CN110281287A - 一种小型便携封闭吸附式垫片数控切割机 - Google Patents

Abstract

本发明属于数控切割机床领域，具体涉及一种用于把皮革等软材料夹紧、切割成型的数控切割设备。本发明主要解决皮革等软材料垫片手工切割和传统数控裁剪机切割中所体现的人工成本高、设备体积大及整体移动性差等问题。本发明设备主要包含箱体模块、材料吸附固定模块、切割运动模块，箱体模块主要是对设备主体进行支撑，并容纳材料吸附固定模块和切割运动模块，同时增加设备的可移动性，材料吸附固定模块是为了对被加工的皮革类软材料进行位置确定，切割运动模块完成数控系统控制刀具按照X、Y、Z三坐标轴移动以完成切割动作。其有益效果是：可完成指定规格垫片的高精度切割，具备体积小、便携等优点，同时成本低，适合中小企业使用。

Description

一种小型便携封闭吸附式垫片数控切割机

技术领域

本发明属于数控切割机床领域，涉及一种用于把皮革类软材料夹紧、切割成型的数控切割设备，具体涉及一种能够自动加工皮革等软材料垫片的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机。

背景技术

垫片在工矿设备、机械加工、车辆工程、电子产品等领域有着广泛应用，常用于解决两物体间的受压、泄露和腐蚀等问题。随着材料科学的发展，垫片材料的多样性也被进一步拓展，其中皮革等软材料垫片的加工是一个难题。由于该种垫片材料的特殊性及垫片形状大小的限制，运用热加工方式会造成材料受热发生焦糊、变形；同时该类软材料的装夹也是一个难题，必须保证装夹的可靠性才能有效避免加工过程中材料位置的偏移，进而保证加工精度。虽然现阶段数控裁剪机因其加工产品的高效率和高精度优点而得到广泛应用，但其体积大、成本高的缺点限制了其在特殊工况及中小型企业中的应用。

发明内容

为克服现有的皮革等软材料垫片运用人工切割时加工效率低、产品精度低、人工成本高及传统数控机床体积大、可移动性差的缺点，设计一种小型便携吸附式垫片数控切割机，通过设计好的相关工作模块，依次完成皮革类软材料的固定、吸附、裁剪过程，从而实现垫片加工整个过程的自动化，能够对大小为300mm×300mm，厚3mm的皮革等软材料进行切割，设备整体体积和质量分别为665mm×620mm ×437mm、172kg，其较小的体积与质量拓宽了设备的应用场合，相对人工手动切割而言，数控加工提升了加工效率，减少了人工成本。

本发明主要用于实现皮革等软材料垫片的自动加工，提出的一种小型便携吸附式垫片数控切割机。

本发明的技术方案是借助自动化技术，对皮革类软材料进行固定、吸附、裁剪，主要由三部分构成，即箱体模块、材料吸附固定模块、切割运动模块。所述箱体模块包括：箱体主体、顶盖、侧盖、门、行走轮一、行走轮二、行走轮三、行走轮四、支脚一、支脚二、支脚三、支脚四。所述材料吸附固定模块包括：吸附箱体、夹板。所述切割运动模块包括三部分，分别为X方向运动子模块、Y方向运动子模块、Z方向运动子模块。其中，X方向运动子模块包括：步进电机一、X方向光杠一、X方向光杠二、X方向丝杠、X方向直线箱式滑块一、X方向直线箱式滑块二、X方向丝杠螺母、上连接板、下连接板、T型连接块。Y方向运动子模块包括：步进电机二、Y方向光杠一、Y方向光杠二、Y方向丝杠、Y方向直线箱式滑块一、Y方向直线箱式滑块二、Y方向丝杠螺母、支撑架。Z方向运动子模块包括：步进电机三、Z方向光杠一、Z方向光杠二、Z方向丝杠、刀头固定块、刀头固定套、刀头。材料吸附固定模块和切割运动模块均被固定于箱体模块内部。

