CN102211335B - 数控切药机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控切药机，用于带柔性的长条形药料、物料的切粒、切片、切段生产。本机以机械式切药机为基础结构，增设切药压料机构、控制切刀动作的离合机构、数控电器系统、气动系统，将送料压紧和切药压料两压料机构设计成气动平板压料机构、数控电机驱动精密导向和精确传动的送料机构，用数控系统通过电磁气阀、数控电机等执行元件，将送料机构、离合器、送料压紧机构、切药压料机构连接成统一的运行、控制系统，对各机构及其动作进行编程组合操作控制，切料长度、送料速度、切刀工作频率、各动作之间的连接可通过程序、参数予以方便设定、调整，整机能可靠压料，准确送料和高质量切药，并实现程控自动化生产。

Description

数控切药机

技术领域

本发明涉及一种粒状、片状、段状药料及类似物料的切制机器，能高精度、自动化地对具有一定柔性的长条形药料、物料实施切粒、切片、切段生产。

技术背景

此前，上述药料、物料的切制生产多采用机械式切药机，也有手工方式。机械切药机所切长度误差大，精度低；手工切制精度略高，但工效低。机械式切药机切料产生长度误差主要原因在于：a、皮带辊轮机构送料靠摩擦力辊卷送进，压料面积小，物料与皮带或辊轮之间难免产生打滑而造成送料误差；b、未设专门的切药压料机构，切刀作用于药条时，药条处于半自由状态，切刀切药的同时，则可能拉动药条使其移位而造成另一种误差。如果多层排料切制，这两种原因造成的误差更为明显。

技术内容

为了克服现有机械式切药机压料送进和未设切药压料的不足，本发明提供一种数控切药机，该切药机不仅能可靠压紧送料和压紧切药，而且能补偿机械间隙误差和其它有规律的误差，并具有数控自动化功能，因而能高精度地切制不同长短的药料、物料。

本实用新型解决技术问题所采取的方案是：

以机械式切药机的基本结构为基础，改辊轮皮带辊卷送料机构为气动平板压料机构在送料料槽(数控拖板)上压紧送料，增设切药压料机构、切刀动作离合机构，引进数控电器系统，适配一套气动系统，利用数控系统将送料料槽驱动电机、气动离合器电磁阀、送药压料电磁阀、切药压料电磁阀等控制执行元件连接成统一的控制、驱动系统，对送药压紧、送药、切药压料、切药等机构及其动作进行数字程序控制，达到可靠压料、准确送料、并使全部动作按设计要求进行。

动作设计要求是：切刀切料前先压紧，切完后才能松开；送料压紧和切药压料应交替进行，且在工作全过程中，条料要一直处于压紧状态；切刀工作行程时不能送料，切刀空行程时材料才可送进；切药压料压紧时不能送料，松开时才能送料；送料压紧、送料、切药压料、切药、送料压紧松开、送料退回、切药压料松开等7个动作必须组合到切刀的每一次动作过程中，且不能产生相互干涉。

为达到以上动作要求所采取的技术措施是：选用快速反应的执行元件—工作频率在5次/秒以上的电磁气阀、数控电机(反应速度快)；编制专用软件、程序，解决动作组合及动作之间的连接和协调配合问题。

有益效果

本发明的有益效果是：a、产品的切制精度比纯机械式切药机成倍提高，所切长度公差小于机械切药机的30％，且截面质量更好；b、切制产品的范围扩大，实用性更强—切片、切粒、 切段均可；c、改变生产品种程序、参数设定，调整方便。d、可以单层排料切制，也可多层排料切制，产量与机械式切药机相当或比其更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是实施例1的主机主视图(去掉了机架四周的罩盖)。

图2是实施例1的主机右视图；即图1的A向视图(去掉了机架罩盖和出料槽)。

图3是实施例1的整套机器安装俯视图。

图4是实施例1的压紧送料机构、切药压料机构的局部剖视图；即图3的B-B视图。

图5是实施例2的主视图。图6是实施例2的右视图；即图5的A向视图。

图7、图8、图9是实施例3的主视图、俯视图和右视图；

图10是图8的局部放大。

具体实施方式

本发明公布的是一种数控切药机。为了清楚明确，结合附图分项予以说明。

一、实施例1的组成、结构及其原理

参看图1、图2、图3、图4。实施例1所说明的数控切药机由机械、数控电器、气动三个系统组成，外观为主机(28)和数控电器柜(29)两个独立部分，气动系统(2)安装在主机机架(1)的一侧。主机与数控电器柜用屏蔽电缆通过地沟相连接。压缩空气也从地沟接入。

