CN111702840A - 一种旋转式双刀冷切机构 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种旋转式双刀冷切机构，包括一对基板、置于这一对基板之间并连接两者的安装柱，在一对基板之间设有平行间隔设置的上刀轴和下刀轴，上刀轴和下刀轴的外圆周表面上分别安装有上切刀和下切刀；上刀轴通过旋转定位机构安装在一对基板之间，该旋转定位机构用于料包产品在切断时使上刀轴向上旋转抬起、料包产品切断后使上刀轴复位；旋转定位机构配套设置有一限位机构和一压力机构，限位机构用于限制上刀轴复位的位置和调节上刀轴和下刀轴的平行度，压力机构用于通过调节预紧力来匹配不同料包材质的切断；基板上安装有用于带动上刀轴和下刀轴同步转动的驱动机构。本发明采用旋转的方式利用压力进行切断，满足产品的高速切断的生产线。

Description

一种旋转式双刀冷切机构
技术领域
本发明属于包装机械的技术领域，尤其涉及一种旋转式双刀冷切机构。
背景技术
随着我国工业化水平的提高，食品行业从生产线到包装线对设备速度要求也越来越高。近几年随着方便面生产速度的加快，常见的面线是360块/分，国内外已经出现了500块/分或更高的面线，这里统称高速面线。针对高速面线上自动投放设备的提速进行研究，料包自动投放设备的目的是减少客户处的占地面积以及操作人员的数量。而料包的自动投放设备中的切断机构是决定能否实现高速投放的重中之重。
现有技术中，热熔断是在高温情况下，压力相对较小便可以稳定的切断工作。而在料包投放设备中，工作环境会有粉尘等(料包损坏)，而且料包颗粒有的是化学物质，在高温情况下存在危险。另外，在高速300包/分钟或更高速情况下，间歇运动已无法满足使用寿命、噪音、安全性等要求。
冷切刀是利用压力进行切断，没有高温的危险，通过旋转的形式进行切割，连续运动满足高速切割的情况，但冷切割瞬间上下刀压力很大，现有的冷切机构的上下刀轴均为固定结构，刀具有一点点磨损后，都会导致压力降低，出现无法切断的现象。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种旋转式双刀冷切机构，适合于高速切断的生产线，可加大切断时瞬间压力，切刀不易损坏，切断效果好。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种旋转式双刀冷切机构，包括起支撑作用并对称间隔设置的一对基板、置于这一对基板之间并连接两者的安装柱，在所述一对基板之间设有平行间隔设置的上刀轴和下刀轴，所述上刀轴和下刀轴之间穿过有沿水平输送方向移动的料包产品；所述上刀轴和下刀轴的外圆周表面上分别安装有随所述上刀轴和下刀轴一起旋转运动的上切刀和下切刀，所述上切刀和下切刀在所述上刀轴和下刀轴之间的位置接触时以切断料包产品；所述上刀轴通过旋转定位机构安装在所述一对基板之间，该旋转定位机构用于料包产品在切断时使上刀轴向上旋转抬起、料包产品切断后使上刀轴复位；所述旋转定位机构配套设置有一限位机构和一压力机构，所述限位机构用于限制所述上刀轴复位的位置和调节上刀轴和下刀轴的平行度，所述压力机构是切断压力的来源，通过调节预紧力来匹配不同料包材质的切断；其中一个基板上安装有用于带动所述上刀轴和下刀轴同步转动的驱动机构。
由上，整体结构简单便捷，驱动机构可带动上刀轴和下刀轴旋转实现上切刀和下切刀的接触并产生切断力，通过压力机构可保持上切刀和下切刀之间有足够的切断压力，将包膜产品切断。切断瞬间上刀轴有相对运动结构，利用切断压力较大，上刀轴会向上抬起，同时增加向上抬起时阻力大小结构，可以加大切断时瞬间压力。
本发明采用旋转的方式利用压力进行切断，满足料包的高速输送的生产。
可选的，所述旋转定位机构为通过转轴转动连接在所述基板上的转臂，所述压力机构为与所述转臂弹性接触的压簧调节柱；所述压簧调节柱的顶部固定在所述安装柱上，其底端固定有与所述转臂接触的压缩弹簧；所述转轴和压缩弹簧在水平方向上分居于所述上刀轴的两侧。
由上，通过可转动的转臂可以调节上刀轴相对于下刀轴的距离，用来保证切断产品的同时减少切刀的磨损。
可选的，所述限位机构包括固定在所述转臂向上延伸的竖直部分的限位固定块、与所述限位固定块相抵接并转动的连接在所述基板上的限位可调块；所述限位固定块具有与所述限位可调块相抵接的第一斜面，所述限位可调块具有与所述第一斜面相接触的第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的倾斜度相同。
