专利名称：结合有切线定向驱动装置的往复式刀具的制作方法
技术领域：
本发明一力殳涉及对片状加工材并+进4亍切割成形，且更具体地， 涉及利用结合了带有切线定向驱动装置的往复式刀具的计算机控 制切割台进行切割成形。
背景技术：
在历史上，结合了机动往复式刀具的计算机控制切割台已经被 用来切割诸如皮革的单层柔性片状材料。例如，瑞士欧特斯达登
(Altstatten )的Zund Systemtechnik t尤生产才几动^主复式刀具。在图1 中示意性地示出了这类切割i殳备的一个典型实例。
在该实例中，计算机控制的切线驱动电动才几1000被连接到套 管(housing tube ) 1010，该套管^皮锁定到往复式刀具1020。因此， 套管的任何运动都会引起刀具的运动。通过利用切线机动驱动装置 ^f吏套管^走转，刀具相切于切割^各径而定向。
现有技术的一个局限性在于套管的惯性是沿着刀具的定向的。 这种额外的惯性可能减慢刀具的定向的角加速度。为了使切割件的 生产量最大化，期望尽可能快地对刀具进行定向。
当在4艮短的时间间隔内需要多次改变刀具的切割方向时，就产 生了另一个难题。由于套管的惯性会妨碍切割刀具的定向，因此切 割方向的 一 系列变化可能降低最终切片的质量。利用套管对刀具进行定向会显著且不利地影响乂人加工材料上切下图案工件所花费的 时间。另外，因为切割刀具的方向需要进4亍多次变^f匕，所以在高的 生产速度下，出现误差的可能性会增大。
基于前述原因，在本领域中需要提供一种改进或者克服现有4支 术装置的缺陷的切割设备。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种用于切割图案工件的设备，该设备 除去了旋转套管，并且因此增加了刀具定向的速度。本发明并不限 于机动的往复运动。其他使刀具往复运动的装置也是可能的，其包
括但不限于由电》兹致动器激励的质量弹簧系统(mass-spring system )。
在本发明的一个实施例中，伺服电动机响应于控制器对刀具的 前进方向(heading)进4亍定向。刀具的往复运动通过引起线轴的^走 转运动的第二电动机执行。该线轴连接至杆。位于杆的端部处的衬 套允许同样位于杆的远端处的刀具进行旋转运动和线性运动。
在本发明的另 一实施例中，使刀具往复运动的电动机具有带偏 心轴的曲轴，该偏心轴连接到布置于线轴中的球轴承。压力分配器 可以被连接至该球轴承以减小线轴的凸缘的接触应力。
在本发明的另 一形式中，伺服电动才几和第二电动才A4皮连接至壳 体(housing )。壳体的远端具有与压脚(presser foot)相配合的螺紋， 该压脚用于调整刀具的切割深度。弹簧加载的制动片(catch)可以 一皮用于在切割过程中防止压脚旋转并防止切割深度变4匕。本发明可以一皮用于(4旦不限于)质量弹簧系统实施方式中。在 这种实施例中，伺月良电动才几4吏刀具相切于切割路径而定向。该伺月良 电动机可以是编码器但不限于这一实施方式。质量弹簧的运动通过 电磁致动器产生。
本发明的一个优点在于可以迅速且自动地完成切割过程。
本发明的这些方面以及其他目的、特征和优势将在随后的详细 描述中进行描述，并且结合附图来阅读这些详细的描述。
图1是本领域已知的切割设备的示意图2是结合了本发明的切割台的透视图3是示出了本发明一个实施例的透视图4是示出了本发明一个实施例的内部结构的局部视图5是示出了图4中实施例的内部结构部件的分解视承的i文大图7是示出了图6的带有用于减小线轴中接触应力的压力分配 器的球轴承的放大图8是示出了用于切线驱动电动^L的联合器的局部方文大透一见
图；图9是示出了用于往复驱动电动才几的联合器的局部》文大透祸L
图IO是具有叶片的本发明，该刀片利用由电i兹致动器驱动的 质量弹簧系乡克而4主复运动；
图ll是示出了图10的实施例的部件的局部透^L图。
具体实施例方式
图1示出了本领域中已知的一种切割设备。电动机驱动的曲柄 臂1030产生往复运动。在曲柄臂的端部处是一个5求轴岸义，该J求轴 承的外轴承环(outer race )補:保持在线轴的两个凸^彖之间。线轴运 动是线性的并且通过在每一端处的线性-求轴7 义1040引导。计算枳』 控制的切线驱动电动机连结至套管1010。该套管纟皮锁定至往复式的 刀具1020，从而刀具可以相切于通过加工初—冲+的3各径而定向。该if见 有设备的一个局限性在于套管的惯性是沿着刀具定向的。这一额外 的惯性会减慢刀具定向的角加速度。
