CN111993496B - 一种非接触电磁抑振的木工切割台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触电磁抑振的木工切割台，包括：机座、上带锯轮、下带锯轮、工作平台、防护罩、可调式电磁抑振机构和监测控制系统，电磁抑振机构包括支架体和两个三角形的电磁抑振单元，电磁抑振单元的一端设有转轴座，另一端安装有主电磁吸盘，主电磁吸盘的四周设有三个均匀分布呈等边三角形配置的回转台，回转台的顶端安装有副电磁吸盘，转轴座内置步进电机驱动旋转；设计了可调式电磁抑振机构，电磁抑振单元上三个回转台的位置可以通过转轴座旋转的角度进行调整，针对带式锯条自身振动的特点不均衡的分配电磁吸引力，强化了可调式电磁抑振机构针对带式锯条自身振动不平衡的可控性，增加带式锯条运行的稳定性。

Description

一种非接触电磁抑振的木工切割台

技术领域

本发明涉及木工机械技术领域，特别涉及一种非接触电磁抑振的木工切割台。

背景技术

木工板材、棒料等在加工为家具的过程中，需要按照技术标准进行切割等成型操作，带锯切割台是木工机械中常用的工具之一，其主要由锯轮和带锯条组成，带锯条是侧边开齿的无端环形钢带，套在两只锯轮上，通过锯轮在驱动电机下高速运动实现对工件的锯切，常见的数控带锯机在加工过程中，会产生大量粉尘废屑，由于木质的不均匀性，带锯在锯切加工过程中也会存在振动甚至颤振，影响到带锯切割台的正常运行，而传统的抑制振动方式一般从调节弹性刚度和阻尼减振两方面着手，调节弹性刚度和阻尼需要接触带锯的钢带，接触式的减振方式由于粉尘废屑的存在易产生影响，阻塞甚至破坏掉调节好的减振参数，另外由于钢带几何形状偏细长，路径引导部分之间的锯切区域较小，在锯切加工过程产生的振动会传导至钢带外围，多次叠加容易恶化为较大幅的振动情况，影响木材锯切加工的切割精度，降低木材切割的质量。

针对带锯中钢带振动情况，现有技术中对此做出了一些解决方案。如一种基于主振模态预测的带锯条振动主动抑制装置及方法（CN201310315563.5）中，包括电涡流传感器，传感器支架，薄壁液压缸，活塞杆耳环，滚轮及液压缸安装架，可对带锯条横向、纵向及扭转方向上的多维度振动进行实时采样、分析及提取特征值，基于实时的带锯条振动特征，进行主振模态预测，基于带锯条主振模态辨识与预测反馈，控制电液阻尼减振器对带锯条振动主动抑制；带锯机的带锯刀的振动抑制方法以及振动抑制装置（CN201580032286.4）中，带锯刀向在切断加工时由上述带锯刀形成的工件的切槽的入侧，向上述带锯刀的机体部的两侧面喷射高压液体，能在切槽的入侧，在与带锯刀的机体部的两侧面垂直的方向施加由高压液体产生的冲突压力；一种带锯切纸机的带锯防震动结构（CN201521103898.1）中，通过位于托板上的四个第一辊轮将带锯夹在中间，以及通过第二辊轮与第三辊轮将带锯夹在中间，当带锯有振动趋势时第一辊轮能够挡住带锯使其不能振动或振动幅度减小，通过第一弹簧顶住第一安装杆，第二弹簧顶住第二安装杆，能够使第三辊轮与第二辊轮有相互靠近的趋势，从而压住带锯；一种减少锯带振动的带锯床装置（CN201710246927.7）中，在驱动电机工作过程中锯带的转速不断发生变化，通过改变锯带的转速，减小锯带切削过程中累积不规则未释放的能量，从而改善、减小切削过程中产生的锯带振动现象；抑制带钢振动的装置（CN200320109335.4）中，通过产生电磁力来抑制带钢振动，避免了采用直接接触方式抑振对带钢表面的损伤，满足用户对带钢表面质量的要求；非接触带钢抑振装置（CN200610026073.3）中，一方面在空气箱体内置入永磁铁，利用永磁铁产生磁场，对带钢产生吸引力，另一方面，空气箱的前侧面开设有喷气排孔，喷气排孔排出的气体均匀，利用受控的带钢的张力和空气箱体内的压缩空气的共同作用，使带钢的振动呈阻尼衰减运动，而基本不增加带钢的运动频率，没有高频小振幅振动对镀层质量产生的影响，还避免了传统抑振装置安装喷嘴的许多限制；一种振动抑制装置（CN201010287871.8）中，随时根据由振动传感器检测到的振动加速度进行解析并根据该解析结果进行运算，操作者可以一边参照显示装置的显示一边对操作装置进行操作而使旋转速度变更，与根据经验等使旋转速度变更的以往的情况相比较,能够更准确且迅速地抑制“颤振”。

