CN108437135A - 一种基于竹签成型的切印一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于竹签成型的切印一体机，包括用于固定切印一体机的支架、控制器、工作台、用于竹签切削成型的切削装置、用于竹签移印的移印装置、用于将竹筒破成竹片的破竹机、用于将竹筒输送到破竹机的夹持装置；所述切削装置包括竹签，用于将竹签削尖的切削机构，用于推动竹签进入切削机构的进给气缸，用于检测竹签进入切削机构位置的第一传感器，用于调整竹签进入切削机构位置的调整气缸，用于将竹签输送到切削机构的输送机构，用于调整竹签在输送机构上整齐度的推料气缸，和用于固定竹签的压紧气缸；通过推料缸、压紧缸、压印冲头、传感器和控制器的结合，提高切印机在竹签上切削、压印时的稳定性。

Description

一种基于竹签成型的切印一体机

技术领域

本发明涉及竹签成型领域，尤其涉及一种基于竹签成型的切印一体机。

背景技术

竹签在我们日常生活中应用得非常广泛，使用最多的是烧烤签、葫芦串签、牙签、棉签、香签、铁炮串、球拍串等各种用途的圆竹签。虽然小小的竹签只是竹制品产业链中的很小一环，但围绕竹资源可做大文章。据悉，目前广东韶关新丰、龙门等地大力发展竹子生产，并以竹签系列产品为主导，实现了竹制品深加工增值，每年出口意大利、加拿大、美国、中东、新加坡等国，小小的竹签等竹制品做到了上亿元的产值，并赚取了不少外汇。然而不少企业虽然每年有大量的出口订单，却因为生产效率低，产品不合格而损失了很多机会。

目前我国竹签生产企业主要集中在广东、四川、湖北、广西等地，生产企业主要以家庭小作坊为主，生产主要依靠半自动化机械及大量的人力操作来完成，因此生产效率低、产品质量很难得到保证。目前的破竹机工作环节中主要靠工人目测选择刀具，并手持竹筒段放在破竹机的刀口处进行冲压破竹，存在着及其严重的安全隐患，而且根据目测竹筒的直径来更换竹筒刀具，目测不准确会造成很大的浪费。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于竹签成型的切印一体机，是一种机械化、模块化、自动化的装置，通过推料缸、压紧缸、压印冲头、传感器和控制器的结合，提高切印机在竹签上切削、压印时的稳定性，避免竹签在切削、压印中出现变形现象。

本发明提出的一种基于竹签成型的切印一体机，包括用于固定切印一体机的支架、控制器、工作台、用于竹签切削成型的切削装置、用于竹签移印的移印装置、用于将竹筒破成竹片的破竹机、用于将竹筒输送到所述破竹机的夹持装置，所述夹持装置、所述破竹机、切削装置和所述移印装置依次固定于所述支架上。

所述切削装置包括用于将竹签削尖的切削机构，用于推动竹签进入切削机构的进给气缸，用于检测竹签进入切削机构位置的第一传感器，用于调整竹签进入切削机构位置的调整气缸，用于将竹签输送到切削机构的输送机构，用于调整竹签在输送机构上整齐度的推料气缸，和用于固定竹签的压紧气缸；所述推料气缸、所述压紧气缸和所述进给气缸彼此垂直设置，所述推料气缸包括第一推料气缸和第二推料气缸，所述压紧气缸包括第一压紧气缸和第二压紧气缸；所述进给气缸包括第一进给气缸和第二进给气缸；第一进给气缸和第二进给气缸分别平行位于工作台同一面的两侧，第一推料气缸和第二推料气缸分别对应设置于工作台同一面的两侧，第一压紧气缸和第二压紧气缸均位于工作台的上方，调整气缸一端固定于所述支架上，调整气缸另一端与切削机构连接，切削机构包括切削主轴、切削电机和切削变频器。

所述夹持装置包括第一固定板、夹紧气缸、传动齿轮、与传动齿轮啮合的扇形齿轮和与扇形齿轮固定连接的夹持机构，夹紧气缸、传动齿轮、扇形齿轮均设置于第一固定板上，夹紧气缸中设置有气缸活塞杆、用于推动气缸活塞杆移动的活塞、用于气缸活塞杆恢复位置的弹簧、第一伸缩杆，活塞设置于夹紧气缸一端，气缸活塞杆一端连接活塞，气缸活塞杆另一端连接第一伸缩杆，第一伸缩杆另一端的两侧均开设有与传动齿轮啮合的齿槽，传动齿轮、扇形齿轮、夹持机构分别沿第一伸缩杆对称设置，夹持机构相对的内表面设置有检测竹筒位置的第一传感器、检测夹持机构夹紧度的第二传感器、检测竹筒外观的第三传感器、检测夹持机构输送竹筒到所述破竹机位置的第四传感器。

