CN102241023B - 高速精密切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高速精密切割机，它主要适用于裁切柔性材料，包括裁切纸张、织物、皮革及复合材料等。本发明的特征在于还设置有安装在机头中的高频振动装置，安装在横梁上的直线滑块和安装在框架上的单向浮动装置；机头上分别设置有两个电机，压料机构包括刀座、按压垫、弹簧和密封圈，传送机构为带有开孔翻边的钢带结构，高频振动装置的安装座内设置有平衡块、偏心曲轴、刀杆和轴承，直线滑块包括钢球滚道和钢球保持架，单向浮动装置上设置有导向柱、压板、Y向连接板和X向连接板。本发明结构设计更加紧凑合理，体积小，安装更加简便，成本更低；同时，使用方便可靠，用途广，在高速下能精准地裁切所有柔性材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种切割机，特别是一种高速精密切割机，它主要适用于裁切柔性材料，包括裁切纸张、织物、皮革及复合材料等。
背景技术
现有技术中，高速切割机一般都用来切割金属物品；而用于裁切柔性材料的切割机大多存在结构设计不够合理，体积大，重量重且成本高的缺点；或者存在在高速下切割不够精准的缺点。
中国发明专利申请200810129275X公开了一种“高速精切机”，它主要用于切纸，其中的活动机头通过刹车电机、蜗轮箱、直线导轨等实现芯棒的左右移动、自动窜管、自动卸管落入料槽。但其整机及机头的结构设计均不够合理，整机结构复杂，机头功能少，且不能精确地用于其它柔性材料的裁切。
中国实用新型专利2008200465386公开了一种“物料裁切机构”，它主要用于裁切布匹等面料，不能用于其它柔性材料的裁切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、简单且在高速下能精准地裁切所有柔性材料的高速精密切割机。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：该高速精密切割机包括横梁，工作台，机头，真空室框架，压料机构和传送机构，机头可以在横梁上移动，其特征在于：
还设置有高频振动装置，直线滑块和单向浮动装置；所述的高频振动装置安装在机头中，直线滑块安装在横梁上，单向浮动装置安装在真空室框架上。
所述的机头上分别设置有两个电机和电机轴；第一电机上固定有套筒座，套筒与同步带轮固定，套筒与套筒座配合，并可以在套筒座内无间隙转动，而第一电机旋转则带动套筒同步转动；第二电机固定在支架上，第二电机轴与联轴器连接，联轴器还与丝杆连接，丝杆与丝杆螺母配合，而丝杆螺母则与所述的套筒座固定，套筒座内设置有与导柱连接的直线轴承，导柱固定在支架上，套筒座可以在导柱上进行无间隙滑动，第二电机旋转带动套筒座同步上下移动，进而带动套筒上下移动；由于设置有两个伺服电机，可以在一个机头上提供旋转和上下移动、精确定位及组成模块组，功能集中且功能多；同时，使用及拆卸均方便可靠，且用途广，能适用于所有柔性材料的裁切。
所述的压料机构包括刀座，按压垫，弹簧和密封圈；按压垫与弹簧连接，在该按压垫的下端开有缺口；弹簧固定在所述的刀座上，密封圈设置在按压垫内并与刀座相接触；使得结构设计更加紧凑、合理，体积小，成本低，使用方便可靠，不会在切割面的两侧翘起或翻边；并能有效地防止尘粒损伤刀座上的摩擦面。
所述的传送机构为带有开孔翻边的钢带结构，其中的主动轮为带齿形钢轮，从动轮为光钢轮，钢带的翻边与主动轮的带齿形钢轮相配合；由于钢带采用翻边结构，与钢轮齿形进行柔性配合，具有自调功能，极大地增强了钢带的寿命，使传送更为精确；同时，往复传送过程中没有相对位移，不会对钢带造成积累性损伤，钢带的使用寿命长，且使用安全可靠。
所述高频振动装置的安装座内设置有平衡块，偏心曲轴，刀杆和轴承；所述平衡块设置在偏心曲轴上，偏心曲轴的一端与电机轴连接，另一端通过轴承支撑在安装座上，刀杆与偏心曲轴连接；由此使得结构设计更加紧凑，能将偏心曲轴的旋转运动转换成刀杆的往复振动，避免了直接冲击对刀具的损伤，刀具的使用寿命长，提高了切割效率；同时，使用方便可靠，效果好。
所述的直线滑块包括钢球滚道和钢球保持架；钢球滚道上设置有两组滚道槽，两组钢球位于该滚道槽上，两组钢球位于该钢球隔条的两侧，钢球保持架有两个，它们分别位于整个滑块的两侧，钢球和钢球滚道均位于该钢球保持架内，并通过连接件连接成一体；由此使得结构设计更加紧凑、合理，体积小且重量轻，成本低；在许多场合可以替代国外进口的标准件，使用方便可靠。
