CN107414934A - 一种在线环式切断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在线自动切断物料领域，具体为一种在线环式切断装置。该装置包括基座、滑动架小车、夹紧机构、切断机构、移动托架、切断机构和气动控制部分。对生产线上的物料在线定长切断；当物料触碰到行程开关触点，小车随物料同步运动；类曲柄滑块机构带动弹簧夹头夹紧物料；齿轮内、外啮合使传动轴正反转，传动机构使刀具旋转运动和沿径向进给与退回。物料被移开后，夹紧装置松开，小车退回，准备下一周期循环。本发明采用气动顺序控制方式，同时实现机械式互锁；物料接触的部分采用防静电材料，装置外壳与接地体稳定连接；安全可靠，适用于易燃易爆品的在线定长切断。

Description

一种在线环式切断装置

技术领域

本发明涉及在线自动切断物料领域，具体为一种在线环式切断装置，该切断装置主要适用于在线切断非金属的材质硬度较小的物料，切断面有较好的尺寸精度和较低表面粗糙度，可以应用在对防爆有特殊要求的场所。

背景技术

目前，应用范围较广的机械式切断类装置，普遍采用普通电机作为动力来源。采用普通电机的成本较低，设计也比较方便；在有防爆要求的工作环境下安全性不高，通常采用防爆电机代替，对电气元件进行防静电保护，减少静电的积累。但这样会增加制造、使用和维护的成本。尽管进行了防静电等措施，却无法完全避免危险的发生。对于非金属的较软材质的切断，目前普遍采用的是“闸刀式”切断方式。这种结构特点是简单可靠，维护方便。但同时存在切削冲击力较大、切断时断面呈“马蹄状”、断面粗糙度较差等缺点，不适用于在线切断。若采用气源作为动力来源，就可以避免电气系统可能带来的电火花等危害。目前很多工厂中建有气站，可以统一供应生产线使用，在满足安全性的同时可以降低生产成本。

发明内容

本发明目的是解决在线生产过程中产品的切断问题，为此提供了一种在线环式切断装置。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种在线环式切断装置，包括基座、滑动架小车、前夹头机构、后夹头机构、切刀机构、移动托架和转向机构；

滑动架小车设置在基座上，滑动架小车通过轮子在基座上滑动，前夹头机构、后夹头机构设置在滑动架小车上，前夹头机构包括固定在滑动架小车上的第一弹簧夹头机座，第一弹簧夹头机座上设有第一夹套，第一夹套内水平安装有第一弹簧夹头，第一弹簧夹头的尾端和第一拨叉的上部接触，第一夹套外固定有第一气缸，第一气缸的活塞杆和第一拨叉下部连接，第一拨叉的中部铰接在第一弹簧夹头机座上；

后夹头机构包括固定在滑动架小车上的第二弹簧夹头机座，第二弹簧夹头机座上设有第二夹套，第二夹套内水平安装有第二弹簧夹头，第二弹簧夹头的尾端和第二拨叉的上部接触，第二夹套外固定有第二气缸，第二气缸的活塞杆和第二拨叉下部连接，第二拨叉的中部铰接在第二弹簧夹头机座上；

切刀机构包括设置在第二同步带轮上的传动轴，传动轴的一端和第一圆柱齿轮连接，第一圆柱齿轮和固定齿轮啮合，传动轴的另一端和第二锥齿轮连接，第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合，第一锥齿轮设置在第二丝杠上，第二丝杠上的螺母与切刀连接；

转向机构包括第二同步带轮，第二同步带轮设置在第一夹套上且与固定齿轮同轴，第二同步带轮上连接有第一同步带，第一同步带还和第三同步带轮连接，第三同步带轮和第二圆柱齿轮同轴连接，第二圆柱齿轮和第三圆柱齿轮啮合，第三圆柱齿轮和第四圆柱齿轮同轴连接，第四圆柱齿轮和第一不完全齿轮、第二不完全齿轮分别形成内啮合和外啮合（第四圆柱齿轮同一时间只与一个不完全齿轮啮合，且两个不完全齿轮为刚性连接），第一不完全齿轮和第二不完全齿轮通过单向轴承和减速器的第一输出轴连接；