进一步地，所述控制器包括控制面板和PLC控制系统，PLC控制系统分别与所述移印电机、所述移印变频器、所述切削电机、所述切削变频器、第一传感器、调整气缸、所述进给气缸、所述推料气缸、所述压紧气缸信号连接。

进一步地，所述移印装置包括第三推料气缸、第四推料气缸、第三压紧气缸、第四压紧气缸和移印机构，第三推料气缸和第四推料气缸分别对应设置于工作台同一面的两侧，第三压紧气缸和第四压紧气缸均位于工作台的上方，移印机构包括移印主轴、移印电机、移印输送机构和移印变频器，第三推料气缸和第一推料气缸均位于工作台同一侧，第四推料气缸和第二推料气缸均位于工作台同一侧。

进一步地，两扇形齿轮形成的夹角为110-130°。

进一步地，夹持机构为V形。

进一步地，所述控制面板包括开机界面、输入端口显示界面、输出端口显示界面、参数设置界面、手动控制界面和报警界面。

本发明提供的一种基于竹签成型的切印一体机的优点在于：本发明结构中提供的一种基于竹签成型的切印一体机是一种机械化、模块化、自动化的装置，竹签切削的形状、角度的大小和均匀度对竹签后续加工的质量影响很大，采用PLC作为作为主控元件、利用变频器来控制主轴电动机的转速并把转速信号通过PLC中的PID计算反馈给变频器的技术方案实现了对主轴转速的闭环控制，使主轴电动机的转速维持一个恒定的值，从而保证切削竹签的稳定，提高产品的成品率；夹持装置控制系统通过PLC的8个输出端与设置于夹持装置上的电磁阀相连，通过夹持装置控制系统使电磁阀各线圈按一定序列激励，从而使夹持装置按预先安排的动作序列工作；如果欲改变夹持装置的动作，不需改变接线，只需将夹持装置控制系统中动作代码及顺序稍加修改即可，提高了夹持装置的适用范围；通过推料缸、压紧缸、压印冲头、传感器和控制器的结合，提高切印机在竹签上切削、压印时的稳定性，避免竹签在切削、压印中出现变形现象。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于竹签成型的切印一体机结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于竹签成型的切印一体机夹持装置结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于竹签成型的切印一体机切削装置电气原理示意图；

其中，1、工作台，2、第一进给气缸，3、第二进给气缸，4、第一传感器，5、调整气缸，6、竹签，7、切削机构，10、第一固定板，11、夹紧气缸，12、活塞，13、弹簧，14、气缸活塞杆，15、第一伸缩杆，16、传动齿轮，17、扇形齿轮，19、夹持机构，21、第一传感器，22、第二传感器，23、第三传感器，24、第四传感器，41、第一推料气缸，42、第二推料气缸，43、第三推料气缸，44、第四推料气缸，51、第一压紧气缸，52、第二压紧气缸，53、第三压紧气缸，54、第四压紧气缸。

具体实施方式

如图1所示，图1为一种基于竹签成型的切印一体机，是一种机械化、模块化、自动化的装置，通过推料缸、压紧缸、压印冲头、传感器和控制器的结合，提高切印机在竹签上切削、压印时的稳定性，避免竹签在切削、压印中出现变形现象。

参照图1，本发明提出的一种基于竹签成型的切印一体机，包括用于固定切印一体机的支架、控制器、工作台1、用于竹签切削成型的切削装置7、用于竹签移印的移印装置、用于将竹筒破成竹片的破竹机、用于将竹筒输送到所述破竹机的夹持装置，所述夹持装置、所述破竹机、切削装置7和所述移印装置依次固定于所述支架上；所述切削装置7包括竹签6，用于将竹签6削尖的切削机构7，用于推动竹签6进入切削机构7的进给气缸，用于检测竹签6进入切削机构7位置的第一传感器4，用于调整竹签6进入切削机构7位置的调整气缸5，用于将竹签6输送到切削机构7的输送机构，用于调整竹签6在输送机构上整齐度的推料气缸，和用于固定竹签6的压紧气缸；所述推料气缸、所述压紧气缸和所述进给气缸彼此垂直设置，所述推料气缸包括第一推料气缸41和第二推料气缸42，所述压紧气缸包括第一压紧气缸51和第二压紧气缸52；所述进给气缸包括第一进给气缸2和第二进给气缸3；第一进给气缸2和第二进给气缸3分别平行位于工作台1同一面的两侧，第一推料气缸41和第二推料气缸42分别对应设置于工作台1同一面的两侧，第一压紧气缸51和第二压紧气缸52均位于工作台1的上方，调整气缸5一端固定于所述支架上，调整气缸5另一端与切削机构7连接，切削机构7包括切削主轴、切削电机和切削变频器。所述移印装置包括第三推料气缸43、第四推料气缸44、第三压紧气缸53、第四压紧气缸54和移印机构，第三推料气缸43和第四推料气缸44分别对应设置于工作台1同一面的两侧，第三压紧气缸53和第四压紧气缸54均位于工作台1的上方，移印机构包括移印主轴、移印电机、移印输送机构和移印变频器，第三推料气缸43和第一推料气缸41均位于工作台1同一侧，第四推料气缸44和第二推料气缸42均位于工作台1同一侧。

