[0001] 本发明涉及一种易拉罐的罐体拉伸设备， 特别涉及一种双向双冲罐体拉伸机。

背景技术

[0002] 随着人们生活水平的提高， 罐装食品和饮料越来越多， 易拉罐的需求量也越来越 大。

[0003] 易拉罐通常有铝质和铁质两种， 其结构由罐体和易拉盖两部分组成， 其中， 罐体大 多由金属拉伸形成。 现有罐体拉伸机通常由拉伸模具、 进杯机构、 出罐机构、 压边机构和冲 杆驱动机构几部分组合构成。 其中， 拉伸模具用于拉伸易拉罐罐体， 进杯机构用于输送拉伸 前的罐坯 （预拉伸的杯形件）， 出罐机构用于拉伸后的卸料及输出罐体， 压边机构用于拉伸 时压紧罐坯边缘， 冲杆驱动机构用于提供罐体拉伸时的冲压行程 。

[0004] 美国专利 US4173138 公开了一种名称为 《改进冲杆驱动机构的罐体拉伸机》 的发明 专利， 该专利涉及易拉罐的罐体拉伸机， 其中， 冲杆驱动机构如图 1〜图 3 所示， 由曲轴 14、 主连杆 13、 摆杆 12、 次连杆 11、 静压导轨 9、 滑块 10和冲杆 15组成， 曲轴 14的曲拐 部分与主连杆 13的一端转动连接， 主连杆 13的另一端与摆杆 12的摆臂转动连接， 摆杆 12 的一端转动支承， 另一端与次连杆 11 的一端转动连接， 次连杆 11 的另一端与滑块 10转动 连接， 滑块 10安装在静压导轨 9上， 冲杆 15的一端与滑块 10固定连接， 冲杆 15的另一端 设有用于拉伸罐体的冲头。 在工作状态下， 曲轴 14 由动静压轴承 （图中未画出） 提供径向 支撑， 拉伸罐体时电机驱动曲轴 14转动， 曲轴 14的曲拐带动主连杆 13运动， 主连杆 13推 动摆杆 12摆动， 摆杆 12通过次连杆 11带动滑块 10沿静压导轨 9滑动， 从而驱动冲杆 15 的冲头产生冲压行程。 曲轴 14每转一圈冲杆 15上的冲头相对拉伸模具产生一次冲压行程， 拉伸出一个罐体， 以此循环往复不断拉伸出罐体。

[0005] 在上述美国专利罐体拉伸机的结构设计中， 由于只采用一套冲杆驱动机构进行单向 单冲罐体拉伸， 摆杆 12、 滑块 10、 冲杆 15等部件在运动中的惯性力以及罐体成型过程� ��产 生的反作用力经各传动副传递和放大后， 最终全部作用于支承曲轴 14 的轴承上。 尤其当曲 轴 14 以每分钟 400转左右的转速工作时， 这些作用力对轴承形成很大的冲击载荷。 因此从 受力分析可以看出， 在这种机械结构中支承曲轴 14 的轴承是受力平衡的关键和整个机构的 薄弱环节。 如果采用滚动轴承难以长时间承受较大的冲击 载荷， 需要采用高压力供油系统的 动静压轴承。 [0006] 为了解决上述冲杆驱动机构中曲轴的支承问题 ， 另一件名称为 《罐体拉伸机的曲轴 机构》 的美国专利 US5546785 提供了一种解决方案， 即在曲轴的曲拐相反位置上连接一平 衡配重滑块， 利用该平衡配重滑块来平衡机构自身惯性力作 用于轴承的载荷 （详见美国专利 US5546785中图 3 的平衡配重滑块 308 以及图 4的平衡配重滑块 230)。 但是这种解决方案 只能平衡空载时由摆杆 12、 滑块 10、 冲杆 15等运动部件产生的施加于轴承的惯性力载荷� �� 而罐体成型过程中产生的反作用力无法用平衡 配重滑块来平衡。 此外， 在冲杆驱动机构中增 设平衡配重滑块无形中增加了驱动电机的负载 ， 直接导致能耗上升， 造成能源浪费。

