胶带切割机构及其方法与流程

本发明属于自动化设备领域，具体涉及一种胶带切割机构及其方法。

背景技术：

胶带包扎、缠绕是线束生产中较为关键的一道工序，其工作效率和品质也直接影响着线束生产的效率和品质。在线束包扎、缠绕胶带过程中需要有胶带切断环节，如用于手动包扎胶带的胶带切割器、用于线束焊点点缠胶带的点包机等都存在胶带切割机构。在现有技术中，胶带的切割主要是靠两片平刃刀片的双刃相对交错运动，利用刃部剪切作用将胶带切断，通俗理解为用剪刀原理将胶带剪断。由于剪切时双刃必须要贴紧，在剪切过程中势必会造成刃部磨损。而且胶带一面是具有粘性的，在剪切过程中，胶带上的黏胶很容易粘在刃部。实际使用过程中只要有少量的黏胶粘在刃部就会影响胶带的切割效果，造成胶带切不断。虽然可以用增大刀片的贴紧力的方式来改善粘胶对切割效果的影响，但这样会大大增加刀刃的磨耗，严重影响刀片的使用寿命。现有胶带切割方式对胶带的适应性也不是很理想。目前线束包扎、缠绕用胶带一般有PVC基材、纤维布基材、绒毛布基材等类型的胶带，各种胶带的粘性也有很大的差别。

现有技术中，大量采用的是平刃剪刀原理来切割胶带。但是该方式会带来如下问题：1.不可避免的粘胶给切割胶带带来的切不断问题；2.刀片刃部磨损带来的刀片寿命和切割困难问题；3.对切割的胶带种类适应性不强的问题。本发明设计了一种创新型胶带切割机构，很好的解决了上述粘胶导致胶带切不断、刀刃磨损导致切割困难和刀片寿命不理想、对各种类型的胶带切割效果不一致的问题。因此，现有切割方式往往对PVC基材胶带、粘性小的胶带会有较好的切割效果，但是对布基胶带和粘性大的胶带的切割会比较不理想。由此带来的胶带切割问题严重影响着整个线束包胶工序的效率，也增加了线束生产厂家的维护成本和维护时间。有必要开发一种切割效果更好的胶带切割机构。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述粘胶导致胶带切不断、刀刃磨损导致切割困难和刀片寿命不理想、对各种类型的胶带切割效果不一致等技术问题，并提供了一种能适应各种黏性、材质胶带的切割机构。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

胶带切割机构包括上刀片和下刀片，上刀片和下刀片的开刃部均呈锯齿状，且两片刀片的锯齿分别位于切割机构中待切割胶带所处位置的两侧；上刀片和/或下刀片上设有驱动装置，用于驱动两片刀片产生对向运动并分别从相反方向刺穿胶带；上刀片和下刀片的锯齿部位的运动行程在待切割胶带所处位置处具有一定的重叠，且在该重叠行程中，两片刀片的非开刃面之间贴近但保持一定间距。

本发明中，上刀片和下刀片仅仅用于区分其名称，并非对刀片的布置位置或形式进行限定。当两片刀片垂直安装并运动时，一片刀片在上，另一片刀片在下。但是当两片刀片水平安装并运动时，两片刀片并非上下关系而是水平上的左右关系。本发明中，刀片本体上存在两个面，分别为开刃面和非开刃面，其中刀片非开刃面是指刀片与刃部齿槽所在面形成尖角的一侧表面(如图3中的标记10所指的面)，开刃面是指刀片与刃部齿槽所在面形成钝角的一侧表面(如图3中的标记9所指的面)。两片刀片的运动重叠行程长度、非开刃面之间间距的具体取值需要根据试验进行确定，其基本原则是保证胶带被顺利切断，具体的优选参数可见本发明后续的优选方式。

本发明的核心在于，用两片开刃部均呈锯齿状的锯齿刀片替代了现有技术的平刃剪刀片，利用两片锯齿刀片相对运动时，首先接触到胶带的齿部刃尖将胶带刺破，既起到开破口的作用，又能起到固定胶带的作用，在切割胶带的时候，胶带可以不用张紧。在进一步运动过程中利用锯齿侧刃的咬合作用将胶带切断。两片刀片在切割过程中并不接触，而是保持一定的微小间隙，这样就很好的避免了刀片的磨损问题。同时，因为刀片间的间隙很小(远远小于胶带的厚度)，在切割过程中胶带就不会被挤进缝隙而影响切割。而刃部处不可避免会沾上的黏胶又能被刀片排挤离开刃部，方便后续清理又不会影响胶带的切割。

作为优选，上刀片和下刀片的锯齿侧刃在胶带上的投影之和需覆盖胶带的整个横向跨度范围。由于两片刀片之间存在间距，因此其锯齿侧刃在胶带上的投影实际上也是存在一定间距的。但由于切口本身具有一定的厚度，因此只要两片刀片的间距足够小，就可以等效为两侧锯齿侧刃在投影之和覆盖胶带的其中一个断面跨度，经过其切割后，该断面被整体断开，完成胶带的切割过程。

