TWI526290B - 發泡材料切割機及用於切割發泡塊材之方法 - Google Patents

Description

發泡材料切割機及用於切割發泡塊材之方法

本申請案主張於2009年12月1日提出申請之德國第10 2009 056 446.2號專利申請案之優先權，而該案之揭示內容係以引用之方式併提於本文中。

本發明係有關於一種具有一環形帶狀刀具之發泡材料切割機。

在切割發泡材料時，通常會使用機器，而這類機器中則配用一種可自由運行例如一至三公尺大長度之環形帶狀刀具。此係意謂著這帶狀刀具並不支撐在諸側部或於後部上。此類機器可配備有一成水平方向或垂直方向配置之帶狀刀具。

當切割例如聚氨酯、聚乙烯或其他等等之厚重或抗壓縮發泡材料時，此帶狀刀具之輪廓誤差尤其可在輪廓切割之過程中察覺到，而此輪廓誤差發生在整個加工寬度上。由於此帶狀刀具具有較大之未受支撐長度，此輪廓誤差事實上對於寬度達2.5公尺以上之塊材而言，不可避免。依材料之諸物理性質以及例如切割速度、刀具銳利度、刀具張力等之切割參數，且亦依輪廓之形狀而定，該輪廓誤差可能在塊材之中間部分導致與待切割部件的已設定弧度間存在難以接受之偏差。

在習知機器中，帶狀刀具藉隨同刀具運動之中央臂而被支撐在切割部分的中間或在不同的位置。然而，此一手段只能用在下列情況下下，即兩發泡塊材並列放置以致例如兩較小墊材也被同時地並列切割，或只有一小的塊材被加工情況下。

另外，具特殊幾何形狀之帶狀刀具用來降低大發泡塊材上之輪廓誤差。這當中有些例如具有一鋸齒型切刃之帶狀刀具，或此類刀具包括一被研磨成波浪狀或類似圓頂形狀之切刃(類似麵包切刀的切刃形狀)。然而，這些切割手段具有一固有缺失：他們因形狀因素而無法被重新磨利。由於此類刀具在其使用壽命期間因材料中所執行之切割工序而導致變鈍，所以切割速度會因這些刀具無法在磨利而必須降低，或隨著時間過去，須將一直持續增大之輪廓誤差列入考量。只有一經常重新磨利帶狀刀具可在其整個使用壽命期間到不變之切割品質以及始終不變之切割速度。一鋸齒型帶狀刀具可磨利，但諸齒之前部將隨著時間而被磨耗掉，此會導致切齒功效之降低，或甚至導致該齒在工序中被整個磨光。因此，鋸齒型帶狀刀具根本不研磨，或僅被進行一短且輕微之研磨，而此在較長時間之操作使用後仍將會造成前述之負面效果。

另外，鋸齒型刀具或被磨成具有多個波浪狀或圓頂形狀切刃之刀具無法在相同之高張力下操作，此乃因為，依這些刀具的製程而定，由帶狀刀具鋼所製成之鋸齒形狀的例如凹口效應會在較高張力下助長破裂。此外，一鋸齒形刀具之經減小的橫向截面也將降低可能之預張力。由於刀具之較低預張力，將使得輪廓誤差之增大變為不可避免。

另外，振盪式帶狀刀具乃習知的，其中在切割區域內，一短長度之刀具(大部分是鋸齒型之刀具或一切割線)藉一振盪裝置，被來回地驅動於刀具之縱長方向上。然而，由於此機器之幾何結構，使得這些刀具也無法被磨利。因此，這些機器之切割速度是很低的。

除此之外，軍刀鋸是習知的，其中除了被垂直上下運動之鋸片的衝程運動(與切割方向垂直)外，可選擇地起動水平之鐘擺運動(朝切割方向)，此將會造成該鋸片在下行衝程期間(在此鋸之橫進給期間)向前運動，以便可較深地切割入待切割之材料內。依材料而定，這將導致切割中所產生之鋸屑大小的改變，使此鋸可有較大之向前拉力，亦即，使操作者可用較少的力工作之改良性，及最後獲致一較佳之切割結果。在上行運動時，此鋸將被略微向後引導，以便可排出所產生之鋸屑，或可騰出空間，以利從此鋸之間隙處移出這些鋸屑。

