CN115159826B - 一种圆形玻璃板切割设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆形玻璃板切割设备,涉及玻璃切割技术领域,包括变径切割部件、床身部件、工作台部件等。变径切割部件包括共用同一个输入的变径机构和位移补偿机构,可在实现工作头末端直径变化的同时、保证工作头末端的水平高度不变的技术效果,进而实现切割不同直径规格的玻璃板的功能;床身部件采用二自由度平面移动平台,实现工作台部件的平面移动;工作台部件长度和宽度方向上可调节,以便适应不同规格大小的玻璃板;变径切割部件的工作头末端弹性可伸缩,起到了缓冲保护作用,可避免撞碎玻璃;变径切割部件采取多组圆周均布的工作头,无需转动整周,即可实现玻璃板的整周切割,提高了切割效率和机构刚度。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃切割技术领域,特别涉及一种圆形玻璃板切割设备。
背景技术
玻璃切割,在生活中较为常见的是家庭装修时,工人师傅手持镶嵌有人造金刚石刀头的专用刀具,在玻璃表面划线,然后轻轻一掰,即得到预先设计好的形状,特点是人工作业,精度不高,但适应家装领域没有问题。但是,工业上,对于玻璃切割,考虑精度和效率两个因素,需要通过自动化设备来解决,用以切割各种形状的玻璃(一个比较常见的形状就是圆形),或各种类型的玻璃,如光学玻璃,对精度要求苛刻。
如专利号为202110888602.5的专利提出了一种光学玻璃切割装置,包括用于驱动整体结构的伸缩架体,用于放置玻璃的放置台,多个可以快速夹紧固定玻璃的快速装夹结构和两个对称分布的上切割齿盘和下切割齿盘,其上切割齿盘和下切割齿盘的内部均活动安装有防止压碎玻璃的缓冲切割结构,该发明通过设置缓冲结构,使得切割刀与玻璃之间有一个缓冲空间,属于柔性接触,避免了刚性接触造成玻璃破碎,减少了原料的损失。但是,该装置一次只能切一块玻璃,且切割刀单独、悬臂布置,每次切割需要整周转动,刚度和效率都欠佳。对此,需设计一种结构稳定、刚度好、效率高的圆形玻璃切割装置。
发明内容
针对上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种圆形玻璃板切割设备,包括床身部件、工作台部件、变径切割部件;床身部件上设置有第一电动推杆和二自由度驱动平台;变径切割部件安装在第一电动推杆上;工作台部件安装在二自由度驱动平台上;变径切割部件包括变径机构和位移补偿机构;变径机构包括多组圆周均布的平行四边形机构和螺旋驱动机构;所有平行四边形机构均由螺旋驱动机构驱动;每个平行四边形机构上设置有一个弹性刀组;位移补偿机构包括凸轮机构和旋转滑移机构;凸轮机构和旋转滑移机构并联设置,共用一个输入。
进一步地,变径机构包括减速器、双轴电机、上底板、第一丝杠、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、螺母、下底板、支杆;双轴电机第一端固定安装在上底板上;减速器固定安装在双轴电机第二端,且减速器输入轴与双轴电机第二端的输出轴固定连接;下底板通过多个圆周均布的支杆与上底板固定连接;第一丝杠第一端与双轴电机第一端输出轴固定连接;第一丝杠第二端铰接在下底板上;上底板上铰接有多个圆周均布的第一连杆;每个第一连杆上铰接有一个第二连杆和一个第三连杆;每个第三连杆上铰接有一个第四连杆;每个第四连杆均与下底板铰接;螺母安装在第一丝杠上;每个第二连杆均与螺母铰接。
进一步地,位移补偿机构包括套筒、圆柱凸轮、球杆、方轴;套筒内设置有一个方孔;方轴第一端滑动安装在方孔内;方轴第二端与减速器输出轴固定连接;圆柱凸轮与上底板固定连接;圆柱凸轮上设置有滑槽;球杆第一端固定安装在套筒上;球杆第二端设置有一个球头;球头与滑槽滑动配合。
进一步地,弹性刀组包括导轨、第一导杆、弹簧、滑块、刀柄、金刚石刀头;每个第三连杆上固定安装有一个导轨;每个导轨上固定安装有一个第一导杆;每个第一导杆上滑动安装有一个滑块;滑块与导轨滑动配合;每个第一导杆上套设有一个弹簧;弹簧两端各与导轨和滑块固定连接;每个滑块上固定安装有一个刀柄;每个刀柄末端固定安装有一个金刚石刀头。
进一步地,方轴的转角减速器的速比i、金刚石刀头的位移s满足方程式:
函数关系f与变径机构的尺寸参数唯一对应;变径机构的尺寸参数包括平行四边形机构中各铰接点之间的杆长值、螺旋驱动机构的螺纹导程及螺纹线数。
