CN101730602B - 具有真空清理系统的片材切割机 - Google Patents

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Abstract

一种片材切割机(10)，包括：具有大致竖直延伸的刚毛的刚毛床(14)，所述刚毛具有限定用于支撑待切割片材的支撑表面的自由端；以及承载架(32)，其可在刚毛床(14)上方运动并且承载至少一个切割工具(61)以选择性地切割片材。真空清理系统(28)在承载架(32)处提供真空以在切割工具(61)切割片材时移除切割碎屑。所示实施例包括通过切割工具(61)中的通道提供真空以及通过压脚(64)中的腔提供真空。

Description

具有真空清理系统的片材切割机
相关申请的交叉引用
不适用。
关于联邦赞助研究的声明
不适用。
微缩格片附件的引用
不适用。
技术领域
本发明总体上涉及具有工作材料支撑刚毛床这一类型的片材切割机，更具体地，涉及具有用于移除易于聚集在刚毛床的刚毛之间的空间中的松散纤维、线、小材料片和/或其它碎屑的系统的这种切割机。
背景技术
用于切割片材如织物、布、乙烯基材料、皮革等的机器通常具有包括多根大致竖直延伸的刚毛的工作材料支撑床。刚毛的上自由端限定工作材料支撑表面，以便刚毛床可被用来切割片材的切割工具如往复式割刀、旋转钻等穿透。如图1所示，一个或更多个待切割工作材料2的片1通常堆叠在支撑表面3上，空气4向下通过刚毛床5以在支撑表面4处产生真空压力，该真空压力将工作材料2保持和压紧就位。如果需要，用一层不透气材料6覆盖工作材料2以产生真空压力。切割碎屑7易于聚集在刚毛床5的刚毛8之间，应该移除切割碎屑以便保持机器的高效性能。碎屑7会妨碍切割工具的操作和/或阻止空气流过刚毛床5。
一种从刚毛中清理掉碎屑的方法是，定期从机器上拆下刚毛床，例如在工作班次之间。将刚毛床部分放置在移除碎屑的清理设备中。一台这样的设备通过向刚毛床部分施加急剧的冲击力以从刚毛中摇晃掉累积的碎屑来清理刚毛床部分。这种清理设备的实例，参见美国专利No.4,224,711和No.5,065,469，本文以参考的方式明示地引入了所述专利的全部公开内容。这些清理设备的缺点在于，为了实现刚毛床的清理，必须将刚毛单元与切割机分开，让远离切割机的清理设备来清理，然后再与切割机重新组装。这个过程需要大量的时间和劳动。
已经有人试图提供一种能够在刚毛床仍组装在切割机上时清理刚毛床的清理器。一台这样的清理器包括用于赶出碎屑的多个旋转叶片和振动器以及用于移除赶出后的碎屑的真空装置。清理器取代刀具承载架上的切割工具或者由其自己的承载架承载。参见美国专利No.5,361,453，本文以参考的方式明示地引入了该专利的全部公开内容。另一种这样的清理器用于传送带型切割机，包括位于传送带下侧用于梳理刚毛的针以及用于移除被赶出的碎屑的真空装置。在清理期间将用于刚毛床的真空系统转移至清理器。参见美国专利No.5,412,836，本文以参考的方式明示地引入了该专利的全部公开内容。虽然这些清理器可能能够在刚毛床仍组装在切割机上时清理刚毛床，但它们需要切割机处于停机状态。
已经有人试图提供一种用于在切割机仍在工作时清理刷毛床的清理器。一台这样的清理器用于传送带型切割机，输出用于赶出位于传动带下侧的碎屑的压缩空气射流，使得碎屑落到地面上。参见美国专利No.6,058,556，本文以参考的方式明示地引入了该专利的全部公开内容。另一种这样的清理器也用于传送带型切割机，但是使用真空装置来移除碎屑。参见美国专利No.6,732,854，本文以参考的方式明示地引入了该专利的全部公开内容。虽然这些清理器可能能够在切割机仍工作的时候清理刚毛床，但它们主要在它们“离线”时清理传送带型刚毛床的一些部分。因此，这些清理器不能与非传送带型切割机一起使用。此外，直到该部分工作材料的切割完成时碎屑才会被移除。因此，在特定工作材料片上初次切割操作之后的切割操作会被先前切割操作所产生的碎屑所影响。
