一种无干涉取用刀的数控纵切装置的制作方法

本发明涉及包装机切割技术领域，具体是一种无干涉取用刀的数控纵切装置。

背景技术：

现有泡罩包装机的工作原理：在机器上包装底膜（塑料薄膜）两边各被夹子链夹住带入机器；机器的驱动使夹子链每走一个单模距离将包装底膜带入成型区，在模具的作用下通过加热和吸塑将包装底膜成型数个适合放物料的型腔；包装底膜进入放物区，通过人工或辅助机器将物料放入包装底膜的型腔内；覆盖膜（或纸）进入机器并盖住型腔的开口面，一起进入封合区；运用封合机构将覆盖膜（或纸）与装有物料的型腔膜封合在一起成为连续的产品，包装完成；进入切割区，将连续的产品切割成便于使用的单体。切割分横切和纵切；横切垂直于产品移动方向，将包装物切断，保留夹子夹住部分使其能一体运动；纵切平行于产品移动方向，将每模横向的个体切成单体，并将夹住部分（废边）切除；包装完成后的单体产品从出料口输出，从而完成了包装机生产线的整个工作。

早先的泡罩包装机在使用纵切刀时，是需要有操作经验的师傅进行手动安装、调试及更换的，特别是当产品更换品种后，刀位、刀数需要进行相应的调整，这样的调整工作复杂繁琐，费时费力，对操作人员的要求也较高。为了解决此问题，申请人在此前对传统的机器进行改进并递交了专利申请，即申请号为201520913414.3的专利文件公开的一种泡罩包装机的数控纵切刀装置，包括机架、纵切浮动滚刀移动机构、控制装置，其特征是还设置有气缸支撑滑杆、浮动气缸、移动块、移动块支撑滑杆、滚刀滑杆、电机，气缸支撑滑杆、移动块支撑滑杆、滚刀滑杆均安装在机架上，气缸支撑滑杆上活动安装浮动气缸，移动块支撑滑杆上滑动安装移动块，滚刀滑杆上活动安装纵切浮动滚刀，电机通过丝杆与移动块连接，浮动气缸的活塞置于纵切浮动滚刀内，移动块上设有纵切浮动滚刀安装槽，控制装置与电机、浮动气缸均连接并控制电机、浮动气缸工作。虽然该技术方案实现了自动化用刀，但是在长期的使用中，申请人发现其仍然存在使用缺陷。平时在使用时，当遇到需要增减所用到的刀的数量的情况，就将对应的纵切浮动滚刀进行展开或收纳，并再调整位置，但由于该技术方案中，无论某把刀用或不用，其在轴上始终占据着一个位置，实际调整起来繁琐不便，可能需要经过很多次对不同刀的位置的调整，很容易出现不同刀之间的操作干涉，操作复杂度较高，并且每把刀的实际可调整空间非常局限，也就使得对应所处理的产品的种类也非常局限，适用范围小。

技术实现要素：

本发明的技术目的在于提供一种无干涉取用刀的数控纵切装置，解决传统结构存在的刀与刀之间存在操作干涉、操作复杂、对所切割产品的局限性大问题。

本发明的具体技术方案如下：一种无干涉取用刀的数控纵切装置，包括机架和若干浮动滚刀，还包括取刀机械手、移动机构和至少两个刀架，所述机架包括前机架和后机架，所述取刀机械手连接在所述移动机构上，所述移动机构独立设置或连接在所述前机架上；所述刀架连接在所述后机架上，所述浮动滚刀连接有卡挂机构而通过所述卡挂机构卡挂在所述机架上。

