一种自动换刀的破竹装置的制作方法

本发明涉及一种自动换刀的破竹装置及其他辅助设备，具体地说是采用了限位装置、螺纹丝杠装置。安装上，丝杠传动的应用。属于农业机械领域。

背景技术：

近年来，农业生产正朝着规模化、多样化、精确化方向发展，农业劳动力的成本迅速上升，劳动力不足的现象日趋明显，农业机器人技术越来越受到关注。由于目前市场存在的破竹机过于简单，破竹过程的自动化程度很低，尤其是对于不同直径的竹子，需要预先手动挑选出不同直径的竹子进行预先分类、然后再针对不同直径的竹子进行轮流换刀，而且每次开始破竹的过程还需要通过旋转启停旋钮不停的通断设备，控制过程较为繁琐，造成工作效率低、生产成本较高。所以对自动换刀的破竹装置的设计对于今后破竹产业具有深远意义，能够减少人力资源的使用，提高破竹的效率。

技术实现要素：

针对上述的问题，本发明提供了一种自动换刀的破竹装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种自动换刀的破竹装置，是由传感器支架、测径激光测距传感器、刀架、破竹刀、自锁螺母、内置编码器的步进电机系统、末端限位开关、丝杠、推板、首端限位开关、联轴器、伺服电机、底座、控制箱、破竹刀第一固定螺纹孔、破竹刀第二固定螺纹孔、刀架安装孔、破竹刀第一安装孔、破竹刀刀片、破竹刀第二安装孔、内置编码器的步进电机、第一联轴器、刀架连接轴、内置编码器的步进电机固定光孔、推板安装螺纹孔、竹子行走槽、推板行走口、丝杠安装孔、支撑板、末端限位开关安装光孔、内置编码器的步进电机安装光孔、传感器支架安装螺纹孔、控制箱安装螺纹孔、伺服电机安装光孔、首端限位开关安装光孔和伺服电机输出轴孔组成的，所述的传感器支架通过四个螺钉与四个传感器支架安装螺纹孔螺纹配合安装在底座上，测径激光测距传感器通过螺钉固定在传感器支架上，并通过导线与控制箱相连接，破竹刀通过螺钉穿过破竹刀第一安装孔和破竹刀第二安装孔分别与破竹刀第一固定螺纹孔和破竹刀第二固定螺纹孔相配合安装在刀架上，内置编码器的步进电机通过螺栓依次穿过内置编码器的步进电机固定光孔和内置编码器的步进电机安装光孔固定在底座上，并通过导线与控制箱相连接，刀架连接轴上带有两个键槽，通过键分别与第一联轴器和刀架上的刀架安装孔相连接，第一联轴器的另一端通过键与内置编码器的步进电机的输出轴相连接，自锁螺母与刀架连接轴末端的螺纹相配合将刀架固定在轴肩的一侧，末端限位开关安装在末端限位开关安装光孔中，并通过导线与控制箱相连接，支撑板上丝杠安装孔和末端限位开关安装光孔，丝杠一端与丝杠安装孔间隙配合，丝杠另一端通过联轴器与伺服电机输出轴相连接，首端限位开关安装在首端限位开关安装光孔中，伺服电机通过四个螺栓安装在伺服电机安装光孔上面，并通过导线与控制箱相连接，伺服电机的输出轴穿过伺服电机输出轴孔通过键与联轴器相连接，推板两侧面与竹子行走槽的两内侧面间隙配合，推板下端穿过推板行走口，推板通过推板安装螺纹孔与丝杠上的螺纹相配合安装在丝杠上，控制箱通过螺钉与控制箱安装螺纹孔相配合安装在底座上。

