專利名稱：結(jié)合有切線定向驅(qū)動裝置的往復(fù)式刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一力殳涉及對片狀加工材并+進(jìn)4亍切割成形，且更具體地， 涉及利用結(jié)合了帶有切線定向驅(qū)動裝置的往復(fù)式刀具的計算機(jī)控 制切割臺進(jìn)行切割成形。
背景技術(shù)：
在歷史上，結(jié)合了機(jī)動往復(fù)式刀具的計算機(jī)控制切割臺已經(jīng)被 用來切割諸如皮革的單層柔性片狀材料。例如，瑞士歐特斯達(dá)登
(Altstatten )的Zund Systemtechnik t尤生產(chǎn)才幾動^主復(fù)式刀具。在圖1 中示意性地示出了這類切割i殳備的一個典型實例。
在該實例中，計算機(jī)控制的切線驅(qū)動電動才幾1000被連接到套 管(housing tube ) 1010，該套管^皮鎖定到往復(fù)式刀具1020。因此， 套管的任何運動都會引起刀具的運動。通過利用切線機(jī)動驅(qū)動裝置 ^f吏套管^走轉(zhuǎn)，刀具相切于切割^各徑而定向。
現(xiàn)有技術(shù)的一個局限性在于套管的慣性是沿著刀具的定向的。 這種額外的慣性可能減慢刀具的定向的角加速度。為了使切割件的 生產(chǎn)量最大化，期望盡可能快地對刀具進(jìn)行定向。
當(dāng)在4艮短的時間間隔內(nèi)需要多次改變刀具的切割方向時，就產(chǎn) 生了另一個難題。由于套管的慣性會妨礙切割刀具的定向，因此切 割方向的 一 系列變化可能降低最終切片的質(zhì)量。利用套管對刀具進(jìn)行定向會顯著且不利地影響乂人加工材料上切下圖案工件所花費的 時間。另外，因為切割刀具的方向需要進(jìn)4亍多次變^f匕，所以在高的 生產(chǎn)速度下，出現(xiàn)誤差的可能性會增大。
基于前述原因，在本領(lǐng)域中需要提供一種改進(jìn)或者克服現(xiàn)有4支 術(shù)裝置的缺陷的切割設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種用于切割圖案工件的設(shè)備，該設(shè)備 除去了旋轉(zhuǎn)套管，并且因此增加了刀具定向的速度。本發(fā)明并不限 于機(jī)動的往復(fù)運動。其他使刀具往復(fù)運動的裝置也是可能的，其包
括但不限于由電》茲致動器激勵的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)(mass-spring system )。
在本發(fā)明的一個實施例中，伺服電動機(jī)響應(yīng)于控制器對刀具的 前進(jìn)方向(heading)進(jìn)4亍定向。刀具的往復(fù)運動通過引起線軸的^走 轉(zhuǎn)運動的第二電動機(jī)執(zhí)行。該線軸連接至桿。位于桿的端部處的襯 套允許同樣位于桿的遠(yuǎn)端處的刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動和線性運動。
在本發(fā)明的另 一實施例中，使刀具往復(fù)運動的電動機(jī)具有帶偏 心軸的曲軸，該偏心軸連接到布置于線軸中的球軸承。壓力分配器 可以被連接至該球軸承以減小線軸的凸緣的接觸應(yīng)力。
在本發(fā)明的另 一形式中，伺服電動才幾和第二電動才A4皮連接至殼 體(housing )。殼體的遠(yuǎn)端具有與壓腳(presser foot)相配合的螺紋， 該壓腳用于調(diào)整刀具的切割深度。彈簧加載的制動片(catch)可以 一皮用于在切割過程中防止壓腳旋轉(zhuǎn)并防止切割深度變4匕。本發(fā)明可以一皮用于(4旦不限于)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)實施方式中。在 這種實施例中，伺月良電動才幾4吏刀具相切于切割路徑而定向。該伺月良 電動機(jī)可以是編碼器但不限于這一實施方式。質(zhì)量彈簧的運動通過 電磁致動器產(chǎn)生。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于可以迅速且自動地完成切割過程。
本發(fā)明的這些方面以及其他目的、特征和優(yōu)勢將在隨后的詳細(xì) 描述中進(jìn)行描述，并且結(jié)合附圖來閱讀這些詳細(xì)的描述。