进一步地,滑槽的中心线为槽线;滑槽的表面为球杆上球头的球心沿着槽线从一端运动到另一端、球头表面的运动包络面;槽线的柱坐标参数方程为:
式中,x、y和z的单位为mm。
进一步地,变径切割部件还包括第一电机、端盖;第一电机固定安装在端盖上;套筒与第一电机的输出轴固定连接;端盖与第一电动推杆的推杆端固定连接。
进一步地,二自由度驱动平台包括机架、第二导杆、第二电机、第二丝杠、第一滑台、第三导杆、第三丝杠、第三电机、第二滑台;第二电机固定安装在机架上;第二丝杠第一端与第二电机输出轴固定连接;第二丝杠第二端铰接在机架上;第二导杆两端分别与机架固定连接;第一滑台与第二导杆滑动配合;第一滑台与第二丝杠螺纹配合;第三电机固定安装在第一滑台上;第三丝杠第一端与第三电机输出轴固定连接;第三丝杠第二端铰接在第一滑台上;第三导杆两端分别与第一滑台固定连接;第二滑台与第三导杆滑动配合;第二滑台与第三丝杠螺纹配合。
进一步地,床身部件还包括主梁、吊索、控制面板;主梁第一端固定安装在机架上;主梁第二端与第一电动推杆固定连接;主梁两侧分别通过一根吊索与机架固定连接;控制面板固定安装在机架上。
进一步地,工作台部件包括加工台、第一滑板、第一橡胶垫、第二滑板、第二橡胶垫、第二电动推杆、第三电动推杆、支板;加工台底部固定安装有四个支板;加工台通过支板与第二滑台固定连接;加工台长度方向上的两侧各滑动安装有一个第一滑板;每个第一滑板与一个固定安装在支板上的第二电动推杆的推杆端固定连接;加工台宽度方向上的两侧各滑动安装有一个第二滑板;每个第二滑板与一个固定安装在支板上的第三电动推杆的推杆端固定连接;每个第一滑板上固定安装有一个第一橡胶垫;每个第二滑板上固定安装有一个第二橡胶垫。
本发明与现有技术相比的有益效果是:(1)变径切割部件包括共用同一个输入的变径机构和位移补偿机构,可在实现工作头末端直径变化的同时、保证工作头末端的水平高度不变的技术效果,进而实现切割不同直径规格的玻璃板的功能;(2)床身部件采用二自由度平面移动平台,实现工作台部件的平面移动;(3)工作台部件长度和宽度方向上可调节,以便适应不同规格大小的玻璃板;(4)变径切割部件的工作头末端弹性可伸缩,起到了缓冲保护作用,可避免撞碎玻璃;(5)变径切割部件采取多组圆周均布的工作头,无需转动整周,即可实现玻璃板的整周切割,提高了切割效率和机构刚度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明变径切割部件的结构示意图。
图3为本发明变径切割部件的局部放大结构示意图一。
图4为本发明变径切割部件的局部放大结构示意图二。
图5为本发明套筒的零件结构示意图。
图6为本发明圆柱凸轮的零件结构示意图。
图7为本发明床身部件的结构示意图。
图8为本发明工作台部件的结构示意图一。
图9为本发明工作台部件的结构示意图二。
图10为本发明变径切割部件的最小切割直径的工作状态示意图。
图11为本发明变径切割部件的最大切割直径的工作状态示意图。
图中:1-变径切割部件;2-床身部件;3-工作台部件;101-第一电机;102-端盖;103-套筒;104-圆柱凸轮;105-球杆;106-方轴;107-减速器;108-双轴电机;109-上底板;110-第一丝杠;111-第一连杆;112-第二连杆;113-第三连杆;114-第四连杆;115-螺母;116-下底板;117-支杆;118-导轨;119-第一导杆;120-弹簧;121-滑块;122-刀柄;123-金刚石刀头;10301-方孔;10401-滑槽;10402-槽线;201-主梁;202-吊索;203-第一电动推杆;204-机架;205-控制面板;206-第二导杆;207-第二电机;208-第二丝杠;209-第一滑台;210-第三导杆;211-第三丝杠;212-第三电机;213-第二滑台;301-加工台;302-第一滑板;303-第一橡胶垫;304-第二滑板;305-第二橡胶垫;306-第二电动推杆;307-第三电动推杆;308-支板。
具体实施方式
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。
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,不能理解为对本专利的限制;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。
图1至图11为本发明的优选实施例。