作为优选，上刀片和下刀片上的锯齿在待切割胶带的横向跨度范围内相互错位。锯齿的错位是为了使两侧的刀片齿部刃尖对胶带横向跨度上的多个点位进行刺破，将胶带的待切割面预先断开呈多节小段，以便于锯齿侧刃的切割。

作为优选，上刀片和下刀片上的锯齿错开后，形成齿顶对齿槽的相对位置布置。该方式下，能够最大限度地将胶带的带切割面断开成均匀地小段。

进一步的，上刀片和下刀片的锯齿参数完全一致，这样切割后的胶带断口处会保持相对的规整。

作为优选，上刀片和/或下刀片的齿距尺寸范围为1～5mm。该尺寸有利于控制锯齿侧刃总长，防止锯齿刃尖分布过密和刀片切割胶带行程过大，同时防止胶带断口处出现明显的锯齿状断面。

作为优选，上刀片和/或下刀片的锯齿齿尖角度范围为30～120°。该角度能够在保持较大的锯齿侧刃的切割分力情况下，减小齿高尺寸从而控制刀片切割胶带行程不会过大。

作为优选，两片刀片在行程重叠位置的非开刃面间距为0.05-0.20mm。该尺寸能够在保证两片刀片在切割过程中不会碰触的前提下，尽量缩小刀片间距尺寸，使其有利于胶带的切割。

作为优选，下刀片固定于下刀片固定座上；上刀片通过刀片支板和精密直线导轨安装于上刀片固定座的导轨固定面上，形成活动切割刀片。该方式能够为两片刀片的切割过程提供较好的精度。当然，为了保证切割时刀片间距足够的小，同时又不会引起两片刀片间的碰触，下刀片固定座的刀片安装面与上刀片固定座的导轨安装面须保持足够的安装精度和尺寸稳定性。进一步的，如果将下刀片固定座与上刀片固定座两个零件合二为一，做成一个零件体，通过一次装夹同时加工出下刀片安装面与导轨安装面，是最理想不过的。刀片支板的刀片安装面须精加工完成，要保持较高的平面度要求；如果作尺寸链计算分析的话，那么安装后刀片间距就是整个尺寸链的封闭环，封闭环的精度保证取决于所有组成环的精度，组成环包括：下刀片固定座刀片固定面与上刀片固定座导轨安装面距离尺寸、导轨高度尺寸、刀片支板刀片安装面的平面度尺寸。

需要指出的是，以上方案及各优选方式中的技术特征在没有相互冲突的情况下，均可进行组合，不构成限制。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述切割机构的胶带切割方法，具体为：将待切割胶带送入上刀片和下刀片之间，驱动上刀片和/或下刀片使其产生对向运动，胶带被上刀片在向下运动过程中推挤到与下刀片锯齿刃尖7接触，使胶带被上刀片和下刀片的锯齿刃尖所夹持固定；继续驱动刀片运动，使两片刀片的锯齿刃尖进一步的插入到胶带中，并在行进过程中通过锯齿侧刃切割作用对胶带进行切割；当两片刀片运动到具有一定的重叠行程时，胶带被完全割断。

本发明在实际应用中能很好的适应各种大粘性的布基胶带，在切割过程中即使有不可避免的粘胶情况，也不会影响胶带的切割。所以，本发明很好的解决了线束胶带包扎过程中关键的胶带切断环节存在的问题，能很好的带动线束胶带包扎自动化设备的升级和普及推广，能大大提高线束生产包扎胶带环节的生产效率。

附图说明

图1是本发明设计胶带切割机构的整体结构示意和组成图；

图2是本发明设计胶带切割机构的侧视图；

图3是用于描述本发明设计中锯齿刀片的布置和主要技术参数的示意图；

图4是用于描述用本发明设计胶带切割机构在切割胶带时，胶带在被切割前的姿态；

图5是用于描述用本发明设计胶带切割机构在切割胶带时，胶带在被切割过程中的状态；

图6是用于描述用本发明设计胶带切割机构在切割胶带时，胶带被切割完成时的状态和刀片的状态描述。

图中附图标记：上刀片1a、下刀片1b、刀片支板2、下刀片固定座3、上刀片固定座4、精密直线导轨5、胶带6、锯齿刃尖7、锯齿侧刃8、刀片开刃面9、刀片非开刃面10、下刀片固定座刀片安装面11、导轨固定面12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，本实施例的胶带切割机构包括上刀片1a、下刀片1b、刀片支板2、下刀片固定座3、上刀片固定座4、精密直线导轨5、胶带6。

