CN115042249A - 一种滤芯中心管切割机构及其切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滤芯领域，具体地说是一种滤芯中心管切割机构及其切割方法。其中底部定位机构适于驱动上方机构整体定位，其用于兼容不同长度中心管；切刀旋转机构上安装有切割部，其适于驱动切割部旋转；顶芯定位机构适于调整中心管的切割长度；切刀定位机构适于控制切刀的切割深度和切割进给切割长度；切割部适于对中心管实施切割。所述方法包括：驱动底部定位机构上方的机构移动，以兼容不同长度的中心管；驱动顶芯定位机构前后移动，以确定中心管切割长度；控制切刀旋转机构旋转，使得割刀缓慢向旋转中心进给；切刀定位机构驱动割刀向旋转中心进给，以控制割刀切割深度和进给速度。本发明可实现全自动化生产，解决了人工生产效率低下的问题。

Description

一种滤芯中心管切割机构及其切割方法

技术领域

本发明涉及滤芯领域，具体地说是一种滤芯中心管切割机构及其切割方法。

背景技术

滤芯中心管为滤芯的骨架结构,起到了支撑滤芯、使其不易变形的作用。中心管是采用带有棱形孔或园孔的钢带通过卷圆机卷制而成的。钢带通过送料机构斜向的送入卷圆辊内,随者卷圆辊的转动，钢带在卷园银上卷制成螺旋形的中心管。

在实际滤芯生产中，当遇到需要切割中心管的产品时，现有工艺为半自动流程：首先由设备将中心管切一半深度，然后人工将中心管掰断。此工艺无法应用在自动化生产中，效率低下，并且人工切割过程中存在手动误差，影响中心管切割精度。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种滤芯中心管切割机构及其切割方法，其应用于滤芯自动化生产设备中，以实现自动化中心管切割，提高生产效率和切割精度，从而相应地提高滤芯质量。

本发明提供一种滤芯中心管切割机构，包括底部定位机构、切刀旋转机构、顶芯定位机构、切刀定位机构及切割部；所述底部定位机构适于驱动上方机构整体定位，其用于兼容不同长度中心管；所述切刀旋转机构上安装有切割部，其适于驱动切割部旋转；所述顶芯定位机构适于调整中心管的切割长度；所述切刀定位机构适于控制切刀的切割深度和切割进给切割长度；所述切割部适于对中心管实施切割。

进一步地，所述底部定位机构包括第一伺服电机、第一滚珠丝杆及第一直线导轨；所述第一伺服电机连接有第一滚珠丝杆，其适于驱动第一滚珠丝杆转动；所述第一滚珠丝杆与基座底板相连，其适于联动基座底板；所述基座底板设置于所述第一直线导轨上，其适于带动上方机构同步运动；所述第一伺服电机驱动第一滚珠丝杆伺服运动，从而所述基座底板带动上方机构滑动于所述第一直线导轨，以兼容不同长度中心管。

进一步地，所述第一滚珠丝杆包括第一螺纹杆以及套设于其上的第一螺帽,所述第一螺纹杆与第一螺帽之间设有滚珠；基座底板包括第一滑块以及与第一螺帽相连的连接块；所述第一滑块安装于第一直线导轨；所述第一螺纹杆转动驱使第一螺帽前后移动，从而联动所述第一滑块滑行于第一直线导轨。

进一步地，所诉切刀旋转机构包括电机、V带轮组、基座以及旋转主轴；所述旋转主轴安装于所述基座上；所述V带轮组包括第一主动轮、第一从动轮以及绕设于两者外缘的第一传动带，所述第一主动轮带动所述第一从动轮转动；所述电机连接于所述第一主动轮；所述第一从动轮连接于所述旋转主轴；所述切割部安装于所述旋转主轴；所述电机驱动所述旋转主轴转动，使得所述切割部绕所述中心管转动。

进一步地，所述顶芯定位机构包括第二伺服电机、同步轮组、第二滚珠丝杆以及顶芯；所述第二伺服电机驱动同步轮组转动，同步轮组连接有第二滚珠丝杆，其适于带动第二滚珠丝杆转动；所述顶芯贯穿于所述切刀旋转机构，所述中心管套设于所述顶芯；所述第二伺服电机驱动第二滚珠丝杆伺服运动，从而带动顶芯运动，以调整中心管切割长度。