然而，基于主振模态通过液压缸控制滚轮的方式抑振，难以对带锯进行精准调节，滚轮与锯带之间接触，由于实际环境木屑较多，容易出现阻塞等降低抑振效果，喷射高压液体、气体的方式，虽然可以增加抑振阻尼，但是对能源消耗大，高压状态下喷射物的调节速度较慢，弹簧顶压的方式刚度固定，不能适应变化的带锯主振模态，其他带钢抑振技术针对的是宽幅面流水线化生产的带钢产品，而非带锯技术领域，在实际应用中，带锯具有自身振动不平衡的特点，由于带锯的一侧直接接触切割木材，而另一侧不直接参与加工，仅用于提供结构强度，但是带锯整体旋转，在振动时两侧振动幅度不同会导致普通抑振方式无法应对。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种非接触电磁抑振的木工切割台，设计了可调式电磁抑振机构，电磁抑振单元上三个回转台的位置可以通过转轴座旋转的角度进行调整，针对带式锯条自身振动的特点不均衡的分配电磁吸引力，强化了可调式电磁抑振机构针对带式锯条自身振动不平衡的可控性，增加带式锯条运行的稳定性，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种非接触电磁抑振的木工切割台，技术方案如下：

机座、上带锯轮、下带锯轮、工作平台、防护罩，机座为管状结构焊接成型，防护罩与机座的一侧通过合页转动安装，机座的上部和下部分别设置上锯轮支架和下锯轮支架，上带锯轮通过轴承安装在上锯轮支架的一侧，下带锯轮通过轴承安装在下锯轮支架的一侧，上带锯轮和下带锯轮之间套接有带式锯条，工作平台水平设置于机座的一侧并与机座之间通过螺栓固定安装，工作平台的一侧开设有与带式锯条相匹配且上下贯穿的带锯槽，机座的上方一端设有竖直的导向杆；

可调式电磁抑振机构，可调式电磁抑振机构包括支架体和两个三角形的电磁抑振单元，可调式电磁抑振机构通过支架体和导向杆安装配合，两个电磁抑振单元对称分布在带式锯条的两侧，电磁抑振单元的一端设有转轴座，另一端安装有主电磁吸盘，主电磁吸盘的四周设有三个均匀分布呈等边三角形配置的回转台，回转台的顶端安装有副电磁吸盘，转轴座内置步进电机驱动旋转，回转台内置步进电机驱动旋转；

监测控制系统，监测控制系统包括与导向杆配合安装的滑架，滑架的一侧四角分别安装位移传感器，滑架的另一侧设有数据采集卡、驱动器、电源和PLC可编程控制器。

优选的是，机座的顶端中部竖直设置有支承臂，支承臂的顶端设有胀紧弹簧，胀紧弹簧的底端与机座接触连接，胀紧弹簧的顶端与支承臂的顶端接触连接，支承臂的底端与上锯轮支架之间紧固连接，上锯轮支架与机座之间竖直滑动连接。