可选的，所述转臂的竖直部分的顶端形成有位于所述限位固定块正上方的一水平部，该水平部上设有贯穿水平部的螺纹孔，经由定位钉穿过所述螺纹孔对限位固定块施压，通过第一斜面和第二斜面的相互作用对所述转臂的旋转量进行微调。
采用上述结构，通过设置螺纹孔和定位钉的上下调整，能够对限位固定块施加作用力，通过斜面相互作用，使转臂转动，可进行微量调整两个刀轴之间的距离。
可选的，所述上刀轴通过带轴承的安装座安装在所述转臂上，所述压簧调节柱位于所述安装座的上方。
由上，通过带轴承的安装座可确保上刀轴的顺利转动。
可选的，所述上切刀和下切刀分别沿所述上刀轴和下刀轴的轴向方向延伸至整个切割区域；所述上切刀和下切刀均为两个，并分别通过切刀槽对称设置在所述上刀轴和下刀轴上。
由上，切刀通过切刀槽安装在刀轴上，一方面便于调整切刀的高度，另一方面方便对切刀进行更换。
进一步的，所述驱动机构包括驱动电机、与所述驱动电机传动连接的驱动带轮、与所述驱动带轮同轴连接的驱动齿轮、以及与所述驱动齿轮啮合连接的从动齿轮；所述驱动齿轮安装在所述下刀轴的一端，所述从动齿轮安装在所述上刀轴的一端，通过所述驱动齿轮和从动齿轮的啮合传动带动所述上刀轴和下刀轴同步反向转动。
由上，电机转动带动驱动带轮转动，通过驱动带轮带动与其同轴连接的驱动齿轮转动，驱动齿轮转动带动与其啮合的从动齿轮转动，以实现两个刀轴的同步转动。
可选的，所述基板上设有定位孔，所述安装柱以过盈配合的方式安装在所述定位孔中。
由上，通过安装柱与基板之间的过盈配合可确保定位准确并保证整个外框架的结构稳固。
可选的，所述旋转定位机构的数量为两个，并对称的设置在所述上刀轴的两端；靠近所述从动齿轮的基板上开有正对于所述上刀轴的轴向方向的第一开口，用于将从动齿轮靠近所述安装座，减少上刀轴的悬臂长度；远离所述从动齿轮的基板上开有正对于所述上刀轴的轴向方向的第二开口，用于方便安装旋转定位机构和观察切断动作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明的旋转式双刀冷切机构的立体结构示意图一；
图2为本发明的旋转式双刀冷切机构的立体结构示意图二；
图3为本发明的旋转式双刀冷切机构的内部结构示意图；
图4为本发明的旋转式双刀冷切机构的驱动机构的结构示意图；
图5为本发明的旋转式双刀冷切机构的主视图；
图6为本发明的旋转式双刀冷切机构的左视图；
图7为本发明的旋转式双刀冷切机构的右视图；
图8为图5中的A-A剖视图；
图9为图7中的B-B剖面图；
图10为本发明的旋转式双刀冷切机构的限位机构的结构示意图；
图11为本发明的旋转式双刀冷切机构在切断过程中的示意图；
图12为在切断过程中上刀轴和下刀轴的运动示意图；
图13为切断时的受力分析图；
图14为切断时的受力分析简图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
如图1至图14所示，本发明的旋转式双刀冷切机构的外框架整体大致呈长方体结构，包括起支撑作用并对称间隔设置的一对基板10和置于这一对基板10之间并连接两者的安装柱20，本发明的整体结构简单便捷，但精度要求较高，在外框架设计时也要考虑两个基板的安装面的平行度、其上对应的孔的同心度，如果基板错位，安装后两刀轴的中心线也不会平行，会出现一条切断口上，有粘连部分。安装柱20与基板10配合，在基板10上打定位孔，安装柱20的圆柱外表面与定位孔为过盈配合定位，确保定位准确。
两个基板10之间设有平行间隔设置的上刀轴30和下刀轴40，下刀轴40固定在下方，上刀轴30相对下刀轴40可以上下运动，上刀轴30和下刀轴40之间穿过有沿水平输送方向移动的待切断的料包产品。本发明应用在料包投放设备中，大部分料包长度在60～80mm，切刀线速度要略快料包线(输送料包的生产线)速度，优选的，每个刀轴上均安装有两把切刀，刀轴每转动一周，可对料包产品进行两次切割，计算后采用双刀最合适，且刀轴安装切刀后的半径R＝30最适合(半径过小存在强度不足、布局空间不足的弊端)。当然，每个刀轴上也可以安装一把或三把切刀，刀轴每转动一周，可对料包产品进行一次或三次切割，需要匹配料包长度进行半径计算。
在同一刀轴上安装两把切刀，无法保证两切刀槽完全对称，设计切刀槽和切刀定位面呈现一个角度，可以微量的调整切刀刀轴心的距离。两把刀高度相对可调，避免出现一把刀能切断，一把刀不能切断的现象。
