一种弹性保护膜切割装置及自适应切割方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种自动浮动切割技术，特别是一种弹性保护膜切割装置及自适应切割方法。

背景技术

保护膜切割设备是专门用于对钢板、玻璃上的保护膜进行切割的设备。保护膜通常是在生产、加工、运输等过程中覆盖在钢板、玻璃表面的一层薄膜，以防止划痕、污染或其他损伤。切割保护膜的设备在加工和制造行业中非常重要，因为它可以确保最终产品的表面质量。

保护膜切割设备通常具有以下特性：

1、切割方式：通常采用刀具、激光或其他切割工具，以确保精准而有效的膜切割。

2、自动化：通常具有自动化功能，可以通过计算机数控系统进行操作。这使得切割过程更为精准和高效。

3、切割精度：设备的设计要求具备高精度，确保在切割过程中不损坏钢板表面或影响其质量。

4、膜材料适应性：膜的材料也可能有所不同，因此切割设备需要适应不同类型的保护膜，可能是塑料、聚乙烯、聚氨酯等材料。

5、维护和保养：设备通常需要定期的维护和保养，以确保其正常运行。这可能包括清理刀具、校准系统、替换磨损零件等。

在钢板保护膜异形切割或玻璃保护膜异形切割的作业中，薄膜产品平整度为不可控因素，常会出现膜体局部上凸或下凹的现象。由于现有的保护膜切割机通常无法对刀具进行自主高度调整，在此问题下会出现设备在高速切割过程中，遇到上凸或下凹发生局部切割异常，导致膜体切割精度下降、切割形状发生误差，进而造成废品，影响产品合格率。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种弹性保护膜切割装置及自适应切割方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种弹性保护膜切割装置，包括基座，所述基座上设置升降伺服总成，所述升降伺服总成驱动连接机架，所述机架上设置竖轨，所述竖轨上呈滑动连接滑座，所述滑座上固连电磁升降总成，所述电磁升降总成的下方连接切割夹持机构，所述机架顶部与所述滑座之间设置牵引弹性总成，所述机架下部连接压缩弹性总成，所述压缩弹性总成位于所述电磁升降总成的下方，所述压缩弹性总成连接所述切割夹持机构；

所述升降伺服总成驱动所述机架形成总体高度调节范围；所述电磁升降总成驱动所述切割夹持机构形成局部高度调节范围；所述牵引弹性总成对所述电磁升降总成形成向上的牵引弹力；所述压缩弹性总成对所述切割夹持机构形成向下的牵拉弹力。

在上述的弹性保护膜切割装置中，所述升降伺服总成包括固装在所述基座上的伺服电机，所述伺服电机驱动连接丝杠，所述丝杠外周套接螺母形成螺纹啮合连接，所述丝杠旁侧平行设置导轨，所述螺母上固连导块，所述导块卡接所述导轨形成导滑连接，所述导块固连所述机架。

在上述的弹性保护膜切割装置中，所述基座的上部固装零点光电，所述零点光电位于所述导轨的上端，所述导块抵靠所述零点光电形成回零归位；所述导轨的上、下两端均设置限位器，所述导块与所述限位器形成升降范围的限位阻挡。

在上述的弹性保护膜切割装置中，所述电磁升降总成包括外壳，所述外壳内设置铁芯，所述铁芯外周围绕线圈，所述铁芯的下方设置磁铁，所述磁铁固连所述切割夹持机构。

在上述的弹性保护膜切割装置中，所述牵引弹性总成包括牵引弹簧，所述牵引弹簧的顶端具有上钩，所述牵引弹簧的底端具有下钩，所述机架顶部设置上定位销，所述滑座顶部设置下定位销，所述上钩勾连所述上定位销，所述下钩勾连所述下定位销。

在上述的弹性保护膜切割装置中，所述压缩弹性总成包括由下至上设置的固定架、牵拉弹簧和活动架，所述固定架固连于所述机架底部，所述牵拉弹簧的底端连接所述固定架，所述牵拉弹簧的顶端连接所述活动架，所述活动架连接所述切割夹持机构。

在上述的弹性保护膜切割装置中，所述切割夹持机构包括夹持架，所述夹持架的顶端固连所述磁铁，所述夹持架的中部固连所述活动架，所述夹持架上设置具有筒腔的夹持筒，由所述夹持筒的周壁上开通螺纹孔，所述螺纹孔内穿接锁紧螺丝，所述筒腔内穿接刀具，所述锁紧螺丝内端顶压所述刀具。

