CN111089749A - 一种取芯设备以及取芯工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取芯设备以及取芯工艺，包括主体，主体包括底座以及支座，底座与支座连接固定，底座上设有用于夹紧原料的夹紧总成；支座上设有取芯总成以及控制总成，控制总成控制夹紧总成以及取芯总成工作；取芯总成上设有打孔机构、限位机构、驱动机构以及切割机构，打孔机构包括套筒，切割机构包括至少三个切割刀，切割刀呈圆周阵列分布在套筒底部，切割刀通过限位机构进行限位；驱动机构带动切割刀同步向套筒内切割；初始状态下，限位机构限制切割刀运动，打孔机构进行打孔，当打孔深度达到预设值时，打孔机构停止工作，限位机构停止限位，驱动机构驱动切割刀朝向原料内芯底部切割；本发明具有结构简单、取芯方便、内壁光滑等特点。

Description

一种取芯设备以及取芯工艺

技术领域

本发明涉及一种设备，具体是一种取芯设备以及取芯工艺。

背景技术

墨脱石锅是西藏自治区墨脱县特产，也是中国国家地理标志产品。通常墨脱石锅是通过在石头内挖取一个凹槽（底部未凿穿），然后将凹槽进行打磨处理。而现有的技术，通常通过用凿子将石头慢慢凿下去，然后再将凹槽侧面与底面进行打磨，此种技术，会造成材料的浪费，凿出来的石头废料将成为垃圾处理，且此种加工花费大量的人力以及物力，效率低下。

现有的还有通过套筒进行钻取，然后通过凿子将中间的石料敲除，但是此种方式，同样也会将中间的石料敲碎，无法实现完整取出。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种取芯设备以及取芯工艺。

本发明所解决其技术问题所采用的技术方案是：一种取芯设备，包括主体，其中，主体包括底座以及支座，底座与支座连接固定，底座上设有用于夹紧原料的夹紧总成；支座上设有取芯总成以及控制总成，取芯总成相对支座上下滑动，控制总成控制夹紧总成以及取芯总成工作；取芯总成上设有打孔机构、限位机构、驱动机构以及切割机构，打孔机构包括套筒，切割机构包括至少三个切割刀，切割刀呈圆周阵列分布在套筒底部，切割刀通过限位机构进行限位；驱动机构带动切割刀同步向套筒内切割；初始状态下，限位机构限制切割刀运动，打孔机构与夹紧总成相对转动，进行打孔，当打孔深度达到预设值时，打孔机构停止工作；控制总成控制限位机构停止限位，驱动机构驱动切割刀朝向原料内芯底部切割。

采用此种取芯设备，相对于现有技术的缺陷，先通过打孔机构将原料上进行打孔，形成一个圆柱形的内芯，此时，内芯与原料之间仅通过底部连接，且通过打孔机构与夹紧总成相对转动进行打孔，原料的内壁与内芯的外壁均为光滑的面，无需进行打磨工序；当打孔深度达到预设值时，切割机构进行底部切割，具体通过切割刀进行切割，此处切割刀的数量至少为三个同步的切割刀，使得原料内芯底部实现快速切割的效果，使得底部切割后同样为光滑的面。采用此种设置，切割更加方便，同时取出的内芯，可以另作他用，原料可以进行进一步利用，同时避免材料浪费，切割完成的内芯取出后，不管是原料的凹槽底部以及内芯的侧壁均为光滑设置，无需进一步进行打磨。而且通过机器进行加工，加工效率高，通过设定好的程序，操作员仅需在一侧进行放料、取料即可，大大降低了加工的难度。

其中，切割刀上设有转轴孔以及固定孔，转轴孔与驱动机构联动，限位机构穿过固定孔形成限位。

切割刀上的转轴孔，主要用于与驱动机构联动，使得切割刀向内进行往复动作，实现切割内芯底面的效果，多个切割刀使得加工效率更高。固定孔的设置，防止套筒在钻孔的过程中，发生脱落，影响实际的钻孔效率。

其中，所有切割刀的切割轨迹存在交集。

交集的设置，保证内芯底面完全切割，形成光滑的底面。

其中，转轴孔的假想转轴点到切割刀顶端的距离为L1，转轴孔的假想转轴点到套筒底面中心点的距离为L2，0cm≤L2-L1≤1cm。

切割刀的尺寸限定，进一步保证内芯底面的进行切割，保证内芯底面边缘形成切割效果，此处优选的方案为，切割刀的转动轨迹的半径与转轴点至套筒底面中心点的距离相同，防止在切割过程中，切割刀发生碰撞，影响使用寿命。

