纸管切割机的制作方法

本发明涉及纸管加工设备技术领域，尤其是一种用于将纸管切开的纸管切割机。

背景技术：

纸管作为日常生活中常见的一种产品，具有广泛的应用，例如胶带、卷纸、塑料薄膜等产品，都选用纸管来作为内芯。制作纸管时，先将一定厚度和硬度的纸配合胶水，在专用卷管设备上将硬纸绕制成纸管，由于绕制过程是连续的，在制造过程中，需要将纸管切割成长度在一米到数米的长纸管。此时的纸管长度很长，无法直接应用到胶带、卷纸等产品中，因此还需要专用的纸管切割设备，将长纸管切割成指定长度的小段纸管。但是，现有技术的纸管切割设备具有很多技术问题。

第一，现有技术中，纸管切割设备只具有一根或者两根芯轴，芯轴直径略微小于纸管的内径，纸管套装在芯轴上，不会发生大幅度的径向摆动。纸管切割设备的切刀将纸管切成一定长度的小段纸管，一根长纸管切割完成后，工人将另外一根长纸管套在芯轴上再进行切割。由于现有纸管切割设备只有一根芯轴用于切割，或者两根芯轴交替切割，用于加工小直径的纸管时，加工效率很低。

第二，切割设备工作时，纸管在卡盘的带动下高速旋转，切刀向纸管靠近并与高速旋转的纸管相切，利用两者之间的摩擦力将纸管切断，但是切割机自身无法确认切刀什么时候将纸管切断，因此现有技术中通常是设定一个较大的切刀前进量，确保切刀有足够的切割量，将纸管完全切断。但是纸管内部是金属芯轴，而且纸管内壁和芯轴之间的间距很小，切刀在切断纸管后，继续前进过程中很容易与芯轴碰撞，导致切刀卷刃，造成在后续切割过程中切口不光滑，影响纸管质量，甚至造成报废，并且需要频繁更换切刀，降低加工效率。而且，由于切刀与芯轴经常碰撞，切刀将芯轴表面划伤，经过一段时间以后，芯轴表面被切刀划出伤痕，造成芯轴表面凹凸不平，容易导致纸管在高速转动时不稳定，也会造成切口不光滑，影响切割质量，并且需要更换芯轴，增加加工成本。

技术实现要素：

本申请人针对现有纸管切割机中，存在的加工效率低，以及无法自动检测切刀位置，导致切刀与芯轴碰撞造成损伤，影响加工效率，增加维护成本等问题，提供一种新型的纸管切割机，可以同时切割两根纸管，提高加工效率，而且可以感应切刀的位置，避免切刀和芯轴碰撞而损伤，降低维护成本，提高切割机加工效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种纸管切割机，包括机架和控制系统，机架的一端安装芯轴固定装置和驱动装置，另一端安装夹紧旋转装置；所述芯轴固定装置中心位置安装中心辊，边缘安装有n根芯轴，n为偶数，每两根芯轴组成一组芯轴组；所述机架上还安装有水平移动装置，水平移动装置上方安装有切刀装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述芯轴固定装置包括第一固定盘和第二固定盘，两个固定盘之间通过连接套连接；所述第一固定盘和第二固定盘的边缘加工有芯轴安装孔，芯轴安装孔位置安装有调节座，调节座侧面有中心调整螺钉，调节座具有与芯轴安装孔贯通的中心通孔；所述芯轴固定在调节座和芯轴安装孔中。