参看图1、图2、图4，主机由变频调速电机(3)、减速器(4)、皮带传动副(5、6、7)、离合机构(8)、曲轴连杆(安装在曲轴箱9内)拉杆(10)机构、切药压料机构(12)、切刀运动机构、平衡装置(18)、压紧送料机构(23)、接口料槽(24)、接口料槽导向机构(25)等运动机构，和下机架(1)、工作台板(11)、上刀片(14)、滑动板(16)、顶板(17)、立柱(20)、拉刀机构支架(21)、排料槽(26)、排料槽支架(27、30、31、32)、平台(37)等主要零部件组成。(13)是气管、(22)是出料槽。

电机、减速器、皮带副组成切刀运动的动力和传动机构。曲轴、连杆、拉杆及滑动板组成切刀上下运动的工作机构，这是典型的下拉式机械压力机结构。选用变频调速电机作为切刀工作动力，可以满足切制不同长度产品对切刀行程次数的调整要求，这种调整因数控系统控制十分方便。

离合机构由两部分组成，第一部分是安装于大皮带轮(7)内孔与曲轴之间的转键离合器(典型的冲床离合器)；另一部分是编号(8)所指的气缸、齿条、齿轮等零件组成的拉转机构。这种结构，便于数控系统通过电磁气阀、气缸控制离合动作，从而控制主机空运行与工作运行两种工作方式的转换。

切刀运动机构分为滑动刀架(15)和拉刀机构(19)两部分。

滑动刀架(15)安装于滑动板下平面，由导轨座板、两直线导轨副、“T”型切刀固定板、压刀板等零件构成。上刀片(14)竖直安装固定于切刀固定板和压刀板之间，切刀及固定部件可沿直线导轨左右横向滑动，滑动动力和运动来源于拉刀机构(19)。

拉刀机构(19)由齿条齿轮副、摆轮、拉杆和拉杆两端的关节轴承副等零件组成。摆轮与齿轮同轴安装于拉刀机构支架(21)上，齿条安装于滑动板的左端面与齿轮啮合，与滑动板一起上下运动，带动齿轮、摆轮上下往复摆动，通过拉杆和关节轴承副拉动滑动刀架(15)左右来回滑动。

切刀上下往复运动与左右来回滑动复合成切刀的拉切运动，比单纯的上下直切效果更好。因此，本实用新型又称为拉切式数控切药机。

平衡装置(18)由两组平衡弹簧组成，用于平衡滑动板及切刀机构的动作惯性，使切刀机构保持平稳运动。

4根立柱(20)又是滑动板(16)上下运动的导轨，与工作台板(11)、顶板(17)一起组成门式框架，加上拉刀机构支架(21)，构成了安装、支撑切刀运动机构和平衡装置(18)的上机架。

参见图4，切药压料机构(12)由固定料槽座(39)、固定料槽(40)、双缸气缸(43)、压料板(42)等组成，下刀片(41)刃口与固定料槽(40)内腔同形，并安装固定于固定料槽前端面，与上刀片(14)间隙配合。调节滑动刀架机构(15)的导轨座板的前后位置，可调节上下刀片之间的间隙。双缸气缸(43)连结压料板(42)可实现切药压料动作。

参看图4，压紧送料机构(23)分为送料压紧和数控送料2个分机构，其组成和连结情况是：

数控电机(33)安装于电机座(34)上，与滚珠丝杆(38)通过联轴器(35)直联；滚珠丝杆(38)一头安装于电机座(34)，另一头安装于固定料槽座(39)；丝杆螺母经螺母座与送料料槽座板(49)相连，送料料槽座板上固定着送料料槽(46)。此部分为数控送料机构。送料料槽上面安装有两组双缸气缸(44、47)，连结着两块压料平板(45、48)，组成送料压紧机构。两直线导轨副(36)安装于丝杆的左右两边并与丝杆平行，导轨滑块与送料料槽座板(49)连结固定(通用结构，图上未示出)。压紧送料机构的功能是：直线导轨副精密导向，数控电机通过滚珠丝杆带动送料料槽能实现精密数字运动及定位，并能由数控系统控制实现压料、送进和松开、退回等手控单独动作和组合程控动作等。

