TWI579126B - 切割機 - Google Patents

Description

切割機

本發明是有關於一種切割機，且特別是有關用於切割塑膠與發泡材料的切割機。

關於切割機，特別是用於切割塑膠和發泡材料的切割機，正面臨切割品質、速度與穩固性不斷成長的需求。切割機所切割的塑膠與發泡材料變得比以往更重、更硬或更耐碎。做為切割材料的例子，不僅止於軟質發泡材料的範疇，例如是床墊或家具，舉例來說，亦需要切割硬質與半硬質的聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)或聚苯乙烯(PS)發泡材料，此些發泡材料可做為建築、冰箱或汽車內隔熱材料。

多年來，切割機用於切割與切斷發泡材料等。帶狀裁刀經過多數個裁刀偏轉滑輪，且帶狀裁刀於切割區中自由跨距的長度達2.5公尺。切割機是習知的，例如是申請人的文件DE 11 84 069或DE 75 50 595。然而，此些切割機將帶狀裁刀送回至材料上是必要的，使得帶狀裁刀的循環需要一個大的框架。從DE 101 29 909中得知一種切割機，其中之帶狀裁刀係藉由裁刀旋轉頭來扭轉，用以施行輪廓切割(contour cutting)。

進一步了解的是，切割機可使用以相反方向被導引的裁刀。由於裁刀以相反方向的配置，可進行一特別有利的切割，微觀上，於材料的撕裂處，相反方向的配置將影響撕裂的速度為裁刀以單一方向被導引的兩倍。

帶狀裁刀以相反方向被導引是習知的，例如是參照JP 06-182691和DE 101 29 909 A1。

用裁刀以相反方向被導引的某些習知的切割機，有著難以施行輪廓切割的問題，此問題係由於導引裁刀的類型，機器有大部分必須跟著裁刀的切割部分轉向。如上所述，僅轉向帶狀裁刀的切割部分，是不可能使用雙帶狀裁刀的，係由於帶狀裁刀扭轉時會相對於彼此偏移(offset)。

例如是DE 101 29 909 A1中的切割機，現已發現，由於在導引裝置中巨大的應力，刀具的使用壽命相對較短。

因此，本發明的目的是提供一種切割機，具有一環形帶狀裁刀，其中帶狀裁刀於其切割區中以相反方向被導引，此導引裝置以極少量的技術努力(little technical effort)實現的裝置，同時，實現使用壽命長的帶狀裁刀。

本發明的切割機包括一環形(endless)帶狀裁刀(band knife)，帶狀裁刀以相反方向被導引於帶狀裁刀之迴轉區中，形成一切割區。因此，帶狀裁刀以相反方向被導引的此些區段，共同做出一切口。此外，切割機更包括一第一偏轉裝置及一第二偏轉裝置，用以偏轉與送回帶狀裁刀。第一及第二偏轉裝置偏轉與送回帶狀裁刀，無需各別的反向彎曲循環(reverse bending cycle)。換句話說，在第一及第二偏轉裝置中，僅經由單一彎曲循環偏轉與送回帶狀裁刀。於此，單一彎曲循環指的是帶狀裁刀的彎曲僅於一個方向，使得帶狀裁刀僅受到一動態彎曲負載。舉例來 說，在一單一彎曲循環中，一帶狀裁刀從直線路徑至彎曲路徑再回到直線路徑的過程中被偏轉。相反地，在一反向彎曲循環中，帶狀裁刀一開始彎曲，接著直線前進，且於之後以相反方向被彎曲。反向彎曲循環，例如是DE 101 29 909 A1中的環形帶狀裁刀。

近來已發現，此反向彎曲循環於帶狀裁刀上會導致非常高的應力，使得帶狀裁刀可能會過早斷裂。因此，帶狀裁刀的使用壽命將相對的低。本發明的切割機，其偏轉裝置偏轉與送回帶狀裁刀，無需一反向彎曲循環。因此，帶狀裁刀上的應力低，且使用壽命相較於先前技術可實質上的延長。當導引無需反向彎曲循環，例如僅使用單一彎曲循環，帶狀裁刀的截面中個別的部分，僅再次壓縮並放鬆。其它截面的部分僅再次拉伸並放鬆。相對地，在一反向彎曲循環中，上述的部分均被壓縮並拉伸。此導致材料過早疲勞與帶狀裁刀的破裂。

