CN205660840U - 一种用于柔性材料切割的冲切机头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于柔性材料切割的冲切机头，包括连接杆、刀片固定架、旋转驱动机构、竖直驱动机构、定向导向套和导向件，所述连接杆的下端设置有所述刀片固定架；所述定向导向套内为中空的管体，所述连接杆的一端穿过所述定向导向套与所述刀片固定架相固定，所述连接杆的另一端与所述竖直驱动机构可转动连接；所述定向导向套的侧壁上设置有定向槽，所述导向件固定于所述连接杆上，本实用新型的冲切机头和冲切刀片，可切割多层的柔性材料，材料的吸附力要求低，解决振动刀切割易变形，切割多层材料移动等问题，符合用户的生产需求，提高工作效率。

Description

一种用于柔性材料切割的冲切机头

技术领域

本实用新型涉及材料切割工具的技术领域，具体涉及一种用于柔性材料切割的冲切机头。

背景技术

目前对纤维材料、纺织品等柔性材料的切割方式一般采用振动刀头切割，振动刀头切割是利用高振动频率(电机转速为17200r/min，振动幅度为1mm)，刀片刀刃相对于材料厚度方向高速来回振动，并同时按轨迹移动而切割材料，如图5所示。

上述切割方式在切割上述产品时，沿着切割轨迹方向会有一定的阻力，从而导致材料表面移位，由此振动刀头切割对吸附平台的真空吸附力要求较高；当材料层数增多和厚度变大时，在切割多层材料过程中，材料的上层往往吸附得不牢固，导致切割时材料会移动，切割精度下降，切割变形，产品出现拉丝、切割速度慢等难以解决的问题，严重影响切割效率和切割品质。因此，需要设计一种可以快速安全把多层的柔性材料切断，并且切割效果较好的切割刀头，是材料切割工具的技术领域的关注热点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述的不足之处，进而提供一种用于柔性材料切割的冲切机头。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于柔性材料切割的冲切机头，包括连接杆、刀片固定架、旋转驱动机构、竖直驱动机构、定向导向套和导向件，所述连接杆的下端设置有所述刀片固定架；

所述定向导向套内为中空的管体，所述连接杆的一端穿过所述定向导向套与所述刀片固定架相固定，所述连接杆的另一端与所述竖直驱动机构可转动连接；

所述定向导向套的侧壁上设置有定向槽，所述定向槽为纵向设置；所述导向件固定于所述连接杆上，且其两端分别插入所述定向槽内进行上下滑动；所述旋转驱动机构驱动所述定向导向套作旋转运动。

更具体地，所述竖直驱动机构包括刀头电机、偏心轮、竖直连接杆、连接套管和竖直连接轴承，所述刀头电机设置于所述偏心轮的一侧，竖直连接杆的两端分别安装于所述偏心轮一侧和所述连接套管的上端，所述连接杆的上端通过所述竖直连接轴承固定于所述连接套管的下端，来带动所述连接杆上下运动。

更具体地，所述旋转驱动机构包括旋转驱动电机、带轮、皮带、直线轴承、旋转套筒和连接杆外壳；所述直线轴承套接于所述连接杆的外壁，所述定向导向套套接于所述直线轴承的外壁，所述旋转套筒套接于所述定向导向套的外壁，所述连接杆外壳套接于所述旋转套筒的外壁，所述旋转驱动电机通过所述皮带连接所述带轮。

更具体地，还设置有机头升降机构，所述机头升降机构包括丝杆电机、丝杆电机座、联轴器、丝杆螺母、丝杆、丝杆底座和丝杆外壳，所述丝杆的一端通过所述联轴器与所述丝杆电机相连接；所述丝杆电机座设置于所述丝杆电机的下端，所述丝杆底座设置于所述丝杆的下端，所述丝杆螺母设置于所述丝杆底座的上方，所述丝杆外壳设置于所述丝杆电机座下端并包裹所述丝杆。

更具体地，还设置有连接座，所述连接座的顶端分别设置有丝杆通孔和机头通孔，所述丝杆和连接杆外壳分别穿过所述机头通孔和丝杆通孔，所述丝杆和连接杆外壳通过所述连接座相连接。