其中，限位机构包括限位气缸、限位板以及至少三根限位柱，限位板与限位柱连接，通过限位气缸带动两者相对套筒上下滑动，限位板位于套筒上方，限位气缸位于限位板上，限位柱穿过套筒的侧壁，从底部伸出穿过固定孔。

通过限位机构的设置，起到整体的限位效果。当需要解锁锁定时，通过限位气缸向上运动，使得限位板与限位柱同时向上运动，形成解锁效果，此处优选的数量为三个。

其中，驱动机构包括驱动源以及至少三个转轴，转轴一端与驱动源连接，另一端伸入至转轴孔内。

其中，驱动机构包括转盘、第一驱动齿轮以及套设在转轴上的转轴齿，驱动源的输出端与第一驱动齿轮联动，第一驱动齿轮与转盘啮合，转轴齿位于转盘的周边上且与转盘啮合。

通过转盘实现所有的转轴齿联动，实现同步效果。

其中，还包括至少三个编码器，驱动源包括至少三个独立的驱动电机，编码器检测转轴转动的角度并传输至控制总成，控制总成控制驱动电机同步工作。

通过独立的驱动电机以及对应的编码器设置，保证三个切割刀之间的联动效果，此处编码器优选为SSI绝对值编码器。采用独立设置，还有一个好处是，同一内芯的硬度可能存在差异，即切割效率不一，从而导致在切割过程中发生碰撞。而同步设置，保证在切割过程中，同步转动，不会发生碰撞。

其中，切割刀上焊接有金刚砂。

金刚砂的设置，保证切割刀在钻孔时，起到钻孔效果，在切割时，也能起到切割效果。而且金刚砂硬度大，整体结构稳定，使用寿命长。

其中，底座上设有转动总成，转动总成带动夹紧总成转动。

夹紧总成转动，打孔机构以及切割机构无需转动即可实现快速切割。

其中，取芯总成包括转动总成，转动总成带动打孔机构以及切割机构转动。

取芯总成转动，夹紧总成无需转动，实现快速切割。

其中，还包括注水机构，打孔与切割过程中，控制机构控制注水机构进行注水。

注水机构进行注水，防止在切割与打孔过程中粉尘过多，通过水与粉尘中和，降低空气中的粉尘。

其中，底座上设有拦水板，拦水板围绕底座上端形成一个凹腔，夹紧总成位于凹腔内。

拦水板的设置，使得注水机构注入的水，可以收集统一流出，防止工作台面上的水四处飞溅，影响工作环境。

其中，还包括防护罩，控制机构位于防护罩上，防护罩与底座配合形成一个密封的腔室，夹紧总成、取芯总成以及支座均位于腔室内。

采用封闭式腔室的设置，提高操作工的工作环境，防止粉尘四处飞溅，操作工仅需在拿料取料时，打开防护罩即可，通过位于防护罩上的控制机构控制，即可实现取芯的工艺。

一种取芯工艺，其特征在于：包括上述的一种取芯设备，

步骤A：夹紧：通过夹紧总成将原材料进行夹紧固定；

步骤B：打孔：控制总成控制打孔机构进行打孔；

步骤C：切割：打孔至预设深度，停止打孔，切割机构进行内芯底部的切割。

通过此种取芯工艺，使得加工此类的原料，加工更为方便，无需通过凿子进行缓慢的凿，提高生产效率，而且加工后的内芯可以取出使用。

其中，还包括步骤D：注水，打孔与切割过程中，注水机构从套筒顶部进行注水。

注水工艺，防止加工过程中粉尘飞扬，提供好的加工环境。

附图说明

图1是本发明实施例1的主视图；

图2是本发明实施例1的侧视图；

图3是本发明实施例1中取芯总成的结构示意图；

图4是本发明实施例1中取芯总成的侧视图；

图5是本发明实施例1中切割刀未工作时的状态示意图；

图6是本发明实施例1中切割刀工作时的状态示意图；

图7是本发明实施例1中转盘与转轴齿配合的结构示意图；

图8是本发明实施例1中原料取出的内芯的示意图；

图9是本发明实施例2中取芯总成的结构示意图；

图10是本发明实施例3的主视图；

图11是本发明实施例4的主视图；

图12是本发明实施例5的工艺流程框图。

具体实施方式

实施例1：

参照附图1-8所示，一种取芯设备，包括主体1，主体1包括底座11以及支座12，底座11与支座12连接固定，底座11为一个长方体的工作台，底座11的四个角上设有调节脚111，调节脚111用于调节底座11整体的高度。底座11的顶面上设有拦水板112，拦水板112围绕顶面形成一个凹腔，防止水从底座11顶面四周流出，进一步，凹腔内设有通水口，通水口贯穿底座11，使得水从底座11顶面至底座11底面流出，再进一步，可以通过连接水管，导入下水管道。

