专利名称：一种立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种加工如图(1)所示的聚氨脂片材的分条切割机工件的原材料是一种将不同组分的聚氨脂原料经不同比例混合再离心浇注、熟化等过程得到一种如图(2)所示的片状材料，这种聚氨脂片材不仅有良好的弹性、耐磨性、柔软性，还有较强的表面吸附性聚氨脂表面与较光滑的物体表面接触时，在没有外力的作用下能紧紧吸附在物体表面和切割粘连性聚氨脂切割后，将两切割部位重合贴在一起，切开的两部分又粘连在一起)。图(1)所示零件尺寸C±0.05是在离心浇注时控制的。直线度0.2、尺寸a±0.2、四角的棱线上下不能有犬牙状缺陷等质量要求由分条切割机保证。
背景技术：
现有分条切割机如图(3)所示的水平式手动分条切割机。它的工作原理是将聚氨脂片材(1)放置在一个平板(13)上，为防止在重力作用下片材(1)与平板发生吸附现象，在平板上加工有大量的气孔(12)，当推动片材(1)向右移动时，气孔(12)中吹出的压缩空气会将聚氨脂片材(1)一个向右的推力。推动聚氨脂片材(1)到达限位块(11)定位。固定端夹紧块(2)移动端夹紧块(7)分别在气缸(4)和气缸(6)的作用下将聚氨脂片材(1)夹紧。然后移动块(8)在拉紧气缸(9)的作用下带动移动端夹紧块(7)、限位块(11)一起向右移动至限位螺钉(10)，然后拉动切割刀片(3)沿导轨(5)快速移动，将聚氨脂片材进行切割分离。切割后，所有气缸回位，夹紧块松开，然后从两夹紧块中间取出已分割好的聚氨脂条，向左拉回待切聚氨脂片材(1)，将切割刀片(3)推回原位，这样完成一个工作循环。重复以上过程，可以完成第二、三等聚氨脂条的切割。
图(3)所示的水平式手动分条切割机存在如下缺陷1.由于聚氨脂片材(1)有吸附性、柔软性，在水平放置聚氨脂片材时，推动聚氨脂片材移在有空气浮力作用下也是困难的。尤其当聚氨脂片材厚度尺寸C≤1mm时，这些推动更难以实现，因此它不适合较薄材料的送料要求，更无法自动送料。
2.聚氨脂片材(1)每次必须送到限位块(11)处定位，否则工件宽度尺寸将得不到控制，但由于限位块(11)需要挡住聚氨脂片材(1)定位，使聚氨脂片材不能连续向右送料切割，每切一条聚氨脂必须立即取出，才能切割下一条。
3.因为聚氨脂是弹性体，为保证切割后的零件四个棱角不产生犬牙，必须在刀片(3)切割聚氨脂片材(1)时，被切割的区域有一个水平的拉力F。如图(4)所示由于气缸与夹紧块之间是直接连接作用的，夹紧聚氨脂片材(1)的力受气缸的缸径压强的影响，当压力P不够时，聚氨脂片材与夹紧块(2)、(7)之间的夹紧部位(S、t区域)在拉紧时会产生滑动。使切割后的工作切割边直线度0.2和宽度尺寸a超差。
4.为保证切割时聚氨脂片材被拉平，移动端夹紧块(7)夹紧持聚氨脂(1)必须有一定宽度t，如果工件的宽度尺寸a小于5mm，这种办法几乎无法实现。
5.由于移动块(8)在机器上移动的距离有限，而工件的宽度a是通过调整移动块(8)，使限位块(11)相对切割刀片(3)之间的距离决定的，因此工件尺寸a的最大尺寸受到限制，并且为了得到准确的a尺寸，调整移动块(8)很困难，实际上是通过试切法得到尺寸a。
6.由于聚氨脂片材非常柔软，推动聚氨脂片材定位时，聚氨脂片材受到的水平推动力在不同的部位不均衡，当限位块(11)挡住聚氨脂片材(1)时，聚氨脂会向上发生弯曲变形，这种变形在每次定位时都是不等的，聚氨脂片材被夹紧拉平后，这种变形会造成工件尺寸a及直线度有较大的误差和识累误差。
7.由于聚氨脂表面有吸附性，聚氨脂片材(1)每次被夹紧切割后，在夹紧区域聚氨脂片材(1)与夹紧块(2)、(7)的夹紧面之间粘接非常牢固，取下已切割的工件和再次推动聚氨脂片材都很困难。
综上所述，水平式手动分条切割机具有以下几方面不足(1)无法实现自动切割，生产效率低；(2)各种因素造成加工误差大，不能满足产品的精度要求；(3)加工范围不限，厚度≤1.0mm，宽度＜5.0mm和＞50mm不能切割；(4)调试、操作不方便。
