CN110980389B - 一种片状物切断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片状物切断装置，用于将送入刀辊与砧辊之间的片状物切断，具有砧辊，配置在砧辊外接位置处的刀辊，设置在刀辊上用于将片状物按规定形状切割成型的刀刃，固定刀辊的运动板，用于感应刀辊切断力大小的传感部件，接收所述传感部件的反馈信号、并将切断力数值与设定值对比的控制***，以及对刀辊位置进行调节的间隙微调连杆机构；控制***根据对比结果驱动间隙微调连杆机构完成相应动作，运动板可在间隙微调连杆机构的作用下带动刀辊运动。本发明通过传感部件检测刀辊切断片状物的切断力，反馈给控制***，再由控制***进行对比分析，并通过间隙微调连杆机构调整刀辊与砧辊之间的间隙，使得具有良好的切断效果。

Description

一种片状物切断装置

技术领域

本发明涉及一次性卫生用品制造领域，尤其涉及一种片状物切断装置，该片状物是卫生用品的或类似消耗品的单层和多层的成品或半成品中的一种。

背景技术

作为在片状物上形成贯通孔的方法之一是，使用切割辊的被称为冲切的方法，如中国专利申请号CN201521053947.5公开了一种吸收性物品的模型切刀装置，该装置的模型刀辊在砧辊之间对片状物进行切割。

然而，在利用上述刀辊对片状物进行切断时，由于片状物在不同的速度下需要不同的切断间隙才能保证切断效果，一般来说不同的速度，通过调整与刀辊相连的气缸，但是如此很难保证调整间隙的准确性，而且气缸承受较大切断力时，会出现回缩。而通过伺服电机调节刀辊与砧辊之间间隙的方式，虽然能够实现微量调节，但由于这样的调节过程是开环控制，无法根据生产线上的切断效果对间隙进行实时调节，因此同样会导致刀具使用寿命短，设备停机率高的问题。

发明内容

鉴于此，本发明旨在提供一种片状物切断装置，解决现有装置存在的无法在线实时精确控制刀辊与砧辊之间间隙的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种片状物切断装置，用于将送入刀辊与砧辊之间的片状物切断，其具有架体，砧辊，配置在砧辊外接位置处的刀辊，设置在刀辊上用于将片状物按规定形状切割成型的刀刃，和固定刀辊的运动板。还包括：用于感应刀辊切断力大小的传感部件，接收所述传感部件的反馈信号、并将所述切断力数值与设定值对比的控制***，以及对刀辊位置进行调节的间隙微调连杆机构；所述控制***根据对比结果驱动间隙微调连杆机构完成相应动作，所述运动板可在间隙微调连杆机构的作用下带动刀辊运动。

本发明中所谓的外接位置是指，在刀辊和砧辊互相平行且在刀辊的刀刃和砧辊之间使片状物成型的程度下，刀辊和砧辊接近甚至接触。所谓的片状物是指卫生用品的或类似消耗品的单层和多层的成品或半成品中的一种。所谓压力传感器感应的切断力，可以理解为相对的作用力或合力，也可以理解成绝对或单一的作用力。前者是由于为了保证压力传感器能够精准灵敏的感应到上述作用力，压力传感器采用的是预压安装，因此其本身受到的力除了与切断力相等的反作用力之外，还包括预压力、以及弹性元件因发生形变而产生的作用力，但就本发明而言，为了更加直观的读取刀辊的切断力，优先考虑后者，即通过控制***将上述预压力及弹性元件因发生形变而产生的作用力清零，进而只保留片状物对刀辊的反作用力。

为达到前述目的，所述间隙微调连杆机构包括上肘杆、下肘杆、伸缩杆和直线导轨副。上肘杆的上端安装在架体上，下端与下肘杆的上端相铰接形成铰接点；伸缩杆的一端作用在铰接点上，其另一端与控制***相连接；所述下肘杆的下端与传感部件相连接，直线导轨副用于将运动板限制在竖直方向上运动；当伸缩杆的长度发生变化时，通过上肘杆和下肘杆驱动运动板在直线导轨副限制的方向上运动。当上肘杆和下肘杆接近共线时，由运动板固定的刀辊处于工作位置，此时刀辊与砧辊相互作用，传感部件受到向上的反作用力，通过下肘杆、上肘杆传到偏心轴所在的转动副，对伸缩杆影响很小。以上伸缩杆可以是滚珠丝杆、直线轴承、或其他近似的方式。当上肘杆和下肘杆共线时，为机构死点位置，伸缩杆最长。

与此同时，在刀辊处于上述工作位置时，伸缩杆每变化单位长度，刀辊与砧辊之间的间隙变化较慢，实现微调间隙。当刀辊处于非工作位置时，伸缩杆每变化单位长度，刀辊与砧辊之间的间隙变化较快，有利于提高工作效率，遇到紧急情况，较快的抬起更有利于快速回到安全位置。以上伸缩杆可以是滚珠丝杆、直线轴承、或其他近似的方式。

