一种可适配多厚度膜材的分条机刀组自适应调节装置及其使用方法与流程

本发明属于膜材分条加工设备，具体是指一种可适配多厚度膜材的分条机刀组自适应调节装置及其使用方法。

背景技术：

1、分条机广泛应用于薄膜、复合膜等各类宽幅膜材加工领域，其工作原理是利用上下成对设置的圆刀组，将宽幅母卷膜材纵向分切为多条设定宽度的窄幅膜材。现有分条机刀组主流调节方式以人工手动调节为主，刀片刃口径向交叉深度、刀组水平间隙依靠操作人员多次试切之后手动整定；也有少量采用电机驱动调刀的电动分条设备，通过输入预设参数完成刀位调节，能够一定程度减少手动操作，在包装、新能源电子膜加工行业得到普遍使用。

2、现有分条机刀组在面对多厚度膜材切换生产时仍然存在诸多不足。首先，更换不同厚度规格膜材时，需要停机反复手动调试上下圆刀刃口径向交叉深度以及刀片轴向位置，换型调试周期长，人工调试带来的主观误差较大；其次，传统刀片大多采用卡簧弹簧直接定位，卡槽存在装配间隙，刀片回转同轴度差，无法实现主轴轴向无级定位，高速切割工况下刀片易发生轴向窜动与偏摆，影响切口质量；再次，常规设备缺少进料端在线膜厚检测以及切削位移状态反馈，仅依靠操作人员肉眼观察切口判断加工状态，卷材存在厚度波动或者刀具出现轻微磨损时，无法及时修正刀组参数，易产生毛边、切不透、膜材压皱破损，引发批量次品；另外，刀片重新排布之后对刀校准操作繁琐，即便是电动调刀机型，大多仅能够执行预设参数，不能结合实际进料膜厚、切削位移工况完成闭环动态自适应补偿，难以同时兼容超薄膜、中等厚度膜、厚型复合膜的分切生产。

3、因此，亟需一种可适配多厚度膜材的分条机刀组自适应调节装置及其使用方法，能够依据实际进料膜材厚度自动匹配切割刃口径向交叉参数，结合切削位移信号实现刀组动态微调，减少人工调试干预，兼容多种厚度膜材分切作业，提升分切产品良品率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可适配多厚度膜材的分条机刀组自适应调节装置及其使用方法，解决传统分条刀组换型调试繁琐、多厚度膜材适配能力差、缺少工况闭环反馈、刀片定位抗振性能差的问题；实现依据膜材实测厚度自动匹配切割刃口径向交叉参数，结合切削位移信号动态微调刀组，提升分切精度、减少人工干预，扩大设备对不同厚度膜材的适用范围。

2、本发明采取的技术方案如下：本发明提出的一种可适配多厚度膜材的分条机刀组自适应调节装置，包括机架、下刀轴组件和上刀轴组件，所述下刀轴组件和上刀轴组件上下平行转动安装于机架内壁上，所述下刀轴组件和上刀轴组件上分别阵列安装有若干独立可调的下圆刀和上圆刀，所述机架的一侧设有物料托架；

3、所述机架上设有自适应调隙驱动组件和对刀机构，其中，自适应调隙驱动组件与下刀轴组件和上刀轴组件连接，通过自适应调隙驱动组件实现上刀轴组件和下刀轴组件上上圆刀和下圆刀之间间隙的自适应调整，所述对刀机构设于下刀轴组件的一侧；

4、所述自适应调隙驱动组件包括竖向调隙组件和水平调隙组件，所述竖向调隙组件安装于机架的两侧，分别与上刀轴组件的两端连接，用于调节上圆刀与下圆刀刃口径向交叉的深度，实现刀刃切入量的改变，适配不同厚度膜材剪切需求，所述水平调隙组件安装于机架的侧壁上并与上刀轴组件的刀轴连接，用于微调上圆刀与下圆刀之间的水平间距，完成分切宽度的调整；