发明内容
本实用新型专利是针对上述不足而提供的一种能够自动送料切割、加工精度高、加工范围大、操作方便的聚氨脂片材自动分条切割机。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是采取五大系统完成的技术方案，如图(5)所示。它们是①重力进给自动定长送料机构；②带脱料杆的龙门式以铰链增力夹紧机构；③摆动式双向切割刀架；④操作及控制系统；⑤机架。它的几个主要功能部件的工作原理参照图(7)方案原理图，分析如下一.重力进给自动定长送料机构的工作原理聚氨脂片材(1)通过送料夹子(7)夹住固定在能带动聚氨脂片材(1)垂直上下运动的零件上，并保持聚氨脂片材(1)在重力作用下处天自然的垂直状态，保证聚氨脂片材(1)在垂直的下下运动过程中不会因重力作用与其它零件发生吸附现象而粘连。由于聚氨脂片材(1)很软，它的进给运动是它自身的重力作用的；用步进马达或伺服马达驱动的一套运动系统带动聚氨脂片材(1)。工件尺寸a的长度通过控制步进马达(2)或伺服马达的转数保证定长送料。马达的转数及驱动通过操作面板上的人机界面输入参数，运动状态由控制系统的可编程序控制器按程序自动保证。马达驱动的运动系统可以是由滚珠丝杆(5)和直线导轨(8)等构成的直线运动系统，以获得精度高、结构简单，维修操作方便。
二.带脱料杆的龙门式双铰链增力夹紧机构的工作原理是在前后夹紧块(15，17)的两端分别装有一套铰链增力机构而形成的龙门式结构，便于聚氨脂片材(1)在龙门中间通过。在每台设备中，这种夹紧机构有两套一套位于切割刀片的上部，固定于机座底板上形成固定夹紧机构；另一套位于切割刀片的下部，与上部的固定夹紧机构相向固定于一个可上下移动的拉紧滑台(24)上，形成移动夹紧机构。在两夹紧机构夹紧聚氨脂片材后，拉紧气缸(22)拉动滑台(24)，可以把聚氨脂片材(1)拉紧，保证顺利切割，切割后利用聚氨脂的切割粘连性，再把已切割部分和未切割部分的聚氨脂片材(1)在切割面合在一起粘连起来，保证下次拉紧时有足够的夹紧区域(t)。铰链增力夹紧机构是一个两级增力机构，第一级是由固定在铰链支座(18)上的铰链芯轴(14)和前后摆动块(13，19)构成杠杆机构，摆动块(13，19)受力情况如图(9)所示F夹块和F连杆对铰链支座处于平衡状态，可得方程式F夹块*L1＝F连杆*Cosθ*L2。因θ很小，接近于零，且L2＞L1，所以F夹块＞F连杆；增力机构的另一级是由前后连杆(12，20)通过销轴(11)和球面接头(21)及夹紧气缸(10)连接，构成一个三力平衡机构。其中销轴的受力图如图(10)所示在图(10)中，两个F连杆的合力与F气缸平衡，在这三力构成的力的三角形中，如图(10)所示1/2*F气缸＝F连杆Sinθ，即F连杆＝F气缸/2Sinθ当θ＝5°时，Sinθ＝0.087则F连杆＝5.736F气缸若θ角更小，接近于零时，所得到的F连杆将非常大。
通过上述的增力作用，即使在一个很小的气缸作用，也能得到一个非常大的夹持聚氨脂片材(1)的夹紧力，保证在拉平聚氨脂片材及切割时，聚氨脂片材(1)不会在夹紧块(15，17)的夹口部位滑动。同时为了防止万一，夹紧块(15，17)的夹口部位设计成如图(11)所示的微型凹凸结构，上述增力机构和夹紧面的防滑结构，充分保证了聚氨脂片材(1)的夹持稳定可靠性，提高了切割质量。
脱料杆(16)在夹紧机构中成对使用，分别位于聚氨脂片材(1)的两边和夹紧块(15，17)的内侧，固定在铰链支座(18，25)上，当聚氨脂片材(1)与夹紧块(15，17)的夹口发生粘连后，夹紧块(15，17)松开时，在摆动块(13，19)的作用下，夹口远离聚氨脂片材(1)，这时脱料杆(16)不动，把粘连在夹口上的聚氨脂片材(1)剥落下来。如图(14)所示为了防止聚氨脂片材(1)与脱料杆(16)发生粘连，脱料杆(16)表面可以制成螺纹状的粗糙表面或粘贴不易与聚氨脂片材(1)发生粘连的胶纸、高温胶布等，通过脱料杆的作用，使机器完成顺利送料。
