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申请/专利权人：北京市人工影响天气办公室;北京京腾东胜金属压力容器制造有限公司

摘要：本发明公开了一种冰雹切片机，所述冰雹切片机具有粗制工位与精制工位，所述冰雹切片机包括机架、包埋成型机构、粗制锯床、粗制进给机构、精制切刀机构、精制进给机构、内部环境制冷机构、精制工位制冷机构和吹屑机构，所述包埋成型机构、所述粗制锯床、所述粗制进给机构、所述精制切刀机构、所述精制进给机构、所述内部环境制冷机构、所述精制工位制冷机构和所述吹屑机构均位于所述机架内部。该冰雹切片机的各机构均能够通过控制器实现自动控制，切割冰雹体的环境能够维持在低温状态，可以有效控制冰雹的热损耗，防止冰雹破裂或损坏，通过对各机构的精确控制能够实现冰雹片的高效、高精度切割。

主权项：1.一种冰雹切片机，其特征在于，所述冰雹切片机具有粗制工位与精制工位，所述冰雹切片机包括机架、包埋成型机构、粗制锯床、粗制进给机构、精制切刀机构、精制进给机构、内部环境制冷机构、精制工位制冷机构和吹屑机构，所述包埋成型机构、所述粗制锯床、所述粗制进给机构、所述精制切刀机构、所述精制进给机构、所述内部环境制冷机构、所述精制工位制冷机构和所述吹屑机构均位于所述机架内部；所述粗制进给机构包括精度丝杆，且拥有夹持功能以及X,Y双向四个自由度调节；所述粗制进给机构的驱动源为步进电机；所述包埋成型机构用于对冰雹进行包埋成型，所述粗制锯床与所述粗制进给机构配合使用，所述丝杆能够夹持并带动包埋成型的冰雹体在X、Y方向移动，以便所述粗制锯床对放置于所述粗制工位的所述冰雹体进行切片，并使切片厚度控制在10～30mm；所述精制工位包括冷冻台，所述冷冻台与所述精制进给机构连接，所述精制进给机构的驱动源为伺服驱动器，所述伺服驱动器能够驱动所述精制进给机构带动所述冷冻台沿Z方向上下移动，以使所述精制切刀机构的单次切削量为0.2mm；所述精制工位制冷机构用于控制所述冷冻台的温度，以固定被所述粗制锯床切割的冰雹片。

全文数据：冰雹切片机技术领域本发明涉及气象观测辅助设备技术领域，特别是涉及一种冰雹切片机。背景技术冰雹对环境及人们的日常生活影响极大，对冰雹的有效观测，通过冰雹切片研究其成型机理内部结构可以为人工影响天气提供可靠的理论支撑及防治手段。以往人工制作强度高，冰雹易出现碎裂，热损耗大，本发明可有效的替代人工制作特别是中大型冰雹的人工制作切片工作。发明内容本发明提供一种冰雹切片机，以解决人工制作过程的工作强度，热损耗，碎裂的问题，为冰雹切片提供一种高效，高精度的制作方式。为此，本发明提供一种冰雹切片机，所述冰雹切片机具有粗制工位与精制工位，所述冰雹切片机包括机架、包埋成型机构、粗制锯床、粗制进给机构、精制切刀机构、精制进给机构、内部环境制冷机构、精制工位制冷机构和吹屑机构，所述包埋成型机构、所述粗制锯床、所述粗制进给机构、所述精制切刀机构、所述精制进给机构、所述内部环境制冷机构、所述精制工位制冷机构和所述吹屑机构均位于所述机架内部。本发明提供的冰雹切片机的工作过程如下：先用包埋成型机构将待切割的冰雹体进行包埋成型，使其成为规则形状的可夹持结构，接着，将包埋成型的冰雹体放置于粗制工位，粗制锯床与粗制进给机构配合，对冰雹体进行切割，将冰雹体切割成一定厚度的冰雹片；最后，将粗制锯床切割的冰雹片放置于精制工位，通过精制进给机构上下移动冰雹片，以使精制切刀机构能够将冰雹片进行进一步切割，形成需要厚度的冰雹薄片；其中，内部环境制冷机构能够控制机架内的温度，使机架内部环境维持在较低温度，确保冰雹体或冰雹片不会变形；精制工位制冷机构用于控制精制工位的温度，以使被粗制锯床切割后的冰雹片能够固定在精制工位上。