CN203236547U - 一种可换向的双向摆动裁切装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可换向的双向摆动裁切装置，包括前压紧层、后压紧层及夹在两者之间的裁刀层；所述裁刀层包括：一个刀架，其下端安装有刀片，所述刀片为直刀片；两个摆臂，两个摆臂的下端分别可转动的安装在刀架的两端，上端分别可拆卸的悬挂在前压紧层和后压紧层上；一个裁刀换向机构，其安装在前压紧层或后压紧层上，用于改变两个摆臂的摆动方向；一个气缸，其下端连接在刀架的中间，用于带动刀架运行。本实用新型所公开的裁切装置可以缩小设备的总体尺寸，缩小维修所需扩展空间，更好的适应办公环境；并且比普通的单向摆动裁切更具自动化，可提高裁切精度和裁切质量。

Description

一种可换向的双向摆动裁切装置

技术领域

本实用新型涉及立式摆动裁切机构领域，更具体的，涉及一种可换向的双向摆动裁切装置。

背景技术

现阶段，摆动式裁切为一常规切法，只要是用物理刀片的设备，均无法摆脱竖直切，摆动切，带角度摆动切等方法。如果此物理裁切方法要被代替，就只有激光切，但是因为技术问题和国家规定，用于纸张的冷激光切还无法大规模使用。

传统的摆动裁切一般为单向摆动，需手动改变被裁切物品的方向，来适应裁刀，这就需要人员来进行操作，无法实现全自动化，并且裁切质量和裁切精度有待提高，裁切力量要求较大，浪费能源。

目前工厂裁剪设备的设计方式大多采用立体式，而且市场上的大多为大型设备，这种大型设备尺寸大，重量大，占用空间大，而且不利于维修。

基于以上问题，亟需要一种体积小，重量轻，便于维修，并且裁切质量和裁切精度均比较高的裁切装置，并且所用裁切力量较小，节省能源。

发明内容

基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种可换向的双向摆动裁切装置，可以缩小设备的总体尺寸，缩小维修所需扩展空间，更好的适应办公环境，并且比普通的单向摆动裁切更具自动化，可提高裁切精度和裁切质量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种可换向的双向摆动裁切装置，包括前压紧层、后压紧层及夹在两者之间的裁刀层；所述裁刀层包括：

一个刀架，其下端安装有刀片，所述刀片为直刀片；

两个摆臂，两个摆臂的下端分别可转动的安装在刀架的两端，上端分别可拆卸的悬挂在前压紧层和后压紧层上；

一个裁刀换向机构，其安装在前压紧层或后压紧层上，用于改变两个摆臂的摆动方向；

一个气缸，其下端连接在刀架的中间，用于带动刀架运行。

作为优选，所述后压紧层包括后上梁和连接在后上梁下端的后固定立柱；

所述前压紧层包括：

前上梁，其为两段式，左右各一段；

前固定立柱，连接在前上梁的下端。

作为优选，每段前上梁上个安装有一个上部限位块，所述上部限位块上带有限位槽，所述限位槽的形状和摆臂的形状一致，在气缸收回时摆臂向上运动时，两个限位槽能够分别和两个摆臂贴合。

作为优选，所述刀架的下端设置有下部横梁，所述下部横梁的两端分别设置有一个下部限位块，所述下部限位块(60)的上表面为斜面，所述刀架(310)两端的下端面也分别为斜面，并且刀架(310)的斜面斜度和下部限位块(60)的斜面斜度相同。

作为优选，所述两个摆臂上分别设置有两个左右对称的孔；所述裁刀换向机构安装在后压紧层的后上梁上，其包括：

两根换向轴，每一根换向轴上安装有一个同步轮、两个换向齿轮，同步轮保证其中的一根换向轴带动另一根换向轴同步运行，两个换向齿轮同时带动两根轴销运动，两根轴销的运动方向不同，其中一根换向轴带动两根轴销穿过摆臂上的孔的同时，另一根换向轴带动另外两根轴销从摆臂上的孔中退出；