进一步的，所述间隙微调连杆机构还包括偏心轴，该偏心轴设置在上肘杆的上端，用于在初次设置时调节刀辊与砧辊之间的间隙。

进一步的，在伸缩杆上安装有接近传感器，用于标定切断装置的零点位置。

为达到前述目的，所述传感部件包括压力传感器、上连接元件和下连接元件；上连接元件安装在下肘杆上，下连接元件与运动板相连接，压力传感器设置在上连接元件和下连接元件之间。在下连接元件上开设有安装槽，压力传感器安置在该安装槽中，上连接元件设置在压力传感器的上方，并通过螺栓与下连接元件相连接。另外，上述控制***包括伺服电机，该伺服电机的输出端与伸缩杆相连接。

本发明中压力传感器安装在两连接元件之间，其中一个连接元件安装在间隙微调连杆机构的下肘杆上，另一个连接元件与用于固定刀辊的运动板相连，工作时刀辊会对片状物施加切断力，相应的片状物对刀辊施以与切断力大小相等的反作用力。优选的，压力传感器采用预压安装，如此设置能够使得即使不存在切断力时，压力传感器也能够测量力，保证刀辊对片状物的切断力在很小时也能被检测到。此外为了消除间隙微调连杆机构的间隙，在固定刀辊的法兰下还安装有弹性元件，如此能够解决由于温度不同刀辊外径变化对刀刃造成的损伤、以及产品质量不稳定的问题。压力大小是切割成型的重要参数，通过控制压力可以提高产品质量，增加刀辊的使用寿命。以上弹性元件可以是弹簧、压簧或其他近似的方式。

进一步的，还包括与刀辊相固定的法兰，在法兰下方还安装有用于消除所述间隙微调连杆机构本身间隙的弹性元件，优选的，上述弹性元件是弹簧。由于刀辊与砧辊之间的间隙很小，微小的变动都会对切断效果产生影响，为了消除间隙微调连杆机构本身的间隙给切断造成的影响，在固定刀辊的法兰下安装弹簧，刀辊在工作位置时，法兰受到弹簧力，通过弹簧的反作用力消除连杆之间的间隙，以抵消间隙微调连杆机构转动副之间的间隙。

更进一步的，所述片状物是卫生用品的或类似消耗品的单层和多层的成品或半成品中的一种。

一种应用上述切断装置对片状物进行切断的方法，一边将片状物送入刀辊与砧辊之间一边让刀辊旋转，在刀辊旋转过程中包括切断工序、检测工序、对比工序和调节工序。在切断工序中，刀辊和砧辊相对转动对片状物进行切断，切断过程中片状物会对刀辊产生一个反作用力；在检测工序中，压力传感器感应切断力的大小，并将感应到的数值传输至控制***；在对比工序中，控制***将接收到的数值与设定值对比，并根据对比结果发出不同的响应；在调节工序中，根据控制***发出的响应对刀辊位置进行实时调节。本发明通过压力传感器检测刀辊切断片状物的切断力，并反馈给控制***，控制***进行对比、分析，并通过伺服电机调整刀辊与砧辊之间的间隙，使得片状物的切断质量保持一致。

在调节工序中，当感应到的数值在设定值的公差范围内时，刀辊不作调节。当感应到的数值超出设定值的公差范围内时，刀辊上抬或下压运动，对刀辊与砧辊之间的间隙进行实时调节。具体的，当感应到的比设定值大时，刀辊抬起一定的位移，抬起的位移根据与设定值相差的大小而不同，相差大，抬起的位移大，相差小，抬起的位移小。当感应到的比设定值小时，刀辊下压一定的位移，下压的位移根据与设定值相差的大小而不同，相差大，下压的位移大，相差小，下压的位移小。刀辊切断片状物时的力循环模式为：切断——检测——对比——调节。

在切断工序开始之前，还包括设置刀辊初始位置将刀辊与砧辊之间间隙调整为工作间隙的工序。设置刀辊初始位置的步骤如下：装置回到零点位置，以此为基准点，伺服电机旋转设定的角度，刀辊接近工作位置，根据间隙大小调整偏心轴，使间隙为工作间隙。把调整好的位置设为工作位置，标定电机编码器的位置。

除以上工序以外，本发明还包括在刀辊与砧辊之间对片状物料头进行检测的工序。当***检测到有片状物材料接头信号，接头通过装置时，***会停止上述力循环模式，刀辊抬起到安全位置；当接头通过装置后，刀辊自动回到工作位置。