本发明消除了对旋转套管的需求并因此4是高了刀具定向的速 度。此外，本发明不局限于通过往复驱动电动机来驱动刀具。其他 ^吏刀具往复运动的装置也是可^f亍的，诸如(4旦不限于)由电》兹致动 器激励的质量弹簧系统。
图2中示出的是总体上由参考标号100指示的切割台。该切割 台包括框架101以及适合于承载至少一层片状加工材料105的力口工 材料支撑表面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 ^皮连结至框架以沿着由标记为"X"的箭头所指示的 第一方向前后移动。4乇架104一皮安装至梁103并且可沿着由标i己为 "Y"的箭头所指示的第二方向前后移动。工具头(tool head) 51被安装至托架并且响应于从控制器106发出的命令沿着"X"和"Y" 方向移动。
图3示出了工具头51的一个实施例，该工具头包括主支撑 支架25;动力工具，总体上标记为50;以及导向气压缸(guided pneumatic cylinder )，通过参考标号20、 21、 22、 23和24指示，导 向气压缸响应于由控制器106发出的命令使动力工具50与加工材 料105接合和脱离。衬套块(bushing block ) 26引导并支撑动力工 具50的刀具端。
图4和图5示出了动力工具50的一个实施例的内部结构。刀 具1被固定在夹具(tool holder ) 2中。杆4将夹具2连4妄到线轴5。 衬套3允许旋转和线性运动并支撑杆4的刀具端。伺服电动机13 响应于/人控制器发出的命令对刀具1的前进方向进4亍定向。
如图5所示，曲轴15具有偏心端8， 3求轴承6萍皮压配合至该偏 心端上。电动机12被联接至第二联结器11，该第二联结器驱动在 线轴5的凸缘之间的轨道中的第一轴承6。该第二联结器具有用以 辅助连接的头部10。轨道运动使得线轴5以线性运动方式进行往复 运动。刀具1也随之4主复运动。
在图5中进一步所示，伺月良电动才几13和电动才几12可^皮联4妄至 壳体16。只又^^求^由7fc (double row ball bearing) 9的夕卜4由7 a不装酉己 入壳体16中的圆形凹口内，并且通过内部定位环固定。管17/人壳 体16延伸出。套管的远端具有外螺紋，压脚19拧紧至该外螺紋上。 该螺紋提供了调节最大切割深度的手段。弹簧加载的制动片18防 止压脚在切割过程中旋转。显然，本领域的技术人员所熟知的其他 手^殳也可以用来调节切割刀具的高度并固定调整量。上述内容作为 实例而不是用以将发明限定于这些特定的实施例。图6示出了被约束在线轴5的凸缘之间的球轴承6。如图7所 示，压力分配器7可以附设于球轴承6的外轴承环。这降低了线轴 5的凸纟彖上的4妄触应力。
如图8所示，伺服电动机13具有附设了第一联结器14的输出 轴28。输出轴28穿过第一联结器14中的槽27。线轴5具有与第 一写关结器14的冲曹27酉己^的孑L净争;f正(hole feature )29、第一平面30、 第二平面31。 #4居本实施例，线轴5采用U旦不限于)Teflon (tetmfluroethyene,聚四氟乙烯)添加的乙缩醛制造。才艮据本实施 例的第一联结器14釆用(但不限于)不《秀钢制造。
如图9所示，第二联结器11具有^皮电动才几12的轴33穿过的 槽。曲轴15具有孔特征35以及多个平面36、 37、 38和39。这些 平面与第二联结器11的槽32以及轴33配合。曲轴15由如图5中 所示的双排球轴 K 9支撑，该轴寿义通过布置在曲轴15的沟槽特4正 34中的外部定^i环来定^f立。