优选的是，导向杆的底端安装有导向轮组，导向轮组包括皮轮夹具和两个橡胶皮轮，两个橡胶皮轮对称安装在皮轮夹具内，橡胶皮轮与皮轮夹具之间通过轴承转动连接，两个橡胶皮轮分别设于带式锯条的两侧且与带式锯条的侧边相切。

优选的是，工作平台的下方设有安装在机座上的导向轮组，导向轮组包括皮轮夹具和两个橡胶皮轮，两个橡胶皮轮对称安装在皮轮夹具内，橡胶皮轮与皮轮夹具之间通过轴承转动连接，两个橡胶皮轮分别设于带式锯条的两侧且与带式锯条的侧边相切。

优选的是，下锯轮支架的一侧设有水平安装的传动主轴，传动主轴的一端与下带锯轮连接，另一端连接有传动带轮，传动带轮通过传动皮带与主电机之间传递动力。

优选的是，主电磁吸盘的直径在带式锯条宽度的0.3-0.6倍之间，副电磁吸盘的直径在带式锯条宽度的0.2-0.4倍之间，三个回转台的轴心形成的等边三角形边长在带式锯条宽度的0.8-1.5倍之间。

优选的是，数据采集卡通过电路与位移传感器连接，驱动器与步进电机、主电磁吸盘、副电磁吸盘之间分别通过电路连接，PLC可编程控制器与数据采集卡、驱动器之间分别通过电路连接，电源的一端连接市电，电源的另一端与数据采集卡、驱动器、PLC可编程控制器之间通过电路连接。

本发明至少包括以下有益效果：

1、设计了可调式电磁抑振机构，新设计的可调式电磁抑振机构中电磁抑振单元包括的主电磁吸盘提供电磁吸引力设置于中心抑制带式锯条的振动；

2、电磁抑振单元还包括了三个均匀分布呈等边三角形配置的回转台，电磁抑振单元上三个回转台的位置可以通过转轴座旋转的角度进行调整，在本方案提供的几何尺寸限制下，合理布局三个副电磁吸盘的电磁吸引力的位置，可以针对带式锯条自身振动的特点不均衡的分配电磁吸引力，以强化带式锯条切割一侧的振动抑制强度；

3、三个回转台还可以分别通过步进电机进行微调，以应对不同木材在带式锯条切割过程中产生的不规则振动情况，同时主电磁吸盘和副电磁吸盘的电流、电磁吸引力均可以通过驱动器进行调整，强化了可调式电磁抑振机构针对带式锯条自身振动不平衡的可控性，增加带式锯条运行的稳定性，提高木材的切割质量；

4、导向轮组对带式锯条进行二次导向，而且采用橡胶皮轮在使用过程中带式锯条的振动量可以由橡胶的阻尼作用消减一部分，起到对带式锯条减振提高运行稳定性的作用。

5、上锯轮支架的位置与胀紧弹簧的伸缩量相关，带式锯条向下的拉力和胀紧弹簧向上的拉力互相均衡，使带式锯条保持胀紧的状态，避免由于带式锯条在使用过程中随着时间推移而松弛导致的危险。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的侧视结构示意图；

图2为本发明的后视结构示意图；

图3为本发明的前视结构示意图；

图4为本发明的右侧结构示意图；

图5为电磁抑振单元部分的结构示意图；

图6为可调式电磁抑振机构部分的结构示意图；

图7为导向轮组部分的结构示意图；

图8为电路连接示意图。

图中：1、机座；2、上带锯轮；3、下带锯轮；4、工作平台；5、防护罩；6、上锯轮支架；7、下锯轮支架；8、带式锯条；9、带锯槽；10、导向杆；11、可调式电磁抑振机构；12、支架体；13、电磁抑振单元；14、转轴座；15、主电磁吸盘；16、回转台；17、副电磁吸盘；18、滑架；19、位移传感器；20、数据采集卡；21、驱动器；22、电源；23、PLC可编程控制器；24、支承臂；25、胀紧弹簧；26、导向轮组；27、皮轮夹具；28、橡胶皮轮；29、传动主轴；30、传动带轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