期望以“零缓冲”切割工作材料，即在最终产品之间没有间隙。零缓冲产生更少的被浪费的工作材料，从而降低最终产品的成本。然而，为了实现零缓冲，工作材料必须精确定位并甚至用真空压力保持就位，并且切割工具的工作不能被切割碎屑妨碍。因此，本领域中存在对能够在切割工作材料时移除切割碎屑的改进型片材切割机的需求。
发明内容
本发明提供一种试图解决相关领域中一个或多个问题的片材切割机。根据本发明，片材切割机以组合的方式包括：具有大致竖直延伸的刚毛的刚毛床，所述刚毛具有限定用于支撑待切割片材的支撑表面的自由端；以及承载架，其可在刚毛床上方运动并且承载至少一个切割工具以选择性地切割片材。真空清理系统在承载架处提供真空以在切割工具切割片材时移除切割碎屑。
根据本发明的另一个方面，片材切割机以组合的方式包括：具有大致竖直延伸的刚毛的刚毛床，所述刚毛具有限定用于支撑待切割片材的支撑表面的自由端；以及承载架，其可在刚毛床上方运动并且承载至少一个切割工具以选择性地切割片材。真空清理系统在切割工具处提供真空以在切割工具切割片材时移除切割碎屑。
根据本发明的又一个方面，片材切割机以组合的方式包括：具有大致竖直延伸的刚毛的刚毛床，所述刚毛具有限定用于支撑待切割片材的支撑表面的自由端；以及承载架，其可在刚毛床上方运动并且承载至少一个空心钻以选择性地切割片材。真空清理系统通过空心钻提供真空以在空心钻切割片材时移除切割碎屑。
从以上公开内容和以下对各种优选实施例的更详细描述中，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明提供了片材切割机技术中的显著进步。关于这一点特别显著的是本发明所具备的提供高质量的、可靠的切割的潜力，其在切割材料时移除切割碎屑。鉴于以下提供的详细描述，将更好地理解各种优选实施例的附加特征和优点。
附图说明
本发明的这些和其它特征在参考了下面的描述和附图后将变得显而易见，其中：图1是留存在刚毛床的刚毛中的切割碎屑的图解视图；图2是根据本发明第一实施例的片材切割机的透视图；图3是图2中片材切割机的切割工具组件的剖视放大正视图，其中向空心钻施加了真空以便移除切割碎屑；图4是图3中切割工具组件的钻头组件的局部剖视放大正视图；图5是图2中片材切割机的真空清理系统的图解视图；图6是图3中切割工具组件的变型的放大透视图，其中设置了冷却系统；图7是根据本发明第二实施例的片材切割机的局部透视图，其中向形成在切割工具组件的压脚处的腔室施加了真空以便移除切割碎屑；以及图8是根据本发明第三实施例的片材切割机的局部透视图，其中一个切割工具类似于本发明第一实施例那样向空心钻施加了真空，另一个切割工具类似于本发明第二实施例那样向形成在压脚的腔室施加了真空。
应该理解，附图不必成比例，显示为对说明本发明基本原理的各种优选特征的有些简化的表现法。如本文中所公开的片材切割机的具体设计特征，包括，例如具体尺寸、定向、定位以及各种构件的形状，将部分地由具体的拟定应用和使用环境决定。所示实施例的某些部件相对于其它部件已被放大或者失真以便于看清和清楚的理解。具体来说，为清楚起见或者为了说明，例如，薄的部件可能被加厚。所有对方向和位置的提及，除另有规定，是指附图中所示片材切割机的取向。一般而言，“上”或“向上”通常是指在图3中纸平面内向上的方向，“下”或“向下”通常是指在图3中纸平面内向下的方向。
具体实施方式
对本领域技术人员(即，具有本技术领域的知识或经验的人员)显而易见的是，本文所公开的改进型片材切割机可以有很多用途和设计的变型。以下对各种可替代和优选实施例的详细论述将参照用于切割织物、布、乙烯基材料、皮革等的无传送带或固定型切割机来说明本发明的一般原理。对于本领域技术人员而言，已知了本公开的益处，其它适合于本发明其它应用的实施例将是显而易见的，如例如传送带型片材切割机等。
现在参照附图，图2示出了根据本发明优选实施例的片材切割机10。所示片材切割机10包括：具有大致竖直延伸的刚毛14的刚毛床12，刚毛14具有限定支撑表面15的上自由端，支撑表面15用于支撑如织物的待切割工作材料20的叠加的片18，工作材料20被一片不透气材料22覆盖；承载架24，其可在刚毛床12上方运动并且承载至少一个切割工具以选择性地切割工作材料20；以及真空清理系统28，其在承载架24处提供真空以在切割工具26切割材料20的片18时移除切割碎屑。