进一步地，所述第二滚珠丝杆包括第二螺纹杆以及套设于其上的第二螺帽,所述第二螺纹杆与第二螺帽之间设有滚珠；所述同步轮组包括第二主动轮、第二从动轮以及绕设于两者外缘的第二传动带，所述第二主动轮带动所述第二从动轮转动；所述第二伺服电机连接于所述第一从动轮；所述第二从动轮连接于第二螺纹杆；第二螺帽与连接板机械连接，所述第二螺纹杆贯穿于所述连接板，所述顶芯固定于所述连接板；所述第二螺纹杆转动驱使第二螺帽前后移动，从而联动所述顶芯前伸或后缩。

进一步地，切刀定位机构包括第三伺服电机、电缸、摇臂、第二滑块以及凸轮随动器；所述电缸连接于所述摇臂，其适于驱动所述摇臂转动；所述摇臂连接于所述凸轮随动器，其适于推动所述凸轮随动器；所述凸轮随动器固定于所述第二滑块上，其适于联动第二滑块。

进一步地，所述电缸上连接有活动关节，所述摇臂顶部设有摇杆,所述活动关节套设于所述摇杆；所述第二滑块安装于所述旋转主轴；所述第三伺服电机驱动所述摇臂转动，使得所述第二滑块于所述旋转主轴上滑动。

进一步地，切割部包括所述凸轮槽件、割刀安装座、第三直线导轨以及割刀；所述凸轮槽件固定于所述第二滑块；所述凸轮槽件侧部开设槽口，槽口内有连接轴，所述凸轮槽件通过所述连接轴与所述割刀安装座连接；所述割刀安装座固定于割刀底板，所述割刀底板上设有所述割刀，所述割刀底板下部设有第三滑块，所述第三滑块安装于第三直线导轨；所述摇臂驱动所述第二滑块滑动时，所述连接轴沿槽口内缘滑动，从而联动所述割刀安装座和割刀左右移动，以控制割刀切割深度和进给速度。

此外，本发明还提供了一种滤芯中心管切割方法，采用所述的滤芯中心管切割机构完成切割，其步骤包括：

驱动底部定位机构上方的机构移动，以兼容不同长度的中心管；

驱动顶芯定位机构前后移动，以确定中心管切割长度；

控制切刀旋转机构旋转，使得割刀缓慢向旋转中心进给；

切刀定位机构驱动割刀向旋转中心进给，以控制割刀切割深度和进给速度。

本发明具有以下有益效果：

底部定位机构能驱动其上面的机构做整体定位，用于兼容不同长度的滤芯；通过电机、V带轮组、旋转主轴，自动化控制切割部旋转。通过伺服电机驱动顶芯外伸或回缩，可用于兼容不同的切割长度。通过伺服电机与电缸共同作用，可间接控制切刀的切割深度和切割进给速度。切割部可对中心管实施自动化切割。本机构实现了完全自动化切割中心管，适用于工业大批次生产，实用性强，效率高。通过电机控制割刀进给量和切割长度，误差小，提高了后续滤芯生产时的质量。

附图说明

图1、2为本发明中切割机构中心剖面图；

图3为本发明中切刀定位机构与切割部连接示意图；

图4本发明中切割机构的立面图；

图5为本发明中底部定位机构与基座底板连接示意图；

图6为本发明中包含切刀旋转机构结构示意图；

图7为本发明中包含顶芯定位机构结构示意图；

图8为本发明中同步轮组内部结构示意图；

图9为本发明中包含切刀定位机构示意图；

图10为本发明中包含切割部示意图。

图中各编号：

1-底部定位机构、2-切刀旋转机构、3-顶芯定位机构、4-切刀进给机构、5-切割部、6-中心管、7-基座底板；

101-第一伺服电机、102-第一滚珠丝杆、102a-第一螺纹杆、102b-第一螺帽、103-第一直线导轨；

201-电机、202-基座、203-旋转主轴、204-V带轮组、204a-第一主动轮、204b-第一从动轮；204c-第一传动带；

301-第二伺服电机、302-同步轮组、302a-第二主动轮、302b-第二从动轮、302c-第二传动带、303-第二滚珠丝杆、303a-第二螺纹杆、303b-第二螺帽、304-顶芯、305-连接板；

401-第三伺服电机、402-电缸、403-摇臂、403a-摇杆、404-第二滑块、405-凸轮随动器、406-活动关节；

501-凸轮槽件、502-割刀安装座、503-第三直线导轨、504-割刀、505-连接轴、506-割刀底板、506a-第三滑块；

701-第一滑块、702-连接块。

具体实施例

使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。如果有描述到“第一”、“第二”只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

