CN118596238A - 一种可控制接触力的快换切刀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可控制接触力的快换切刀装置，应用于切刀技术领域，包括旋转运动组件、非旋转运动组件以及与旋转运动组件传动配合的电机；旋转运动组件包括传动头二、传动键、弹簧座、弹簧二和外壳，外壳的外壁安装有切刀组件；传动键与弹簧座连接，外壳上开设有与传动键适配的键槽，在弹簧二的预压缩力作用下，传动键的上端面与外壳上键槽的端面保持接触；非旋转运动组件包括与轴对位连接的轴套，轴与模具连接，轴套的锥度与轴的锥度相同，且轴套的锥度角小于轴与轴套之间的摩擦角；弹簧二的弹性力用于缓冲模具挤出的物料给切刀组件的轴向力，减小切刀组件与模具端面之间的接触力。

Description

一种可控制接触力的快换切刀装置

技术领域

本发明属于切刀技术领域，具体涉及一种可控制接触力的快换切刀装置。

背景技术

膨化机广泛应用于饲料、食品、塑料以及电池浆料等领域，其主要的工作原理是将机械能转变成热能，即通过机器转动产生的热量来将食品或饲料挤压熟化的过程。例如，膨化机在饲料的生产工艺应用中，便是通过螺杆对物料挤压揉搓使得物料混合均匀和熟化，然后通过模具孔挤出，挤出后因为气体膨胀而发生膨化。物料从模具孔挤出后需要立即切割成小颗粒，切割效果对颗粒的质量有直接影响，同时也会对后续的烘干和喷涂效果产生影响

膨化机的切刀为高硬度的弹性材料，生产过程中刀片紧贴在模具上高速旋转(1500转/分钟)，所以切刀不可避免的会出现磨损和变形的现象，刀片磨损或变形到一定程度就需要进行更换。切刀组件的更换一般需要十几分钟到几十分钟，膨化机生产线启动后一般需要运行十几分钟到几十分钟参能达到稳定状态，此期间生产的饲料均为废料。

公开号为CN117817754A的中国发明专利公开了一种膨化机切刀快换装置及其组装方法和切刀快换方法，涉及一切刀快换结构，包括固定在膨化机模具端部的锥轴、对位快接安装在锥轴外的快换切刀组件以及与快换切刀组件传动配合的电机；电机的驱动端安装有传动头一，快换切刀组件包括与传动头一传动连接的传动头二、随传动头二在电机的驱动下旋转的旋转运动部件以及转接安装在旋转运动部件内且用于套接在锥轴外的锥套，旋转运动部件包括刀片，刀片与模具端面抵接，来用于切割从模具孔中挤出的物料，锥轴的轴线与模具的轴线同轴且与模具的端面垂直，锥轴和锥套的锥度相同，且锥度角小于锥轴和锥套之间的摩擦角，本发明可以使得切刀装置的更换在几十秒内完成，甚至无需停机。

上述专利虽然能够实现切刀的快速更换，但是切刀与模具之间刚性接触，切刀与模具之间的接触力无法准确控制，也不能根据模具的出料载荷进行调整，如果接触力过大则会导致切刀变形和快速磨损，变形和磨损的切刀会与模具端面分离，从而影响切料效果。

发明内容

鉴于现有技术中存在上述问题，本发明的目的是提供一种可控制接触力的快换切刀装置，能够控制切刀与模具端面之间的接触力大小，从而减少切刀的磨损，延长切刀的使用寿命，减少停机换刀的次数。

一种可控制接触力的快换切刀装置，包括旋转运动组件、非旋转运动组件以及与旋转运动组件传动配合的电机；

所述旋转运动组件包括传动头二、传动键、弹簧座、弹簧二和外壳，所述外壳的外壁安装有切刀组件，所述外壳的内部分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与第二腔室在轴线方向上连通；

所述传动键与弹簧座连接，所述外壳上开设有与传动键适配的键槽，所述弹簧二的一端与弹簧座接触，另一端与外壳的第二腔室的底壁接触，在弹簧二的预压缩力作用下，传动键的上端面与外壳上键槽的端面保持接触；

所述非旋转运动组件包括与轴对位连接的轴套，所述轴与模具连接，所述轴套的锥度与轴的锥度相同，且轴套的锥度角小于轴与轴套之间的摩擦角，所述轴与轴套对位连接后，切刀组件与模具端面接触；