发明内容

[0007] 本发明提供一种双向双冲罐体拉伸机， 旨在解决传统单向单冲罐体拉伸结构由于曲 轴支承轴承承受的冲击载荷较大， 导致动静压轴承设计要求高、 加工难度大、 使用寿命短等 一系列不合理因素所带来的问题。

[0008] 为达到上述目的， 本发明采用的第一种技术方案是： 一种双向双冲罐体拉伸机， 包 括冲杆驱动机构， 其创新在于： 所述冲杆驱动机构包括：

一个曲轴， 该曲轴由轴承转动支承， 曲轴上设有第一曲拐和第二曲拐， 第一曲拐与第二曲拐 在曲轴径向上的拐向相反；

两个相同的主连杆， 即第一主连杆和第二主连杆；

两个相同的摆杆， 即第一摆杆和第二摆杆；

两个相同的次连杆， 即第一次连杆和第二次连杆；

两个相同的导轨， 即第一导轨和第二导轨；

两个相同的滑块， 即第一滑块和第二滑块；

两个相同的冲杆， 即第一冲杆和第二冲杆；

其中：

所述第一曲拐与第一主连杆的一端转动连接 ， 第一主连杆的另一端与第一摆杆的摆臂转动连 接， 第一摆杆的一端转动支承， 第一摆杆的另一端与第一次连杆的一端转动连 接， 第一次连 杆的另一端与第一滑块转动连接， 第一滑块安装在第一导轨上并相对第一导轨滑 动连接， 第 一导轨相对机座固定， 第一滑块与第一冲杆固定连接；

所述第二曲拐与第二主连杆的一端转动连接 ， 第二主连杆的另一端与第二摆杆的摆臂转动连 接， 第二摆杆的一端转动支承， 第二摆杆的另一端与第二次连杆的一端转动连 接， 第二次连 杆的另一端与第二滑块转动连接， 第二滑块安装在第二导轨上并相对第二导轨滑 动连接， 第 二导轨相对机座固定， 第二滑块与第二冲杆固定连接； 所述第一曲拐、 第一主连杆、 第一摆杆、 第一次连杆、 第一导轨、 第一滑块以及第一冲杆位 于曲轴的一侧， 并构成第一冲杆驱动机构； 所述第二曲拐、 第二主连杆、 第二摆杆、 第二次 连杆、 第二导轨、 第二滑块以及第二冲杆位于曲轴的另一侧， 并构成第二冲杆驱动机构。

[0009] 为达到上述目的， 本发明采用的第二种技术方案是： 一种双向双冲罐体拉伸机， 包 括冲杆驱动机构， 其创新在于： 所述冲杆驱动机构包括：

一个曲轴， 该曲轴由轴承转动支承， 曲轴上设有第一曲拐、 第二曲拐和第三曲拐， 第一曲 拐、 第二曲拐和第三曲拐在曲轴轴向上依次布置， 其中， 第 -曲拐和第三曲拐在曲轴径向上 的拐向相同， 并与第二曲拐在曲轴径向上的拐向相反；

三个主连杆， 即第一主连杆、 第二主连杆和第三主连杆， 第一主连杆与第三主连杆相同； 两个相同的摆杆， 即第一摆杆和第二摆杆；

两个相同的次连杆， 即第一次连杆和第二次连杆；

两个相同的导轨， 即第一导轨和第二导轨；

两个相同的滑块， 即第一滑块和第二滑块；

两个相同的冲杆， 即第一冲杆和第二冲杆；

其中：

所述第一曲拐与第一主连杆的一端转动连接 ， 第三曲拐与第三主连杆的一端转动连接， 第一 主连杆的另一端和第三主连杆的另一端与第一 摆杆的摆臂同轴转动连接， 第一摆杆的一端转 动支承， 第一摆杆的另一端与第一次连杆的一端转动连 接， 第一次连杆的另一端与第一滑块 转动连接， 第一滑块安装在第一导轨上并相对第一导轨滑 动连接， 第一导轨相对机座固定， 第一滑块与第一冲杆固定连接；