三.摆动式双向切割刀架是由双刃刀片(27)、摆动式刀片固定块(38)、刀片摆动块上盖(30)、转轴(31)、摆动滑块(32)、摆动滑轮(33)、摆动气缸(34)、压紧气缸(28)、滑台(35)、切割直线导轨(37)、无杆气缸(36)等组成。工作原理是摆动式刀片固定块(38)中心套在转轴(31)上，其一端装有双刃刀片(27)，另一端制成拨叉口，通过固定在摆动滑块(32)上的摆动滑轮(33)推动。把摆动气缸(34)的直线往复运动变成双刃刀片(27)绕转轴(31)的摆动。当摆动气缸(34)缩回时，双刃刀片(27)与聚氨脂片材(1)形成一个切割角β，无杆气杆(36)拉动滑台(35)进行切割，当无杆气缸(36)到达端点时，摆动气缸(34)伸出，双刃刀片(27)摆动到另一个方位，与聚氨脂片材(1)形成一个与前一次反向相等的另一个切割角β，等待执行聚氨脂片材(1)的送料、夹紧、拉紧等动作后进行切割，摆动气缸(34)和无杆气缸(36)互相配合换向作用形成一个摆动式双向切割机构，这种机构避免了空行程而造成的时间浪费，从而大大提高了工作效率。由于刀片(27)需要摆动，因此摆动式刀片固定块(38)与滑台(35)之间是有一定间隙的，这个间隙会使摆动式刀片固定块(38)在切割过程中发生上下抖动而影响工件a尺寸及直线度。为避免此现象，在切割中刀片固定块(38)被压紧气缸(28)压紧在滑台(35)上。刀片摆动时，压紧气缸(28)是松开的，保证双刃刀片顺利摆动换向。
本实用新型的有益效果是按照加工零件的规格要求，任意设置切割参数，将聚氨脂片材挂在送料机构上，启动机器就能够自动、高效、稳定、精确地切割加工整张聚氨脂片材。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是加工零件规格图纸。
图2是加工零件的原材料-聚氨脂片材图纸。
图3是水平式分条切割机原理图。
图4是水平式分条切割机夹紧部位受力分析图。
图5是本实用新型方案主视图。
图6是本实用新型方案侧视图图7是本实用新型方案原理图。
图8是铰链杠杆机构的摆动块受力分析图。
图9是三力平衡机构的销轴受力分析图。
图10是销轴的力的三角形。
图11是夹紧块夹口形状结构图。
图12是脱料杆剥料分析图。
图13是实施例的重力进给自动定长送料机构结构图。
图14是实施例的带脱料杆的龙门式双铰链夹紧机构结构主视图。
图15是实施例的带脱料杆的龙门式双铰链夹紧机构结构侧视图
图16是实施例的摆动式双向切割刀架结构剖视图。
图17是实施例的摆动式双向切割刀架结构俯视图。
具体实施方式
在图(13)中，聚氨脂片材(1)被送料夹子(7)夹住和丝杆螺母(6)、导轨滑套(9)、固定在一起，延直线导轨(8)作上下运动，由于直线导轨直立安装，聚氨脂片材(1)在重力作用下，垂直悬挂，保证其获得重力进给的方式。步进马达(2)的转轴通过连轴器(3)和滚珠丝杆(5)连在一起，驱动滚珠丝杆(5)作旋转运动；步进马达(2)、直线导轨(8)和滚珠丝杆(5)两端轴承(4)全部固定连结在一起，它们构成一套线性运动系统一滚珠丝杆(5)的螺旋运动通过丝杆螺母(6)变成直线运动。在直线导轨(8)上下两端固定两个感应器，当送料夹子(7)到达最低位置时，下限安全感应器得到信号，步进马达换向，送料夹子(7)退回，当退到上限安全感应器时，步进马达(2)停止转动，等待重新装料加工。
在图(15)中，前后夹紧块(15，17)两端分别固定一组前后摆动块(13，19)，两组摆动块的中心通过固定在铰链支座(18，25)上的铰链芯轴(14)铰结，前后摆动块(13，19)的另一端分别铰结在前后连杆(12，20)的一端，前后连杆(12，20)的另一端通过销轴(11)和球接头(21)铰结在一起，构成一个三力平衡机构，球面接头(21)固定在夹紧气缸(10)的活塞杆上，夹紧气缸(10)固定在铰链支座(18，25)上，铰链支座及装在其上的夹紧机构和前后夹紧块构成了龙门式结构，聚氨脂片材(1)正好从龙门中间通过。