其中，上刀轴30的外圆周表面上通过对称设置的两个切刀槽安装有上切刀31，下刀轴40的外圆周表面上通过对称设置的两个切刀槽安装有下切刀41，上切刀31和下切刀41分别随上刀轴30和下刀轴40一起旋转运动，并且转动到上刀轴30和下刀轴40之间的位置时，两切刀相互接触产生切割力以切断料包产品。为了适应不同宽度的料包产品，上切刀31和下切刀41分别沿上刀轴30和下刀轴40的轴向方向延伸至整个切割区域(刀轴的长度)。
另外，本发明的上刀轴30通过旋转定位机构50可小范围移动的安装在两个基板10之间，当料包产品在切断时，通过旋转定位机构50可使上刀轴30向上旋转抬起，并且料包产品切断后可使上刀轴30复位。
旋转定位机构50包括通过转轴51转动连接在基板10上的转臂52，与旋转定位机构50配套的压力机构为与转臂52弹性接触的压簧调节柱53，转臂52大致呈L形，压簧调节柱53的顶部固定在上方的安装柱20上，压簧调节柱53的底端固定有与转臂52接触的压缩弹簧54，转轴51和压缩弹簧54在水平方向上分别位于上刀轴30的两侧。并且，上刀轴30通过带轴承的安装座55安装在转臂52上，压簧调节柱53位于安装座55的上方。而下刀轴40通过带轴承的安装座42直接安装在两个基板10上。
如图11至14所示，上刀轴30抬起采用的是围绕一点(转轴51)旋转抬起，分析可得压缩弹簧54的压力力臂大于切刀力臂，这样做的目的是：当切刀切到料包产品或包装物时，避免切刀损坏。当切到包装物时，切断力将变得无限大，上切刀31向上抬起幅度变大，弹簧变形量△L变大(变化大小只与切到的包装有关，同种包装物时，可视为定值)。当△L为定值，想保护切刀，只能降低弹簧的弹性系数K；当正常工作切断时，F弹XL1＝F切刀XL2，其中，F弹＝△LK，由于L1＞L2，这样就使F弹降低，在选用弹簧时，可根据空间和成本上，选取合适的弹簧。
另外，本发明的旋转定位机构50还配套设置有一限位机构，用于限制上刀轴30复位的位置和调节上下刀轴的平行度，限位机构包括固定在转臂52向上延伸的竖直部分的限位固定块61、与限位固定块61相抵接并转动的连接在基板10上的限位可调块62，限位机构的竖直部分上形成有用于卡住限位固定块61的卡槽，限位固定块61卡在上述卡槽后从卡槽的后面通过螺钉64固定。旋转定位机构对刀轴的运动轨迹进行定位，也是限位机构和压力机构作用的输出点。
具体的，限位固定块61具有与限位可调块62相抵接的第一斜面，所述限位可调块62具有与所述第一斜面相配合的第二斜面(即，第二斜面和第一斜面的倾斜度相同)，优选该斜面形成为粗糙表面以提高摩擦力。转臂52的竖直部分的顶端形成有位于限位固定块61正上方的一水平部，该水平部上设有贯穿水平部的螺纹孔，经由定位钉63穿过所述螺纹孔对限位固定块61施压，通过第一斜面和第二斜面的相互作用对转臂52的旋转量进行微调。
这样，通过在切断时上刀轴30的受力带动转臂52围绕转轴51转动、和切断后在压缩弹簧54的作用下带动转臂52围绕转轴51反向转动，可使限位机构的两个斜面相对接触压紧或远离，以实现上刀轴的运动与复位。
其中一个基板10上安装有用于带动上刀轴30和下刀轴40同步转动的驱动机构，该驱动机构包括驱动电机、与驱动电机传动连接的驱动带轮71、与驱动带轮71同轴连接的驱动齿轮72、以及与驱动齿轮72啮合连接的从动齿轮73，驱动齿轮72安装在所述下刀轴40的一端，从动齿轮73安装在所述上刀轴30的一端，通过驱动齿轮72和从动齿轮73的啮合传动带动上刀轴30和下刀轴40同步反向转动，进而带动其上的切刀对产品进行切断。齿轮啮合过程中产生的振动减少，便于提高动力传递的稳定性。
同时，从动齿轮73同轴连接有一调整齿轮74，旋转调整齿轮74可消除驱动齿轮72和从动齿轮73之间的间隙，此结构可以消除齿轮加工的微量偏差。上刀轴30既要与下刀轴40同步，又要可以相对抬起，所以上下刀轴驱动采用齿轮形式。
本实施例中，本发明采用双侧限位，旋转定位机构的数量为两个，原因是驱动齿轮72、从动齿轮73和调整齿轮74组成的驱动部分，不能作为限位使用。并对称的设置在上刀轴30的两端，靠近从动齿轮73的基板10上开有正对于所述上刀轴30的轴向方向的第一开口，用于将从动齿轮73靠近带轴承的安装座55，减少上刀轴的悬臂长度。远离从动齿轮73的基板10上开有正对于上刀轴30的轴向方向的第二开口，用于方便安装旋转定位机构和观察切断动作。