传统的纵切装置在一根轴上预设有多把浮动滚刀，每把浮动滚刀一一对应有可将其顶升至切割位的浮动气缸，利用装在丝杆上的一移动块来带动所选用到的浮动滚刀。但由于浮动滚刀同在一根轴上，总数量不变且无法通过移动块卸下，各自占据着自己的位置，特别是正在使用的刀与暂不使用的刀之间必定相互影响制约，存在干涉。故为了每把刀对准所要切割的产品，在控制逻辑上较为复杂，需要频繁地来回进行移动调整，操作上较为繁琐费时；并且针对一些产品必须通过经验老道的师傅来重新装卸浮动滚刀，对操作人员要求高，费时费力。因此无论是位置调整上，还是在应对所处理的产品种类上，都非常局限，变相使得装置功能上受限，也降低了工作效率。而本发明采用了完全不同的结构，设置了切割工位的刀架与停用工位的刀架，并相应设置了取刀机械手和空间中的移动机构，两种刀架之间相互独立，浮动滚刀与刀架的连接是卡挂的形式，即拆即装，而取刀机械手能在空间中自由选定任意位置来移动浮动滚刀，定位精准，故每次切割产品时刀与刀之间不存在干涉问题，操作上仅需取刀机械手在两个刀架之间移动到位浮动滚刀即可，能够满足多种产品的切割需求，对工人的要求相对较低，整体的工作效率相较以往有很大提高。

作为优选，每个所述刀架包括上卡条和下卡条，所述上卡条、所述下卡条均固定连接在所述后机架上，所述上卡条位于所述下卡条上方且两者之间存在卡定空间；所述卡挂机构包括刀柄，所述刀柄上设有匹配卡入所述卡定空间中的卡接部。

卡定空间和卡接部相匹配，能够让浮动滚刀实现即时快速的安装与卸下。

作为优选，每个所述刀架还包括卡轴，所述卡轴固定连接在所述上卡条或所述后机架上；所述卡挂机构还包括抱块和驱动部件，所述抱块活动连接在所述刀柄上，所述抱块上设有与所述卡轴相匹配的抱紧槽，所述驱动部件固定连接在所述刀柄上并同时连接带动所述抱块。

在有卡接部与卡定空间的固定基础上，再设置抱块来抱紧一卡轴，使得浮动滚刀能够更稳定地固定在刀架上，驱动部件带动抱块抱紧或远离卡轴，抱块与刀柄的活动连接方式可为插接或铰接，即可相对上下升降或相对转动，以实现与卡轴抱紧或分离。

作为优选，所述卡挂机构还包括弹性预拉紧部件，所述弹性预拉紧部件同时与所述抱块及所述刀柄连接。

弹性预拉紧部件作为除了驱动部件以外的能够使抱块抱紧卡轴的部件，起到预锁紧作用，驱动部件在动作时克服其拉力而解锁拆下所述浮动滚刀，另外在驱动部件停止工作的情况下，弹性预拉紧部件确保抱块不会脱离卡轴。

作为优选，所述浮动滚刀上设有与所述取刀机械手配合的被抓取部。

作为优选，所述取刀机械手还包括连接在所述取刀机械手上的接近开关。

接近开关帮助确定取刀机械手与浮动滚刀的相对位置，以安全准确地进行取刀。

作为优选，所述移动机构包括第一移动机构、第二移动机构和第三移动机构，所述第三移动机构独立设置或固定连接在所述前机架上，所述第二移动机构固定连接在所述第三移动机构上而由其带动，所述第一移动机构固定连接在所述第二移动机构上而由其带动，所述取刀机械手连接在所述第一移动机构上而由其带动。

作为优选，所述第一移动机构包括移动台架和第一轴驱动组件，所述第一轴驱动组件连接在所述移动台架上并同时连接带动所述取刀机械手，所述移动台架作为与所述第二移动机构连接的连接部。

作为优选，所述第二移动机构包括第二轴驱动组件和固定板，所述第二轴驱动组件固定连接在所述固定板上，所述第二轴驱动组件连接并带动所述第一移动机构，所述固定板作为与所述第三移动机构连接的连接部。

作为优选，所述第三移动机构包括第三轴驱动组件，所述第三轴驱动组件独立设置或固定连接在所述前机架上，所述第三驱动组件连接并带动所述第二移动机构。

本发明的技术优点在于所述纵切装置设置了两个相独立的刀架，针对不同的切割需求，在单次切割流程中，其中下方的刀架用来存放本次不用的浮动滚刀，上方的刀架用来装载本次切割产品的浮动滚刀，使用中与存放中的浮动滚刀处在不同刀架上，互不干涉，有足够的空间进行调节，所设置的取刀机械手与三轴向移动机构能够精确便捷地进行取放刀，相比于传统结构，整体自动化程度更高，操作控制更为精简，可对应处理的产品种类更多，值得在本领域推广使用。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例有关后机架及其上设置的结构示意图；