所述第一固定盘边缘均匀分布有4个销轴孔，每两个销轴孔之间安装有两根芯轴；所述芯轴固定装置还包括第三气缸，第三气缸的活塞杆连接有固定杆。

所述芯轴的直径与芯轴安装孔的孔径间隙配合，或者略小于芯轴安装孔的孔径。

所述n为4或者6或者8；同一芯轴组的两根芯轴的距离，大于两个芯轴组相邻的芯轴之间的距离。

所述芯轴的数量为4根，均匀分布在固定盘的边缘。

所述切刀装置包括第二气缸，第二气缸的活塞杆连接滑块，滑块安装在导轨上，导轨固定在基座上；所述滑块上固定有绝缘座，绝缘座具有绝缘材料，绝缘材料中加工有通孔，孔内安装可导电的连接轴；连接轴一端连接切刀固定盘，切刀固定盘上安装有切刀，连接轴另一端连接切刀转动机构；所述绝缘座上安装有信号线，信号线一端与连接轴电学导通，另一端与控制系统连通，切刀依次通过切刀固定盘、连接轴、信号线与控制系统连通。

所述绝缘座安装有金属导电螺栓，导电螺栓穿过绝缘材料后与连接轴接触，导电螺栓外部连接信号线。

所述切刀转动机构由步进电机和减速齿轮组成，减速齿轮为绝缘材料。

所述切刀装置具有上下两套，两组切刀装置固定在一起。

所述机架上还设置有轴承孔，中心辊的一端固定在芯轴固定装置上，另一端插入轴承孔，与第四气缸的活塞杆连接。

所述夹紧旋转装置包括卡盘和卡盘后方的顶杆，卡盘正对用于切割加工的芯轴的自由端；所述顶杆紧邻卡盘的一端安装有锥形的顶杆头，另一端连接第一气缸的活塞杆。

所述水平移动装置包括第二电机，第二电机的输出轴连接有丝杆，丝杆两端安装有连接座，切刀装置安装在丝杆螺母上。

所述驱动装置包括第三电机，第三电机连接减速器，减速器的输出轴连接芯轴固定装置。

本发明的有益效果如下：

本发明的芯轴固定装置采用前后两个固定盘以及固定杆，可以有效固定芯轴，避免芯轴抖动。同时芯轴外侧通过调节座固定，并可通过中心调整螺钉微调芯轴的轴线，既可以固定芯轴避免抖动，又可以调整芯轴轴线，保证芯轴的轴线符合加工过程中准直度的要求，提高加工质量。

本发明的具有4组共8根芯轴，每组分别具有自己的功能，配合两个切刀，不仅可以方便操作员操作，而且相比现有技术，可以提高一倍以上的加工效率。

本发明的切刀装置在绝缘座上安装切刀，当切刀与芯轴接触的瞬间构成电流通路，整个通路中产生电流，控制系统侦测到电流信号后，立即控制切刀退回，可以避免切刀与芯轴发生碰撞，防止损坏切刀的刀刃和芯轴的表面，提高切刀和芯轴的使用寿命，降低生产加工成本，并且可以减少更换次数，大大提高生产效率。

本发明的切刀装置安装有切刀转动机构，在加工过程中，当切刀一个位置的刀刃作业一定时间或者切割一定数量以后，切刀转动机构带动切刀转动一定的角度，使新的刀刃部分对准纸管进行切割，避免始终以一个位置的刀刃切割，提高切刀的使用寿命。