在前后夹紧块(15，17)的内侧，同时穿过两根脱料杆(16)，脱料杆(16)两端装有轴承，并分别固定在构成龙门的两铰链支座上，两脱料杆间的间隙大于聚氨脂片材(1)的厚度。
上述这种夹紧机构，一组通过固定端铰链支座(18)，直接固定在机座底板上，形成固定端夹紧机构，另一组通过移动铰链支座(25)固定在可以上下移动的拉紧滑台(24)上，形成移动端夹紧机构。两组夹紧机构相向安装，分别位于切割刀片的上下两部位。拉紧滑台(24)通过夹紧气缸(22)拉动，在滑台直线导轨(26)上移动，限位螺钉(23)控制拉紧滑台的移动量。
在夹紧机构中，夹紧气缸(10)的活塞杆推出，使前后连杆(12，20)的两边伸开，前后摆动块(13，19)同时绕铰链芯轴(14)摆动，前后夹紧块(15，17)的夹口向中间靠近，夹紧聚氨脂片材(1)；夹紧气缸(10)的活塞杆收回时，球面接头(21)拉动前后连杆(12，20)，使伸平两连杆收拢，夹角变小，前后摆动块(13，19)摆动，前后夹紧块(15，17)的夹口张开，松开聚氨脂片材(1)。如果聚氨脂片材(1)此时粘在夹口上，则会被脱料杆(16)剥落。
前后连杆(12，20)的两孔中心距相等，中心距的尺寸大小依被加工聚氨脂片材(1)的厚度设计，当PU片材(1)厚时，连杆中心距变小；聚氨脂片材(1)薄时，连杆中心距变大，最终夹紧聚氨脂片材(1)时，使前后连杆(12，20)能够伸平，从而获得较大的夹紧力。
在图(16)中，滑台(32)安装在切割直线导轨(37)上，可以作平行平紧块(15，17)的水平方向运动，它的切割运动由无杆气缸(36)的活塞杆驱动，在滑台(35)上，固定一个转轴(31)，转轴(31)外面套上摆动式刀片固定块(38)，刀片固定块(38)一端夹持双刃刀片(27)，另一端做成拨叉状，卡在摆动滑轮(33)上，在转轴(31)的上方盖上刀片摆动块上盖(30)，刀片摆动块上盖(30)与滑台(35)之间形成一个水平夹道，摆动式刀片固定块(38)在水平夹道中摆动，为防止在切割过程中，刀片固定块(38)上下抖动，影响工件切割边质量，在刀片摆动块上盖(30)装一个压紧气缸(28)，压紧气缸(28)通过压紧块(29)把摆动式刀片固定块(38)紧紧地压在滑台(35)上，另外，在滑台(35)和刀片摆动块上盖(30)之间做成一条与切割直线导轨平行的滑槽，摆动滑块(32)装在滑槽中，摆动气缸(34)固定在滑台(35)上，在摆动气缸(34)的作用下，摆动滑块(32)沿滑槽运动，带动摆动滑轮(33)推动双刃刀片摆动。
本实用新型所有运动及操作顺序如下起始状态聚氨脂片材(1)在上限位置，夹紧机构全部松开，拉紧滑台(24)靠上，切割刀架位于无杆气缸(36)任意一端，双刃刀片(27)摆在靠无杆气缸(36)起始端。
准备自动切割启动步进马达(2)，将聚氨脂片材(1)推进上下夹紧机构的脱料杆(16)间。
自动切割启动自动切割按钮，机器按设定程序自动执行下列动作上夹紧机构夹紧聚氨脂片材(1)，下夹紧机构夹紧聚氨脂片材(1)，拉紧滑台(24)拉紧聚氨脂片材(1)，无杆气缸(36)前进，双刃刀片(27)切割聚氨脂片材(1)，切割刀架到达无杆气缸(36)的另一端，刀片换向，同时拉紧滑台(24)上移，合上已切割聚氨脂片材，上下夹紧机构松开夹紧，步进马达(2)自动送料，送料长度达到预设值，上夹紧机构夹紧聚氨脂片材(1)，重复上述动作，循环切割，直到整张聚氨脂片材(1)切割完成，送料夹子(7)到达下限位置，下限安全感应器得到信号，切割停止，送料夹子(7)返回起始位置。
