CN105643718A - 一种双刀模基座自动裁断机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双刀模基座自动裁断机及其控制方法，即在现有的单刀模基座裁断机的主体框架系统共用的前提下，增加设计第二套刀模基座以及相应的伺服电机、丝杠和双刀模控制系统；双刀模控制系统为设定两个刀模基座的工作方式、工作时序以及运动参数并实时控制裁断机的计算机，其与驱动控制器之间具备电信号连接，将两个刀模基座的工作参数传输给驱动控制器并接收驱动控制器的反馈信息，实时控制裁断机工作。本发明相对于单刀模基座裁断机，本发明可以提高材料利用率20％以上，提高裁断效率30％以上，同时，相对于多台独立的裁断机，其节约设备购置成本是明显的。

Description

一种双刀模基座自动裁断机及其控制方法

技术领域

本发明涉及裁断机械技术领域，特别涉及一种制鞋、皮具加工等行业进行面料裁切加工的裁断机。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对鞋子、皮具等产品的造型及式样的要求越来越多样化，这就意味着需要裁断的相关面料外形越来越复杂，进而需要不断提升裁断机的自动化水平，以节约人工及材料成本，提高加工效率。

制鞋、制包一般是通过不同形状的裁片拼缝而成，不同形状的裁片是依靠成型刀模在裁断机裁切面料得到的，可以裁断的面料可以是皮革、布、塑料等材质。裁断机是一种常见的用于面料裁断加工的设备，工作时，依靠动力驱动安装在裁断机上的移动刀模基座在导轨上运动，运动到设定位置后，安装在刀模基座刀模盘上的刀模下压裁断面料，从面料上裁断出与刀模形状一致的裁片，从而完成下料工作。现有的裁断机上，只设计安装一个刀模基座，这样就存在两个需要解决的问题。一是效率问题：加工时只能裁断一种对应刀模形状的裁片，而需要加工其它形状的裁片时，要先卸下之前的刀模，再装上要用的刀模，这样反复拆装，极大影响裁断机工作的连续性，效率低，目前的解决办法是多购置几台裁断机，但造成成本上升；二是节约面料问题：一个刀模基座的裁断机，虽然可以通过自动旋转刀模盘角度的方式尽量拼排以节约面料，但是对于一些特别形状的刀模，即使进行了旋转拼排，仍然会有较大的浪费面料面积，一次性裁断后，面料已经满布孔洞，剩余面积无法再次上机裁断，从而造成不小的材料浪费。

现有裁断机存在问题的解决对于规模化生产中提高效率、降低成本、节约材料非常重要，为了充分说明问题的重要性，下面予以详细说明。目前普遍采用的单刀模基座裁断机的工作原理如下：首先在刀模基座的刀模盘上安装成型刀模，然后在驱动控制器上设计好刀模基座横向运动的间距和刀模盘的旋转角度，在下料台面上布置好面料，启动裁断机后，在驱动控制器的控制下，刀模基座在伺服电机的驱动下横向运动到设定位置，油压系统驱动刀模基座上的裁断执行机构向下运动，刀模刀口将位于下料台面上的面料冲切成型，刀模基座抬起，横向运动到下一位置，旋转电机驱动刀模盘旋转一定角度，再次完成冲压成型动作，如此反复到达另一端时，自动送料系统自动向前推进设定间距送料，刀模基座再次反向运动，重复裁断动作。

规则形状的刀模，可以依次排列裁断，对于一些不规则形状的刀模，刀模盘旋转一定角度后拼排，可以更大效率地利用材料，减少浪费。虽然可以通过旋转刀模盘拼排的方式充分利用材料，但是对于一些特别形状的刀模，无论怎么拼排都会造成材料的较大浪费。

目前新颖款式鞋子、皮具的设计越来越多，刀模形状也越来越复杂，一次冲切过的面料，已经满布孔洞，变得不再平整，无法再次上机，造成面料不小的浪费，在目前裁断机上，这一材料浪费问题无法解决。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种双刀模基座自动裁断机及其控制方法，即在现有的单刀模基座裁断机的主体框架系统共用的前提下，增加设计一个刀模基座和双刀模控制系统及控制方法，两个刀模基座协调配合工作，以达到提高效率以及提高面料利用率的目的。