此外，藉由提供第一及第二偏轉裝置，本發明的切割機可實現一個非常小型的結構，相對於上述此些裝置可以極小量的技術努力的方式實現。

本發明可更進一步提供於完整的迴轉過程中，被導引於無需反轉彎曲循環的帶狀裁刀。換句話說，於第一及第二偏轉裝置中，帶狀裁刀總是僅以相同的方向彎曲。

本發明之一較佳實施例中，第一偏轉裝置及第二偏轉裝置各包括一第一裁刀滑輪裝置及一第二裁刀滑輪裝置。經由實現第一及第二偏轉裝置成為裁刀滑輪裝置，裁刀滑輪裝置的裁刀滑輪用以偏轉帶狀裁刀，以特別簡單的 方式偏轉與送回帶狀裁刀。此外，一裁刀滑輪上有一特別簡單的帶狀裁刀的驅動器。各裁刀滑輪裝置可包括至少一裁刀滑輪。當然，也有可能是一裁刀滑輪裝置包括一個以上的裁刀滑輪。

本發明之一特別佳的實施例中，第一及第二裁刀滑輪裝置分別導引帶狀裁刀，於偏轉方向中通過刀股(knife strand)送入偏轉裝置，及通過刀股離開偏轉裝置。因此，在直接相鄰偏轉裝置的區域中，帶狀裁刀以相反方向被導引，並形成刀股送入偏轉裝置，及形成刀股離開偏轉裝置。於偏轉裝置中，第一及第二裁刀滑輪導引裁刀通過此區域。為了達成這一點，本發明為了導引帶狀裁刀通過刀股，可提供第一及第二裁刀滑輪於帶狀裁刀的路徑中產生一偏移。現已發現，此帶狀裁刀的導引，相對於藉由一反向彎曲循環所引起的應力，僅於帶狀裁刀上導致少量的應力，使得帶狀裁刀的使用壽命未受到全面的影響，或只有影響相對小的程度。因此，本發明之切割機可允許以簡單的方式，無需反向彎曲循環以偏轉及送回帶狀裁刀。

在本發明之一實施例中，各裁刀滑輪裝置包括至少一裁刀滑輪。裁刀滑輪裝置亦可包括多於一裁刀滑輪。在一較佳實施例中，各裁刀滑輪裝置包括一裁刀滑輪，使得各偏轉裝置具有兩個裁刀滑輪。帶狀裁刀可藉由裁刀滑輪，以特別有利的方式偏轉。此外，帶狀裁刀可藉由裁刀滑輪，以特別有利的方式驅動。

各裁刀滑輪裝置的至少一裁刀滑輪相對於垂直切割面延伸的主平面傾斜。因此，能夠有利地達成導引帶狀裁 刀通過刀股送入與離開偏轉裝置各別所必需的偏移量。經由傾斜裁刀滑輪，帶狀裁刀被導引沿著稍微扭轉的裁刀滑輪。在本發明之一實施例中，各裁刀滑輪裝置包括一裁刀滑輪，藉由第一裁刀滑輪裝置的裁刀滑輪，送入偏轉裝置的帶狀裁刀，被導引通過刀股送入偏轉裝置，或通過刀股離開偏轉裝置，以及藉由第二裁刀滑輪裝置的裁刀滑輪送回至刀股並離開偏轉裝置。於此，第一裁刀滑輪裝置之裁刀滑輪係相對於第二裁刀滑輪裝置之裁刀滑輪傾斜至一方向。帶狀裁刀纏繞於各裁刀滑輪的纏繞角度超過270°。在本發明的文意中，主平面係垂直於切割平面，亦垂直於切割方向。

在本發明之一實施例中，在切割區中，帶狀裁刀的側面彼此接觸。換句話說，在切割區中，帶狀裁刀的側面被導引於以相反方向沿彼此滑動。因此，本發明的切割機可做到特別精細的切割。