竹签6通过输送机构进入切削装置中，控制器控制第一进给气缸2和第二进给气缸3推动竹签6前进移动，与此同时控制器控制第一推料气缸41、第二推料气缸42、第一压紧气缸51和第二压紧气缸52启动，第一推料气缸41和第二推料气缸42将传送的竹签6进行整齐度推进整理，第一压紧气缸51和第二压紧气缸52将整齐度处理过的竹签6压紧送入到切削机构7中，与此同时，第一传感器4检测竹签6进入切削机构7中的位置并将位置信息通过信号传送到控制器中，控制器将位置信息进行分析处理后得到位置数据，将位置数据与控制器中设定的位置参数进行比较，当位置数据偏离位置参数时，控制器发送指令到第一压紧气缸51、第二压紧气缸52和调整气缸5上，控制第一压紧气缸51和第二压紧气缸52压紧竹签6的压紧度，控制调整气缸5调整竹签6进入切削机构7的位置进而进行削尖处理，进而通过第三推料气缸43和第四推料气缸44调整竹签6的进入移印机构的位置，并通过第三压紧气缸53和第四压紧气缸54压紧后进行印制处理，最后得到成品竹签6。

如图2所示，所述夹持装置包括第一固定板10、夹紧气缸11、传动齿轮16、与传动齿轮16啮合的扇形齿轮17和与扇形齿轮17固定连接的夹持机构19，夹紧气缸11、传动齿轮16、扇形齿轮17均设置于第一固定板10上，夹紧气缸11中设置有气缸活塞杆14、用于推动气缸活塞杆14移动的活塞12、用于气缸活塞杆14恢复位置的弹簧13、第一伸缩杆15，活塞12设置于夹紧气缸11一端，气缸活塞杆14一端连接活塞12，气缸活塞杆14另一端连接第一伸缩杆15，第一伸缩杆15另一端的两侧均开设有与传动齿轮16啮合的齿槽，传动齿轮16、扇形齿轮17、夹持机构19分别沿第一伸缩杆15对称设置，夹持机构19相对的内表面设置有检测竹筒位置的第一传感器21、检测夹持机构19夹紧度的第二传感器22、检测竹筒外观的第三传感器23、检测夹持机构19输送竹筒到所述破竹机位置的第四传感器24。两扇形齿轮17形成的夹角为110-130°。夹持机构19为V形。

移动夹持装置的第一传感器21检测到竹签6的原材料竹筒的上方，控制器控制夹紧气缸11启动，活塞12推动气缸活塞杆14移动，气缸活塞杆14推动第一伸缩杆15前后移动，第一伸缩杆15的前后移动带动传动齿轮16的前后移动，传动齿轮16的前后移动带动与其啮合的扇形齿轮17的运动，进而带动扇形齿轮17一端连接的夹持机构19的张合，第三传感器23检测竹筒的规格参数，挑选规格相同的竹筒进行夹持，第二传感器22检测夹持机构19的夹持度并将夹持度信息通过信号传送到控制器中，进而控制调整夹持机构19的夹持度，夹持装置输送竹签6到破竹机上进行破片，第四传感器24检测竹签6到破竹机上的位置，并将位置信息通过信号传送到控制器上，控制器通过信号控制竹签6输送到破竹机上的位置。

所述控制器包括控制面板和PLC控制系统，PLC控制系统分别与所述移印电机、所述移印变频器、所述切削电机、所述切削变频器、第一传感器4、调整气缸5、所述进给气缸、所述推料气缸、所述压紧气缸信号连接。所述控制面板包括开机界面、输入端口显示界面、输出端口显示界面、参数设置界面、手动控制界面和报警界面。

