CN102548718A - 切割设备 - Google Patents

Abstract

用于切割材料的切割设备，该设备包括两个刀片，两个刀片被布置成使得在一起使用中它们可以实现在它们之间的切割区域中的切割操作，刀片被相对于彼此安装，使得它们由于由切割操作引起的切割力而在切割区域被推在一起。在一个实施方式中，刀片中的至少一个被安装成围绕枢轴枢轴运动，使得在切割操作期间，所产生的切割力或剪切力使刀片被枢轴地推向另一刀片。在另一个实施方式中，一个刀片是可旋转的切割刀片，且另一刀片是适合于一起合作在切割区域进行切割操作的另外的切割刀片，另外的切割刀片被安装成由于在切割操作期间产生的切割力或剪切力而被推向可旋转的刀片。

Description

切割设备

引言：

本发明通常涉及适合于但不限于切割柔性片材料例如诸如纸、纸板、织物、塑料及类似物的切割设备。

背景：

在国际专利说明书WO 2008/014546中描述了一种形式的切割装置。该文件的内容通过交叉引用并入本文。该装置是用于切割柔性片材料的手动可操作的切割装置，且包括切割主体，切割主体在可以放置待切割的柔性片的工作表面上方可运动。该装置包括切割刀片组件，切割刀片组件可操作地安装于切割主体，且包括具有周围边缘部分的第一可旋转的切割刀片以及安装在相对于可旋转的刀片基本上固定的位置的第二切割刀片，刀片适合于一起合作提供片材料可以被切割的切割区。可旋转的切割刀片被安装成围绕轴旋转，所述轴通常相对于片材料到切割区的正常进给方向横向延伸，且周围边缘部分通过切割区的旋转方向处于正常进给方向。旋转切割刀片在切割区中的切向周缘速度不小于片材料到切割区的进给速度。

尽管该装置提供了超过常规切割器的显著优势，但其可能遇到问题，尤其是当片材料是相对厚时，这是因为第二刀片具有相对小的和基本上固定的接触区，如果速度和力是高的，那么该接触区倾向于变热。加热可以造成局部熔接或磨损，导致切割边缘的粗砂质感觉(gritty feel)和劣化。常规剪刀在需要它们来切割不同厚度的薄片时也可以遇到问题。较厚的材料增加了在打开和关闭刀片期间的操作力。

发明概述：

在第一方面，公开了用于切割材料的切割设备，该设备包括第一刀片和第二刀片，第一刀片和第二刀片被布置成使得在一起使用中它们可以实现在它们之间的切割区域中的切割操作。刀片被相对于彼此安装，使得它们由于由切割操作产生的切割力或剪切力而在切割区域至少部分地被推在一起。

在某些实施方式中，刀片中的一个被安装成围绕轴进行枢轴或挠曲运动，使得在切割操作期间，所产生的切割力或剪切力产生推动将刀片推在一起的力。在另一个布置中，可以通过利用传动装置转矩将刀片推在一起。在某些实施方式中，切割设备可以包括两个臂，两个臂枢轴地连接在一起以形成剪刀样配置，第一切割刀片固定于臂中的第一个的边缘或与所述边缘成整体，第二切割刀片枢轴地安装于臂中的第二个，使得在切割操作期间，所产生的切割力或剪切力产生将第一刀片和第二刀片推在一起的力。

在某些实施方式中，第二臂包括在其中的凹槽，凹槽用于将第二刀片的一部分容纳在其中，以便形成第二刀片的枢轴区域。凹槽在第二臂的大体轴向方向上可以例如是长形的且可以适合于将第二刀片的与切割边缘相对的边缘容纳在其中。在某些实施方式中，第二切割刀片可以借助于将边缘保持在凹槽内的合作突出部(cooperating lug)和缝而可操作地安装于第二臂。在某些实施方式中，第二刀片安装于第二臂以便向其提供预载荷力以将第二刀片推入与第一刀片接合。

在切割设备的某些实施方式中，第一刀片可以是以可旋转的切割刀片的形式，第一刀片和第二刀片适合于一起合作在切割区域进行切割操作。第二切割刀片可以被安装成由于在切割操作期间产生的切割力或剪切力而将其推向可旋转的刀片。在某些实施方式中，第二刀片可以包括安装臂和在切割区域的切割边缘，安装臂以与切割边缘间隔开的关系可操作地安装在枢轴区域处，使得所产生的切割力在安装臂上产生围绕枢轴区域以便将第二刀片切割边缘和旋转刀片推在一起的力。

