CN101537645B - 双回转刀切纸机横切装置及调整切纸长度和方正度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双回转刀切纸机横切装置及调整切纸长度和方正度方法，包括机架、两端通过轴承座安装在机架上的双回转式刀辊，其特点是：其中一轴承座通过回转轴与一侧机架铰接，在另一侧机架上设置刀辊调整机构，所述两侧机架之间的连接板上设置横切刀压紧机构，横切刀压紧机构通过其可调式顶杆和连接件与轴承座铰接，调节可调式顶杆位置，使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧或松开。切纸长度的调整是通过采用调整刀辊圆周线速度与纸张运行线速度的速度比值来保证，刀辊在切纸时是一直作匀速回转；用调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度的方法保证切制的方正度。可大幅度的降低其电机的装机容量，并降低其制造的复杂程度及成本。

Description

双回转刀切纸机横切装置及调整切纸长度和方正度方法

技术领域

本发明涉及切纸机制造技术领域，具体说是一种双回转刀切纸机横切装置及调整切纸长度和方正度方法。

背景技术

现有将卷筒纸(或卷筒薄型软质材料)切制成纸页的机器叫做切纸机。其中，横切装置是机器中最关键的部份之一，其设计结构和制造质量关系的整机的性能和水平。目前市场流行的高水平机器有两种，单回转刀切纸机和双回转刀切纸机。双回转刀切纸机的优点是切纸的切口质量优良，切纸的精度高，运行的车速高。其缺点是制造的复杂程度高、难度大，成本高，采用大功率伺服电机驱动横切刀辊(装机容量从100KW-200多KW)，耗能过大。目前制作的单回转刀切纸机虽然耗能远小于前者，但存在着诸如切纸切口质量差，切纸精度差，高速切纸震动大等致命缺陷。

现有的双回转刀装置工作原理是：在两只圆柱型刀辊外园加工大升角(89度)阿基米德螺旋线刀槽，将刀片压在刀槽内，使刀刃为阿基米德螺旋线状。两刀辊两端分别装有高精度小间隙同齿数齿轮(也称无间隙齿轮)互相啮合，将两刀片调校到每旋转一周正好相切一次。刀辊每旋转一周便在正在向前输送的纸张上面切出一道与纸张运动方向垂直的刀口。为保证刀口垂直，横切刀安装要与纸运动的方向成一定角度以抵消刀口的角度。关键问题：这种结构只有在刀的线速度与纸的线速度严格相等的时候刀口才能够保证垂直。为满足切制不同长度规格的纸张需要，现有结构的双回转刀使用大功率伺服电动机拖动刀辊。当所切制纸张长度规格与刀辊周长不同时，刀辊每转作变速旋转。在切纸的转角内以与纸张的线速度相同的速度运转，以保证切口与纸张运动的方向垂直。在其余的转角调整速度保证切纸的长度与所要求的规格相同。为保证刀辊严格按照设定的运转曲线高速(至少300转/分以上)运转和速度上升、下降时也能够保证要求，该结构必须采用大功率伺服传动或采用高强度、低惯量的刀辊材料(碳素纤维)。即使采用碳纤刀辊电动机功率也需30KW以上。

如何设计一种切纸机横切装置，用于双回转刀切纸机，可大幅度的降低其电机的装机容量，并降低其制造的复杂程度及成本，这是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双回转刀切纸机横切装置，可大幅度的降低其电机的装机容量，并降低其制造的复杂程度及成本。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种双回转刀切纸机横切装置，包括机架、两端通过轴承座安装在机架上的双回转式刀辊，其特征在于其中一轴承座通过回转轴与一侧机架铰接，在另一侧机架上设置调整刀辊与纸张运行方向角度的刀辊调整机构，所述两侧机架之间的连接板上设置横切刀压紧机构，横切刀压紧机构通过其可调式顶杆和连接件与轴承座铰接，调节可调式顶杆位置，使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧或松开。

对上述技术方案的改进：所述刀辊调整机构包括机架一侧通过固定架铰接的滚珠螺杆，滚珠螺杆一端设置手轮，滚珠螺杆上的螺母与回转式刀辊的轴承座铰接，在机架上靠近滚珠螺杆设置深度游标卡尺，深度游标卡尺上的游标与轴承座连接。