所示切割机10包括由刚毛床12提供的面向上方的支撑表面16。所示刚毛床12相对于地面固定并且由大量的大致竖直延伸的刚毛14构成，刚毛14的上自由端限定支撑表面16。所示刚毛床的支撑表面16具有平行于所示Y坐标方向的宽度尺寸和平行于所示X坐标方向的长度尺寸。所示承载架24包括主承载架或称X方向承载架30以及切割工具或称Y方向承载架32。主承载架30在支撑表面16上方并横跨支撑表面16、平行于支撑表面16的宽度尺寸延伸，并且可沿着支撑表面16的长度在X方向上运动。主承载架30在两端处被导轨34支撑，导轨34具有合适的支架和引导表面，用于支撑主承载架30以便其在与导轨上的支架接合的、X驱动电机提供动力的齿轮的作用下沿导轨34运动。一对切割工具组件36安装在所示切割工具承载架32上，其中每个切割工具组件36均具有可旋转钻形式的切割工具26。应该注意，切割工具承载架32可承载其它数量的切割工具组件36，以及/或者切割工具26可为其它类型的，如例如往复式切割器、或不同类型切割工具26的组合。Y驱动电机使切割工具承载架32沿着主承载架30的长度在Y坐标方向上运动，使得通过主承载架30在X方向上以及切割工具承载架32在Y方向上的协同运动，可使切割工具26沿着相对于工作材料20的任何期望的线或切割位置运动。主控制器40以常规方式控制承载架30、32的这种运动以及切割工具组件36的相关操作。应该注意，在本发明的范围内，切割工具组件36可以可替代地由任何其它合适类型的承载架24承载。
如在美国专利No.4,205,835(本文以参考的方式明示地引入了该专利的全部公开内容)中所描述的，刚毛床12优选地由多个较小的刚毛单元或方块42构成，刚毛单元42可由注模成形的塑料制成，每个刚毛单元42均具有基部和多根从其向上延伸的刚毛14。刚毛单元42搁置在网格44上，在网格44下方是若干个真空腔室，每个真空腔室横跨刚毛床12的宽度延伸并且沿着刚毛床12的长度相继布置，每个这样的真空腔室可通过关联的阀操作部件48的操作连接到主空气导管46。
主空气导管46通过选择阀组件50选择性地连接到空气泵或涡轮机56的真空端口52或压力端口54。当主空气导管46连接到空气泵56的真空端口52时，通过按下每个真空腔室的关联操作部件48可将每个真空腔室连接到真空压力。所示切割机10具有由主承载架30承载的推动件58，推动件58操作阀操作部件48以便将真空压力施加到位于切割工具组件36下方或附近的真空腔室，从而压紧和保持住主要在切割工具组件36附近的工作材料20。当主空气导管46连接到空气泵56的加压空气端口54时，可将加压空气施加到刚毛床20以在支撑表面16和工作材料20之间形成气垫，从而协助工作材料20滑动到支撑表面16上以及从支撑表面16上滑离。
如在图3中最佳示出的，每个所示的切割工具组件36包括脚压组件60、诸如所示空心钻61的切割工具26、以及用于操作切割工具26并由脚压组件60支撑的致动或钻组件62。所示脚压组件60包括脚压器64，其适于在切割期间接合并按压工作材料20。所示脚压器64具有中心开口66，用于让切割工具26通过其中以切割工作材料20。脚压圆筒68间隔在脚压器64上方，并且通过一对竖直延伸且横向隔开的引导件或杆70固定到脚压器64。脚压圆筒68尺寸和形状设计成支撑钻组件62，如下文更详细描述的。所示空心钻61为管状，其中具有轴向延伸中心通道72。空心钻61的下端设有圆形切割刃74，用于在工作材料20中切出圆形开口。空心钻61可具有任何合适的尺寸。
如在图4中最佳示出的，所示钻组件62包括适于固定到脚压圆筒68内的汽缸76。活塞78设置在汽缸76内并固定到汽缸76，汽缸76设有上下端帽80，用于密封它们之间的内部空间，以便能将压缩流体等引入到汽缸76中以选择性地使活塞78沿向下的方向运动，如下文更详细描述的。活塞78的下端固定到压脚支撑82上。压脚支撑82设有开口84，用于紧密地接收脚压组件60的杆70以便在其沿竖直方向运动时支撑活塞78的下端。