移动托架包括通过支架固定在滑动架小车前端的第三气缸，该支架上还设置有第一导柱，第三气缸的活塞杆与可沿第一导柱滑动的托架连接，托架上还固定有第四气缸和第五气缸，第四气缸的活塞杆倾斜向上对准托架，第五气缸的活塞杆竖直向下正对托架，托架的前端还设置有行程开关；

基座上还固定有两平行设置的第一丝杠，第一丝杠上的螺母通过连接杆与滑动架小车连接，第一丝杠端部设置有第一同步带轮，两第一同步带轮通过第二同步带连接，其中一同步带轮和减速器的第二输出轴连接。

本发明的动作过程如下。首先，连续生产的物料穿过第二弹簧夹头和第一弹簧夹头一直伸出到移动托架的最前端，并触发行程开关动作。第一气缸和第二气缸被触发动作，夹紧物料。气动马达开始工作，减速器的两个输出轴开始旋转，高速轴（第二输出轴）带动第一丝杠旋转，通过丝杠螺母机构驱动滑动架小车向前运动，前进速度与物料生产速度相匹配。同时，减速器低速轴（第一输出轴）带动第一不完全齿轮和第二不完全齿轮顺时针转动，第四圆柱齿轮先与第一不完全齿轮外啮合实现逆时针转动。切刀开始径向进给切断物料。切削完成后，第五气缸完成落下收回的动作，使得被切断的物料完全脱离。然后，移动托架在第三气缸的伸出作用下向前移动，达到设定行程后第四气缸伸出将物料推出托架。在这一过程中，第四圆柱齿轮与第一不完全齿轮分离，与第二不完全齿轮啮合，第四圆柱齿轮转动方向改变并驱动刀具后退。最后第一气缸、第二气缸收回，气动马达开始反向转动，滑动架小车开始后退回原位置。至此，完成一个动作周期，并等待下一个动作信号的开始。本发明可以按照气动回路循环运动，也可手动完成每一个动作，既便于装置的自动化运行又利于设备的检修。

本发明主要用来切断横截面为一定几何形状的产品：比如PVC管材、管状的药型等。本装置对生产线上的物料在线定长切断；当物料触碰到行程开关触点，小车随物料同步运动；类曲柄滑块机构带动弹簧夹头夹紧物料；齿轮内、外啮合使传动轴正反转，传动机构使刀具旋转运动和沿径向进给与退回。物料被移开后，夹紧装置松开，小车退回，准备下一周期循环。本发明采用气动顺序控制方式，同时实现机械式互锁；物料接触的部分采用防静电材料，装置外壳与接地体稳定连接；安全可靠，适用于易燃易爆品的在线定长切断。

附图说明

图1为本发明的三维实体示意图。

图2为本发明的主视结构示意图。

图3为本发明的仰视结构示意图。

图4为本发明的左视结构示意图。

图5为前夹头装配体结构的主视图。

图6为前夹头装配体结构的俯视图。

图7为转向机构的三维实体示意图。

图8为驱动切刀的动力和转向机构的主视图。

图9为驱动切刀的动力和转向机构的右视图。

图10为本发明的气动原理图。

图中：1-第一气缸、2-第一拨叉、3-拨叉螺母、4-第二弹簧夹头、5-第二气缸、6-第二拨叉、7-滑动架小车、8-基座、9-第一丝杠、10-第三气缸、11-第一导柱、12-托架、13-第四气缸、14-第五气缸、15第一弹簧夹头、16-第一同步带、17-导套、18-第二导柱、19-第一不完全齿轮、20-切刀、21-轮子、22-第一同步带轮、23-变速器座、24-第二同步带、25-第二同步带轮、26导向块、27-拨叉支撑杆、28-第一圆柱齿轮、29-螺母、30-第二丝杠、31-第一锥齿轮、32-第二锥齿轮、33-固定齿轮、34-第一夹套、35-第二圆柱齿轮、36-第三同步带轮、37-第三圆柱齿轮、38-第二不完全齿轮、39-第四圆柱齿轮、40-锁紧螺母、41-气源、42-储气罐、43-气动三联件、44-溢流阀、45-第一两位四通单气控阀、46-消声器、47-单向节流阀、48-气动马达、49-第一两位三通常断机控阀、50-第二两位四通单气控阀、51-第三两位四通单气控阀、52-第二两位三通常断机控阀、53-两位两通常断机控阀、54-第三两位三通常断机控阀、55-第四两位四通单气控阀、56-第四两位三通常断机控阀、57-第五两位四通单气控阀。