要实现上述发明目的，存在以下技术难题：一是如何合理利用裁断机框架空间，优化设计两个刀模基座及其附属组件；二是如何最大限度地共用系统组件，以节约成本，同时又保持双刀模基座的独立性；三是如何设计双刀模控制系统，以科学合理的方法控制两个刀模基座的时序和动作，实现协调配合工作的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双刀模基座自动裁断机，包括裁断机框架、伺服电机、动力机构、丝杠、驱动控制器、下料台面、刀模基座、刀模盘、导轨；导轨和丝杠平行设置在裁断机框架内，刀模基座安装在导轨和丝杠上，其下端设置刀模盘；刀模基座在驱动控制器的控制下，通过伺服电机转动丝杠带动刀模基座在导轨上横向运动，通过旋转控制机构驱动刀模盘按设定角度旋转，动力机构控制刀模基座垂直运动，对下料台面上的面料进行裁断，其特征在于：还包括第二套刀模基座以及相应的伺服电机、丝杠和双刀模控制系统；双刀模控制系统为设定两个刀模基座的工作方式、工作时序以及运动参数并实时控制裁断机的计算机，其与驱动控制器之间具备电信号连接，将两个刀模基座的工作参数传输给驱动控制器并接收驱动控制器的反馈信息，实时控制裁断机工作。

进一步的，所述第二套刀模基座以及相应的伺服电机、丝杠与第一套刀模基座、伺服电机、丝杠以相同方式安装在裁断机框架的另一侧；两套刀模基座的刀模盘中心点在同一横向水平线上，两者具备相同的坐标系。

进一步的，所述双刀模控制系统与驱动控制器的电信号连接包括：双刀模控制系统向驱动控制器传输定位坐标数据、旋转角度数据、下料台面位移数据、裁断指令数据的电信号连接；驱动控制器向双刀模控制系统传输刀模基座坐标反馈、执行状态反馈的电信号连接。

进一步地，所述双刀模控制系统与驱动控制器的电信号连接还包括驱动控制器向双刀模控制系统传输系统工作状态反馈的电信号连接。

本发明还公开了上述双刀模基座自动裁断机的控制方法，刀模基座在驱动控制器的控制下，通过伺服电机转动丝杠带动刀模基座横向运动，通过旋转控制机构驱动刀模盘按一定角度旋转，通过自动送料机构控制下料台面纵向运动，通过油压裁断机构控制刀模基座垂直运动进行裁断，其特征在于：双刀模控制系统将双刀模基座的工作参数实时传输到驱动控制器，驱动控制器控制刀模基座横向运动、控制刀模盘旋转、控制裁断执行机构裁断、控制自动送料机构送料；所述的工作参数是指：定位坐标数据、旋转角度数据、下料台面位移数据、裁断指令数据；双刀模控制系统接收驱动控制器传输来的系统状态反馈、执行状态反馈、刀模基座坐标反馈，并根据上述反馈数据确定向驱动控制器传输后续工作参数,完成对裁断机的实时控制。

进一步地，所述的控制方法还包括使两个刀模基座协调工作的工作参数设置方法，其步骤如下：

第一步：为两个刀模基座分别选择刀模，输入双刀模控制系统；

第二步：设定双刀模基座的工作方式，有三种方式，分别是单刀模工作、双刀模独自工作、双刀模协调工作；

第三步：设定刀模基座a的工作参数，包括横向步进距离、刀模盘旋转角度、裁断刀数；

第四步：设定刀模基座b的工作参数，包括横向步进距离、刀模盘旋转角度、裁断刀数；

第五步：设定刀模基座a和刀模基座b的工作时序；

第六步：设定下料台面送料位移参数；

第七步：启动裁断机，完成对裁断机的实时控制。

本发明的发明点在于：两种不同的刀模裁断时无需更换刀模，两个刀模基座分别安装一个刀模，既可单独工作，也可协调配合工作，配合工作时可以有效提高材料利用率，即当一个刀模基座拼排仍有较大浪费材料面积时，可以在另一个刀模基座上，根据浪费材料的形状、面积，加装一个合适的刀模，刀模1裁断完成后，刀模2再次在浪费面积处进行一次裁断，即可达到充分利用材料的目的。同时，增加一个刀模基座是在共用裁断机框架、油压系统、驱动控制器、下料台面等的情况下实现的，相对于购置两套单刀模基座的裁断机，成本节约是明显的，相当于花一套多点设备的钱买到了两套设备，同时还能大幅度提高材料利用率和加工效率。

