自动化瓷砖切割机及自动切割划线方法

技术领域

本发明涉及一种无需人工操作即能够根据瓷砖厚度来设定切割头划线压力和瓷砖压断压力的自动化瓷砖切割机及自动切割划线方法，属瓷砖切割机制造领域。

背景技术

CN107379185A、名称“一种瓷砖自动切割装置”，包括机体(1)、旋转模块(2)、水平移动模块(3)、夹持模块(4)、切割模块(5)、调节模块(6)、去除模块(7)、测量模块(8)、输入模块和控制器，所述旋转模块(2)安装在机体(1)的下端，旋转模块(2)用于驱动水平移动模块(3)转动；所述水平移动模块(3)固定在旋转模块(2)的上端，水平移动模块(3)用于带动瓷砖(9)水平移动；所述夹持模块(4)固定在水平移动模块(3)的上端，夹持模块(4)用于对瓷砖(9)进行夹持和定位；所述切割模块(5)位于夹持模块(4)的上方且与机体(1)相固连，切割模块(5)用于对放置在夹持模块(4)上的瓷砖(9)进行切割；所述调节模块(6)位于机体(1)的左前方，调节模块(6)用于检测对瓷砖(9)进行划擦时的声音并对切割模块(5)的划擦线进行调节；所述去除模块(7)位于机体(1)的右后方，去除模块(7)用于将切割后的废瓷砖(9)放入垃圾箱中；所述测量模块(8)安装在机体(1)上，测量模块(8)用于确定瓷砖(9)的划擦线；所述输入模块用于将输入的参数输送到控制器中；其中，旋转模块(2)包括传动轴(21)、一号锥齿轮(22)、二号锥齿轮(23)、转动轴(24)和传动电机(25)，所述传动轴(21)通过轴承与机体(1)相连接，传动轴(21)的右端通过联轴器与传动电机(25)相连；所述一号锥齿轮(22)通过键安装在传动轴(21)上，一号锥齿轮(22)与二号锥齿轮(23)相啮合，二号锥齿轮(23)与转动轴(24)过盈连接，转动轴(24)通过轴承与机体(1)相连接；水平移动模块(3)包括一号支撑板(31)、二号支撑板(32)、三号支撑板(33)、一号滑轨(34)、二号滑轨(35)、一号丝杠(36)、二号丝杠(37)、一号电机(38)和二号电机(39)，所述一号支撑板(31)与转动轴(24)的上端通过法兰连接，两个一号滑轨(34)横向放置在一号支撑板(31)上，一号丝杠(36)位于两个一号滑轨(34)之间，且一号丝杠(36)通过轴承座安装在一号支撑板(31)上，一号丝杠(36)的右端通过联轴器与一号电机(38)相连；所述二号支撑板(32)下端设有滑槽，滑槽可移动的安装在一号滑轨(34)上，二号支撑板(32)与安装在一号丝杠(36)上的连接座相连，两个二号滑轨(35)纵向放置在二号支撑板(32)上，二号丝杠(37)位于两个二号滑轨(35)之间，二号丝杠(37)通过支撑座固定在二号支撑板(32)上，二号丝杠(37)上设有连接座；所述三号支撑板(33)的下端设有滑槽，滑槽可移动的安装在二号滑轨(35)上，且三号支撑板(33)与安装在二号丝杠(37)上的连接座相连；夹持模块(4)包括固定座(41)、夹持气缸(42)和夹持板(43)，四个固定座(41)按矩形均匀分布在三号支撑板(33)上，夹持气缸(42)的固定端与固定座(41)相连，夹持气缸(42)的伸缩杆与夹持板(43)可拆卸连接；切割模块(5)包括切割丝杠(51)、光杆(52)、移动座(53)、切割机构(54)、施压机构(55)和切割电机(56)，所述切割丝杠(51)通过轴承与机体(1)相连，切割丝杠(51)的右端通过联轴器与切割电机(56)相连，切割电机(56)固定在机体(1)上，两个光杆(52)位于切割丝杠(51)的两侧，光杆(52)的两端与机体(1)相连接；所述移动座(53)上横向设有螺纹通孔和圆形通槽，螺纹孔与切割丝杠(51)相连接，圆形通槽与光杆(52)相连接；所述切割机构(54)安装在移动座(53)的左端，切割机构(54)用于对瓷砖(9)进行划擦；所述施压机构(55)安放在移动座(53)的右端，施压机构(55)用于对划擦过的瓷砖(9)进行施压并使瓷砖(9)沿划擦线被切断；测量模块(8)包括一号激光传感器(81)、一号接收器(82)、一号支架(83)、二号支架(84)、二号激光传感器(85)、二号接收器(86)和滑动座(87)，所述滑动座(87)位于光杆(52)和切割丝杠(51)的下方，滑动座(87)可沿移动的安装在机体(1)左上端；所述一号接收器(82)通过支座与滑动座(87)相连，一号激光传感器(81)与一号接收器(82)在同一水平面上，一号激光传感器(81)固定在一号支架(83)上，一号支架(83)安装在机体(1)的左后方；所述二号接收器(86)通过支座安装前方的夹持板(43)上，二号接收器(86)的后端面与夹持板(43)的后端面对齐；所述二号激光传感器(85)与二号接收器(86)在同一水平面上，二号激光传感器(86)固定在二号支架(84)上，二号支架(84)与机体(1)相连接。其不足之处：该切割机通过时刻检测对瓷砖划线时所产生的声音并将相应信号传送到控制器，控制器对信号进行分析并且根据声音所生成的声谱是否在正常瓷砖划线声音的声谱系范围内来判断瓷砖的划线质量，再分析确定出现该不正常声音的起始位置和终点位置之后对瓷砖进行再次划线；对比可知所对比发明需要二次划线，效率较低，声音检测系统易受环境因素影响，实现难度较大。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种无需人工操作即能够根据瓷砖厚度来设定切割头划线压力和瓷砖压断压力的自动化瓷砖切割机及自动切割划线方法。