在上述的弹性保护膜切割装置中，所述机架的底部固连支撑板，所述支撑板上固设立轨，所述夹持架的背侧固设滑块，所述滑块卡接所述立轨形成导滑连接。

一种弹性保护膜切割装置的自适应切割方法，所述自适应切割方法包括以下步骤：

S1、启动伺服电机驱动丝杠反转，驱使螺母带动导块沿导轨向下滑移，机架同步下降，直至带动刀具下移到切割位置；

S2、在机架的下降过程中，将电流通入线圈，调节电流值控制产生的磁力值，通过排斥力作用刀具进一步下降，并以设定压力接触产品表面；

S3、当遇到产品上凸的情况时，通过牵引弹簧的向上拉力对刀具进行抬升，从而使刀具自动应对上凸部分实现自适应切割；

S4、当遇到产品下凹的情况时，通过牵拉弹簧的向下拉力对刀具进行下降，从而使刀具自动应对下凹部分实现自适应切割。

在上述的弹性保护膜切割装置的自适应切割方法中，在步骤S1和S2之后，伺服电机驱动刀具下降，磁性排斥力下降刀具接触产品后，使牵引弹簧与牵拉弹簧的弹力方向相反、弹力值相等，形成弹性平衡状态。

与现有技术相比，本弹性保护膜切割装置及自适应切割方法具有以下有益效果：

1、自适应切割：牵引弹性总成和压缩弹性总成的设置使得刀具能够对产品表面的上凸和下凹部分做出自适应响应。通过上拉弹力与下拉弹力的平衡约束，并配合电磁升降技术，克服产品因平整度起伏不定而引起的切割不良，高了切割适应性和自动调整能力，适用于不规则形状的产品，确保膜体切割的精准性和平整度。

2、高度调节范围广泛：该弹性保护膜切割装置通过升降伺服总成驱动机架，形成总体高度调节范围。同时，电磁升降总成驱动切割夹持机构，形成局部高度调节范围。这使得切割装置能够适应不同厚度和形状的产品，提供更大的灵活性。

3、安全性和精确性：零点光电的设置在基座上部，与导块配合，形成高度限位阻挡，确保在切割过程中机架不会过度上升，从而保障了设备的安全运行。这有助于防止意外事故的发生。

4、快速刀具更换：切割夹持机构实现对刀具的快速拆卸和更换。这样的设计简化了维护和刀具更换的流程，提高了设备的操作效率。

5、稳定升降调节：通过支撑板、轨、滑块等设计，确保了夹持架的升降过程的稳定性和导向性。这有助于保持切割过程中的精确性，并减少了因不稳定引起的误差。

总体而言，该弹性保护膜切割装置通过综合应用伺服技术、电磁技术和弹性元件，实现了高效、精准、安全的切割操作，尤其在对不同形状和高度差异明显的产品进行切割时具有显著的优势。

附图说明

图1为本弹性保护膜切割装置侧视结构图。

图2为本弹性保护膜切割装置主视结构图。

图中，1、伺服电机；2、丝杠；3、导轨；4、导块；5、零点光电；6、机架；7、竖轨；8、滑座；9、电磁升降总成；10、牵引弹簧；11、固定架；12、牵拉弹簧；13、活动架；14、夹持架；15、支撑板；16、立轨；17、滑块。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1至2所示，本弹性保护膜切割装置，包括基座，基座上设置升降伺服总成，升降伺服总成驱动连接机架6，机架6上设置竖轨7，竖轨7上呈滑动连接滑座8，滑座8上固连电磁升降总成9，电磁升降总成9的下方连接切割夹持机构，机架6顶部与滑座8之间设置牵引弹性总成，机架6下部连接压缩弹性总成，压缩弹性总成位于电磁升降总成9的下方，压缩弹性总成连接切割夹持机构；

升降伺服总成驱动机架6形成总体高度调节范围；电磁升降总成9驱动切割夹持机构形成局部高度调节范围；牵引弹性总成对电磁升降总成9形成向上的牵引弹力；压缩弹性总成对切割夹持机构形成向下的牵拉弹力。

升降伺服总成包括固装在基座上的伺服电机1，伺服电机1驱动连接丝杠2，丝杠2外周套接螺母形成螺纹啮合连接，丝杠2旁侧平行设置导轨3，螺母上固连导块4，导块4卡接导轨3形成导滑连接，导块4固连机架6。启动伺服电机1驱动丝杠2定向正/反转，驱使螺母带动导块4沿导轨3上/下滑移，同步带动机架6及其它部件整体上下移动，从而实现大幅度上升/下降调节刀具的高度。

基座的上部固装零点光电5，零点光电5位于导轨3的上端，导块4抵靠零点光电5形成回零归位；当伺服电机1驱动螺母带动导块4上升并接触零点光电5，以使刀具的位置归零。

导轨3的上、下两端均设置限位器，导块4与限位器形成升降范围的限位阻挡。当伺服电机1驱动螺母带动导块4上升至最高位置时，导块4触发零点光电5，从而通过电控停止伺服电机1继续驱动丝杠2旋转，以避免机架6过度上升。当伺服电机1驱动螺母带动导块4下降至最低位置时，导块4触发零点光电5，从而通过电控停止伺服电机1继续驱动丝杠2旋转，以避免机架6过度下降，保障安全作业。

