CN206426193U - 具有多自由度保护结构的快装切割刀具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多自由度保护结构的快装切割刀具。本实用新型第一轴芯穿过滚轮，两端分别与翻转臂一侧的两个端点配合，并且用第一锁紧螺母锁死；第二轴芯分别穿过翻转臂另一侧的两个端点、滑块一侧的开孔以及扭簧的一个扭臂，扭臂置于滑块连接桥的下侧；扭簧的另一个扭臂置于翻转臂的连接杆下侧；两个弹簧通过导柱分别安装在凸台，两个弹簧的自由端置放在滑块的两侧的凹槽内，两个刀片放置在导轨上表面的刀片槽，用锁紧螺母将导轨与刀具支架相固定。本实用新型提升刀具的使用效率、降低刀具更换成本、保护操作安全。

Description

具有多自由度保护结构的快装切割刀具

技术领域

本实用新型属于机械制造领域，具体涉及到一种具有多自由度保护结构的快装切割刀具。

背景技术

切削加工是机械制造领域的主要方法。它用切削工具把坯料或工件上多余的材料层切去，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。切削工具统称为刀具。刀具分机床用、手用。在机械制造中，刀具能够用于切削金属、高分子等各种各样的材料。切削加工在机床、模具制造、汽车及零部件制造、通用机械制造、船舶制造、航空航天、风电、轨道交通、电子电器、五金及非金属材料制造等多个终端应用行业中具有广泛的应用。

切断刀具是一类特殊的刀具，包括：镶齿锯片、带锯、弓锯、切断车刀、锯片铣刀、手工工具等多种子类。很多切断工具的刃口保护不好，一方面容易割伤使用者的肢体、非加工物体；另一方面也容易让工作刃口直接磕碰到硬物，损伤刃口。

什么样的工业有切割工艺。制药、服装、机械加工。制药(鹿茸、人参)，服装(布料、线)，机械(板材、线材)。

软质材料在什么领域有广泛应用。因为软质材料具有弹性大、形变量大、不确定因素多等棘手问题，需要设计特殊的切割工具，使用特定的切割方法才能顺利完成切割。

布基胶带、塑料胶带在线束包扎领域有广泛应用。汽车、轮船、家电、设备。在使用胶带的时候，切割工艺是最重要的工艺之一。

当前，胶带的切割工艺，基本上沿袭了传统的人工切割工艺。操作者使用剪刀、刀片、指环刀等简单工具，对胶带进行剪切或者直切。此类切割方法具有多种缺点。首先，操作者需要熟练使用刀具进行切割；否则，不容易割断胶带，造成切割效率低下，成功率低。其次，刀具受力不佳，容易折断，更换成本高。再次，刀具裸露，容易割伤操作者的手指，造成工伤。

如何隔离切断刀具与非加工物体或使用者的身体成为切断刀具安全防护的重要工程命题。普通的保护方法，采用了刃口加上外套的方式。这种保护方法虽然结构非常简单，但是，使用时并不方便，需要人工摘除或套上，影响了工作效率。而且，在使用工具的时候，不能实时地保护使用者和刃口接触，容易造成劳动损伤。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种具有多自由度保护结构的快装切割刀具及使用方法。本实用新型能够大幅度地提升刀具的使用效率、降低刀具更换成本、保护操作安全。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种具有多自由度保护结构的快装切割刀具，包括翻转臂、滚轮、扭簧、第一轴芯、第二轴芯、滑块、第一弹簧、第二弹簧、刀具支架、第一刀片、第二刀片、导轨、第一导柱、挡块、第二导柱；

第一轴芯穿过滚轮，两端分别与翻转臂一侧的两个端点配合，并且用第一锁紧螺母锁死，使得翻转臂具有一个自由度旋转的能力旋转副；

第二轴芯分别穿过翻转臂另一侧的两个端点、滑块一侧的开孔以及扭簧的一个扭臂，扭臂置于滑块连接桥的下侧；扭簧的另一个扭臂置于翻转臂的连接杆下侧，使得翻转臂与滑块之间形成一个具有回弹复位能力的自由旋转副；