底座11上设有夹紧总成2以及转动总成3，夹紧总成2用于夹紧原料8，便于加工，此处具体通过一个四爪夹具21将原料8从前后左右四个方向夹紧，为了防止原料8在打孔或者切割过程中发生打滑，一般通过将原料8的侧面切成平整的面便于固定，进一步，原料8整体为圆柱形，更加方便夹紧固定。进一步，四爪夹具21上设有调节机构，针对不同大小的原料8进行尺寸调节，满足各种原料8加工的需求，原料8一般为石头、玉石或者木头。原料内芯82即通过此取芯设备从原料8中取出的圆柱形物料。原料内芯82的边壁以及底面均为光滑面，可以继续使用，例如，通过原料内芯82进行进一步的取芯操作。

转动总成3设置在夹紧总成2下方，转动总成3包括转动支座31、传动带32以及驱动电机33，转动支座31与四爪夹具21联动设置，驱动电机33的输出端通过传动带32与转动支座31联动，即驱动电机33转动，通过传动带32带动转动支座31转动，实现四爪夹具21的转动，此处驱动电机33的转动通过控制总成控制。

底座11内设有腔室113，驱动电机33、转动支座31以及传动带32均位于腔室113内，腔室113内还设有配电箱114，外部电源将电源与配电箱114连接进行供电。

支座12位于底座11侧面的中间位置上，支座12上设有取芯总成4以及控制总成5，取芯总成4相对支座12上下滑动，具体为支座12上设有滑轨121，取芯总成4上设有与滑轨121对应的滑块41，滑块41在滑轨121上滑动带动取芯总成4滑动，此处滑块41具体通过走刀电机42驱动，走刀电机42通过控制总成5控制，滑块41的数量为四个，两两一组，滑轨121的数量为两条，两个滑块41在一条滑轨121上滑动，增加整体滑动的稳定性。

取芯总成4上设有打孔机构6、限位机构7、注水机构以及切割机构10，打孔机构6包括套筒61，套筒61具体为一个圆柱形，通过打孔刃62与转动总成3旋转，形成打孔，使得套筒61在原料8上旋转打孔，套筒61具体通过装刀垫块63与支座12连接，滑块41位于装刀垫块63上，套筒61上下滑动，此处套筒61与四爪夹具21的位置对应，套筒61下移刚好位于四爪夹具21上方。进一步，支座12上设有护栏122，防止四爪夹具21划伤支座12。

切割机构10包括至少三个切割刀101，此处切割刀101的数量优选为三个，且三个切割刀101的结构相同，故此处仅描述其中一个切割刀101的结构。切割刀101上设有转轴孔102以及固定孔103，此处转轴孔102位于切割刀101的一端上，固定孔103位于切割刀101的另一端上。切割刀101整体的形状为弧形，且弧形与套筒底部贴合，切割刀101与套筒的弧面重合。此处，切割刀101的顶端上也为弧面设置。进一步，切割刀101上焊接有金刚砂，使得切割刀101无论是纵向打孔，还是横向切割，都可以实现。切割刀101呈圆周阵列分布在套筒61底部，三个切割刀101的转轴孔102的假想转轴点两两相连，可以形成等边三角形结构。三个切割刀101均朝向套筒61内转动进行往复运动，实现切割内芯82底面的效果，故此处三个切割刀101的切割轨迹存在交集，但是由于三个切割刀101均为同步转动，故在转动过程中，三个切割刀101不会发生碰撞。此处需要说明的是，切割刀101相对转轴孔102发生转动时，转轴孔102至切割刀101的顶端向内芯切割，转轴孔102至切割刀101的末端沿着套筒61的底面的边缘转动，此处末端转动不会超出套筒的边缘，防止末端影响到原料内壁的光滑度。

转轴孔102的假想转轴点到切割刀101顶端的距离为L1，转轴孔102的假想转轴点到套筒底面中心点的距离为L2，0cm≤L2-L1≤1cm。此处优选的方案为，转轴孔102的假想转轴点到切割刀101顶端的距离等于转轴孔102的假想转轴点到套筒61底面中心点的距离，即L1=L2。此时，切割刀101的顶点刚好可以转动至套筒61底面中心，进一步，保证内芯82底面切割成光滑的面，也不会发生切割刀101相互之间发生碰撞，影响整体的使用寿命。

