装置，在本例中，该凸轮装置包括一个辊124。辊124可转动地支承在下部凸轮支承板64上。
在上部模具组件62的凹部92内设有辊130形式的凸轮装置，它可转动地安装在上部凸轮支承板66上，并借助支承辊134和136支承。
由于下部和上部模具组件60和62可由各自有关的轴转动，下部模具组件60在顺时针方向上转动(图2)，上部模具组件62在逆时针方向上转动(图2)。
显然，提到顺时针和逆时针并不是一种限定，而只是借助附图进行说明。两辊反向一起转动，这从图中显然可以看出。它们也可以按照其它方向一起转动。
当两个模具组件旋转完整一圈的一半时，它们逐渐移过图9至图18所示的各模具位置。
在图9至12中，冲孔模具70正在带材W上冲孔。模具70的内侧凸轮轮廓正在接合辊，以便迫使模具70向下穿过带材W。在这个位置上，(在下部组件62内的)模具凹部100与模具70对准，并将接纳从带材上的孔12冲出的部分。
图9，10，11和12表示冲孔模具70及其有关的模具凹部100的各进展位置。
当冲孔模具70从已在带材中冲出的孔撤回时，下部和上部模具组件60和62将继续转至图13至18所示位置。
在图13中，前冲模84正接合带材W，它的凸轮轮廓正接合凸轮辊130。下部模具组件60的位置使其凹部102与冲模84对准。
在图15的位置上，中间冲模86在孔的前缘14a的孔的后部正接合带材W，下部模具组件60已转动而使凹部102的中央部分与冲模86对准，并冲压侧缘(14b)部分。
在图16的位置上，后冲模88正接合带材，模具凸轮轮廓121正接合辊130，因而冲模冲压带材，冲出侧缘14b的其余部分，以及孔14的后缘14c。
下部组件60也已经转动相应于上部组件的弧形距离，在这种情形中，凹部102的后端正与后冲模88对准。
当四个模具已在带材上进行了其操作时，组件60和62将转动，直至弧面60b，62b在带材的相对侧面上。在这个位置上，模具将不工作。两个敲出板104和106也将相继地接合辊124， 以便推出由模具冲掉的带材部分。
然后，离合器或制动器56工作，以便停止进一步的转动，从而使带材继续通过组件之间，在带材上留出一个没有孔的部分。
当再次需要在带材上冲孔时，离合器或制动器工作，以便再一次接合电机54并驱动轴以及下部和上部模具组件，从而发挥上述的功能。
可以看出，在图示实施例中在上部模具组件62的两相对侧上有两组模具，在下部模具组件60的两相对侧上有两组孔。因此，需要冲出短孔和长孔的每个模具组件的实际操作的弧形范围，只为大约90°左右，上部和下部组件在大约90°的弧形范围上将处于休止状态，直至它们再次启动。
因此，整个设备可以迅速地开始和停止，甚至当带材高速移动时也可在带材上冲出短孔和长孔，在成组的短孔和长孔之间的间距可从一种产品至另一种产品有所变化，以满足用户的需要。
当然，辊的工作定时也取决于例如带材移动速度、下部和上部模具组件的直径及孔间需要的间距等因素而变化。
显然，在某些情形中，只需要一种这样的孔，在这种情形中，可以简单地从辊上卸除一个或一些模具。
通过简单地拆下模具组件，并用其它模具组件更换就可以容易地实现孔的形状的改变。
例如，借助任何适当的带材传感机构如通常装在设备10中的测量装置，可以控制设备的整个操作。未画出的传感装置可连接于适当的计算机控制台140。计算机控制台则连接于电机54或离合器/制动器56，这取决于设备正在进行的工作方式。
通过使用本发明已发现，可以在高速移动的、广泛变化厚度的、从最薄直至最少(12)的金属规格(metal gauge)的带材上冲孔，而不致使设备受到过度的应力。
虽然在本发明的这个实施例中，下部和上部模具组件的布置安装为图示的悬臂方式，但是，如果需要的话，这种下部和上部模具组件也可以可转动地安装在带材两相对侧上的模具支座之间。
在带材两相对侧上的支座中的这种模具组件的安装和布置无需任何专门的描述。
上面对本发明推荐实施例的描述只是举例进行的。本发明并不局限于任何上述具体特征，而是包括在权利要求书范围内的各种修改和变化。