如上，该冰雹切片机的各机构均能够通过控制器实现自动控制，切割冰雹体的环境能够维持在低温状态，可以有效控制冰雹的热损耗，防止冰雹破裂或损坏，通过对各机构的精确控制能够实现冰雹片的高效、高精度切割。如上所述的冰雹切片机，所述机架具有密封的内部空间；所述内部环境制冷机构能够使所述内部空间保持在-10摄氏度。如上所述的冰雹切片机，所述包埋成型机构为可快速开合型模具，且包埋填充剂不影响冰雹观测。如上所述的冰雹切片机，所述粗制进给机构包括精度丝杆，且拥有夹持功能以及X,Y双向四个自由度调节；所述粗制进给机构的驱动源为步进电机。如上所述的冰雹切片机，所述包埋成型机构用于对冰雹进行包埋成型，所述粗制锯床与所述粗制进给机构配合使用，所述丝杆能够夹持并带动包埋成型的冰雹体在X、Y方向移动，以便所述粗制锯床对所述冰雹体进行切片，并使切片厚度控制在10～30mm。如上所述的冰雹切片机，所述精制工位包括冷冻台，所述冷冻台与所述精制进给机构连接，所述精制进给机构的驱动源为伺服驱动器，所述伺服驱动器能够驱动所述精制进给机构带动所述冷冻台沿Z方向上下移动，以使所述精制切刀机构的单次切削量为0.2mm。如上所述的冰雹切片机，所述精制工位制冷机构能够控制所述冷冻台保持在-20摄氏度，以使被所述粗制锯床切割的冰雹片能够固定于所述冷冻台。如上所述的冰雹切片机，所述精制切刀机构能够将伺服电机的圆周运动转化为直线往复运动，以带动切刀对位于所述精制工位的冰雹片切割；所述切刀的角度可调，所述切刀为440B不锈钢刀片。如上所述的冰雹切片机，所述精制切刀机构的切刀刀夹具有吹屑孔，所述吹屑机构能够通过所述吹屑孔将每次切割产生的切削屑吹离冰雹片的待切面。如上所述的冰雹切片机，所述精制进给机构包括高精度滚珠丝杆，其与所述精制工位制冷机构连接，拥有Z轴双向自由度。附图说明图1为本发明所提供冰雹切片机一种具体实施例的结构示意图。附图标记说明：机架100，粗制锯床200，内部环境制冷机构300，精制切刀机构400，精制进给机构500，操作台600，精制工位制冷机构700，冷冻台800。具体实施方式本发明提供一种气象观测研究用的冰雹切片辅助机械设备，尤其是针对大中型冰雹的快速制作观测切片的新型设备。所述冰雹切片机的所有机构皆在设备机架内部同时将冰雹切片制作工序分为2个制作工位，粗制工位与精制工位。包含了机架、包埋成型机构、粗制锯床、粗制进给机构、精制切刀机构、精制进给机构、内部环境制冷机构、精制工位制冷机构、吹屑机构。通过设备内部制冷机构有效的控制冰雹的热损耗，通过包埋防止冰雹切片过程中碎裂，通过高精度进给机构实现对切片厚度的精确控制。实现了冰雹切片的高效，高精度的制作。本发明的工作原理：所有机构全部位于机架内部，同时内部环境制冷，制冷温度可达-10摄氏度，在内部环境制冷下对搜集的冰雹进行包埋，包埋成型后放置在粗制工位上，通过丝杆依靠步进电机驱动的X、Y方向的移动实现包埋后冰雹体的锯床切割，切割过程自动可控。精制工位为急速冷冻台温度可达-20摄氏度，且精制工位的冷冻台采用高精滚珠丝杆与进给机构连接通过伺服驱动实现Z方向的上下移动精度控制，达到单次切削量为0.2mm。