参看图4、图3及图1，排料槽(26)和送料料槽(46)通过接口料槽(24)在同一平面上对接，送料料槽(46)又与固定料槽(40)同平面活动对接。因此，通过送料料槽的压紧、送进和松开、退回等反复动作，加上排料压轮(53)的压料，可使排料槽中的条料被不断拖拽送入固定料槽，送到切刀刃口之下。两组送料压紧气缸在正常生产时只用其中一组(主要是44)，另一组(47)多用于切药前拖拽条料入位。

接口料槽(24)与排料槽(26)的相对运动由接口料槽导向机构(25)导向。接口料槽导向机构(25)每槽2套，由导向轴固定块(50)、导向轴(51)和导向轴承(52)组成，固定块(50)和导向轴(51)随接口料槽(24)一起运动，导向轴承(52)固定在排料槽上不动而对接口料槽的运动产生导向作用。

排料槽支架由支座2件(27)、支撑轴2根(30)、滑块4个(31)、固定板2块(32)等组成。其作用在于支撑2套排料槽，并使2套排料槽能在支撑轴上滑动换位。目的在于：在平台(37)的边上排料，排好后推到中心进入切药工位，以便排料、切药交替同时进行。

参见图4，图7，图10，气动系统由气源处理器三联件(51)、4个调压阀(52、53、54、55)、4个电磁气阀(56、57、58、59)、单缸气缸(60)和3套双缸气缸(43、44、47)等气动元件组成。分4条支路：离合控制支路(52、59、60三元件组成)和3条双缸气缸控制支路。通过数控系统对4只电磁气阀的控制，可实现离合器的合、分动作和3套气缸的压料、松开动作。各支路可分别调压，以满足不同的压力要求。

二、实施例1的功能说明 

a、靠近切刀的切药压料和两压料机构交替不间断压料，使机器具有可靠压料功能。

b、切刀纵横两向运动和送料运动均采用直线导轨副导向，送料采用数控电机直连精密滚珠丝杆副驱动送料机构，因而机器具有精密导向和准确定位送料功能。

c、选用变频调速电机，使主机具有无级变速功能。

d、数控系统具有误差补偿功能。

e、滑动刀架和拉刀机构组成的切刀运动机构具有拉切动作功能。

f、数控系统具有对各机构手动操作调整的功能。

g、电脑程控全部动作，压料、送料、切料等各个动作能按设定的程序自动运行，整机因此具有数控自动化功能。

三、实施例1的动作特点 

数控切药机的动作特点在于：

a、在切刀一个短暂的切料动作周期中，组合集成了切药压料、切药、送料压紧松开、送料退回、送料压紧、切药压料松开、送料等多个可能产生相互干涉个动作。

b、多个动作的启动、停止时机由数控系统专用软件、程序及参数设定、控制，可以实现：切刀空行程时，切药压料机构松开，压紧送料机构压紧送料；切刀工作行程时，切药压料机构压紧，压紧送料机构松开、退回、重新压紧。因此，几个机构的动作可以很好地协调配合而无干涉地快速运行。

c、送料压紧和切药压料两压料动作交替进行，使条料在整个工作过程中一直处于压紧状态，数控送料定位准确，条料在工作全过程中始终处于位置确定的受控切制状态。

四、实施例1的主要程序动作说明

主要自动工作程序动作分为两种，一种是往复送料切药程序动作，另一种是单向送料切 药程序动作。往复送料切药程序动作的特征是：每一个切药动作都有一个送料动作和一个送料退回动作相配合，且送进和退回的距离相等，都等于切料长度。单向送料切药程序动作的特征是：多次单向送料切制配以一次退回多个送进距离，且多进与一退的距离相等。两种主要程序动作简介如下。

a、往复送料切药程序动作

准备：三压料机构松开，将药条并排几层装入排料槽，推入中间工作位置，手动操作压紧送料机构反复“松开—退回—压紧—送进”，直到条料被拖拽送到切刀刃口之下，前一个送料压紧机构(以后简称压料2，即编号44、45所指)压住。此为切药动作的初始状态。

