CN107914038B - 一种光谱样切割机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光谱样切割机，作为工作台的底座上设置有放置了用于夹住试样的夹紧机构的水平台面，其特征在于，底座上还设置有斜台面，切割机构设置在夹紧机构的上方并连接伺服传动机构；伺服传动机构固定在斜台面上，所述伺服传动机构带动切割机构沿斜台面上下移动；水平台面上还设置有定位机构，定位机构与夹紧机构连接，所述定位机构推动夹紧机构沿水平台面单方向运动；夹紧机构侧面设置有分拣机构，分拣机构固定在水平台面端部。本发明与现在的切割机相比，减少了操作人员操作工作，缩短加工时间，效率高；自动化程度高，能够对试样进行分拣。

Description

一种光谱样切割机

技术领域

本发明涉及光谱试样和气体圆片试样的加工设备，具体而言，涉及一种光谱样切割机。

背景技术

炼钢快速分析室中，圆柱试样主要用于ON气体分析和光谱元素分析，现有的制样设备使用普通的砂轮片切割机或者合金锯片切割机，操作者需要先把圆柱试样夹紧，然后人工按下切割片或使用自动升降切割试样，切除废样后，松开夹具，调整好需要切割的圆片试样厚度，夹紧试样，再进行切割，最后将剩余的部分取出用于光谱试样分析。这种加工方式切割效率低，操作人员劳动强度大，制样时间长，试样的加工质量也不是很好，圆片试样的上下两面不平行，圆片薄厚不一。

现代化的炼钢快速分析室，要求操作人员的数量逐步减少，提高试样加工的制样速率和加工质量，这就需要一种能够专门针对圆柱试样加工的设备，自动化程度高，不需要人员过多的干预，能够快速的完成两种试样的加工，还要保证表面的质量。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种光谱样切割机，旨在解决上述问题。

本发明提出了一种光谱样切割机，作为工作台的底座上设置有放置了用于夹住试样的夹紧机构的水平台面，其特征在于，底座上还设置有斜台面，切割机构设置在夹紧机构的上方并连接伺服传动机构；伺服传动机构固定在斜台面上，所述伺服传动机构带动切割机构沿斜台面上下移动；水平台面上还设置有定位机构，定位机构与夹紧机构连接，所述定位机构推动夹紧机构沿水平台面单方向运动；夹紧机构侧面设置有分拣机构，分拣机构固定在水平台面端部。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述分拣机构通过可转动机构驱动旋转。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述夹紧机构由液压系统驱动，液压系统固定在底座上。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述夹紧机构包括固定夹具和与固定夹具滑动连接的滑动夹具；滑动夹具端部设置随动夹具，随动夹具与固定夹具的夹板配合夹住试样。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述随动夹具端面和夹板端面不平行设置。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述定位机构包括固定在水平台面上的底板、底板上的导轨、固定在底板上的传动座和与导轨滑动连接的滑动板；传动座上的电机和滚珠丝杆一端连接，滚珠丝杆另一端与底板转动连接；滚珠丝杠上的螺母与滑动板固定连接的。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述分拣机构主体为固定架，固定架内部设置有旋转气缸和与旋转气缸连接的试样滑槽；固定架侧面设置有废样斗。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述固定架上端设置有夹紧气缸和夹紧气缸驱动的固定夹爪。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述夹紧机构上还设置有用于顶出切割后剩余试样的顶出气缸。

进一步地，上述光谱样切割机，其特征在于，所述夹紧机构固定夹具侧面还设置有试样支撑机构，试样支撑机构包括固定在固定夹具上的旋转气缸和与旋转气缸连接的试样支撑板。

本发明与现在的切割机相比，减少了操作人员操作工作，缩短加工时间，效率高；自动化程度高，能够对试样进行分拣。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明全自动光谱样切割机的结构主视图；

图2为本发明全自动光谱样切割机的结构右视图；

图3为本发明全自动光谱样切割机的伺服传动机构主视图

图4为本发明全自动光谱样切割机的伺服传动机构左视图；

图5为本发明全自动光谱样切割机的切割机构右视图；

图6为本发明全自动光谱样切割机的切割机构主视图；

图7为本发明全自动光谱样切割机的液压夹紧机构主视图；

图8为本发明全自动光谱样切割机的液压夹紧机构左视图；

图9为本发明全自动光谱样切割机的定位机构主视图；

图10为本发明全自动光谱样切割机的定位机构俯视图；

图11为本发明全自动光谱样切割机的液压系统主视图；

图12为本发明全自动光谱样切割机的液压系统右视图；

图13为本发明全自动光谱样切割机的试样分拣器主视图；

图14为本发明全自动光谱样切割机的试样分拣器左视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明基于如下的设计构思：设计一种切割机能够控制切割试样的长度，并且能够对切割完成的试样进行分拣，这样的切割机应当至少包括能够设置其他机构在其之上的底座；用于切割试样的切割机构，切割机构需要能够进刀和退刀；固定试样的夹紧机构；用于控制切割试样长度的定位机构；以及用于分拣试样的分拣机构。