进一步，切刀机构包含了连动杆，回转圆盘、导轨等组件将伺服电机的圆周运动转化为直线往复运动，实现切刀动作。进一步，切刀机构所包含的切刀刀夹组件带有吹屑孔，依靠吹屑机构讲每次进刀产生的切削屑吹离待切面。进一步，伺服驱动整体连动实现切片的连续切削，排屑动作，完成切片的自动制作。下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明：所有机构安装在机架100内部，机架100保温密封，内部环境制冷机构300、精制工位制冷机构700同时启动获得所需低温，将搜集冰雹通过包埋模具制作为规则可夹持模型，将其放置在粗制锯床200所配套的进给机构中夹持，通过步进电机控制得到厚度为10-30mm切片，将粗制切片放入精制工位，依靠精制工位制冷机构700将其固定，设置所需参数后，精制切刀机构400启动实现连续切屑刮研获得设定厚度的精制切片精度可达2-5mm。请参考图1，图1为本发明所提供冰雹切片机一种具体实施方式的结构示意图。该实施例中，冰雹切片机包括机架100、包埋成型机构、粗制锯床200、粗制进给机构、内部环境制冷机构300、精制切刀机构400、精制进给机构500、精制工位制冷机构700和吹屑机构；其中，包埋成型机构、粗制锯床200、粗制进给机构、内部环境制冷机构300、精制切刀机构400、精制进给机构500、精制工位制冷机构700和吹屑机构均位于机架100内部。冰雹切片机还包括设于机架100内部的粗制工位和精制工位，显然，粗制锯床200和粗制进给机构与粗制工作相配合工作，精制切刀机构400、精制进给机构500和精制工位制冷机构700与精制工位相配合工作。机架100具有密封的内部空间，内部环境制冷机构300能够使该内部空间的温度保持在设定的低温状态，以确保冰雹的形态，避免其损坏。具体地，内部环境制冷机构300可使机架100的内部空间的温度维持在-10摄氏度，当然，实际设置时，根据需要可以做出调整。具体地，为方便操作人员对冰雹整个切割过程进行控制和观察，机架100的一个壁部可采用透明材质，比如玻璃等，在实现其内部空间密封性的同时，还可确保内部空间可视。为方便将冰雹放入机架100内的相应位置，及从机架100中取出切割成型的冰雹片，机架100的一个壁部还应该能够打开，具体地，可以将打开机架100内部空间的壁部设为上述透明材质的壁部，该壁部可以通过推拉的形式开启或关闭机架100的内部空间，显然，该壁部的四周做密封处理，以确保该壁部处于关闭状态时机架100内部空间的密封性。该实施例中，包埋成型机构用于对搜集的冰雹进行包埋成型，以将冰雹制成规则形状的可夹持结构，此处的规则形状不做限制，可以为方形体、柱形体或棱形体等结构。具体的，包埋成型机构可以为快速开合型模具，以方便冰雹的成型制作，其中，包埋填充剂应当不影响冰雹观测，以确保能够对切割的冰雹片进行有效观测。该实施例中，粗制锯床200和粗制进给机构配合使用；具体的方案中，粗制进给机构为精度丝杆，且具有夹持功能，具体操作时，粗制进给机构能夹持包埋成型的冰雹体。精度丝杆还能够在X、Y轴方向移动，可以理解，此处X、Y轴方向为水平面内相互垂直的两个方向；也就是说，精度丝杆能够带动冰雹体在水平面内移动，以调整冰雹体与粗制锯床200的相对位置，从而使粗制锯床200能够将冰雹体切割成设定厚度的冰雹片，具体地，粗制锯床200与粗制进给机构的配合能够使得粗制锯床200对冰雹体的切片厚度控制在10～30mm，以方便后续的精切。