图10示出了使用由电磁致动器提供动力的质量弹簧系统的动 力工具50的实施例。在该实施例中，电^f兹致动器取代了往复式驱 动电动斗几。类似于图4的实施例，伺月良电动才几2101使刀具2013相 切于切割^各4圣而定向。附设于伺服电动机2101的是编石马器2102或 者其他的轴角位置(angular shaft)反馈装置。杆2106是可滑动地 联接的以相对于壳体2001运动。包括了第一线性轴承2008和第二 线性轴承2009以l是供用于杆2106的滑动接触的装置。转换器 (transducer,传感器)2053提供刀具2013的运动的反馈。根据本 实施方式，刀具2013 ^皮固定至与杆2106联接的夹具2012。具有线 圏2002和》兹场组件2003的音圈致动器为质量弹簧系统提供激励或 致动。第一线性轴承2008 一皮布置在附i殳至i兹场组件2003的轴承支 撑件(bearing support) 2010内。第一弹簧2005和第二弹簧2006 作为该动力系统的弹性件。图ll是示出了图10的实施例的部件的局部力文大视图。伺服电 动才几具有其上附i殳有第一寿仑毂2104的丰俞出轴2103。该第一4仑毂 2104具有槽2115，并且输出轴穿入由该槽2115形成的空间内。第 一轮毂2104与第二轮毂2105配合，该第二轮毂具有第一平面2113、 第二平面2114以及孑L2112,该孔的直径是配合于l命出轴2103的^f立 置间隙。杆2106连结至第二轮毂2105。第一轮毂2104和第二轮毂 2105形成耳关结器，其允i午^f 2106相对于llT出轴2103平移而与此同 时使杆相对于输出轴停止转动。用于轮毂的材料选择包括但不限于 适合相对滑动运动的材料。例如，第一轮毂2104可以采用不4秀钢 制造，并且第二轮毂2105采用聚四氟乙烯添加的乙缩醛制造。本 领域的4支术人员将i人识到4吏联结器实现平移而与此同时阻止專争动 的其他方式，以及制造这些联结器的其他材泮牛。
杯形线轴2004具有杯状特4正2112，该杯状特^正在径向上^f呆持 (capture )杆2106的凸乡彖特^正2107。第 一止4,轴岸义2108、第二止 推轴承2109、第三弹簧2110以及杯状垫圏2111在轴向上保持凸缘 特征2107。通过这种布置，杆2106可以自由转动，但是不能相对 杯形线轴2004移动。第一止^,轴7fc 2108、第二止^,轴7fc 2109可以 采用例如适于轴7lc应用的塑^牛制造。浸润有油的》免结青铜止推垫圈 可作为另一替代实例。同图4所示的另一实施例一样，伺服电动机 2101对刀具2013定向。
应当理解的是，上述描述仅仅是对实施例的说明性实例的代 表。为了方便读者，上述描述仅注重于可能的实施方式的具有代表 性的范例，该范例教授了本发明的原理。上述描述并未试图详尽地 列举所有可能的变化。
因此，这里描述的实施例仅仅是实例，同时任何其他变化均落 入本发明的由所附权利要求限定的范围内。
权利要求
1. 一种具有动力工具的用于切割片状加工材料的设备，所述动力工具包括切割刀具，设置在夹具内；杆，具有远端和近端，还具有线轴；所述近端联接至所述线轴，而所述远端联接至所述夹具；衬套，设置在所述刀具与所述线轴之间，用于允许所述刀具进行旋转运动和线性运动；为所述刀具提供往复式运动以进行切割的装置；以及切线驱动电动机，联接至所述线轴以响应于从控制器发出的命令来确定所述刀具的方向。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述往复运动装置是电动机。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述电动机通过曲轴连接 至所述线轴。
4. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述线轴具有凸缘并且所 述曲轴具有偏心端，所述偏心端连4妾至i殳置在所述线轴的所述 凸缘之间的至少一个球轴承以引起轨道运动，从而使所述刀具往复运动。
5. 根据权利要求4所述的设备，其中，所述3求轴承进一步包括压 力分配器，以减小所述凸缘中的接触应力。
6. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述往复运动装置是由电 》兹致动器致动的质量弹簧系统。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述切线驱动电动机是伺 月良电动才几。
8. 4艮据斥又利要求1所述的i殳备，其中，所述切线驱动电动才几和所 述往复运动装置联接至壳体，所述壳体具有用于调节所述刀具 的切割深度的装置。
9. 根据权利要求8所述的设备，进一步包括用于固定所述切割刀 具的高度调整量的装置。
10. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述固定装置是弹簧加载 的制动片，并且所述高度调整装置是所述壳体上的外螺紋，所 述外螺紋与带螺紋的压扭卩配合。