在本發明之一實施例中，可提供一刀導引件於切割區的上游及/或下游。由於在切割的操作過程中，帶狀裁刀係支撐於刀導引件上，使用此刀導引件，切割的品質可提高，以及在切割的操作過程中，帶狀裁刀的振盪與移動可因此減少。此外，刀導引件確保帶狀裁刀的側翼(flank)在切割區中彼此接觸，可達到非常精細的切割。

依據本發明，帶狀裁刀於一側邊上具有一切角(chamfer)的切割邊緣，較佳的為鋸齒狀切割邊緣。由於相反方向的配置，於切割邊緣一側邊上具有切角的帶狀裁刀，在切割區中形成兩側切角的切割邊緣。因此，可達到 特別高的切割品質。

在本發明之一特別佳的實施例中，提供至少一研磨裝置，設置於帶狀裁刀的迴轉路徑中。使用研磨裝置，帶狀裁刀可不斷地在切割的過程中被削尖，可達到不變的高切割品質。

在此方面，可提供研磨裝置設置於迴轉段中。這具有以下優點，研磨裝置不影響帶狀裁刀的偏轉。此外，研磨裝置設置於緊鄰切割區的上游，使得帶狀裁刀於切割操作前可立即地進行削尖。

本發明之一實施例中，於相反方向，研磨裝置僅削尖帶狀裁刀的一切角。因此，一次循環中僅削尖一次帶狀裁刀的切角。這具有的優點是，帶狀裁刀的切角總是經由同樣的研磨裝置來削尖，使得於相反方向中帶狀裁刀被導引的部分，各具有完全相同的切角長度與相同的切角角度。因此，於相反方向中帶狀裁刀被導引的部分可形成一對稱的切割邊緣，由此，可以達到特別高的切割品質。

在本發明的切割機中，可進一步地提供第一及第二偏轉裝置設置於一共同的框架上，此框架以可樞轉的方式來支撐。因此，藉由與第一及第二偏轉裝置樞轉的整個帶狀裁刀，可製作一輪廓切割。

本發明有利地提供至少一裁刀滑輪裝置，包括一驅動器。在此方面，裁刀滑輪裝置其中之一裁刀滑輪藉由此驅動器驅動。特別是，僅驅動整個切割機中單一裁刀滑輪。由此，在帶狀裁刀的迴轉過程中，可避免多數個裁刀滑輪的不同步驅動，而導致帶狀裁刀上的應力或震盪。

在本發明之一實施例中，提供至少一裁刀滑輪裝置，包括一張力裝置。帶狀裁刀的張力可藉由張力裝置來調節。因此，帶狀裁刀的張力可調節至材料被切割的程度，也可以補償由於熱膨脹而改變的裁刀張力。更進一步地，裁刀滑輪裝置的多數個裁刀滑輪分別包括一張力裝置，張力裝置允許在主平面中裁刀滑輪的位移。兩個不同的裁刀滑輪裝置中的多數個裁刀滑輪可共用一張力裝置。較佳地，僅提供未裝載驅動器的此些裁刀滑輪包括一張力裝置。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉範例性實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖繪示本發明之切割機1的上視圖。

切割機1包括一帶狀裁刀3，帶狀裁刀3以環形的方式被導引。帶狀裁刀3以相反方向被導引於迴轉區段5中，形成一切割區7。

切割機1包括一第一偏轉裝置9與一第二偏轉裝置11，各別用以偏轉與送回帶狀裁刀3。經由第一偏轉裝置9與第二偏轉裝置11偏轉與送回帶狀裁刀3，無需一反向彎曲循環。換句話說，帶狀裁刀3於第一偏轉裝置9與第二偏轉裝置11中各僅以單一彎曲循環。

第一偏轉裝置9包括一第一裁刀滑輪裝置13與一第二裁刀滑輪裝置15。第一裁刀滑輪裝置13與第二裁刀滑輪裝置15各包括一裁刀滑輪17，帶狀裁刀3被導引繞著 裁刀滑輪17旋轉。藉由一驅動器19驅動第二裁刀滑輪裝置15的裁刀滑輪17。因此，第1圖繪示之實施例中，帶狀裁刀3經由第一裁刀滑輪裝置13的裁刀滑輪17以環形的方式被驅動。