所述第二曲拐与第二主连杆的一端转动连接 ， 第二主连杆的另一端与第二摆杆的摆臂转动连 接， 第二摆杆的一端转动支承， 第二摆杆的另一端与第二次连杆的一端转动连 接， 第二次连 杆的另一端与第二滑块转动连接， 第二滑块安装在第二导轨上并相对第二导轨滑 动连接， 第 二导轨相对机座固定， 第二滑块与第二冲杆固定连接；

所述第一曲拐、 第三曲拐、 第一主连杆、 第三主连杆、 第一摆杆、 第一次连杆、 第一导轨、 第一滑块以及第一冲杆位于曲轴的一侧， 并构成第一冲杆驱动机构； 所述第二曲拐、 第二主 连杆、 第二摆杆、 第二次连杆、 第二导轨、 第二滑块以及第二冲杆位于曲轴的另一侧， 并构 成第二冲杆驱动机构。

[0010] 本发明设计原理是： 在罐体拉伸机的结构设计中， 利用两套相同的冲杆驱动机构， 通过共用一个曲轴的设计方案形成一种双向双 冲结构的罐体拉伸机。 该方案将两套冲杆驱动 机构共用一个曲轴后， 以对称布局的方式构成两个方向上的双冲拉伸 结构。

[0011] 由于上述技术方案运用， 本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1.本发明采用两套相同的冲杆驱动机构共用一� ��曲轴， 并且将两套冲杆驱动机构布置在相反 方向上， 当这两套冲杆驱动机构同时工作时， 可以平衡摆杆、 滑块、 冲杆等部件在运动中的 惯性力以及罐体成型过程中产生的反作用力， 从而显著地减少了曲轴支承轴承的载荷。 经过 仿真软件分析， 传统单向罐体拉伸机工作时曲轴支承轴承的最 大冲击载荷约为 76 千牛 (KN), 而本发明设计经同等条件下仿真分析最大冲击 载荷只有约 40 千牛 （KN)， 约减小 了 40%以上。 这种变化不仅降低了曲轴支承轴承的设计和加 工要求， 而且可以延长轴承的使 用寿命， 降低了使用和维护费用。

[0012] 2.本发明采用两套冲杆驱动机构， 同时配备两套拉伸模具、 两套压边机构、 两套进杯 机构和两套出罐机构， 可以在一台主电机的驱动下实现两台传统罐体 拉伸机的产能。

[0013] 3.由于平衡了摆杆、 滑块、 冲杆等部件在运动中的惯性力以及罐体成型过 程中产生的 反作用力， 在相同产能的情况下， 本发明一台罐体拉伸机与两台传统罐体拉伸机 相比大大降 低了能源消耗。

[0014] 4.由于本发明一台罐体拉伸机相当于两台传统� ��体拉伸机， 使得机器的占地面积大大 小于两台设备的占地面积， 提高了厂房空间的使用率。

[0015] 5.由于本发明采用两套冲杆驱动机构共用一个� ��轴、 飞轮和驱动电机， 与两台传统罐 体拉伸机相比， 减少了一套驱动装置， 大大节约了设备的制造成本。