对上述技术方案的另一种改进：所述刀辊调整机构包括机架一侧通过固定架铰接的滚珠螺杆和伺服电机，伺服电机输出轴与滚珠螺杆一端连接，滚珠螺杆上的螺母与所述轴承座铰接。

对上述技术方案的进一步改进：所述的横切刀压紧机构为在机架之间的连接板两端上各设置一安装板，安装板上设置液压缸，两液压缸的伸缩杆作为可调式顶杆，有一压紧杠杆中部与安装板铰接，压紧杠杆一端开有长孔，轴承座上设置的铰支座轴穿入压紧杠杆长孔，所述液压缸的伸缩杆顶在压紧杠杆的另一端。

对上述技术方案的另一种改进：所述的横切刀压紧机构为在机架之间的连接板两端上各设置一安装板，安装板上设置可调式螺杆作为可调式顶杆，有一压紧杠杆中部与安装板铰接，压紧杠杆一端开有长孔，轴承座上设置的铰支座轴穿入压紧杠杆长孔，所述可调式螺杆顶在压紧杠杆的另一端。

对上述技术方案的进一步改进：所述横切装置配置控制系统，所述的伺服电机由控制系统的计算机控制。

对上述技术方案的进一步改进：所述横切装置配置控制系统，所述的横切刀压紧机构的液压缸由控制系统的计算机控制。

一种双回转刀切纸机横切装置，包括机架、两端通过轴承座安装在机架上的双回转式刀辊，其特征在于其中一轴承座具有可加预紧力的滚动轴承回转装置，并通过回转轴与一侧机架连接，在另一侧机架上设置具有可加预紧力的滚珠直线导轨运动副，轴承座设置在滚珠直线导轨运动副上。

一种双回转刀切纸机横切装置的调整切纸长度和方正度方法，其特征在于切纸长度的调整是通过采用调整刀辊圆周线速度与纸张运行线速度的速度比值来保证，刀辊在切纸时是一直作匀速回转；用调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度的方法保证切制的方正度，有一横切刀压紧机构通过其可调式顶杆和连接件与轴承座铰接，先调节可调式顶杆位置，使刀辊两端轴承座与两侧机架松开，通过手动或自动方式调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度，然后，再启动横切刀压紧机构，通过可调式顶杆使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧即可。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明采用双螺旋回转刀形式的刀辊，安装在可作角度回转调整的机架上。以一端转轴为摆动中心，另一端由滚珠螺杆拉动调整角度的双回转刀横切装置，可以在工作时提供可靠压紧力能够使具备调整角度的横切装置等同于固定安装的方式稳定运行的液压横切刀压紧机构；安装在轴承座上的滚珠螺杆螺母；机架上的滚珠螺杆及驱动螺杆的伺服电动机，控制计算机等高精度自动调整装置。刀辊在切纸时是作匀速回转。对于不同的切纸长度规格采用调整刀辊圆周线速度与纸张运行线速度的速度比值来保证。同时用调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度的方法保证切制的方正度。

在手动调整装置上采用螺杆螺母调整的同时，采用游标卡尺的工作原理的测量方法提高调整精度。采用游标读数装置加放大镜观察其测量的精度为0.02mm。可完全保证纸张要求的±0.5mm的方正度要求。

现行的双回转刀切纸机两回转刀辊之间的啮合是采用无间隙(或称小间隙)齿轮来啮合的，由于本发明极大的降低了传动功率，使得像齿形带、摩擦轮等其他低成本、容易制作的无间隙传动可以在该机器上采用，可降低其制造的复杂程度及成本。

在可调整角度的回转刀机架结构中采用液压横切刀压紧机构，在每次调整后可自动或手动操作压紧，使其达到固定安装的效果。以此来保证承受冲击负载的刀辊运行中的稳定性和运行精度。

本发明所采用调整刀辊与纸张运行方向角度的高精度、高稳定性的刀辊调整机构和方法完全可以在现有的瓦楞纸设备上应用。

现行的双回转刀切纸机两回转刀辊之间的啮合是采用无间隙(或称小间隙)齿轮来啮合的，由于本发明极大的降低了传动功率，使得像齿形带、摩擦轮等其他低成本、容易制作的无间隙传动可以在该机器上采用。两回转刀辊可以采用更好的同步啮合方式，提高切制刀口的质量。