第二偏轉裝置11包括一第一裁刀滑輪裝置21與一第二裁刀滑輪裝置23，第一裁刀滑輪裝置21與第二裁刀滑輪裝置23各包括一裁刀滑輪17。

於第一偏轉裝置9中偏轉與送回帶狀裁刀3時，經由第二裁刀滑輪裝置15的裁刀滑輪17，初次偏轉刀股25以迴轉方向送入第一偏轉裝置9。

第一裁刀滑輪裝置13、21與第二裁刀滑輪裝置15、23的裁刀滑輪17，可相對於一主平面傾斜配置。例如是第2圖繪示的傾斜配置。主平面100垂直於切割區7中之帶狀裁刀3形成的切割平面102，主平面100亦垂直於切割方向。第3圖繪示主平面100與切割平面102，示意性的繪示帶狀裁刀3於切割區7的區段中，此為帶狀裁刀3以相反方向被導引的區段。

由於第二裁刀滑輪裝置15的裁刀滑輪17的傾斜配置，帶狀裁刀3輕微地偏移，使得帶狀裁刀3不再迴轉於主平面100。因此，帶狀裁刀3可各別的被導引通過刀股25送入第一偏轉裝置9，及被導引通過刀股27離開第一偏轉裝置9。隨後，帶狀裁刀3再次經由第一裁刀滑輪裝置13的裁刀滑輪17偏轉，並通過刀股27離開第一偏轉裝置9。

帶狀裁刀以各別約270°的纏繞角度，繞著第一裁刀滑 輪裝置13與第二裁刀滑輪裝置15的裁刀滑輪17。以同樣的方式，將帶狀裁刀3偏轉與送回至第二偏轉裝置11上。

經由第二裁刀滑輪裝置15的裁刀滑輪17的偏轉，帶狀裁刀3從直線路徑偏轉成指定的方向，並於帶狀裁刀3離開裁刀滑輪裝置15後，再次被導引於直線路徑中。經由第一裁刀滑輪裝置13的裁刀滑輪17的偏轉，先前的直線路徑亦被彎曲，並於帶狀裁刀3離開裁刀滑輪17後，再一次被導引於直線路徑中。於此的彎曲與如上所述之彎曲的方向相同。

本發明的切割機中，帶狀裁刀3僅以相同方向進行單一彎曲循環，及僅額外的進行扭應力(torsional stress)。現已發現，此種導引形式的帶狀裁刀3，已揭發實質上應力少於使用反向彎曲循環的導引。

本發明中的切割機1更包括兩個刀導引件29，分別設置於切割區7的上游及下游。使用刀導引件29，帶狀裁刀3可被切割區7橫向的支撐，據此，切割的品質可提升。於切割的操作過程中，帶狀裁刀3可被支撐於刀導引件29上，可避免在切割的操作過程中帶狀裁刀3的振盪和移動

此外，切割機1包括一研磨裝置31，研磨裝置31於操作過程中削尖帶狀裁刀3。第1圖繪示之實施例中，研磨裝置31被整合至刀導引件29其中之一。

如第3圖中所見，帶狀裁刀3具有於一側上切角的切割邊緣3a。舉例來說，切割邊緣3a亦可為鋸齒狀的。於迴轉區段5中形成切割區7，帶狀裁刀3以相反方向被導引，使得帶狀裁刀3的側面3b相鄰地彼此接觸，且不帶 有用以形成切割邊緣3a的切角3c。因此，由於帶狀裁刀3以相反方向被導引，於切割區7中，帶狀裁刀3像是具有於兩側切割邊緣具有切角的裁刀。由於事實上側面3b彼此相鄰，以相反方向被導引的帶狀裁刀的整體厚度可保持盡可能的小，使得切割精細。

使用鋸齒的裁刀具有的優點像是，於切割區中個別的鋸齒間，相反的導引導致如剪刀切割樣的效果，據此，可實現一特別佳的切割結果。

研磨裝置31對每次迴轉的帶狀裁刀3削尖切角3c一次。因此，可確保切割區7中以相反方向被導引的帶狀裁刀3的切角3c，始終具有相同的切角角度與相同的切角長度。以這樣形成的對稱切割邊緣得以完成非常精密的切割。