综上所述，本发明的有益效果在于：采用增加设计一个刀模基座和双刀模控制系统，使裁断机具备两个刀模基座，并能够协调工作，使裁断效率和材料利用率大为提高，相对于单刀模基座裁断机，本发明可以提高材料利用率20％以上，提高裁断效率30％以上，同时，相对于多台独立的裁断机，其节约设备购置成本是明显的。

附图说明

图1为单刀模基座裁断机简单形状裁断示意图；

图2为单刀模基座裁断机特别形状刀裁断示意图；

图3为刀模基座的结构示意图；

图4为刀模盘固定刀模示意图；

图5为双刀模基座自动裁断机正面结构示意图；

图6为双刀模基座自动裁断机背面结构示意图；

图7为双刀模基座自动裁断机控制关系框图；

图8为双刀模基座特别形状裁断方式一示意图；

图9为双刀模基座特别形状裁断方式二示意图。

其中：A-刀模A；B-面料；C-刀模C；D-浪费材料面积；E-刀模E；

F-刀模F；G-刀模G；

1a-刀模基座a；1b-刀模基座b；2-双刀模控制系统；

3-驱动控制器；4-刀模基座导轨；5a-丝杠a；5b-丝杠b；

6a-伺服电机a；6b-伺服电机b；7-裁断机框架；8a-刀模盘a；

8b-刀模盘b；9-下料台面；

71-裁断执行机构；72-刀模盘旋转电机；73-传动皮带；

81-刀模固定槽；82-刀模固定螺丝孔；83-刀模。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

关于背景技术提到的规则形状刀模的裁断问题，如图1所示，单刀模基座裁断机简单形状裁断示意图，单刀模基座裁断机上可以通过旋转刀模盘180°后，对刀模A的裁断位置进行拼排，从而实现节约材料的裁断。

关于背景技术提到的特别形状刀模的裁断浪费问题，如图2所示，单刀模基座裁断机特别形状刀模裁断示意图，在单刀模基座裁断机上，对面料B进行裁断，对于刀模C所示的形状刀模，即使进行旋转角度拼排，仍然会造成材料上的浪费面积D。

为了在实施中能够更清楚明白的描述，对刀模基座的结构进行简单说明，如图3所示，刀模基座结构示意图，刀模基座组件上包括裁断执行机构71，该机构能够驱动刀模盘8a沿垂直方向上下运动，提供裁断动力。刀模盘旋转电机72通过传动皮带73带动刀模盘8a按一定角度旋转。

为了在实施中能够更清楚明白的描述，对刀模盘进行简单说明，如图4所示，刀模盘固定刀模示意图，刀模盘8a上设置有刀模固定槽81和刀模固定螺丝孔82，刀模83沿刀模固定槽81插入并通过螺丝刚性固定在刀模盘8a上，并随刀模盘8a旋转或上下运动。

关于本发明双刀模基座裁断机，如图5双刀模基座自动裁断机正面结构示意图所示，如图6双刀模基座自动裁断机背面结构示意图所示，在裁断机框架7的正面和背面分别设计安装伺服电机6a、6b，丝杠5a、5b，刀模基座1a、1b，刀模基座上的刀模盘8a、8b，以及刀模基座导轨4，下料台面9，驱动控制器3、双刀模控制系统2，与单刀模基座裁断机的不同在于，本发明所述裁断机具备两个刀模基座以及附属部件，具备能够按本发明所述控制方法进行控制的双刀模控制系统2，在双刀模控制系统2的控制下可以使两个刀模基座有序进行裁断工作，两个刀模基座既可以单独工作，又可以协调交替工作，以达到提高裁断效率，节约材料的目的。