具体的，粗制进给机构的驱动源为步进电机，通过步进电机驱动精度丝杆在X、Y向的移动。该实施例中，精制工位包括冷冻台800，该冷冻台800与精制进给机构500连接，精制进给机构500能够带动冷冻台800沿Z方向上下移动，可以理解，Z方向为与X、Y向垂直的竖直方向，以使得精制切刀机构400的单次切削量为0.2mm。具体地，被粗制锯床200切割后的冰雹片能够固定在冷冻台800上，显然，冷冻台800上下移动时带动冰雹片一起上下移动，以调整精制切刀机构400与冰雹片的相对位置，实现对冰雹片的精细切片。具体的方案中，精制进给机构500的驱动源为伺服驱动器，精制进给机构500具体包括高精度滚珠丝杆，冷冻台800通过高精度滚珠丝杆与精制进给机构500连接，从而实现在Z方向的移动。其中，精制工位制冷机构700用于控制冷冻台800的温度，使其保持在设定温度，以便固定被粗制锯床200切割的冰雹片；可以理解，冷冻台800的温度足够低的情况下，能够将冰雹片冻住，从而实现两者相对位置的固定，使得冰雹片能够随冷冻台800在竖向上移动。具体地，精制工位制冷机构700将冷冻台800的温度控制在-20摄氏度，可以理解，实际设置时，冷冻台800的温度可以根据需要进行调整。其中，精制工位制冷机构700也可与前述高精度滚珠丝杆连接。显然，精制切刀机构400的切刀能够在水平面内往复移动，以对冷冻台800上的冰雹片进行切削处理。该实施例中，精制切刀机构400的驱动源为伺服电机，精制切刀结构400包括连动杆、回转圆盘、导轨和切刀刀夹组件等部件，其中，连动杆、回转圆盘和导轨等能够将伺服电机的圆周运动转化为直线往复运动，从而带动切刀刀夹组件直线往复移动，以实现对固定在冰冻台800上的冰雹片的切削处理。显然，切刀安装于切刀刀夹组件。具体的方案中，精制切刀机构400的切刀的角度可以调整，以便于调整切刀的切削方向，确保对冰雹片的切片质量。具体的，切刀可采用440B不锈钢刀片，440B不锈钢具有较高的硬度和较好的耐磨性，便于对冰雹片的切割。当然，实际设置时，若能满足切削要求，切刀也可采用其他材质制成。具体的方案中，精制切刀机构的切刀刀夹具有吹屑孔，吹屑机构能够通过吹屑孔将每次切割产生的切削屑吹离冰雹片的待切面，以避免切削屑对后续切削造成干扰，影响最终制成冰雹片的质量。如上，冰雹切片机的各动作机构均可与控制器通信连接，通过控制器控制各动作机构的动作。具体地，可以设置操作台600，操作人员通过操作台600对控制器发送各类控制信号，以使控制器根据信号控制各动作机构的动作，实现对冰雹体的切片操作。可以理解，操作台600并不位于机架100的密闭空间内。实际中，应用该冰雹切片机对冰雹体进行切片的工作过程如下：先用包埋成型机构将待切割的冰雹体进行包埋成型；接着将包埋成型的冰雹体放置于粗制工位，使粗制进给机构的精度丝杆夹持冰雹体，通过步进电机驱动精度丝杆以使被夹持的冰雹体在X、Y方向移动，调整冰雹体与粗制锯床200的相对位置，并控制粗制锯床200对冰雹体进行切割，通过相关参数的控制，粗制锯床200可将冰雹体切割成厚度在10～30mm范围内的冰雹切片；将粗制锯床200切割的冰雹切片放置于精制工位，即冷冻台800，冰雹切片可被吸附固定于冷冻台800；通过伺服驱动器驱动精制进给机构500，带动冷冻台800上下移动，以调节冰雹切片与精制切刀机构400的相对位置，确定精制切刀机构400的切削量，通过精制切刀机构400的连续切削可获得设定厚度的冰雹切片，如前所述，由于精制进给机构500对冷冻台800竖向移动的精度可控制在0.2mm，所以，可以精确控制精制切刀机构400的切削量，最终获得的冰雹切片的厚度可控制在2～5mm。