如图1和图7所示,本实施例中的圆形玻璃板切割设备,包括床身部件2、工作台部件3和变径切割部件1;床身部件2上设置有第一电动推杆203和二自由度驱动平台;变径切割部件1安装在第一电动推杆203上;工作台部件3安装在二自由度驱动平台上;变径切割部件1包括变径机构和位移补偿机构;变径机构包括3组圆周均布的平行四边形机构和螺旋驱动机构;所有平行四边形机构均由螺旋驱动机构驱动;每个平行四边形机构上设置有一个弹性刀组;位移补偿机构包括凸轮机构和旋转滑移机构;凸轮机构和旋转滑移机构并联设置,共用一个输入。
如图2、图3、图5和图6所示,变径机构中,双轴电机108第一端固定安装在上底板109上;减速器107固定安装在双轴电机108第二端,且减速器107输入轴与双轴电机108第二端的输出轴固定连接;下底板116通过3个圆周均布的支杆117与上底板109固定连接;第一丝杠110第一端与双轴电机108第一端输出轴固定连接;第一丝杠110第二端铰接在下底板116上;上底板109上铰接有3个圆周均布的第一连杆111;每个第一连杆111上铰接有一个第二连杆112和一个第三连杆113;每个第三连杆113上铰接有一个第四连杆114;每个第四连杆114均与下底板116铰接;螺母115安装在第一丝杠110上;每个第二连杆112均与螺母115铰接;位移补偿机构中,套筒103内设置有一个方孔10301;方轴106第一端滑动安装在方孔10301内;方轴106第二端与减速器107输出轴固定连接;圆柱凸轮104与上底板109固定连接;圆柱凸轮104上设置有滑槽10401;球杆105第一端固定安装在套筒103上;球杆105第二端设置有一个球头;球头与滑槽10401滑动配合;本实施例中,球头的直径为20mm。
如图4所示,弹性刀组中,每个第三连杆113上固定安装有一个导轨118;每个导轨118上固定安装有一个第一导杆119;每个第一导杆119上滑动安装有一个滑块121;滑块121与导轨118滑动配合;每个第一导杆119上套设有一个弹簧120;弹簧120两端各与导轨118和滑块121固定连接;每个滑块121上固定安装有一个刀柄122;每个刀柄122末端固定安装有一个金刚石刀头123。
方轴106的转角减速器107的速比i、金刚石刀头123的位移s满足方程式:
函数关系f与变径机构的尺寸参数唯一对应;变径机构的尺寸参数包括平行四边形机构中各铰接点之间的杆长值、螺旋驱动机构的螺纹导程及螺纹线数;在本实施例中,s的值在0mm至230mm之间变化。
滑槽10401的中心线为槽线10402;滑槽10401的表面为球杆105上球头的球心沿着槽线10402从一端运动到另一端、球头表面的运动包络面;槽线10402的柱坐标参数方程为:
式中,x、y和z的单位为mm。
在实际应用中,可根据需要,采用近似曲线替代的方案,在本实施例中,槽线10402的线型即采用螺旋线,其参数方程为:
式中,x、y和z的单位为mm。
图10给出了本实施例中变径切割部件1的最小切割直径。
图11给出了本实施例中变径切割部件1的最大切割直径。
如图2所示,第一电机101固定安装在端盖102上;套筒103与第一电机101的输出轴固定连接;端盖102与第一电动推杆203的推杆端固定连接。
如图7所示,二自由度驱动平台中,第二电机207固定安装在机架204上;第二丝杠208第一端与第二电机207输出轴固定连接;第二丝杠208第二端铰接在机架204上;第二导杆206两端分别与机架204固定连接;第一滑台209与第二导杆206滑动配合;第一滑台209与第二丝杠208螺纹配合;第三电机212固定安装在第一滑台209上;第三丝杠211第一端与第三电机212输出轴固定连接;第三丝杠211第二端铰接在第一滑台209上;第三导杆210两端分别与第一滑台209固定连接;第二滑台213与第三导杆210滑动配合;第二滑台213与第三丝杠211螺纹配合;床身部件2还包括主梁201、吊索202、控制面板205;主梁201第一端固定安装在机架204上;主梁201第二端与第一电动推杆203固定连接;主梁201两侧分别通过一根吊索202与机架204固定连接;控制面板205固定安装在机架204上。