所述的单向浮动装置上设置有导向柱、压板、Y向连接板和X向连接板；在导向柱上连有导向销，在X向连接板上开有腰形槽，所述的导向销与该腰形槽相配合，导向柱穿过Y向连接板和X向连接板，并与Y向连接板连接，Y向连接板和X向连接板通过压板及连接件连接在一起。由此使得结构设计更加紧凑、合理，安装简便，体积小，成本低，具有浮动功能，当X方向运动时，Y方向不会受到干涉；它尤其适用于裁切柔性材料的高速精密切割机中。
作为优选，本发明还设置有刀具高度微调机构，它包括调节旋扭、分度环、支架和刀杆；所述的分度环与调节旋扭连接，调节旋扭包括依次固定的头部、螺纹台阶、光轴台阶和螺杆；支架与调节旋扭的光轴台阶连接，刀杆位于支架内并与调节旋扭的螺杆连接。由此使得结构设计更加紧凑、合理，刀具高度的调节方便可靠，精度高；同时，操作简单，高度调整到位后的锁紧效果好。
作为优选，所述传送机构的带齿形钢轮其表面设置有内凹形齿，钢带上每一个孔的两端均设置有一相对的内翻边。
作为优选，所述机头的套筒座上固连有两个相互平行的套筒座平台，该套筒座平台上分别固定有第一电机和丝杆螺母；第一电机和第二电机分别位于整个机头的上端，第一电机轴的中心线、第二电机轴的中心线及套筒的中心线均相互平行。
作为优选，所述高频振动装置的安装座为一T形，该安装座的竖直部分为中空结构，刀杆位于该中空结构内；所述偏心曲轴的中部为内凹形，刀杆通过轴承与该偏心曲轴的内凹形连接。
作为优选，所述压料机构的按压垫内设置有圆形凹槽，密封圈位于在该圆形凹槽内；该压料机构的刀座头部设置有外翻边的双锥形台阶，该双锥形台阶其外端角度比内端角度小。
作为优选，在所述刀具高度微调机构的刀杆上开有槽，在支架上安装有圆柱销，该圆柱销位于刀杆的槽内；在所述支架的前端设置有锥形台阶。
作为优选，所述单向浮动装置的压板有两块，它们分别位于Y向连接板的两侧；所述的Y向连接板和X向连接板均分别为左右对称结构。
作为优选，所述直线滑块的钢球保持架上设置有保持架内凹槽，该保持架内凹槽与带钢球的钢球滚道相匹配。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：由于同时设置的机头、真空室、压料机构、传送机构、高频振动装置、直线滑块和单向浮动装置能有机地结合在一起，使得结构设计更加紧凑合理，体积小，安装更加简便，成本更低；同时，使用方便可靠，用途广，在高速下能精准地裁切所有柔性材料。
附图说明
图1为本发明实施例的整体立体结构示意图；
图2为图1中去掉防护罩后的结构示意图；
图3为图1的仰视结构示意图；
图4为图2中A处钢带传送机构的放大立体结构示意图(局部)；
图5为图2中B处机头、压料机构、高频振动装置、直线滑块和刀具高度微调机构的位置关系放大结构示意图；
图6为图2中C处单向浮动装置的放大立体结构示意图；
图7为本发明中钢带的元件分解立体结构示意图；
图8为本发明中钢带的整体立体结构示意图；
图9为图8中D处的结构示意放大图；
图10为图8中钢带主动轮表面的结构示意放大图；
图11为本发明带孔钢带在厚度方向的结构示意图；
图12为图11中E处的结构示意放大图。
图13为本发明机头的结构示意主视图；
图14为本发明机头的结构示意俯视图；
图15为本发明高频振动装置的结构示意图；
图16为本发明压料机构的结构示意图；
图17为本发明刀具高度微调机构的结构示意图；
图18为本发明单向浮动装置的元件分解立体结构示意图；
图19为图18中的A-A半剖结构示意图；
图20为本发明直线滑块的元件分解立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例提供了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
参见图1～图20，本发明包括防护罩1、工作台面2、辅助工作台面3、送料装置4、收料装置5、机架6、真空室7、真空室框架8和涨紧机构9；这些结构及连接均与现有技术相同或等同，本领域的技术人员均熟知，不再详述。