导轨上表面开有刀片槽，用于放置第一刀片和第二刀片，且临近刀片槽设置有三个螺纹孔；待到第一刀片和第二刀片放置在导轨上表面的刀片槽后，将刀具支架的一个侧面与导轨上表面对准，第二锁紧螺母和第三锁紧螺母穿过导轨两侧的螺纹孔，将导轨与刀具支架相固定；导轨下表面远离刀片槽的一端设置有两个凸台，将第一导柱和第二导柱分别安装在凸台上，然后将第一弹簧和第二弹簧套装在第一导柱和第二导柱；

滑块上表面与导轨下表面相连接，具体的：第一弹簧和第二弹簧的自由端置放在滑块上表面设置的凹槽内，挡块的一端穿过滑块的长条形通孔后，与导轨上设置的位于中间的螺纹孔通过螺纹锁紧在导轨上，从而使得滑块和导轨形成一个具有回弹复位能力的自由平动副。

翻转臂包括固定臂和连接杆，两端的固定臂通过中间的连接杆相连接，且固定臂的两端均开有通孔；具体的：第一轴芯穿过滚轮后，其两端分别与翻转臂一侧的固定臂上设置的通孔配合，并且用第一锁紧螺母将第一轴芯与翻转臂上的固定臂锁死固定，从而使得翻转臂具有一个自由度旋转的能力旋转副。

滑块上表面的两个侧边设置有两条一端开放的凹槽，中间开有长条形通孔，且滑块上表面的一个侧边设置有两个凸起，凸起上开有通孔，同时该侧边设置有与扭簧相连接的连接桥，该连接桥为半圆柱形的凹槽，且该槽内开有圆形槽，该圆形槽用于和扭簧的一个扭臂连接；具体的：第二轴芯依次穿过翻转臂一侧的固定臂上设置的通孔、凸起上开有通孔以及扭簧另一个扭臂上设置的套圈，第二轴芯的两端分别与两个固定臂相连接；扭簧该扭臂上设置的套圈与连接桥位置相配合；扭簧另一个扭臂设置在翻转臂中间的连接杆下侧，从而使得翻转臂与滑块之间形成一个具有回弹复位能力的自由旋转副。

一种具有多自由度保护结构的快装切割刀具的使用方法，具体如下：

首先，待切割胶带跨过滚轮的过程中，会产生与滚轮的摩擦力；滚轮绕第一轴芯滚动后，大幅度地降低待切割胶带与滚轮的相互摩擦力，保证待切割胶带顺利绕过滚轮，以便对滚轮施加径向压力；

其次，待切割胶带向滚轮施加向下的径向压力的过程中，径向力逐级传递到翻转臂及扭簧，迫使扭簧变形，翻转臂向下翻转；滚轮和翻转臂让出空间，令第一刀片和第二刀片裸露在外，甚至与待切割胶带直接接触，实施切割；

再次，当胶带推动翻转臂到达死点后；待切割胶带若未切断，会继续向滚轮施加向后的径向压力，该径向压力会传递到第一弹簧和第二弹簧上，迫使第一弹簧和第二弹簧产生压缩形变；此时，滑块沿着导轨向后移动，让出更多空间，让待切割胶带与呈V字型的第一刀片和第二刀片结构充分接触，彻底切断胶带；切断胶带后，胶带张力消失；所有弹性元件无外界压力，迅速恢复形变，使得滑块和翻转臂复位；滚轮也恢复到原位置。

