一种异形厚介质切刀机构的制作方法

本技术涉及数字印刷及后道加工设备，尤其是涉及一种异形厚介质切刀机构。

背景技术：

1、在包装印刷领域，常需要对0.6mm及以上厚度的铝箔、2mm及以上厚度的不干胶等韧性厚介质进行异形切割，以满足定制化标识、特种胶带的加工需求。目前行业内针对上述场景的加工方案存在明显局限性：常规的直线切刀仅能沿固定直线轨迹切割，无法适配包含弧线、直角、弧形以及波浪线等复杂异形轮廓的加工需求。

2、为了使切刀刃口实时沿复杂轨迹的切线方向随动，传统方案必须采用配置高级多轴联动算法系统的三轴以上的cnc控制器，导致成本较高。且现有普通二维切割设备绝大多数仅具备输出x与y轴信号的能力，无法直接驱动切割系统进行复杂轨迹的切割。

技术实现思路

1、为了便于在厚介质上沿异形轨迹切割，本技术提供一种异形厚介质切刀机构。

2、本技术提供的一种异形厚介质切刀机构采用如下的技术方案：

3、一种异形厚介质切刀机构，包括切刀模组，用于对待加工介质进行切割；

4、驱动模组，包括纵向滑移组件、横向滑移组件和旋转驱动组件，所述纵向滑移组件用于驱使所述横向滑移组件沿第一方向滑移，所述横向滑移组件用于驱使所述旋转驱动组件沿第二方向滑移，所述旋转驱动组件用于驱使所述切刀模组整体旋转，所述切刀模组的旋转轴线分别与所述第一方向和所述第二方向垂直；

5、控制模块，配置有信号输入端和三个驱动输出端，所述信号输入端用于实时持续获取外部输入的用于表征平面运动分量的第一控制信号和第二控制信号；其中，所述第一控制信号对应所述切刀模组沿所述第一方向的运动分量，所述第二控制信号对应所述切刀模组沿所述第二方向的运动分量；

6、所述控制模块被配置为执行以下操作：响应于所述第一控制信号和所述第二控制信号的动态变化，实时解算所述切刀模组运动轨迹的瞬时切线角度，并生成适配所述旋转驱动组件的第一驱动信号，通过对应的所述驱动输出端输出，以使所述切刀模组的剪切方向始终与自身运动轨迹的瞬时切线方向保持一致；同时将所述第一控制信号和所述第二控制信号转换为适配所述纵向滑移组件的第二驱动信号与适配所述横向滑移组件的第三驱动信号，并将所述第二驱动信号和所述第三驱动信号通过对应的所述驱动输出端输出，以使所述切刀模组适配二维连续轨迹的矢量运动。

7、通过采用上述技术方案，本技术通过控制模块实时解析并分发运动指令，使切刀模组能够主动、精确地跟随异形平面轨迹进行切割，替代了昂贵且不灵活的传统模具或激光切割方案。该设计特别适用于将仅能输出二维运动信号的低成本或老旧主控设备，升级为能够完成异形厚介质切割的自动化系统，在降低设备投入成本的同时，能够提升生产的多样化水平，适用性更强。

8、可选的，所述控制模块包括adc转换单元及矢量解算单元，所述adc转换单元用于对所述第一控制信号和所述第二控制信号进行周期性采样并转换为数字量，所述矢量解算单元用于根据所述数字量提取当前采样周期内所述切刀模组沿所述第一方向的瞬时运动分量值及所述切刀模组沿所述第二方向的瞬时运动分量值，利用包含参数极性判断的双变量反正切函数确定当前采样时刻下连续360度范围内的运动轨迹的瞬时切线角度。

9、通过采用上述技术方案，该技术方案将连续的模拟运动信号离散化为数字量进行实时处理，通过反三角函数精确计算出每一时刻轨迹的切线方向。这种数字化处理方式不仅提高了角度计算的精度和可靠性，还将复杂的轨迹协调控制问题转化为标准化的数学运算，使控制逻辑得以固化在嵌入式硬件中，实现了核心控制功能的模块化。

10、可选的，所述控制模块还包括信号隔离与调理单元，所述信号隔离与调理单元用于对外部输入的所述第一控制信号和所述第二控制信号进行滤波、放大及抗干扰处理。

11、通过采用上述技术方案，信号隔离与调理单元能够有效滤除来自外部主控设备或现场环境的电气噪声，并对信号进行标准化调理，确保输入控制模块的信号干净稳定。这保证了后续adc采样与矢量解算的准确性，提升了整个切割系统在复杂工业环境下的工作稳定性和可靠性。

