一種用于皮革材料分切的小型設備

摘? 要：本文研究了皮革分切機的分切方案，實踐證明其能保證設備運轉時的平穩性，以及剎車時的安全性。同時設計了可調節壓緊力的雙滾筒輸送系統，給出了皮革輸送工藝圖。采用可移動的伺服電機和滾筒組合結構，以及測量傳感器，進行了皮革糾偏系統設計。該皮革材料分切樣機在仿真環境下實現了皮革的均勻、連續輸送?；诜智性?，提出了采用變頻電機驅動氣漲軸上的圓刀;滾刀結構設計有防護罩，不僅提高了設備的安全性，還為設備的維護、換刀、清理碎屑提供了便利。

關鍵詞：皮革分切機;氣漲軸;糾偏系統;開卷機

中圖分類號：TH145? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）11-0000-00

0引言

分切設備在日常生產中應用廣泛，如制鞋企業、膠帶生產企業等。特別是在制鞋行業中，存在著皮革分條寬度、樣條曲線的分切需要。但是，現有的皮革材料分切設備由于分切刀架結構限制，能分切的最小寬度約為20 mm。由于分切設備的整機尺寸、技術參數等客觀因素的影響，致使小型皮革材料分切機在功能上不能滿足客戶對于6 mm分切寬度的要求。

國外的皮革材料分切設備技術成熟，且性能較高。目前國際上主要的高精度以及高速分切機生產公司主要集中在歐美及日本等地區。已經生產出了2 m以上獨立臂中心收卷分切機。皮革材料的分切機在國內的發展晚于國外[1]。

本文從節約成本的角度出發，研究了小型皮革材料分切機及其分切方式[2]，為本分切機選用了圓刀分切的方式。通過創建分切機的3D模型、動態仿真模擬以及樣機試制的方式，驗證了該設備設計的合理性。

1小型皮革分切機的設計

1.1分切機送料結構

本設計的創新之處在于：氣漲軸上安裝三根硬度較高的橡膠鍵來實現圓刀的定位，如圖1所示。從圖中可以看出，皮革分切機結構采用雙滾筒輸送進料。紅色圓刀固定在氣漲軸上，氣漲軸放氣后，膠鍵縮回槽內，此時可以進行圓刀的安裝和定位，為了實現快速的刀具調節和定位，設計了標準厚度為2 mm的間隔板，該不銹鋼面板既保證了皮革的平整，還具有導向作用。

皮革分切機對圓刀和軸的加工精度要求較高，否則會出現甩刀現象;同樣地，對皮革的漲緊力大小也有較高要求，如太松會造成皮革會偏移[3]。這些現象將會導致切割出來的皮革邊沿有毛刺而不平滑。

1.2皮革分切機設計

小型皮革分切機的整體結構如圖2所示，主要包括卷料輥、氣漲軸分切機構、機架、糾偏系統、開卷機五部分。該皮革分切機作業面積較小，呈規則長方形的不銹鋼面板區域。機架是梯形結構，左右兩個固定板對稱設計，來保證同心度，以便于安裝。整個切割關鍵組件安裝在固定板上，減小了對機架尺寸的精度要求，降低了制造難度。

卷料輥電機和圓刀驅動電機均固定在機架上，通過“V”帶傳遞扭矩，一旦出現卡死情況可以保護電機和設備，提高了皮革分切機的安全性能。為保證驅動滾筒同步轉動，設計了同步齒輪。另外，上滾筒部位設計了四個矩型彈簧支撐，當旋轉手輪壓緊上滾筒時，即可實現壓緊力的調節。

由分切機的中間剖視圖可以看出，相鄰導向滾筒之間的間隔距離較小，有助于減少皮革原料的浪費。為了簡化控制系統，圓刀氣漲軸和卷繞輥分別由一個電機獨立驅動，并各自配有一個變頻器調速，以便根據實際情況，確定一個合理的匹配速度，達到最好的切割效果。