本发明的有益效果：本发明通过压力传感器检测刀辊切断片状物的切断力，并反馈给控制***，控制***进行对比、分析，并通过间隙微调连杆机构能够对刀辊与砧辊之间的间隙进行精确调节，保证在不同切断速度下的切断效果，提高了切断质量与一致性。当遇到紧急情况时，还能快速回到安全位置，故而提高了整个切断过程的安全性和连续性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中传感部件的J向视图。

图3是传感部件的立体图。

图4是间隙微调连杆机构的原理图。

图5是刀辊与砧辊的配合示意图。

图6是设置刀辊初始位置的流程图。

图7是应用本发明的切断方法的流程图。

具体实施方式

以下参照本发明实施方式的附图，对本发明进行说明。

实施例，

一种应用片状物切断装置对片状物进行切断的方法，一边将片状物送入刀辊2与砧辊1之间一边让刀辊2旋转，在刀辊2旋转过程中包括：

S1、切断工序：在切断工序中，刀辊2和砧辊1相对转动对片状物进行切断，切断过程中片状物会对刀辊产生一个反作用力F。

S2、检测工序：在检测工序中，压力传感器感应切断力的大小，并将感应到的数值传输至控制***。其中，压力传感器15安装在两连接元件16、17之间，其中一个连接元件安装在间隙微调连杆机构的下肘杆上，另一个连接元件与用于固定刀辊的运动板相连，工作时刀辊会对片状物施加切断力，相应的片状物对刀辊施以与切断力大小相等的反作用力。上述压力传感器采用预压安装。

S3、对比工序：在对比工序中，控制***将接收到的数值与设定值对比，并根据对比结果发出不同的响应。

S4、调节工序：在调节工序中，根据控制***发出的响应对刀辊位置进行实时调节。

当感应到的数值在设定值的公差范围内时，刀辊不作调节。

当感应到的比设定值大时，刀辊抬起一定的位移，抬起的位移根据与设定值相差的大小而不同，相差大，抬起的位移大，相差小，抬起的位移小。

当感应到的比设定值小时，刀辊下压一定的位移，下压的位移根据与设定值相差的大小而不同，相差大，下压的位移大，相差小，下压的位移小。

下面对在本发明的切断装置进行详细说明。

如图1至5所示，切断装置100具有：砧辊1，配置在砧辊1外接位置处的刀辊2，设置在刀辊2上用于将片状物按规定形状切割成型的刀刃13，固定刀辊的运动板4，可在左框架3和右框架10的凹槽上下滑动、固定刀辊的法兰11，用于感应刀辊切断力大小的传感部件，接收上述切断力数值、并与设定值对比的控制***，以及间隙微调连杆机构。

其中，间隙微调连杆机构包括：上肘杆6、下肘杆5、滚珠丝杆8、直线导轨副14、和偏心轴7。其中上肘杆6的下端与下肘杆5的上端相铰接形成铰接点A，滚珠丝杆8的一端作用在该铰接点A上，另一端与伺服电机9相连接。下肘杆5的下端与传感部件相连接，直线导轨副14用于保证运动板4只能沿竖直方向上运动。其中，a、b、c是固定转动副，A、B是转动副。

偏心轴7设置在上肘杆6的上端，用以在初次设置刀辊与砧辊之间的间隙时调节预设间隙。在初次设置刀辊与砧辊的间隙时，如果上肘杆6和下肘杆5共线之后，即间隙微调连杆机构已经处于极限位置，此时刀辊与砧辊之间的间隙没有达到要求的值，可以通过偏心轴调节间隙。通过偏心轴调整间隙，并不会对间隙微调机构的间隙调整功能产生影响。

当滚珠丝杆8的长度发生变化时，通过上肘杆6和下肘杆5驱动运动板4在直线导轨副14限制的方向上运动。当上肘杆和下肘杆接近共线时，由运动板固定的刀辊处于工作位置，此时刀辊与砧辊相互作用，传感部件受到向上的反作用力，通过下肘杆、上肘杆传到偏心轴所在的转动副，对滚珠丝杆影响很小，有效保护了伺服电机和滚珠丝杆。

与此同时，在刀辊处于上述工作位置时，滚珠丝杆每变化单位长度，刀辊与砧辊之间的间隙变化较慢，实现微调间隙。当刀辊处于非工作位置时，滚珠丝杆每变化单位长度，刀辊与砧辊之间的间隙变化较快，有利于提高工作效率，遇到紧急情况，较快的抬起更有利于快速回到安全位置。

由于刀辊2与砧辊1之间的间隙很小，微小的变动都会对切断效果产生影响，为了消除间隙微调连杆机构本身的间隙给切断造成的影响，在固定刀辊的法兰下安装弹簧12，刀辊在工作位置时，法兰受到弹簧力，通过弹簧12的反作用力消除连杆之间的间隙，以抵消间隙微调连杆机构转动副之间的间隙。