本发明还包括机头11、横梁12、压料机构13、传送机构14、高频振动装置15、直线滑块16、单向浮动装置17和刀具高度微调机构18；机头11通过直线滑块16可以在横梁12上移动，此处的横梁12为Y向横梁；如果机头11采用的是二刀头，则压料机构13分别安装在刀具高度微调机构18和高频振动装置15的底部，如果机头11采用的是一刀头，则压料机构13安装在高频振动装置15的底部；传送机构14通过安装座148安装在真空室框架8上，在本实施例中，传送机构14为钢带结构；高频振动装置15和刀具高度微调机构18均安装在机头11中，直线滑块16通过轨道安装在横梁12上，单向浮动装置17通过导轨176安装在真空室框架8上。
参见图5及图7～图12，本发明传送机构14中的钢带141上带有开孔146的翻边结构；主动轮142为带齿形钢轮，从动轮143为光钢轮；钢带141的翻边与主动轮142的带齿形钢轮相配合，这种结构使得钢带141与带轮贴合面最大化，使摩擦力更大，传动更稳定。主动轮142带齿形钢轮其表面设置有内凹形齿144，钢带141上每一个孔146的两端均设置有一相对的翻边145，该翻边145与钢带141之间的夹角α为锐角；由于翻边145具有一定的弹性，能缓冲往复传送过程中钢带141承受的冲击力，从而增强钢带141的寿命。使用时，从主动轮142输入一定的转速，靠摩擦力带动钢带141，从而带动从动轮143。147为胀紧连接件，其为现有技术。
参见图5及图13～图14，图5中的整机机头为二刀头结构，而图12则通过具体的一刀头结构加以充分公开。
本发明机头11包括第一电机111、第二电机112、套筒座115、套筒114、套筒同步带轮115、支架116、联轴器117、丝杆118、丝杆螺母119、导柱120、底座121、电机同步带轮122和同步带123。其中：套筒114为中空结构，导柱120为直线形，套筒114与导柱120平行；套筒座113上固连有两个相互平行的套筒座平台124、125，该套筒座平台124、125上分别固定有第一电机111和丝杆螺母119；第一电机111和第二电机112位于整个机头的上端，第一电机轴126的中心线、第二电机轴127的中心线及套筒114的中心线均相互平行；底座121连接在支架116的中下部。本发明设置的第一电机111和第二电机112能进行精确的定位控制。
所述的第一电机111固定在套筒座113上，第一电机轴126上连接有电机同步带轮122，该电机同步带轮122与套筒114的套筒同步带轮115用同步带123连接；套筒114与套筒同步带轮115紧固连接，无松动；套筒114可以在套筒座113内无间隙转动，并通过轴承130定位；第一电机111的可以旋转带动套筒114同步转动。外用刀具可以插入套筒114内，并与套筒114紧固，从而同步转动。
所述的第二电机112固定在支架116上，第二电机轴127通过联轴器117与丝杆118连接，丝杆螺母119固定在套筒座113上；套筒座113内设置有与导柱120连接的上、下直线轴承128、129，套筒座113可以在导柱120上进行无间隙滑动；导柱120固定在支架116上，第二电机112旋转从而带动套筒座113同步上下移动，进而带动套筒114上下移动。若外用刀具已插入套筒2内，则可同步带动外用刀具上下移动。
所述的底座121与支架116通过螺钉连接固定，该拆装式结构只需松紧螺钉即可，方便快捷。采用二刀头时，只需更换底座121为二刀头底座即可；这样既节省了成本，更有利于批量化定型生产，省去了重新设计的工序。[0028]参见图5及图15，本发明的高频振动装置15包括高速电机151、安装座152、平衡块153、偏心曲轴154和刀杆155。
所述的高速电机151固定在安装座152上，用轴承支撑；电机轴与偏心曲轴154连接，它们同步旋转；偏心曲轴154与刀杆155通过轴承连接，将偏心曲轴154的旋转运动转换成刀杆155的往复振动；平衡块153为质量平衡块，它设置在偏心曲轴154上，用于消除高速偏心转动产生的有害振动；刀杆155与偏心曲轴154连接。安装座152为一T形，该安装座152的竖直部分为中空结构，刀杆155位于该中空结构内；偏心曲轴154的中部为内凹形156，刀杆155通过轴承与该偏心曲轴154的内凹形156连接；所述的安装座152内装有无油上、下直线轴承157、158，用来提供刀杆155往复振动的导向。
参见图5及图16，本发明的压料机构13包括按压垫131、弹簧132、刀片133、刀座134和O型密封圈135。