如图11和12所示，切刀工作时，上刀轴30上的压缩弹簧54提供预压缩力，上刀轴30的位置是由限位固定块61和限位可调块62限定，此时上下刀轴的轴距为60mm，在切割时，两切刀接触，且上切刀31向上运动，此时弹簧压缩到最大，使得两切刀切断压力最大，实现切断；切断后上刀轴30的位置继续压力机构限制复位，此运动周而复始。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种旋转式双刀冷切机构，包括起支撑作用并对称间隔设置的一对基板、置于这一对基板之间并连接两者的安装柱，其特征在于：
在所述一对基板之间设有平行间隔设置的上刀轴和下刀轴，所述上刀轴和下刀轴之间穿过有沿水平输送方向移动的料包产品；
所述上刀轴和下刀轴的外圆周表面上分别安装有随所述上刀轴和下刀轴一起旋转运动的上切刀和下切刀，所述上切刀和下切刀在所述上刀轴和下刀轴之间的位置接触时以切断料包产品；
所述上刀轴通过旋转定位机构安装在所述一对基板之间，该旋转定位机构用于料包产品在切断时使上刀轴向上旋转抬起、料包产品切断后使上刀轴复位；
所述旋转定位机构配套设置有一限位机构和一压力机构，所述限位机构用于限制所述上刀轴复位的位置和调节上刀轴和下刀轴的平行度；所述压力机构用于通过调节预紧力来匹配不同料包材质的切断；
其中一个基板上安装有用于带动所述上刀轴和下刀轴同步转动的驱动机构。
2.如权利要求1所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述旋转定位机构为通过转轴转动连接在所述基板上的转臂；
所述压力机构为与所述转臂弹性接触的压簧调节柱；
所述压簧调节柱的顶部固定在所述安装柱上，其底端固定有与所述转臂接触的压缩弹簧；
所述转轴和压缩弹簧在水平方向上分居于所述上刀轴的两侧。
3.如权利要求2所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述限位机构包括固定在所述转臂向上延伸的竖直部分的限位固定块、与所述限位固定块相抵接并转动的连接在所述基板上的限位可调块；
所述限位固定块具有与所述限位可调块相抵接的第一斜面，所述限位可调块具有与所述第一斜面相接触的第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的倾斜度相同。
4.如权利要求3所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述转臂的竖直部分的顶端形成有位于所述限位固定块正上方的一水平部，该水平部上设有贯穿该水平部的螺纹孔，经由定位钉穿过所述螺纹孔对限位固定块施压，通过第一斜面和第二斜面的相互作用对所述转臂的旋转量进行微调。
5.如权利要求2所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述上刀轴通过带轴承的安装座安装在所述转臂上，所述压簧调节柱位于所述安装座的上方。
6.如权利要求1所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述上切刀和下切刀分别沿所述上刀轴和下刀轴的轴向方向延伸至整个切割区域；
所述上切刀和下切刀均为两个，并分别通过切刀槽对称设置在所述上刀轴和下刀轴上。
7.如权利要求5所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机、与所述驱动电机传动连接的驱动带轮、与所述驱动带轮同轴连接的驱动齿轮、以及与所述驱动齿轮啮合连接的从动齿轮；
所述驱动齿轮安装在所述下刀轴的一端，所述从动齿轮安装在所述上刀轴的一端，通过所述驱动齿轮和从动齿轮的啮合传动带动所述上刀轴和下刀轴同步反向转动。
8.如权利要求1所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述基板上设有定位孔，所述安装柱以过盈配合的方式安装在所述定位孔中。
9.如权利要求7所述的旋转式双刀冷切机构，其特征在于，所述旋转定位机构的数量为两个，并对称的设置在所述上刀轴的两端；
靠近所述从动齿轮的基板上开有正对于所述上刀轴的轴向方向的第一开口，用于将从动齿轮靠近所述安装座，减少上刀轴的悬臂长度；
远离所述从动齿轮的基板上开有正对于所述上刀轴的轴向方向的第二开口，用于方便安装旋转定位机构和观察切断动作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115723210A (zh) * 2022-12-24 2023-03-03 浙江长旭工贸有限公司 树枝截断机

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