由于本发明回转刀是在匀速运转的工作条件下工作，可以实现更高的工作速度。

附图说明

图1为本发明双回转刀切纸机横切装置具有自动调节功能的立体图。

图2为本发明回转刀切纸机横切装置具有手动调节功能的局部立体图。

图3为本发明采用具有可加预紧力的滚珠直线导轨和滚动轴承回转装置轴承座的双回转刀切纸机横切装置立体图。

图4为本发明双回转刀切纸机横切装置横切刀压紧机构的局部剖视图。

图5为本发明双回转刀切纸机横切装置表达横切刀压紧机构的立体图。

图6为本发明双回转刀切纸机横切装置工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的双回转刀切纸机横切装置工作原理分析：

(1)采用上、下两圆柱形可回转的刀辊，在圆柱形刀辊的外表面制作大升角阿基米德螺旋线形的刀槽安装刀片以保证刀口为直线。

(2)上、下两圆柱形可回转的刀辊采用无间隙的啮合装置或具有足够精度的小间隙的啮合装置啮合，以保证两刀棍每回转一周刀片的正确位置。

(3)双回转横切刀辊在切制任何规格的纸张均作匀速运转。在调整切制长度规格时，调整刀辊与纸张运行速度的比例来满足不同长度规格的需要。

(4)为保证刀口垂直采用具有足够的调整和检测精度的随时可调整与纸张运行方向角度的双回转刀横切装刀置机架。在调整纸张长度规格时调整刀辊与纸张线速度比例的同时，自动或手动的调整横切装置与纸张运行方向的角度，以保证切口垂直。

(5)因为横切刀辊与机架安装是可调整角度的，并非固定安装，为保证横切装置在高速运转工作时不发生震动，保证正常的工作状态和工作精度，该结构必须具有足够的刚度和保证在高速工作时无任何窜动的间隙。为满足上述工作条件可采用随时可以打开、锁紧的自动或手动控制的可靠的压紧的方法在高速运转时形同固定安装并随时可以打开以便方便的调整角度。也可以采用滚动轴承、滚动导轨加预紧力的方法消除运转间隙以满足高速运转的需要(如图3所示)。

(6)使用本方法亦可保留现有的双回转刀装置的工作模式。当切制过长规格的纸张时，由于码纸速度的限制和本身的工作特点，回转刀是在相对较低的速度工作。在这种条件下，使用相对较小功率的电动机也能够满足在每一转内以不同的速度运转来保证切制长度。在机器设计时可采用工作模式切换的方法来弥补本方法在切制过长规格时的略有不足。

参见图6，通过下面的计算和分析可对本发明方法做进一步的说明。设纸20运动的速度为v，刀片先接触纸20的一端与另一端在刀辊1圆周上的距离差为s＝刀辊长度*tgq(q为刀刃18螺旋升角的余角)，如果我们安装横切刀辊轴线19方向与纸20运行的方向正好补偿角度q，当刀辊1的线速度等于纸20的线速度时，所切制的纸20的长度正好等于刀辊1的圆周长，所切的刀口与纸20运动的方向垂直。如果所切制的纸20的规格不等于刀辊1的圆周长，本发明使用调整刀辊1线速度与纸20的线速度比例的方法能够得到规定的长度。同时，需要调整刀辊1与纸20运行方向的角度值以保证切口的垂直。如果所切制的纸20的长度与刀辊1圆周长的比值为a，则刀片任意一点在圆周上的线速度为v/a。设刀刃18的任意一点沿刀辊1圆周上走过s的时间为t，则纸20上的任意一点在t时间内走过的距离为v*t，则在纸20运动方向上同一条直线上纸20与刀刃16在t时间所走过的距离差h＝v*t-s，t＝s*a/v，h＝s*a-s。为保证切制的方正度，需要调整的距离为L，则L＝s+h＝s+s*a-s＝s*a。