本实用新型的有益说明如下：

(1)它使用了普通的美工刀片，刀片破损后，更换成本低，具有很好的经济性。

(2)采用了V字型双美工刀片结构，提升胶带应力集中度，提升切割效率，具有高效实用性。

(3)给出了一套具有三个自由度的保护结构，即能保证切割的流畅性，又能有效地保护操作者不受刀片误伤，具有安全性。

(4)采用组合结构，刀具安装和拆卸方便，有益于美工刀片的快速拆卸、安装及更换。

(5)采用双侧V型导轨结构，使得滑块平移运动更加平稳，避免单一导轨锁死现象。

(6)采用滚轮结构，有助于胶带滑动，保证切割准备过程的顺畅性。

(7)此类刀具结构能够应用于各类胶带切割自动化装备，作为自动化装备的重要部件。

为了提升刀具的使用效率、降低刀具更换成本、保护操作安全，本实用新型给出了一种新型的刀具。它使用了普通的美工刀片，刀片破损后，更换成本低；采用了V字型双美工刀片结构，提升胶带应力集中度，提升切割效率。同时，给出了一套具有三个自由度的保护结构，即能保证切割的流畅性，又能有效地保护操作者不受刀片误伤。

附图说明

图1为本实用新型装配前示意图；

图2为本实用新型装配后示意图；

图3为本实用新型使用过程示意图；

图4为本实用新型翻转臂示意图；

图5为本实用新型滑块上表面示意图；

图6为本实用新型滑块下表面示意图；

图7为本实用新型导轨上表面示意图；

图8为本实用新型导轨下表面示意图；

其中，翻转臂1、滚轮2、扭簧3、第一轴芯4、第二轴芯5、滑块6、第一弹簧7、第二弹簧8、刀具支架9、第一刀片10、第二刀片11、导轨12、第一锁紧螺母13、第一导柱14、第二锁紧螺母15、挡块16、第三锁紧螺母17、第二导柱18；固定臂1-1、连接杆1-2、通孔1-3、凹槽6-1、长条形通孔6-2、凸起6-3、通孔6-4、连接桥6-5、刀片槽12-1、螺纹孔12-2、凸台12-3。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1和2所示，一种具有多自由度保护结构的快装切割刀具，包括翻转臂1、滚轮2、扭簧3、第一轴芯4、第二轴芯5、滑块6、第一弹簧7、第二弹簧8、刀具支架9、第一刀片10、第二刀片11、导轨12、第一锁紧螺母13、第一导柱14、第二锁紧螺母15、挡块16、第三锁紧螺母17、第二导柱18。

如图1和4所示，翻转臂1的剖面为工字型，两端的固定臂1-1通过中间的连接杆1-2相连接，且固定臂1-1的两端均开有通孔1-3；第一轴芯4穿过滚轮2后，其两端分别与翻转臂1一侧的固定臂1-1上设置的通孔1-3配合，并且用第一锁紧螺母13将第一轴芯4与翻转臂1上的固定臂1-1锁死固定，从而使得翻转臂1具有一个自由度旋转的能力旋转副。

如图1、5和6所示，滑块6上表面的两个侧边设置有两条一端开放的凹槽6-1，中间开有长条形通孔6-2，且滑块6上表面的一个侧边设置有两个凸起6-3，凸起6-3上开有通孔6-4，同时该侧边设置有与扭簧3相连接的连接桥6-5，该连接桥为半圆柱形的凹槽，且该槽内开有圆形槽，该圆形槽用于和扭簧3的一个扭臂连接；第二轴芯5依次穿过翻转臂1一侧的固定臂1-1上设置的通孔1-3、凸起6-3上开有通孔6-4以及扭簧3另一个扭臂上设置的套圈，第二轴芯5的两端分别与两个固定臂1-1相连接；扭簧3该扭臂上设置的套圈与连接桥6-5位置相配合；扭簧3另一个扭臂设置在翻转臂1中间的连接杆1-2下侧，从而使得翻转臂1与滑块6之间形成一个具有回弹复位能力的自由旋转副，参看图3所述的第二自由度。

如图1、7和8所示，导轨12上表面开有刀片槽12-1，用于放置第一刀片10和第二刀片11，且临近刀片槽设置有三个螺纹孔12-2；待到第一刀片10和第二刀片11放置在导轨12上表面的刀片槽12-1后，将刀具支架9的一个侧面与导轨12上表面对准，第二锁紧螺母15和第三锁紧螺母17穿过导轨12两侧的螺纹孔12-2，将导轨12与刀具支架9相固定；导轨12下表面远离刀片槽12-1的一端设置有两个凸台12-3，将第一导柱14和第二导柱18分别安装在凸台12-3上，然后将第一弹簧7和第二弹簧8套装在第一导柱14和第二导柱18；

