CN105189058B - 电子切割机 - Google Patents

Abstract

一种电子切割机，其包括至少一个外壳和切割器组件，驱动辊联接到外壳以在第一方向上移动待切割的板材，切割器组件联接到外壳并且可在垂直于第一方向的第二方向上移动。本发明大体涉及电子切割机，其包括的主要元件有以下部件：封盖部分、辊***、刀片和工具外壳部分、用户输入部分和多重存储部分。

Description

电子切割机

相关申请案

本美国专利申请根据35U,S,C§119(e)要求提交于2013年2月20日的美国临时申请61/767,138和提交于2014年1月17日的美国临时申请61/928,952的优先权。这些在先申请的公开被认为是本申请的公开的一部分并且其全文特此以引用的方式并入。

说明书

特告知，美国公民Jeremy B.Crystal；美国公民Jeffery V.Gubler；美国公民Clark L.Roper；美国公民James T.Davis II；美国公民Jim A,Colby；美国公民DanielTorgerson；美国公民Al Romig；美国公民Steve Bandis；美国公民Matthew Waibel；美国公民Robert Woldberg；美国公民Donald B.Olsen；以及美国公民Matthew L.Tuttle已经发明出新的并且有用的电子切割机以及使用该电子切割机的方法，以下为该电子切割机的说明书：

发明背景

本发明大体涉及电子切割机及其相关软件。

发明概要

本发明大体涉及电子切割机，其包括的主要元件有以下部件：封盖部分、辊***、刀片和工具外壳部分、用户输入部分和多重存储部分。

因此，本文概括地列出了本发明特征中的一些以便更好地理解其详细说明，并且以便更好地认识到本发明对本领域的贡献。以下将描述本发明的附加特征。

在这方面，在详细解释本发明的任何实施方案之前，本发明并不将其应用局限制到在以下描述中所阐述的或在附图中所示出的结构细节或元件布置。本发明可用于其他实施方案，并且可以各种方式进行实践并执行。而且，应该理解，本文所用的词组和术语仅为描述的目的且不应被认为是限制性的。

本发明的目的在于提供电子切割机，其用于使用各种材料(诸如，纸张、织物、纸板、乙烯树脂、卡片纸等)创建设计。

本发明的另一个目的在于提供电子切割机，其新颖、比较便宜、简单并且比当前大的工业机器或应用更容易被家庭用户使用

本发明的另一个目的在于提供电子切割机，其允许用户快速创建详细但精确的切口和突起。

本发明的其他目的和优点将对读者变得显而易见。这些目的和优点旨在属于本发明的范围内。为实现以上目的和相关目的，本发明可以附图所示的形式呈现，然而，应关注以下事实，即附图仅为示例性的并且在该申请的范围内可对所示并且所述的具体结构做出改变。

该公开的实施可包括以下特征中的一个或多个。

附图说明

本发明的各种其他目的、特征和伴随的优点将被更完全地认识到，因为当结合附图考虑时，从以下的详细说明会对其更好的理解，其中，在若干附图中同样的参考标记指示相同或类似的部分。