5、所述自适应调隙驱动组件还包括厚度检测组件、监测组件以及闭环控制组件，所述厚度检测组件安装于机架上靠近物料托架的一侧，包括安装支架和激光测厚传感器，所述激光测厚传感器通过安装支架固定于机架的内壁上的进料端，用于在膜材进入切割工位前完成非接触式厚度采集；

6、所述监测组件包括两组对称布置的位移传感器，两所述位移传感器分别设于上刀轴组件的两端部，用于采集切割工况下刀组位移的数据，反馈实际切削工况；

7、所述闭环控制组件分别与厚度检测组件、监测组件、竖向调隙组件和水平调隙组件电性连接，内置多厚度膜材参数数据库和自适应调控算法，用于根据膜材实时厚度自动匹配切割参数，并结合位移数据动态微调刀组，实现闭环自适应调节。

8、进一步地，所述上刀轴组件和下刀轴组件分别还包括转动连接于机架上的上主轴和下主轴，其中，下主轴的一端与设于机架内的驱动结构连接，为膜材分切提供旋转动力，所述上主轴和下主轴的一端均设有传动齿轮，且两传动齿轮啮合，实现上主轴和下主轴相对转动。

9、进一步地，所述上主轴上沿着轴线方向阵列有若干可拆卸刀座，各组所述上圆刀分别可拆卸的连接于各可拆卸刀座上，并通过锁紧定位件固定于可拆卸刀座上；

10、所述可拆卸刀座采用胀紧套，所述锁紧定位件采用弹簧+卡簧的复合锁紧结构，胀紧套实现刀座与主轴无间隙径向抱紧与无级定位，保证高回转精度；弹簧提供恒定轴向预紧力，可自适应补偿不同厚度膜材切削冲击与设备运行微间隙，提升抗振稳定性；端部卡簧实现轴向终极防脱限位。

11、进一步地，所述竖向调隙组件包括转动连接于机架内壁上的转杆，且转杆的两端通过滑动轴承与机架连接，使转杆在可以转动的同时能够沿轴线方向微量移动，所述转杆的两端分别固定有与其轴向垂直的摆杆，所述上主轴转动连接于摆杆上并与转杆平行，依靠摆杆摆动带动上主轴做圆弧摆动，以此改变上下圆刀刃口径向交叉深度。

12、进一步地，所述摆杆远离转杆的一端通过螺栓固定有安装杆，且位移传感器固定于安装杆上，保证位移传感器贴近位移源，采集信号真实可靠。

13、进一步地，所述水平调隙组件包括套于转杆一端的连接轴，所述连接轴转动连接于机架的侧壁上，且连接轴与转杆之间键连接，同时，连接轴与转杆之间可相对滑动，所述连接轴远离转杆的一端通过螺栓同轴固定有移轴，所述移轴和连接轴的中间套有蜗轮，且蜗轮与移轴和连接轴通过螺栓连接成一个整体，所述蜗轮的一侧竖直设有蜗杆，且蜗杆与蜗轮啮合，利用蜗轮蜗杆的传动特性实现运动的平稳传递。

14、进一步地，所述蜗杆的上下两端通过固定座固定于机架上，且蜗杆转动连接于固定座上，所述蜗杆的上端与设于机架内的第一组伺服电机连接，由第一组伺服电机提供调隙动力。

15、进一步地，所述转杆靠近移轴的一端同轴螺纹连接有驱动轴，所述驱动轴贯穿移轴、蜗轮和连接轴设置，且驱动轴远离转杆的一端与设于机架内的微型步进电机连接，微型步进电机为刀座轴向位置微调提供动力输入。

16、进一步地，所述对刀机构包括转动连接于机架上的丝杆和与丝杆平行的导向轴，其中，丝杆的一端与设于机架内的第二组伺服电机连接，所述丝杆的另一端转动连接于机架上，所述丝杆上螺纹连接有滑块，且滑块滑动连接于导向轴上，所述滑块上转动连接有定位杆，且滑块与定位杆之间设有复位弹簧，依靠复位弹簧实现定位杆接触刀组时的缓冲退让。