目前竹签切削机切削形状角度大小的调整方法普遍采用的是靠进给缸的节流阀来人工调节，这种调节方式无法做到精确控制竹签切削形状角度的大小，完全靠经验来完成，控制精度低，导致产品的废品率比较高。而且人工调整还存在以下缺陷：一是如果不慎调整进给量过大则会导致电动机过载停机；二是若进给过小则有可能导致切削形状太小，在选签时作为次品处理；三是手动调节方式假设主轴转速是恒定的，实际上在竹签与刀辊接触时，负载突然增加，电动机转速会略有降低，此时切削的竹签尺寸会变大。

如图3所示，所以针对以上问题，本发明采用PID计算来实现竹签切印的自动化控制。切印机的主轴电动机由变频器驱动，编码器将主轴的实时转速值传给可编程控制器PLC，PLC通过将主轴电动机的转速同设置转速进行PID计算，将计算值反馈给变频器实现对主轴转速的闭环控制。具体操作为：3相电源经变频器MM440接至主轴电动机，主轴电动机上联接有编码器PG，编码器将主轴电动机的旋转角度转化为脉冲传给可编程控制器CPU224，PLC通过高速计数器将脉冲信号计数并计算主轴电动机的转速，并将转速值与设定值进行PID运算，运算后的结果通过模拟量通道反馈给变频器，构成闭环控制，使主轴电动机的转速维持一个恒定的值，从而保证切削竹签的稳定，提高产品的成品率。

夹持装置主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及传感器构成；控制系统与驱动系统信号连接，驱动系统与执行机构信号连接，传感器与控制系统信号反馈连接。夹持装置安装好后编制、调试和保存程序，根据竹子的直径分类换好相匹配的刀具，开动机床，通过高度可调的送料装置将竹筒送到夹持装置该到的位置：此时竹筒中心高度接近刀具中心高度，通过夹持装置控制系统驱动夹持装置从初始位置出发，到达竹筒位置，夹持装置的夹持机构闭合夹持竹筒，运动到刀具中心线的位置，并将竹筒一端贴近刀口，破竹机的切割冲头运动，当冲头刚碰到竹子时，夹持装置控制系统驱动夹持机构松开，夹持装置的夹持机构回到初始位置，竹筒通过破竹机的刀具破出多片竹条。

夹持装置以上动作均采用气动方式驱动，即用五个二位五通电磁阀分别控制五个气缸，使夹持装置完成伸、缩、上、下、旋转及夹持装置抓放动作。夹持装置控制系统通过PLC的8个输出端与设置于夹持装置上的电磁阀相连，通过夹持装置控制系统使电磁阀各线圈按一定序列激励，从而使夹持装置按预先安排的动作序列工作；如果欲改变夹持装置的动作，不需改变接线，只需将夹持装置控制系统中动作代码及顺序稍加修改即可。另外，除抓放外，其余六个动作末端均放置一限位开关，以检测动作是否到位，如果某动作没有到位，通过夹持装置控制系统发出指令到指示灯，则出错指示灯亮，夹持装置及破竹机停止工作。

信号连接包括有线连接，无线连接；有线连接包括宽带连接、光纤连接；无线连接包括WIFI连接、无线电连接。

全自动生产竹签的生产步骤如下：

S1：通过截断机将竹子按一定长度进行截断；

S2：将截断的竹子通过夹持装置输送到破竹机中进行开片；

S3：将开片后的竹签进行行冲签、抛光处理后，筛选合格的竹签；

S4：将合格的竹签通过切印一体机进行削尖和印制处理；

S5：将处理好的竹签进行点重处理后装箱。

综上所述，本发明结构中提供的一种基于竹签成型的切印一体机是一种机械化、模块化、自动化的装置，竹签切削的形状、角度的大小和均匀度对竹签后续加工的质量影响很大，采用PLC作为作为主控元件、利用变频器来控制主轴电动机的转速并把转速信号通过PLC中的PID计算反馈给变频器的技术方案实现了对主轴转速的闭环控制，使主轴电动机的转速维持一个恒定的值，从而保证切削竹签的稳定，提高产品的成品率；夹持装置控制系统通过PLC的8个输出端与设置于夹持装置上的电磁阀相连，通过夹持装置控制系统使电磁阀各线圈按一定序列激励，从而使夹持装置按预先安排的动作序列工作；如果欲改变夹持装置的动作，不需改变接线，只需将夹持装置控制系统中动作代码及顺序稍加修改即可，提高了夹持装置的适用范围；通过推料缸、压紧缸、压印冲头、传感器和控制器的结合，提高切印机在竹签上切削、压印时的稳定性，避免竹签在切削、压印中出现变形现象。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于竹签成型的切印一体机，其特征在于，包括用于固定切印一体机的支架、控制器、工作台(1)、用于竹签切削成型的切削装置(7)、用于竹签移印的移印装置、用于将竹筒破成竹片的破竹机、用于将竹筒输送到所述破竹机的夹持装置，所述夹持装置、所述破竹机、切削装置(7)和所述移印装置依次固定于所述支架上；