刀具支架9的截面为U字型，其U字型底部开有长条形通槽，用于穿过待切割物料；

滑块6上表面与导轨12下表面相连接，具体的：第一弹簧7和第二弹簧8的自由端置放在滑块6上表面设置的凹槽6-1内，挡块16的一端穿过滑块6的长条形通孔6-2后，与导轨12上设置的位于中间的螺纹孔12-2通过螺纹锁紧在导轨12上，从而使得滑块6和导轨12形成一个具有回弹复位能力的自由平动副。参看图3所述的第三自由度。

如图3所示，一种具有多自由度保护结构的快装切割刀具的使用方法，具体如下：

首先，待切割胶带跨过滚轮2的过程中，会产生与滚轮2的摩擦力。滚轮2绕第一轴芯4滚动后，大幅度地降低待切割胶带与滚轮2的相互摩擦力，保证待切割胶带顺利绕过滚轮2，以便对滚轮2施加径向压力。

其次，待切割胶带向滚轮2施加向下的径向压力的过程中，径向力逐级传递到翻转臂1及扭簧3，迫使扭簧3变形，翻转臂1向下翻转。滚轮2和翻转臂1让出空间，令第一刀片10和第二刀片11裸露在外，甚至与待切割胶带直接接触，实施切割。

再次，当胶带推动翻转臂1到达死点后。待切割胶带若未切断，会继续向滚轮2施加向后的径向压力，该径向压力会传递到第一弹簧7和第二弹簧8上，迫使第一弹簧7和第二弹簧8产生压缩形变。此时，滑块6沿着导轨12向后移动，让出更多空间，让待切割胶带与呈V字型的第一刀片10和第二刀片11结构充分接触，彻底切断胶带。切断胶带后，胶带张力消失。所有弹性元件无外界压力，迅速恢复形变，使得滑块6和翻转臂1复位。滚轮2也恢复到原位置。

本实用新型使用方法的进一步说明：

采购普通美工刀片，沿着刀片的凹痕，按合理位置折断，选择2块置放在1置放在滑块6的V字型凹槽内，按照前面所述装配方法，迅速装好刀具。

将胶带一端固定在刀具支架9上。另一端用手向拉扯，让胶带与滚轮2产生施加径向压力，借助刀具的多级自由度结构，刀具的美工刀片刀锋会接触到胶带，在V字型位置产生应力集中，利用剪切应力撕裂胶带，完成切割。翻转臂1和滚轮2结构自动地恢复到初始位置，阻挡了美工刀片的刀锋直接与外界物体接触，提升刀具使用过程的安全性。

若长期使用该工具切割胶带，美工刀片的刀锋会破损，可重复上述步骤，快速更换刀片，并重新投入使用。

本实用新型中使用的第一刀片10和第二刀片11采用了美工刀片。美工刀片使用普通，价格便宜，刀锋锋利，性价比极高。利用美工刀片的自然斜度成对使用，可形成一种V字型结构。其尖角处能够对待切割胶带产生局部应力集中，及非常大的剪切应力，更容易让胶带破损。此外，滑块6的V字型凹槽，与美工刀片贴合，并从四周限位，美工刀片自身不用锁紧螺母锁死，也不会从滑块6脱落。

翻转臂1和滚轮2结构的初始位置或者复位位置在刀片刀锋外侧，阻挡了第一刀片10和第二刀片11的刀锋直接与外界物体接触，提升了刀具使用过程的安全性。全部结构采用了分体设计，容易拆卸与安装，即有益于加工，又有益于快速更换刀片。提升了刀具的实用性。

Claims (3)