17、本发明另一方面还提供上述装置的使用方法，包括如下步骤：

18、s1、设备装配与初始化：将待加工膜材放置于物料托架，依据目标分切宽度，通过对刀机构调整各下圆刀在其对应的下主轴上的位置，后通过竖向调隙组件使上圆刀下降，并对应调整上圆刀，使上圆刀与下圆刀一一对应，利用胀紧套、弹簧与卡簧完成可拆卸刀座以及上圆刀锁紧固定，使上圆刀刀片与下下圆刀中间留2毫米缝隙；后进一步下降上主轴，通过微型步进电机驱动驱动轴与转杆相对转动，使上主轴上的各可拆卸刀座沿上主轴轴向同步移动，实现上圆刀刀刃与下圆刀刀刃贴合，完成憋刀工序；启动闭环控制组件完成系统初始化，调用内置多厚度膜材参数数据库；

19、s2、膜材厚度在线检测：膜材向切割工位进给过程中，进料端的激光测厚传感器实时采集膜材实际厚度数据，并将厚度信号传输至闭环控制组件；

20、s3、刀组初始自适应调隙：闭环控制组件依据实测膜材厚度调取对应的标准切割刃口径向交叉参数，第一组伺服电机驱动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮驱使转杆转动，转杆带动两侧摆杆摆动，摆杆带动上主轴做圆弧摆动，调节上圆刀与下圆刀之间的刀刃刃口径向交叉深度，完成刀组初始间隙匹配；

21、s4、启动分切作业：启动机架内部驱动结构，经由传动齿轮啮合传动，驱动上主轴、下主轴反向同步旋转，上圆刀与下圆刀配合对进给膜材实施分条切割；

22、s5、切割过程闭环动态补偿：分切作业过程中，监测组件的位移传感器持续采集刀组切削位移数据并传输至闭环控制组件；激光测厚传感器实时采集膜材实际厚度数据，并将厚度信号传输至闭环控制组件；闭环控制组件将位移数据、实时膜厚数据与预设阈值比对，当膜材厚度出现波动或者位移信号超出允许区间时，闭环控制组件输出调节指令，驱动竖向调隙组件、水平调隙组件动态微调上圆刀与下圆刀刃口径向交叉深度与相对位置，实现切割工况自适应补偿；

23、s6、故障预警与停机：当闭环控制组件检测到膜厚、位移数据持续超出安全阈值，触发报警提示，必要时停止驱动结构运行，排查刀具、膜材工况；分切加工全部完成后，依次关闭各驱动电机，解除刀座锁紧，完成设备停机。

24、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

25、1、本发明设置进料端激光测厚传感器，结合闭环控制组件内置的多厚度膜材参数库，可以依据膜材实测厚度自动匹配刀刃刃口径向交叉深度，通过摆杆摆动机构实现上刀轴摆动调隙，实现不同厚度膜材的初始参数自动适配，减少人工试切调试步骤，缩短产品换型时间；

26、2、设置位移传感器采集切削工况位移信号，与膜厚检测形成双重闭环反馈；卷材厚度波动、刀具磨损引发切削状态改变时，系统能够动态微调刀组刃口径向交叉深度与位置，降低毛边、切不透、压皱等不良缺陷，提升产品良品率；

27、3、刀片采用弹簧+卡簧复合锁紧结构；胀紧套与上主轴无间隙径向抱紧，支持主轴轴向任意无级定位，回转精度高；弹簧提供轴向预紧力吸收切削冲击，卡簧作为安全防脱限位，改善高速切割下刀片窜动、偏摆问题；

28、4、配置独立对刀机构，刀组排布完成后可自动辅助完成对刀校验，降低人工对刀操作难度；

29、5、整体装置自动化程度高，既可以适配超薄薄膜小刃口径向交叉量高精度切割工况，也可以适配厚膜大切削冲击工况，一台设备兼容多种规格膜材分切生产，设备通用性强。