更具体地，还设置有冲切刀片，所述冲切刀片安装于所述刀片固定架上，所述冲切刀片的刀宽为5mm,刀峰角度的范围值为0-8°。

更具体地，还设置有竖直驱动外盖和滑动集成，所述机头升降机构可使所述连接座在所述滑动集成上滑动；所述竖直驱动外盖设置于所述连接座的上端。

本实用新型的有益效果：1.本实用新型的冲切机头和设计的冲切刀片，可切割多层的柔性材料，比振动刀片切割效果要好；同时柔性材料的吸附力要求低，只需将柔性材料定位即可，解决振动刀切割易变形，切割多层材料移动和产品切割拉丝的情况，符合用户的生产需求，提高工作效率，大大降低生产成本，市场前景可观；2.通过设置所述连接座，从而起到调整所述竖直驱动机构的整体高度，便于把切割装置在材料表面上上下移动进行切割；3.通过设置所述导向件卡插于所述定向槽上，所述旋转驱动机构驱动所述定向导向套作旋转运动，从而带动连接杆发生转动，由此控制冲切刀片旋转，实现冲切刀片进行不同转向的切割。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的一个实施例的冲切机头的截面示意图；

图2是本实用新型的一个实施例的冲切机头的结构示意图(除去部分部件)；

图3是本实用新型的一个实施例的定向导向套的结构示意图；

图4是本实用新型的一个实施例的连接座的结构示意图；

图5是本实用新型的一个实施例的振动刀片的切割受力示意图；

图6是本实用新型的一个实施例的冲切刀片的切割受力示意图；

图7是本实用新型的一个实施例的控制冲切机头的流程图。

其中：连接杆1、刀片固定架11、定向导向套2、定向槽21、导向件22、刀头电机31、偏心轮32、竖直连接杆33、连接套管34、竖直连接轴承35、旋转驱动电机41、带轮42、皮带43、直线轴承44、旋转套筒45、连接杆外壳46、丝杆电机51、丝杆电机座52、联轴器53、丝杆螺母54、丝杆55、丝杆底座56、丝杆外壳57、连接座6、丝杆通孔61、机头通孔62、竖直驱动外盖7、滑动集成8、振动刀片9、振动刀片刀锋91、冲切刀片10、冲切刀片刀锋101、柔性材料12。

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实用新型的技术方案。

一种用于柔性材料切割的冲切机头，如图1和2所示，包括连接杆1、刀片固定架11、旋转驱动机构、竖直驱动机构、定向导向套2和导向件22，所述连接杆1的下端设置有所述刀片固定架11；

所述定向导向套2内为中空的管体，如图3所示，所述连接杆1的一端穿过所述定向导向套2与所述刀片固定架11相固定，所述连接杆1的另一端与所述竖直驱动机构可转动连接；

所述定向导向套2的侧壁上设置有定向槽21，所述定向槽21为纵向设置；所述导向件22固定于所述连接杆1上，且其两端分别插入所述定向槽21内进行上下滑动；所述旋转驱动机构驱动所述定向导向套2作旋转运动。

本实用新型的冲切机头工作时，把冲切刀片10安装于所述刀片固定架11上，所述导向件22的两端沿着所述连接杆1的径向向外延伸后插入所述定向槽21内；当对材料(柔性材料)进行切割时，所述竖直驱动机构带动所述连接杆1在所述定向槽21内进行上下运动，从而实现冲切刀片10对材料进行冲切动作，达到竖直切割材料的效果；与此同时，当材料切割成不同形状的时候，冲切刀片10要有所旋转来符合切割角度，所述旋转驱动机构驱动所述定向导向套2作旋转运动，由于所述导向件22卡插于所述定向槽21上，从而带动连接杆32发生转动，由此控制冲切刀片10旋转，实现冲切刀片10进行不同转向的切割。

更具体地，所述竖直驱动机构包括刀头电机31、偏心轮32、竖直连接杆33、连接套管34和竖直连接轴承35，所述刀头电机31设置于所述偏心轮32的一侧，竖直连接杆33的两端分别安装于所述偏心轮32一侧和所述连接套管34的上端，所述连接杆1的上端通过所述竖直连接轴承35固定于所述连接套管34的下端，来带动所述连接杆1上下运动。

所述竖直驱动机构由所述刀头电机31控制偏心轮32转动，然后通过所述竖直连接杆33带动所述连接套管34下端的连接杆1进行上下运动，从而使得能对柔性材料竖直进行切割，设置所述竖直连接轴承35，能把所述连接杆1稳定固定于所述连接套管34上，从而可带动所述连接杆1上下运动。