本發明之一目的在於提供一種發泡材料切割機，其中藉由利用一種環形帶狀刀具，仿效波浪型刀刃之切割性能，然而在此情形下，此刀具卻可被磨利。

本發明之發泡材料切割機被界定於申請專利範圍第1項中。

根據本發明，至少一刀具引導件包括一振盪裝置，其在刀具平面上且垂直於諸刀刃振盪地驅動該刀具。依此方式，此帶狀刀具在縱向向前運動之外，另被賦予額外之鐘擺式同時橫向運動。在此，此帶狀刀具之總合運動(相對於一位於發泡材料上之可選擇點)可被比擬為一具有波浪型研磨形狀之帶狀刀具前刀刃的運動。該刀具沿著切割區相對於該發泡材料執行波狀振盪運動。

本發明結合波浪型刀具之優點(亦即較精細的切割與較低的切割阻力，及因而導致之較低的輪廓誤差)與一平滑型帶狀刀具之優點(亦即，可承受較大之張力及可被連續地重新磨利)。

本發明較佳地係與輪廓切割機配合使用，但亦可與其他類型之切割機配合使用，其中帶狀刀具自由地運行於一水平、垂直、或傾斜之工作區。

因為自由運行於切割區之帶狀刀具只可在相對於塊材被側面地安置之刀具引導件處才能被引導並影響，故該刀具之可控制扭矩及該振盪運動在這些位置被引發。本發明係基於由一振動產生器所造成之刀具的振盪橫向運動，而此振動產生器安置在帶狀刀具之刀具引導件(扭矩引導件)，亦即在其中自由運行之帶狀刀具離開引導件並進入發泡材料或其中帶狀刀具離開發泡材料並返回引導件內的兩個位置。

較佳地設置成該兩刀具引導件均包括振盪裝置，其在刀具平面上且垂直於諸刀刃振盪地驅動該刀具。此諸振盪裝置可被同步化，亦即相對於時間被一致化，以便其等可同步地振盪。然而，由於切割區大約有一至三公尺的大長度，此一同步化通常不需要。

當振盪頻率使得波長(亦即振盪在帶狀刀具之縱向方向上所產生的局部效果)處於20mm與100mm間之時，已獲得最佳結果。此處，振幅被選擇成使得其介於刀刃角長度的四分之一與三倍之間。此刀刃角係此帶狀刀具終止於刀刃處之斜削角。

在本發明之一較佳實施例中，其被設置成使得至少一振盪裝置係為一被偏心支撐之支持滾輪。此支持滾輪支撐該後刀刃。此支持滾輪之旋轉運動造成該帶狀刀具之橫向振盪(相對於刀具之縱長方向成橫向)。在此，切割壓力或諸刀具圓盤之設定/偏位會將刀具壓抵住支持滾輪，以便可達到一恆定之接觸(因此一恆定之振動產生)。此偏心支持滾輪本身並不需要驅動裝置，因為其係由向前通過之刀具所帶動。振盪頻率由此支持滾輪之直徑所決定，而振幅則由其偏心度所決定。

也可使用其他類型之振盪裝置，諸如一壓電式振盪器或一電磁式振盪器。

本發明之一包含其最佳實施例之完整且使熟習本藝之人士可據以實施本發明的揭示內容被詳細地提出於下列配合參照諸圖之說明中。

第1圖係一發泡材料切割機之前視圖，其係以一欲被切割機之帶狀刀具所切割之將送達的發泡塊材為觀點所觀看到者。此切割機包括一矩形鋼性機架10，其中帶狀撓性刀具11沿著一軌道循環。刀具11係一環形刀具，亦即其形成一封閉迴路。若干刀具圓盤12,13,14及15被可轉動地支撐在機架10之諸角落中，而帶狀刀具11則繞此諸圓盤之周圍循環。驅動此諸圓盤中之一，藉此，使得此刀具可沿著其軌道運動。

在此軌道之下區段中，刀具11形成一切割區11a，而待切割之發泡材料在一輸送機上被輸送通過此切割區。在此切割區11a中，刀具在無引導或支撐下運動。切割區11a係由多個刀具引導件16,17所限定。這些引導件係適於以一種經控制之方式繞著此帶狀刀具之縱軸轉動，以使可改變此刀具之攻角或可遵循輪廓線。

第2圖係刀具11與諸刀具引導件16,17之俯視平面圖。在切割區11a中自由運轉且未被引導之帶狀刀具11具有一銳利之前刀刃11b及一鈍的後刀刃11d。此與刀刃11b相鄰之尖銳前部被稱為刀刃角11c。

根據本發明，諸刀具引導件16,17包括振盪裝置，其導致刀具11振盪，而此諸振盪以雙箭頭20表示。此諸振盪擴展於刀具平面中且垂直地擴展至兩刀刃。雖然所使用之刀具的刀刃11b係直線的，但此刀具之向前運動21與振盪運動仍可達到一波浪型刀具在工件上之效果。