附图说明

[0016] 附图 1为传统罐体拉伸机的冲杆驱动机构原理图；

附图 2为传统罐体拉伸机的冲杆驱动机构处于拉伸� �态的立体图；

附图 3为传统罐体拉伸机的冲杆驱动机构处于回程� �态的立体图；

附图 4为本发明双向双冲罐体拉伸机立体图；

附图 5为本发明第一种布局的冲杆驱动机构原理图� �

附图 6为本发明双曲拐曲轴原理图；

附图 7为本发明双曲拐曲轴立体图；

附图 8为本发明采用第一种布局和双曲拐曲轴的冲� �驱动机构立体图；

附图 9为本发明第二种布局的冲杆驱动机构原理图� �

附图 10为本发明三曲拐曲轴原理图；

附图 11为本发明三曲拐曲轴立体图； 附图 12为本发明采用第一种布局和三曲拐曲轴的冲� ��驱动机构立体图；

附图 13为本发明采用第二种布局和三曲拐曲轴的冲� ��驱动机构立体图。

[0017] 以上附图中： 1.箱体； 2.进杯机构； 3.进杯驱动电机； 4.出罐机构； 5.出罐驱动电机； 6.出罐链条； 7.压边机构； 8.冲杆静压轴承； 9.导轨； 10.滑块； 11.次连杆； 12.摆杆； 13.主连 杆； 14.曲轴; 15.冲杆; 16.模具; 17 脱模环； 18.支撑架; 19.罐底成型机构; 20.驱动机箱; 21.驱动电机； 22.飞轮； 23.润滑油热交换器； 24.润滑油过滤系统； 25.润滑油供油泵； 26.动 静压轴承供油泵。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述 ：

实施例 1 : 一种双向双冲罐体拉伸机

如图 4所示， 该罐体拉伸机由箱体 1、 两套模具 16、 两套压边机构 7、 两套进杯机构 2、 两 套出罐机构 4和冲杆驱动机构组成。

[0019] 如图 5和图 8所示， 冲杆驱动机构由下列结构组成：

一个曲轴 14， 该曲轴 14 由轴承转动支承， 支承轴承采用动静压轴承。 曲轴 14上设有第一 曲拐和第二曲拐 （见图 6和图 7)， 第一曲拐与第二曲拐在曲轴 14径向上的拐向相反； 两个相同的主连杆 13， 即第一主连杆和第二主连杆；

两个相同的摆杆 12， 即第一摆杆和第二摆杆；

两个相同的次连杆 11， 即第一次连杆和第二次连杆；

两个相同的导轨 9， 即第一导轨和第二导轨；

两个相同的滑块 10， 即第一滑块和第二滑块；

两个相同的冲杆 15， 即第一冲杆和第二冲杆；

一个飞轮 22 (见图 4)， 该飞轮 22的一端设有离合制动器；

一个驱动电机 21 (见图 4)， 该驱动电机 21用于驱动冲杆驱动机构。

[0020] 所述冲杆驱动机构中的各零部件的连接关系如 下：

第一， 驱动电机 21通过皮带与飞轮 22传动连接 （见图 4)， 飞轮 22经一端的离合制动器与 曲轴 14传动连接。

[0021] 第二， 曲轴 14 上的第一曲拐与第一主连杆的一端转动连接， 第一主连杆的另一端与 第一摆杆的摆臂转动连接， 第一摆杆的一端转动支承， 第一摆杆的另一端与第一次连杆的一 端转动连接， 第一次连杆的另一端与第一滑块转动连接， 第一滑块安装在第一导轨上并相对 第一导轨滑动连接， 第一导轨相对机座固定， 第一滑块与第一冲杆固定连接。 [0022] 第三， 曲轴 14 上的第二曲拐与第二主连杆的一端转动连接， 第二主连杆的另一端与 第二摆杆的摆臂转动连接， 第二摆杆的一端转动支承， 第二摆杆的另一端与第二次连杆的一 端转动连接， 第二次连杆的另一端与第二滑块转动连接， 第二滑块安装在第二导轨上并相对 第二导轨滑动连接， 第二导轨相对机座固定， 第二滑块与第二冲杆固定连接。