更具体地，所述旋转驱动机构包括旋转驱动电机41、带轮42、皮带43、直线轴承44、旋转套筒45和连接杆外壳46；所述直线轴承44套接于所述连接杆1的外壁，所述定向导向套2套接于所述直线轴承44的外壁，所述旋转套筒45套接于所述定向导向套2的外壁，所述连接杆外壳46套接于所述旋转套筒45的外壁，所述旋转驱动电机41通过所述皮带43连接所述带轮42。

所述旋转驱动机构由所述旋转驱动电机41控制所述皮带43转动，从而使得带轮42进行转动，所述带轮42的转动会带动连接杆外壳46旋转，随之直线轴承44、旋转套筒45和定向导向套2一起转动，从而所述连接杆1也一同地转动，由此控制冲切刀片10的旋转角度，使得能进行不同转向的切割。

更具体地，还设置有机头升降机构，所述机头升降机构包括丝杆电机51、丝杆电机座52、联轴器53、丝杆螺母54、丝杆55、丝杆底座56和丝杆外壳57，所述丝杆55的一端通过所述联轴器53与所述丝杆电机51相连接；所述丝杆电机座52设置于所述丝杆电机51的下端，所述丝杆底座56设置于所述丝杆55的下端，所述丝杆螺母54设置于所述丝杆底座56的上方，所述丝杆外壳57设置于所述丝杆电机座52下端并包裹所述丝杆55。

当需要调整整个冲切机头时，所述机头升降机构的丝杆55通过所述丝杆电机51进行上下旋转运动，所述丝杆55通过丝杆螺母54旋转，所述丝杆55的顶端可在所述丝杆底座56内上下移动。

更具体地，还设置有连接座6，如图4所示，所述连接座6的顶端分别设置有丝杆通孔61和机头通孔62，所述丝杆55和连接杆外壳46分别穿过所述机头通孔62和丝杆通孔61，所述丝杆55和连接杆外壳46通过所述连接座6相连接。

所述连接座4把所述丝杆55和连接杆外壳46连接固定一起，当所述丝杆55上下移动，所述连接杆外壳46内包裹的部件也同样进行上下移动，从而所述连接座4起到调整所述竖直驱动机构的整体高度，便于把切割装置在材料表面上上下移动进行切割。

更具体地，还设置有冲切刀片10，如图6所示，所述冲切刀片10安装于所述刀片固定架11上，所述冲切刀片10的刀宽为5mm,刀峰角度的范围值为0-8°。

如图6所示，冲切刀片刀锋101向下施力进行切割，相比之下，振动刀片刀锋91主要用侧面刀锋来施力进行切割，如图5所示，由此，采用上述设计的冲切刀片10，一方面，材料只有受到轨迹垂直方向的力，冲切切割力变大，可切割多层的材料，比振动刀片9切割效果要好；另一方面，由于对材料没有轨迹方向的受力，要求材料的吸附力也较低，只需将材料定位即可进行切割，切割后对针织制料不会产生切割拉丝的情况，符合用户的生产需求，提高工作效率，大大降低生产成本。

更具体地，还设置有竖直驱动外盖7和滑动集成8，所述机头升降机构可使所述连接座6在所述滑动集成8上滑动；所述竖直驱动外盖7设置于所述连接座6的上端。

设置有竖直驱动外盖7，保护所述竖直驱动机构的内部元件，防止尘埃等微粒进入内部元件，延长设备的使用寿命。所述滑动集成8包括滑轨、滑块和安装板，所述滑轨设置于所述丝杆外壳的一侧，所述滑块设置于所述滑轨上，所述滑块通过所述安装板与所述连接座相连。通过所述安装板把所述连接座6与所述滑块相连接，所述丝杆外壳外侧设置有滑轨，通过所述机头升降机构中的所述丝杆55旋转，可带动所述连接座6在所述滑轨上上下滑动，从而调节冲切机头的高度，以使得冲切刀片10与材料存在一定的距离，便于放置材料。