权利要求1.一种立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，聚氨脂片材靠自身重力处于自然的垂直状态挂在重力进给自动定长送料机构上，被垂直上下分布的两组带脱料杆的龙门式双铰链增力夹紧机构夹紧并拉平，一个作水平运动的摆动式双向切割刀架对其进行切割，其特征是重力进给自动定长送料机使聚氨脂片材的送料运动方向与重力方向一致并以聚氨脂片材自身重力送料；夹紧机构是在夹紧块两端分别装有一套铰链增力机构形成一种龙门式结构，该机构有两组，相向分布在以切割刀片为分界线的上下两部分，上部分固定在机座上，下部分固定在一个能上下移动的平台上，在两夹紧机构夹紧聚氨脂片材后，移动平台下移把聚氨脂片材拉紧；脱料杆装在前后夹块的内侧，两端支撑在铰链支座上；摆动式双向切割刀架是由一个把气缸的直线往复运动变成刀片摆动的装置，使切割刀片获得两个切割方位，在无杆气缸的活塞杆往返驱动下，进行双向切割的刀架。
2.根据权利要求1所述的立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，其特征是重力进给自动定长送料机构是由步进马达或伺服马达驱动的线性运动系统，每次进给送料长度通过人机界面输入参数后经可编程控制器控制马达的转数保证；运动状态由控制系统的可编程控制器控制马达中的程序自动保证。
3.根据权利要求1所述的立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，其特征是线性运动系统是由联轴器(3)、滚珠丝杆(5)、丝杆螺母(6)轴承(4)直线导轨(8)、导轨滑套(9)等组成的直线运动系。
4.根据权利要求1所述的立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，其特征是铰链增力机构是由前后摆动块(13，19)、铰链芯轴(14)构成的杠杆机构和前后连杆(12，20)、球面接头(21)构成的三力平衡机构两级增力机构。
5.根据权利要求1所述的立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，其特征是前后夹紧块(15，17)的夹口成对制造成互相啮合的凹凸结构。
6.根据权利要求1所述的立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，其特征是脱料杆表面是螺旋槽表面。
7.根据权利要求1所述的立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，其特征是摆动式双向切割刀架的刀片摆动块上盖(30)上装有一个压紧气缸(28)，气缸活塞杆与压紧块(29)连接在一起，活塞杆伸出时，压紧块(29)压紧摆动式刀片固定块(38)。
8.根据权利要求1所述的立式高精度聚氨脂片材自动分条切割机，其特征是切割刀片是一个双刃薄形刀片。
专利摘要一种立式高精度聚氨脂片自动分条切割机，聚氨脂片材靠自身重力处于自然的垂直状态，由一个步进马达或伺服马达驱动的运动系统驱动沿重力方向进给；进给长度和运动状态由控制系统通过可编程序控制器按程序自动控制。垂直分布在切割刀片上下部位的两组龙门式铰链增力夹紧机构，把聚氨脂片材夹紧并拉紧，铰链增力机构是由杠杆机构和三力平衡机构构成的两级增力机构，充分夹紧聚氨脂片材。脱料杆成对装在夹紧块内侧固定在铰链支座上，把粘在夹紧块上聚氨脂剥落。切割聚氨脂片材的刀架是一个水平摆动式双向切割刀架。切割刀片是一个双刃刀片，在摆动气缸作用下换向，使两个刃口都参入切割，无杆气缸的往返运动都能切割聚氨脂片材料，实现高效切割。
文档编号B26D7/01GK2894977SQ20052013376
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月19日 优先权日2005年10月19日
发明者徐大鸿 申请人:徐大鸿