考虑夹紧机构一般水平放置，而切割机构一般设计在夹具的上方，因此在底座上设计水平台面和斜台面，将夹紧机构和定位机构设计在水平台面上，斜台面上设计伺服传动机构，设计伺服传动机构带动切割机构沿着斜台面上下移动，分拣结构设计在水平台面的侧方。然后通过设计一个控制系统分别对夹紧机构、定位机构、切割机构、伺服传动机构和分拣机构，完成下列流程，夹紧机构夹紧试样，定位机构根据切割长度将夹紧机构移动至指定位置，启动切割机构和伺服传动机构，伺服传动机构带动切割机构下移完成切割后上移，分拣机构分拣切割的试样。

实际上，夹紧机构单向移动就能够控制切割长度，因此只设计夹紧机构通过定位机构在水平台面上单向移动。而对于分拣机构的设计方案可以选择有多种，可以通过根据不同切割后的试样长度设计孔径，排列小孔径在前大孔径在后，使试样掉落相应长度孔径的收集盒中；也可以依据控制系统切割试样长度的信息，设计机械结构将试样进行分拣。

这里将分拣机构设计为由可转动机构驱动旋转，该可转动机构可以选择电机或旋转气缸，采用电机一般还需要配置减速器；优选的，这里选择旋转气缸。

而夹紧机构也可以采取电机驱动或液压驱动；优选的这里选择适用液压系统驱动，因此还在底座上设置安装一个液压系统。

因此，根据优选方案作出如下设计的全自动光谱样切割机：如图1、图2所示，包括底座1、伺服传动机构2，切割机构3、液压加紧机构4、定位机构5、液压系统6、试样分拣器7。底座上设置有斜台面102，切割机构3设置在液压夹紧机构4的上方并连接伺服传动机构2；伺服传动机构2固定在斜台面102上，所述伺服传动机构带动切割机构沿斜台面上下移动；水平台面101上还设置有定位机构，定位机构5与夹紧机构4连接，所述定位机构推动夹紧机构沿水平台面单方向运动；夹紧机构4侧面设置有分拣机构7，分拣机构7固定在水平台面端部。

图3、图4所示伺服传动机构2直接固定在底座的斜床面102，由伺服电机201，行星减速机202、传动座203、直线导轨204、固定滑板205、丝杆尾座206、定位传感器207和底座21组成。定位传感器207包括传感器2071、传感器的行走轨道2073和感应器2072。传感器的设计是为了辅助控制系统控制固定滑板205的距离。固定滑板205与滚珠丝杆上的螺母固定连接，伺服电机201与行星减速机202通过联轴器带动滚珠丝杠旋转使固定滑板12上下移动。固定滑板205两侧安装直线导轨204，并且固定滑板205与直线导轨204连接，使固定滑板205升降过程中不会出现径向和轴向的窜动。

图5、图6所示切割机构3安装于伺服传动机构2上，跟随固定滑板12上下移动，实现切割试样。切割机构3由电机31、电机底板32、减速器301、传动轴302、传动轴座303、切割片护罩304、切割片钢刷305、切割片导向板306、切割片307和切割片夹板308组成。电机底板32安装在固定滑板205上，减速器301、电机31和传动轴座303安装在电机底板32上。传动轴302与传动轴座303转动连接，传动轴302左侧与减速器301和电机31连接，传动轴右侧安装合金切割片307。传动轴座上还安装有切割片护罩304。切割片钢刷305安装在切割片护罩304上，当切割片307转动时，钢刷305随着转动，清除齿间的切屑。切割片夹板308将切割片仅仅固定在传动轴302上。切割片导向板306保证切割过程中切割片307不会倾斜，切出的表面平整光滑。