圖1是本領(lǐng)域已知的切割設(shè)備的示意圖2是結(jié)合了本發(fā)明的切割臺的透視圖3是示出了本發(fā)明一個實施例的透視圖4是示出了本發(fā)明一個實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的局部視圖5是示出了圖4中實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件的分解視承的i文大圖7是示出了圖6的帶有用于減小線軸中接觸應(yīng)力的壓力分配 器的球軸承的放大圖8是示出了用于切線驅(qū)動電動^L的聯(lián)合器的局部方文大透一見
圖；圖9是示出了用于往復(fù)驅(qū)動電動才幾的聯(lián)合器的局部》文大透禍L
圖IO是具有葉片的本發(fā)明，該刀片利用由電i茲致動器驅(qū)動的 質(zhì)量彈簧系鄉(xiāng)克而4主復(fù)運動；
圖ll是示出了圖10的實施例的部件的局部透^L圖。
具體實施例方式
圖1示出了本領(lǐng)域中已知的一種切割設(shè)備。電動機(jī)驅(qū)動的曲柄 臂1030產(chǎn)生往復(fù)運動。在曲柄臂的端部處是一個5求軸岸義，該J求軸 承的外軸承環(huán)(outer race )補(bǔ):保持在線軸的兩個凸^彖之間。線軸運 動是線性的并且通過在每一端處的線性-求軸7 義1040引導(dǎo)。計算枳』 控制的切線驅(qū)動電動機(jī)連結(jié)至套管1010。該套管纟皮鎖定至往復(fù)式的 刀具1020，從而刀具可以相切于通過加工初—沖+的3各徑而定向。該if見 有設(shè)備的一個局限性在于套管的慣性是沿著刀具定向的。這一額外 的慣性會減慢刀具定向的角加速度。
本發(fā)明消除了對旋轉(zhuǎn)套管的需求并因此4是高了刀具定向的速 度。此外，本發(fā)明不局限于通過往復(fù)驅(qū)動電動機(jī)來驅(qū)動刀具。其他 ^吏刀具往復(fù)運動的裝置也是可^f亍的，諸如(4旦不限于)由電》茲致動 器激勵的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。
圖2中示出的是總體上由參考標(biāo)號100指示的切割臺。該切割 臺包括框架101以及適合于承載至少一層片狀加工材料105的力口工 材料支撐表面102。加工材料包括但不限于皮革或者其上的乙烯基 材料。梁103 ^皮連結(jié)至框架以沿著由標(biāo)記為"X"的箭頭所指示的 第一方向前后移動。4乇架104一皮安裝至梁103并且可沿著由標(biāo)i己為 "Y"的箭頭所指示的第二方向前后移動。工具頭(tool head) 51被安裝至托架并且響應(yīng)于從控制器106發(fā)出的命令沿著"X"和"Y" 方向移動。
圖3示出了工具頭51的一個實施例，該工具頭包括主支撐 支架25;動力工具，總體上標(biāo)記為50;以及導(dǎo)向氣壓缸(guided pneumatic cylinder )，通過參考標(biāo)號20、 21、 22、 23和24指示，導(dǎo) 向氣壓缸響應(yīng)于由控制器106發(fā)出的命令使動力工具50與加工材 料105接合和脫離。襯套塊(bushing block ) 26引導(dǎo)并支撐動力工 具50的刀具端。
圖4和圖5示出了動力工具50的一個實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。刀 具1被固定在夾具(tool holder ) 2中。桿4將夾具2連4妄到線軸5。 襯套3允許旋轉(zhuǎn)和線性運動并支撐桿4的刀具端。伺服電動機(jī)13 響應(yīng)于/人控制器發(fā)出的命令對刀具1的前進(jìn)方向進(jìn)4亍定向。
如圖5所示，曲軸15具有偏心端8， 3求軸承6萍皮壓配合至該偏 心端上。電動機(jī)12被聯(lián)接至第二聯(lián)結(jié)器11，該第二聯(lián)結(jié)器驅(qū)動在 線軸5的凸緣之間的軌道中的第一軸承6。該第二聯(lián)結(jié)器具有用以 輔助連接的頭部10。軌道運動使得線軸5以線性運動方式進(jìn)行往復(fù) 運動。刀具1也隨之4主復(fù)運動。
