CN101200075B - 超声波裁刀保护装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的超声波裁刀保护装置及其方法，在连接超声波裁刀的带轮和电机输出轴之间增设一扭力保护装置，该保护装置在发生堆料异常情况时，其内套和外套相互脱开以使电机处于空转，进而通过带轮阻止超声波裁刀继续前进和振动。从而实现一种即时的检测并控制超声波裁刀工作状态的装置和方法，通过堆料对超声波裁刀的阻力来实现电机与带轮运转的不同步，以触发检测开发并直接控制超声波裁刀和驱动电机停止工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种针对超声波裁刀的保护装置，具体地是在胶料裁断过程中采用扭力限制器调节电机和裁刀工作状态的保护方法，属于自动化控制领域。
背景技术
目前在橡胶轮胎加工中，根据贴合工艺和生产规格进行胶料裁断是必备的过程。不同于以往的物理剪切，现有较为先进和广泛应用的裁断工艺是采用超声波裁断装置。超声波裁断是利用超声波高频振荡来振断胶料的分子链，所以胶料的断面较为光滑、后续进行贴合多种胶料时(胶料缠绕一周，自身贴合)的粘结性较好。但是采用超声波裁断装置时需要非常谨慎，因为超声波裁刀的价格较为昂贵，而且超声波裁刀在进行裁切时不能出现空振和停滞，否则极易造成损坏。
如后附图1和图2所示的现有保护装置和方法，机架1的轴向设置有传输装置2，在其下方连接有超声波裁断装置3。传输装置2带动裁刀4沿供料架5上传输的胶料6的横向进行裁切。在供料架5的对角线两端设置有一组对射光电开关7，其中发射器发出LED光束，接收器接收光束并发出一工作电压。
如果因换料不当而造成胶料搭接不好、胶料有隆起的现象时，堆起有胶料部分超出原有高度而会挡住对射的光束。此时，接收器接收不到光束，则无工作电压输出，停止信号传入到控制系统，超声波裁刀被停止前进，由此以防止因堆料而造成的超声波裁刀停滞的问题。
上述现有保护装置和方法存在一定的盲区和遗漏，若仅采用上述对射式光电开关检测胶料的异常情况，一旦胶料有堆积或隆起的现象，但却未超过对射开关的检测高度，则超声波裁刀仍然以固定频率振动并向前行走。而此时，由于已经形成堆料现象，实际上超声波裁刀是在原地停滞不前，并一直进行空振，带动超声波裁刀的电机力矩被增大，会直接损坏与超声波裁刀的调幅器锁紧部，进而损坏换能器。因此，单纯依靠对射式光电开关进行检测的保护方法，就显得较为简单和片面，并不能全面地保护超声波裁刀。
发明内容
本发明所述超声波裁刀保护装置及其方法，在于解决上述问题而在连接超声波裁刀的带轮和电机输出轴之间增设一扭力保护装置，该保护装置在发生堆料异常情况时，其内套和外套相互脱开以使电机处于空转，进而通过带轮阻止超声波裁刀继续前进和振动。
本发明目的在于，实现一种即时的检测并控制超声波裁刀工作状态的装置和方法，通过堆料对超声波裁刀的阻力来实现电机与带轮运转的不同步，以触发检测开发并直接控制超声波裁刀和驱动电机停止工作。
为实现上述发明目的，所述的超声波裁刀保护装置主要包括有：
一外套，该外套与带动超声波裁刀的传输装置的带轮相连接；
一内套，该内套套设在所述外套的内圆周，驱动电机的输出轴套设在所述内套的内圆周，并且所述电机输出轴的端部与所述内套端部的盖板通过螺栓进行连接；
一弹性调节装置，在其内部腔体内设置一弹簧，所述弹性调节装置的外侧端部套接在所述内套的盖板一侧的外表面上；
一压板，该压板套接在所述内套的外圆周，压板被所述弹性调节装置的内侧端部挤压在所述外套上；
在所述外套的侧部设置一通槽，相对于该通槽的位置，在所述内套的内部设置一凹槽；
一组滚珠，该组滚珠被所述的压板从外向内，压紧在所述外套的通槽和所述内套的凹槽之间；
在临近所述压板的外侧部设置一接近检测开关。
如上述方案结构，所述的超声波裁刀保护装置被设置在电机与带动超声波裁刀的传输装置之间。当电机驱动所述的传输装置以带动超声波裁刀进行裁切时，通过盖板与电机输出轴的连接，由电机带动所述的内套以相同的转速运转。
通过内套将动力传递至外套，由外套带动带轮以与内套相同的转速转动，即在正常工作状态下，电机输出轴、内套与外套是同步运转的。