换向电机，其安装在两根换向轴之一的端部，用于带动所连接的换向轴的转动。

作为优选，所述摆臂为1/4圆摆臂，所述上部限位块上的限位槽为凹形圆弧状。

作为优选，所述摆臂为“Y”形摆臂或“V”形摆臂；所述上部限位块40上带有两个限位槽。

作为优选，所述下部横梁上安装有刀条槽，刀条槽内安装有可更换的刀条。

作为优选，所述轴销分为三段，前部呈锥形，后部为带齿条的正六边形。

作为优选，所述刀片的刀尖角度从小到大逐渐过渡，依次为20°，21°，23°。

本实用新型的有益效果为，由于本实用新型所述的整个裁切机构大概由前中后三个层组成，即前压紧层、后压紧层及夹在两者之间的裁刀层，所以可以缩小设备的总体尺寸，缩小维修所需扩展空间，更好的适应办公环境。由于裁刀层为双向摆动裁切，所以比普通的单向摆动裁切更具自动化，并可提高裁切精度和裁切质量。由于设置有上部限位块，且上部限位块上带有限位槽，所述限位槽的形状和摆臂的形状一致，在气缸收回时摆臂向上运动时，限位槽能够和两个摆臂贴合，所以可保证摆臂的每次停在同一位置不会偏离。由于下部横梁上设置有两个下部限位块，下部限位块的上表面为带有一定度数的斜面，所以在刀架朝某一个方向向下摆动时，刀架上同样度数的斜面会与限位块上的斜面碰撞，以停止刀架的摆动。由于下部横梁上安装有刀条槽，刀条槽内安装有可更换的刀条，裁刀向下切透被裁剪物体后，会切在刀条上，刀条的作用好似砧板，软硬适中，所以可保护刀片在巨大的冲击力下不会断裂。由于裁刀换向机构采用齿轮带动轴销来实现摆臂的换向和定位，所以操作简单、精确、易于实现，并可减少设备体积。由于轴销分为三段，前部呈锥形，所以可提高轴销切换时的成功率和顺畅度，后部为带齿条的正六边形，所以可防止轴销转动。刀片的刀尖角度从小到大逐渐过渡，依次为20°，21°，23°，所以可以使刀片更耐用，切薄的物品时更锋利，切厚的物品时，阻力更小。

附图说明

图1为本实用新型提供的裁切装置结构示意图；

图2为本实用新型具体实施方式提供的裁刀层的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式提供的后压紧层的结构示意图；

图4为本实用新型具体实施方式提供的机械手的结构示意图；

图5为本实用新型具体实施方式提供的旋转机构的结构示意图；

图6为本实用新型具体实施方式提供的直线运动机构的结构示意图；

图7为本实用新型具体实施方式提供的夹持机构的结构示意图。

图中：

10、前压紧层；20、后压紧层；30、裁刀层；40、上部限位块；50、下部横梁；60、下部限位块；70、刀条槽；80、机械手；

110、前上梁；120、前固定立柱；

210、后上梁；220、后固定立柱；

310、刀架；320、刀片；330、摆臂；340、摆臂；300、孔；350、裁刀换向机构；360、气缸；

351、换向轴；352、同步轮；353、换向齿轮；354、轴销；355、换向电机；

410、限位槽；

810、夹持机构；820、直线运动机构；830、旋转机构；

811、竖直旋转轴；812、气缸；813、活动夹；

821、动力电机；822、导轨；823、丝杠；

831、竖直轴承筒；832、旋转电机；833、齿轮；834、直线轴承。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

图1至图7给出了本实用新型的一种实施例，于本实施例中，可换向的双向摆动裁切装置由两大部分组成，分别为裁剪机构和机械手机构。

如图1所示，裁剪机构为立式摆动裁切模式，包括前压紧层10、后压紧层20及夹在两者之间的裁刀层30。该结构可以缩小设备的总体尺寸，减少重量，缩小维修所需扩展空间，更好的适应办公环境。

裁剪机构第一层为前压紧层10，前压紧层10的主要结构有前上梁110、前固定立柱120及裁剪辅助压紧机构。前上梁110为两段式，左右各一段，是整个裁剪机构的主要受力梁，这个受力梁是固定的。前固定立柱120连接在前上梁110的下端，为三层结构的最前端框架。裁剪辅助压紧机构负责在被裁剪物体进行裁剪动作时，被裁剪物体不会因受力而移动，这个机构由两个竖直安装的气缸驱动，气缸的固定端在前上梁110上，整个机构只能在前固定立柱120的约束下作上下运动。

裁剪机构的第三层，也是最后面一层为后压紧层20，如图3所示，这一层的组要结构有后上梁210和连接在后上梁210下端的后固定立柱220。后上梁210是后部的主要受力零件，是固定不动的，上面安装有裁刀换向机构350，裁刀换向机构350的结构将在下面详细介绍。后固定立柱220为三层结构中的最后端框架，和前固定立柱120一起，把三层结构中的运动部件夹在中间。整个裁剪机构的形式如同夹心饼干，前后层是固定的，中间层为运动部件。