在某些实施方式中，切割设备可以包括切割主体、第二切割刀片和具有周围边缘部分的可旋转的切割刀片，切割主体在工作表面上方可运动，可旋转的切割刀片和第二切割刀片适合于一起合作以提供可以在其中切割片材料的切割区域，可旋转的切割刀片被安装成围绕轴旋转，所述轴通常相对于片材料到切割区域的正常进给方向横向延伸，且周围边缘部分通过切割区域的旋转方向是正常进给方向。在某些实施方式中，旋转切割刀片在切割区域中的切向周缘速度不小于片材料到切割区域的进给速度。然而，应理解，该后面所述的特征不应被视为限制。刀片被推在一起的布置可适用于其他切割组件。

可以设置用于使可旋转的切割刀片旋转的驱动器。在某些实施方式中，驱动器包括驱动轮，所述驱动轮可操作地安装于切割主体并适合于当切割主体以与进给方向相反的方向在工作表面上方行进时旋转。驱动轮可以经由传动装置可操作地耦合于可旋转的切割刀片，当切割主体在工作表面上方行进时，传动装置使轮和可旋转的切割刀片以相同的方向旋转。传动装置可以例如包括齿轮系。

在某些实施方式中，切割主体可以包括壳体，该壳体具有可操作地安装至其的支撑轮，地面接合轮中的至少一个用于提供驱动轮。相对于当切割时设备的正常行进方向，支撑轮中的至少一个被布置在可旋转的切割刀片前方。

尽管任何其他形式可以属于如在概述中阐明的设备的范围，但现在将作为实例和参考附图描述具体的实施方式，在附图中：

图1是根据一个实施方式的切割设备的示意性侧视图；

图2是如图1中所示的设备的端视图；

图3是如图1和图2中所示的设备的底面视图(underside view)；

图4是图1至图3中示出的设备的等距底面视图；

图5是图1至图4中示出的设备的一部分的详图；

图6是图1至图5中示出的设备的一部分的侧视图；

图7是沿着图5中的线A-A截取的截面侧视图；

图8是设备的在图7中的圆B中示出的该部分的详图；

图9是图1至图8中示出的设备的一部分的等距视图；

图10是根据另一个实施方式的切割设备的侧视图；

图11是图10中示出的设备的端视图；

图12是沿着图10中的线A-A截取的截面图；和

图13是根据另外的实施方式的设备的一部分的等距视图。

具体实施方式的描述：

参考图1至图9，示出了通常以410表示的切割设备，该切割设备特别地适合于切割柔性片材料，例如诸如纸、纸板、塑料片或类似物。装置410包括以单一壳体412形式的主体411，主体411可以罩住内部部件且可以被舒适地保持在一个手上。壳体412包括间隔开的侧壁部分413和414以及顶壁部分415。该装置还包括驱动轮420和421，驱动轮420和421经由在轮轴固定件426和427处固定于壳体412的轮轴423可操作地连接于主体412。驱动轮420和421适合于在柔性片或在其上放置正被切割的材料的工作台面上滚动。工作台面可以是以通常平坦的表面例如倾斜的或水平的台或其他结构的形式。设置有稳定轮424和425，稳定轮424和425确保切割装置在使用期间保持为相对于台是平面的。轮424、425安装在轮轴431上，轮轴431在轮轴固定件432和433处固定于壳体。稳定轮中的一个或多个还可以作为驱动轮起作用，尤其是在装置的直线切割变化形式中。

第一可旋转的切割圆盘或刀片430被支撑在于轮轴固定件446和447处连接于壳体412的轮轴445上，使得其旋转轴平行于驱动轮轴或在平行于驱动轮轴的约15°内，且其下部边缘接近但不接触工作台。如图3和图4中最好地阐明的，轮轴固定件426、427、432、433、446和447是以将相应的轮轴的端部容纳在其中的间隔开的通道的形式。齿轮440、441和442促使驱动轮使切割圆盘430以与驱动轮相同的旋转方向旋转，且在一个实例实施方式中，切割圆盘周缘速度大于或等于驱动轮的周缘速度。然而，这不是必须的但是期望的。刀片430被安装在毂部件480上，毂部件480具有齿轮442安装至其的栓部件482。第二刀片436经由轮轴445上的安装区454和455可操作地安装至壳体412，且切割边缘437(图9)如所示的基本上水平或在向前方向稍微向下倾斜，且被定位为接近切割台和靠着界定在它们之间的切割区460的切割圆盘430的切割边缘。

第二刀片436包括安装部分462，安装部分462包括被固定在一起或彼此成整体的第一部件463和第二部件464。第二部件464包括在接合区域467和468处固定于第一部件463的两个连接肢状物465和466。接合区域是装有弹簧的，使得刀片436被预载荷偏置力推向刀片430。每一个部件463和464具有与其相关的安装区454和455。安装区454和455是以轮轴445穿过的孔471和472的形式。孔的横截面尺寸大于轮轴445的横截面尺寸，由此允许第二刀片436围绕枢轴点456的限制运动。如图8中最好地看到的，孔471的边缘474的至少一部分可以是弯曲的，以提供枢轴点456。然而，这不是必须的且可以例如简单地被粗略地穿孔，因为运动是可忽略的。如从图7明显的，枢轴点456以轴向方向偏离切割区域。安装区455帮助使第二刀片相对于第一刀片对准。