各模块间连接关系为：切割运动模块与箱体模块的连接通过Y方向运动子模块中的Y方向光杠一、Y方向光杠二、Y方向丝杠固定于箱体模块下部来实现的；材料吸附固定模块在箱体模块中的位置位于Y方向光杠一、Y方向光杠二、Y方向丝杠所在平面上部并用螺钉将材料吸附固定模块与箱体模块连接；X方向运动子模块通过X方向光杠一、X方向光杠二、X方向丝杠定位于Y方向子模块支撑架内部，Z方向运动子模块通过将Z方向光杠一、Z方向光杠二、Z方向丝杠套装在上连接板、下连接板上来实现Z方向子模块与X方向子模块的连接。

本发明采用模块化设计思想，将皮革类软材料垫片切割的生产工艺分解成多个相对独立的工作单元。采用这种设计思想是基于自动化生产机器功能的扩展及使用过程中某个模块快速维修更换两方面原因来考虑的。

本发明设计的箱体模块主要用于吸附模块、切割运动模块的固定及设备整体的支撑，顶盖、侧盖、行走轮分别用螺钉与箱体主体连接，门与箱体主体用合页连接，门上安装把手，箱体主体底部设计有支脚安装凹槽并在凹槽中心打孔方便支脚与箱体主体用螺钉连接。

本发明设计的材料吸附固定模块主要完成皮革类软材料的定位装夹，将吸附箱体放置于箱体主体中材料吸附固定模块的固定位置，然后将夹板放置于吸附箱上并用螺钉将箱体主体、吸附箱体、夹板连接，再将皮革类软材料平铺于夹板表面。在吸附箱体的一侧设计有抽气管接头以方便连接抽气机，在加工过程中通过从吸附箱体中抽出空气形成真空来实现皮革类软材料的定位。

本发明设计的切割运动模块主要完成切割刀具在X、Y、Z三方向的移动，从而实现对皮革类软材料的切割。X方向光杠一、X方向光杠二、X方向丝杠分别固定于支撑架的圆形槽孔中，X方向丝杠由步进电机一提供动力，X方向直线箱式滑块一、X方向直线箱式滑块二分别套装在X方向光杠一、X方向光杠二上，X方向丝杠螺母套装在X方向丝杠上，上连接板、下连接板用螺钉分别与X方向直线箱式滑块一、X方向直线箱式滑块二连接，T型连接块与上连接板、下连接板用螺钉连接，X方向丝杠螺母与T型连接块用螺栓连接，加工时步进电机一带动X方向丝杠转动，从而使X方向丝杠螺母带动与其直接或间接连接的T型连接块、上连接板、下连接板、X方向直线箱式滑块一、X方向直线箱式滑块二一起沿X方向光杠运动。Y方向光杠一、Y方向光杠二、Y方向丝杠分别固定于箱体主体的圆形槽孔中，Y方向丝杠由步进电机二提供动力，Y方向直线箱式滑块一、Y方向直线箱式滑块二分别套装在Y方向光杠一、Y方向光杠二上，Y方向丝杠螺母套装在Y方向丝杠上，Y方向直线箱式滑块一、Y方向直线箱式滑块二分别套装在Y运动方向光杠一、Y方向光杠二上，Y方向丝杠螺母、Y方向直线箱式滑块一、Y方向直线箱式滑块二分别用螺钉与支撑架底部连接，加工时步进电机二带动Y方向丝杠转动，从而使Y方向丝杠螺母带动支撑架、Y方向直线箱式滑块一、Y方向直线箱式滑块二沿Y方向光杠运动。Z方向光杠一、Z方向光杠二、Z方向丝杠分别固定于上连接板、下连接板的圆形槽孔中，Z方向丝杠由步进电机三提供动力，刀头固定块套装在Z方向光杠一、Z方向光杠二、Z方向丝杠上，刀头被刀头固定套用螺钉紧固在刀头固定块的刀头安装孔中，加工时步进电机三带动Z方向丝杠转动，从而使Z方向丝杠带动刀头固定块、刀头固定套、刀头沿Z方向光杠运动。

本发明依靠三个组成模块完成整个的皮革类软材料垫片切割的过程。

发明的效果

本发明设计一种小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，该装置采用模块化设计思想，根据工作任务不同而划分为三个工作模块：箱体模块、材料吸附固定模块、切割运动模块。该装置在替代人工切割和传统数控剪裁模式的同时，还可以保证某个模块的维修或更换效率。