驱动机构包括驱动源105、转盘106以及三个转轴107，转轴107一端上套设有转轴齿108，另一端穿过套筒61伸入至转轴孔102内，使得转轴107与切割刀101联动。驱动源105的输出端与第一驱动齿轮100联动，转盘106边缘上设有齿轮，第一驱动齿轮100与转盘106啮合，转轴齿108位于转盘106的周边上且与转盘106啮合。此处驱动源105可以为气缸或油缸。此处还包括固定盘109，固定盘109位于套筒61的上方，转盘106与转轴齿108均位于套筒61与固定盘109之间。此处驱动源105位于固定盘109的上方，驱动源105的输出端穿过固定盘109与第一驱动齿轮100联动。

限位机构7包括限位气缸71、限位板72以及三根限位柱73，限位板72与限位柱73连通，限位气缸71位于固定盘109上，限位气缸71的输出端与限位板72联动，此处为了整体整体的限位效果更好，限位气缸71的数量为三个。限位板72位于固定盘109的上方，三根限位柱73一端与限位板72固定，另一端穿过固定盘109、套筒61与切割刀101的固定孔103固定，使得切割刀101形成限位效果。如需要进行解锁操作，则控制限位气缸71向上运动，带动限位板72与限位柱73向上运动，限位柱73与固定孔103分离形成解锁效果，切割刀101可以发生转动。

注水机构具体通过水泵与水管配合，在打孔与切割过程中，控制机构控制注水机构进行注水，防止在切割与打孔过程中粉尘过多，通过水与粉尘中和，降低空气中的粉尘，此处注水机构为一个常规的去尘手段，故附图中未画出。

控制总成5位于支座12上，控制各个电机以及气缸运动，实现全自动化操作，其具体通过PLC控制，此处也可通过单片机进行控制，控制总成5包括显示屏51以及数字键盘52，通过显示屏51可以显示相应的加工数据，通过数字键盘52输入加工数据，进行自动控制。进一步，控制总成5可以通过液晶触摸屏设置，无需数字键盘52。

其具体的加工过程为，先将原料8放置在四爪夹具21上固定，初始状态下，限位机构7限制切割机构10运动，套筒61下移，转动总成3带动四爪夹具21转动，形成打孔，当打孔深度达到预设值时，打孔机构6停止工作；控制总成5控制限位机构7停止限位，即限位柱73向上拉升，切割刀101对原料8内芯82底部向内进行切割，切割完成即可实现完整取芯结构。

采用此种取芯设备，相对于现有技术的缺陷，先通过打孔机构将原料上进行打孔，形成一个圆柱形的内芯，此时，内芯82与原料8之间仅通过底部连接，且通过打孔机构与夹紧总成相对转动进行打孔，原料8的内壁与内芯82的外壁均为光滑的面，无需进行打磨工序；当打孔深度达到预设值时，切割机构10进行底部切割，具体通过切割刀101进行切割，此处切割刀101的数量至少为三个同步的切割刀101，使得原料8内芯82底部实现快速切割的效果，使得底部切割后同样为光滑的面。采用此种设置，切割更加方便，同时取出的内芯82，可以另作他用，原料8可以进行进一步利用，同时避免材料浪费，切割完成的内芯82取出后，不管是原料8的凹槽底部以及内芯82的侧壁均为光滑设置，无需进一步进行打磨。而且通过机器进行加工，加工效率高，通过设定好的程序，操作员仅需在一侧进行放料、取料即可，大大降低了加工的难度。

实施例2：

参照附图9所示，实施例2与实施例1之间的区别在于，驱动机构并不是采用转盘形成整体的同步，而是通过控制总成控制。具体结构为，还包括三个编码器75，驱动源105包括三个独立的驱动电机76，驱动电机76与转轴联动，实现单独一个切割刀的转动效果。编码器75检测转轴107转动的角度并传输至控制总成，控制总成控制驱动电机76同步工作。通过独立的驱动电机76以及对应的编码器75设置，保证三个切割刀之间的联动效果，此处编码器75优选为SSI绝对值编码器75。采用独立设置，还有一个好处是，同一内芯的硬度可能存在差异，即切割效率不一，从而导致在切割过程中发生碰撞。进一步，此处需要进行说明的是，当三个编码器75两两之间的误差超过1°，控制总成根据实际情况，调整各个驱动电机76的转动，具体可以通过控制驱动电机76的输出功率调节每个驱动电机76的转动速度。进一步，此处编码器75的检测时间为0.3-1s检测一次，保证整体实时同步的效果。