其中具有轴向延伸通道88的空心轴或杆86延伸通过活塞78并且可旋转地被活塞78支撑。设置了合适的轴承或轴套90，以便空心轴86可围绕其竖直轴线旋转。空心轴86的下端设有夹头及鼻形件92，适合于可松开地将空心钻61固定到空心轴86，使得空心钻61可与空心轴86一起围绕其中心轴线共轴地旋转。与驱动装置的皮带96配合的皮带轮94固定在空心轴86的上部。当启动驱动装置以驱动皮带96时，皮带96使皮带轮94旋转，皮带轮94使与其连接的空心轴86旋转。空心轴86的旋转使空心钻61旋转以当空心钻61接合工作材料20时在工作材料20中切出圆形开口。
围绕活塞78的上端设置了弹簧部件98，其作用在汽缸76的上端和皮带轮94之间以便弹性地将空心轴86和空心钻61向上偏置到第一位置或称缩回位置。当将压缩空气或其它合适的流体注射到汽缸76中活塞环的上方时，活塞78与空心轴86和空心钻61一起被沿着向下的方向驱动，直至空心轴86和空心钻61处于第二位置或称伸展位置，在该位置上切割刃74接合工作材料20以切出开口。当释放掉压缩空气时，弹簧部件98弹性地使活塞78与空心轴86和空心钻61一起朝着缩回位置沿向上的方向复位。
设置了安装支架100，用于将软管连接器或转接器102固定到固定的位置，其接收空心轴86的上端。所示转接器102通常为管状，空心轴86的上端在其中延伸。安装支架100和转接器102尺寸和形状设计成使得空心轴86可相对于转接器102旋转，而真空清理系统28的管或软管104固定于转接器102，以在管104和空心轴86之间提供空气和碎屑流动，如下文更详细描述的。软管104优选地为软的或柔性的，使得承载架30、32可按照期望运动，但软管104可以可替代地为任何其它合适的类型。
如在图5中最佳示出的，所示真空清理系统28包括管道或软管组件106，其将空心轴86的上端与过滤器108连接，过滤器108具有合适的碎屑捕获筐110，碎屑捕获筐110又用合适的导管111连接到主空气导管46以便向空心钻61提供真空抽吸。设置了合适的阀112，以便可以选择性地打开和关闭来自空心轴86的空气流。所示阀112为UVC闸门阀，其合适地连接以接收压缩空气和来自控制器40的电控制信号。应该注意，可以可替代地使用任何其它合适的阀112和控制系统。所示软管组件106包括多个管道或管部件105，其通过橡胶转接器114和管道夹116合适地连接，以完成管104和过滤器108之间的空气及碎屑路径。管部件105优选地为硬PVC管道，但可以可替代地为任何其它合适的类型。应该注意，空心轴86可以可替代地以任何其它合适的方式合适地连接到过滤器108和主空气导管46。还应该注意，如果需要，真空清理系统28可以可替代地具有其自己的独立空气泵56。
工作时，只要启动了空心钻61来切割工作材料29，就打开阀112以在空心钻61的下端产生真空压力。当空心钻61切割工作材料时，灰尘、线、堵塞物和其它碎屑被真空立刻吸入到空心钻61中，穿过空心钻61到达空心轴86，然后到达软管组件106。一旦来到软管组件106中，碎屑就到达过滤器108，在这里其被捕获并保持在收集筐110中。当空心钻61的切割操作完成时，控制器40优选地关闭阀112以从空心钻61切断真空。然后按照需要定期从收集筐110中移除碎屑。通过在切割操作期间移除碎屑，碎屑不会在切割床12的刚毛14内形成留存，从而不会影响剩余的切割操作。
已经发现，在某些情况下，碎屑会粘附或融合到空心钻61的内表面上，而不是自由通过空心钻61。似乎对于相对小的直径、相对高的速度的空心钻61和/或切割诸如乙烯基材料的聚合物材料而言尤其是这种情况。如在图6中最佳示出的，真空清理系统28还可包括冷却系统118以冷却至少一部分碎屑路径。所示冷却系统118包括空气管线或管119，其可操作地连接于加压空气源并且定位成向空心钻61的下端的外表面上喷射冷却空气流。这样，可将空心钻61的温度保持在限制碎屑在空心钻61上的附着的温度以下。应该注意，可以可替代地使用任何其它合适的用于冷却空心钻61的装置。可替代地，空心钻61的内部通道72可以至少部分地设有低摩擦系数材料以限制碎屑在空心钻61上的附着。