所述的刀片134安装在刀座133上，按压垫131与弹簧132连接，在该按压垫131的下端开有缺口136；弹簧132固定在刀座134上，O型密封圈135设置在按压垫131内并与刀座133相接触。按压垫1内设置有圆形凹槽137，O型密封圈135位于在该圆形凹槽137内。刀座134头部设置有外翻边的双锥形台阶138，该双锥形台阶138其外端角度α比内端角度β小。按压垫131上设置有台阶139，该台阶139的上部与弹簧132连接。刀座133为台阶形，该刀座133的前端位于按压垫131内。
所述的O型密封圈135能有效地防止尘粒损伤刀座133上的摩擦面，锥形台阶138既便于按压垫131的安装，又可以防止其自由脱落；按压垫131下端的缺口136便于刀片133的进出。
参见图5及图17，本发明的刀具高度微调机构18包括调节旋扭181、分度环182、支架183和刀杆184；调节旋扭181包括依次固定的头部1811、螺纹台阶1812、光轴台1813阶和螺杆1814。
所述的分度环182与调节旋扭181通过螺纹连接，主要是为了调整到位后的锁紧用；支架183与调节旋扭181的光轴台阶1813连接，刀杆184位于支架183内并与调节旋扭181的螺杆1814连接；在刀杆184上开有槽185，在支架183上安装有圆柱销186，该圆柱销186位于刀杆184上的槽185内；分度环182上加工有十等份标记，转一格就表示刀杆184上的1/10螺距；光轴台阶1813的作用主要是为了与支架183孔进行同心配合，螺杆1814的作用主要是为了对刀杆184高度进行精确调整，支架183上安装的圆柱销186主要是为了限位。
参见图6及图18～图19，本发明的单向浮动装置17包括导向柱171、压板172、Y向连接板173和X向连接板174。
所述的导向柱171上连有导向销176，在X向连接板173上开有腰形槽175，所述的导向销176与该腰形槽175相配合，导向柱171穿过Y向连接板173和X向连接板174，并与Y向连接板173连接；Y向连接板173和X向连接板174通过压板172及连接件连接在一起；所述的压板172有两块，它们分别位于Y向连接板173的两侧；Y向连接板173和X向连接板174均分别为左右对称结构。
由于X向连接板174上开有腰形槽175，导向柱171限制了X向连接板174与Y向连接板173在X方向的位移，但Y方向保持浮动；这样，当X向连接板174作X方向运动时，与Y向连接板173不会干涉。[0028]参见图5及图20，本发明的直线滑块16包括钢球滚道161、钢球隔条162、钢球保持架163和钢球164。
所述的钢球隔条162位于钢球滚道161中部的上面，两组钢球164位于该钢球隔条162的两侧；钢球保持架163有两个，它们分别位于整个滑块的两侧，钢球164和钢球滚道161均位于该钢球保持架163内，并通过连接件连接。
所述的钢球保持架163上设置有保持架内凹槽165，该保持架内凹槽165与带钢球164的钢球滚道161相匹配；钢球滚道161和钢球保持架163上均开有螺钉孔，该钢球滚道161和钢球保持架163通过螺丝螺母连接。
在本实施例中，钢球滚道161的作用是给钢球164提供滚道与刚性连接；钢球隔条162的作用是使两组钢球164各行其道，不跑混；钢球保持架163的作用是给两组钢球164提供循环的滚道。
使用时，参见图1～图20，可以将待裁切的物件放在本发明循环运动的毛毡上，整机的机头11在1米/秒的高速下工作，此时真空室7产生负压，将待裁切的物件吸附在工作台面2上，从而对物件进行切割。
本发明具有X、Y、Z、T四轴运动功能，电机19转动，带动钢带141的主动轮142和从动轮143旋转，使钢带141作往复运动。
Z向：通过机头11中的第二电机112转动，带动丝杆118作垂直上下运动。
X向：钢带141的主动轮142和从动轮143与主轴20是通过涨紧的方式连接，该涨紧机构9又有纠偏作用。
Y向：直线运动通过直线滑块16实现，它体积小且重量轻，运动灵活；横梁12为Y向横梁，其为铝件，为了克服热胀冷缩的变形，采用了一端紧固，另一端浮动的装置，即单向浮动装置17。
T向：通过机头11中的第一电机111转动，带动套筒114作同步旋转运动。
真空室7的受压面积及受压位置可调可控。
高频振动装置15通过高速电机151转动，带动偏心曲轴154旋转，使刀具作高速往复运动，完成高质量的切割。
