PL247496B1

PL247496B1 - Electric oscillating cutting head for CNC machines

Info

Publication number: PL247496B1
Application number: PL441524A
Authority: PL
Inventors: Łukasz Gradzik; Tomasz Gradzik
Original assignee: Gradzik Lukasz Gng Spolka Cywilna; Gradzik Tomasz Gng Spolka Cywilna
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2025-07-14
Also published as: PL441524A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest głowica tnąca oscylacyjna elektryczna do maszyn CNC, stosowana zwłaszcza jako plotery tnące do ciecia i wycinania elementów z tektury, gumy i skóry charakteryzująca się prostą konstrukcją o małych gabarytach i małym ciężarze. Głowica tnąca oscylacyjna elektryczna do maszyn CNC ma korpus (1) w postaci tulei o stopniowo zmniejszającej się średnicy zewnętrznej w kierunku zamocowanego narzędzia tnącego (N), zamknięty od góry deklem (1'). W korpusie (1) zamocowana jest tuleja prowadząca (2) i pierścienień kierujący (3) z kształtowym otworem wewnętrznym do zapobiegania obracaniu się uchwytu mocująco-prowadzącego (4) noża tnącego w korpusie (1) usytuowany nad tuleją prowadzącą (2). Do korpusu (1) zamocowany jest silnik elektryczny bezszczotkowy (5) z elektrycznym złączem obrotowym (6) usytuowany po przeciwnej stronie zamocowania narzędzia tnącego.The subject of the application is an electric oscillating cutting head for CNC machines, used particularly as cutting plotters for cutting and cutting out elements from cardboard, rubber, and leather, characterized by a simple design, small dimensions, and low weight. The electric oscillating cutting head for CNC machines has a body (1) in the form of a sleeve with a gradually decreasing outer diameter towards the mounted cutting tool (N), closed at the top by a cover (1'). A guide sleeve (2) and a guide ring (3) with a shaped internal hole are mounted in the body (1) to prevent rotation of the mounting and guiding holder (4) of the cutting knife in the body (1), located above the guide sleeve (2). A brushless electric motor (5) with an electric rotary connector (6) is mounted to the body (1) on the side opposite the mounting of the cutting tool.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest głowica tnąca oscylacyjna elektryczna do maszyn CNC, stosowana zwłaszcza jako plotery tnące do ciecia i wycinania elementów z tektury, gumy i skóry.The subject of the invention is an electric oscillating cutting head for CNC machines, used especially as cutting plotters for cutting and cutting out elements from cardboard, rubber and leather.

Znane jest do tego celu rozwiązanie głowicy tnącej, w której korpusie zamocowany jest suwliwie poprzez tuleje prowadzące drąg oscylacyjny z zamocowanym na jego końcu uchwytem mocującym z narzędziem tnącym. Zespół napędowy głowicy tnącej do przeniesienia napędu z silnika elektrycznego na drąg z narzędziem tnącym zawiera korbowód z masą wyważającą oraz mimośród, przy czym silnik elektryczny zamocowany jest w korpusie głowicy pod kątem prostym do osi drąga oscylacyjnego.A cutting head solution for this purpose is known in which an oscillating rod with a cutting tool holder attached to its end is slidably mounted in the body via guide bushings. The cutting head drive unit for transmitting power from the electric motor to the rod with the cutting tool includes a connecting rod with a balancing mass and an eccentric, with the electric motor mounted in the head body at a right angle to the axis of the oscillating rod.