第2圖繪示裁刀滑輪17其中之一相對於主平面100傾斜的位置。於此，主平面100是第2圖的平面。第1圖繪示一實施例中之切割機，所有裁刀滑輪17相對於主平面傾斜。第一偏轉裝置9及第二偏轉裝置11其中之一的裁刀滑輪17，各別以相反方向傾斜，使得帶狀裁刀3經由各裁刀滑輪偏移離開主平面100，而其他裁刀滑輪導引帶狀裁刀3回至主平面100上。

第1圖繪示本發明一實施例中之切割機1，第二偏轉裝置11的第一裁刀滑輪裝置21更包括一張力裝置33，可改變帶狀裁刀3的張力。於此目的，第一裁刀滑輪裝置21的裁刀滑輪17被支撐於可動板35上，可動板35可經由氣壓缸37來移動。

第二偏轉裝置11之第二裁刀滑輪裝置23的裁刀滑輪17，或第一偏轉裝置9之第二裁刀滑輪裝置15，更可包括一對應的張力裝置。舉例來說，第一裁刀滑輪裝置21與第二裁刀滑輪裝置23的裁刀滑輪17被設置於一可動板35上，並包括一共同的張力裝置33。第1圖繪示之實施例中，設置張力裝置33，使得裁刀滑輪17可以一平行切割平面102的方向於主平面100中移動。亦可調整裁刀滑輪17以垂直切割平面102的方向於主平面100中移動。

第一偏轉裝置9與第二偏轉裝置11更設置於一框架50上。經由框架50，切割裝置為可調整的，舉例來說，在對應的方向上移動整體框架。框架50更為可樞轉的，使得本發明之切割機1得以進行一輪廓切割。於此，經由框架50與第一與第二偏轉裝置9、11共同作用，整個帶狀裁刀為可樞轉的。特別是本發明之切割機1被做為輪廓切割機時，依據本發明的配置是特別有利的，由於對本裝置的少量技術努力，於輪廓切割的操作過程中，被樞轉的重量可保持相對的低。

第4圖繪示本發明之第二實施例中的切割機1。第4圖繪示之實施例實質上對應第1圖繪示之實施例，其中第4圖對應至第1圖的修改為，藉由裁刀滑輪17與一第二裁刀滑輪17a形成第一偏轉裝置9的第一裁刀滑輪裝置13。第4圖繪示之實施例中，驅動器19設置於第二裁刀滑輪17a上。此設置是有利的，驅動裁刀滑輪17a不需要相對於主平面100傾斜。在某些應用中，此設置可減少裁刀材料上的應力。

現更已發現，由於滑輪太小時，帶狀裁刀3每單位長度產生的偏移太大，裁刀滑輪17的直徑對於帶狀裁刀3的使用壽命具有影響。由文中可發現，帶狀裁刀3之厚度D與裁刀滑輪17的直徑比率介於1：500與1：1000之間是特別有利的。

本發明的切割機1可在各種應用中使用。舉例來說，切割機可為一種水平切割機或一種垂直切割機。以水平切割機來說，裁刀滑輪17實質上可設置於例如是第1及4圖所繪示之裁刀滑輪。以垂直切割機來說，垂直切割機具有一水平切割方向的配置，此配置實質上可相對於第1及4圖繪示之配置旋轉90°。在垂直切割機中，係於垂直的切割方向進行切割，裁刀滑輪17以實質上水平的方式平放設置。

在一實施例中，本發明的切割機1係做為一種輪廓切割機，經由框架50以樞接整體裝置，可製作垂直與水平方向的切割。

本發明的切割機得以特別有利的方式切割塑膠與發泡材料。然而，此切割機並不限於此些材料。

於床墊或家具的應用中，可發現較佳的塑膠與發泡材料被用於舒適的發泡材料的範疇中，例如，半硬質但仍為硬質的PU、PE或PS及其合成物的發泡材料，例如是一種使用廢棄材料的回收物。

綜上所述，雖然本發明已以範例性實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種 之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧切割機