图7、图8所示液压夹紧机构4安装于底座1上，用于夹紧试样。液压夹紧机构由夹紧底板41、燕尾槽固定板401、燕尾槽滑动板402、液压缸403、固定夹具404、滑动夹具405、随动夹具406、旋转气缸407、试样支撑件408和顶出气缸409组成。燕尾槽固定板401安装在夹紧底板41上。燕尾槽滑动板402在燕尾槽固定板401上滑动。燕尾槽滑动板402上安装有固定夹具404。液压缸403、旋转气缸407固定在固定夹具404上。滑动夹具405与固定夹具406滑动连接，液压缸403带动滑动夹具405左右移动。滑动夹具405端部设置随动夹具406，随动夹具405与固定夹具404的夹板4041配合夹住试样，随动夹具406与滑动夹具405预定一定大小的间隙4051，随动夹具406在滑动夹具405上做小幅度摆动，以适应不同规格形状的试样8。所述随动夹具4051端面和固定夹具404的夹板4041端面不平行设置，这样可以防止试样8从夹口上方滑出。

试样支撑件408与试样8接触的端面4081为圆弧型，更好的的与圆柱状试样贴合。旋转气缸407与顶出气缸409起到这样的作用：在切割试样8的废料时，旋转气缸407带动试样支撑件408与试样8底部接触，切割机构3切割断试样废料后，旋转气缸407顺时针旋转，带动托住试样废料的试样支撑件408向下移动，切割后的废样随之从试样支撑件408上滑落落入分拣机构7的废料斗706中。

图9、图10所示为定位机构5，定位机构5安装于底座1上。定位机构5由安装底板51、伺服电机501、减速机502、传动座503、直线导轨504、滚珠丝杠505、滑动板506、固定板507和连接板508组成。直线导轨504和传动座503固定在安装底板51上。滑动板与滚珠丝杆上的螺母固定连接，伺服电机501与减速机502通过联轴器带动滚珠丝杠旋转带动滑动板506前后移动。滑动板506两侧安装直线导轨504，滑动板506放置在直线导轨504上，直线导轨504使滑动板506移动过程中不会出现径向和轴向的窜动。固定板507安装于滑动板506的中部位置，固定板507与连接板508固定连接，连接板上还设置了销轴5081，滑动板506的移动带动连接板508前后移动。定位机构与液压夹紧机构4使用销轴5081连接在一起，从而使液压夹紧机构4前后移动。这个装置就是为切割圆片试样的厚度做相应的调整。

图11、图12所示液压系统6为液压夹紧机构4提供压力，由电机601、连接法兰筒602、液压泵603、油箱604、液压阀605、油路块606和空气过滤器607组成。电机42和液压泵44安装在连接法兰筒43上，电机42和液压泵44之间通过联轴器连接。连接法兰筒43固定在油箱45上。油路块47、空气过滤器48也安装在油箱45上。液压泵44的出油口接管路连接油路块47的P口，油路块的T口为液压油的回油箱口。液压阀46、液压油表安装在油路块47上。油路块的A口接液压缸27的有杆腔，油路块的B口接液压缸27的无杆腔。空气过滤器48用于为油箱加油。

图13、图14所示试样分拣机构7用于废样、圆片试样和光谱试样的分拣，将废样收集在一起，统一处理。试样分拣机构7由夹紧气缸701、固定夹爪702、固定架703、旋转气缸704、试样滑槽705和废料斗706组成。分拣机构主体为固定架703，固定架内部设置有旋转气缸704和与旋转气缸连接的试样滑槽305；固定架侧面设置有废样斗。工作原理如下：切割废料时，旋转气缸704旋转带动试样滑槽705，使试样滑槽705处于竖直位置，废料直接进入试样分拣器下方的废样斗中；切割圆片试样时，旋转气缸704旋转带动试样滑槽705，使试样滑槽705处于倾斜位置，即如图13、14所示的位置。

在切割圆片试样时增加了一套夹具(即夹紧气缸701、固定夹爪702)，这是为了保证切割圆片试样的平整度，同时与分拣机构配合更好的进行试样分类。工作原理如下：夹紧气缸701带动固定夹爪702前顶，将试样夹紧，切割完成后，夹紧气缸701退回原位，圆片试样直接掉落在试样滑槽705中，滑入试样收集槽，然后夹紧机构4的液压缸403带动滑动夹具405回退，顶出气缸409将剩余的光谱试样顶出，剩余的光谱试样掉落在试样滑槽705中，滑入试样收集槽。

下面根据上述结构描述光谱样切割机安装控制系统后的工作流程：

(1)在控制系统中设置好预定切割圆片试样厚度的信息；

(2)将试样放置在切割机的夹具上，控制系统信号控制液压缸403带动滑动夹具405夹住试样，

(3)控制信号控制定位机构5推动夹紧机构4移动指定距离，使切割废料的长度符合基本要求；

(4)控制信号控制伺服传动机构带动切割机构沿斜台面向下移动，切割试样，切割完成后向上移动，然后控制信号控制夹紧机构4上的旋转气缸407带动试样支撑件顺时针转动，废物料落入废料斗706中；