根据图1-8所示，本发明提供了一种非接触电磁抑振的木工切割台，技术方案如下：

包括：

机座1、上带锯轮2、下带锯轮3、工作平台4、防护罩5，机座1为管状结构焊接成型，防护罩5与机座1的一侧通过合页转动安装，防护罩5为钣金件，一方面防护罩5用于对外界环境与切割台运转部件之间相对隔离，减少外界环境对切割台运转部件之间的不利影响，保护操作者安全，另一方面防护罩5的安装方式利于拆卸打开，方便维护和检修，机座1的上部和下部分别设置上锯轮支架6和下锯轮支架7，上带锯轮2通过轴承安装在上锯轮支架6的一侧，下带锯轮3通过轴承安装在下锯轮支架7的一侧，上带锯轮2和下带锯轮3之间套接有带式锯条8，带式锯条8的内表面与上带锯轮2的外缘和下带锯轮3的外缘贴合，带式锯条8跟随上带锯轮2和下带锯轮3的转动而做回转运动，带式锯条8在高速回转过程中，完成对木材的锯切工作，工作平台4水平设置于机座1的一侧并与机座1之间通过螺栓固定安装，工作平台4用于提供木材的安置平面，木材在工作平台4上由操作者按照预定的平面位置和几何运动关系移动，以带式锯条8为基准，完成对木材的切割，工作平台4的一侧开设有与带式锯条8相匹配且上下贯穿的带锯槽9，机座1的上方一端设有竖直的导向杆10，机座1的顶端中部竖直设置有支承臂24，支承臂24的顶端设有胀紧弹簧25，胀紧弹簧25的底端与机座1接触连接，胀紧弹簧25的顶端与支承臂24的顶端接触连接，支承臂24的底端与上锯轮支架6之间紧固连接，上锯轮支架6与机座1之间竖直滑动连接，上锯轮支架6的位置与胀紧弹簧25的伸缩量相关，带式锯条8向下的拉力和胀紧弹簧25向上的拉力互相均衡，使带式锯条8保持胀紧的状态，避免由于带式锯条8在使用过程中随着时间推移而松弛导致的危险，导向杆10的底端安装有导向轮组26，导向轮组26包括皮轮夹具27和两个橡胶皮轮28，两个橡胶皮轮28对称安装在皮轮夹具27内，橡胶皮轮28与皮轮夹具27之间通过轴承转动连接，两个橡胶皮轮28分别设于带式锯条8的两侧且与带式锯条8的侧边相切，工作平台4的下方设有安装在机座1上的导向轮组26，导向轮组26包括皮轮夹具27和两个橡胶皮轮28，两个橡胶皮轮28对称安装在皮轮夹具27内，橡胶皮轮28与皮轮夹具27之间通过轴承转动连接，两个橡胶皮轮28分别设于带式锯条8的两侧且与带式锯条8的侧边相切，导向轮组26的作用是对带式锯条8进行二次导向，而且采用橡胶皮轮28在使用过程中带式锯条8的振动量可以由橡胶的阻尼作用消减一部分，起到对带式锯条8减振提高运行稳定性的作用，下锯轮支架7的一侧设有水平安装的传动主轴29，传动主轴29的一端与下带锯轮3连接，另一端连接有传动带轮30，传动带轮30通过传动皮带与主电机之间传递动力，主电机可以内置安装在基座上，主电机采用鼠笼式异步三相电机，也可以外置由外置电机提供动力，较为灵活；

可调式电磁抑振机构11，可调式电磁抑振机构11包括支架体12和两个三角形的电磁抑振单元13，可调式电磁抑振机构11通过支架体12和导向杆10安装配合，两个电磁抑振单元13对称分布在带式锯条8的两侧，电磁抑振单元13的一端设有转轴座14，另一端安装有主电磁吸盘15，主电磁吸盘15采用YR-P34/25K型失电电磁铁，主电磁吸盘15的四周设有三个均匀分布呈等边三角形配置的回转台16，回转台16的顶端安装有副电磁吸盘17，副电磁吸盘17采用WAXU型环形吸盘电磁铁，副电磁吸盘17的轴心与回转台16的轴心不重合，转轴座14内置步进电机驱动旋转，回转台16内置步进电机驱动旋转，步进电机采用20BH型电机，主电磁吸盘15的直径为带式锯条8宽度的0.5倍，副电磁吸盘17的直径为带式锯条8宽度的0.3倍，三个回转台16的轴心形成的等边三角形边长为带式锯条8宽度的1.2倍；