点动：按点动键一次，切药压料机构(编号12，以后简称压料1)压住，切刀下行将条料前端伸出部份切掉另装，压料1压紧未松开之前，压料2松开，送料机构动作退回一个送料距离后压料2重新压紧，压料1松开，切刀退回上死点停住。

连动：按下连动按钮，处于压紧状态的送料机构往前送料，送到位后，切刀和压料1同时动作下行，压料1先到位并压紧，切刀后到切断药条。当压料1到位压住时，压料2松开，送料槽退回一个送料距离，之后压料2又立即压紧，压料1随即松开。当切刀切断药条向上返回离开药条时(感应开关控制)，送料机构动作往前送进一个距离，切刀退到上死点后又与压料1一起第二次下行，进行第二个动作循环。连续循环，可实现顺序压紧送料、压料切药、松开退回重新压紧、松开退刀又重新压料进刀的连续工作过程，直到完成程序设定的切药次数。

b、单向送料切药程序动作

准备、点动与往复送料切药程序动作相同。

连动：按下连动键，处于压紧状态的送料机构往前送料，送到位后，压料1与切刀同时下行，先压料后切药；切刀行至下死点切断药条，压料1松开；切刀回退离开条料时(感应开关控制)，压料2压紧的送料槽动作往前送料，到位后压料1又立即动作压紧，进行第二次动作。送切N次后，切刀和送料停止，压料1压紧，压料2松开，送料槽退回N个送料距离后，压料2重新压紧，机器进入第二个单向送料切药行程。

五、实施例2简介

参看图5、图6。与实施例1相比，实施例2没有设置拉刀机构，也就没有拉切功能，属于直切式的数控切药机。除了没有拉切机构及功能之外，其余的结构、原理、功能、程序动作与实施例1相同。切制效果略差，但比纯机械式切药机好得多，仍可以在很大范围使用。

六、实施例3简介

参看图7、图8、图9、图10。与实施例1相比，实施例3除了没设拉切机构之外，还对压紧送料机构作了大的变化。

实施例3的压紧送料机构由送料压辊(54)、送料皮带副(55)、张紧轮机构(56)、压辊同步带传动副(59)、支座(60)、压辊支臂(61)、数控电机及支座(62)、送料主动轮同步 带传动副(63)、齿轮箱(64)、送料皮带副支架(65)等零部件组成。排料槽(57)底部与送料皮带(55)上平面对接。(58)是排料槽支架。

数控电机(62)的动力及运动通过送料主动轮同步带传动副(63)传到送料皮带副(55)的主动辊轮上，带动皮带传动副步进运动送料；通过齿轮箱(64)中的一对等齿数齿轮分动并改变旋转方向，再由压辊同步带传动副(59)传到送料压辊(54)，使送料压辊与主动轮同步反向步进旋转，实现两轮同步步进滚卷送料。压轮支臂(61)可绕从动齿轮中心旋转，从而能调节送料压辊与送料主动轮之间的间隙，以适应不同的排料厚度。

切药压料机构必不可少，与其它实施例相同。

这种滚卷送料方式，相比平板压紧拖拽的送料方式(实施例1)，切制精度略差，但只用一个排料槽，机器结构较为紧凑，操作有少许简化；这是完全的单向送料，没有往复送料动作，软件、程序也有所不同。

本实施例使用效果仍比纯机械式切药机好得多，也可以在很大范围使用。

七、本发明的变型形式、结构及其组合

根据以上说明，本发明显然还有多种变型形式、结构和不同组合。下面作部分介绍。

主机动力、传动和工作机构可以变型。可以将电机、齿轮箱、皮带副、离合机构和曲轴连杆机构去掉，直接在顶板上面的中间安装一个切刀工作机构的驱动气缸，其活塞杆穿过顶板直接与滑动板相连结，气动系统和控制软件作相应的改动。这就构成了另一形式的数控切药机，称为“数控气动切药机”。这种切药机结构简单，但切刀气缸的工作寿命不长。

