CN103170992A - 一种可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置。为了解决现有的支撑装置不能满足不同长度尺寸工件的动态跟随切割支撑需求等技术问题，所述切割支撑装置包括至少一个转动盘，该转动盘包括安装在转动盘中心位置并可相对转动盘转动的刻度盘，径向设置在转动盘上的多个长条形滑块安装孔，每个滑块安装孔内装有一个导向滑块，可在滑块安装孔内往复滑动的导向滑块与一连杆的一端铰接相连，该连杆的另一端铰接在所述刻度盘上，每个导向滑块上固定连接一个切割支撑座，该切割支撑座上装有切割支撑架。本发明不仅能够适用于不同长度工件动态跟随切割支撑的场所，而且具有结构简单、工作可靠和调整方便的优点。

Description

一种可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置

技术领域

本发明涉及加工工具领域，具体为一种适用于对沿轴线方向高速运动条状工件进行动态跟随切割的半径可调的支撑装置，具体说是用于工件的切割长度发生变化时仍然可以通过调整装置的支撑半径满足加工需求而不用更换支撑装置的场所，如用于烟条卷制成形后切割成不同长度烟支所用的切割机构中等。

背景技术

工程中对高速轴向运动的工件实行动态跟随切割通常采用的斜置旋转刀盘切割技术需要有支撑装置提供两个与工件相对静止的支撑点，并与刀盘上的切割刀片形成切割力偶才能完成对工件的切割过程。典型地如高速烟支切割系统的支撑装置需要为运动速度高达12m/s的烟支提供动态跟随支撑等。实现高速动态跟随支撑动作的机构有单支撑往复式和多支撑轮换式两大类，代表技术分别是曲柄连杆式喇叭嘴机构、旋转式喇叭嘴机构和枢轴式支撑机构。曲柄连杆式喇叭嘴装置在可以柔性变形的碳纤维杆上安装切割支撑支架（也称为喇叭嘴），利用曲柄连杆带动喇叭嘴每切割一次做一次往复运动。此类机构的缺点是往复运动频率高，振动和噪声十分明显，碳纤维杆容易产生疲劳断裂以及其不同批次的碳纤维材料的机械性能的差异会直接导致切割支撑点的变化，影响到切割质量。旋转式喇叭嘴装置采用周转轮系机构保证多个切割支架按照动态跟随要求轮换地进行工作。旋转式喇叭嘴装置的缺点是结构复杂、成本高和安装调试难度大，当切割工件的长度尺寸变化时，必须更换整套机构。属于多支撑轮换式类的枢轴式支撑装置利用变异成为两个转动盘的平行四边形机构中连杆平动的特点提供动态跟随切割所需的支撑，此类装置结构简单，但是当切割工件的长度尺寸变化时也必须更换整套机构才能满足工作需求。

发明内容

针对现有的支撑装置不能满足不同长度尺寸工件的动态跟随切割支撑需求等技术问题，本发明旨在提供一种可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，该支撑装置通过改变旋转半径来满足不同长度的高速轴向运动工件的动态跟随切割需求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，其特征是，包括至少一个转动盘，该转动盘包括安装在转动盘中心位置并可相对转动盘转动的刻度盘，径向设置在转动盘上的多个长条形滑块安装孔，每个滑块安装孔内装有一个导向滑块，可在滑块安装孔内往复滑动的导向滑块与一连杆的一端铰接相连，该连杆的另一端铰接在所述刻度盘上，每个导向滑块上固定连接一个切割支撑座，该切割支撑座上装有切割支撑架；所述转动盘和刻度盘均设有刻度，则切割支撑架上支撑点的工作半径r为：

$r=\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\cos \mathrm{\ϵ}+\sqrt{{\left(E^{\′}{C}^{\′}\right)}^2-{(\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\sin \mathrm{\ϵ})}^2}$

其中AE'为刻度盘自身旋转中心A与连杆相对刻度盘的旋转中心E'之间的距离，E'C'为连杆的长度，ε为刻度盘相对转动盘转动的角度。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

根据本发明的实施例，所述转动盘有两个，两个转动盘的连杆分别与所述刻度盘铰接相连。

作为一种具体的结构形式，每个转动盘上相对转动盘中心对称设置四个长条形滑块安装孔，则每个转动盘上通过切割支撑架提供四个支撑点。

为了在调整好切割支撑装置的工作半径后，方便将刻度盘固定在转动盘上，所述刻度盘上开有圆弧形槽，切割支撑架转动半径调整完成后，锁止螺母锁紧调整后的刻度盘则支撑装置进入工作状态。

藉由上述结构，本发明是一种适用于对沿轴线方向高速运动条状工件进行动态跟随切割的半径可调的可调式枢轴支撑装置，用于即使工件的切割长度发生变化时仍然可以通过调整装置的支撑半径满足加工需求而不用更换整套的支撑装置。

所述支撑装置安装有一个刻度盘以及多个连杆和滑块组成的可以联动并且呈径向布置的曲柄滑块机构，通过旋转曲柄的角度实现支撑装置工作半径的调整。

其中，支撑工作半径r与被切割工件的长度L的关系为

r=(L*m*n)/(2*pi)