图3为本发明实施例有关卡挂机构的结构示意图；

图4为本发明实施例有关前机构及其上设置的结构示意图；

图5为本发明实施例有关取刀机械手的结构示意图；

图6为本发明实施例有关紧固件的结构示意图；

图中编号对应的各部分名称分别为：1-机架，11-前机架，111-左边板，112-右边板，113-横板，12-后机架，121-背板，2-浮动滚刀，21-刀柄，211-卡接部，22-抱块，221-抱紧槽，222-连接杆，23-多位置固定用气缸，24-弹性预拉紧部件，25-被抓取部，251-夹槽，26-底座，3-刀架，31-卡轴，32-上卡条，33-卡条，4-取刀机械手，41-接近开关，42-气爪，43-卡爪，44-安装座，5-移动台架，51-上板，52-下板，53-端板，54-支撑条，6-固定板，a-第一驱动组件，a1-导杆，a2-滑动块，a3-同步带，a4-同步带轮，a5-驱动电机，a6-紧固件，a61-压块，a62-压圈，b-第二驱动组件，c-第三驱动组件。

具体实施方式

下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明：

见图1，一种无干涉取用刀的数控纵切装置，包括机架1、若干浮动滚刀2、取刀机械手4、移动机构和两个刀架3（两个刀架3是常规且满足要求的设计，一个作为切割用刀架，一个作为停放用刀架），机架1包括前机架11和后机架12。取刀机械手4连接在移动机构上，移动机构连接在前机架11上（移动机构也可以单独设置，比如安装在机架1旁的另一安装架上）；刀架3连接在后机架12上，浮动滚刀2连接有卡挂机构而通过卡挂机构卡挂在后机架12上。

本实施例图1、图2、图4所示中，简化了整个纵切装置的图示，但仍能清楚直观地了解整个结构。前机架11包括左边板111、右边板112和横板113，横板113两端分别固定连接左边板111和右边板112，用以提高前机架11整体结构强度和稳定性；后机架12包括背板121，刀架3连接在背板121上；前机架11与后机架12之间通过两侧的两个侧板13进行固定连接，也相当于为浮动滚刀2的装卸及移动提供了操作空间，侧板13与背板121之间还共同连接有加强肋板。

见图1、图2，两个刀架3相对上下的布置，下方的刀架为停放刀架，上方的刀架为工作刀架，每个刀架3包括卡轴31、上卡条32和下卡条33，上卡条32、下卡条33均固定连接在后机架12的背板121的内侧面上，上卡条32位于下卡条33上方且两者之间存在卡定空间，卡轴31固定连接在上卡条32上（也可以固定连接在后机架12上，具体的，即背板121的内侧面上）。

再结合图3，与刀架3相配合的，卡挂机构包括刀柄21、抱块22、驱动部件23和弹性预拉紧部件24，刀柄21连接于浮动滚刀2的背侧，刀柄21上设有形状相匹配的可卡入卡定空间的卡接部211；抱块22活动连接在刀柄21上，抱块22上设有与卡轴31相匹配的抱紧槽221。具体的，本实施例中抱块22上设有连接杆222，并通过连接杆222插入刀柄21中；而本实施例中的驱动部件23为一固定连接在刀柄21的下部的多位置固定用气缸，其输出轴伸入刀柄21中并与连接杆222固定连接，通过驱动部件23即气缸的推拉动作来控制抱块22与卡轴31的抱紧或分离。弹性预拉紧部件24作为确保抱块22在无外力作用下仍能抱紧卡轴31的保险措施，若前述的多位置固定用气缸主动或意外停止工作时，弹性预拉紧部件24仍将抱块22拉向卡轴31而实现抱紧固定，当然弹性预拉紧部件24的拉力不会太大，当需要移送浮动滚刀时，多位置固定用气缸的推力会克服弹性预拉紧部件24的拉力而将抱块22推离卡轴31。具体的，弹性预拉紧部件24可选择弹簧或压簧螺丝等部件。驱动部件23还可以是其他提供推拉外力的结构，如油缸、直线电机等，还有可能是电磁铁，只是若选择电磁铁，其安装位置最好选择为刀柄21上方并通过吸力将抱块22向上吸起，其他在此不再赘述。