关于双刀模基座裁断机的控制关系，如图7所示，双刀模基座自动裁断机控制关系框图，图中双刀模控制系统可以对双刀模基座的工作模式、工作参数及工作时序进行设置。双刀模控制系统与驱动控制器之间有多组信号连接，包括向驱动控制器传输的定位坐标数据、旋转角度数据、下料台面位移数据、裁断指令数据，其中：定位坐标数据是指刀模基座横向运动的位置坐标，旋转角度数据是指刀模基座上刀模盘的旋转角度，下料台面位移数据是指自动送料机构驱动下料台面移动的位移；图中双刀模控制系统与驱动控制器之间有多组信号连接，还包括接收驱动控制器的反馈信息，有刀模基座坐标反馈、执行状态反馈、系统工作状态反馈，其中：刀模基座坐标反馈是指驱动控制器驱动刀模基座移动时，将刀模基座当前所处位置坐标传输给双刀模控制器，执行状态反馈是指驱动控制器在驱动刀模基座执行裁断指令时，将执行的进程及结果状态传输给双刀模控制器，系统工作状态反馈是指驱动控制器把收集到的系统各工作部件的状态信息传输给双刀模控制器。驱动控制器与刀模基座定位机构、刀模基座旋转机构、刀模基座裁断机构、自动送料机构有电信号连接，驱动相应机构接收并执行驱动控制器发送的工作参数和执行裁断动作指令。刀模基座定位机构通过伺服电机a、伺服电机b驱动刀模基座a、刀模基座b按定位坐标数据横向运动。刀模基座旋转机构驱动刀模盘a、刀模盘b按旋转角度数据旋转刀模盘。刀模基座裁断机构通过油压系统驱动刀模基座a、刀模基座b上的裁断执行机构a、裁断执行机构b执行裁断指令。自动送料机构驱动下料台面执行送料位移。

双刀模控制系统对双刀模基座的工作模式、工作参数及工作时序进行设置并实时控制裁断机连续自动工作，其控制方法如下：把选定的两种刀模形状输入双刀模控制系统，确定两个刀模基座的工作模式，在双刀模协调工作模式下，设定刀模基座a的工作参数，包括横向步进距离、刀模盘旋转角度、裁断刀数；设定刀模基座b的工作参数，包括横向步进距离、刀模盘旋转角度、裁断刀数；设定刀模基座a和刀模基座b的工作时序；设定下料台面送料位移参数；设置完成后启动系统，双刀模控制系统将设定参数传输给驱动控制器，驱动控制器通过刀模基座定位机构经伺服电机a、b完成对刀模基座a、b的横向移动控制，驱动控制器通过刀模基座旋转机构完成对刀模盘a、b旋转角度的控制，驱动控制器通过刀模基座裁断机构经油压系统完成对裁断执行机构a、b的裁断动作控制，驱动控制器通过自动送料机构完成的下料台面的送料位移控制。驱动控制器在驱动相关机构工作时，将刀模基座坐标反馈、执行状态反馈、系统工作状态实时反馈传输给双刀模控制系统，双刀模控制系统根据反馈信息实时传输裁断机下一步需要执行的工作参数。