而且，此时滚珠被弹性调节装置通过压板，压紧在所述外套的通槽和所述内套的凹槽之间，接近检测开关并未被触发，所有部件处于正常运转状态。通过上述超声波裁刀保护装置的内套和外套，由电机输出的动力被最终传递至超声波裁刀以进行裁切动作。
当出现堆料等异常情况时，超声波裁刀受到一定的阻力。当异常情况较为严重而影响到超声波裁刀的前进时，如不及时地进行干预和处理，则就会对裁刀造成损害，此时本发明所述的超声波裁刀保护装置即可发挥作用。具体地，
当出现堆料等较为严重的情况时，超声波裁刀受到较大的阻力，通过传输装置将阻力施加在所述的带轮上，带轮就无法再运转，所述的内套与外套之间发生相互扭转和错位。
由于电机输出力矩的增大，达到了所述超声波裁刀保护装置的设定保护值，也就是产生的扭力足以抵消所述弹性调节装置的弹性阻力，则所述的滚珠向外被推出，同时推动压板向外侧移动并直接触发临近的接近检测开关。
此时，所述的外套实际上已与内套脱开，此时电机输出轴带动内套进行空转，而带轮带动外套并不受力。
由于触发了接近检测开关，由接近检测开关反馈信号至主机控制系统，控制系统中断所述传输装置和电机的运转，则超声波裁刀停止振动和前进，电机输出轴也停止转动，同时进行报警处理。
进一步的改进方案是，为保证所述内套和电机输出轴之间的转动同步性，防止内套与电机输出轴发生侧滑和卸力，在所述内套的内圆周设置一内凹定位槽，一定位块被电机输出轴挤压在所述的定位槽内。
为提高所述内套和外套相互连接的紧密性，在内套与外套之间安装紧固有一组轴承。
在所述的弹性调节装置和压板之间夹持有一定位环。
结合上述超声波裁刀保护装置的结构，所述的超声波裁刀保护方法是：
将所述保护装置的外套通过螺栓连接所述传输装置的带轮，内套紧固在外套的内圆周，驱动电机的输出轴套设在内套的内圆周并通过端部的盖板进行紧固连接；
在外套的侧部开设一通槽，相对于通槽的位置，在内套的内部开设一凹槽；
将一组滚珠放置在通槽和凹槽之间，滚珠被压板从外向内、并依靠弹性调节装置的弹簧的弹力压紧；
在正常情况下，通过盖板与电机输出轴的连接，由电机带动所述的内套以相同的转速运转；通过内套将动力传递至外套，由外套带动带轮以与内套相同的转速转动，则电机输出轴、内套与外套是同步运转的；
当发生堆料异常情况时，超声波裁刀受到较大的阻力，通过传输装置将阻力施加在所述的带轮上，所述的内套与外套之间发生相互扭转和错位；
所述的滚珠被由内套和外套之间产生扭力向外推出，同时推动压板向外侧移动并直接触发临近的接近检测开关，由接近检测开关反馈信号至主机控制系统，控制系统中断所述传输装置和电机的运转，超声波裁刀停止振动。
进一步的细化方案是，为保证所述内套和电机输出轴之间的转动同步性，在所述内套的内圆周开设一定位槽，一定位块被电机输出轴挤压固定在定位槽内。
另外，在所述内套与外套之间，通过过盈配合的方式紧固有一组轴承。
综上内容，所述超声波裁刀保护装置及其方法的优点是：
1、结合现有的对射式光电开关检测系统，采用上述增置的保护装置，可以应对胶料堆积或隆起但未超过检测高度的情况，通过接近检测开关来接受保护装置中产生的内套与外套之间的扭力，以反馈信号并控制电机和超声波裁刀停止运转，能够更为有效地保护裁刀，填补现有技术的盲区和遗漏。
2、通过内套与外套的扭力传递以推动弹力调节装置，可根据实际生产情况来设定并修改保护装置的极限值，可应对多种类型和型号的胶料，应用范围广泛。
3、保护装置之间的结构合理，扭力的传递直接，保护装置本身对于超声波裁刀受到阻力的反映较为灵敏，能够在较短的时间内采取应急保护措施。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步的说明
图1和图2是现有单纯采用对射式光电开关检测系统的设备示意图；
图3是本发明所述超声波裁刀保护装置的示意图；
图4是正常和异常情况下的保护装置内部结构位置变化的对比示意图；
图5是应用所述超声波裁刀保护方法的主机控制系统示意图；
如图1和图2所示，机架1，传输装置2，超声波裁断装置3，裁刀4，供料架5，胶料6，对射光电开关7；
如图3至图5所示，电机8，输出轴9，带轮10，以及，
外套11，螺栓111，内套12，盖板121，螺栓122，弹性调节装置13，弹簧131，压板14，滚珠15，接近检测开关16，定位块17，轴承18，定位环19。
具体实施方式