11. 一种用于切割片状加工材料的设备，包括支撑表面，安装在框架上，用于将至少一层片状加工材 料支撑在所述支撑表面上；<托架，连结于所述才匡架以响应于/人控制器发出的命令而 沿不同的方向运动；工具头，安装至所述托架，并且具有动力工具和导向气 压缸切割头，所述工具头响应于来自所述控制器的命令沿不同 的方向可移动，所述动力工具能够响应于来自所述控制器的命 令而与所述加工材剩-4妄合和脱离；切割刀具，设置在夹具中；才干，具有近端和远端，还具有线轴；所述近端^皮联^妄至所述线轴，而所述远端祐::f关^接至所述 夹具；衬套，设置在所述刀具与所述线轴之间，用于允许所述 刀具进4亍i走转运动和线性运动；用于为所述刀具4是供往复式运动以进4亍切割的装置；以及切线驱动电动才几，联4妄至所述线轴以响应于乂人控制器发 出的命令来确定所述刀具的方向。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述用于提供往复式运 动的装置是往复驱动电动机。
13. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述用于提供往复式运 动的装置是由电磁致动器致动的质量弹簧系统。
14. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述用于提供往复运动 的装置包括电动机和连接至所述线轴的曲轴。
15. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述线轴由具有低摩擦 系数的材料制成。
16. 根据权利要求11所述的设备，其中，所述加工材料为皮革。
17. —种用于切割片状加工材料的设备，包括支撑表面，安装在框架上，用于将至少一层片状加工材 料支撑在所述支撑表面上；托架，连结于所述框架以响应于控制器发出的命令沿不 同的方向运动；工具头，安装至所述托架，并且具有动力工具和导向气 压缸切割头，所述工具头响应于来自所述控制器的命令沿不同 的方向可移动，所述动力工具能够响应于来自所述控制器的命令而与所述加工材料接合和脱离，所述动力工具包括切割刀具，设置在夹具中；才干，具有近端和远端，还具有线轴；所述近端被联接至所述线轴，而所述远端^U关4妄至所 述夹具；衬套，设置在所述刀具与所述线轴之间，用于允许所 述刀具进行旋转运动和线性运动；用于为所述刀具提供往复式运动以进行切割的装置；以及伺服电动才几，联4妻至所述线轴以响应于,人控制器发 出的命令来确定所述刀具的方向。
18. 根据权利要求17所述的设备，其中，所述伺服电动机控制所 述刀具沿切割^各径的定向。
19. 根据权利要求17所述的设备，进一步包括具有用于调节所述 刀具的切割深度的装置的壳体。
20. —种用于切割图案工件并且在片状加工材料中加工出孔的设 备，所述设备包括框架；支撑表面，安装在所述框架上，用于将至少一层片状加 工材料支撑在所述支撑表面上；工具头，安装至托架，并且具有动力工具和导向气压缸 切割头，所述工具头是响应于来自所述控制器的命令沿不同的 方向可移动的，所述动力工具能够响应于来自所述控制器的命令而与所述加工材剩々妻合和脱离，所述动力工具包括切割刀具，设置在夹具中；4干，具有近端和远端，还具有线轴；所述近端^皮联4妄至所述线轴，而所述远端一皮联4妄至所 述夹具；衬套，没置在所述刀具与所述线轴之间，用于允许所 述刀具进4亍^:转运动和线性运动；质量弹簧系统，由电》兹致动器致动；以及伺服电动机，联接至所述线轴以响应于从控制器发出 的命令来确定所述刀具的方向。
全文摘要
本发明披露了一种切割图案加工材料工件的设备，该设备无需旋转套管而对切割刀具进行定向。该设备利用切线驱动电动机对切割刀具进行定向。因此，任何由套管带来的使刀具定向的角加速度减慢的惯性都被消除，从而刀具定向速度得以提高。该设备并不限于利用电动机驱动刀具进行往复运动。其他使刀具往复运动的装置也可以与该设备一起使用。
文档编号B26D5/08GK101437656SQ200680054501
公开日2009年5月20日 申请日期2006年5月9日 优先权日2006年5月8日
发明者达里尔·C·施泰因 申请人:格柏科技国际公司