实施例3：

参照附图10所示，实施例3与实施例1之间的区别在于，转动总成3位于取芯总成4上，即夹紧总成2为固定不动的，转动总成3具体带动套筒61进行转动，其具体的转动通过电机驱动装刀垫块63转动，带动套筒61转动。

实施例4：

参照附图11所示，实施例4与实施例1之间的区别在于，还包括防护罩81，控制机构位于防护罩81上，防护罩81与底座11配合形成一个密封的腔室，夹紧总成2、取芯总成4以及支座12均位于腔室内。为了便于观察，防护罩81采用透明设置，且防护罩81上设有开窗，便于放置以及拿取原料8。

采用封闭式腔室的设置，提高操作工的工作环境，防止粉尘四处飞溅，操作工仅需在拿料取料时，打开防护罩81即可，通过位于防护罩81上的控制机构控制，即可实现取芯的工序。

实施例5：

参照附图12所示，一种取芯工艺，包括一种取芯设备，此处取芯设备已经在实施例1、实施例2、实施例3、实施例4中详细描述，故在此不多加赘述。其具体的加工工艺为：

步骤A：夹紧：通过夹紧总成将原料进行夹紧固定；

步骤B：打孔：控制总成控制打孔机构进行打孔；

步骤C：切割：打孔至预设深度，停止打孔，切割机构10进行内芯底部的切割；

步骤D：注水，步骤B与步骤C的工作过程中，注水机构从套筒顶部进行注水。

通过此种取芯工艺，使得加工此类的原料，加工更为方便，无需通过凿子进行缓慢的凿，提高生产效率，而且加工后的内芯可以取出使用。

Claims (10)

1.一种取芯设备，包括主体，其特征在于：主体包括底座以及支座，底座与支座连接固定，底座上设有用于夹紧原料的夹紧总成；支座上设有取芯总成以及控制总成，取芯总成相对支座上下滑动，控制总成控制夹紧总成以及取芯总成工作；取芯总成上设有打孔机构、限位机构、驱动机构以及切割机构，打孔机构包括套筒，切割机构包括至少三个切割刀，切割刀呈圆周阵列分布在套筒底部，切割刀通过限位机构进行限位；驱动机构带动切割刀同步向套筒内切割；初始状态下，限位机构限制切割刀运动，打孔机构与夹紧总成相对转动，进行打孔，当打孔深度达到预设值时，打孔机构停止工作；控制总成控制限位机构停止限位，驱动机构驱动切割刀朝向原料内芯底部切割。

2.如权利要求1所述的一种取芯设备，其特征在于：切割刀上设有转轴孔以及固定孔，转轴孔与驱动机构联动，限位机构穿过固定孔形成限位。

3.如权利要求2所述的一种取芯设备，其特征在于：所有切割刀的切割轨迹存在交集。

4.如权利要求3所述的一种取芯设备，其特征在于：转轴孔的假想转轴点到切割刀顶端的距离为L1，转轴孔的假想转轴点到套筒底面中心点的距离为L2，0cm≤L2-L1≤1cm。

5.如权利要求2所述的一种取芯设备，其特征在于：限位机构包括限位气缸、限位板以及至少三根限位柱，限位板与限位柱连接，通过限位气缸带动两者相对套筒上下滑动，限位板位于套筒上方，限位气缸位于限位板上，限位柱穿过套筒的侧壁，从底部伸出穿过固定孔。

6.如权利要求5所述的一种取芯设备，其特征在于：驱动机构包括驱动源以及至少三个转轴，转轴一端与驱动源连接，另一端伸入至转轴孔内。

7.如权利要求6所述的一种取芯设备，其特征在于：驱动机构包括转盘、第一驱动齿轮以及套设在转轴上的转轴齿，驱动源的输出端与第一驱动齿轮联动，第一驱动齿轮与转盘啮合，转轴齿位于转盘的周边上且与转盘啮合。

8.如权利要求6所述的一种取芯设备，其特征在于：还包括至少三个编码器，驱动源包括至少三个独立的驱动电机，编码器检测转轴转动的角度并传输至控制总成，控制总成控制驱动电机同步工作。

9.如权利要求1所述的一种取芯设备，其特征在于：切割刀上焊接有金刚砂。

10.一种取芯工艺，其特征在于：包括如权利要求1-9中任意一项所述的一种取芯设备，

步骤A：夹紧：通过夹紧总成将原材料进行夹紧固定；

步骤B：打孔：控制总成控制打孔机构进行打孔；

步骤C：切割：打孔至预设深度，停止打孔，切割机构进行内芯底部的切割。

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