切割完成后，真空室7的负压变成正压，毛毡带动物件被浮起，Y向横梁12的两端汽缸夹持毛毡，它们共同作用，使物件前移一个单元，然后进行下一次切割。
凡本领域的普通技术人员，均可以通过以上描述来实施本发明。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。同时，实施例中零件所取的名称也可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高速精密切割机，包括横梁，工作台，机头，真空室框架，压料机构和传送机构，机头可以在横梁上移动，其特征在于：
1）还设置有高频振动装置，直线滑块和单向浮动装置；所述的高频振动装置安装在机头中，直线滑块安装在横梁上，单向浮动装置安装在真空室框架上；
2）所述的机头上分别设置有两个电机和电机轴；第一电机上固定有套筒座，套筒与同步带轮固定，套筒与套筒座配合，并可以在套筒座内无间隙转动，而第一电机旋转则带动套筒同步转动；第二电机固定在支架上，第二电机轴与联轴器连接，联轴器还与丝杆连接，丝杆与丝杆螺母配合，而丝杆螺母则与所述的套筒座固定，套筒座内设置有与导柱连接的直线轴承，导柱固定在支架上，套筒座可以在导柱上进行无间隙滑动，第二电机旋转带动套筒座同步上下移动，进而带动套筒上下移动；
3）所述的压料机构包括刀座，按压垫，弹簧和密封圈；按压垫与弹簧连接，在该按压垫的下端开有缺口；弹簧固定在所述的刀座上，密封圈设置在按压垫内并与刀座相接触；
4）所述的传送机构为带有开孔翻边的钢带结构，其中的主动轮为带齿形钢轮，从动轮为光钢轮，钢带的翻边与主动轮的带齿形钢轮相配合；
5）所述高频振动装置的安装座内设置有平衡块，偏心曲轴，刀杆和轴承；所述平衡块设置在偏心曲轴上，偏心曲轴的一端与电机轴连接，另一端通过轴承支撑在安装座上，刀杆与偏心曲轴连接；
6）所述的直线滑块包括钢球滚道、钢球隔条和钢球保持架；钢球滚道上设置有两组滚道槽，两组钢球位于该滚道槽上，两组钢球位于该钢球隔条的两侧，钢球保持架有两个，它们分别位于整个滑块的两侧，钢球和钢球滚道均位于该钢球保持架内，并通过连接件连接成一体；
7）所述的单向浮动装置上设置有导向柱、压板、Y向连接板和X向连接板；在导向柱上连有导向销，在X向连接板上开有腰形槽，所述的导向销与该腰形槽相配合，导向柱穿过Y向连接板和X向连接板，并与Y向连接板连接，Y向连接板和X向连接板通过压板及连接件连接在一起。
2.根据权利要求1所述的高速精密切割机，其特征在于：还设置有刀具高度微调机构，它包括调节旋扭、分度环、支架和刀杆；所述的分度环与调节旋扭连接，调节旋扭包括依次固定的头部、螺纹台阶、光轴台阶和螺杆；支架与调节旋扭的光轴台阶连接，刀杆位于支架内并与调节旋扭的螺杆连接。
3.根据权利要求1或2所述的高速精密切割机，其特征在于：所述传送机构的带齿形钢轮其表面设置有内凹形齿，钢带上每一个孔的两端均设置有一相对的翻边。
4.根据权利要求1或2所述的高速精密切割机，其特征在于：所述机头的套筒座上固连有两个相互平行的套筒座平台，该套筒座平台上分别固定有第一电机和丝杆螺母；第一电机和第二电机分别位于整个机头的上端，第一电机轴的中心线、第二电机轴的中心线及套筒的中心线均相互平行。
5.根据权利要求1或2所述的高速精密切割机，其特征在于：所述高频振动装置的安装座为一T形，该安装座的竖直部分为中空结构，刀杆位于该中空结构内；所述偏心曲轴的中部为内凹形，刀杆通过轴承与该偏心曲轴的内凹形连接。
6.根据权利要求1或2所述的高速精密切割机，其特征在于：所述压料机构的按压垫内设置有圆形凹槽，密封圈位于在该圆形凹槽内；该压料机构的刀座头部设置有外翻边的双锥形台阶，该双锥形台阶其外端角度比内端角度小。
7.根据权利要求2所述的高速精密切割机，其特征在于：在所述刀具高度微调机构的刀杆上开有槽，在支架上安装有圆柱销，该圆柱销位于刀杆的槽内。
8.根据权利要求1或2所述的高速精密切割机，其特征在于：所述单向浮动装置的压板有两块，它们分别位于Y向连接板的两侧；所述的Y向连接板和X向连接板均分别为左右对称结构。
9.根据权利要求1或2所述的高速精密切割机，其特征在于：所述直线滑块的钢球保持架上设置有保持架内凹槽，该保持架内凹槽与带钢球的钢球滚道相匹配。
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