一种使用上述的用于柔性材料切割的冲切机头的控制方法，如图7所示，采用计算机程序进行控制冲切，把裁断工具安装于刀片固定架上，包括步骤如下：

步骤1：启动开关，可通过伺服启动灯来判断伺服是否启动，若伺服启动灯亮起，执行回零操作，若伺服启动灯不亮，回位停止开关；

步骤2：执行回零操作，判断丝杆和连接杆回零是否正常，若正常，调整刀头的下刀量，若不正常，根据各轴回零传感器的状态，执行回零操作；

步骤3：操作员通过控制机在人机界面上设定刀宽和相关需切割形状的图形数据，根据刀宽生成最高限速速度Vh，根据接收上位机(即是控制机)的图形数据执行工作操作；

步骤4：判断当前设定的速度是否大于最高限速速度Vh，若是大于最高限速速度，继续判断当前处理线条是否是长线条，若是，按最高限速速度处理当前线条；若不是大于最高限速速度，处理当前线条；

步骤5：判断内存里是否还有线条待处理，若有，继续执行步骤4，若没有，执行结束工作。

安装冲切刀片10在冲切刀头上后，开始对材料进行切割，相对来说冲切机头的刀头频率低，其刀头电机31转速为3000r/min，振动幅度为25mm，冲切机头的冲切刀片10在冲切材料时，刀片离开材料进行冲切，从最上层材料，直接冲切到最下层。

冲切机头的刀头以刀片的最高点、最低点和一个轨迹移动量组成一个冲切步骤，由若干个冲切步骤连续冲切形成冲切轨迹，完成样片冲切过程。由于材料只有受到轨迹垂直方向的力，冲切的切割力大，可切割多层的材料。相比振动刀头的切割效果要好，冲切机头要求的吸附力小，只需吸附固定材料便可进行切割工序，对针织制料也不会产生切割拉丝的情况。

其中，冲切刀片10的切割速度＝冲切频率*移动量，冲切频率是由冲切机头的刀头升降结构的刀头电机31的转速而决定的，刀头电机31的转速为3000r/min，冲切刀片10的移动量是由刀片刀刃的宽度而决定的，由此其宽度影响着冲切刀片10的切精度，即使轨迹分辨率。

例如：假设冲切刀片10刀刃的宽度为4.5mm，那么一个周期的移动量为≤4.5mm，计算其冲切最大切割速度为3000r/min*4.5mm÷60s＝225mm/s；

假设冲切刀片10刀刃的宽度为8mm，那么一个周期的移动量为≤8mm，计算其冲切最大切割速度为3000r/min*8mm÷60s＝400mm/s；

由此若需要加快冲切的切割速度，只要加宽刀片刀刃宽度便可加快进行切割。同时本实用新型的冲切刀片10的振动幅度为25mm，由于冲切刀片10在回转至最高点时需要离开材料表面，所以要求切割多层材料的厚度在20mm以内。

更进一步地，所述长线条为长度大于(Vh*Vh-V0*V0)/a的线条，Vh为最高限速速度，V0为初速度，a为加速度。

当切割速度大于最高限速速度，继续判断当前处理线条是否是长线条，若是，按最高限速速度处理当前线条；根据切割要求，设定安全系数为0.9，冲切刀片108的上下往复速度为50r/s，刀宽为6mm.那么最高限速速度不能超过50*6*0.9＝270mm/s的速度。

本实用新型的冲切机头工作时，启动刀头电机31、旋转驱动电机41和丝杆电机51，把冲切刀片10安装于所述刀片固定架11上，当需要调整整个冲切机头时，所述机头升降机构的丝杆55通过所述丝杆电机51进行上下运动，穿过所述连接座6中的所述连接杆外壳46随着丝杆55的转动位移而上下移动，从而起到调整所述竖直驱动机构的整体高度，便于移动到材料上方进行切割。当对材料进行切割时，所述竖直驱动机构由所述刀头电机31控制所述偏心轮32转动，然后带动所述连接套管34下端的连接杆1进行上下运动，从而实现对材料进行冲切；当材料切割成不同形状的时，所述旋转驱动机构的旋转驱动电机41会控制皮带43进行转动，所述皮带43转动带动带轮42的转动，从而带动连接杆1发生转动，使得冲切刀片10的旋转到一定角度进行切割。现在采用冲切机头切割，其平台的真空吸附力不需要很大，能定位材料即可，它利用冲床原理，冲切刀片10将材料斩下来，通过连续的切割轨迹来切割柔性材料12；材料受刀为轨迹的垂直方向，而不是轨迹移动方向，因此在切割过程中材料不会移动，并且针对多层冲切样片的效果有改进，切割的样片上下大小一致，特别是柔软而有弹性的材料(如针织制料)，解决振动刀切割易变形及切割多层材料移动的情况，符合用户的生产需求，提高工作效率，大大降低生产成本。