从上面的计算分析能够看到，L与纸20和刀辊1的速度及速度变化无任何关系，只与刀刃18的螺旋升角和纸20的长度与刀辊1的圆周长度的比值有关。所以只要满足能足够准确地调整刀辊轴线19与纸20运动方向的夹角和在机器高速运行时能够稳定底保持这一调整精度，就能够得到理想的纸张方正度。本发明切纸的方正度可完全达到现有的双回转刀切纸机。

切口质量与原有的装置比较，在所切制的规格长度与刀辊1周长相近时没有任何区别。当所切制的长度规格与刀辊1周长有较大的差别时，刀辊1的线速度会比纸20运行速度或快或慢，螺旋刀在从纸的一端顺次的切到另一端的瞬间对纸张运动有拉动或阻碍的趋势。在刀辊1的线速度高于纸20运行的速度时，由于拉动和切制的动作是同时进行的，所以不会对切口的质量有所影响。当切制的长度规格过长时，理论上所阻挡的单位长度上距离为h/纸的宽度。但是若与现有的单回转刀装置相比，情况要好很多。现行的单回转刀切纸机下刀是不转的，比起本发明采用上下都运转的双回转刀其阻碍纸张运动的趋势就要大的多。

参见图1、图4、图5，本发明一种双回转刀切纸机横切装置的实施例一，包括两侧机架5、两端通过轴承座7安装在机架5上的双回转式刀辊1，其中一轴承座7通过回转轴16与一侧机架5铰接，在另一侧机架5上设置刀辊调整机构，所述刀辊调整机构包括机架5一侧通过固定架铰接的滚珠螺杆和伺服电机6，伺服电机6输出轴与滚珠螺杆一端连接，滚珠螺杆上的螺母8与轴承座7铰接，伺服电机6由控制系统中的计算机控制。所述两侧机架5之间的连接板上设置横切刀压紧机构3，横切刀压紧机构3为在两侧机架5之间的连接板两端上各设置一安装板15，安装板15上设置液压缸17，两液压缸17的伸缩杆作为可调式顶杆14。有一压紧杠杆13中部通过安装板15上的铰支座轴12与安装板15铰接，压紧杠杆13一端开有长孔，轴承座7上设置的铰支座轴穿入压紧杠杆13的长孔，所述液压缸17的伸缩杆14顶在压紧杠杆13的另一端。通过液压缸17的伸缩杆14伸缩，紧顶或脱开压紧杠杆13，使刀辊两端轴承座7与两侧机架5压紧或松开。所述的横切刀压紧机构3的液压缸17由控制系统的计算机控制。

参见图2、图4、图5，本发明一种双回转刀切纸机横切装置的实施例二，其结构与实施例一基本相同，区别是：所述刀辊调整机构包括机架5一侧通过固定架铰接的滚珠螺杆，滚珠螺杆一端设置手轮9，滚珠螺杆上的螺母8与轴承座7通过一铰支座轴铰接，在机架5上靠近滚珠螺杆设置深度游标卡尺10，深度游标卡尺10上的游标与轴承座7连接。

本发明实施例一和实施例二的横切刀压紧机构还可为在机架5之间的连接板两端上各设置一安装板，安装板上设置可调式螺杆作为可调式顶杆，有一压紧杠杆中部与安装板铰接，压紧杠杆一端开有长孔，轴承座上设置的铰支座轴穿入压紧杠杆长孔，所述可调式螺杆顶在压紧杠杆的另一端。通过转动可调式螺杆可顶在压紧杠杆一端，使压紧杠杆转动，向下拉紧轴承座，使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧，使其达到固定安装的效果。

参见图3，本发明一种双回转刀切纸机横切装置实施例三，包括机架5、两端通过轴承座7安装在机架5上的双回转式刀辊1，其中一轴承座7安装具有可加预紧力的滚动轴承回转装置，并通过回转轴11与一侧机架5连接，在另一侧机架5上设置具有可加预紧力的滚珠直线导轨运动副12，轴承座7设置在滚珠直线导轨运动副12上。该实施方式也可以达到实施例一和实施例二中的刀辊调整机构和横切刀压紧机构同样的效果。