附图说明

图1为本发明纸管切割机的主视图。

图2为本发明纸管切割机的右视图。

图3为本发明纸管切割机的俯视图，图中未示出夹紧旋转装置。

图4为本发明的夹紧旋转装置的结构示意图。

图5为本发明驱动装置和芯轴固定装置的结构示意图。

图6为本发明的芯轴和芯轴固定装置的立体图。

图7为图6的右视图。

图8为图5中芯轴固定结构的放大图。

图9为本发明切刀装置和芯轴配合的示意图。

图10为本发明的切刀装置的俯视图。

图11为图10中沿aa方向的剖视图，仅示出一个切刀的结构。

图12为图10中沿bb方向的剖视图，仅示出一个切刀的结构。

图中：1、机架；2、夹紧旋转装置；3、切刀装置；4、水平移动装置；5、芯轴固定装置；6、驱动装置；7、控制系统；8、芯轴；9、中心辊；10、芯轴组；21、卡爪；22、顶杆头；23、顶杆；24、第一气缸；25、第一电机；26、传动带；27、从动轮；28、轴承孔；29、第四气缸；31、切刀；32、第二气缸；33、切刀转动机构；34、绝缘座；35、连接轴；36、导电螺栓；37、信号线；39、固定螺栓；40、基座；41、切刀固定盘；42、第二电机；43、丝杆；44、连接座；45、导轨；46、滑块；51、第一固定盘；52、第二固定盘；53、连接套；54、销轴孔；55、第三气缸；56、固定杆；57、调节座；58、中心调整螺钉；59、螺栓；61、第三电机；62、减速器。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图3所示为本发明的纸管切割机的整体结构，包括机架1和控制系统7，机架1的一端安装芯轴固定装置5和驱动装置6，另一端安装夹紧旋转装置2，驱动装置6与芯轴固定装置5连接在一定，用于驱动芯轴固定装置5进行旋转以及水平移动，同时可起到固定芯轴固定装置5位置的作用。芯轴固定装置5的中心位置安装有中心辊9，边缘安装有多根芯轴8，芯轴8的一端固定安装在芯轴固定装置5上，另一端正对夹紧旋转装置2。机架1上还安装有水平移动装置4，水平移动装置4上方安装有切刀装置3，水平移动装置4可带动切刀装置3进行水平移动，通过每次移动一定的距离，切刀装置3对套装在芯轴8上的纸管进行切割，形成一定长度的小纸管。

如图5所示，本发明的驱动装置6包括第三电机61，第三电机61连接减速器62，减速器62的输出轴连接芯轴固定装置5的第一固定盘51的外侧。第三电机61经过减速器62减速后，用于带动芯轴固定装置5精确旋转，例如旋转90度。如图5~8所示，本发明的芯轴固定装置5包括左侧的第一固定盘51和右侧的第二固定盘52，两个固定盘通过连接套53连接在一起。芯轴固定装置5的中心位置安装有中心辊9，中心辊9的一端可以固定在第二固定盘52中心位置，也可以穿过第二固定盘52被两个固定盘固定。第一固定盘51和第二固定盘52的边缘分别加工有8个芯轴安装孔和4个销轴孔54，4个销轴孔54成90度均匀分布在固定盘边缘，每两个销轴孔54之间有两个芯轴安装孔。每个芯轴安装孔的位置安装有一个调节座57，调节座57具有中心通孔，通孔与芯轴安装孔贯通，调节座57通过螺栓59固定在固定盘上。调节座57和芯轴安装孔中穿装有芯轴8，芯轴8通过调节座57外周的多个中心调整螺钉58固定。芯轴8的直径与芯轴安装孔的孔径间隙配合，或者略小芯轴安装孔的孔径。

如图5所示，本发明的芯轴固定装置5还包括第三气缸55，第三气缸55的活塞杆连接有固定杆56，固定杆56的直径比销轴孔54的孔径略小，第三气缸55可以将固定杆56推入第一固定盘51的销轴孔54中。本发明的切割机工作时，驱动装置6带动芯轴固定装置5转动到待切割位置后，固定杆56与其中一个销轴孔54刚好正对，第三气缸55将固定杆56推入销轴孔54，可以起到固定芯轴固定装置5以及芯轴8位置的作用，避免在切割过程中，芯轴8偏转而导致纸管切割异常。