以上过程通过外设设备系统输入相关数据进行控制切割过程，在丝杆55、连接杆1等旋转轴的附近设置有传感器，根据传感器来查看各旋转轴的回零情况进行下一步工序。根据使用的冲切刀片10的刀宽，在系统自动生产最高限速速度Vh，通过传感器来判断当前设定的速度是否大于最高限速速度，若是大于最高限速速度，继续判断当前处理线条是否是长线条，若是，按最高限速速度处理当前线条；若不是大于最高限速速度，按当前设定速度来处理当前线条；然后继续判断内存里是否还有线条待处理，若有，重新判断当前设定的速度是否大于最高限速速度来进行下刀切割材料，若没有，切割工作完成，本实用新型的控制方法体现了自动化，智能化，能根据材料的实际情况进行多次切割，完成切割的效果较好，市场前景可观。

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 (7)

1.一种用于柔性材料切割的冲切机头，其特征在于：包括连接杆、刀片固定架、旋转驱动机构、竖直驱动机构、定向导向套和导向件，所述连接杆的下端设置有所述刀片固定架；

所述定向导向套内为中空的管体，所述连接杆的一端穿过所述定向导向套与所述刀片固定架相固定，所述连接杆的另一端与所述竖直驱动机构可转动连接；

所述定向导向套的侧壁上设置有定向槽，所述定向槽为纵向设置；所述导向件固定于所述连接杆上，且其两端分别插入所述定向槽内进行上下滑动；所述旋转驱动机构驱动所述定向导向套作旋转运动。

2.根据权利要求1所述的用于柔性材料切割的冲切机头，其特征在于：所述竖直驱动机构包括刀头电机、偏心轮、竖直连接杆、连接套管和竖直连接轴承，所述刀头电机设置于所述偏心轮的一侧，竖直连接杆的两端分别安装于所述偏心轮一侧和所述连接套管的上端，所述连接杆的上端通过所述竖直连接轴承固定于所述连接套管的下端，来带动所述连接杆上下运动。

3.根据权利要求1所述的用于柔性材料切割的冲切机头，其特征在于：所述旋转驱动机构包括旋转驱动电机、带轮、皮带、直线轴承、旋转套筒和连接杆外壳；所述直线轴承套接于所述连接杆的外壁，所述定向导向套套接于所述直线轴承的外壁，所述旋转套筒套接于所述定向导向套的外壁，所述连接杆外壳套接于所述旋转套筒的外壁，所述旋转驱动电机通过所述皮带连接所述带轮。

4.根据权利要求1所述的用于柔性材料切割的冲切机头，其特征在于：还设置有机头升降机构，所述机头升降机构包括丝杆电机、丝杆电机座、联轴器、丝杆螺母、丝杆、丝杆底座和丝杆外壳，所述丝杆的一端通过所述联轴器与所述丝杆电机相连接；所述丝杆电机座设置于所述丝杆电机的下端，所述丝杆底座设置于所述丝杆的下端，所述丝杆螺母设置于所述丝杆底座的上方，所述丝杆外壳设置于所述丝杆电机座下端并包裹所述丝杆。

5.根据权利要求1所述的用于柔性材料切割的冲切机头，其特征在于：还设置有连接座，所述连接座的顶端分别设置有丝杆通孔和机头通孔，所述丝杆和连接杆外壳分别穿过所述机头通孔和丝杆通孔，所述丝杆和连接杆外壳通过所述连接座相连接。

6.根据权利要求1所述的用于柔性材料切割的冲切机头，其特征在于：还设置有冲切刀片，所述冲切刀片安装于所述刀片固定架上，所述冲切刀片的刀宽为5mm,刀峰角度的范围值为0-8°。

7.根据权利要求1所述的用于柔性材料切割的冲切机头，其特征在于：还设置有竖直驱动外盖和滑动集成，所述机头升降机构可使所述连接座在所述滑动集成上滑动；所述竖直驱动外盖设置于所述连接座的上端。