数控电机可以有不同的选择。可以选永磁式步进电机，也可以选交流伺服电机，都能达到数控送料的目的。但选交流伺服电机性能更优。现在，直线电机已经进入市场，数控动力及传动又多了新的选择。

门式框架可以变型，可以变成方柱直线导轨式的门式框架，也可以变成单臂或弓臂结构。

实施例3加上拉刀机构，可以组成另一种实施例。

拉切机构可以变型，可以变齿条齿轮—摆轮拉杆机构为滚轮斜面加弹簧的推拉机构。改后结构可能更紧凑。

控制器可以有不同的选型。本实施例选用的控制器是数控系统，亦称数控电脑，也可以选用PLC可编程控制器加触摸屏来控制，还可以用工业控制计算机来实施控制，都能达到对切药机的程序控制目的。

机器名称也可以有多种变化。除了“数控切药机”之名以外，还可以命名为“数控切料机”、“自动切药机”、“门式数控切药机”、“拉切式数控切药机”、“门式拉切数控切药机”、“往复式数控切药机”“程控切药机”，等等。

总之，本发明专利保护的范围除了以上的例举之外，还应包括该技术领域的技术人员显而易见的其它变型形式、结构及不同组合。

Claims (2)

1.一种数控切药机，包括主机、数控电器系统和气动系统，主机包括变频调速电机(3)、减速器(4)、皮带传动副(5、6、7)、离合机构(8)、安装在曲轴箱(9)内的曲轴连杆拉杆(10)机构、切药压料机构(12)、滑动刀架(15)、拉刀机构(19)、平衡装置(18)、压紧送料机构(23)、接口料槽(24)、接口料槽导向机构(25)、下机架(1)、工作台板(11)、上刀片(14)、滑动板(16)、顶板(17)、立柱(20)、拉刀机构支架(21)、排料槽(26)、排料槽支架(27、30、31、32)、平台(37)、气管(13)和出料槽(22)；其特征在于：

切药压料机构(12)由固定料槽座(39)、固定料槽(40)、双缸气缸(43)、压料板(42)组成，下刀片(41)刃口与固定料槽(40)内腔同形，并安装固定于固定料槽前端面，与上刀片(14)间隙配合；调节滑动刀架(15)的导轨座板的前后位置，实现调节上下刀片之间的间隙；双缸气缸(43)连结压料板(42)实现切药压料动作；

压紧送料机构(23)分为送料压紧和数控送料2个分机构，其组成和连结关系是：

数控电机(33)安装于电机座(34)上，与滚珠丝杆(38)通过联轴器(35)直联，滚珠丝杆(38)一头安装于电机座(34)，另一头安装于固定料槽座(39)，丝杆螺母经螺母座与送料料槽座板(49)相连，送料料槽座板上固定着送料料槽(46)，此部分为数控送料机构；送料料槽上面安装有两组双缸气缸(44、47)，连结着两块压料平板(45、48)，组成送料压紧机构；两直线导轨副(36)安装于丝杆的左右两边并与丝杆平行，导轨滑块与送料料槽座板(49)连结固定；压紧送料机构的功能是：直线导轨副精密导向，数控电机通过滚珠丝杆带动送料料槽实现精密数字运动及定位，并由数控电器系统控制实现压料、送进和松开、退回手控单独动作和组合程控动作。

2.根据权利要求1所述的数控切药机，其特征在于：用气动系统配数控电器系统对主机进行数控化配置、组合，这种数控化配置、组合的特征是：送料机构由精密滚珠丝杆副转动，送料机构和切刀工作机构用精密直线导轨副导向，双压料机构、送料机构、切刀工作机构都用可程控的执行元件—电磁气阀控制的气缸或数控电机驱动，整机具有多机构交替压料—送料—切药的程控自动运行功能，双压料机构、送料机构、切刀工作机构的动作—压紧、送料、压料、切药、松开、退回—通过专用软件、程序组合集成在一起而协调、快速和高精度地自动运行。