CN110253139A - 一种异形裁断机及裁断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形裁断机及裁断方法，一种异形裁断机，用于异形包装件的边缘切割，包括：可升降移动的加工基座组件和切割组件；切割组件包括固定在加工基座一侧的控制部，电连控制控制部的激光头移动架，以及固定安装在激光头移动架上的调节架；本发明通过摄像装置对加工件轮廓进行检测，通过算法提取加工路径，从而使控制部根据加工路径控制激光头移动架带动调节架运动，实现对异性塑料件的裁断，提高异形件的加工精度和减少加工成本。

Description

一种异形裁断机及裁断方法

技术领域

本发明属于注塑包装设备领域，尤其是一种异形裁断机及裁断方法。

背景技术

目前在现有的注塑包装中，裁断是注塑包装工序中必不可少的一道环节，通过裁断将吸塑包装的个体进行裁剪或者去边以及修整边缘，但是在不规则产品的边缘切割中传统的裁断刀需要根据产品的尺寸专门定做，才能完成裁断，而且在裁断过程中经常因压力的冲压造成异形裁断成型合格率低，尤其是锐角等小角度的边角。此外定制的裁断模板制作复杂，一类产品需要定制一类模板，且在工作过程中刀片磨损或维修，从而造成产品的成本增加。

其次在裁断过程中，传统的机械裁断在切割过程中由于机械挤压造成对吸塑包装件的变形或破损，进一步增加异形件的生产难度。

发明内容

发明目的：提供一种异形裁断机及裁断方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种异形裁断机，用于异形包装件的边缘切割，包括：可升降移动的加工基座组件；

切割组件，该组件包括固定在加工基座一侧的控制部，电连控制控制部的激光头移动架，以及固定安装在激光头移动架上的调节架；

所述激光头架卡接在加工基座一侧的机体本体上，包括，固定安装在在机体本体上中的X轴滑架，卡接在X轴滑架上的滑台，设在滑台上的Y轴支架，以及固定连接在Y轴支架一端的Z轴升降装置；所述滑台上设有凹槽，所述Y轴支架卡接在凹槽内部，所述X轴滑架的一侧设有第一齿条，所述Y轴支架的一侧设有第二齿条，所述滑台上固定连接有电机安装座，所述电机安装座上固定安装有第一伺服电机和第二伺服电机，所述第一伺服电机和第二伺服电机的动力输出轴均套接有传动齿轮，所述传动齿轮分别与第一齿条和第二齿条配适，第一伺服电机和第二伺服电机与控制部电连，并通过控制部控制连接在Z轴升降装置上的调节架沿一定轨迹运动。

在进一步的实施例中，所述加工基座组件包括：设机体本体上的基板，设在基板内的导轨组件，以及传动安装在导轨上的加工基座；所述基板的底部安装有液压顶升装置，所述液压顶力输出端固定连接加工基座；所述加工基座一侧连接行程气缸输出端。

在进一步的实施例中，所述Z轴升降装置的顶部设有摄像装置。

在进一步的实施例中，所述控制部的外侧设有防护外壳，控制部的顶部设有警报灯。

在进一步的实施例中，所述Z轴升降装置包括：固定连接在Y轴一端的L型支板，固定连接在L型支板顶部的安装板，固定安装在安装板一侧的第三伺服电机，设在L型支板外侧的滑轨，传动连接在滑轨上的丝杠组件，以及固定连接在丝杠升降组件一侧的调节架；