1、为了实现上述设计目的。本发明在结构设计上：1、采用刀轮作为瓷砖切割划线压力检测头的设计，是本发明的技术特征之一。这样设计的目的在于：由于刀轮是切割瓷砖划线直接工具，将其直接作为压力传感器的检测头，能够直接将作用在瓷砖上的力传输至控制器，控制器根据内置的瓷砖切割划线参数来确定瓷砖切割划线压力是否达到设计要求，如果达到进入下步压断程序；如果没有达到设计要求，重新调整切割划线压力，重新切割划线，使其满足设计要求，进而使瓷砖切割划线的破损率降到零。2、刀头导向板和底部安装板之间设置碟形弹簧的设计，是本发明的技术特征之二。这样设计的目的在于：由于被切割划线砖砖表面的瓷为脆材质，而用于切割划线的刀轮为刚性材质，当两刚相遇时，由刀轮刚性大于瓷砖表面瓷面的刚性，如果硬碰硬，在刀轮行走的过程中受瓷砖表面平整度的影响很容易造成切割线面的瓷崩裂，导致切割划线面不整齐，直接影响切割品质及装饰品质。因此本发明在刀头导向板和底部安装板之间设置碟形弹簧，该碟形弹簧能够缓释刀轮刀刃对瓷砖刚性对压、形成缓压且压力不变的切割划线，即使遇到瓷砖表面不平整的情况下，也能够顺势切过，确保了被切割瓷砖表面的瓷不同发生崩瓷现象，既确保了切割划线品质，又确保装饰品质。更重要的是：在刀头导向板和底部安装板之间设置碟形弹簧它能够使刀轮检测到的压力通过碟形弹簧形成相对稳定，进而使压力传感器受力相对精度高、稳写性好，工作更加平稳，避免了被检压力波动而导致的驱动机构频繁动作的缺陷。3、压块安装在底部安装板的设计，是本发明的技术特征之三。这样设计的目的在于：由于导向安装板与刀头导向板之间设有碟形弹簧，导向安装板长过刀头导向板部分又是压块安装板，此时的安装板在碟形弹簧的作用下形成的是下压弹性板，该下压弹性板在下压压块瞬时，对被要掰断的瓷砖而言形成的是非刚性下压，不仅避免刚性下压压块对瓷砖产生损害，而且能够瞬间将被切割划线后瓷砖掰断。