传感部件包括：压力传感器15、上连接元件16、和下连接元件17。压力传感器15设置在上连接元件16和下连接元件17之间，上连接元件16安装在间隙微调连杆机构的下肘杆5上，下连接元件17与用于固定刀辊的运动板4相连接。在下连接元件17上开设有安装槽18，压力传感器15安置在该安装槽18中，上连接元件16设置在压力传感器15的上方，并通过螺栓与下连接元件17相连接。

上述控制***包括伺服电机9，该伺服电机9的输出端与滚珠丝杆8相连接。伺服电机9通过间隙微调连杆机构可以对刀辊与砧辊之间的间隙进行精确调节。

在滚珠丝杆上安装有接近传感器19，用于标定切断装置的零点位置。

如图6所示，本发明中设置刀辊初始位置的流程如下：

装置回到零点位置，以此为基准点，伺服电机旋转设定的角度，刀辊接近工作位置，根据间隙大小调整偏心轴，使间隙为工作间隙。把调整好的位置设为工作位置，标定电机编码器的位置。

如图7所示，本发明的工作流程如下：

当初始位置设置完成，给切断装置开始信号，装置从零点位置运动到标定的工作位置，刀辊开始工作，刀辊切断片状物时，压力传感器可以检测到切断力，控制***将测得的力值与设定的标准切断力作对比，当感应到的数值在设定值的公差范围内时，刀辊不作调节。当感应到的比设定值大时，刀辊抬起一定的位移，抬起的位移根据与设定值相差的大小而不同，相差大，抬起的位移大，相差小，抬起的位移小。当感应到的比设定值小时，刀辊下压一定的位移，下压的位移根据与设定值相差的大小而不同，相差大，下压的位移大，相差小，下压的位移小。刀辊切断片状物时的力循环模式为：切断——检测——对比——调节。当***检测到有片状物材料接头信号，接头通过装置时，***会停止上述力循环模式，刀辊抬起到安全位置；当接头通过装置后，刀辊自动回到工作位置。

以上所述及图中所示的仅是本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的普通技术人员来说，在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种片状物切断装置，用于将送入刀辊与砧辊之间的片状物切断，其具有架体，砧辊，配置在砧辊外接位置处的刀辊，设置在刀辊上用于将片状物按规定形状切割成型的刀刃，和固定刀辊的运动板，其特征在于：还包括用于感应刀辊切断力大小的传感部件，接收所述传感部件的反馈信号、并将所述切断力数值与设定值对比的控制***，以及对刀辊位置进行调节的间隙微调连杆机构；所述控制***根据对比结果驱动间隙微调连杆机构完成相应动作，所述运动板可在间隙微调连杆机构的作用下带动刀辊运动；

所述间隙微调连杆机构包括上肘杆、下肘杆、伸缩杆、偏心轴和直线导轨副；所述偏心轴设置在上肘杆的上端，用于在初次设置时调节刀辊与砧辊之间的间隙；上肘杆的下端与下肘杆的上端相铰接形成铰接点；伸缩杆的一端作用在铰接点上，其另一端与控制***相连接；所述下肘杆的下端与传感部件相连接，直线导轨副用于将运动板限制在竖直方向上运动；当伸缩杆的长度发生变化时，通过上肘杆和下肘杆驱动运动板在直线导轨副限制的方向上运动；

当上肘杆和下肘杆接近共线时，由运动板固定的刀辊处于工作位置；在刀辊处于上述工作位置时，伸缩杆每变化单位长度，刀辊与砧辊之间的间隙变化较慢，当刀辊处于非工作位置时，伸缩杆每变化单位长度，刀辊与砧辊之间的间隙变化较快；

上述控制***包括伺服电机，该伺服电机的输出端与伸缩杆相连接；

所述传感部件包括压力传感器、上连接元件和下连接元件；上连接元件安装在下肘杆上，下连接元件与运动板相连接，压力传感器设置在上连接元件和下连接元件之间；所述压力传感器采用预压安装，其受到与切断力相等的反作用力、预压力、以及弹性元件因发生形变而产生的作用力，控制***将上述预压力及弹性元件因发生形变而产生的作用力清零，进而只保留片状物对刀辊的反作用力；

还包括与刀辊相固定的法兰，在法兰下方还安装有用于消除所述间隙微调连杆机构本身间隙的弹性元件。

2.如权利要求1所述片状物切断装置，其特征在于：所述伸缩杆上还安装有用于标定切断装置零点位置的接近传感器。

3.如权利要求1或2所述片状物切断装置，其特征在于：所述片状物是卫生用品的单层成品或半成品中的一种。

4.如权利要求1或2所述片状物切断装置，其特征在于：所述片状物是卫生用品的多层成品或半成品中的一种。

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