在进一步的实施例中，所述第三伺服电机的动力输出轴连接丝杠升降组件中的丝杠。

在进一步的实施例中，所述调节架包括：连接丝杠组件的第一支撑杆，连接在支撑杆另一端的角度调节转轴，以及连接在角度调节转轴一侧的连接块和激光头。

在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：

S1、摄像装置对加工件进行拍摄得到二维离散图像，并根据加工件加工边缘生成加工路径；

S2、控制部根据摄像装置生成的加工路径和提取算法；

S3、根据算法生成激光头移动架上的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机的加工参数；

S4、第一伺服电机转动使X轴滑架沿X轴方向运动，第二伺服电机转动使Y轴支架沿Y轴运动，从而使连接在Y轴支架一端的激光头呈按照算法计算的运动轨迹移动；

X轴滑架的速度为V_x；Y轴支架的速度为V_y；

激光头的合速度为Vt＝(Vx²+Vy²)1/2， 合速度方向与水平夹角β＝Vy/Vx。

在进一步的实施例中，所述路径为闭合路径，闭合路径是从加工件的轮廓上采集的，切割点从某一点开始然后再次回到该点；所述算法的作用是找到切割的最短路径，为算法估价函数为：F(m)=A（m）+B(m)

A（m）为从开始状态到当前状态的实际代价；B(m)为从当前状态到目标状态的估计代价；首先计算每个节点的估价函数F(m)，然后选择估价函数F(m)最小的节点进行扩展，找到最佳求解路径。

有益效果：本发明通过摄像装置对加工件轮廓进行检测，通过算法提取加工路径，从而使控制部根据加工路径控制激光头移动架带动调节架运动，实现对异性塑料件的裁断，提高异形件的加工精度和减少加工成本。

附图说明

图1是本发明异形裁断机的立体图。

图2是本发明异形裁断机的侧视图。

图3是本发明激光头移动架的侧视图。

图4是本发明激光头移动架的俯视图。

图5是图4中的细节放大图。

图6是本发明Z轴升降装置的结构示意图。

附图标记为：机体1、加工基座组件2、基板20、导轨组件21、加工基座22、液压顶升装置23、行程气缸24、切割组件3、激光头移动架30、激光线缆31、滑台300、凹槽301、X轴滑架302、Y轴支架303、Z轴升降装置32、L型支板320、安装板321、第三伺服电机322、滑轨323、丝杠组件324、调节架33、角度调节转轴330、连接块331、激光头332、第一支撑杆333、第一齿条3021、第二齿条3031、电机安装座304、第一伺服电机305、第二伺服电机306、摄像装置4、警报灯5、防护外壳6。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

结合图1至图6所示实施例中的异形裁断机，包括：可升降移动的加工基座22组件2和切割组件3。

其中，加工基座22组件2包括：基板20、导轨组件21和加工基座22。基板20设机体1本体上，导轨组件21固定安装在基板20的一侧，加工基座22传动安装在导轨上。

基板20的底部安装有液压顶升装置23，液压顶力输出端固定连接基板20，能够带动基板20整体上升或者下降；加工基座22一侧连接行程气缸24输出端，行程气缸24能够带动加工基座22在导轨组件21上滑动。切割组件3包括：控制部、激光头332移动架30和调节架33。控制部固定在加工基座22一侧的，激光头332移动架30电连控制控制部的，调节架33固定安装在激光头332移动架30的一端。

激光头332架卡接在加工基座22一侧的机体1上，包括，X轴滑架302、Y轴支架303、Z轴升降装置32、凹槽301、第一齿条3021、第二齿条3031、电机安装座304、第一伺服电机305和第二伺服电机306。机体1本体上设有激光头332移动架30配适的滑台300，X轴滑架302固定安装在机体1上，滑台300卡接在X轴滑架302上，Y轴支架303设在滑台300上，Z轴升降装置32固定连接在Y轴支架303的一端。滑台300的一侧设有多个凹槽301，Y轴支架303的底部设有滑轨323，Y轴支架303通过滑轨323卡接在凹槽301内，X轴滑架302的一侧设有第一齿条3021，Y轴支架303的一侧设有第二齿条3031，滑台300上固定连接有电机安装座304，所述电机安装座304上固定安装有第一伺服电机305和第二伺服电机306，第一伺服电机305和第二伺服电机306的动力输出轴均套接有传动齿轮，传动齿轮分别与第一齿条3021和第二齿条3031配适，第一伺服电机305和第二伺服电机306与控制部电连，第一伺服电机305转动时带动滑台300在X轴滑架302上沿X轴运动，第二伺服电机306转动时带动Y轴支架303在沿Y轴前后运动，从而使连接在激光头332移动架30一端的调节架33按照控制部的命令沿一定的轨迹运行。