技术方案1：一种自动化瓷砖切割机，包括机架、切割装置和同步带模组，所述切割装置通过滑套套在机架光轴上，切割装置中的步进电机与减速机相连，减速机与联轴器支架上表面连接，联轴器支架下表面与结构盖板连接，结构盖板与导柱上固定板的上表面连接，减速机轴通过联轴器与梯形丝杠相连，导柱上固定板的下表面四角分别与四根丝杆导柱连接，丝杆导柱穿过移动块与导柱下固定板连接，刀头导柱位于底部安装板和刀头导向板之间的轴段上分别套有十片碟形弹簧，刀头导向板下表面与压力传感器上表面连接，切割装置通过滑套沿机架光轴滑动用于对瓷砖的划线和压断操作；同步带模组固定于机架侧面用于驱动切割装置的水平移动；所述同步带模组包括电机安装座；所述电机安装座固定于一个支撑板的外侧，电机安装座与支撑板的侧面对齐，另一支撑板的外侧与电机安装座相同位置固定有轴承座，电机安装座内固定有两轴承，轴承与主动轴配合；所述主动轴通过联轴器与电机安装座朝里侧的联轴器支架上的电机相连，主动轴伸出电机安装座的轴段上固定有同步带轮。

技术方案2：一种自动化瓷砖切割机自动切割划线方法，回原点：使切割装置回到原点，系统发出复位信号，切割装置下方电机转动收回压板，压板翻转到指定位置后，通过接近开关停止电机转动，同步带模组电机通过带动与切割装置相连的同步带，实现切割装置的水平移动，切割装置达到原点时，通过接近开关停止电机转动，结束回原点动作；划线：将切割装置移动到瓷砖下方边缘0.2-1.2cm左右后停止，切割装置上侧电机得到信号后转动，通过程序给定脉冲使刀头下压后停止，之后同步带电机转动带动切割装置向瓷砖下方边缘小幅度移动划线，完成后上抬刀头，平移切割装置回到原先下压位置，再次下降刀头压紧瓷砖，最后向原点移动实现划线操作。该操作的目的是防止各种误差造成刀头下压时位于瓷砖边缘以外，此时刀轮最低点将低于瓷砖表面，如果再向原点移动划线，刀轮将直接与瓷砖棱角接触极易损坏刀头；压断：切割装置电机得到信号后转动使切割装置上升，同时小电机转动放下压板，切割装置电机再此转动使压板下压直至压断瓷砖后停止，再将且切割装置提升至指定位置。

本发明与背景技术相比，一是刀轮为压力传感器检测头的设置，实现了根据被切割瓷砖的厚度及瓷釉来设定被切割划线压力的方式，不仅能够保证瓷砖百分之百地被切割划线划透，而且被切割划线瓷砖面的瓷釉边部不会产生崩瓷；二是刀头导向板和底部安装板之间设置碟形弹簧的设计，解决了刀轮与被切割划线瓷砖之间的刚性匹配所带来的瓷砖被切割划线部边沿瓷釉崩瓷现象的发生，以及切割划线不透所带来的被切割划线瓷砖在下压掰开时不按切割划线断开而导致的瓷砖破损情况的发生；三是压块安装在底部安装板的设计，使得压块由刚性强制下压改为强制弹性下压，使得被压切割划线瓷砖沿切割划线部的断开率达到了100%；四是开创了自动瓷砖切割机的新模式，将手动切割机的切割方式自动化，弥补了市场上推刀切割方式的瓷砖切割机空白；实现自动切割机绿色环保化，保证工人的人身健康；极大地提高了普通自动瓷砖切割机的精度和效率。

附图说明

图1是自动化瓷砖切割机示意图，其中1-机架，11-支撑板，12-光轴，13-滑套，14-保护链钣金，15-底板，16-缓冲弹板，17-线槽支架，2-切割装置，3-同步带模组。

图2是自动化瓷砖切割机中切割装置示意图，其中201-步进电机，202-减速机，203-联轴器支架，204-结构盖板，205-导柱上固定板，206-联轴器，207-梯形丝杆，208-丝杆导柱，209-移动块，2091-石墨铜套，2092-切边铜螺母，210-导柱下固定板，211-底部安装板，219-刀头导向板，220-刀轮，2181-轴卡。

图3是图2中刀轮与压块的分布结构示意图，其中2101-台阶孔，2102-轴肩螺钉，2111-压力传感器，212-压块连接块，213-微型电机支架，214-一体轴，215-压块，216-微型直流电机，217-同步带轮，218-刀头导柱，2182-复合铜套，2183-碟形弹簧。