3‧‧‧帶狀裁刀

3a‧‧‧切割邊緣

3b‧‧‧側面

3c‧‧‧切角

5‧‧‧迴轉區

7‧‧‧切割區

9‧‧‧第一偏轉裝置

11‧‧‧第二偏轉裝置

13、21‧‧‧第一裁刀滑輪裝置

15、23‧‧‧第二裁刀滑輪裝置

17‧‧‧裁刀滑輪

17a‧‧‧第二裁刀滑輪

19‧‧‧驅動器

25、27‧‧‧刀股

29‧‧‧刀導引件

31‧‧‧研磨裝置

33‧‧‧張力裝置

35‧‧‧可動板

37‧‧‧氣壓缸

50‧‧‧框架

100‧‧‧主平面

102‧‧‧切割平面

D‧‧‧厚度

第1圖繪示依據本發明之第一實施例中的切割機的示意圖。

第2圖繪示第1圖中切割機之裁刀滑輪的細部的示意圖。

第3圖繪示於相反方向導引帶狀裁刀的剖面圖。

第4圖繪示依據本發明之第二實施例中切割機的示意圖。

1‧‧‧切割機

3‧‧‧帶狀裁刀

5‧‧‧迴轉區

7‧‧‧切割區

9‧‧‧第一偏轉裝置

11‧‧‧第二偏轉裝置

13、21‧‧‧第一裁刀滑輪裝置

15、23‧‧‧第二裁刀滑輪裝置

17‧‧‧裁刀滑輪

19‧‧‧驅動器

25、27‧‧‧刀股

29‧‧‧刀導引件

31‧‧‧研磨裝置

33‧‧‧張力裝置

35‧‧‧可動板

37‧‧‧氣壓缸

50‧‧‧框架

Claims (14)

1. 一種切割機，包括：一環形帶狀裁刀，該帶狀裁刀以相反方向被導引於該帶狀裁刀之一迴轉區中，形成一切割區；一第一偏轉裝置；以及一第二偏轉裝置，其中該第一偏轉裝置及該第二偏轉裝置各偏轉與送回該帶狀裁刀，不需一反向彎曲循環。
2. 如申請專利範圍第1項所述之切割機，其中該帶狀裁刀被導引於該帶狀裁刀的整個迴轉中，不需任何該反向彎曲循環。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之切割機，其中該第一偏轉裝置及該第二偏轉裝置各包括一第一裁刀滑輪裝置及一第二裁刀滑輪裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之切割機，其中該第一裁刀滑輪裝置及該第二裁刀滑輪裝置各導引該帶狀裁刀通過一刀股進入該第一偏轉裝置及該第二偏轉裝置，以及通過該刀股離開該第一偏轉裝置及該第二偏轉裝置。
5. 如申請專利範圍第3項所述之切割機，其中該第一裁刀滑輪裝置及該第二裁刀滑輪裝置各包括至少一裁刀滑輪。
6. 如申請專利範圍第5項所述之切割機，其中該裁刀滑輪係相對於一主平面傾斜，該主平面係垂直於一切割平面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之切割機，其中該帶狀裁刀包括複數個側面，於該切割區中彼此接觸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之切割機，更包括一刀導引件，設置於該切割區的上游及/或下游。
9. 如申請專利範圍第1項所述之切割機，其中該帶狀裁刀更包括一切割邊緣，並切角於該切割邊緣之一側上，可為一鋸齒切割邊緣。
10. 如申請專利範圍第1項所述之切割機，更包括至少一研磨裝置，設置於該帶狀裁刀的一迴轉路徑中。
11. 如申請專利範圍第10項所述之切割機，其中該研磨裝置削尖該帶狀裁刀的一切角，該帶狀裁刀被導引於相反的方向。
12. 如申請專利範圍第1項所述之切割機，其中該第一偏轉裝置及第二偏轉裝置係設置於一共同框架上，用以支撐樞轉移動。
13. 如申請專利範圍第3項所述之切割機，其中該第一裁刀滑輪裝置及該第二裁刀滑輪裝置至少其中之一包括一驅動器。
14. 如申請專利範圍第1項所述之切割機，其中該第一裁刀滑輪裝置及該第二裁刀滑輪裝置至少其中之一包括一張力裝置。