具体实施方式

本装置的结构由基座8、滑动架小车7、前夹头机构、后夹头机构、切刀机构、移动托架和转向机构以及气动控制回路等组成。下面通过对空心圆柱形的药型切断过程，进行本装置的详细介绍。

如图1、图2、图3所示，基座8支撑着整个装置，基座8是采用槽钢焊接而成的框架结构。其它部件通过螺栓连接的方式与基座相连。基座通过导线与大地进行良好的接触，防止静电的积累。为了加工过程的连续性，增加了滑动架小车7结构，滑动架小车7通过6个轮子可以在基座上面前后移动。第一丝杠9与滑动架小车通过轴承连接在一起。

前夹头机构和后夹头机构采用气缸提供动力驱动弹簧夹头夹紧物料。夹紧动作完成后，切刀机构进行旋转和径向进给动作完成物料切断作业。前夹头机构和后夹头机构中的弹簧夹头轴线处于同一水平线上。第一气缸1和第二气缸5分别通过铰链与第一拨叉2和第二拨叉6相连。

所述的切刀机构由一组锥齿轮、丝杠螺母、导向块等部分组成。切刀机构通过螺栓与同步带轮连接，两者同时作旋转运动。刀具的径向运动是通过一组圆柱齿轮将同步带轮的旋转运动传递给一组锥齿轮进行方向转换，再经过一组丝杠螺母机构将旋转运动转换为径向运动来实现。刀具的360°环形切削方式可降低切削力，改善切断面粗糙度。

所述移动托架采用气缸驱动的方式实现小车上前后移动，并在小车的最大行程的两侧极限位置安装有限位块，保证重复运动精度。在完成切削后，物料位于移动托架上面，气缸动作伸出，将切下的物料与整体进行完全分离。再由气缸将切下的物料推出至一侧的出料位置。具体实施时，第三气缸10固定在滑动架小车7上面，活塞杆与药型托架12通过螺母连接。通过第一导柱11的导向，药型托架12可以在第三气缸10的作用下，在滑动架小车上面前后移动。第五气缸14起到打料的作用。第四气缸13的活塞杆上连接有推板，在第五气缸14动作完成后，推板将药型从移动托架推出。

所述的转向机构由一组齿轮、轴、单向轴承组成。为了实现同步和互锁，本发明中滑动架小车的移动和刀具的切削由一个气动马达驱动。刀具由同步带进行动力输入，通过改变同步带的转动方向实现刀具的进给与退出。气动马达经过双输出轴减速器可得到两个不同转速的动力轴。第一不完全齿轮19和第二不完全齿轮38与减速器中的低速轴通过单向轴承连接，两齿轮间为刚性连接。当低速轴顺时针转动时将动力传递给两个不完全齿轮；反之，逆时针转动时单向轴承将空载运行。圆柱齿轮39与两个不完全齿轮的配合分别为内啮合和外啮合。当两个不完全齿轮转动时，圆柱齿轮39靠与两个不完全齿轮内外啮合的转换实现转动方向的变化。然后，通过齿轮将动力传递到同步带轮36，即可实现同步带的方向转换。

另外，导套17与基座通过螺栓连接，第二导柱18与滑动架相连。当滑动架小车移动时，导套17和第二导柱18配合起到导向的作用。

如图4所示为本装置的左视图，在该视图中可看出动力传递过程。转向机构通过变速器座23用螺栓连接到滑动架小车上面，第二同步带24与滑动架小车两侧的第一同步带轮22构成带传动，第一同步带轮22与第一丝杠9连接，丝杠螺母驱动滑动架小车7前后移动，第三同步带轮36和第二同步带轮25通过第一同步带16组成带传动。