所述外壳的一端配置有传动头二，所述传动头二与传动头一传动连接，所述传动头一与电机的驱动端连接；

所述弹簧二的弹性力用于缓冲所述模具挤出的物料给切刀组件的轴向力，减小切刀组件与模具端面之间的接触力，通过控制弹簧二的位移量调整切刀组件与模具端面之间的接触力。

优选的，所述非旋转运动组件还包括弹簧一、弹簧销和无油衬套，所述无油衬套与轴套套接，无油衬套通过滚动轴承二安装于外壳上，所述弹簧销通过滚动轴承一与弹簧座连接，所述弹簧一的一端与弹簧销接触，另一端与轴套接触；在弹簧一的预压缩力作用下，无油衬套的端面与轴套的肩部保持接触，使轴套始终伸出外壳。

优选的，所述传动键、弹簧座、弹簧二、弹簧销位于第二腔室内，所述轴套和无油衬套位于外壳的第一腔室内，所述弹簧一位于第一腔室、第二腔室的连通处。

优选的，所述传动头二的一端位于外壳的内部与弹簧座抵接，所述弹簧座、传动头二上对应的位置处开设有与传动键卡接的凹槽；

所述传动头二的另一端与传动头一之间同轴啮合传动，所述传动头二包括居中设置的啮合柱、围绕啮合柱设置的啮合齿一以及在啮合齿一上设置的导向面一，所述传动头一包括与啮合柱适配的插入孔、与啮合齿一啮合的啮合齿二，以及与导向面一适配的导向面二。

优选的，所述轴的轴线与模具的轴线同轴，且与模具的端面垂直。

优选的，所述切刀组件包括切刀杆、切刀和压板，所述切刀杆的一端与外壳可拆卸连接，另一端通过压板可拆卸安装有切刀，压板用于将切刀压装于切刀杆上。

本发明的有益效果是：该可控制接触力的快换切刀装置，将外壳的内部分为第一腔室、第二腔室两个部分，并使第一腔室与第二腔室在轴线方向上连通，在外壳的第二腔室内配置弹簧二，通过弹簧二、传动键、弹簧座之间的结构设计，使弹簧二的弹力能够调整切刀组件与模具端面之间的接触力，从而避免接触力过大或过小，从而减少切刀的磨损，延长切刀的使用寿命，减少停机换刀的次数。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明与模具连接的剖视图；

图2是本发明的壳体内部的剖视图；

图3是本发明的爆炸图。

图中标记为：1、模具；2、轴；3、无油衬套；4、轴套；5、弹簧一；6、弹簧销；7、外壳；8、滚动轴承二；9、弹簧二；10、弹簧座；11、传动键；12、传动头二；13、传动头一；14、电机；15、滚动轴承一；16、切刀杆；17、切刀；18、压板。

具体实施方式

实施例一

如图1至图3所示，一种可控制接触力的快换切刀装置，包括旋转运动组件、非旋转运动组件以及与旋转运动组件传动配合的电机14。

一方面，旋转运动组件包括传动头二12、传动键11、弹簧座10、弹簧二9和外壳7，所述外壳7的外壁安装有切刀组件；外壳7的内部分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与第二腔室在轴线方向上连通。

传动键11、弹簧座10、弹簧二9位于第二腔室内，所述传动键11与弹簧座10连接，所述外壳7上开设有与传动键11适配的键槽，所述弹簧二9的一端与弹簧座10接触，另一端与外壳7的第二腔室的底壁接触。

在弹簧二9的预压缩力作用下，传动键11的上端面与外壳7上键槽的端面保持接触，此时，弹簧二9的预压缩力F₂₀＝k₂·x₂₀。

另一方面，非旋转运动组件包括弹簧一5、弹簧销6、轴套4和无油衬套3，所述轴套4和无油衬套3位于外壳7的第一腔室内，无油衬套3与轴套4套接，无油衬套3通过滚动轴承二8安装于外壳7上；弹簧销6位于外壳7的第二腔室内，所述弹簧销6通过滚动轴承一15与弹簧座10连接；所述弹簧一5位于第一腔室、第二腔室的连通处，所述弹簧一5的一端与弹簧销6接触，另一端与轴套4接触。