实施例1，如图3至图5所示，在应用所述的超声波裁刀保护装置的主机控制系统中，仍然采用并结合现有的对射式光电开关检测系统。
主机控制系统接收上位机报警、以及接近检测开关反馈的信号，以及对射开关反馈的信号，从而实现针对电机8和裁刀4的工作状态。
所述的超声波裁刀保护装置，其外套11通过螺栓111与带轮10相连接，内套12套设外套11的内圆周，在内套与外套之间以过盈配合的方式挤入并紧固有一组轴承18。电机输出轴9套设内套12的内圆周，输出轴9的端部与盖板121通过螺栓122进行连接。
弹性调节装置13的内腔设置一弹簧131，压板14套接内套12的外圆周，压板14通过弹性调节装置13，将一组滚珠15从外向内压紧在外套11的通槽和内套12的凹槽之间。在弹性调节装置13和压板14之间夹持有一定位环19。
在临近压板14的外侧部设置一接近检测开关16。
在内套12的内圆周设置一内凹定位槽，定位块17被电机输出轴9挤压在定位槽内。
如图3和图4所示，所述的超声波裁刀保护方法是，
在正常情况下，通过盖板121与电机输出轴9的连接，由电机8带动所述的内套12以相同的转速运转；通过内套12将动力传递至外套11，由外套11带动带轮10以与内套12相同的转速转动，则电机输出轴9、内套12与外套11是同步运转的；
当发生堆料异常情况时，超声波裁刀4受到较大的阻力，通过传输装置2将阻力施加在所述的带轮10上，所述的内套12与外套11之间发生相互扭转和错位；
所述的滚珠15被由内套12和外套11之间产生扭力向外推出，同时推动压板14向外侧移动并直接触发临近的接近检测开关16，由接近检测开关16反馈信号至主机控制系统，控制系统中断所述传输装置2和电机8的运转，超声波裁刀4停止振动，以此来保护超声波裁刀4。
Claims (7)
1.一种超声波裁刀保护装置，其特征在于：包括有一外套，该外套与带动超声波裁刀的传输装置的带轮相连接；
一内套，该内套套设在所述外套的内圆周，驱动电机的输出轴套设在所述内套的内圆周，并且所述电机输出轴的端部与所述内套端部的盖板通过螺栓进行连接；
一弹性调节装置，在其内部腔体内设置一弹簧，所述弹性调节装置的外侧端部套接在所述内套的盖板一侧的外表面上；
一压板，该压板套接在所述内套的外圆周，压板被所述弹性调节装置的内侧端部挤压在所述外套上；
在所述外套的侧部设置一通槽，相对于该通槽的位置，在所述内套的内部设置一凹槽；
一组滚珠，该组滚珠被所述的压板从外向内，压紧在所述外套的通槽和所述内套的凹槽之间；
在临近所述压板的外侧部设置一接近检测开关。
2.根据权利要求1所述的超声波裁刀保护装置，其特征在于：在所述内套的内圆周设置一内凹定位槽，一定位块被电机输出轴挤压在所述的定位槽内。
3.根据权利要求1或2所述的超声波裁刀保护装置，其特征在于：在内套与外套之间安装紧固有一组轴承。
4.根据权利要求3所述的超声波裁刀保护装置，其特征在于：在所述的弹性调节装置和压板之间夹持有一定位环。
5.一种保护如权利要求1所述超声波裁刀的方法，其特征在于：将所述保护装置的外套通过螺栓连接所述传输装置的带轮，内套紧固在外套的内圆周，驱动电机的输出轴套设在内套的内圆周并通过端部的盖板进行紧固连接；
在外套的侧部开设一通槽，相对于通槽的位置，在内套的内部开设一凹槽；
将一组滚珠放置在通槽和凹槽之间，滚珠被压板从外向内、并依靠弹性调节装置的弹簧的弹力压紧；
当发生堆料异常情况时，超声波裁刀受到较大的阻力，通过传输装置将阻力施加在所述的带轮上，所述的内套与外套之间发生相互扭转和错位；
所述的滚珠被由内套和外套之间产生扭力向外推出，同时推动压板向外侧移动并直接触发临近的接近检测开关，由接近检测开关反馈信号至主机控制系统，控制系统中断所述传输装置和电机的运转，超声波裁刀停止振动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在所述内套的内圆周开设一定位槽，一定位块被电机输出轴挤压固定在定位槽内。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：在所述内套与外套之间，通过过盈配合的方式紧固有一组轴承。
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