优选的，刀架上安装的4个破竹刀安装尺寸相同，但每个破竹刀彼此之间上的破竹刀刀片的长度是不同的。

优选的，每个破竹刀上共有12个破竹刀刀片，12个破竹刀刀片完全相同，12个破竹刀刀片沿中心轴均匀的周周分布在刀架上，每个破竹刀刀片两端都有相同的刃。

优选的，竹子行走槽的两侧垂直挡板与水平面之间具有相同的斜坡。

优选的，推板行走口要足够大，保证推板的下端在任何状态时能够完全不与推板行走口的两侧壁相接触。

优选的，竹子行走槽要足够长和宽，保证满足足够多的竹子加工的需求，竹子行走槽两侧垂直挡板所选的材料要耐磨，并且其抗腐蚀性能较好。

该发明的有益之处：本自动换刀的破竹装置最大特点是实现了自动换刀，再也不需要人工的缓慢换刀的动作，节约了大量时间；同时，优化了传统的破竹机每一次需要手动的启停设备的繁琐过程，每次放竹后再也不用人为的启停设备，大大提高了设备的作业效率，放竹后，工作人员有足够的时间原理设备，降低了潜在的危险指数。本自动换刀的破竹装置结构简单，可靠性高，智能控制简单，成本较低廉，工作效率较高，很容易在大众中普及，具有极高的市场前景。

附图说明

附图1为设计的一种自动换刀的破竹装置总体图，附图2为刀架图，附图3为破竹刀图，附图4为推板图，附图5为底座图，附图6为底座图，附图7为内置编码器的步进电机系统图。

图中，1、传感器支架，2、测径激光测距传感器，3、刀架，4、破竹刀，5、自锁螺母，6、内置编码器的步进电机系统，7、末端限位开关，8、丝杠，9、推板，10、首端限位开关，11、联轴器，12、伺服电机，13、底座，14、控制箱，301、破竹刀第一固定螺纹孔，302、破竹刀第二固定螺纹孔，303、刀架安装孔，401、破竹刀第一安装孔，402、破竹刀刀片，403、破竹刀第二安装孔，601、内置编码器的步进电机，602、第一联轴器，603、刀架连接轴，604、内置编码器的步进电机固定光孔，901、推板安装螺纹孔，1301、竹子行走槽，1302、推板行走口，1303、丝杠安装孔，1304、支撑板，1305、末端限位开关安装光孔，1306、内置编码器的步进电机安装光孔，1307、传感器支架安装螺纹孔，1308、控制箱安装螺纹孔，1309、伺服电机安装光孔，1310、首端限位开关安装光孔，1311、伺服电机输出轴孔。

具体实施方式

一种自动换刀的破竹装置，是由传感器支架1、测径激光测距传感器2、刀架3、破竹刀4、自锁螺母5、内置编码器的步进电机系统6、末端限位开关7、丝杠8、推板9、首端限位开关10、联轴器11、伺服电机12、底座13、控制箱14、破竹刀第一固定螺纹孔301、破竹刀第二固定螺纹孔302、刀架安装孔303、破竹刀第一安装孔401、破竹刀刀片402、破竹刀第二安装孔403、内置编码器的步进电机601、第一联轴器602、刀架连接轴603、内置编码器的步进电机固定光孔604、推板安装螺纹孔901、竹子行走槽1301、推板行走口1302、丝杠安装孔1303、支撑板1304、末端限位开关安装光孔1305、内置编码器的步进电机安装光孔1306、传感器支架安装螺纹孔1307、控制箱安装螺纹孔1308、伺服电机安装光孔1309、首端限位开关安装光孔1310和伺服电机输出轴孔1311组成的，其特征在于：传感器支架1通过四个螺钉与四个传感器支架安装螺纹孔1307螺纹配合安装在底座13上，测径激光测距传感器2通过螺钉固定在传感器支架1上，并通过导线与控制箱14相连接，破竹刀4通过螺钉穿过破竹刀第一安装孔401和破竹刀第二安装孔403分别与破竹刀第一固定螺纹孔301和破竹刀第二固定螺纹孔302相配合安装在刀架3上，内置编码器的步进电机601通过螺栓依次穿过内置编码器的步进电机固定光孔604和内置编码器的步进电机安装光孔1306固定在底座13上，并通过导线与控制箱12相连接，刀架连接轴603上带有两个键槽，通过键分别与第一联轴器602和刀架3上的刀架安装孔303相连接，第一联轴器602的另一端通过键与内置编码器的步进电机601的输出轴相连接，自锁螺母5与刀架连接轴603末端的螺纹相配合将刀架3固定在轴肩的一侧，末端限位开关7安装在末端限位开关安装光孔1305中，并通过导线与控制箱12相连接，支撑板1304上丝杠安装孔1303和末端限位开关安装光孔1305，有丝杠8一端与丝杠安装孔1303间隙配合，丝杠8另一端通过联轴器11与伺服电机输出轴12相连接，首端限位开关10安装在首端限位开关安装光孔1310中，伺服电机12通过四个螺栓安装在伺服电机安装光孔1309上面，并通过导线与控制箱12相连接，伺服电机12的输出轴穿过伺服电机输出轴孔1311通过键与联轴器11相连接，推板9两侧面与竹子行走槽1301的两内侧面间隙配合，推板9下端穿过推板行走口1302，推板9通过推板安装螺纹孔901与丝杠8上的螺纹相配合安装在丝杠8上，控制箱14通过螺钉与控制箱安装螺纹孔1308相配合安装在底座13上。