操作注意事項在于簡化了該分切機的設計，重量較輕，兩臺電機在運轉過程中，很可能產生振動，甚至是共振的情況，因此運轉前一定要把設備調水平，并且固定好地腳螺栓。

2皮革分切機的關鍵組件設計

2.1氣漲軸

小型皮革分切機可靠運行的前提是氣漲軸能夠保證分切刀的間距及其穩定性。小型皮革分切機的直接旋轉機構是氣漲軸，它的動平衡性決定了平臺的安全性。氣漲軸的主要功能一是傳遞扭矩和運動，二是固定圓刀。由于軸的設計一般需要計算強度，所以本分切機所設計的氣漲軸內膽為橡膠管，膨脹鍵為三條硬度較大的橡膠條，內充氣體壓力為 0-3 bar。充氣設備設置有壓力表，可根據實際需要設置壓力數值。

2.2收料系統

該系統由一臺0.75 kW的三相交流減速電機驅動，通過“V”帶傳遞扭矩帶動下側滾筒轉動。下側滾筒外面包覆一層PU材質可以產生較大的摩擦系數。當皮革放置在上下滾筒之間時，調整手輪，進而壓緊上滾筒。手輪兩側安裝有滾筒位置千分表，以便使滾筒兩側的壓緊力相等，避免皮革產生偏移。分切后的皮革自然堆積在設備前方的集料區域。

上下側兩滾筒由具有自動調心功能的軸承座支撐。上滾筒軸承座固定在導向板上，導向板可以在導向槽中實現上下滑動，以便于靈活調整和布料。上滾筒有四個模具彈簧支撐，彈簧的選用需要根據上滾筒的重量和移動行程確定，選用四組彈簧的目的是為了力的平衡，避免出現卡阻現象發生。為了實現很好的收料功能，滾筒的一側設計有同步嚙合的齒輪，使得上下滾筒轉速相同。

2.3糾偏系統和開卷機

糾偏系統裝置。交流伺服電機通過同步帶驅動與之相連接的梯形絲杠，絲杠的轉動推動收卷部分水平方向滑動。糾偏系統在收卷部分設有傳感器以檢測皮革材料跑偏信號。然后通過電路控制交流伺服電機，推動收卷部分的支架移動，從而達到糾偏的控制。由于檢測裝置安裝在糾偏滾筒和分切刀之間，從而保證了分切效果。

在皮革放卷過程中，為了使皮革更加平整，分切性能更好，本文設計了開卷機。作為分切機的組成機構。放卷輥軸端安裝摩擦片，摩擦片的壓緊力用于控制彈簧壓縮，力的大小通過手輪進行調節。根據現場實際需要調整放卷阻尼，進行初步的漲力控制。通過實際分切效果找到最好的漲力狀態并做好記錄，多次分切后，根據數據制作分切表格以指導生產。輔助漲力輥安裝在糾偏系統上，其由重力和彈簧的彈性力調節，從而實現漲緊力的恒定。

3結語

本文所設計的小型皮革分切機設有驅動雙壓輥、氣漲軸、固定圓刀、輔助調節間隔片等組成，實現了不需要拆卸軸就可以對刀定位的功能。該皮革材料分切機降低了制造成本，簡化了機械設計結構。氣漲軸固定和控制圓刀能夠很好的實現圓刀的定位要求。重力漲緊輥確保了漲力的穩定。此外，該皮革分切機適用于不同的作業環境，具有轉場運輸靈活方便、安裝和拆卸方便、空間占用率低等優點。

參考文獻

[1] 余智勝，趙燕偉.皮革數控裁剪機伺服進給系統的設計與仿真[J].機電工程，2013，30（4）：464-467.

[2]葛惠民，蔡炯炯.皮革類專用沖裁設備的控制策略和關鍵算法[J].輕工機械，2008（4）：70-72.

[3] 林智慧，史偉民，楊亮亮.電腦皮革切割機控制系統的研究[J].機電工程，2012，29（8）：937-940.

收稿日期：2020-10-03

作者簡介：鄭志偉（1987—），男，山東菏澤人，學士，研究方向：機械設計制造及其自動化。