在弹簧一5的预压缩力作用下，无油衬套3的端面与轴套4的肩部保持接触，使轴套4始终伸出外壳7，所述弹簧一5的预压缩力F₁₀＝k₁×x₁₀。

此外，外壳7的一端配置有传动头二12，所述传动头二12的一端位于外壳7的内部与弹簧座10抵接，传动头二12的另一端与传动头一13传动连接，所述传动头一13与电机14的驱动端连接，所述外壳7的另一端通过轴套4与轴2对位连接，使切刀组件与模具1接触，所述轴2与模具1连接，轴2的轴线与模具1的轴线同轴，且与模具1的端面垂直。电机14驱动传动头一13、传动头二12转动而带动外壳7上的切刀组件转动，使切刀组件切割从模具1中挤出的物料。

具体的，传动头二12的一端位于外壳7的内部与弹簧座10抵接，所述弹簧座10、传动头二12上对应的位置处开设有与传动键11卡接的凹槽。

传动头二12的另一端与传动头一13之间同轴啮合传动，所述传动头二12包括居中设置的啮合柱、围绕啮合柱设置的啮合齿一以及在啮合齿一上设置的导向面一，所述传动头一13包括与啮合柱适配的插入孔、与啮合齿一啮合的啮合齿二，以及与导向面一适配的导向面二。

所述轴套4的锥度与轴2的锥度相同，所述轴套4的锥度角小于轴2与轴套4之间的摩擦角。因此，一旦轴套4安装在轴2上且紧密贴合，则轴套4与轴2之间通过摩擦力实现摩擦锁定，从而使该切刀装置不会从轴2上脱落。

切刀组件包括切刀杆16、切刀17和压板18，所述切刀杆16的一端与外壳7可拆卸连接，另一端通过压板18可拆卸安装有切刀17，压板18用于将切刀17压装于切刀杆16上。

弹簧二9的弹性力用于缓冲所述模具1挤出的物料给切刀组件的轴向力，减小切刀组件与模具1端面之间的接触力，通过控制弹簧二9的位移量调整切刀组件与模具1端面之间的接触力。

工作原理：该可控制接触力的快换切刀装置，使用时，

通过轴套4与轴2的对位连接将该快换切刀装置安装于轴2上，此时切刀组件与模具1之间的距离为x₁；

移动电机14使传动头一13、传动头二12啮合，并调整啮合角度；通过弹簧一5缓冲传动头一13、传动头二12之间的冲击，使旋转运动组件在弹簧一5的弹性作用下转动，使传动头一13、传动头二12啮合的角度正确；

继续移动电机14使弹簧一5继续被压缩，直至切刀组件与模具1的端面接触，需要注意的是，切刀组件与模具1的端面接触前，弹簧二9的压缩量保持不变，切刀组件与模具1的端面接触后，弹簧一5的压缩量为x₁₀+x₁；弹簧一5的弹力F₁₂＝k₁·(x₁₀+x₁)

切刀组件与模具1的端面接触后，继续移动电机14则弹簧二9被进一步压缩，此时，弹簧二9的弹力为F₂₂＝k₂·(x₂₀+x₂)，其中，x₂₀为弹簧二9的预压缩量，x₂为传动键11相对于外壳7的位移，即弹簧二9再次被压缩的压缩量。

当切刀17磨损时，在弹簧二9的作用下，切刀17能够自动前移，补偿磨损量，从而使切刀17与模具1的端面始终保持接触。

此外，安装切刀组件时，膨化机还未开始工作，因此模具1的端面不具有出料载荷，若此时使切刀17与模具1的端面正好接触，即两者之间不存在接触力，则膨化机处于工作状态时，由于模具1端面出料，其出料载荷会挤压切刀17而使切刀17与模具1的端面接触力变大，使切刀17变形，从而加快切刀17的磨损。

因此，需要在安装切刀组件时进一步压缩弹簧二9，使传动键11与外壳7分离，使外壳7的第二腔室具有长度为x₂的供弹簧二9调整长度的距离，使模具1出料时，弹簧二9能够根据出料载荷的大小调整自身长度，从而调整切刀17与模具1端面的之间接触力，减少膨化机正常工作时模具1对切刀17的磨损。

当模具1的外接设备稳定运行时，从模具1挤出的物料冲击在切刀组件上，给切刀组件一个轴向力F。本实施例中，弹簧二9的预压缩力小于膨化机工作时的轴向力F，调刀时使弹簧二9的二次压缩量x₂>0且x₂尽可能小，待膨化机正常工作时，依靠弹簧二9的弹力作用，使弹簧二9调节切刀17与模具1端面之间的接触力。