结合图8双刀模基座特别形状裁断方式一示意图所示陈述一种双刀模的设置方法。图8示意了结合刀模盘旋转的方式合理设置两种不同刀模以达到节省材料的一种设置方法，将图8中刀模C安装到刀模基座a的刀模盘a上，将图8中刀模E安装到刀模基座b的刀模盘b上，将刀模C、刀模E输入双刀模控制系统；选定双刀模协调工作模式；设定刀模基座a的工作参数，即横向位移距离、刀模盘旋转角度及裁断刀数，具体排版为刀模基座a上的刀模C在起点位置裁断第一刀后，横向移动合理设定距离，旋转刀模基座a上的刀模盘a旋转180°与第一刀拼排，再次旋转180°并重复上述拼排步骤；设定刀模基座b的工作参数，即横向位移距离、刀模盘旋转角度及裁断刀数，具体排版为设定刀模基座b横向运动间距，本实施例中无需选择刀模基座b上的刀模盘b的旋转角度，使刀模E的裁断位置正好处于刀模基座a裁断后留下的浪费材料处；设定工作时序，即设定两个刀模基座的工作先后顺序，本实施例中设定刀模基座a为第一时序，从左向右裁断，裁断完成后退回到起始位置，设定刀模基座b为第二时序，待刀模基座a的第一时序完成后，从右向左裁断，裁断完成后退回到起始位置；设定下料台面9的送料移动距离。设置完成后启动系统，双刀模控制系统将设定参数传输给驱动控制器，驱动控制器通过刀模基座定位机构经伺服电机a、b完成对刀模基座a、b的横向移动控制，驱动控制器通过刀模基座旋转机构完成对刀模盘a、b旋转角度的控制，驱动控制器通过刀模基座裁断机构经油压系统完成对裁断执行机构a、b的裁断动作控制，驱动控制器通过自动送料机构完成的下料台面的送料位移控制。驱动控制器在驱动相关机构工作时，将刀模基座坐标反馈、执行状态反馈、系统工作状态实时反馈传输给双刀模控制系统，双刀模控制系统根据反馈信息实时传输裁断机下一步需要执行的工作参数。双刀模基座裁断机即在双刀模控制系统的实时控制下可自动不断重复按设置进行裁断工作，直至停机。

结合图9双刀模基座特别形状裁断方式二示意图所示陈述另一种双刀模的设置方法。图9示意了合理设置两种不同刀模以达到节省材料的另外一种设置方法，将图9中刀模F安装到刀模基座a的刀模盘a上，将图9中刀模G安装到刀模基座b的刀模盘b上，将刀模F、刀模G输入双刀模控制系统；选定双刀模协调工作模式；设定刀模基座a的工作参数，即横向位移距离、刀模盘旋转角度及裁断刀数，具体排版为刀模基座a上的刀模F在起点位置裁断第一刀后，无需旋转刀模盘，横向移动合理设定距离裁断第二刀；设定刀模基座b的工作参数，即横向位移距离、刀模盘旋转角度及裁断刀数，具体排版为设定刀模基座b横向运动间距，本实施例中无需选择刀模基座b上的刀模盘b的旋转角度，使刀模G的裁断位置正好处于刀模基座a裁断后留下的浪费材料处；设定工作时序，即设定两个刀模基座的工作先后顺序，本实施例中设定刀模基座a为第一时序，从左向右裁断，裁断完成后退回到起始位置，设定刀模基座b为第二时序，待刀模基座a的第一时序完成后，从右向左裁断，裁断完成后退回到起始位置；设定下料台面9的送料移动距离。设置完成后启动系统，双刀模控制系统将设定参数传输给驱动控制器，驱动控制器通过刀模基座定位机构经伺服电机a、b完成对刀模基座a、b的横向移动控制，驱动控制器通过刀模基座裁断机构经油压系统完成对裁断执行机构a、b的裁断动作控制，驱动控制器通过自动送料机构完成的下料台面的送料位移控制。驱动控制器在驱动相关机构工作时，将刀模基座坐标反馈、执行状态反馈、系统工作状态实时反馈传输给双刀模控制系统，双刀模控制系统根据反馈信息实时传输裁断机下一步需要执行的工作参数。双刀模基座裁断机即在双刀模控制系统的实时控制下可自动不断重复按设置进行裁断工作，直至停机。

需要说明的是，本发明双刀模基座裁断机的控制非常灵活多样，除了图8、图9所示的两种典型的设置方法外，还可以有以下几种方式：单刀模基座工作的设置方法、双刀模基座分区域同时工作的设置方法、双刀模基座均旋转刀模盘的设置方法，虽然设置方式灵活多样，但都遵循本发明所述控制方法的基本步骤和程序，在此不一一赘述。

应该指出的是，本发明具体实施中还可以做以下改变：

一、刀模基座及其附属部件的布置位置并不仅限所附结构示意图限制，只要能合理布置两套刀模基座，均符合本发明公开的设计思路，也可以把两个刀模基座的伺服电机和丝杠设计布置的框架的同一侧；