(5)控制信号控制定位机构5推动夹紧机构4移动指定距离，该距离和圆片试样厚度一致，然后控制信号控制分拣机构7上的固定夹爪夹紧试样；

(6)控制信号控制伺服传动机构带动切割机构沿斜台面向下移动，切割试样，切割完成后向上移动，然后控制信号控制分拣机构7上的旋转气缸704旋转带动试样滑槽705由竖直位置转至倾斜位置；

(7)控制信号控制分拣机构7上的固定夹爪回退，圆片试样掉入试样滑槽705后，控制信号控制夹紧机构4的滑动夹具松开，顶出气缸409将剩余的光谱试样顶出，剩余的光谱试样掉落在试样滑槽705中，滑入试样收集槽。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种光谱样切割机，作为工作台的底座上设置有放置了用于夹住试样的夹紧机构的水平台面，其特征在于，底座上还设置有斜台面，切割机构设置在夹紧机构的上方并连接伺服传动机构；伺服传动机构固定在斜台面上，所述伺服传动机构带动切割机构沿斜台面上下移动；水平台面上还设置有定位机构，定位机构与夹紧机构连接，所述定位机构推动夹紧机构沿水平台面单方向运动；夹紧机构侧面设置有分拣机构，分拣机构固定在水平台面端部；

所述切割机构包括：电机、电机底板、减速器、传动轴、传动轴座、切割片护罩、切割片钢刷、切割片导向板、切割片和切割片夹板；其中，电机底板安装在伺服传动机构中的固定滑板上，减速器、电机和传动轴座安装在电机底板上；传动轴与传动轴座转动连接，传动轴左侧与减速器和电机连接，传动轴右侧安装切割片；传动轴座上还安装有切割片护罩；切割片钢刷安装在切割片护罩上，当切割片转动时，切割片钢刷随着转动，以清除齿间的切屑；切割片夹板将切割片固定在传动轴上，切割片导向板用于保证切割过程中切割片不会倾斜，切出的表面平整光滑；

所述夹紧机构包括：夹紧底板、燕尾槽固定板、燕尾槽滑动板、液压缸、固定夹具、滑动夹具、随动夹具、旋转气缸、试样支撑件和顶出气缸；其中，燕尾槽固定板安装在夹紧底板上，燕尾槽滑动板在燕尾槽固定板上滑动；燕尾槽滑动板上安装有固定夹具，液压缸、旋转气缸固定在固定夹具上；滑动夹具与固定夹具滑动连接，液压缸带动滑动夹具左右移动；滑动夹具端部设置随动夹具，随动夹具与固定夹具的夹板配合夹住试样，随动夹具与滑动夹具预定一定大小的间隙，随动夹具在滑动夹具上做小幅度摆动，以适应不同规格形状的试样；所述随动夹具端面和固定夹具的夹板端面不平行设置，以防止试样从夹口上方滑出；

所述试样支撑件与试样接触的端为圆弧型，以与圆柱状试样贴合；在切割试样的废料时，旋转气缸带动试样支撑件与试样底部接触，切割机构切割断试样废料后，旋转气缸顺时针旋转，带动托住试样废料的试样支撑件向下移动，切割后的废样随之从试样支撑件上滑落落入分拣机构的废料斗中。

2.根据权利要求1所述的光谱样切割机，其特征在于，所述分拣机构通过可转动机构驱动旋转。

3.根据权利要求1所述的光谱样切割机，其特征在于，所述夹紧机构由液压系统驱动，液压系统固定在底座上。

4.根据权利要求1所述的光谱样切割机，其特征在于，所述定位机构包括固定在水平台面上的底板、底板上的导轨、固定在底板上的传动座和与导轨滑动连接的滑动板；传动座上的电机和滚珠丝杆一端连接，滚珠丝杆另一端与底板转动连接；滚珠丝杠上的螺母与滑动板固定连接的。

5.根据权利要求1所述的光谱样切割机，其特征在于，所述分拣机构主体为固定架，固定架内部设置有旋转气缸和与旋转气缸连接的试样滑槽；固定架侧面设置有废样斗。

6.根据权利要求5所述的光谱样切割机，其特征在于，所述固定架上端设置有夹紧气缸和夹紧气缸驱动的固定夹爪。

7.根据权利要求1所述的光谱样切割机，其特征在于，所述夹紧机构上还设置有用于顶出切割后剩余试样的顶出气缸。

8.根据权利要求1所述的光谱样切割机，其特征在于，所述夹紧机构固定夹具侧面还设置有试样支撑机构，试样支撑机构包括固定在固定夹具上的旋转气缸和与旋转气缸连接的试样支撑板。