Znana jest z hiszpańskiego opisu wynalazku ES2063649B1 głowica oscylacyjna, która wyposażona jest w dwa silniki elektryczne połączone z numeryczną kontrolą CNC maszyny. Jeden z tych silników przesyła ruch skrętu do śruby kulowej za pomocą przekładni paska. Nakrętka tego mechanizmu śrubowego porusza się liniowo i pionowo po prowadzeniu w korpusie głowicy, przez co pionowy ruch nakrętki powoduje przesunięcie osiowe wału głównego, należycie kierowanego wewnątrz wału planetarnego, które można swobodnie obracać przez łożyska osiowe ustalone w po dporach. Liniowe przemieszczanie wału głównego jest wykonywane w tulei przez ślizganie się na warstwie specjalnego materiału, który został wstrzyknięty do jej wnętrza. Odczyt CNC przemieszczenia liniowego jest przeprowadzany za pomocą enkodera silnika. Drugi silnik elektryczny służy do przesyłania ruchu skrętu do głównego wału, poprzez przekładnię pasową, aby oś główna lub oscylująca miała zarówno ruch podłużny, jak i obrotowy.The Spanish invention ES2063649B1 describes an oscillating head equipped with two electric motors connected to the machine's CNC numerical control system. One of these motors transmits the rotational motion to the ball screw via a belt drive. The nut of this screw mechanism moves linearly and vertically along a guide in the head body. This vertical movement of the nut causes axial displacement of the main shaft, which is properly guided within the planetary shaft, which can rotate freely through axial bearings fixed in the supports. Linear displacement of the main shaft is achieved in the sleeve by sliding on a layer of special material injected into it. CNC reading of the linear displacement is performed using a motor encoder. The second electric motor transmits the rotational motion to the main shaft via a belt drive, allowing the main or oscillating axis to have both longitudinal and rotational movement.

W dolnej części wału głównego znajduje się uchwyt mocujący do narzędzia tnącego.At the bottom of the main shaft there is a mounting bracket for the cutting tool.

Celem wynalazku jest opracowanie prostej konstrukcji głowicy oscylacyjnej elektrycznej do maszyn CNC umożliwiającej zmniejszenie jej gabarytu i ciężaru.The aim of the invention is to develop a simple design of an electric oscillating head for CNC machines that allows for a reduction in its size and weight.

Istota głowicy tnącej oscylacyjnej elektrycznej do maszyn CNC posiadającej obudowę z zamocowanym w niej suwliwie uchwytem mocująco-prowadzącym do narzędzia tnącego oraz zespół napędowy zawierający silnik elektryczny, korbowód i masę wyrównoważającą, polega na tym, że silnik elektryczny w postaci silnika elektrycznego bezszczotkowego zamocowany jest do korpusu głowicy, po przeciwnej stronie zamocowania narzędzia tnącego. Na wale wirnika silnika elektrycznego zamocowany jest korbowód wyważający i korbowód napędowy połączony z uchwytem mocująco-prowadzącym narzędzia tnącego poprzez element łącznikowy zamocowany obrotowo w główce korbowodu napędowego. Masa wyrównoważająca jest połączona obrotowo z główką korbowodu wyważającego, przy czym masa wyrównoważająca jest zamocowana suwliwie w prowadnicy, zamocowanej do obudowy silnika elektrycznego. Kierunek przesuwu masy wyrównoważającej w prowadnicy jest równoległy do kierunku ruchu uchwytu mocująco-prowadzącego narzędzia tnącego.The essence of an electric oscillating cutting head for CNC machines, which has a housing with a slidingly mounted mounting and guide holder for the cutting tool and a drive unit containing an electric motor, connecting rod, and balancing mass, is that the electric motor, in the form of a brushless electric motor, is mounted to the head body, on the side opposite the cutting tool mounting. A balancing connecting rod and a drive connecting rod are mounted on the electric motor's rotor shaft, connected to the mounting and guide holder of the cutting tool via a connecting element pivotally mounted in the head of the drive connecting rod. The balancing mass is pivotally connected to the head of the balancing connecting rod, and the balancing mass is slidably mounted in a guide mounted to the electric motor housing. The direction of travel of the balancing mass in the guide is parallel to the direction of movement of the mounting and guide holder of the cutting tool.

Korzystnym jest, gdy uchwyt mocująco-prowadzący ma postać cylindra z kołnierzem.It is advantageous if the mounting and guiding holder has the form of a cylinder with a flange.

Korzystnym jest, gdy element łącznikowy ma kształt odwróconej litery T o niesymetrycznych ramionach.It is advantageous when the connecting element has the shape of an inverted T with asymmetrical arms.