在进一步的实施例中，液压顶力输出端固定连接基板20；能够带动基板20所述加工基座22组件2整体上升或者下降，适用于多种高度的异形件裁断，行程气缸24输出端连接加工基座22，能够带动加工基座22沿Y轴运动，从而方便操作人员上下料。此外加工基座22可与模具搭配使用，更一步提高产品裁断精度。

在进一步的实施例中，所述Z轴升降装置32的顶部设有摄像装置4，该摄像装置4为CCD拍摄相机，能够对放在加工基座22上的工件进行拍摄，并将检测的图像发送至控制部，进行轮廓提取。

在进一步的实施例中，所述控制部的外侧设有防护外壳6，能够起到防尘作用，减少灰尘进入激光头332移动架30，影响运行的精度，控制部的顶部设有警报灯5能够对操作人员起到警示作用。

在进一步的实施例中，Z轴升降装置32包括：L型支板320、安装板321、滑轨323、第三伺服电机322和丝杠组件324。L型支板320固定连接在Y轴支架303的一端，安装板321固定连接在L型支板320的顶部，L型支板320和安装板321之间为刚性连接，第三伺服电机322固定安装在安装板321的一侧，滑轨323设在L型支板320的一侧，丝杠组件324设在L型支板320设有滑轨323的一侧，丝杠的一端连接第三伺服电机322输出轴，调节架33固定连接在丝杠升降组件的一侧，第三伺服电机322电连控制部，在控制部的指令下转动，从而带动调节架33沿Z轴方向在滑轨323上运动，进一步的在第一伺服电机305、第二伺服电机306以及在第三伺服电机322的同时作用下，实现激光头332三维空间上的裁断，使其更加满足多种异形塑料包装件的裁断。

在进一步的实施例中，所述调节架33包括：连接丝杠组件324的第一支撑杆333，连接在支撑杆另一端的角度调节转轴330，以及连接在角度调节转轴330一侧的连接块331和激光头332，在生产过程中，操作人员可通过扳手调节角度调节转轴330，进一步调整激光头332的位置，使其准确的对应加工位置和加工路径，连接块331固定激光头332和连接激光头332的激光线缆31，起到固定约束作用。激光头332放射处的激光能够对加工件进行无接触切割，切割过程中不会挤压或掰弯工件，切割效率高，定位准。

在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：

S1、摄像装置4对加工件进行拍摄得到二维离散图像，并根据加工件加工边缘生成加工路径；

S2、控制部根据摄像装置4生成的加工路径和提取算法；

S3、根据算法生成激光头332移动架30上的第一伺服电机305、第二伺服电机306和第三伺服电机322的加工参数；

S4、第一伺服电机305转动使X轴滑架302沿X轴方向运动，第二伺服电机306转动使Y轴支架303沿Y轴运动，从而使连接在Y轴支架303一端的激光头332呈按照算法计算的运动轨迹移动；

X轴滑架302的速度为Vx；Y轴支架303的速度为Vy；

激光头332的合速度为Vt＝(Vx2+Vy2)1/2， 合速度方向与水平夹角β＝Vy/Vx。

在进一步的实施例中，所述路径为闭合路径，闭合路径是从加工件的轮廓上采集的，切割点从某一点开始然后再次回到该点；所述算法的作用是找到切割的最短路径，为算法估价函数为：F(m)=A（m）+B(m)

A（m）为状态空间中从初始状态到当前状态的实际代价；B(m)为状态空间中从当前状态到目标状态的估计代价。首先计算每个节点的估价函数F(m)，然后选择估价函数F(m)最小的节点进行扩展，找到最佳求解路径。