裁剪机构的第二层为裁刀层30，如图2所示，这一层夹在第一层前压紧层10和第三层后压紧层20中间，这一层的主要包括一个刀架310、两个摆臂和一个气缸360。刀架310的下端安装有刀片320，所述刀片320为直刀片。于本实施例中，所述刀片的刀尖角度从小到大逐渐过渡，依次为20°，21°，23°，所以可以使刀片更耐用，切薄的物品时更锋利，切厚的物品时，阻力更小。

两个摆臂左右对称分布，分别为摆臂330和摆臂340，摆臂330和摆臂340均为1/4圆形状的摆臂。摆臂330和摆臂340上各有两个对称的孔300，每个孔配以一个轴销354，轴销354的数量总共为4个。摆臂330和摆臂340分别通过轴销354可拆卸的悬挂在前上梁110和后上梁210上，其下端分别可转动的安装在刀架310的两端。刀架310是承受上部悬挂及下部刀片320受力的部件，刀架310由一个气缸360控制，气缸360的受力点在刀架310的正中间。

于本实施例中，轴销354的结构分为三段，前部呈锥形，后部为带齿条的正六边形。由于轴销分为三段，前部呈锥形，所以可提高轴销切换时的成功率和顺畅度，后部为带齿条的正六边形，所以可防止轴销转动。

由于刀架310的两端为两个摆臂的下悬挂点，摆臂和刀架310，形成了一个平行四边形结构，气缸360伸出时，刀架310向下做摆动，气缸360收回时，刀架310向上做摆动。同一个摆臂一次使用其中的某一个轴销以实现摆动，视情况使用摆臂330和摆臂340上对应的孔，可以改变挂在摆臂330和摆臂340下方的刀架刀片的运动方向。在一次裁切中，两个摆臂同时使用其中同侧的轴销，使得安装在两个摆臂上的刀架310向某一个方向的摆动。

于本实施例中，作为优选方案，气缸360的后部固定端为了保证气缸360的整体行程足够，安装位置比整个裁剪机构都要高，在设备框架的最上端。

气缸360不仅通过轴销354连接在刀架310的正中间，用于带动刀架310运行。而且前上梁110的两段也分别分布在气缸360的两侧，左右各一段，摆臂330和摆臂340的运动力，由其中间气缸360提供，不论向左还是向右摆动，气缸均能提供同样大小的力。

裁刀换向机构350用于控制轴销354的转动，进而改变两个摆臂330,340的摆动方向。具体的，裁刀换向机构350安装在后压紧层20上，当然，裁刀换向机构350并不局限于此安装位置，也可以安装在前压紧层10上。裁刀换向机构350包括四根轴销354，四个换向齿轮353，两根换向轴351，两个同步轮352，换向电机355及辅助的固定零件，每一根换向轴上安装有一个同步轮352和两个换向齿轮353，同步轮保证其中的一根换向轴带动另一根换向轴同步运行，两个换向齿轮353同时带动两根轴销354运动，因为运动方向的不同，其中一根换向轴351带动两根轴销穿过第二层的摆臂的同时，另一根换向轴带动另外两根轴销从摆臂中退出。换向电机355安装在两根换向轴351之一的端部，用于带动所连接的换向轴的转动，并靠同步轮同时带动另一根换向轴转动。于本实施例中，换向电机355为大功率电机，而且轴销354运动的长度经过计算，不会出现摆臂脱落的情况，换向的过程是安全可靠的。由于裁刀层为双向摆动裁切，所以比普通的单向摆动裁切更具自动化，并可提高裁切精度和裁切质量。

摆臂每次使用同侧轴销，以实现某一个方向的摆动。每次摆臂向上复位后，如果需要转换裁切方向，需要退出正在使用的一对轴销，并插入另一对。由于气缸的作用力点在刀架的中间，在更换轴销后，刀架的摆动方向将得到改变。

每段前上梁110上个安装有一个上部限位块40，所述上部限位块40上带有限位槽410，所述限位槽410的形状和两个摆臂的形状一致，在气缸收回时摆臂330和摆臂340向上运动时，两个限位槽410能够完美的分别和两个摆臂贴合，以保证摆臂的每次停在在同一位置不会偏离。

下部横梁50为整个裁切机构的最低端，承受裁切产生的向下压力。所述下部横梁50的左右两端分别设置有一个下部限位块60，所述下部限位块60为水平放置的上表面带有一定度数斜面的梯形。所述刀架310两端的下端面也分别为带有一定度数的斜面，并且刀架310的斜面度数和下部限位块60的斜面度数相同。在刀架朝某一个方向向下摆动时，刀架上同样度数的斜面会与限位块上的斜面碰撞，以停止刀架的摆动。调整下部限位块的位置，就能调整刀架及刀片的摆动范围，以实现理想的裁切精度。当变换裁切方向时，另一端的限位块起效。