本发明一种双回转刀切纸机横切装置的调整切纸长度和方正度方法的实施例：包括切纸长度和方正度的调整，方正度的调整是通过采用调整刀辊圆周线速度与纸张运行线速度的速度比值来保证，刀辊在切纸时是一直作匀速回转；用调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度的方法保证切制的方正度，有一横切刀压紧机构通过其可调式顶杆和连接件与轴承座铰接，先调节可调式顶杆位置，使刀辊两端轴承座与两侧机架松开，通过手动或自动方式调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度，然后，再启动横切刀压紧机构，通过可调式顶杆使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧即可。

工作程序如下：

本发明双回转刀切纸机横切装置的控制系统由计算机控制，按动调整长度规格键---向计算机输入调整所需规格--计算机发出先打开横切刀压紧机构，然后按照计算机计算的数据改变刀辊与主机运行速度比例和调整角度指令---调整完成计算机发出横切刀压紧机构压紧指令。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双回转刀切纸机横切装置，包括机架、两端通过轴承座安装在机架上的双回转式刀辊，其特征在于其中一轴承座通过回转轴与一侧机架铰接，在另一侧机架上设置调整刀辊与纸张运行方向角度的刀辊调整机构，所述两侧机架之间的连接板上设置横切刀压紧机构，横切刀压紧机构通过其可调式顶杆和连接件与轴承座铰接，调节可调式顶杆位置，使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧或松开；横切刀压紧机构为在机架之间的连接板两端上各设置一安装板，安装板上设置液压缸，两液压缸的伸缩杆作为可调式顶杆，有一压紧杠杆中部与安装板铰接，压紧杠杆一端开有长孔，轴承座上设置的铰支座轴穿入压紧杠杆长孔，所述液压缸的伸缩杆顶在压紧杠杆的另一端。

2.一种双回转刀切纸机横切装置，包括机架、两端通过轴承座安装在机架上的双回转式刀辊，其特征在于其中一轴承座通过回转轴与一侧机架铰接，在另一侧机架上设置调整刀辊与纸张运行方向角度的刀辊调整机构，所述两侧机架之间的连接板上设置横切刀压紧机构，横切刀压紧机构通过其可调式顶杆和连接件与轴承座铰接，调节可调式顶杆位置，使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧或松开；横切刀压紧机构为在机架之间的连接板两端上各设置一安装板，安装板上设置可调式螺杆作为可调式顶杆，有一压紧杠杆中部与安装板铰接，压紧杠杆一端开有长孔，轴承座上设置的铰支座轴穿入压紧杠杆长孔，所述可调式螺杆顶在压紧杠杆的另一端。

3.按照权利要求1或2所述的双回转刀切纸机横切装置，其特征在于所述刀辊调整机构包括机架一侧通过固定架铰接的滚珠螺杆，滚珠螺杆一端设置手轮，滚珠螺杆上的螺母与回转式刀辊的轴承座铰接，在机架上靠近滚珠螺杆设置深度游标卡尺，深度游标卡尺上的游标与轴承座连接。

4.按照权利要求1或2所述的双回转刀切纸机横切装置，其特征在于所述刀辊调整机构包括机架一侧通过固定架铰接的滚珠螺杆和伺服电机，伺服电机输出轴与滚珠螺杆一端连接，滚珠螺杆上的螺母与所述轴承座铰接。

5.按照权利要求4所述的双回转刀切纸机横切装置，其特征在于所述横切装置配置控制系统，所述的伺服电机由控制系统的计算机控制。

6.按照权利要求1所述的双回转刀切纸机横切装置，其特征在于所述横切装置配置控制系统，所述的横切刀压紧机构的液压缸由控制系统的计算机控制。

7.一种双回转刀切纸机横切装置的调整切纸长度和方正度方法，其特征在于切纸长度的调整是通过采用调整刀辊圆周线速度与纸张运行线速度的速度比值来保证，刀辊在切纸时是一直作匀速回转；用调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度的方法保证切制的方正度，有一横切刀压紧机构通过其可调式顶杆和连接件与轴承座铰接，先调节可调式顶杆位置，使刀辊两端轴承座与两侧机架松开，通过手动或自动方式调整刀辊轴线与纸张运动方向的角度，然后，再启动横切刀压紧机构，通过可调式顶杆使刀辊两端轴承座与两侧机架压紧即可。

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