在圖5中進(jìn)一步所示，伺月良電動才幾13和電動才幾12可^皮聯(lián)4妄至 殼體16。只又^^求^由7fc (double row ball bearing) 9的夕卜4由7 a不裝酉己 入殼體16中的圓形凹口內(nèi)，并且通過內(nèi)部定位環(huán)固定。管17/人殼 體16延伸出。套管的遠(yuǎn)端具有外螺紋，壓腳19擰緊至該外螺紋上。 該螺紋提供了調(diào)節(jié)最大切割深度的手段。彈簧加載的制動片18防 止壓腳在切割過程中旋轉(zhuǎn)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的其他 手^殳也可以用來調(diào)節(jié)切割刀具的高度并固定調(diào)整量。上述內(nèi)容作為 實例而不是用以將發(fā)明限定于這些特定的實施例。圖6示出了被約束在線軸5的凸緣之間的球軸承6。如圖7所 示，壓力分配器7可以附設(shè)于球軸承6的外軸承環(huán)。這降低了線軸 5的凸纟彖上的4妄觸應(yīng)力。
如圖8所示，伺服電動機(jī)13具有附設(shè)了第一聯(lián)結(jié)器14的輸出 軸28。輸出軸28穿過第一聯(lián)結(jié)器14中的槽27。線軸5具有與第 一寫關(guān)結(jié)器14的沖曹27酉己^的孑L凈爭;f正(hole feature )29、第一平面30、 第二平面31。 #4居本實施例，線軸5采用U旦不限于)Teflon (tetmfluroethyene,聚四氟乙烯)添加的乙縮醛制造。才艮據(jù)本實施 例的第一聯(lián)結(jié)器14釆用(但不限于)不《秀鋼制造。
如圖9所示，第二聯(lián)結(jié)器11具有^皮電動才幾12的軸33穿過的 槽。曲軸15具有孔特征35以及多個平面36、 37、 38和39。這些 平面與第二聯(lián)結(jié)器11的槽32以及軸33配合。曲軸15由如圖5中 所示的雙排球軸 K 9支撐，該軸壽義通過布置在曲軸15的溝槽特4正 34中的外部定^i環(huán)來定^f立。
圖10示出了使用由電磁致動器提供動力的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的動 力工具50的實施例。在該實施例中，電^f茲致動器取代了往復(fù)式驅(qū) 動電動斗幾。類似于圖4的實施例，伺月良電動才幾2101使刀具2013相 切于切割^各4圣而定向。附設(shè)于伺服電動機(jī)2101的是編石馬器2102或 者其他的軸角位置(angular shaft)反饋裝置。桿2106是可滑動地 聯(lián)接的以相對于殼體2001運動。包括了第一線性軸承2008和第二 線性軸承2009以l是供用于桿2106的滑動接觸的裝置。轉(zhuǎn)換器 (transducer,傳感器)2053提供刀具2013的運動的反饋。根據(jù)本 實施方式，刀具2013 ^皮固定至與桿2106聯(lián)接的夾具2012。具有線 圏2002和》茲場組件2003的音圈致動器為質(zhì)量彈簧系統(tǒng)提供激勵或 致動。第一線性軸承2008 一皮布置在附i殳至i茲場組件2003的軸承支 撐件(bearing support) 2010內(nèi)。第一彈簧2005和第二彈簧2006 作為該動力系統(tǒng)的彈性件。圖ll是示出了圖10的實施例的部件的局部力文大視圖。伺服電 動才幾具有其上附i殳有第一壽侖轂2104的豐俞出軸2103。該第一4侖轂 2104具有槽2115，并且輸出軸穿入由該槽2115形成的空間內(nèi)。第 一輪轂2104與第二輪轂2105配合，該第二輪轂具有第一平面2113、 第二平面2114以及孑L2112,該孔的直徑是配合于l命出軸2103的^f立 置間隙。桿2106連結(jié)至第二輪轂2105。第一輪轂2104和第二輪轂 2105形成耳關(guān)結(jié)器，其允i午^f 2106相對于llT出軸2103平移而與此同 時使桿相對于輸出軸停止轉(zhuǎn)動。用于輪轂的材料選擇包括但不限于 適合相對滑動運動的材料。例如，第一輪轂2104可以采用不4秀鋼 制造，并且第二輪轂2105采用聚四氟乙烯添加的乙縮醛制造。本 領(lǐng)域的4支術(shù)人員將i人識到4吏聯(lián)結(jié)器實現(xiàn)平移而與此同時阻止專爭動 的其他方式，以及制造這些聯(lián)結(jié)器的其他材泮牛。