如图5所示，切刀机构与第二同步带轮25通过一组螺栓连接。其中切刀的中心线与第一弹簧夹头15轴线垂直相交。导向块26在切刀进给时起到导向的作用。

图6为前夹头机构的俯视图，第一夹套34将第二同步带轮25连接到第一弹簧夹头机座上，并通过两个锁紧螺母40防止松动。第一弹簧夹头15与夹套34呈现“Y”形配合，当两者有轴向相对运动时，第一弹簧夹头15的前端径向尺寸减小或增大，以此达到夹紧与松开药型的目的。第一弹簧夹头15的后端与拨叉螺母3通过螺纹连接。第一拨叉2下方与第一气缸1活塞杆连接，上方与轴承连接，轴承与第一弹簧夹头15为线接触，且两者之间并没有固定并且第一拨叉2中间通过拨叉支撑杆27、铰链与夹头基座相连，组成类曲柄滑块机构。第一气缸1活塞杆收缩时，第一拨叉2相当于杠杆，带动第一弹簧夹头15向后移动，这样就可以夹紧药型。第一圆柱齿轮28和固定齿轮33构成一组齿轮传动机构，固定齿轮自身不转动。当第二同步带轮25转动时，第一圆柱齿轮28绕着固定齿轮33做行星运动，通过传动轴带动第二锥齿轮32转动。第一锥齿轮31和第二锥齿轮32组成锥齿轮传动机构。第一锥齿轮31与第二丝杠30通过键相连。第二丝杠30与螺母29形成丝杠螺母机构，同时螺母29与导向块26相连，导向块26通过螺栓与切刀20相连。这样可将第一圆柱齿轮28的行星运动转换为切刀20的径向进给运动。

如图8、图9所示，第一不完全齿轮19和第二不完全齿轮38通过单向轴承与减速器的低速轴相连。第四圆柱齿轮39分别同两个不完全齿轮形成内啮合和外啮合。需要注意的是，在同一时间第四圆柱齿轮39只能与其中的一个齿轮啮合。两个不完全齿轮同时、同向转动，当第四圆柱齿轮39进行内外啮合的转变时就可以实现转动方向的变化。第四圆柱齿轮39通过齿轮组（第二圆柱齿轮37、第三圆柱齿轮35）将动力传递给第三同步带轮36，再通过带传动传递给第二同步带轮25，第二圆柱齿轮37、第三圆柱齿轮35、第三同步带轮36第四圆柱齿轮39、不完全齿轮设置在变速器座23上。

整体气动回路开始的状态为：第一气缸1和第二气缸5处于伸出状态；第三气缸10、第四气缸13、第五气缸14处于收缩状态。控制系统主要依靠机械控制阀和气动回路实现顺序控制，气动原理图如图10所示，首先，前面工序中由螺旋挤压机挤出的空芯圆柱药型通过第一弹簧夹头15和第二弹簧夹头4一直伸出到药型托架的前端，并触发两位两通常断机控阀53转换为右位工作。第二两位四通单气控阀50左端得到气压信号，转为左位工作，控制第一气缸1和第二气缸5活塞杆收缩夹紧药型。第一两位三通常断机控阀49在第一气缸1和第二气缸5收缩过程中被触发，转换为接通状态。第一两位三通常断机控阀49控制第一两位四通单气控阀45转为右位工作，气动马达48反向转动。气动马达48通过双输出轴减速器将动力传递给转向机构和切刀机构，完成药型的定长切断作业。滑动架小车向前移动的过程中固定在其上的挡铁依次触发第二两位三通常断机控阀52、第三两位三通常断机控阀54，触发的时间由挡铁的长度控制。通过调试将第二两位三通常断机控阀52置于药型切断完成时滑动架小车所处位置。药型切断后，第二两位三通常断机控阀52被挡铁触发，第五气缸14下落将切断的药型完全分离。药型分离完成后，第三两位三通常断机控阀54被触发，第四两位四通单气控阀55转换为右位工作，第三气缸10活塞杆伸出。位于药型托架上面切断的药型由第三气缸10驱动，在轴向上移动一段距离。第四两位三通常断机控阀56在第三气缸10位于左端最大行程处被触发，第五两位四通单气控阀57转换为左位工作。第四气缸13活塞杆伸出，将药型成品推出药型托架。此时，两位两通常断机控阀53由弹簧复位；第一气缸1和第二气缸5松开，第一两位三通常断机控阀49复位；气动马达48反转，滑动架小车退回。至此一次切断作业完成，整体装置复位等待下一周期循环。