[0023] 第四， 第一曲拐、 第一主连杆、 第一摆杆、 第一次连杆、 第一导轨、 第一滑块以及 第一冲杆位于曲轴 14 的一侧， 并构成第一冲杆驱动机构。 第二曲拐、 第二主连杆、 第二摆 杆、 第二次连杆、 第二导轨、 第二滑块以及第二冲杆位于曲轴 14 的另一侧， 并构成第二冲 杆驱动机构。 在横截曲轴 14 的平面上， 将第一摆杆的转动支承点和第二摆杆的转动支 承点 以过曲轴 14转动中心点的直线为基准对称布置， 即如图 5所示， 第一冲杆驱动机构与第二 冲杆驱动机构以过曲轴 14转动中心点的直线为基准左右对称布置， 以此形成图 5所示的第 一种布局。 由于第一冲杆驱动机构和第二冲杆驱动机构共 用一个曲轴 14， 并且将两套冲杆 驱动机构布置在相反方向上， 当这两套冲杆驱动机构同时工作时， 可以平衡摆杆、 滑块、 冲 杆等部件在运动中的惯性力以及罐体成型过程 中产生的反作用力， 从而显著地减少了曲轴 14支承轴承的载荷。

[0024] 在实施例 1 中， 第一冲杆驱动机构和第二冲杆驱动机构除了可 以设计成如图 5 所示 的第一种布局之外， 也可以设计成如图 9所示的第二种布局。 第二种布局的特点是： 在横截 曲轴 14的平面上， 将第一摆杆的转动支承点和第二摆杆的转动支 承点以曲轴 14转动中心点 为基准对称布置。 从图 9与图 5的比较中可以看出， 第二种布局形式与第一种布局形式在平 衡摆杆、 滑块、 冲杆等部件在运动中的惯性力以及罐体成型过 程中产生的反作用力方面的效 果更好。 因为这种布置方式不但平衡了轴承在冲杆运动 方向上的力， 而且也平衡掉了轴承上 垂直于地面的力， 从而使得设备的整体震动更小， 运行更为平稳。

[0025] 在实施例 1 中， 除了上述冲杆驱动机构而外， 双向双冲罐体拉伸机还必需配备两套 模具 16、 两套压边机构 7、 两套进杯机构 2 以及两套出罐机构 （见图 4)。 其中， 两套模具 16 与两个相同的冲杆 15 配合形成双向双冲罐体拉伸结构。 模具 16 为易拉罐罐体拉伸模 具， 主要由冲杆 15端部的冲头、 拉伸模以及罐底成型机构 19构成。 这部分可以采用现有技 术， 比如采用美国专利 US3735629公开的技术方案。 为了保证冲杆 15的稳定性可以在冲杆 15 上套装冲杆静压轴承 8 (见图 4)。 压边机构 7用于拉伸时压紧罐坯边缘， 可以采用美国 专利 US3704619 公开的技术方案。 进杯机构 2用于输送拉伸前的罐坯， 由进杯驱动电机 3 驱动。 进杯机构 2可以采用美国专利 US5566567公开的技术方案。 出罐机构 4用于拉伸后 的卸料及输出罐体， 由脱模环 17、 出罐链条 6、 出罐驱动电机 5等组成。 脱模环 17可以采 用美国专利 US3664171 公开的技术方案。 出罐机构 4和罐底成型机构 19 由支撑架 18 支 撑。 另外， 双向双冲罐体拉伸机还设有润滑油热交换器 23、 润滑油过滤系统 24、 润滑油供 油泵 25以及动静压轴承供油泵 26等辅助系统。