所述切削装置(7)包括用于将竹签(6)削尖的切削机构(7)，用于推动竹签(6)进入切削机构(7)的进给气缸，用于检测竹签(6)进入切削机构(7)位置的第一传感器(4)，用于调整竹签(6)进入切削机构(7)位置的调整气缸(5)，用于将竹签(6)输送到切削机构(7)的输送机构，用于调整竹签(6)在输送机构上整齐度的推料气缸，和用于固定竹签(6)的压紧气缸；

所述推料气缸、所述压紧气缸和所述进给气缸彼此垂直设置，所述推料气缸包括第一推料气缸(41)和第二推料气缸(42)，所述压紧气缸包括第一压紧气缸(51)和第二压紧气缸(52)；所述进给气缸包括第一进给气缸(2)和第二进给气缸(3)；第一进给气缸(2)和第二进给气缸(3)分别平行位于工作台(1)同一面的两侧，第一推料气缸(41)和第二推料气缸(42)分别对应设置于工作台(1)同一面的两侧，第一压紧气缸(51)和第二压紧气缸(52)均位于工作台(1)的上方，调整气缸(5)一端固定于所述支架上，调整气缸(5)另一端与切削机构(7)连接，切削机构(7)包括切削主轴、切削电机和切削变频器；

所述夹持装置包括第一固定板(10)、夹紧气缸(11)、传动齿轮(16)、与传动齿轮(16)啮合的扇形齿轮(17)和与扇形齿轮(17)固定连接的夹持机构(19)，夹紧气缸(11)、传动齿轮(16)、扇形齿轮(17)均设置于第一固定板(10)上，夹紧气缸(11)中设置有气缸活塞杆(14)、用于推动气缸活塞杆(14)移动的活塞(12)、用于气缸活塞杆(14)恢复位置的弹簧(13)、第一伸缩杆(15)，活塞(12)设置于夹紧气缸(11)一端，气缸活塞杆(14)一端连接活塞(12)，气缸活塞杆(14)另一端连接第一伸缩杆(15)，第一伸缩杆(15)另一端的两侧均开设有与传动齿轮(16)啮合的齿槽，传动齿轮(16)、扇形齿轮(17)、夹持机构(19)分别沿第一伸缩杆(15)对称设置，夹持机构(19)相对的内表面设置有检测竹筒位置的第一传感器(21)、检测夹持机构(19)夹紧度的第二传感器(22)、检测竹筒外观的第三传感器(23)、检测夹持机构(19)输送竹筒到所述破竹机位置的第四传感器(24)。

2.根据权利要求1所述的基于竹签成型的切印一体机，其特征在于，所述控制器包括控制面板和PLC控制系统，PLC控制系统分别与所述移印电机、所述移印变频器、所述切削电机、所述切削变频器、第一传感器(4)、调整气缸(5)、所述进给气缸、所述推料气缸、所述压紧气缸信号连接。

3.根据权利要求1所述的基于竹签成型的切印一体机，其特征在于，所述移印装置包括第三推料气缸(43)、第四推料气缸(44)、第三压紧气缸(53)、第四压紧气缸(54)和移印机构，第三推料气缸(43)和第四推料气缸(44)分别对应设置于工作台(1)同一面的两侧，第三压紧气缸(53)和第四压紧气缸(54)均位于工作台(1)的上方，移印机构包括移印主轴、移印电机、移印输送机构和移印变频器，第三推料气缸(43)和第一推料气缸(41)均位于工作台(1)同一侧，第四推料气缸(44)和第二推料气缸(42)均位于工作台(1)同一侧。

4.根据权利要求1所述的基于竹签成型的切印一体机，其特征在于，两扇形齿轮(17)形成的夹角为110-130°。

5.根据权利要求1所述的基于竹签成型的切印一体机，其特征在于，夹持机构(19)为V形。

6.根据权利要求2所述的基于竹签成型的切印一体机，其特征在于，所述控制面板包括开机界面、输入端口显示界面、输出端口显示界面、参数设置界面、手动控制界面和报警界面。