理想状态下，当F＝F₂₂时，切刀组件与模具1之间的接触力为0，能够避免因切刀17与模具1之间的摩擦而导致的磨损。正常情况下，切刀17与模具1端面存在接触力，长期使用，切刀17会存在磨损，可通过弹簧二9的弹性作用使切刀17前移，从而使切刀17与模具1端面始终接触。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，包括旋转运动组件、非旋转运动组件以及与旋转运动组件传动配合的电机(14)；

所述旋转运动组件包括传动头二(12)、弹簧座(10)、弹簧二(9)和外壳(7)，所述外壳(7)的外壁安装有切刀组件，所述外壳(7)的内部分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与第二腔室在轴线方向上连通；

所述外壳(7)的一端配置有由电机(14)驱动连接的传动头二(12)，所述传动头二(12)与弹簧座(10)之间传动连接，所述弹簧座(10)上设置有用于传递旋转力矩的传动凸起部，所述外壳(7)上设置有与所述传动凸起部适配的孔，孔的长度配置为供所述传动凸起部沿轴向移动；

所述弹簧二(9)的一端与弹簧座(10)接触，另一端与外壳(7)的第二腔室的底壁接触，在弹簧二(9)的预压缩力作用下，传动凸起部的上端面与外壳(7)上孔的端面保持接触；

所述非旋转运动组件包括相互插接的轴(2)和轴套(4)，所述轴套(4)受传动头二(12)的挤压后与模具(1)的轴(2)之间形成的摩擦力保持所述轴套(4)脱离所述旋转运动组件的旋转运动；

所述弹簧二(9)的弹性力用于缓冲所述模具(1)挤出的物料给切刀组件的轴向力，减小切刀组件与模具(1)端面之间的接触力，通过控制弹簧二(9)的位移量调整切刀组件与模具(1)端面之间的接触力。

2.根据权利要求1所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述轴套(4)的锥度与轴(2)的锥度相同，且轴套(4)的锥度角小于轴(2)与轴套(4)之间的摩擦角，所述轴(2)与轴套(4)对位连接后，切刀组件与模具(1)端面接触。

3.根据权利要求1所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述传动凸起部为传动键(11)，所述传动头二(12)通过传动键(11)与弹簧座(10)传动连接。

4.根据权利要求1所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述非旋转运动组件还包括弹簧一(5)、弹簧销(6)和轴承，所述轴套(4)与外壳(7)之间安装有轴承，所述弹簧销(6)通过滚动轴承一(15)与弹簧座(10)连接，所述弹簧一(5)的一端与弹簧销(6)接触，另一端与轴套(4)接触。

5.根据权利要求4所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述轴承包括无油衬套(3)和滚动轴承二(8)，所述无油衬套(3)与轴套(4)套接，无油衬套(3)通过滚动轴承二(8)安装于外壳(7)上，在弹簧一(5)的预压缩力作用下，无油衬套(3)的端面与轴套(4)的肩部保持接触，使轴套(4)始终伸出外壳(7)。

6.根据权利要求5所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述传动凸起部、弹簧座(10)、弹簧二(9)、弹簧销(6)位于第二腔室内，所述轴套(4)和无油衬套(3)位于外壳(7)的第一腔室内，所述弹簧一(5)位于第一腔室、第二腔室的连通处。

7.根据权利要求1所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述传动头二(12)的一端位于外壳(7)的内部与弹簧座(10)抵接，所述弹簧座(10)、传动头二(12)上对应的位置处开设有与传动键(11)卡接的凹槽；

所述传动头二(12)的另一端与传动头一(13)之间同轴啮合传动，所述传动头二(12)包括居中设置的啮合柱、围绕啮合柱设置的啮合齿一以及在啮合齿一上设置的导向面一，所述传动头一(13)包括与啮合柱适配的插入孔、与啮合齿一啮合的啮合齿二，以及与导向面一适配的导向面二。

8.根据权利要求1所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述传动头二(12)的一端与外壳(7)连接，另一端与传动头一(13)传动连接，所述传动头一(13)与电机(14)的驱动端连接。

9.根据权利要求1所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述轴(2)的轴线与模具(1)的轴线同轴，且与模具(1)的端面垂直。

10.根据权利要求1所述的可控制接触力的快换切刀装置，其特征在于，所述切刀组件包括切刀杆(16)、切刀(17)和压板(18)，所述切刀杆(16)的一端与外壳(7)可拆卸连接，另一端通过压板(18)可拆卸安装有切刀(17)，压板(18)用于将切刀(17)压装于切刀杆(16)上。