本发明解决了皮革类软材料垫片人工切割、传统数控裁剪中所存在的人工成本高、设备体积大且移动性差的问题，在保证垫片切割精度的同时，提高了生产效率，降低了生产成本，提升了设备灵活性，适合大部分的中小型生产厂家。

附图及附图的简单说明

图1为本发明轴侧视图；

图2为本发明箱体模块轴侧视图；

图3为本发明材料吸附固定模块轴侧视图；

图4为本发明切割运动模块X方向子模块轴侧视图；

图5为本发明切割运动模块Y方向子模块轴侧视图；

图6为本发明切割运动模块Z方向子模块轴侧视图；

图7为本发明切割运动模块Z方向子模块部分局部轴侧视图；

图8为本发明切割运动模块轴侧视图；

图9为本发明切割运动模块局部轴侧视图；

图10为本发明切割运动模块正视图及局部剖视图。

其中，100.箱体模块、200.材料吸附固定模块、300.切割运动模块、101.箱体整体、102.行走轮一、103.支脚一、104.支脚二、105.行走轮二、106.行走轮三、107.支脚三、108.支脚四、109.行走轮四、110.门、111.顶盖、112.侧盖、201.夹板、202.吸附箱体、301.步进电机一、302.X方向光杠一、303.X方向丝杠、304.上连接板、305.X方向直线箱式滑块一、306.X方向丝杠螺母、307.T型连接块、308.X方向直线箱式滑块二、309.下连接板、310.X方向光杠二、311.支撑架、312.Y方向直线箱式滑块一、313.步进电机二、314.Y方向丝杠螺母、315.Y方向直线箱式滑块二、316.Y方向光杠一、317.Y方向丝杠、318.Y方向光杠二、319.步进电机三、320.Z方向光杠一、321.刀头固定块、322.Z方向丝杠、323.Z方向光杠二、324.刀头固定套、325.刀头。

具体实施方式

如图1所示，该小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，含箱体模块100、材料吸附固定模块200、切割运动模块300。

如图2所示的箱体模块100，其特征在于：在箱体整体101底部设计有行走轮安装孔，四个安装孔对称分布在箱体整体101底部，行走轮一102、行走轮二105、行走轮三106、行走轮四109分别用螺钉安装于箱体整体101底部，箱体整体101底部设计有支脚安装孔和支脚固定槽，四个固定槽对称分布在箱体整体101底部，在每个固定槽的中心设计支脚安装孔，支脚一103、支脚二104、支脚三107、支脚四108分别用螺钉安装于箱体整体101底部，行走轮一102、支脚一103、支脚二104、行走轮二105的安装孔位于同一直线上，支脚一103、支脚二104安装于行走轮一102、行走轮二105内侧，行走轮三106、支脚三107、支脚四108、行走轮四109的安装孔位于同一直线上，支脚三107、支脚四108安装于行走轮三106、行走轮四109内侧，顶盖111用螺钉与箱体整体101顶部连接，侧盖112与门110的安装位置相对，用螺钉将侧盖112安装于箱体整体101后部，用合页将门110安装于箱体整体101前部。

如图3所示的材料吸附固定模块200，其特征在于：在箱体整体101中留有吸附箱体202的安装位置并设计有安装孔，将吸附箱体202放置于安装位置后再将夹板201放置于吸附箱体202上表面，吸附箱体202与夹板201上均设计有安装孔且均与位于箱体整体101上的吸附箱体202安装孔同轴且大小相同，用螺钉将夹板201、吸附箱体202与箱体整体101连接。