图13中示出另一个布置。在该布置中，安装部分462的第二部件464用被支撑在导杆478上的弹簧479代替，导杆478固定于安装部分462的部件463或与部件463成整体。弹簧479的自由端靠在切割主体的一部分上。弹簧479在刀片436上提供了朝向刀片430的预载荷偏置力。

在操作中，将切割主体412送至正被切割的材料的边缘，材料被提升，使得第二刀片436在其下方穿过。可以设置升降机刀片(未示出)以帮助纸和刀片的定位。然后用轻微向下的力进一步推动切割主体以便为驱动轮提供牵引力。齿轮440、441和442以等于或大于切割主体的向前速度的周缘速度但以相反方向(与驱动轮相同的旋转方向)驱动切割圆盘430。切割圆盘430因此贴着材料向后滑动，倾向于在剪切点将材料拉入切割刀片中。在切割操作期间，在切割区460中产生的切割力或剪切力使第二刀片436围绕点456枢轴转动以便将其推向旋转刀片430。

在一个示例性实施方式中，设备的切割性能是有效的，因为纸驱动力的总和超过片材料失速力。片材料驱动力是切割圆盘牵引力和片材料压缩力的总和。片材料失速力是第二刀片滑动摩擦(相对于片材料)和与片材料的行进方向平行的剪切力分量的总和。优选地，操作通过如下最大化驱动和最小化失速力来实现。最小化切割圆盘滑动速度使摩擦系数最大(在大多数情况下，在较高的滑动速度下，摩擦系数是较低的-因此在机动车辆中需要防锁闸系统)。切割圆盘摩擦可以通过对紧接于切割边缘的基本上圆柱形表面的材料进行选择来最大化。驱动轮与片材料摩擦可以通过材料选择和将非驱动轮和防滑垫放置为尽可能远离使用者的驱动力的应用点来最大化。片材料进入缝间隙被最小化，以基本上防止片材料在压缩下屈曲以确保进给力的传递并减少摩擦。固定刀片材料表面的静态摩擦系数和动态摩擦系数可以根据在剪切区域处的切割圆盘与第二刀片之间的角度来最小化，由此最小化与片材料行进方向平行的剪切力分量。如果需要的话，片材料的下表面相对于上表面的摩擦系数可以通过反转片材料来最小化。

第二刀片配置成使得剪切力产生围绕枢轴的力矩，该力矩与在刀片之间的将刀片保持在一起的接触力均衡。将待被切割的材料引入切割区域对第二刀片产生了向下力，由此使第二刀片被推向另一刀片。材料越厚，所产生的力越大。如图7所示的倾斜角X确定了将刀片推在一起的用力程度，与剪切力成比例。对于切割器，已经发现该布置是最有利的，因为固定刀片具有小的和固定的接触区，如果速度和力是高的，那么该接触区倾向于变热。加热可以造成局部磨损，导致不稳定操作和切割边缘的劣化，尤其是当迅速地将切割器滚动入位置而不切割时。

剪切纸或其他片材料所需要的力用于将刀片拉在一起，使得仅需要小的刀片预载荷。这意味着使得切割器向后行进的摩擦是非常低的，当切割轻的纸时稍微较高，且仅当切割较重的纸/卡片时显著增加。

参考图9至图11，阐明了切割设备510，切割设备510包括两个臂512和513、第一切割刀片515和第二切割刀片516，两个臂512和513枢轴地连接在一起以形成剪刀样配置，第一切割刀片515固定于所述臂中的第一个的边缘或与该边缘成整体，第二切割刀片516枢轴地安装于所述臂中的第二个，使得在切割操作期间切割力使第二刀片向第一刀片枢轴地运动。

第二臂513包括在其中的凹槽520，凹槽520用于将第二刀片的一部分容纳在其中，以便形成第二刀片的枢轴区域521。凹槽在第二臂的大体轴向方向上是长形的且适合于将第二刀片的与切割边缘相对的边缘容纳在其中。第二切割刀片借助于将边缘保持在凹槽内的合作突出部522和缝524而可操作地安装于第二臂。第二刀片安装于第二臂以便向其提供预切割力以将第二刀片推入与第一刀片接合。