第3圖示意地顯示刀具引導件16之內部結構。此刀具引導件包括一可供刀具11穿過其中之殼體23，且此殼體容納一支持滾輪25，其被支撐以便可自由轉動並用其圓圍表面來支撐刀具11之後刀刃11d。一引導滾輪26被支撐在與該支持滾輪相對立處。

此支持滾輪25被支撐在一軸線28上，且其圓周表面29相對於軸線28成偏心。因此，由支持滾輪25所支撐之刀具11相對於此切割裝置，運動在切割方向上，且同時來回地振盪。此支持滾輪25構成振盪裝置24。振盪之振幅係由偏心之程度決定。振盪之波長係由支持滾輪25之圓周決定。

刀具11通過一引導間隙30，其以一種經控制之方式繞此刀具之縱軸而轉動，以便可改變此刀具之攻角。

第4圖說明振盪裝置24之另一實施例。此振盪裝置包括一壓電或氣動或磁性式振盪器32，其將一成直角振盪之支撐元件33驅動至後刀刃11d。支撐元件33支撐此後刀刃11d。此刀刃在此支撐元件上之接觸可藉切割壓力確保，而藉此切割壓力，使得工件可壓抵該刀具。藉一電控式振盪裝置32，振盪頻率及振盪振幅可在不需修改機器下，隨意改變。

雖然本發明以配合參照其多個特定之說明性實施例而被敘述及圖示於上文中，但此並非意欲將本發明限定在這些被以圖例說明之實施例。那些熟習本項技藝之人士當知，各種不同之變更與修改均可在不脫離如後附之申請專利範圍所界定之本發明的真實範圍而被達成。本發明因此意欲涵蓋所有這類落在後附申請專利範圍及其均等範圍內的變更與修改。

10．．．機架

11．．．刀具

11a．．．切割區

11b．．．前刀刃

11c．．．刀刃角

11d．．．後刀刃

12/13/14/15．．．刀具圓盤

16/17．．．刀具引導件

20．．．振盪運動

21．．．向前運動

23．．．殼體

24．．．振盪裝置

25．．．支持滾輪

26．．．引導滾輪

28．．．軸線

29．．．圓周表面

30．．．引導間隙

32．．．振盪器

33．．．支撐元件

第1圖係一水平輪廓切割機之前視圖，其限於顯示此切割總成，

第2圖係一顯示具有兩個刀具引導件之帶狀刀具之切割區域的示意圖，其中顯示了多個振盪方向，

第3圖係一顯示諸刀具引導件中之一者的放大比例圖，而該引導件具有一設置於其中之振盪裝置，及

第4圖係第3圖所示者之一可替代實施例，其具有一不同之振盪裝置。

10．．．機架

11．．．刀具

11a．．．切割區

12/13/14/15．．．刀具圓盤

16/17．．．刀具引導件

Claims (6)

1. 一種發泡材料切割機，其包括一環形帶狀刀具(11)，該刀具具有一銳利前刀刃(11b)與一鈍的後刀刃(11d)，並沿著一軌道循環在複數個刀具圓盤(12,13,14,15)的周圍，該軌道包括一切割區(11a)，其中配置有複數個刀具引導件(16,17)，其特徵在於：該等刀具引導件(16,17)中之至少一者包括一振盪裝置(24)，其驅動該刀具(11)沿刀具平面擺動及驅動該刀具(11)與該等刀刃成垂直地振盪，該刀具(11)沿著切割區(11a)相對於該發泡材料執行波狀振盪運動。
2. 如申請專利範圍第1項之發泡材料切割機，其中該等刀具引導件兩者均包括振盪裝置，其驅動該刀具以使其在該刀具平面上及與該等刀刃成垂直地振盪。
3. 如申請專利範圍第1項之發泡材料切割機，其中該至少一振盪裝置(24)係一被偏心支撐之支持滾輪(25)。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之發泡材料切割機，其中該至少一振盪裝置(24)係一壓電式振盪器、一氣動式振盪器、或一電磁式振盪器。
5. 如申請專利範圍第3項之發泡材料切割機，其中該支持滾輪(25)係一由該刀具(11)所驅動之惰輪。
6. 一種用於切割發泡塊材之方法，其利用一具有一銳利前刀刃與一鈍的後刀刃之刀具， 其特徵在於：該刀具被驅動而在該刀具平面上並與該等刀刃成垂直地振盪。