上刀片1a和下刀片1b的开刃部均呈锯齿状。如图2、图3所示下刀片1b固定于下刀片固定座3上，安装时刀片非开刃面10贴紧下刀片固定座3上的刀片安装面11。上刀片1a通过刀片支板2和精密直线导轨5安装于上刀片固定座4的导轨固定面12上，形成活动切割刀片。两片刀片相对设置，其锯齿分别位于切割机构中待切割胶带所处位置的两侧，当两片刀片对向运动时，锯齿相互接近，穿透胶带后完成切割动作。安装完成后，上刀片1a和下刀片1b成图2状态布置(刀片非开刃面10相对布置)，且刀片间保持一定间距尺寸A(图2中所示)。在保证两片刀片在切割过程中不会碰触的前提下，刀片间距尺寸A应该越小越有利于胶带的切割，实际应用中A尺寸选取范围在0.05～0.20mm之间，根据实际经验选取在0.05～0.10mm是比较合适的，。

上刀片1a和下刀片1b的锯齿侧刃在胶带上的投影之和需覆盖胶带的整个横向跨度范围，以便胶带断面上的任意位置均能够被锯齿侧刃所切割。本实施例中，两片锯齿刀片的横向布置按照图3所示的方式，上刀片1a相对下刀片1b错开1/2齿距(齿距为图3所示B尺寸)的位置，形成齿顶对齿槽的相对位置布置。但是，也并没有非常严格的要求错开精确的1/2齿距，只要上下刀片的锯齿能形成明显的错位也是可以的。当然，所述上、下刀片错开1/2齿距是基于上刀片1a和下刀片1b的锯齿参数一致，并且锯齿是均匀分布的前提下。如果刀片的锯齿分布是不均匀的，那么只要能保证上、下刀片对应部分的锯齿是按1/2齿距错开的也是能顺利的切割胶带的，只是由于锯齿分布的不均会导致胶带断口处的断面不规整。

刀片的齿部开刃须足够的锋利，开刃不锋利会严重影响切割效果，而其主要受齿距尺寸、齿尖角度尺寸、齿高尺寸等影响。图3所示锯齿刀片的齿距尺寸B不应该选择过大或者过小。如果齿距尺寸B选择过大，会导致胶带断口处出现明显的锯齿状断面，齿距越大越明显，同时，也会导致刀片切割胶带行程变大。如果齿距尺寸B选择过小，会导致锯齿刃尖7分布变密和用于切割胶带的锯齿侧刃8总长变长，从而导致切割胶带时的切割应力变小，不利于胶带的切割。实际应用中，齿距尺寸B通常选取范围在1～5mm之间，根据实际经验2～3mm是比较合适的。图3所示锯齿刀片的齿尖角度尺寸D通常选取范围在30～120°之间，根据实际试验D介于45°～90°是比较合适的。假设保持齿距尺寸B的不变，那么选取较小的齿尖角度尺寸D，虽然有利于提高锯齿侧刃的切割分力，但是，会使图3所示齿高尺寸C变大，从而导致刀片切割胶带行程变大。如果选取较大的齿尖角度尺寸D，那么，锯齿侧刃在切割胶带时的切割分力则会下降而影响切割效果。所以，在实际使用过程中，应该根据所切割胶带的材质、厚度、粘性等特性和切割空间合理选择锯齿刀片的齿距尺寸B、齿尖角度尺寸D。

图4、图5、图6用于描述按照本发明制作的胶带切割机构在切割胶带时的切割机理。如图4所示，当胶带被切割之前，首先处于自由状态的胶带或已经处于张紧状态的胶带被上刀片在向下运动过程中推挤到与下刀片锯齿刃尖7接触，此时，胶带被上、下刀片的锯齿刃尖所夹持固定。随着上刀片继续向下运行，如图5所示，上、下刀片的锯齿刃尖进一步的插入到胶带中，起到开切割破口的作用和进一步的固定胶带姿态的作用。上刀片继续下行到图6所示位置的过程中是依靠刀片的锯齿侧刃8的切割作用将胶带割断。在图6所示位置时，胶带已经被完全割断，切割过程完成。此时，上、下刀片所对应的锯齿侧刃有一定的重叠行程，如图6所示E尺寸。在切割胶带时，为确保胶带能完全地被切割断，此重叠行程是非常有必要的。特别是在切割有一定延展性的胶带或胶带基材纤维比较丰富的胶带或者粘性特别大的胶带的时候，如果空间允许，应该尽可能的增大切割时的重叠行程E尺寸，确保切割完成后所有的粘连纤维、粘胶、切割飞边都能够被拉扯断开。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。例如，刀片的布置形式不限制于一片刀片固定，另一片刀片活动的形式，如两片刀片都为运动刀片都是可以采取的，目的是使刀片能形成相对的切割运动。刀片的驱动装置也不一定要采用精密导轨的形式，事实上任何能够驱动刀片的形式理论上都可以实现本发明的效果，但是必须保证驱动过程中的精度和稳定性，否则会造成刀片损伤。由此可见，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。