在还有的一些实施例中，抱块22是与刀柄21铰接的，即有别于前述的通过竖直升降的形式，而是通过回转的形式来抱紧或离开卡轴31，驱动部件23仍然可以为气缸、油缸、直线电机、电磁铁等，安装位置不再是刀柄21的下部，以能水平或是倾斜着推动或回拉抱块22为准，一般为与抱块22差不多高或更高的位置。驱动部件23与抱块22的连接点可以选择铰接，或者驱动部件23与抱块22通过拉簧连接，以配合顺畅实现抱块22向前或向后翻转。

本实施例中，刀柄21的上部开设了安装槽，供抱块22装入及相对活动，提高组装的一致性，在外观上显得更为整体化，结构稳定性也更高。从图示中还可以了解到，下卡条33的上表面还额外设置有斜向台阶面，与此相匹配的，卡接部211的下表面也有设置抵靠斜面，这使得两者在抵接时贴合得更稳定，也使得浮动滚刀在需要左右调整时移动更顺畅。

见图1、图4、图5，本实施例中取刀机械手4选用手指气缸，浮动滚刀2连接有供取刀机械手4抓取的被抓取部25。图2中可了解到，浮动滚刀2的下部连接有底座26，底座26前端连接有被抓取部25，被抓取部25的上下表面还设有方便抓持的夹槽251。手指气缸本身也进行了一定的适配改进，在其自带的气爪42上各自固定连接有额外的卡爪43（可视情况设定其长短粗细等尺寸参数），可更为稳定方便地配合夹槽251夹紧被抓取部25。取刀机械手4的顶部固定连接有安装座4，接近开关41就固定连接在安装座44上。取刀机械手4还可以选择液压式、电动式机械式种类的，只要能实现抓持、夹紧等动作即可；特别的，插接杆也可以被认为是一种适合本技术方案的取刀机械手4，在浮动滚刀上设置供插接杆插入的插孔，来实现取刀，其他还可以是与前述有同种功能的类似结构或是经过前述结构简单变换而来的结构，在此不再多赘述。关于取刀机械手4，还可以选择为插接杆，相应的在浮动滚刀部件2上设置供插接杆插入的插孔，来实现取刀，类似较容易联想的惯常结构在此不再赘述。

本实施例中，移动机构选用三轴移动平台，具体包括第一轴移动机构、第二轴移动机构和第三轴移动机构，第三轴移动机构固定连接在前机架11上，第二轴移动机构固定连接在第三轴移动机构上而由其带动，第一轴移动机构固定连接在第二轴移动机构上而由其带动，取刀机械手4连接在第一移动机构上而由其带动。其中第一移动机构对应的x轴向方向位置变化，第二移动机构对应的z轴方向位置变化，第三移动机构对应的y轴向方向位置变化。

具体的，第一轴移动机构包括移动台架5和第一驱动组件a，本实施例中的第一驱动组件a选择较为复杂但移动更精准稳定的结构，包括导杆a1、滑动块a2、同步带a3、同步带轮a4和驱动电机a5，导杆a1的两端分别与移动台架5两侧连接，同步带a3绕置在同步带轮a4上，同步带轮a4、驱动电机a5也都连接在移动台架5上，其中一同步带轮a4与驱动电机a5连接，滑动块a2滑动连接在导杆a1上并与同步带a3上某处通过一紧固件a6相固定，同时滑动块a2还与取刀机械手4连接固定，滑动块a2由同步带a3带动而沿着导杆a1进行左右往复平移，移动台架5为与第二轴移动机构连接的连接部。

进一步的，本实施例中的移动台架5包括上板51、下板52和连接在上板51与下板52之间的分处左右两端的端板53，上板51和下板52之间还额外固定连接有支撑条a14来加强结构，下板52直接与第二轴移动机构连接。导杆a1设有两根，位于上板51和下板52之间，相平行且同高度，导杆a1的两端与端板53固定连接。滑动块a2内部还装有两个直线轴承，用来滑动连接导杆a1，滑动块a2外部用轴承盖板封装，滑动块a2的前端就与取刀机械手4的尾端固定连接。同步带a3和同步带轮a4同样位于上板51和下板52之间，为了整体设置方便、不易相互干涉而设在导杆a1的下方，驱动电机a5与下板52下表面固定连接，其输出轴穿过下板52与其中一个作为主动轮的同步带轮a4连接。