图7示出了根据本发明第二实施例的片材切割机120，其基本上与上述第一实施例相同，除了真空是通过压脚或脚压器64而不是直接通过切割工具26提供的。所示压脚64形成为具有内腔122，并且软管组件106直接连接到压脚64以选择性地在腔122内形成真空。开口124设置在压脚64的下壁处并在诸如所示空心钻61的切割工具26的位置处形成腔122，以便在切割操作期间以及在切割工具26从工作材料20缩回时，真空压力移除碎屑。应该注意，压脚64和腔122可具有任何合适的尺寸和形状。
图8示出了根据本发明第三实施例的片材切割机126，其基本上与上述第一和第二实施例相同，除了第一切割工具组件36通过压脚64提供真空，第二切割工具组件36通过切割工具26提供真空。应该注意，可按照期望使用任何合适数量的任一种类型的切割工具组件36。这个实施例说明可使用本发明各种实施例的任何组合。
从以上公开内容和对某些优选实施例的详细描述中，显而易见的是，本发明提供一种能在切割操作期间有效地移除切割碎屑的真空清理系统。会妨碍切割工具和/或抑制工作材料上适当真空的切割碎屑不会在刚毛中形成留存。因此，可以以零缓冲切割工作材料以减少浪费的材料。
从以上公开内容和对某些优选实施例的详细描述中，也显而易见的是，在不偏离本发明的真实范围和精神的情况下，可以做出各种修改、添加以及其它可替代性实施例。选择和描述了所讨论的实施例以提供对本发明原理及其实际应用的最佳说明，从而使本领域普通技术人员能够使用各种实施例下的并有适合于所设想的具体用途的各种修改的本发明。所有这样的修改和变型都落入本发明的范围之内，本发明的范围由根据被公平、合法、合理地赋予的受益权解释时的所附权利要求来确定。

Claims (8)

1.一种片材切割机，以组合的方式包括：
具有大致竖直延伸的刚毛的刚毛床，所述刚毛具有限定用于支撑待切割片材的支撑表面的自由端；
承载架，其能在刚毛床上方运动并且承载至少一个切割工具组件以选择性地切割片材；
其中，所述切割工具组件包括旋转空心钻，所述旋转空心钻的下端设置有圆形切割刃，并且所述旋转空心钻具有轴向延伸的中心通道；
其中，所述切割工具组件包括支架，所述支架接收空心轴的上端，所述空心轴位于所述旋转空心钻的上端；
真空清理系统，其在承载架处提供真空以在切割工具组件切割片材时移除切割碎屑；
其中，所述真空清理系统包括软管组件，所述软管组件将所述空心轴连接至过滤器和主空气导管，以便在空心钻切割片材时通过所述中心通道、所述空心轴和所述软管组件移除切割碎屑；以及
与真空清理系统通讯的控制器，以便当所述空心钻不切割片材时该控制器解除所述中心通道内的真空。
2.如权利要求1所述的片材切割机，其中，碎屑路径的位于所述空心钻内的至少一部分设有冷却系统。
3.如权利要求2所述的片材切割机，其中，冷却系统包括用于将流体沿着碎屑路径吹送到空心钻的一部分上的管。
4.如权利要求1所述的片材切割机，其中，所述中心通道的至少一部分涂覆有低摩擦材料。
5.一种片材切割机，以组合的方式包括：
具有大致竖直延伸的刚毛的刚毛床，所述刚毛具有限定用于支撑待切割片材的支撑表面的自由端；
承载架，其能在刚毛床上方运动并且承载至少一个切割工具组件以选择性地切割片材；
其中，所述切割工具组件包括旋转空心钻，所述旋转空心钻的下端设置有圆形切割刃，并且所述旋转空心钻具有轴向延伸的中心通道；
其中，所述切割工具组件包括支架，所述支架接收空心轴的上端，所述空心轴位于所述旋转空心钻的上端；
真空清理系统，其在切割工具组件处提供真空以在切割工具组件切割片材时移除切割碎屑；
其中，所述真空清理系统包括软管组件，所述软管组件将所述空心轴连接至过滤器和主空气导管，以便在空心钻切割片材时通过所述中心通道、所述空心轴和所述软管组件移除切割碎屑；以及
与真空清理系统通讯的控制器，以便当所述空心钻不切割片材时该控制器解除所述中心通道内的真空。
6.如权利要求5所述的片材切割机，其中，碎屑路径的位于所述空心钻内的至少一部分设有冷却系统。
7.如权利要求6所述的片材切割机，其中，冷却系统包括用于将流体沿着碎屑路径吹送到空心钻的一部分上的管。
8.如权利要求5所述的片材切割机，其中，所述中心通道的至少一部分涂覆有低摩擦材料。
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