Korzystnym jest, gdy masa wyrównoważająca ma formę wałka.It is advantageous if the balancing mass has the form of a shaft.

Korzystnym jest, gdy prowadnica masy wyrównoważającej ma postać tulei.It is advantageous if the balancing mass guide is in the form of a sleeve.

Rozwiązanie według wynalazku, w którym zastosowany silnik elektryczny bezszczotkowy zamocowany został w korpusie po przeciwnej stronie zamocowania narzędzia tnącego, umożliwiło zmniejszenie gabarytu głowicy, zaś zastosowanie w zespole napędowym dwóch korbowodów połączonych odpowiednio z innymi częściami współpracującymi pozwoliło zmniejszyć ciężar głowicy tnącej, zwłaszcza poprzez zastosowanie uchwytu mocującego narzędzie tnące zamiast drąga oscylacyjnego, a w konsekwencji wpłynęło na zmniejszenie hałasu zespołu napędowego.The solution according to the invention, in which the brushless electric motor was mounted in the body on the opposite side of the cutting tool mounting, made it possible to reduce the head's dimensions, and the use of two connecting rods in the drive unit, connected to other cooperating parts, made it possible to reduce the weight of the cutting head, especially by using a holder for mounting the cutting tool instead of an oscillating rod, and consequently reduced the noise of the drive unit.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia głowicę tnącą oscylacyjną elektryczną do maszyn CNC w przekroju podłużnym, fig. 2 głowicę w widoku aksonometrycznym bez korpusu i dekla, fig. 3 - korpus głowicy w widoku aksonometrycznym, w rozstawieniu, a fig. 4 - zespół napędowy bez silnika elektrycznego w widoku aksonometrycznym, w rozstawieniu.The subject of the invention is shown in an example embodiment in the drawing, where Fig. 1 shows an electric oscillating cutting head for CNC machines in a longitudinal section, Fig. 2 shows the head in an axonometric view without the body and cover, Fig. 3 - the head body in an axonometric view, in an arrangement, and Fig. 4 - the drive unit without an electric motor in an axonometric view, in an arrangement.

Głowica tnąca oscylacyjna elektryczna do maszyn CNC ma korpus 1 w postaci tulei o stopniowo zmniejszającej się średnicy zewnętrznej w kierunku zamocowanego narzędzia tnącego N, zamknięty od góry deklem 1’. W korpusie 1 zamocowana jest tuleja prowadząca 2 i pierścienień kierujący 3 z kształtowym otworem wewnętrznym 3’ do zapobiegania obracaniu się uchwytu mocująco-prowadzącego 4 noża tnącego N w korpusie 1 usytuowany nad tuleją prowadzącą 2. Do korpusu 1 zamocowany jest silnik elektryczny bezszczotkowy 5 z elektrycznym złączem obrotowym 6 usytuowany po przeciwnej stronie zamocowania narzędzia tnącego N, na którego wale 7 wirnika 8 w postaci magnesu neodymowego zamocowany jest korbowód wyważający 9 i korbowód napędowy 10, który połączony jest z uchwytem mocująco-prowadzącym 4 narzędzia tnącego N poprzez element łącznikowy 11 zamocowany obrotowo w główce 12 korbowodu napędowego 10. Uchwyt mocująco-prowadzący 4 ma postać cylindra z kołnierzem 4’ o kształcie odpowiadającym kształtowemu otworowi wewnętrznemu 3’ pierścienia kierującego 3. Główka 13 korbowodu wyważającego 9 jest połączona obrotowo z masą wyrównoważającą 14 w formie wałka, która zamocowana jest suwliwie w prowadnicy 15 w formie tulejki, zamocowanej do obudowy 5’ silnika elektrycznego 5, a kierunek przesuwu masy wyrównoważającej 14 w prowadnicy 15 jest równoległy do kierunku ruchu uchwytu mocująco-prowadzącego 4 narzędzia tnącego N.The electric oscillating cutting head for CNC machines has a body 1 in the form of a sleeve with a gradually decreasing outer diameter towards the mounted cutting tool N, closed at the top with a cover 1’. In the body 1 there is mounted a guide sleeve 2 and a guide ring 3 with a shaped internal hole 3' to prevent rotation of the mounting and guiding holder 4 of the cutting knife N in the body 1 located above the guide sleeve 2. A brushless electric motor 5 with an electric rotary joint 6 is mounted to the body 1, located on the opposite side of the mounting of the cutting tool N, on the shaft 7 of the rotor 8 of which a balancing connecting rod 9 and a driving connecting rod 10 are mounted in the form of a neodymium magnet, which is connected to the mounting and guiding holder 4 of the cutting tool N via a connecting element 11 rotatably mounted in the head 12 of the driving connecting rod 10. The mounting and guiding holder 4 has the form of a cylinder with a collar 4' of a shape corresponding to the shaped internal hole 3' of the guide ring 3. The head 13 The balancing connecting rod 9 is rotatably connected to the balancing mass 14 in the form of a shaft, which is slidably mounted in the guide 15 in the form of a sleeve, attached to the housing 5' of the electric motor 5, and the direction of movement of the balancing mass 14 in the guide 15 is parallel to the direction of movement of the mounting and guiding holder 4 of the cutting tool N.