纸管切割机进行切割加工时，套装在芯轴8上的纸管需要高速旋转，与切刀相切以完成切割，因此对芯轴8的轴线的准直度要求非常高，如果芯轴8轴线偏移，会导致纸管高速旋转时抖动，影响纸管切口平整度和纸管的加工质量，甚至会导致切刀与芯轴8相撞，损坏芯轴8和切刀。因此，本发明通过前后两个固定盘安装芯轴8，可以防止芯轴8在切割机工作过程中发生抖动。同时，本发明的中心调整螺钉58既可以将芯轴8与调节座57固定在一起，同时，通过调整不同中心调整螺钉58的距离，也可以实现芯轴8轴线的微调，使得芯轴8的轴线符合加工过程中准直度的要求。而且，通过固定杆56将固定盘定位，也可以防止整个芯轴固定装置5发生抖动，保证芯轴8在加工过程中不发生偏转。

本实施例中芯轴8的数量为n，n为偶数，优选为4或者6或者8，每两根芯轴8组成一组芯轴组10，用于同时切割2根纸管。本发明的切刀装置3安装有上下两组刀具，但是由于刀具尺寸的限制，为便于安装切刀装置3，本发明中同一芯轴组10的两根芯轴8的距离，大于两个芯轴组10相邻的芯轴8之间的距离。

参见图9，纸管切割机工作时，8根芯轴组成4组芯轴组10，分别具有不同的作用，右侧垂直排列的两根芯轴8组成一组芯轴组10，每根芯轴8上套装有一根纸管，切刀装置3具有上下两个切刀，可以同时对两根纸管进行切割，相比现有技术中单根纸管切割提高一倍的加工效率。顶部的芯轴组10，已经套装有两个待切割的纸管。左侧的芯轴组10面向操作员，在切割机对右侧纸管进行切割的时候，操作员将之前已经切割好的小纸管取下并进行初步检查，同时将新的长纸管套装在芯轴8上。而位于最下方的芯轴组10，其两根芯轴8上套有已经切割好的小纸管，但是由于这两根芯轴位于最下方，不方便操作，用作过渡区。当右侧的两根纸管被切割完成后，切割机的控制系统7控制第三电机61工作，通过减速器62减速后，带动芯轴固定装置5精确转动90度，此时顶部的芯轴组10转到右侧，进行下一组切割，同时其他3组芯轴组10也转动到下一工序。

本发明优选采用4组8根芯轴，每组分别具有自己的功能，不仅可以方便操作员操作，而且配合具有两组刀具的切刀装置3，可以提高一倍以上的加工效率。

当然，本发明也可以采用4根芯轴，4根芯轴均匀分布在固定盘的边缘，4根芯轴的作用分别与上述4个芯轴组10的作用一样，但是相比8根芯轴，切割效率会慢一倍。

当然，也可以将芯轴数量设定为n个，n为偶数且n≧4，每两个芯轴8组成一组芯轴组10，例如只有左侧上下料的芯轴组10和右侧用于切割的芯轴组10。

如图3所示，本发明的水平移动装置4包括第二电机42，第二电机42的输出轴连接有丝杆43，丝杆43两端安装有连接座44，切刀装置3安装在丝杆螺母上。第二电机42工作时，通过丝杆43驱动切刀装置3水平移动。切割机控制系统7中设定有纸管产品的长度，切刀装置3完成一次切割后，水平移动装置4带动切刀装置3水平移动与纸管产品长度相同的距离，进行下一次切割，依次将整根长纸管切开。当整根长纸管被切割完成后，水平移动装置4带动切刀装置3回到起始位置，准备对下一根长纸管进行切割。

如图9所示，本发明的切刀装置3包括上下两组刀具，两组刀具固定在一起。以上面的刀具为例，如图10、11、12所示，切刀装置3包括第二气缸32，第二气缸32的活塞杆连接滑块46，滑块46安装在导轨45上，导轨45固定在基座40上。滑块46上方通过固定螺栓39安装有绝缘座34，绝缘座34为绝缘材料。绝缘座34在水平方向加工有与第二气缸32轴线垂直的中心通孔，孔内安装有连接轴35，连接轴35可以导电，其一端安装有切刀转动机构33，另一端连接切刀固定盘41，切刀固定盘41上安装有切刀31。在本实施例中，切刀转动机构33由步进电机和减速齿轮组成，减速齿轮为绝缘材料，确保连接轴35与步进电机电学隔离，切刀转动机构33用于驱动连接轴35和切刀31转动一定的角度。绝缘座34上方安装有金属导电螺栓36，导电螺栓36穿过绝缘座34上半部分，与连接轴35接触，同时导电螺栓36外部连接有信号线37，信号线37连接控制系统7，通过控制系统7控制并且加有一安全电压。通过以上结构，信号线37依次通过导电螺栓36、连接轴35、切刀固定盘41与切刀31连通。