1.具有多自由度保护结构的快装切割刀具，其特征在于包括翻转臂(1)、滚轮(2)、扭簧(3)、第一轴芯(4)、第二轴芯(5)、滑块(6)、第一弹簧(7)、第二弹簧(8)、刀具支架(9)、第一刀片(10)、第二刀片(11)、导轨(12)、第一导柱(14)、挡块(16)、第二导柱(18)；

第一轴芯(4)穿过滚轮(2)，两端分别与翻转臂(1)一侧的两个端点配合，并且用第一锁紧螺母(13)锁死，使得翻转臂(1)具有一个自由度旋转的能力旋转副；

第二轴芯(5)分别穿过翻转臂(1)另一侧的两个端点、滑块(6)一侧的开孔以及扭簧(3)的一个扭臂，扭臂置于滑块(6)连接桥的下侧；扭簧(3)的另一个扭臂置于翻转臂(1)的连接杆下侧，使得翻转臂(1)与滑块(6)之间形成一个具有回弹复位能力的自由旋转副；

导轨(12)上表面开有刀片槽(12-1)，用于放置第一刀片(10)和第二刀片(11)，且临近刀片槽设置有三个螺纹孔(12-2)；待到第一刀片(10)和第二刀片(11)放置在导轨(12)上表面的刀片槽(12-1)后，将刀具支架(9)的一个侧面与导轨(12)上表面对准，第二锁紧螺母(15)和第三锁紧螺母(17)穿过导轨(12)两侧的螺纹孔(12-2)，将导轨(12)与刀具支架(9)相固定；导轨(12)下表面远离刀片槽(12-1)的一端设置有两个凸台(12-3)，将第一导柱(14)和第二导柱(18)分别安装在凸台(12-3)上，然后将第一弹簧(7)和第二弹簧(8)套装在第一导柱(14)和第二导柱(18)；

滑块(6)上表面与导轨(12)下表面相连接，具体的：第一弹簧(7)和第二弹簧(8)的自由端置放在滑块(6)上表面设置的凹槽内，挡块(16)的一端穿过滑块(6)的长条形通孔后，与导轨(12)上设置的位于中间的螺纹孔(12-2)通过螺纹锁紧在导轨(12)上，从而使得滑块(6)和导轨(12)形成一个具有回弹复位能力的自由平动副。

2.根据权利要求1所述的具有多自由度保护结构的快装切割刀具，其特征在于翻转臂(1)包括固定臂(1-1)和连接杆(1-2)，两端的固定臂(1-1) 通过中间的连接杆(1-2)相连接，且固定臂(1-1)的两端均开有通孔(1-3)；具体的：第一轴芯(4)穿过滚轮(2)后，其两端分别与翻转臂(1)一侧的固定臂(1-1)上设置的通孔(1-3)配合，并且用第一锁紧螺母(13)将第一轴芯(4)与翻转臂(1)上的固定臂(1-1)锁死固定，从而使得翻转臂(1)具有一个自由度旋转的能力旋转副。

3.根据权利要求1所述的具有多自由度保护结构的快装切割刀具，其特征在于滑块(6)上表面的两个侧边设置有两条一端开放的凹槽(6-1)，中间开有长条形通孔(6-2)，且滑块(6)上表面的一个侧边设置有两个凸起(6-3)，凸起(6-3)上开有通孔(6-4)，同时该侧边设置有与扭簧(3)相连接的连接桥(6-5)，该连接桥为半圆柱形的凹槽，且该槽内开有圆形槽，该圆形槽用于和扭簧(3)的一个扭臂连接；具体的：第二轴芯(5)依次穿过翻转臂(1)一侧的固定臂(1-1)上设置的通孔(1-3)、凸起(6-3)上开有通孔(6-4)以及扭簧(3)另一个扭臂上设置的套圈，第二轴芯(5)的两端分别与两个固定臂(1-1)相连接；扭簧(3)该扭臂上设置的套圈与连接桥(6-5)位置相配合；扭簧(3)另一个扭臂设置在翻转臂(1)中间的连接杆(1-2)下侧，从而使得翻转臂(1)与滑块(6)之间形成一个具有回弹复位能力的自由旋转副。