如图8和图9所示,工作台部件3包括加工台301、第一滑板302、第一橡胶垫303、第二滑板304、第二橡胶垫305、第二电动推杆306、第三电动推杆307、支板308;加工台301底部固定安装有四个支板308;加工台301通过支板308与第二滑台213固定连接;加工台301长度方向上的两侧各滑动安装有一个第一滑板302;每个第一滑板302与一个固定安装在支板308上的第二电动推杆306的推杆端固定连接;加工台301宽度方向上的两侧各滑动安装有一个第二滑板304;每个第二滑板304与一个固定安装在支板308上的第三电动推杆307的推杆端固定连接;每个第一滑板302上固定安装有一个第一橡胶垫303;每个第二滑板304上固定安装有一个第二橡胶垫305。
本发明的工作原理:本发明使用时,通过输送装置得到待切割的玻璃板,通过控制面板205控制二自由度平台中第二滑台213的位置,然后通过控制面板205控制工作台部件3中的第二电动推杆306和第三电动推杆307,使得各个第一滑板302和第二滑板304之间的间距适应待切割的玻璃板,然后将玻璃板放置在加工台301上;通过收紧各个第一滑板302和第二滑板304,由各个第一橡胶垫303和第二橡胶垫305压紧玻璃板的四个边;接着,通过控制二自由度平台,将工作台部件3连同待加工的玻璃板移动至工作位置。
通过控制面板205控制变径切割部件1中的金刚石刀头123的分布圆直径,具体的,双轴电机108驱动第一丝杠110带动螺母115移动;螺母115通过第二连杆112驱动平行四边形机构中的第一连杆111转动,从而带动第三连杆113平动;弹性刀组跟随第三连杆113平动;在双轴电机108驱动第一丝杠110转动的同时,双轴电机108驱动减速器107输入轴转动,进而带动减速器107输出轴转动,由于方轴106只能在套筒103内滑移而不能转动,故而减速器107输出轴带动变径机构绕着套筒103的轴线转动,由于圆柱凸轮104固定安装在上底板109上,故圆柱凸轮104随着减速器107输出轴同步转动,此时,由于球杆105的球头与圆柱凸轮104的滑槽10401滑动配合,在凸轮副的约束下,变径机构会驱动方轴106在套筒103内滑移,且该位移与金刚石刀头123的位移互相补偿,使得金刚石刀头123的分布圆直径变化时,其水平高度不变。
调整好金刚石刀头123的分布圆直径后,通过控制第一电动推杆203,驱动变径切割部件1下沉,使得金刚石刀头123最终与玻璃接触,弹簧120的设置,起到了缓冲的作用,避免了金刚石刀头123将玻璃撞碎;当弹簧120缓冲完毕后,通过第一电机101驱动金刚石刀头123转动,在本实施例中,只需转120°,即可完成一块圆形玻璃的切割。
根据上述操作说明,本发明可在一块玻璃板上,切割出多个精确的圆形玻璃板。
本实施例中3组圆周均布的金刚石刀头123的设置,可获得较好的结构稳定性。
本发明不局限上述具体实施方式,所属技术领域的技术人员从上述构思出发,不经过创造性的劳动,做出的种种变换,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种圆形玻璃板切割设备,包括床身部件(2)、工作台部件(3),其特征在于:还包括变径切割部件(1);床身部件(2)上设置有第一电动推杆(203)和二自由度驱动平台;变径切割部件(1)安装在第一电动推杆(203)上;工作台部件(3)安装在二自由度驱动平台上;变径切割部件(1)包括变径机构和位移补偿机构;变径机构包括减速器(107)、双轴电机(108)、上底板(109)、第一丝杠(110)、第一连杆(111)、第二连杆(112)、第三连杆(113)、第四连杆(114)、螺母(115)、下底板(116)、支杆(117);双轴电机(108)第一端固定安装在上底板(109)上;减速器(107)固定安装在双轴电机(108)第二端,且减速器(107)输入轴与双轴电机(108)第二端的输出轴固定连接;下底板(116)通过多个圆周均布的支杆(117)与上底板(109)固定连接;第一丝杠(110)第一端与双轴电机(108)第一端输出轴固定连接;第一丝杠(110)第二端铰接在下底板(116)上;上底板(109)上铰接有多个圆周均布的第一连杆(111);每个第一连杆(111)上铰接有一个第二连杆(112)和一个第三连杆(113);每个第三连杆(113)上铰接有一个第四连杆(114);每个第四连杆(114)均与下底板(116)铰接;螺母(115)安装在第一丝杠(110)上;每个第二连杆(112)均与螺母(115)铰接;每个第三连杆(113)上设置有一个弹性刀组;位移补偿机构包括套筒(103)、圆柱凸轮(104)、球杆(105)、方轴(106);套筒(103)内设置有一个方孔(10301);方轴(106)第一端滑动安装在方孔(10301)内;方轴(106)第二端与减速器(107)输出轴固定连接;圆柱凸轮(104)与上底板(109)固定连接;圆柱凸轮(104)上设置有滑槽(10401);球杆(105)第一端固定安装在套筒(103)上;球杆(105)第二端设置有一个球头;球头与滑槽(10401)滑动配合。