所述下部横梁50上安装有刀条槽70，刀条槽70内安装有可更换的刀条。裁刀向下切透被裁剪物体后，会切在刀条上，刀条的作用好似砧板，软硬适中，可保护刀片在巨大的冲击力下不会发生断裂，同时因为刀片会切入刀条，这也是一个易损耗零件。该设备使用常规的10×10mm的刀条，因为优化了刀片和刀条的位置，在不影响裁切精度的情况下，可翻转刀条，同一根刀条，可以使用8次（4面，每面2次）。

于本实施例中，所述摆臂的形状并不局限于1/4圆形状，也可以为“Y”形摆臂或“V”形摆臂，于此形状相对应，所述上部限位块40上带有两个限位槽，并且限位槽的形状也和“Y”形摆臂或“V”形摆臂相一致。

气缸伸出时，摆臂带动刀架向下运动，由两个下部限位块60限位，一个方向会使用其中一个。下部限位块上部为带一定角度的斜面，在和刀架的同样角度的斜面碰撞后，保持静止，这时刀架不能继续向下运动。下部限位块及刀架上的斜面角度都经过计算，无论在气缸的伸出力为多大时，都能保证下部限位块不会有丝毫的运动，调整下部限位块的左右位置，就能调整刀架的上下位置，以此来实现裁切的深度。由于调整运动量的影响顺序是调整块的左右运动来调整摆臂上圆周运动的刀架的上下位置，所以这个调整精度相应提高，裁切深度精度的提高，有效的增加了裁刀及下裁刀下部的刀垫使用寿命。

气缸收回时，摆臂带动刀架向上运动，这时由其上部一致形状的上部限位块40限位，上部限位块40和摆臂两者会完全贴合，以实现摆臂的每次在相同位置复位。

机械手80为带动被裁切物体运动的机构，起到衔接各个工作位及调整被裁切物体和裁切机构相对位置的作用。机械手80安装在裁切机构前压紧层10的前端，大概由上中下三部分组成。

如图4所示，最上部为直线运动机构820，中部为旋转机构830，旋转机构830是挂在直线运动机构820之上的，能在其上做直线运动。最下部为夹持机构810，夹持机构810的中心轴穿过旋转机构830，被旋转机构830带动旋转。

直线运动机构820，如图6所示，这部分大概包括以下几个部分：两根平行的直线导轨822及其上部的直线轴承，这部分垂直于裁切机构，为水平安装，带动机械手80的其他部分做远离和靠近裁剪机构的运动。直线导轨822中间为丝杠823，丝杠823和动力电机821相连，由动力电机821带动，为整个机械手80的直线运动提供动力。丝杠823做旋转运动时，带动丝杠螺母做直线运动。

直线运动机构820的作用为：可以带动其下部的旋转机构830在其上做直线往复运动，以实现被夹持的书籍在整个流程中，配合旋转位置，停靠在流程中要求的工作位上；配合旋转机构830，对裁切量进行精确调整，以实现任意角度，任意大小的书籍裁剪要求。

夹持机构810，如图7所示，这部分大概由以下机构组成：

活动夹813，此活动夹有后部固定背板，上固定板，下固定板，及活动板几个部分组成。上固定板，下固定板，为水平安装，同后部固定背板组成一个凹字型，而活动板位于凹字型结构中间，能够上下活动。

上固定板上竖直安装有一个气缸812，气缸轴向下穿过上固定板中间的圆孔后作用于活动板上。当气缸轴伸出时，活动板向下运动，与下固定板一起加紧物体，当气缸轴收回时，活动板向上运动，松开物体。

气缸后部安装有竖直旋转轴811，与气缸轴伸出方向相反，这根轴会穿过后面要叙述的中间机械手的旋转机构830。

夹持机构810的作用为：对不同厚度的书籍（被夹持物一般为书籍，以下假定为裁剪物都是书籍），其上部的气缸会按照调节后的恒定力，进行有效的夹持，以保证书籍在不同的工序中，保持固定的位置，实现预计的精度。

旋转机构830，如图5所示，该部分连接起了上部的负责直线运动的直线运动机构820和下部负责加紧的夹持机构810，而且可相对下部夹持机构810旋转。此部分大概是由4块悬挂板组成的方形结构，主要由以下结构组成：