精制切刀机构400每次切削后，可启动吹屑机构，吹屑机构通过切刀夹具的吹屑孔将每次切割产生的切削屑吹离冰雹切片的待切面，以确保冰雹片的切削质量。在进行切片前，内部环境制冷机构300和精制工位制冷机构700可同时启动，将机架100的内部空间和冷冻台800降至所需低温。该冰雹切片机的各机构均能够通过控制器实现自动控制，切割冰雹体的环境能够维持在低温状态，可以有效控制冰雹的热损耗，防止冰雹破裂或损坏，通过对各机构的精确控制能够实现冰雹片的高效、高精度切割。以上对本发明所提供的冰雹切片机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种冰雹切片机，其特征在于，所述冰雹切片机具有粗制工位与精制工位，所述冰雹切片机包括机架、包埋成型机构、粗制锯床、粗制进给机构、精制切刀机构、精制进给机构、内部环境制冷机构、精制工位制冷机构和吹屑机构，所述包埋成型机构、所述粗制锯床、所述粗制进给机构、所述精制切刀机构、所述精制进给机构、所述内部环境制冷机构、所述精制工位制冷机构和所述吹屑机构均位于所述机架内部。2.根据权利要求1所述的冰雹切片机，其特征在于，所述机架具有密封的内部空间；所述内部环境制冷机构能够使所述内部空间保持在-10摄氏度。3.根据权利要求1所述的冰雹切片机，其特征在于，所述包埋成型机构为可快速开合型模具，且包埋填充剂不影响冰雹观测。4.根据权利要求1所述的冰雹切片机，其特征在于，所述粗制进给机构包括精度丝杆，且拥有夹持功能以及X,Y双向四个自由度调节；所述粗制进给机构的驱动源为步进电机。5.根据权利要求4所述的冰雹切片机，其特征在于，所述包埋成型机构用于对冰雹进行包埋成型，所述粗制锯床与所述粗制进给机构配合使用，所述丝杆能够夹持并带动包埋成型的冰雹体在X、Y方向移动，以便所述粗制锯床对所述冰雹体进行切片，并使切片厚度控制在10～30mm。6.根据权利要求1-5任一项所述的冰雹切片机，其特征在于，所述精制工位包括冷冻台，所述冷冻台与所述精制进给机构连接，所述精制进给机构的驱动源为伺服驱动器，所述伺服驱动器能够驱动所述精制进给机构带动所述冷冻台沿Z方向上下移动，以使所述精制切刀机构的单次切削量为0.2mm。7.根据权利要求6所述的冰雹切片机，其特征在于，所述精制工位制冷机构能够控制所述冷冻台保持在-20摄氏度，以使被所述粗制锯床切割的冰雹片能够固定于所述冷冻台。8.根据权利要求1-5任一项所述的冰雹切片机，其特征在于，所述精制切刀机构能够将伺服电机的圆周运动转化为直线往复运动，以带动切刀对位于所述精制工位的冰雹片切割；所述切刀的角度可调，所述切刀为440B不锈钢刀片。9.根据权利要求1-5任一项所述的冰雹切片机，其特征在于，所述精制切刀机构的切刀刀夹具有吹屑孔，所述吹屑机构能够通过所述吹屑孔将每次切割产生的切削屑吹离冰雹片的待切面。10.根据权利要求6所述的冰雹切片机，其特征在于，所述精制进给机构包括高精度滚珠丝杆，其与所述精制工位制冷机构连接，拥有Z轴双向自由度。

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