监测控制系统，监测控制系统包括与导向杆10配合安装的滑架18，滑架18的一侧四角分别安装位移传感器19，滑架18的另一侧设有数据采集卡20、驱动器21、电源22和PLC可编程控制器23，数据采集卡20采用NI系列采集卡，位移传感器19采用电涡流式非接触传感器，数据采集卡20通过电路与位移传感器19连接，驱动器21与步进电机、主电磁吸盘15、副电磁吸盘17之间分别通过电路连接，PLC可编程控制器23与数据采集卡20、驱动器21之间分别通过电路连接，电源22的一端连接市电，电源22的另一端与数据采集卡20、驱动器21、PLC可编程控制器23之间通过电路连接；

在上述方案中，监测控制系统采用现有技术中成熟的数据采集卡20和位移传感器19的组合，将带式锯条8的振动信号转换为数字信号输入PLC可编程控制器23中，PLC可编程控制器23提供信号输出到驱动器21，通过驱动器21的电信号驱动步进电机旋转，通过驱动器21的电信号提供主电磁吸盘15、副电磁吸盘17之间的电磁吸引力，从宏观上，由电磁吸引力来抑制带式锯条8发生的振动，从细节上，本方案由于结构设计的优化，与普通电磁抑制振动的技术相比，具备如下特点：针对背景技术中提到的：“带锯具有自身振动不平衡的特点，由于带锯的一侧直接接触切割木材，而另一侧不直接参与加工，仅用于提供结构强度，但是带锯整体旋转，在振动时两侧振动幅度不同会导致普通抑振方式无法应对。” 设计了可调式电磁抑振机构11，新设计的可调式电磁抑振机构11中电磁抑振单元13包括的主电磁吸盘15提供电磁吸引力设置于中心抑制带式锯条8的振动，另一方面，电磁抑振单元13还包括了三个均匀分布呈等边三角形配置的回转台16，电磁抑振单元13上三个回转台16的位置可以通过转轴座14旋转的角度进行调整，在本方案提供的几何尺寸限制下，合理布局三个副电磁吸盘17的电磁吸引力的位置，可以针对带式锯条8自身振动的特点不均衡的分配电磁吸引力，以强化带式锯条8切割一侧的振动抑制强度，另外三个回转台16还可以分别通过步进电机进行微调，以应对不同木材在带式锯条8切割过程中产生的不规则振动情况，同时主电磁吸盘15和副电磁吸盘17的电流、电磁吸引力均可以通过驱动器21进行调整，强化了可调式电磁抑振机构11针对带式锯条8自身振动不平衡的可控性，增加带式锯条8运行的稳定性，提高木材的切割质量。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种非接触电磁抑振的木工切割台，其特征在于，包括：

机座（1）、上带锯轮（2）、下带锯轮（3）、工作平台（4）、防护罩（5），所述机座（1）为管状结构焊接成型，所述防护罩（5）与机座（1）的一侧通过合页转动安装，所述机座（1）的上部和下部分别设置上锯轮支架（6）和下锯轮支架（7），所述上带锯轮（2）通过轴承安装在上锯轮支架（6）的一侧，所述下带锯轮（3）通过轴承安装在下锯轮支架（7）的一侧，所述上带锯轮（2）和下带锯轮（3）之间套接有带式锯条（8），所述工作平台（4）水平设置于机座（1）的一侧并与机座（1）之间通过螺栓固定安装，所述工作平台（4）的一侧开设有与带式锯条（8）相匹配且上下贯穿的带锯槽（9），所述机座（1）的上方一端设有竖直的导向杆（10）；