图4是图2中丝杆的部结构图，其中2071-第一轴端，2072-第二轴端，2073-第三轴端，2074-第四轴端。

图5是图2中结构盖板和导柱上安装板之间的爆炸示意图，其中204-结构盖板。205-导柱上固定板，2051-凹槽，2052-轴承，2053-圆螺母，2054-轴承垫圈。207-梯形丝杆。

图6是接近开关安装位置的示意图，其中221-接近开关。

图7是同步带模组主动端剖视示意图，其中31-电机安装座，32-轴承座，33-主动轴，34-联轴器支架，35-电机，36-同步带轮，37-从动轴，38-开口同步带。

图8是同步带模组从动端剖视示意图，其中32-轴承，36-同步带轮，37-从动轴，38-开口同步带。

图9是开口同步带与切割装置连接位置放大图，其中18-同步带压板，19-张力调节板，21-移动块，38-开口同步带。

具体实施方式

实施例1：参照附图1-9。一种自动化瓷砖切割机，包括机架1、切割装置2和同步带模组3，所述切割装置2通过滑套13套在机架光轴12上，切割装置2中的步进电机201与减速机202相连，减速机202与联轴器支架203上表面连接，联轴器支架203下表面与结构盖板204连接，结构盖板204与导柱上固定板205的上表面连接，减速机202轴通过联轴器206与梯形丝杠207相连，导柱上固定板205的下表面四角分别与四根丝杆导柱208连接，丝杆导柱208穿过移动块209与导柱下固定板210连接，刀头导柱218位于底部安装板211和刀头导向板219之间的轴段上分别套有十片碟形弹簧2183，刀头导向板219下表面与压力传感器2111上表面连接，切割装置2通过滑套13沿机架光轴滑动用于对瓷砖的划线和压断操作；同步带模组3固定于机架1侧面用于驱动切割装置2的水平移动；所述同步带模组3包括电机安装座31；所述电机安装座31固定于一个支撑板11的外侧，电机安装座31与支撑板11的侧面对齐，另一支撑板11的外侧与电机安装座31相同位置固定有轴承座32，电机安装座31内固定有两轴承，轴承与主动轴33配合；所述主动轴33通过联轴器与电机安装座31朝里侧的联轴器支架2034上的电机35相连，主动轴33伸出电机安装座31的轴段上固定有同步带轮36。

所述机架1包括两端的支撑板11，所述两支撑板11有两根光轴12穿过并锁紧固定，两根光轴12上各套有一个滑套13用于连接切割装置的移动块209，滑套13与光轴12构成移动副；两支撑板11上端一侧固定有一根长条形的保护链钣金14，支撑板11下端与底板15相连，所述底板15上置缓冲弹板16，底板15四个角四侧及底部包有防滑垫座。

参照附图2-3。所述切割装置2包括步进电机201，所述步进电机201与减速机202相连；所述减速机202与联轴器支架203上表面连接，联轴器支架203下表面与结构盖板204连接；所述结构盖板204与导柱上固定板205的上表面连接；减速机202轴通过联轴器206与梯形丝杠207相连；所述导柱上固定板205的下表面四角与四根丝杆导柱208连接，丝杆导柱208穿过移动块209与导柱下固定板210连接，丝杆导柱208穿过移动块209处配合有石墨铜套2091；所述梯形丝杠207上配合有切边铜螺母2092；所述切边铜螺母2092固定于移动块209之上；丝杆导柱208和石墨铜套2091构成移动副；切边铜螺母2092和梯形丝杆207形成丝杆螺母副；所述导柱下固定板210一侧面设有两处突起，两突起开有通孔，通过一圆柱销与底部安装板211铰接；所述导柱下固定板210另一端开有沉头孔2101，通过一轴肩螺钉2102连接导柱下固定板210和底部安装板211；可以实现底部安装板211的向上的小幅度转动；所述底部安装板211呈L型，其上表面固定有压力传感器2111，压力传感器2111置于与导柱下固定板210的夹层内；所述底部安装板211面固定连接有压块连接块212和微型电机支架213；所述压块连接块212下端开有通孔通过一体轴214与压块215铰接；所述微型电机支架213上固定有一微型直流电机216，所述微型直流电机216轴和一体轴214上均固定有一同步带轮217，两同步带轮217通过同步带啮合相连；