Claims (1)

1.一种在线环式切断装置，其特征在于包括基座（8）、滑动架小车（7）、前夹头机构、后夹头机构、切刀机构、移动托架和转向机构；

滑动架小车（7）设置在基座上，滑动架小车（7）通过轮子（21）在基座上滑动，前夹头机构、后夹头机构设置在滑动架小车（7）上，前夹头机构包括固定在滑动架小车（7）上的第一弹簧夹头机座，第一弹簧夹头机座上设有第一夹套（34），第一夹套（34）内水平安装有第一弹簧夹头（15），第一弹簧夹头（15）的尾端和第一拨叉（2）的上部接触，第一夹套（34）外固定有第一气缸（1），第一气缸（1）的活塞杆和第一拨叉（2）下部连接，第一拨叉（2）的中部铰接在第一弹簧夹头机座上；

后夹头机构包括固定在滑动架小车（7）上的第二弹簧夹头机座，第二弹簧夹头机座上设有第二夹套，第二夹套内水平安装有第二弹簧夹头（4），第二弹簧夹头（4）的尾端和第二拨叉（6）的上部接触，第二夹套外固定有第二气缸（5），第二气缸（5）的活塞杆和第二拨叉（6）下部连接，第二拨叉（6）的中部铰接在第二弹簧夹头机座上；

切刀机构包括设置在第二同步带轮（25）上的传动轴，传动轴的一端和第一圆柱齿轮（28）连接，第一圆柱齿轮（28）和固定齿轮（33）啮合，传动轴的另一端和第二锥齿轮（32）连接，第二锥齿轮（32）和第一锥齿轮（31）啮合，第一锥齿轮（31）设置在第二丝杠（30）上，第二丝杠（30）上的螺母（29）与切刀（20）连接；

转向机构包括第二同步带轮（25），第二同步带轮（25）设置在第一夹套（34）上且与固定齿轮（33）同轴，第二同步带轮（25）上连接有第一同步带（16），第一同步带（16）还和第三同步带轮（36）连接，第三同步带轮（36）和第二圆柱齿轮（35）同轴连接，第二圆柱齿轮（35）和第三圆柱齿轮（37）啮合，第三圆柱齿轮（37）和第四圆柱齿轮（39）同轴连接，第四圆柱齿轮（39）和第一不完全齿轮（19）、第二不完全齿轮（38）分别形成内啮合和外啮合，第一不完全齿轮（19）和第二不完全齿轮（38）通过单向轴承和减速器的第一输出轴连接；

移动托架包括通过支架固定在滑动架小车（7）前端的第三气缸（10），该支架上还设置有第一导柱（11），第三气缸（10）的活塞杆与可沿第一导柱（11）滑动的托架（12）连接，托架（12）上还固定有第四气缸（13）和第五气缸（14），第四气缸（13）的活塞杆倾斜向上对准托架（12），第五气缸（14）的活塞杆竖直向下正对托架（12），托架（12）的前端还设置有行程开关；

基座（8）上还固定有两平行设置的第一丝杠（9），第一丝杠（9）上的螺母通过连接杆与滑动架小车（7）连接，第一丝杠（9）端部设置有第一同步带轮（22），两第一同步带轮（22）通过第二同步带（24）连接，其中一同步带轮（22）和减速器的第二输出轴连接。