Wykaz oznaczeń na rysunku:List of markings in the drawing:

1. Korpus.1st Corps.

1’. Dekiel.1'. Lid.

2. Tuleja prowadząca.2. Guide sleeve.

3. Pierścień kierujący.3. Guide ring.

3’. Kształtowy otwór wewnętrzny.3'. Shaped inner hole.

4. Uchwyt mocująco-prowadzący.4. Mounting and guiding handle.

4’. Kołnierz uchwytu mocująco-prowadzącego.4'. Clamping and guiding bracket flange.

5. Silnik elektryczny bezszczotkowy.5. Brushless electric motor.

5’. Obudowa silnika elektrycznego.5'. Electric motor housing.

6. Elektryczne złącze obrotowe.6. Electrical rotary joint.

7. Wał.7. Rampart.

8. Wirnik w postaci magnesu neodymowego.8. Rotor in the form of a neodymium magnet.

9. Korbowód wyważający.9. Balancing connecting rod.

10. Korbowód napędowy.10. Drive connecting rod.

11. Element łącznikowy.11. Connecting element.

12. Główka korbowodu napędowego.12. Connecting rod head.

13. Główka korbowodu wyważającego.13. Balancing connecting rod head.

14. Masa wyrównoważająca.14. Balancing mass.

15. Prowadnica.15. Guide.

N. Narzędzie tnące.N. Cutting tool.

Claims

1. Electric oscillating cutting head for CNC machines having a housing with a slidably mounted mounting and guiding holder for a cutting tool and a drive unit comprising an electric motor, a connecting rod and a balancing mass, characterised in that an electric motor (5) in the form of a brushless electric motor is mounted to the body (1) of the head, on the opposite side of the mounting of the cutting tool (N), wherein a balancing connecting rod (9) is mounted on the shaft (7) of the rotor (8) of the electric motor (5) and a driving connecting rod (10) are connected to the mounting and guiding holder (4) of the cutting tool (N) via a connecting element (11) rotatably mounted in the head (12) of the driving connecting rod (10), and the balancing mass (14) is rotatably connected to the head (13) of the balancing connecting rod (9), wherein the balancing mass (14) is slidably mounted in the guide (15) attached to the housing (5') of the electric motor (5), and the direction of movement of the balancing mass (14) in the guide (15) is parallel to the direction of movement of the mounting and guiding holder (4) of the cutting tool (N).

2. Oscillating cutting head according to claim 1, characterized in that the mounting and guiding holder (4) is in the form of a cylinder with a flange (4').

3. Oscillating cutting head according to claim 1, characterized in that the connecting element (11) has the shape of an inverted T-letter with asymmetrical arms.

4. Oscillating cutting head according to claim 1, characterized in that the balancing mass (14) is in the form of a shaft.

5. Oscillating cutting head according to claim 1, characterized in that the guide (15) of the balancing mass (14) is in the form of a sleeve.