参照附图3。所述底部安装板211一侧开有两通孔有两刀头导柱218穿过；所述刀头导柱218开有卡槽，通过轴卡2181限制刀头导柱218的移动；所述刀头导柱218向上穿过移动块209，向下穿过底部安装板211并与刀头导向板219连接；所述刀头导向板219上安装有刀轮220；所述刀头导柱218穿过移动块209、导柱下固定板210和底部安装板211处均配合有复合铜套2182；所述刀头导柱218位于底部安装板211和刀头导向板219之间的轴段上分别套有十片碟形弹簧2183。

参照附图4。所述梯形丝杆207为台阶轴，丝杆的第一轴段2071最细，其上开有键槽通过联轴器206与减速机202轴相连；第二轴段2072上带有螺纹；第三轴段2073直径大于第一轴段；第四轴段2074为梯形螺纹段，直径最大；

参照附图5所示：所述导柱上固定板205中央开有圆形凹槽2051，凹槽底部开有一小通孔，有两个叠放的轴承2052置于凹槽2051中，轴承2052的外圈与凹槽侧壁配合，内圈与梯形丝杆的第三轴段2073配合；所述轴承通过圆螺母2053在第二轴段2072上锁紧固定；所述第三轴段2073在轴承2052和第四轴段2074的凸缘之间设有轴承垫圈2054。

参照附图6所示：所述移动块209侧面和底部安装板211下表面固定有接近开关221。

参照附图7-8所示：所述同步带模组3包括电机安装座31；所述电机安装座31固定于一个支撑板11的外侧，电机安装座31与支撑板11的侧面对齐，另一支撑板11的外侧与电机安装座31相同位置固定有轴承座32，电机安装座31内固定有两轴承，轴承与主动轴33配合；所述主动轴33通过联轴器与电机安装座31朝里侧的联轴器支架2034上的电机35相连，主动轴33伸出电机安装座31的轴段上固定有同步带轮36；所述轴承座32内固定有两轴承，轴承与从动轴37配合，从动轴37伸出轴承座32的轴段上固定有同步带轮36；所述主动轴33与从动轴37上的同步带轮36通过一条开口同步带38相连以实现彼此的同步转动。

参照附图9所示：所述开口同步带38的两端通过同步带压板18压紧在切割装置2的移动块209下侧，并且可以通过调节移动块209上的张力调节板19移动其中一块同步带压板18的位置以实现开口同步带38的张紧与放松。

本发明的具体实施方式为：自动化瓷砖切割机切割装置的移动块连接至机架的导轨滑套上，可通过外接移动单元实现整体的水平移动，平时切割装置的压块处于收起状态。工作时，在所需位置通过程序控制步进电机带动丝杆转动实现刀头整体下压，直至刀轮接触瓷砖压力传感器反馈数据达到所需数值后停止，之后外接移动单元启动带动切割装置水平移动直至完成划线操作；完成后划线操作后上抬刀头，移动切割装置至瓷砖压断位置，微型直流电机转动放下压块，步进电机再次带动丝杆转动使压块下压，直至压块压断瓷砖，压力传感器反馈压断信号，电机停止转动，切割装置回到原点并复原至初始状态。

实施例2：在实施例1的基础上，一种自动化瓷砖切割机自动切割划线方法， 1）回原点：使切割装置回到原点，系统发出复位信号，切割装置下方电机转动收回压板，压板翻转到指定位置后，通过接近开关停止电机转动，同步带模组电机通过带动与切割装置相连的同步带，实现切割装置的水平移动，切割装置达到原点时，通过接近开关停止电机转动，结束回原点动作；2）划线：将切割装置移动到瓷砖下方边缘0.2-1.2cm左右后停止，切割装置上侧电机得到信号后转动，通过程序给定脉冲使刀头下压后停止，之后同步带电机转动带动切割装置向瓷砖下方边缘小幅度移动划线，完成后上抬刀头，平移切割装置回到原先下压位置，再次下降刀头压紧瓷砖，最后向原点移动实现划线操作。该操作的目的是防止各种误差造成刀头下压时位于瓷砖边缘以外，此时刀轮最低点将低于瓷砖表面，如果再向原点移动划线，刀轮将直接与瓷砖棱角接触极易损坏刀头；3）压断：切割装置电机得到信号后转动使切割装置上升，同时小电机转动放下压板，切割装置电机再此转动使压板下压直至压断瓷砖后停止，再将且切割装置提升至指定位置。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。