电磁升降总成9包括外壳，外壳内设置铁芯，铁芯外周围绕线圈，铁芯的下方设置磁铁，磁铁固连切割夹持机构。将线圈内通入电流，通过改变电流值大小的方式改变铁芯产生磁性力的大小，通过不同磁性力对磁铁产生不同的吸合力/排斥力，从而控制磁铁带动切割夹持机构的升降高度以及下压力。该电磁升降总成9为现有技术，故在此不进行详细描述。

牵引弹性总成包括牵引弹簧10，牵引弹簧10的顶端具有上钩，牵引弹簧10的底端具有下钩，机架6顶部设置上定位销，滑座8顶部设置下定位销，上钩勾连上定位销，下钩勾连下定位销。牵引弹簧10为拉力弹簧，当遇到产品上凸的情况时，通过牵引弹簧10的向上拉力对刀具进行抬升，从而使刀具自动应对上凸部分实现自适应切割。

压缩弹性总成包括由下至上设置的固定架11、牵拉弹簧12和活动架13，固定架11固连于机架6底部，牵拉弹簧12的底端连接固定架11，牵拉弹簧12的顶端连接活动架13，活动架13连接切割夹持机构。牵拉弹簧12为拉力弹簧，当遇到产品下凹的情况时，通过牵拉弹簧12的向下拉力对刀具进行下降，从而使刀具自动应对下凹部分实现自适应切割。

切割夹持机构包括夹持架14，夹持架14的顶端固连磁铁，夹持架14的中部固连活动架13，夹持架14上设置具有筒腔的夹持筒，由夹持筒的周壁上开通螺纹孔，螺纹孔内穿接锁紧螺丝，筒腔内穿接刀具，锁紧螺丝内端顶压刀具。通过向外旋拧锁紧螺丝，以松动刀具实现拆卸、更换操作。通过向内旋拧锁紧螺丝，以压紧刀具实现固装进行切割操作。

机架6的底部固连支撑板15，支撑板15上固设立轨16，夹持架14的背侧固设滑块17，滑块17卡接立轨16形成导滑连接。夹持架14携带夹持筒和刀具沿立轨16上下滑移实现升降调节，通过滑动导向确保升降过程的稳定性和导向性。

实施例二

一种弹性保护膜切割装置的自适应切割方法，自适应切割方法包括以下步骤：

S1、启动伺服电机1驱动丝杠2反转，驱使螺母带动导块4沿导轨3向下滑移，机架6同步下降，直至带动刀具下移到切割位置；

S2、在机架6的下降过程中，将电流通入线圈，调节电流值控制产生的磁力值，通过排斥力作用刀具进一步下降，并以设定压力接触产品表面；

S3、当遇到产品上凸的情况时，通过牵引弹簧10的向上拉力对刀具进行抬升，从而使刀具自动应对上凸部分实现自适应切割；

S4、当遇到产品下凹的情况时，通过牵拉弹簧12的向下拉力对刀具进行下降，从而使刀具自动应对下凹部分实现自适应切割。

在步骤S1和S2之后，伺服电机1驱动刀具下降，磁性排斥力下降刀具接触产品后，使牵引弹簧10与牵拉弹簧12的弹力方向相反、弹力值相等，形成弹性平衡状态。

通过伺服电机1带动的整体大幅度下降，以及电磁作用的刀具小幅度下降，使刀具恰好接触产品表面，同时在两方下降的提前下，牵引弹性总成和压缩弹性总成均为中间高度，通过上下弹力达成平衡相抵，从而利于自由应对产品凹凸，使刀具做出适当的微量升降调节。

自适应切割方法的实际应用举例：

刀具总重2kg，自由高度下降总配重3kg，牵引弹簧10与牵拉弹簧12均采用线径0.6-0.7不锈钢弹簧，使用计算公式计算出拉簧拉力：F＝K*X,其中F是拉簧的拉力，K为拉簧弹性系数，X为拉簧的伸长长度；牵引力与压缩力均控制在2N时，即可实现对凹凸产品不超过3MM的快速运动切割。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所定义的范围。虽然在附图和前述描述中详细说明和描述了本发明，但此类说明和描述被认为是例示性的或示例性的而非限制性的。应当理解，在以下权利要求书的范围内，普通技术人员可作出改变和修改。具体地，本发明涵盖具有来自上述不同实施方案的特征的任何组合的另外的实施方案。就使用表达“一般”或“基本上”而言，本专利申请应理解为公开同样完全满足这些特征和值，即没有前述表征为“一般”或“基本上”。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。