[0026] 实施例 2: —种双向双冲罐体拉伸机

参照图 4， 该罐体拉伸机由箱体 1、 两套模具 16、 两套压边机构 7、 两套进杯机构 2、 两套 出罐机构 4和冲杆驱动机构组成。

[0027] 与实施例 1 的不同之处在于： 冲杆驱动机构中的曲轴 14 由三个曲拐构成， 并且有三 个主连杆 13。

[0028] 如图 5和图 12所示， 冲杆驱动机构由下列结构组成：

一个曲轴 14， 该曲轴 14 由轴承转动支承， 曲轴 14上设有第一曲拐、 第二曲拐和第三曲拐 (见图 10和图 11 )， 第一曲拐、 第二曲拐和第三曲拐在曲轴 14轴向上依次布置， 其中， 第 一曲拐和第三曲拐在曲轴 14 径向上的拐向相同， 并与第二曲拐在曲轴 14 径向上的拐向相 反；

三个主连杆 13， 即第一主连杆、 第二主连杆和第三主连杆， 第一主连杆与第三主连杆相 同；

两个相同的摆杆 12， 即第一摆杆和第二摆杆；

两个相同的次连杆 11， 即第一次连杆和第二次连杆；

两个相同的导轨 9， 即第一导轨和第二导轨；

两个相同的滑块 10， 即第一滑块和第二滑块；

两个相同的冲杆 15， 即第一冲杆和第二冲杆；

一个飞轮 22 (见图 4)， 该飞轮 22的一端设有离合制动器；

一个驱动电机 21 (见图 4)， 该驱动电机 21用于驱动冲杆驱动机构。

[0029] 所述冲杆驱动机构中的各零部件的连接关系如 下：

第一， 驱动电机 21通过皮带与飞轮 22传动连接 （见图 4)， 飞轮 22经一端的离合制动器与 曲轴 14传动连接。

[0030] 第二， 第一曲拐与第一主连杆的一端转动连接， 第三曲拐与第三主连杆的一端转动 连接， 第一主连杆的另一端和第三主连杆的另一端与 第一摆杆的摆臂同轴转动连接， 第一摆 杆的一端转动支承， 第一摆杆的另一端与第一次连杆的一端转动连 接， 第一次连杆的另一端 与第一滑块转动连接， 第一滑块安装在第一导轨上并相对第一导轨滑 动连接， 第一导轨相对 机座固定， 第一滑块与第一冲杆固定连接。 [0031] 第三， 第二曲拐与第二主连杆的一端转动连接， 第二主连杆的另一端与第二摆杆的 摆臂转动连接， 第二摆杆的一端转动支承， 第二摆杆的另一端与第二次连杆的一端转动连 接， 第二次连杆的另一端与第二滑块转动连接， 第二滑块安装在第二导轨上并相对第二导轨 滑动连接， 第二导轨相对机座固定， 第二滑块与第二冲杆固定连接。

[0032] 第四， 第一曲拐、 第三曲拐、 第一主连杆、 第三主连杆、 第一摆杆、 第一次连杆、 第一导轨、 第一滑块以及第一冲杆位于曲轴 14 的一侧， 并构成第一冲杆驱动机构； 所述第 二曲拐、 第二主连杆、 第二摆杆、 第二次连杆、 第二导轨、 第二滑块以及第二冲杆位于曲轴 14的另一侧， 并构成第二冲杆驱动机构。 在横截曲轴 14的平面上， 将第一摆杆的转动支承 点和第二摆杆的转动支承点以过曲轴 14 转动中心点的直线为基准对称布置， 即如图 5 所 示， 第一冲杆驱动机构与第二冲杆驱动机构以过曲 轴 14 转动中心点的直线为基准左右对称 布置， 以此形成图 5所示的第一种布局。 除了可以设计成如图 5所示的第一种布局而外， 也 可以设计成如图 9所示的第二种布局， 具体结构见图 13所示， 即在横截曲轴 14的平面上， 将第一摆杆的转动支承点和第二摆杆的转动支 承点以曲轴 14转动中心点为基准对称布置。

[0033] 其它结构与实施例 1相同， 这里不再重复描述。

[0034] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点 ， 其目的在于让熟悉此项技术的人士 能够了解本发明的内容并据以实施， 并不能以此限制本发明的保护范围。 凡根据本发明精神 实质所作的等效变化或修饰， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。