上悬挂板，安放在上部的两个直线轴承834上。上部直线轴承834前后运动时，带动上悬挂板一起运动。

左右悬挂板，承受上下拉力。

下悬挂板，装有一个旋转电机832，供机械手旋转用。下悬挂板下端连接有竖直轴承筒831，用于固定竖直旋转轴。下悬挂板上端安装有两个齿轮833，两个齿轮833为大比例变速齿轮，其中一个齿轮和电机轴咬合，而另一个齿轮和穿过竖直轴承筒831的竖直旋转轴咬合，两个齿轮、用同步带连接。当电机旋转时，就可带动下部夹持机构810旋转。

此机构的作用为：带动夹持机构810做任意角度的旋转；此机构可以保证夹持机构810在垂直状态稳定的旋转，上下晃动量为0，垂直偏角在0.1°以内；而旋转的角度由步进电机控制，并用1:4的同步轮提高旋转精度，可保证旋转到任意指定的角度。

当夹持机构810加紧被裁剪物体后，旋转到需要的角度，由直线运动机构820带动向裁剪机构靠近，被裁剪物会放置于裁刀下部，裁剪辅助压紧机构向下压紧被裁剪物，裁刀摆动，完成一次裁剪。这时裁剪辅助压紧机构会抬起，直线运动机构820会根据第二次的裁剪数据，前后调整位置，旋转机构830也会同时旋转，裁剪辅助压紧机构再次向下压紧，裁刀根据裁剪方向进行换向，进行下一次裁剪。

本实用新型完全放弃了工厂设备设计方式，所有的设计都本着减小体积，降低重量来进行的，就是为了更适合办公环境而不是工厂环境。相比市场上的大型设备，本设备考虑的出发点就不同。竖直卡片式设计，可以更适应小体积小重量，也更适合维修。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，包括前压紧层（10）、后压紧层(20)及夹在两者之间的裁刀层(30)；所述裁刀层(30)包括：

一个刀架(310)，其下端安装有刀片(320)，所述刀片为直刀片；

两个摆臂(330,340)，两个摆臂(330,340)的下端分别可转动的安装在刀架(310)的两端，上端分别可拆卸的悬挂在前压紧层（10）和后压紧层（20）上；

一个裁刀换向机构（350），其安装在前压紧层（10）或后压紧层(20)上，用于改变两个摆臂(330,340)的摆动方向；

一个气缸（360），其下端连接在刀架(310)的中间，用于带动刀架(310)运行。

2.根据权利要求1所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，

所述后压紧层（20）包括后上梁（210）和连接在后上梁(210)下端的后固定立柱(220)；

所述前压紧层(10)包括：

前上梁(110)，其为两段式，左右各一段；

前固定立柱(120)，连接在前上梁(110)的下端。

3.根据权利要求2所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，每段前上梁(110)上个安装有一个上部限位块(40)，所述上部限位块(40)上带有限位槽(410)，所述限位槽(410)的形状和摆臂(330,340)的形状一致，在气缸收回时摆臂(330,340)向上运动时，两个限位槽(410)能够分别和两个摆臂(330,340)贴合。

4.根据权利要求1所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，所述刀架(310)的下端设置有下部横梁(50)，所述下部横梁(50)的两端分别设置有一个下部限位块(60)，所述下部限位块(60)的上表面为斜面，所述刀架(310)两端的下端面也分别为斜面，并且刀架(310)的斜面斜度和下部限位块(60)的斜面斜度相同。

5.根据权利要求2所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，所述两个摆臂(330,340)上分别设置有两个左右对称的孔（300）；所述裁刀换向机构(350)安装在后压紧层(20)的后上梁(210)上，其包括：

两根换向轴(351)，每一根换向轴上安装有一个同步轮(352)和两个换向齿轮(353)，同步轮保证其中的一根换向轴带动另一根换向轴同步运行，两个换向齿轮(353)同时带动两根轴销(354)运动，两根轴销(354)的运动方向不同，其中一根换向轴带动两根轴销穿过摆臂上的孔的同时，另一根换向轴带动另外两根轴销从摆臂上的孔中退出；

换向电机(355)，其安装在两根换向轴(351)之一的端部，用于带动所连接的换向轴的转动。

6.根据权利要求3所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，所述摆臂为1/4圆摆臂，所述上部限位块(40)上的限位槽(410)为凹形圆弧状。

7.根据权利要求3所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，所述摆臂为“Y”形摆臂或“V”形摆臂；所述上部限位块（40）上带有两个限位槽。

8.根据权利要求4所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，所述下部横梁(50)上安装有刀条槽(70)，刀条槽(70)内安装有可更换的刀条。

9.根据权利要求5所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，所述轴销(354)分为三段，前部呈锥形，后部为带齿条的正六边形。

10.根据权利要求1所述的可换向的双向摆动裁切装置，其特征在于，所述刀片(320)的刀尖角度从小到大逐渐过渡，依次为20°，21°，23°。

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