[发明专利]用于切割片材的刀具传感器设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求享有都于2013年9月20提交的美国临时专利申请第61/880,735号和第61/880,743号的优先权的权益，申请的公开内容和教导内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及一种用于利用切割工具如往复刀具切割材料形状的计算机控制的机器，包括用于在切割期间感测或估计刀具偏移来提供反馈以减小由刀具偏离其理想位置引起的切割形状误差的传感器。本公开内容还涉及一种具有传感器设备的往复刀具，传感器设备用于监测往复刀具与切割的材料之间的接触部位附近的往复刀具的温度。

背景技术

具有往复刀具的工具的一种公知用途在于从织物材料的叠层切割服装构件形状。工具大体上用作手动操作的动力工具以用于切割材料，或用作计算机控制机器的工作工具来自动切割材料。由这些公知的机器切割的一些织物材料由热塑性纤维构成。公知的问题在于，由往复刀具生成的热可引起热塑性材料层熔合在一起。这大体上是非期望的结果，其可通过选择往复速度和刀具给送速率(切割工具前移的相对速度)以保持刀具温度低于引起熔合的阈值来避免。

此外，用于利用切割工具切割材料形状的计算机控制的机器的本领域中公知的和传统的用途在于从织物材料的叠层自动切割服装构件形状。刀具偏移可分解成切向和法向偏移分量。法向偏移主要是柔性刀具沿大体上正交于工具路径的方向弯曲的结果。切向偏移主要是以各次削利(sharpening)从刀具刃口除去材料引起的主要沿工具路径的切向方向的刀具变化的刃口位置的结果。

现有技术教导了用于获得和使用切向和法向刀具偏移信息的独立手段。如题为"Closed Loop Apparatus for Cutting Sheet Material"的美国专利号4,133,235中公开那样，法向刀具偏移由包括两个柔性臂的器件获得，柔性臂的挠曲一般与刀具弯曲的程度成比例。挠曲的位移由线性差动变压器(LVDT)感测到，线性差动变压器提供关于刀具弯曲的程度的信号。LVDT用作用于闭环控制的器件，以补偿切割器件的刀具弯曲。本领域中公知的是，切向偏移可从特定刀具遇到的削利循环的数目的记录估计。工具路径然后调整成补偿切向偏移。切向偏移用于识别刀具何时到达其寿命结束。

发明内容

本公开内容的目的在于提供一种传感器设备，其产生关于切向偏移的切向信号和关于法向偏移的法向信号。本公开内容的实施例可提供优于现有技术的许多优点。首先，本公开内容的实施例提供了产生切向和法向偏移的两种信号的经济的技术。第二，切向偏移信号为刀具刃口的位置的直接测量对基于刀具削利的次数的估计。相信直接测量将提供切向偏移的更准确的信息，且本公开内容的实施例可产生直接测量结果。最后，相信本公开内容的实施例将由于低于现有技术的预期滞后值而提供法向偏移的更准确的量度。

此外，本公开内容的目的在于提供用于一种传感器设备，以用于出于切割过程的人工控制的目的或出于切割过程的自动闭环反馈控制来监测往复刀具的温度。这优于现有技术，因为温度信息之前不可用于防止材料由熔合而破坏的目的。确定有效速度和给送速率大体上是实验过程，但本公开内容针对使该过程更有决定性，同时针对消除在其切割期间热塑性材料熔合在一起的问题。

本公开内容的一个实施例包括接近传感器、刀具如往复刀具，以及用于将接近传感器的输出信号分成(例如，经由适合的电路和/或软件)对应于切向偏移的切向信号和对应于法向偏移的法向信号的器件。刀具具有由定期削利的多个缩减表面形成的切割刃口。结果，因材料由于使用而从刀具的切割刃口除去，故刀具的切割刃口表面可在一定时间内缓慢缩减。接近传感器优选具有灵敏度轴线，且产生关于如沿灵敏度轴线测得的自身与目标之间的测得距离的输出信号。目标优选为刀具上的缩减表面。接近传感器优选位于邻近刀具，且刀具的灵敏度轴线通常大体上定向成正交于缩减表面。

大体上，灵敏度轴线并未平行于切向偏移或法向偏移的方向。结果，接近传感器的输出信号由切向信号和法向信号两者构成。灵敏度轴线因此与法向偏移方向形成锐角，优选大约10到20度的范围，或大约0.5度的期间的任何增量。因此，接近传感器的输出信号受归因于刀具弯曲的变化的法向偏移所影响。输出信号还受至缩减表面的距离影响，该距离随每个逐渐的削利循环而增大。在缩减表面转移时，切割刃口也优选沿切向偏移方向转移由锐角的大小影响的量。