2.如权利要求1所述的一种圆形玻璃板切割设备,其特征在于:弹性刀组包括导轨(118)、第一导杆(119)、弹簧(120)、滑块(121)、刀柄(122)、金刚石刀头(123);每个第三连杆(113)上固定安装有一个导轨(118);每个导轨(118)上固定安装有一个第一导杆(119);每个第一导杆(119)上滑动安装有一个滑块(121);滑块(121)与导轨(118)滑动配合;每个第一导杆(119)上套设有一个弹簧(120);弹簧(120)两端各与导轨(118)和滑块(121)固定连接;每个滑块(121)上固定安装有一个刀柄(122);每个刀柄(122)末端固定安装有一个金刚石刀头(123)。
3.如权利要求2所述的一种圆形玻璃板切割设备,其特征在于:方轴(106)的转角减速器(107)的速比i、金刚石刀头(123)的位移s满足方程式:
函数关系f与变径机构的尺寸参数唯一对应;变径机构的尺寸参数包括平行四边形机构中各铰接点之间的杆长值、螺旋驱动机构的螺纹导程及螺纹线数。
4.如权利要求3所述的一种圆形玻璃板切割设备,其特征在于:滑槽(10401)的中心线为槽线(10402);滑槽(10401)的表面为球杆(105)上球头的球心沿着槽线(10402)从一端运动到另一端、球头表面的运动包络面;槽线(10402)的柱坐标参数方程为:
式中,x、y和z的单位为mm。
5.如权利要求4所述的一种圆形玻璃板切割设备,其特征在于:变径切割部件(1)还包括第一电机(101)、端盖(102);第一电机(101)固定安装在端盖(102)上;套筒(103)与第一电机(101)的输出轴固定连接;端盖(102)与第一电动推杆(203)的推杆端固定连接。
6.如权利要求5所述的一种圆形玻璃板切割设备,其特征在于:二自由度驱动平台包括机架(204)、第二导杆(206)、第二电机(207)、第二丝杠(208)、第一滑台(209)、第三导杆(210)、第三丝杠(211)、第三电机(212)、第二滑台(213);第二电机(207)固定安装在机架(204)上;第二丝杠(208)第一端与第二电机(207)输出轴固定连接;第二丝杠(208)第二端铰接在机架(204)上;第二导杆(206)两端分别与机架(204)固定连接;第一滑台(209)与第二导杆(206)滑动配合;第一滑台(209)与第二丝杠(208)螺纹配合;第三电机(212)固定安装在第一滑台(209)上;第三丝杠(211)第一端与第三电机(212)输出轴固定连接;第三丝杠(211)第二端铰接在第一滑台(209)上;第三导杆(210)两端分别与第一滑台(209)固定连接;第二滑台(213)与第三导杆(210)滑动配合;第二滑台(213)与第三丝杠(211)螺纹配合。
7.如权利要求6所述的一种圆形玻璃板切割设备,其特征在于:床身部件(2)还包括主梁(201)、吊索(202)、控制面板(205);主梁(201)第一端固定安装在机架(204)上;主梁(201)第二端与第一电动推杆(203)固定连接;主梁(201)两侧分别通过一根吊索(202)与机架(204)固定连接;控制面板(205)固定安装在机架(204)上。
8.如权利要求7所述的一种圆形玻璃板切割设备,其特征在于:工作台部件(3)包括加工台(301)、第一滑板(302)、第一橡胶垫(303)、第二滑板(304)、第二橡胶垫(305)、第二电动推杆(306)、第三电动推杆(307)、支板(308);加工台(301)底部固定安装有四个支板(308);加工台(301)通过支板(308)与第二滑台(213)固定连接;加工台(301)长度方向上的两侧各滑动安装有一个第一滑板(302);每个第一滑板(302)与一个固定安装在支板(308)上的第二电动推杆(306)的推杆端固定连接;加工台(301)宽度方向上的两侧各滑动安装有一个第二滑板(304);每个第二滑板(304)与一个固定安装在支板(308)上的第三电动推杆(307)的推杆端固定连接;每个第一滑板(302)上固定安装有一个第一橡胶垫(303);每个第二滑板(304)上固定安装有一个第二橡胶垫(305)。
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