如图4所示的切割运动模块X方向子模块，其特征在于：在支撑架311的两侧面薄板上设计有X方向光杠一302、X方向光杠二310、X方向丝杠303安装孔，将X方向光杠一302、X方向光杠二310、X方向丝杠303分别安装于相应安装孔位置处，X方向光杠一302、X方向光杠二310对称安装于X方向丝杠303的两侧，箱体整体101侧面设计有步进电机一301定位槽口，该槽口的长度方向为Y运动方向，X方向直线箱式滑块一305、X方向直线箱式滑块二308、X方向丝杠螺母306分别套装在X方向光杠一302、X方向光杠二310、X方向丝杠303上，在上连接板309、下连接板305、X方向直线箱式滑块一305、X方向直线箱式滑块二308上设计有连接孔，X方向直线箱式滑块一305、X方向直线箱式滑块二308的连接孔分别位于二者最大面上，用螺钉将X方向直线箱式滑块一305、X方向直线箱式滑块二308分别与下连接板304、上连接板309连接，在上连接板309、下连接板304宽度方向窄面处设计有连接孔，在T型连接块307的最大面四角设计有连接孔，通过螺钉将上连接板309、下连接板304、T型连接板307连接，在X方向丝杠螺母306和T型连接块307的凸出部分设计有连接孔，通过螺栓将两凸出部分连接进而使X方向丝杠螺母306与T型连接块307连接。

如图5所示的切割运动模块Y方向子模块，其特征在于：在箱体整体101的前后面下部设计有Y方向光杠一316、Y方向光杠二318、Y方向丝杠317的安装孔，同时箱体整体101的后面还设计有步进电机二313的定位槽口，将Y方向光杠一316、Y方向光杠二318、Y方向丝杠317分别安装于相应安装孔位置处，Y方向光杠一316、Y方向光杠二318对称安装于Y方向丝杠317的两侧，Y方向直线箱式滑块一312、Y方向直线箱式滑块二315、Y方向丝杠螺母314分别套装在Y方向光杠二318、Y方向光杠一316、Y方向丝杠317上，Y方向直线箱式滑块一312、Y方向直线箱式滑块二315、Y方向丝杠螺母314上表面和支撑架311下薄板设计有螺纹孔，通过螺钉将Y方向直线箱式滑块一312、Y方向直线箱式滑块二315、支撑架311连接起来。

如图6、图7所示的切割运动模块Z方向子模块，其特征在于：在上连接板309、下连接板304前端设计有Z方向光杠一320、Z方向光杠二323、Z方向丝杠322安装孔，将Z方向光杠一320、Z方向光杠二323、Z方向丝杠322分别安装于相应安装孔位置处，Z方向光杠一320、Z方向光杠二323对称安装于Z方向丝杠322的两侧，步进电机三319的联轴器端面与上连接板309上端面重合，刀头固定块321的厚度方向上设计有连接孔，通过连接孔将刀头固定块321套装在Z方向光杠一320、Z方向光杠二323、Z方向丝杠322上，在刀头固定块321上设计有刀头325定位安装口，该安装口直径与刀头325直径相同，在刀头固定块321、刀头固定套324端面上设计有对称的四个连接孔，通过螺钉将刀头325定位固定在刀头固定块321、刀头固定套324形成的孔中。

如图8、图9所示的切割运动模块300，其特征在于：通过将Z方向光杠一320、Z方向光杠二323、Z方向丝杠322套装在上连接板309、下连接板304的相应孔内来实现Z方向运动子模块与X方向运动子模块的连接；通过将X方向光杠一302、X方向光杠二310、X方向丝杠303套装在支撑架311的相应孔内来实现X方向运动子模块与Y方向运动子模块的连接。

通过将Y方向光杠一316、Y方向光杠二318、Y方向丝杠317套装在箱体主体101的相应孔内来实现切割运动模块300与箱体模块100的连接。通过用螺钉将夹板201、吸附箱体202与箱体整体101连接的方式来实现材料吸附固定模块200与箱体模块100的连接。