在本说明书中参考的任何在先出版物(或从其获得的信息)、或任何已知资料不被且不应被理解为承认或认同或任何形式的暗示：在先出版物(或从其获得的信息)或已知资料形成本说明书涉及的致力领域内的普通常识的一部分。

除非上下文另有需要，否则贯穿本说明书和以下的权利要求，词语“包含(comprise)”和变化形式例如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”将被理解为意指包括所述整数或步骤或整数或步骤的组但不排除任何其他整数或步骤或整数或步骤的组。

最后，应理解，各种改变、修改和/或添加可以结合到部件的各种结构和布置中，而不偏离本发明的精神或范围。

Claims (17)

1.一种用于切割材料的切割设备，所述设备包括两个刀片，所述两个刀片被布置成使得在一起使用中它们能够实现在它们之间的切割区域中的切割操作，所述刀片被相对于彼此安装，使得它们由于由切割操作引起的切割力而在所述切割区域被推在一起。

2.根据权利要求1所述的切割设备，其中所述刀片中的至少一个被安装成围绕枢轴进行枢轴运动，使得在所述切割操作期间，所产生的切割力或剪切力使该刀片被枢轴地推向另一刀片。

3.根据权利要求2所述的切割设备，包括两个臂，所述两个臂枢轴地连接在一起以形成剪刀样配置，所述切割刀片中的第一刀片固定于所述臂中的第一个的边缘或与所述边缘成整体，第二切割刀片枢轴地安装于所述臂中的第二个，使得在切割操作期间，所产生的切割力或剪切力使所述第二刀片向所述第一刀片枢轴地运动。

4.根据权利要求3所述的切割设备，其中所述第二臂包括在其中的凹槽，所述凹槽用于将所述第二刀片的一部分容纳在其中，以便形成所述第二刀片的枢轴区域。

5.根据权利要求4所述的切割设备，其中所述凹槽在所述第二臂的大体轴向方向上是长形的且适合于将所述第二刀片的与切割边缘相对的边缘容纳在其中。

6.根据权利要求5所述的切割设备，其中所述第二切割刀片借助于将所述边缘保持在所述凹槽内的合作突出部和缝而可操作地安装于所述第二臂。

7.根据权利要求6所述的切割设备，其中所述第二刀片安装于所述第二臂以便向其提供预载荷力以将所述第二刀片推入与所述第一刀片接合。

8.根据权利要求1所述的切割设备，其中，一个刀片是可旋转的切割刀片，且另一刀片是适合于一起合作在切割区域进行切割操作的另外的切割刀片，所述另外的切割刀片被安装成由于在切割操作期间产生的切割力或剪切力而被推向所述可旋转的刀片。

9.根据权利要求8所述的切割设备，其中，所述被固定的刀片包括安装臂和在所述切割区域的切割边缘，所述安装臂以与所述切割边缘间隔开的关系可操作地安装在枢轴区域处，使得切割力倾向于产生朝所述旋转刀片的切割边缘的方向推动所述被固定的刀片的切割边缘的转矩。

10.根据权利要求9所述的切割设备，包括切割主体、所述被固定的切割刀片和具有周围边缘部分的所述可旋转的切割刀片，所述切割主体在工作表面上方可运动，所述可旋转的切割刀片和所述被固定的切割刀片适合于一起合作以提供能够在其中切割片材料的所述切割区域，所述可旋转的切割刀片被安装成围绕轴旋转，所述轴通常相对于所述片材料到所述切割区域的正常进给方向横向延伸，且所述周围边缘部分通过所述切割区域的旋转方向是所述正常进给方向。

11.根据权利要求10所述的切割设备，其中所述旋转切割刀片在所述切割区域中的切向周缘速度不小于所述片材料到所述切割区域的进给速度。

12.根据权利要求11所述的切割设备，包括用于使所述可旋转的切割刀片旋转的驱动器。

13.根据权利要求12所述的切割设备，其中所述驱动器包括驱动轮，所述驱动轮可操作地安装于所述切割主体并适合于当所述切割主体以与所述进给方向相反的方向在所述工作表面上方行进时旋转。

14.根据权利要求13所述的切割设备，其中所述驱动轮经由传动装置可操作地耦合于所述可旋转的切割刀片，当所述切割主体在所述工作表面上方行进时，所述传动装置使所述轮和所述可旋转的切割刀片以相同的方向旋转。

15.根据权利要求14所述的切割设备，其中所述传动装置包括齿轮系。

16.根据权利要求15所述的切割设备，其中所述切割主体包括框架，所述框架具有可操作地安装至其的支撑轮，所述地面接合轮中的至少一个用于提供所述驱动轮。

17.根据权利要求16所述的切割设备，其中相对于当切割时所述设备的正常行进方向，所述支撑轮中的至少一个被布置在所述可旋转的切割刀片前方。

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