请参阅图1-4，图1和2显示了本滤芯中心管切割机构组成部分。图3显示了切刀定位机构与切割部连接关系。所述第一伺服电机101、第一滚珠丝杆102、第一直线导轨103组成底部定位机构1，使安装在其上面的其他机构可前后移动定位，用以兼容不同长度的中心管。旋转主轴203安装于基座202上面，由电机201驱动旋转，整个切割部5安装于旋转主轴203上面。参考图3，当旋转主轴203旋转时，切割部5会绕着中心管6旋转，割刀504缓慢向旋转中间进给，从而达到切割中心管的目的。第二伺服电机301、同步轮轮组302，第二滚珠丝杆303组成运动定位机构，驱动顶芯304左右移动，通过顶芯的移动可调整中心管切掉部分的长度。第三伺服电机401、电缸402驱动摇臂403左右摆动，摇臂403安装有凸轮随动器405，第二滑块404安装在旋转主轴203上面，可通过摇臂403摆动驱动第二滑块404在主轴上左右滑动。第二滑块404左右各安装有凸轮槽件501，驱动割刀安装座502、割刀504左右移动，到达割刀切割进给的动作。

上述可知中心管的切割功能由如下动作实现：1、由第一伺服电机101驱动其上面整个机构的定位，以兼容不同长度中心管。2、由第二伺服电机301驱动顶芯304，以确定需要切割掉的长度。3、由电机201驱动割刀504绕找中心管旋转。4、由第三伺服电机401驱动割刀504向旋转中间进给，到达切割功能。

请参阅图5，图5显示了底部定位机构、基座底板以及其联动过程。本发明的底部定位机构1包括第一伺服电机101、第一滚珠丝杆102及第一直线导轨103，其用于上方机构的定位。基座底板7，其安装于第一直线导轨103，其适于带动上方机构整体移动。第一伺服电机101连接有第一滚珠丝杆102，第一滚珠丝杆102包括第一螺纹杆102a以及套设于其上的第一螺帽102b,所述第一螺纹杆102a与第一螺帽102b之间设有滚珠，可实现精密传动，效率高。

基座底板7包括第一滑块701以及连接块702；第一滑块701分布于基座底板7的四角处，第一滑块701与基座底板7可以通过焊接或者螺栓连接一体；连接块702安装于基座底板7底部前侧，其通过螺栓与第一螺帽102b固定一体。第一滑块701安装于第一直线导轨103上。此外，第一螺纹杆102aa前端设有限位块，限制机构移动的最大路径。第一伺服电机101启动时，第一螺纹杆102a随着第一伺服电机101同轴转动，第一螺帽102b在第一螺纹杆102a上前后移动，由于第一螺帽102b与连接块702相连接，第一滑块701滑行于第一直线导轨103，从而使得基座底板7上方机构整体滑动。对于长度较长的中心管，第一伺服电机101驱动上方整个机构后移动；反之，则向前移动，以兼容不同长度的中心管。

请参阅图6，图6显示了本发明切刀旋转机构结构运行过程。所述切刀旋转机构2包括电机201、基座202、V带轮组204以及旋转主轴203；旋转主轴203安装于基座202上；所述V带轮组204包括第一主动轮204a、第一从动轮204b以及绕设于两者外缘的第一传动带204c。第一主动轮204a与第一从动轮204b为普通v带轮，第一传动带204c的数量为2个。电机201连接于第一主动轮204a，第一从动轮204b连接于旋转主轴203后端；切割部5安装于旋转主轴203前端。启动电机201，第一主动轮204a随着电机201转动，第一主动轮204a带动第一从动轮204b转动，所述旋转主轴203与第一从动轮204b同轴转动，切割部5也随着旋转主轴203地转动而转动，中心管6接于顶芯304头端，从而所述切割部5绕所述中心管转动。

请参阅图7和8，图7和8显示了本发明中顶芯定位机构兼容不同切割长度的过程。所述顶芯定位机构3包括第二伺服电机301、同步轮组302、第二滚珠丝杆303以及顶芯304。所述顶芯304贯穿于旋转主轴203，中心管6套设于所述顶芯304前端。其中同步轮组302包括第二主动轮302a、两组第二从动轮302b以及绕设于两者外缘的第二传动带302c，第二伺服电机301连接于第一从动轮302a，两组第二主动轮302a分布于第一从动轮302a两侧，第二主动轮302a带动第二从动轮302b转动，第二滚珠丝杆303的末端连接于第二从动轮302b，第二伺服电机301可驱动第二滚珠丝杆303转动。第二滚珠丝杆303包括第二螺纹杆303a以及套设于其上的第二螺帽303b,第二螺纹杆303a与第二螺帽303b之间设有滚珠，可实现精密传动，阻力小。第二螺帽303b与位于V带轮组204后方的连接板305法兰连接，第二螺纹杆303a贯穿于所述连接板305，使得所述连接板305随着第二螺帽303b在第二螺纹杆303a上前后移动。顶芯304末端焊接于连接板305中心。启动第二伺服电机301时，与第二伺服电机301时相连的第二主动轮302a带动第二从动轮302b转动，第二螺纹杆303a随着带动第二从动轮302b同轴转动，安装于第二螺纹杆303a上的第二螺帽303带动连接板305前后移动，从而使得固定于所述连接板305的顶芯304前伸或后缩，以调整中心管切割长度。