杯形線軸2004具有杯狀特4正2112，該杯狀特^正在徑向上^f呆持 (capture )桿2106的凸鄉(xiāng)彖特^正2107。第 一止4,軸岸義2108、第二止 推軸承2109、第三彈簧2110以及杯狀墊圏2111在軸向上保持凸緣 特征2107。通過這種布置，桿2106可以自由轉(zhuǎn)動，但是不能相對 杯形線軸2004移動。第一止^,軸7fc 2108、第二止^,軸7fc 2109可以 采用例如適于軸7lc應(yīng)用的塑^牛制造。浸潤有油的》免結(jié)青銅止推墊圈 可作為另一替代實例。同圖4所示的另一實施例一樣，伺服電動機(jī) 2101對刀具2013定向。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述描述僅僅是對實施例的說明性實例的代 表。為了方便讀者，上述描述僅注重于可能的實施方式的具有代表 性的范例，該范例教授了本發(fā)明的原理。上述描述并未試圖詳盡地 列舉所有可能的變化。
因此，這里描述的實施例僅僅是實例，同時任何其他變化均落 入本發(fā)明的由所附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種具有動力工具的用于切割片狀加工材料的設(shè)備，所述動力工具包括切割刀具，設(shè)置在夾具內(nèi)；桿，具有遠(yuǎn)端和近端，還具有線軸；所述近端聯(lián)接至所述線軸，而所述遠(yuǎn)端聯(lián)接至所述夾具；襯套，設(shè)置在所述刀具與所述線軸之間，用于允許所述刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動和線性運動；為所述刀具提供往復(fù)式運動以進(jìn)行切割的裝置；以及切線驅(qū)動電動機(jī)，聯(lián)接至所述線軸以響應(yīng)于從控制器發(fā)出的命令來確定所述刀具的方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述往復(fù)運動裝置是電動機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述電動機(jī)通過曲軸連接 至所述線軸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述線軸具有凸緣并且所 述曲軸具有偏心端，所述偏心端連4妾至i殳置在所述線軸的所述 凸緣之間的至少一個球軸承以引起軌道運動，從而使所述刀具往復(fù)運動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述3求軸承進(jìn)一步包括壓 力分配器，以減小所述凸緣中的接觸應(yīng)力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述往復(fù)運動裝置是由電 》茲致動器致動的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述切線驅(qū)動電動機(jī)是伺 月良電動才幾。
8. 4艮據(jù)斥又利要求1所述的i殳備，其中，所述切線驅(qū)動電動才幾和所 述往復(fù)運動裝置聯(lián)接至殼體，所述殼體具有用于調(diào)節(jié)所述刀具 的切割深度的裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于固定所述切割刀 具的高度調(diào)整量的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述固定裝置是彈簧加載 的制動片，并且所述高度調(diào)整裝置是所述殼體上的外螺紋，所 述外螺紋與帶螺紋的壓扭卩配合。
11. 一種用于切割片狀加工材料的設(shè)備，包括支撐表面，安裝在框架上，用于將至少一層片狀加工材 料支撐在所述支撐表面上；<托架，連結(jié)于所述才匡架以響應(yīng)于/人控制器發(fā)出的命令而 沿不同的方向運動；工具頭，安裝至所述托架，并且具有動力工具和導(dǎo)向氣 壓缸切割頭，所述工具頭響應(yīng)于來自所述控制器的命令沿不同 的方向可移動，所述動力工具能夠響應(yīng)于來自所述控制器的命 令而與所述加工材剩-4妄合和脫離；切割刀具，設(shè)置在夾具中；才干，具有近端和遠(yuǎn)端，還具有線軸；所述近端^皮聯(lián)^妄至所述線軸，而所述遠(yuǎn)端祐::f關(guān)^接至所述 夾具；襯套，設(shè)置在所述刀具與所述線軸之間，用于允許所述 刀具進(jìn)4亍i走轉(zhuǎn)運動和線性運動；用于為所述刀具4是供往復(fù)式運動以進(jìn)4亍切割的裝置；以及切線驅(qū)動電動才幾，聯(lián)4妄至所述線軸以響應(yīng)于乂人控制器發(fā) 出的命令來確定所述刀具的方向。