二、所述的双刀模控制系统不限定为与裁断机独立的部件，在控制方法一致的前提下，也可以与裁断机设计为一体。

本实施例目的在于使本领域专业技术人员可以据其了解本发明的技术方案并加以实施，并不能以其限制本发明的保护范围，凡依据本发明披露技术所作的任何变形和润饰，均落入本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求书披露的内容为准。

Claims (6)

1.一种双刀模基座自动裁断机，包括裁断机框架、伺服电机、动力机构、丝杠、驱动控制器、下料台面、刀模基座、刀模盘、导轨；导轨和丝杠平行设置在裁断机框架内，刀模基座安装在导轨和丝杠上，其下端设置刀模盘；刀模基座在驱动控制器的控制下，通过伺服电机转动丝杠带动刀模基座在导轨上横向运动，通过旋转控制机构驱动刀模盘按设定角度旋转，动力机构控制刀模基座垂直运动，对下料台面上的面料进行裁断，其特征在于：还包括第二套刀模基座以及相应的伺服电机、丝杠和双刀模控制系统；双刀模控制系统为设定两个刀模基座的工作方式、工作时序以及运动参数并实时控制裁断机的计算机，其与驱动控制器之间具备电信号连接，将两个刀模基座的工作参数传输给驱动控制器并接收驱动控制器的反馈信息，实时控制裁断机工作。

2.根据权利要求1所述的一种双刀模基座自动裁断机，其特征在于，所述第二套刀模基座以及相应的伺服电机、丝杠与第一套刀模基座、伺服电机、丝杠以相同方式安装在裁断机框架的另一侧；两套刀模基座的刀模盘中心点在同一横向水平线上，两者具备相同的坐标系。

3.根据权利要求1所述的一种双刀模基座自动裁断机，其特征在于，所述双刀模控制系统与驱动控制器的电信号连接包括：双刀模控制系统向驱动控制器传输定位坐标数据、旋转角度数据、下料台面位移数据、裁断指令数据的电信号连接；驱动控制器向双刀模控制系统传输刀模基座坐标反馈、执行状态反馈的电信号连接。

4.根据权利要求1或者2所述的一种双刀模基座自动裁断机，其特征在于，所述双刀模控制系统与驱动控制器的电信号连接还包括驱动控制器向双刀模控制系统传输系统工作状态反馈的电信号连接。

5.根据权利要求1所述双刀模基座自动裁断机的控制方法，其特征在于，刀模基座在驱动控制器的控制下，通过伺服电机转动丝杠带动刀模基座横向运动，通过旋转控制机构驱动刀模盘按一定角度旋转，通过自动送料机构控制下料台面纵向运动，通过油压裁断机构控制刀模基座垂直运动进行裁断，其特征在于：双刀模控制系统将双刀模基座的工作参数实时传输到驱动控制器，驱动控制器控制刀模基座横向运动、控制刀模盘旋转、控制裁断执行机构裁断、控制自动送料机构送料；所述的工作参数是指：定位坐标数据、旋转角度数据、下料台面位移数据、裁断指令数据；双刀模控制系统接收驱动控制器传输来的系统状态反馈、执行状态反馈、刀模基座坐标反馈，并根据上述反馈数据确定向驱动控制器传输后续工作参数,完成对裁断机的实时控制。

6.根据权利要求5所述双刀模基座自动裁断机的控制方法，其特征在于，所述的控制方法还包括使两个刀模基座协调工作的工作参数设置方法，其步骤如下：

第一步：为两个刀模基座分别选择刀模，输入双刀模控制系统；

第二步：设定双刀模基座的工作方式，有三种方式，分别是单刀模工作、双刀模独自工作、双刀模协调工作；

第三步：设定刀模基座a的工作参数，包括横向步进距离、刀模盘旋转角度、裁断刀数；

第四步：设定刀模基座b的工作参数，包括横向步进距离、刀模盘旋转角度、裁断刀数；

第五步：设定刀模基座a和刀模基座b的工作时序；

第六步：设定下料台面送料位移参数；

第七步：启动裁断机，完成对裁断机的实时控制。