请参阅图9和10，图9和10显示了本发明中切刀定位机构控制切割深度及切割进给长度的过程。切刀定位机构4包括第三伺服电机401、电缸402、摇臂403、第二滑块404以及凸轮随动器405。电缸402上连接有活动关节406，摇臂403顶部设有一摇杆403a,活动关节406头端为封闭式环状结构，其套设于摇杆403a。所述摇臂403底部通过旋转轴连接于基座202侧面，摇臂403中部部通过所述凸轮随动器405连接于第二滑块404。所述第二滑块404为圆环结构，其安装于旋转主轴203上并可在上滑动。启动第三伺服电机401和电缸402，活动关节406推动所述摇臂403摆动，连接于摇臂403中部位置的第二滑块404随着摇臂403摆动而在旋转主轴203移动。所述切割部5包括所述凸轮槽件501、割刀安装座502、第三直线导轨503以及割刀504；凸轮槽件501固定于第二滑块404，其与第二滑块404通过螺栓连接。凸轮槽件501侧部开设槽口，所述槽口为斜长孔，槽口内有连接轴505，凸轮槽件501通过连接轴505与所述割刀安装座502连接。割刀安装座502焊接于割刀底板506，割刀底板506上设有割刀504，割刀底板506下部设有第三滑块506a，第三滑块506a安装于第三直线导轨503。摇臂403驱动所述第二滑块404滑动时，连接轴505沿槽口内缘滑动，从而联动所述割刀安装座502和割刀504左右移动，以控制割刀504切割深度和进给速度。

本发明还提供了一种滤芯中心管切割方法，采用所述的滤芯中心管切割机构完成切割，其步骤包括：S1:驱动底部定位机构上方的机构移动，以兼容不同长度的中心管；S2:驱动顶芯定位机构前后移动，以确定中心管切割长度；S3:控制切刀旋转机构旋转，使得割刀缓慢向旋转中心进给；S4:切刀定位机构驱动割刀向旋转中心进给，以控制割刀切割深度和进给速度。采用本机构自动化切割中心管，误差小，效率高。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种滤芯中心管切割机构，其特征在于，包括底部定位机构(1)、切刀旋转机构(2)、顶芯定位机构(3)、切刀定位机构(4)及切割部(5)；所述底部定位机构(1)适于驱动上方机构整体定位，其用于兼容不同长度中心管；所述切刀旋转机构(2)上安装有切割部(5)，其适于驱动切割部(5)旋转；所述顶芯定位机构(3)适于调整中心管的切割长度；所述切刀定位机构(4)适于控制切刀的切割深度和切割进给切割长度；所述切割部(5)适于对中心管实施切割。

2.根据权利要求1所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，所述底部定位机构(1)包括第一伺服电机(101)、第一滚珠丝杆(102)及第一直线导轨(103)；所述第一伺服电机(101)连接有第一滚珠丝杆(102)，其适于驱动第一滚珠丝杆(102)转动；所述第一滚珠丝杆(102)与基座底板(7)相连，其适于联动基座底板(7)；所述基座底板(7)设置于所述第一直线导轨(103)上，其适于带动上方机构同步运动；所述第一伺服电机(101)驱动第一滚珠丝杆(102)伺服运动，从而所述基座底板(7)带动上方机构滑动于所述第一直线导轨(103)，以兼容不同长度中心管。

3.根据权利要求2所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，所述第一滚珠丝杆(102)包括第一螺纹杆(102a)以及套设于其上的第一螺帽(102b),所述第一螺纹杆(102a)与第一螺帽(102b)之间设有滚珠；基座底板(7)包括第一滑块(701)以及与第一螺帽(102b)相连的连接块(702)；所述第一滑块(701)安装于第一直线导轨(103)；所述第一螺纹杆(102a)转动驱使第一螺帽(102b)前后移动，从而联动所述第一滑块(701)滑行于第一直线导轨(103)。