至于紧固件a6可以有很多种，其与同步带a3可通过较简单常规的夹紧、粘接等方式相固定。本实施例中，见图6，紧固件a6包括连接于滑动块a2底部的压块61和与压块61连接的压圈62，压块61与压圈62分别位于同步带a3某处的两侧，压圈62与压块61通过一固定连接部件如螺栓、紧固销、铆钉等相固定，同时共同压紧固定在同步带a3的该处，从而使得滑动块a2跟随同步带a3进行往复移动，即左右水平滑移。

回到第一驱动组件a的结构，也可以选择较为简单的结构，如直接选用如气缸、油缸、直线电机等线性执行机构来直接连接带动取刀机械手4；还可以是丝杆传动的方式，即前述的导杆a1为一丝杆（当然就不与移动台架5的两侧连接固定），滑动块a2螺纹连接在其上，导杆a1再连接一驱动电机a5，这样的设置方式同样可以带动滑动块a2移动。其他能实现同样功能的类似的器件或经过简单变换而来的结构在此不再赘述。

第二轴移动机构包括第二驱动组件b和固定板6，第二驱动组件b连接固定在固定板6上，本实施例中第二驱动组件b选用的是三轴气缸，稳定实用，三轴气缸的输出轴部分与第一轴移动机构连接，即与移动台架5的下板52连接固定并带动移动台架5上下移动，固定板6为与第三轴移动机构连接的连接部而由第三轴移动机构带动前后移动。同样的第二驱动组件b也可以选用如油缸、电动缸、直线电机、丝杠等线性执行机构。

第三轴移动机构包括第三驱动组件c，第三驱动组件c连接在前机架11上，本实施例中第三驱动组件c选用的仍为三轴气缸，稳定实用，并设置了两个，分别固定连接在前机架11的左边板111和右边板112上，三轴气缸的输出轴部分与第二轴移动机构连接，即与固定板6连接固定，推动固定板6进行前后移动。同样的第三驱动组件c也可以选用如油缸、电动缸、直线电机、丝杠等线性执行机构。

在一些实施例中，因为三轴移动平台本身的结构特点，其各移动机构所对应的空间坐标轴可作适当变换，举例来说，本实施例中可改为第三移动机构对应z轴，第二移动机构对应y轴，第一移动机构对应x轴，则第三驱动组件c可为连接顶升固定板b2的三轴气缸，第二驱动组件b为连接顶推移动台架5的三轴气缸，第一驱动组件仍不变。在还有一些实施例中，移动机构不选用标准的三轴移动平台，而直接采用一个或多个多轴机械手来配合取刀机械手。

本实施例的运行过程为，当次切割流程开始，先确认停放用的刀架3上有足够的浮动滚刀2，并确认工作用的刀架3为空置状态还是留置有浮动滚刀2。再根据产品切割所对应的刀数和刀位，利用数控系统控制移动机构移动取刀机械手4，取刀机械手4每次抓取一浮动滚刀2并移至工作用的刀架3上的指定工位，这里分情况，若工作用的刀架3上当次流程初始无任何浮动滚刀2，则移动机构控制取刀机械手4从停放用的刀架3上取送刀至工作用的刀架3；若工作用的刀架3上当次流程初始留置有若干浮动滚刀2且留置的刀数足够，则只需要将留置的浮动滚刀2移动到位即可；若工作用的刀架3上当次流程初始留置有若干浮动滚刀2且留置的刀数不够，则不仅需要将留置的浮动滚刀2移动到位，还需要再从停放用的刀架3上补取送刀。之后，产品向前输送并由浮动滚刀进行切割。切割完成后，根据需要，选择在工作用的刀架3上留置浮动滚刀2或将其全数移回停放用的刀架3。在整个取送刀过程中，自动化程度高，每把浮动滚刀3都有互不干扰的工作工位和停用工位，不再会出现未使用到的刀占用着位置或影响到其他刀的位置调节等情况，因而取送及调位方便而精准，进一步的，使所对应切割的产品更多，适用性更好。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。