该装置工作时首先在夹板201上表面平铺需要加工的皮革类软材料，将吸附箱体202上的抽气孔与抽气机相连，通过抽气机抽出加工材料、夹板201、吸附箱体202间空气使被加工材料的位置确定，通过数控系统控制步进电机一301带动X方向丝杠303旋转，从而使X方向丝杠螺母306、X方向直线箱式滑块一305、X方向直线箱式滑块二308、上连接板309、下连接板304、T型连接块307沿着X方向光杠一302、X方向光杠二310确定的X运动方向运动，通过数控系统控制步进电机二313带动Y方向丝杠317旋转，从而使Y方向丝杠螺母314、Y方向直线箱式滑块一312、Y方向直线箱式滑块二315、支撑架311沿着Y方向光杠一316、Y方向光杠二318确定的Y运动方向运动，通过数控系统控制步进电机三319带动Z方向丝杠322旋转，从而使刀头固定块321、刀头325、刀头固定套324沿着Z方向光杠一320、Z方向光杠二323确定的Z运动方向运动，由于切割运动Z方向子模块由切割运动X方向子模块支撑，所以X方向的运动将导致切割运动Z方向子模块产生X方向运动，又由于切割运动X方向子模块由切割运动Y方向子模块支撑，所以Y方向的运动将导致切割运动X方向子模块产生Y方向运动，综上所述，通过数控系统控制步进电机一301、步进电机二313、步进电机三319的转动来达到控制刀具沿X、Y、Z三坐标方向的移动，从而实现对皮革类软材料的切割。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，包含箱体模块、材料吸附固定模块、切割运动模块，其特征在于：体积小（整体尺寸665mm×620mm×437mm），便携性高（总重约172kg,行走轮移动），箱体模块主要完成吸附模块、切割运动模块的固定及设备整体的支撑，材料吸附固定模块主要完成皮革类软材料的定位装夹，材料吸附固定模块位于箱体模块的箱体主体型腔下部，通过用螺钉将夹板、吸附箱体与箱体整体连接的方式来实现材料吸附固定模块与箱体模块的连接，切割运动模块主要完成切割刀具在X、Y、Z三方向的移动，从而实现对皮革类软材料的切割，切割运动模块位于箱体模块的箱体主体型腔内且高于材料吸附固定模块的位置，通过将Y方向光杠一、Y方向光杠二、Y方向丝杠套装在箱体主体的相应孔内来实现切割运动模块与箱体模块的连接。

2.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：切割运动模块包含X方向运动子模块、Y方向运动子模块、Z方向运动子模块，通过将Z方向光杠一、Z方向光杠二、Z方向丝杠套装在上连接板、下连接板的相应孔内来实现Z方向运动子模块与X方向运动子模块的连接，通过将X方向光杠一、X方向光杠二、X方向丝杠套装在支撑架的相应孔内来实现X方向运动子模块与Y方向运动子模块的连接。

3.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：在箱体整体的底部设计有四个直径为8mm的行走轮安装孔，各孔中心距箱体主体前表面（后表面）66mm、距箱体主体左侧表面（右侧表面）83mm，箱体整体底部设计有四个直径为8mm的支脚安装孔和四个20mm×20mm×3mm的支脚固定槽，各支脚固定槽的中心距箱体主体前表面（后表面）150mm、距箱体主体左侧表面（右侧表面）83mm。

4.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：在箱体整体的前后面下侧设计有Y方向光杠一、Y方向光杠二、Y方向丝杠安装孔，六孔中心位于同一平面，该平面与箱体整体底面平行。

5.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：在箱体整体左侧面设计有步进电机一定位槽，该定位槽为500mm×60mm的矩形槽。

6.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：在箱体整体的后面和下面设计有步进电机二定位槽，后面开槽大小为62mm×60mm，下面开槽大小为80mm×62mm。

7.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：支撑架与Y方向直线箱式滑块一、Y方向直线箱式滑块二、Y方向丝杠螺母连接，支撑架两侧面设计有X方向光杠一、X方向光杠二、X方向丝杠安装孔，六孔中心位于同一平面上，且该平面与侧盖平行。

8.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：在支撑架后面上设计有T型连接块移动槽，T型连接块相对其最大面的凸出部分穿过此移动槽与X方向丝杠螺母凸出部分用螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：在上连接板、下连接板上设计有Z方向光杠一、Z方向光杠二、Z方向丝杠安装孔，六孔中心位于同一平面，该平面与侧盖平行。

10.根据权利要求1所述的小型便携封闭吸附式垫片数控切割机，其特征在于：刀头用刀头固定块和刀头固定套固定。