其中m、n分别为刀盘切割刀片数量和被切工件的倍长数，m和n的组合可以形成不同的切割模式，上式表明本发明适用于多种切割模式的动态跟随切割。

值得注意的是装置的工作半径与刻度盘调整量之间的关系可用下式表示

$r=\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\cos \mathrm{\ϵ}+\sqrt{{\left(E^{\′}{C}^{\′}\right)}^2-{(\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\sin \mathrm{\ϵ})}^2}$

其中AE'为曲柄的长度，E'C'为连杆的长度，ε为刻度盘转动的角度。其中AE'为曲柄的长度，E'C'为连杆的长度，ε为刻度盘转动的角度（见附图5）。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过改变旋转半径来满足不同长度的高速轴向运动工件的动态跟随切割需求，适用于不同切割刀头数目（如两刀头或四刀头）以及单轨和多轨（如双轨）切割装置使用，与高速动态跟随切割刀盘配合使用，不仅能够适用于不同长度工件动态跟随切割支撑的场所，而且具有结构简单、工作可靠和调整方便的优点。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是图1中联动式曲柄滑块调整机构示意图；

图3是本发明所述旋转刻度盘安装部件分离图；

图4是本发明与四刀头高速动态跟随切割刀盘配合使用示意图；

图5为本发明支撑装置半径调整原理图。

在图中

1，2-转动盘；3-导向滑块；4-刻度盘；5，9-连杆；6-切割支承座；

7-切割支撑架；8-琐止螺母；10-轴；11-端盖；12-轴承；13-平键；

14-旋转圆盘；15-螺母；16-本次发明的支撑装置；17-旋转刀盘。

具体实施方式

一种可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，如图1所示，包括转动盘1，2、导向滑块3、刻度盘4、连杆5、切割支承座6、切割支撑架7，刻度盘和转动盘上均刻有刻度，刻度盘和导向滑块上的销钉以转动副与连杆连接，转动刻度盘实现四根连杆及导向滑块沿径向的联动，从而使与导向滑块固连的切割支承座6、切割支撑架7做等距离径向调整。

图2为联动式曲柄滑块调整机构示意图，为了使导向滑块3沿转动盘1径向运动稳定，在导向滑块3两侧分别对称布置有连杆5和连杆9。

图3为刻度盘部件分离图，刻度盘4的最小刻度单位为1°，刻度盘4与轴10为一体，通过轴承12安装在转动盘1上，刻度盘4上开有圆弧形槽，转动盘1上与圆弧形槽对应位置处有一个起紧固作用的前端加工有螺纹的圆柱销，支撑工作半径调整完成后，旋紧锁止螺母8锁紧刻度盘4。端盖11对轴承12进行轴向固定，轴10上有键槽，平键13安装在轴10的键槽内，平键13和螺母15分别用于对旋转圆盘14进行周向固定和轴向固定。

图4为可调式枢轴高速动态跟随支撑装置的安装示意图，支撑装置16的旋转轴线与切割刀盘17上刀片所在平面垂直，也就是说，支撑装置16的旋转轴线与切割刀盘17的旋转轴线所成的角度为刀盘斜置的角度。

图5为可调式枢轴高速动态跟随支撑装置半径调整原理图，本可调式高速动态跟随支撑装置实施例采用四刀双切模式，其最大支撑工作半径为81mm，调整曲柄长为20mm，连杆长度为61mm，刻度盘的最小刻度单位为1°，最大调整偏角为90°，最小支撑工作半径为41mm，求得适用于工件长度尺寸的变化范围约为32-64mm。刻度盘上对应的角度值由下式计算：

$r=\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\cos \mathrm{\ϵ}+\sqrt{{\left(E^{\′}{C}^{\′}\right)}^2-{(\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\sin \mathrm{\ϵ})}^2}$

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，其特征是，包括至少一个转动盘（1），该转动盘（1）包括安装在转动盘中心位置并可相对转动盘（1）转动的刻度盘（4），径向设置在转动盘（1）上的多个长条形滑块安装孔，每个滑块安装孔内装有一个导向滑块（3），可在滑块安装孔内往复滑动的导向滑块（3）与一连杆（5）的一端铰接相连，该连杆（5）的另一端铰接在所述刻度盘（4）上，所述刻度盘（4）、连杆（5）和导向滑块（3）之间形成曲柄滑块机构；每个导向滑块（3）上固定连接一个切割支撑座（6），该切割支撑座（6）上装有切割支撑架（7）；所述转动盘（1）和刻度盘（4）均设有刻度，则切割支撑架（7）上支撑点的工作半径r为：

$r=\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\cos \mathrm{\ϵ}+\sqrt{{\left(E^{\′}{C}^{\′}\right)}^2-{(\left({\mathrm{AE}}^{\′}\right)*\sin \mathrm{\ϵ})}^2}$

其中AE'为刻度盘（4）自身旋转中心A与连杆（5）相对刻度盘（4）的旋转中心E'之间的距离，E'C'为连杆（5）的长度，ε为刻度盘（4）相对转动盘（1）转动的角度。

2.根据权利要求1所述的可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，其特征在于，所述转动盘（1）有两个，两个转动盘（1，2）的连杆分别与所述刻度盘（4）铰接相连。

3.根据权利要求1或2所述的可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，其特征在于，每个转动盘（1）上相对转动盘中心对称设置四个长条形滑块安装孔。

4.根据权利要求1所述的可调式枢轴高速动态跟随切割支撑装置，其特征在于，所述刻度盘（4）上开有圆弧形槽。

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