12、可选的，所述第一控制信号和所述第二控制信号为模拟电压信号、pwm信号或差分电压信号中的一种。

13、通过采用上述技术方案，控制模块能够兼容多种工业标准的信号接口形式，使得本技术的切刀机构能够灵活适配市面上绝大多数不同类型的运动控制卡、plc或简易步进电机驱动器，极大地增强了机构的通用性和集成便利性。

14、可选的，所述控制模块以不低于1khz的频率对所述第一控制信号和所述第二控制信号进行连续采样与实时解算，以跟随异形切割轨迹的连续变化。

15、通过采用上述技术方案，不低于1khz的高频率采样与解算，确保了对于快速变化的切割轨迹（如尖锐转角、小半径圆弧）也能实现精准的切线角度跟随。这种高速响应能力有效补偿了机械系统的惯性滞后，使切刀模组的旋转调整与平面运动保持高度同步，从而在厚介质上获得光滑无毛刺的切割切口。

16、可选的，所述切刀模组包括主动切刀轮、从动切刀轮和第一驱动电机，所述主动切刀轮与所述从动切刀轮相抵，所述主动切刀轮和所述从动切刀轮的刃口交错重合，所述主动切刀轮的外壁上设有齿牙，所述从动切刀轮的外壁呈圆台状，所述切刀模组的旋转轴线穿过所述主动切刀轮与所述从动切刀轮的剪切点；所述第一驱动电机与所述主动切刀轮连接，所述第一驱动电机用于驱使所述主动切刀轮旋转，并使得所述主动切刀轮带动所述从动切刀轮旋转。

17、通过采用上述技术方案，主动切刀轮与从动切刀轮通过摩擦实现可靠传动，形成了一对旋转剪切副。交错重合的刃口在旋转过程中产生连续的剪切作用，特别适合切割铝箔、厚不干胶等韧性材料。这种设计避免了传统固定刀片的拉扯与撕裂，尤其适用于复杂曲线轨迹的连续切割。

18、可选的，所述第一驱动电机的输出轴与所述主动切刀轮之间还设有减速器。

19、通过采用上述技术方案，减速器的设置可实现不同扭力的输出，进而对不同厚度的介质进行切割，增强了切刀模组的工艺适应性。

20、可选的，所述纵向滑移组件包括第二驱动电机、纵向丝杆和纵向滑座，所述纵向丝杆连接于所述第二驱动电机的输出端，所述纵向滑座滑动设置并与所述纵向丝杆螺纹连接；所述横向滑移组件包括第三驱动电机、横向丝杆和横向滑座，所述第三驱动电机连接于所述纵向滑座，所述横向丝杆连接于所述第三驱动电机的输出端，所述横向滑座滑动设置并与所述横向丝杆螺纹连接；所述旋转驱动组件连接于所述横向滑座。

21、通过采用上述技术方案，丝杆传动方式将旋转运动转化为精确的直线滑移运动，具有定位精度高和承载能力强的优点。驱动电机作为动力源，通过控制模块的驱动信号精确控制其转速和转向，便于驱使切刀模组移动至平面内的任意位置，从而便于更好地实现异形轨迹切割。

22、可选的，所述旋转驱动组件包括调节电机，所述调节电机设于所述横向滑移组件的活动端，所述调节电机的输出轴与所述切刀模组传动连接。

23、通过采用上述技术方案，将调节电机安装在横向滑移组件的活动端，使得切刀模组的旋转中心能够随其在平面内任意移动，确保了旋转运动与平移运动的解耦与协同，是实现切线方向实时跟随的关键结构。

24、可选的，还包括用于支撑待加工介质的支撑件。

25、通过采用上述技术方案，支撑件为待切割的厚介质提供了平整稳固的承载平台，防止介质在切割过程中发生皱褶、移位或下垂，保证了切割轨迹的精确复现和切口质量。支撑件的设计可以根据介质尺寸灵活调整，使得整个机构易于集成到不同的自动化设备或工作台中。

26、综上所述，本技术包括以下有益技术效果：

27、1.通过创新的控制逻辑与模块化设计，实现了仅依赖两路外部运动信号即可自主完成异形轨迹切割，降低了系统对高端主控设备的依赖，兼具灵活性与低成本优势。

28、2.采用高频率实时信号采样与矢量解算算法，结合解耦设计的精密机械传动机构，确保了切刀模组在高速运动下剪切方向与轨迹切线的同步，保障了厚介质异形切口的光滑与精准。

29、3.切刀模组采用主动切刀轮与从动切刀轮交错剪切的设计，配合可调的驱动扭矩，能够有效适应从薄铝箔到厚不干胶等多种韧性介质的切割需求，扩大了设备的应用范围。