本发明通过摄像装置4对加工件轮廓进行检测，通过算法提取加工路径，从而使控制部根据加工路径控制激光头332移动架30带动调节架33运动，实现对规则和不规则包装制品的裁断，减少了传统裁断对模板的依赖性，提高异形件的加工精度和减少加工成本。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种异形裁断机，用于异形包装件的边缘切割，其特征在于，包括：可升降移动的加工基座组件；

切割组件，该组件包括固定在加工基座一侧的控制部，电连控制控制部的激光头移动架，以及固定安装在激光头移动架上的调节架；

所述激光头架卡接在加工基座一侧的机体本体上，包括，固定安装在在机体本体上中的X轴滑架，卡接在X轴滑架上的滑台，设在滑台上的Y轴支架，以及固定连接在Y轴支架一端的Z轴升降装置；所述滑台上设有凹槽，所述Y轴支架卡接在凹槽内部，所述X轴滑架的一侧设有第一齿条，所述Y轴支架的一侧设有第二齿条，所述滑台上固定连接有电机安装座，所述电机安装座上固定安装有第一伺服电机和第二伺服电机，所述第一伺服电机和第二伺服电机的动力输出轴均套接有传动齿轮，所述传动齿轮分别与第一齿条和第二齿条配适，第一伺服电机和第二伺服电机与控制部电连，并通过控制部控制连接在Z轴升降装置上的调节架沿轨迹运动。

2.根据权利要求1所述的一种异形裁断机，其特征在于，所述加工基座组件包括：设机体本体上的基板，设在基板内的导轨组件，以及传动安装在导轨上的加工基座；所述基板的底部安装有液压顶升装置，所述液压顶力输出端固定连接加工基座；所述加工基座一侧连接行程气缸输出端。

3.根据权利要求1所述的一种异形裁断机，其特征在于，所述Z轴升降装置的顶部设有摄像装置。

4.根据权利要求1所述的一种异形裁断机，其特征在于，所述控制部的外侧设有防护外壳，控制部的顶部设有警报灯。

5.根据权利要求1所述的一种异形裁断机，其特征在于，所述Z轴升降装置包括：固定连接在Y轴一端的L型支板，固定连接在L型支板顶部的安装板，固定安装在安装板一侧的第三伺服电机，设在L型支板外侧的滑轨，传动连接在滑轨上的丝杠组件，以及固定连接在丝杠升降组件一侧的调节架。

6.根据权利要求5所述的一种异形裁断机，其特征在于，所述第三伺服电机的动力输出轴连接丝杠升降组件中的丝杠。

7.根据权利要求5所述的一种异形裁断机，其特征在于，所述调节架包括：连接丝杠组件的第一支撑杆，连接在支撑杆另一端的角度调节转轴，以及连接在角度调节转轴一侧的连接块和激光头。

8.一种异形裁断方法，其特征在于，包括如下工作步骤：

S1、摄像装置对加工件进行拍摄得到二维离散图像，并根据加工件加工边缘生成加工路径；

S2、控制部根据摄像装置生成的加工路径和提取算法；

S3、根据算法生成激光头移动架上的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机的加工参数；

S4、第一伺服电机转动使X轴滑架沿X轴方向运动，第二伺服电机转动使Y轴支架沿Y轴运动，从而使连接在Y轴支架一端的激光头呈按照算法计算的运动轨迹移动；

X轴滑架的速度为V_x；Y轴支架的速度为V_y；

激光头的合速度为Vt＝(Vx²+Vy²)1/2， 合速度方向与水平夹角β＝Vy/Vx。

9.根据权利要求8所述的一种异形裁断方法，其特征在于，所述路径为闭合路径，闭合路径是从加工件的轮廓上采集的，切割点从某一点开始然后再次回到该点；所述算法的作用是找到切割的最短路径，为算法估价函数为：F(m)=A（m）+B(m)；

A（m）为从开始状态到当前状态的实际代价；B(m)为从当前状态到目标状态的估计代价；首先计算每个节点的估价函数F(m)，然后选择估价函数F(m)最小的节点进行扩展，找到最佳求解路径。