优选的，刀架3上安装的4个破竹刀4安装尺寸相同，但每个破竹刀4彼此之间上的破竹刀刀片402的长度是不同的。

优选的，每个破竹刀4上共有12个破竹刀刀片402，12个破竹刀刀片402完全相同，12个破竹刀刀片402沿中心轴均匀的周周分布在刀架3上，每个破竹刀刀片402两端都有相同的刃。

优选的，竹子行走槽1301的两侧垂直挡板与水平面之间具有相同的斜坡。

优选的，推板行走口1302要足够大，保证推板9的下端在任何状态时能够完全不与推板行走口1302的两侧壁相接触。

优选的，竹子行走槽1301要足够长和宽，保证满足足够多的竹子加工的需求，竹子行走槽1301两侧垂直挡板所选的材料要耐磨，并且其抗腐蚀性能较好。

其工作原理为：当装置开始使用时，首先将内置编码器的步进电机601和伺服电机12外接电源，将竹子放入到竹子行走槽1301内，此时安装在传感器支架1上的测径激光测距传感器2将检测到的距离信息通过导线传输到控制箱14，所选用的内置编码器的步进电机601里含有绝对式编码器，内置编码器的步进电机601输出轴的旋转角度对应着刀架3上的每一个破竹刀4的位置，控制箱14根据传入的距离信息控制内置编码器的步进电机601转动，带动装有破竹刀4的刀架3圆周转动，将适合切割竹子的破竹刀4旋转到工作位置，正对着竹子行走槽1301的出口，破竹刀4上破竹刀刀片402两侧都有刃，若一侧出现损伤，可将其反装，用另外一侧的刀刃，以此强化破竹刀4的使用寿命，调整破竹刀4位置后，控制盒上的红色警报灯闪烁5秒钟，提醒工作人员远离设备，而后伺服电机12带着丝杠8开始快速转动，使安装在丝杠8上的推板9沿着竹子行走槽1301的两侧垂直挡板从最右端开始移动，此时首端限位开关10断开，当挡板将竹子推到最左侧，切成条的竹子在惯性的作用下快速冲出破竹刀4，同时推板9接触到末端限位开关7，末端限位开关7关闭，控制箱14控制伺服电机12反方向转动，使推板9快速向右移动，末端限位开关7断开，当推板9接触到首端限位开关10时，首端限位开关10关闭，控制箱14控制伺服电机12停止转动，等待放入竹子，一个循环过程结束。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。