切刀装置3开始工作时，切刀31没有与纸管接触，此时切刀31上具有电压，但是没有电流通过。第二气缸32推动滑块46和切刀31向芯轴8的位置移动，与高速旋转的纸管相切，将纸管切断。纸管被切断后，切刀31继续向前移动，当切刀31与芯轴8接触时，由于芯轴8是金属材料，且通过整个切割机构成通路。因此，切刀31与芯轴8接触的瞬间构成电流通路，整个通路中产生电流，此时信号线37中也会有电流流过，控制系统7侦测到信号线37的电流信号后，立即控制第二气缸32后退，将切刀31退回起始位置。通过以上不同的绝缘与导电结构的配合，控制系统7可以在切刀31与芯轴8接触的瞬间就监测到电流，控制切刀31退回，切刀31不会与芯轴8发生碰撞，避免损坏切刀31的刀刃和芯轴8的表面，提高切刀31和芯轴8的使用寿命，降低生产加工成本，并且可以减少更换次数，大大提高生产效率。

在切割纸管的过程中，由于切刀31不需要高速旋转，如果始终以切刀31的一个位置进行切割，势必会导致切刀31的刀刃卷曲，影响纸管切口的质量。本发明通过设置切刀转动机构33，当切刀31一个位置的刀刃作业一定时间或者切割一定数量以后，切刀转动机构33带动切刀31转动一定的角度，使新的刀刃部分对准纸管进行切割，避免始终以一个位置的刀刃切割，提高切刀31的使用寿命。

如图4所示，本发明的夹紧旋转装置2用于夹紧纸管，并带动纸管进行高速旋转，包括两个卡盘和卡盘后方的顶杆23，两个卡盘正对用于切割加工的两个芯轴8的自由端，每个卡盘具有至少两个卡爪21，卡爪数量优选为三个或者四个，顶杆23紧邻卡盘的一端安装有锥形的顶杆头22，另一端连接第一气缸24的活塞杆，第一气缸24可以推动顶杆23水平移动，用于将卡爪21顶起，释放被夹紧的纸管。

如图2所示，本发明的夹紧旋转装置2还包括第一电机25，第一电机25通过传动带26或者变速箱连接两个从动轮27，从动轮27连接卡盘，从动轮27和卡盘之间的连接结构为常规技术，本发明中不做具体解释。工作时，第一电机25通过从动轮27带动卡盘以及卡盘夹紧的纸管进行高速旋转，完成切割工艺。从动轮27旁边的机架1上还设置有轴承孔28，中心辊9的一端固定在芯轴固定装置5上，另一端插入轴承孔28，与第四气缸29的活塞杆连接。通过芯轴固定装置5和轴承孔28的定位，可以保证中心辊9在切割机工作中轴线稳定，进而确保芯轴固定装置5上的芯轴8的轴线不发生偏移，提高切割质量。当纸管切割完成后，卡爪21松开纸管，第四气缸29推动中心辊9和芯轴固定装置5向远离卡盘的方向水平移动，芯轴8的自由端以及纸管离开卡盘，然后芯轴固定装置5旋转90度，下一组芯轴8进入切割工位，第四气缸29拉动中心辊9和芯轴固定装置5，使芯轴8的自由端和纸管进入卡盘夹紧的位置，卡爪21夹紧纸管，进行下一次切割。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。