4.根据权利要求1所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，所述切刀旋转机构(2)包括电机(201)、基座(202)、V带轮组(204)以及旋转主轴(203)；所述旋转主轴(203)安装于所述基座(202)上；所述V带轮组(204)包括第一主动轮(204a)、第一从动轮(204b)以及绕设于两者外缘的第一传动带(204c)，所述第一主动轮(204a)带动所述第一从动轮(204b)转动；所述电机(201)连接于所述第一主动轮(204a)；所述第一从动轮(204b)连接于所述旋转主轴(203)；所述切割部(5)安装于所述旋转主轴(203)；所述电机(201)驱动所述旋转主轴(203)转动，使得所述切割部(5)绕所述中心管转动。

5.根据权利要求1所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，所述顶芯定位机构(3)包括第二伺服电机(301)、同步轮组(302)、第二滚珠丝杆(303)以及顶芯(304)；所述第二伺服电机(301)驱动同步轮组(302)转动，同步轮组(302)连接有第二滚珠丝杆(303)，其适于带动第二滚珠丝杆(303)转动；所述顶芯(304)贯穿于所述切刀旋转机构(2)，所述中心管(6)套设于所述顶芯(304)；所述第二伺服电机(301)驱动第二滚珠丝杆(303)伺服运动，从而带动顶芯(304)运动，以调整中心管切割长度。

6.根据权利要求5所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，所述第二滚珠丝杆(303)包括第二螺纹杆(303a)以及套设于其上的第二螺帽(303b),所述第二螺纹杆(303a)与第二螺帽(303b)之间设有滚珠；所述同步轮组(302)包括第二主动轮(302a)、第二从动轮(302b)以及绕设于两者外缘的第二传动带(302c)，所述第二主动轮(302a)带动所述第二从动轮(302b)转动；所述第二伺服电机(301)连接于所述第一从动轮(302a)；所述第二从动轮(302b)连接于第二螺纹杆(303a)；第二螺帽(303b)与连接板(305)机械连接，所述第二螺纹杆(303a)贯穿于所述连接板(305)，所述顶芯(304)固定于所述连接板(305)；所述第二螺纹杆(303a)转动驱使第二螺帽(303b)前后移动，从而联动所述顶芯(304)前伸或后缩。

7.根据权利要求1所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，切刀定位机构(4)包括第三伺服电机(401)、电缸(402)、摇臂(403)、第二滑块(404)以及凸轮随动器(405)；所述电缸(402)连接于所述摇臂(403)，其适于驱动所述摇臂(403)转动；所述摇臂(403)连接于所述凸轮随动器(405)，其适于推动所述凸轮随动器(405)；所述凸轮随动器(405)固定于所述第二滑块(404)上，其适于联动第二滑块(404)。

8.根据权利要求7所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，所述电缸(402)上连接有活动关节(406)，所述摇臂(403)顶部设有摇杆(403a),所述活动关节(406)套设于所述摇杆(403a)；所述第二滑块(404)安装于所述旋转主轴(203)；所述第三伺服电机(401)驱动所述摇臂(403)转动，使得所述第二滑块(404)于所述旋转主轴(203)上滑动。

9.根据权利要求7所述的滤芯中心管切割机构，其特征在于，切割部(5)包括所述凸轮槽件(501)、割刀安装座(502)、第三直线导轨(503)以及割刀(504)；所述凸轮槽件(501)固定于所述第二滑块(404)；所述凸轮槽件(501)侧部开设槽口，槽口内有连接轴(505)，所述凸轮槽件(501)通过所述连接轴(505)与所述割刀安装座(502)连接；所述割刀安装座(502)固定于割刀底板(506)，所述割刀底板(506)上设有所述割刀(504)，所述割刀底板(506)下部设有第三滑块(506a)，所述第三滑块(506a)安装于第三直线导轨(503)；所述摇臂(403)驱动所述第二滑块(404)滑动时，所述连接轴(505)沿槽口内缘滑动，从而联动所述割刀安装座(502)和割刀(504)左右移动，以控制割刀(504)切割深度和进给速度。

10.一种滤芯中心管切割方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的滤芯中心管切割机构完成切割，包括如下步骤：

驱动底部定位机构上方的机构移动，以兼容不同长度的中心管；

驱动顶芯定位机构前后移动，以确定中心管切割长度；

控制切刀旋转机构旋转，使得割刀缓慢向旋转中心进给；

切刀定位机构驱动割刀向旋转中心进给，以控制割刀切割深度和进给速度。

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