可调式电磁抑振机构（11），所述可调式电磁抑振机构（11）包括支架体（12）和两个三角形的电磁抑振单元（13），所述可调式电磁抑振机构（11）通过支架体（12）和导向杆（10）安装配合，两个电磁抑振单元（13）对称分布在带式锯条（8）的两侧，所述电磁抑振单元（13）的一端设有转轴座（14），另一端安装有主电磁吸盘（15），所述主电磁吸盘（15）的四周设有三个均匀分布呈等边三角形配置的回转台（16），所述回转台（16）的顶端安装有副电磁吸盘（17），所述转轴座（14）内置步进电机驱动旋转，所述回转台（16）内置步进电机驱动旋转；副电磁吸盘17的轴心与回转台16的轴心不重合；

监测控制系统，所述监测控制系统包括与导向杆（10）配合安装的滑架（18），所述滑架（18）的一侧四角分别安装位移传感器（19），所述滑架（18）的另一侧设有数据采集卡（20）、驱动器（21）、电源（22）和PLC可编程控制器（23）。

2.根据权利要求1所述的一种非接触电磁抑振的木工切割台，其特征在于：所述机座（1）的顶端中部竖直设置有支承臂（24），所述支承臂（24）的顶端设有胀紧弹簧（25），所述胀紧弹簧（25）的底端与机座（1）接触连接，所述胀紧弹簧（25）的顶端与支承臂（24）的顶端接触连接，所述支承臂（24）的底端与上锯轮支架（6）之间紧固连接，所述上锯轮支架（6）与机座（1）之间竖直滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种非接触电磁抑振的木工切割台，其特征在于：所述导向杆（10）的底端安装有导向轮组（26），所述导向轮组（26）包括皮轮夹具（27）和两个橡胶皮轮（28），两个所述橡胶皮轮（28）对称安装在皮轮夹具（27）内，所述橡胶皮轮（28）与皮轮夹具（27）之间通过轴承转动连接，两个所述橡胶皮轮（28）分别设于带式锯条（8）的两侧且与带式锯条（8）的侧边相切。

4.根据权利要求1所述的一种非接触电磁抑振的木工切割台，其特征在于：所述工作平台（4）的下方设有安装在机座（1）上的导向轮组（26），所述导向轮组（26）包括皮轮夹具（27）和两个橡胶皮轮（28），两个所述橡胶皮轮（28）对称安装在皮轮夹具（27）内，所述橡胶皮轮（28）与皮轮夹具（27）之间通过轴承转动连接，两个所述橡胶皮轮（28）分别设于带式锯条（8）的两侧且与带式锯条（8）的侧边相切。

5.根据权利要求1所述的一种非接触电磁抑振的木工切割台，其特征在于：所述下锯轮支架（7）的一侧设有水平安装的传动主轴（29），所述传动主轴（29）的一端与下带锯轮（3）连接，另一端连接有传动带轮（30），所述传动带轮（30）通过传动皮带与主电机之间传递动力。

6.根据权利要求1所述的一种非接触电磁抑振的木工切割台，其特征在于：所述主电磁吸盘（15）的直径在带式锯条（8）宽度的0.3-0.6倍之间，所述副电磁吸盘（17）的直径在带式锯条（8）宽度的0.2-0.4倍之间，三个所述回转台（16）的轴心形成的等边三角形边长在带式锯条（8）宽度的0.8-1.5倍之间。

7.根据权利要求1所述的一种非接触电磁抑振的木工切割台，其特征在于：所述数据采集卡（20）通过电路与位移传感器（19）连接，所述驱动器（21）与步进电机、主电磁吸盘（15）、副电磁吸盘（17）之间分别通过电路连接，所述PLC可编程控制器（23）与数据采集卡（20）、驱动器（21）之间分别通过电路连接，所述电源（22）的一端连接市电，所述电源（22）的另一端与数据采集卡（20）、驱动器（21）、PLC可编程控制器（23）之间通过电路连接。

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