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述用于提供往復(fù)式運 動的裝置是往復(fù)驅(qū)動電動機(jī)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述用于提供往復(fù)式運 動的裝置是由電磁致動器致動的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述用于提供往復(fù)運動 的裝置包括電動機(jī)和連接至所述線軸的曲軸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述線軸由具有低摩擦 系數(shù)的材料制成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述加工材料為皮革。
17. —種用于切割片狀加工材料的設(shè)備，包括支撐表面，安裝在框架上，用于將至少一層片狀加工材 料支撐在所述支撐表面上；托架，連結(jié)于所述框架以響應(yīng)于控制器發(fā)出的命令沿不 同的方向運動；工具頭，安裝至所述托架，并且具有動力工具和導(dǎo)向氣 壓缸切割頭，所述工具頭響應(yīng)于來自所述控制器的命令沿不同 的方向可移動，所述動力工具能夠響應(yīng)于來自所述控制器的命令而與所述加工材料接合和脫離，所述動力工具包括切割刀具，設(shè)置在夾具中；才干，具有近端和遠(yuǎn)端，還具有線軸；所述近端被聯(lián)接至所述線軸，而所述遠(yuǎn)端^U關(guān)4妄至所 述夾具；襯套，設(shè)置在所述刀具與所述線軸之間，用于允許所 述刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動和線性運動；用于為所述刀具提供往復(fù)式運動以進(jìn)行切割的裝置；以及伺服電動才幾，聯(lián)4妻至所述線軸以響應(yīng)于,人控制器發(fā) 出的命令來確定所述刀具的方向。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述伺服電動機(jī)控制所 述刀具沿切割^各徑的定向。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括具有用于調(diào)節(jié)所述 刀具的切割深度的裝置的殼體。
20. —種用于切割圖案工件并且在片狀加工材料中加工出孔的設(shè) 備，所述設(shè)備包括框架；支撐表面，安裝在所述框架上，用于將至少一層片狀加 工材料支撐在所述支撐表面上；工具頭，安裝至托架，并且具有動力工具和導(dǎo)向氣壓缸 切割頭，所述工具頭是響應(yīng)于來自所述控制器的命令沿不同的 方向可移動的，所述動力工具能夠響應(yīng)于來自所述控制器的命令而與所述加工材剩々妻合和脫離，所述動力工具包括切割刀具，設(shè)置在夾具中；4干，具有近端和遠(yuǎn)端，還具有線軸；所述近端^皮聯(lián)4妄至所述線軸，而所述遠(yuǎn)端一皮聯(lián)4妄至所 述夾具；襯套，沒置在所述刀具與所述線軸之間，用于允許所 述刀具進(jìn)4亍^:轉(zhuǎn)運動和線性運動；質(zhì)量彈簧系統(tǒng)，由電》茲致動器致動；以及伺服電動機(jī)，聯(lián)接至所述線軸以響應(yīng)于從控制器發(fā)出 的命令來確定所述刀具的方向。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種切割圖案加工材料工件的設(shè)備，該設(shè)備無需旋轉(zhuǎn)套管而對切割刀具進(jìn)行定向。該設(shè)備利用切線驅(qū)動電動機(jī)對切割刀具進(jìn)行定向。因此，任何由套管帶來的使刀具定向的角加速度減慢的慣性都被消除，從而刀具定向速度得以提高。該設(shè)備并不限于利用電動機(jī)驅(qū)動刀具進(jìn)行往復(fù)運動。其他使刀具往復(fù)運動的裝置也可以與該設(shè)備一起使用。
文檔編號B26D5/08GK101437656SQ200680054501
公開日2009年5月20日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者達(dá)里爾·C·施泰因 申請人:格柏科技國際公司