现在将参考附图借助于实例描述该公开，其中：

图1为示例性手工制作设备的透视图。

图2为示例性滑架的透视图。

图3为示例性刀片外壳的透视图。

图4为示例性滑架的阴影透视图，其示出了示例性齿条和小齿轮和滑块弹簧。

图5为示例性滑架的透视剖开截面图，其示出了示例性齿条和小齿轮和滑块弹簧。

图6为手工制作装置的透视剖开截面图，其示出了一个或多个伺服电动机和门存储隔室。

图7为滑轮的放大图。

图8为示例性编码器的视图，其示出了示例性材料设置选项和自定义设置选项。

图9为待输入到本发明中的示例性图像(例如，.jpg、.bmp、.svg)的视图。

图10为由本发明待输出的示例性图像的视图。

图11A和图11B为可被使用并且控制一个或多个加工工具的电子***和机械***的实施方案的示意图。

图12为可经实施以影响一个或多个加工工具控制的控制逻辑的实施方案。

图13为可实施的刀片定向逻辑的实施方案。

图14为本发明的校准结果的示例性图像的视图。

图15为本发明的校准结果的可替代图像的视图。

在各个图像中的相同参考符号指示相同元件。

10.电子切割机；

10′.CPU；

12.顶门；

14.底门；

16.顶部存储隔室；

18.存储器设备端口；

20.打开按钮；

22.电源按钮；

24.编码器；编码器组件

26.加载按钮；

28.切割按钮；

30.暂停按钮；

32.门存储隔室；

34.刀片外壳；

36.外壳夹具A；

36′.外壳夹具B；

38.可替代工具外壳；

40.位置(Z)传感器；

42.插槽销；

44.螺线管柱塞头；

46.竖直板；

48.伺服电动机；

50.刀片；

50′.刀片顶端；

52.辊；

54.滑架；滑架组件；

56.直线轴承；

58.齿条&小齿轮；

60.管子；

62.滑架轴；

64.自定义设置；

66.材料设置；

68.示例图像；

70.输出图像(例如，切割路径)；

72.防旋转构件；

74.滑块弹簧；

76.一个或多个滚珠轴承；

78.滑轮；

80.机器底板；

82.滑轮齿；

84.滚珠轴承组件；

86.刀片夹具组件；

88.电动机轴；

90.一个或多个磁铁；

92.工具架；

100.加工工具；

102.切割加工工具；

104.标记元件106、108、110；

106.划线器加工工具；

108.压纹机加工工具；

110.书写用具加工工具；

112.54的线性运动；

114.由工具100待加工的材料(媒介)；

116.支座#1查找表；

116′.支座#2查找表；

118.支座#1电动机控制器；

119.支座#1板；

119′.支座#2板；

120.支座#1步进电动机；

122.步进电动机输出驱动轴；

124.小齿轮；

125.124的旋转运动；

126.齿条；

127.126的线性平移；

128.齿条引导轴；

130.向下推进弹簧；

132.向上推进弹簧；

134.用于感测140的“HOME”位置的传感器；

134′.用于感测140′的“HOME”位置的传感器；

136.线性引导轴；

138.外壳主体“A”；

138′.外壳主体“B”；

140.外壳主体组件“A”；

140′.外壳主体组件“B”；

142.来自传感器134的信号路径；

142′.来自传感器134′的信号路径；

144.在138中形成的线性引导轴通孔

具体实施方案

A.综述

纵观历史，已知人们已经通过创造艺术感到了个人充实感/个人成就感/个人满足感/个人表达感。在当代，在19世纪后期，由熟练的手工艺人领导的艺术改革&社会运动正逐渐开始被整个美国、加拿大、英国和澳大利亚的更多的人所认识。该运动经常被称为“艺术与手工艺运动”。

开始于多年前的所谓“艺术与手工艺运动”现在由未必在某一行业精通的许多人继续发展。因此，可以说非技术人员可将其作为社会活动或业余爱好参与到“艺术与手工艺”中。在一些情况下，该活动或业余爱好可出于在以下范围内的多种原因进行实践，例如：经济收益、赠予或仅仅是消磨时间同时感到个人充实感/个人成就感/个人满足感/个人表达感。

然而，随着现代技术的发展，开始于多年前的“艺术与手工艺运动”易受进一步发展的影响，进一步的发展可增强或改善例如技术人员或非技术人员对艺术与手工艺作出贡献的方式。因此，存在对于推动艺术的改善的元件、设备等的需要。

已经开发出电子切割机用来在探索手工艺人的创造性方面从狂热且有经验的手工艺人到初学的手工艺人协助他们。这些用户需要切割较大范围的材料，需要更容易地切割并且更精确地切割。

B.电子切割机

现有电子切割机的主要问题中的一些在于精确切割、简单、存储、各种材料的切割设置，以及制造公差和一致性检查。上述发明解决了这些问题。

本发明的优选实施方案包含编码器24、刻度盘或材料刻度盘，刻度盘允许用户容易地选择他们希望切割的材料类型。在过去，自己动手做(DIY)的手工艺人被要求了解并且记住最优设置以切掉可由电子切割机切割的过多材料，并且进一步害怕要求不止一种材料类型的项目。材料在厚度和纹理方面变化广泛，并且转换材料要求调节刀片的速度、压力和深度。许多常用材料包括具有不同重量和尺寸的纸张、乙烯树脂、可粘合材料(Iron-on)、卡片纸、织物和广告板。在过去，改变材料迫使用户手动调节刀片的速度、压力和深度设置，这是一项乏味且不精确的任务。

本发明注视在例如力的单位或英镑方面的材料设置中的每个的最优范围。通过测量穿透给定材料所需的力的量和相同材料的过多力的高端实现材料设置66。用于电子切割机10或相关软件的最优线力设置为：纸张45-65克力、乙烯树脂50-70克力、可粘合材料90-110克力、轻卡片纸180-205克力、卡片纸235-265克力、织物260-350克力、织物多次切割材料250-335克力、广告板280-320克力、广告板多次切割275-370克力。

本发明包含最优速度范围、压力范围和由电子切割机待切割的材料的多次切割次数。

在可替代实施方案中，本发明仅包含切割要素(速度、压力或多次切割)中的一个。例如，本发明可包含用于压力的编码器24，而对于每次切割和每种材料，速度和多次切割保持恒定。

在可替代实施方案中，根据待切割件的复杂性，与每种材料相互关联的设置可由用户代替电子切割机10确定或结合电子切割机10确定。

在可替代实施方案中，编码器24为带有设置位置的增量刻度盘。

在可替代实施方案中，编码器24为材料刻度盘。

在可替代实施方案中，材料刻度盘为十六个(16)位置的编码器。

在可替代实施方案中，编码器24可包含模拟刻度盘，模拟刻度盘不具有用于特定材料的设置位置。

在可替代实施方案中，编码器24为带有数字或模拟设置点的电位计。

总之，新编码器(或材料刻度盘)消除了手动的叶片调节并且减轻了记住最优材料设置和切割不同材料的麻烦。用户将编码器24转动到合适的材料设置66并且按压切割按钮28，并且电子切割机10应用用于那种材料的最优刀片设置。

如果用户希望切割未预编程到机器或相关软件上的材料，则电子切割机的实施方案具有“自定义”设置64，以使用户从电子切割机10或相关软件上的预设材料列表中进行选择，并且基于他们的个人偏好保存设置。

在可替代实施方案中，机器的操作者可通过机器或相关软件修改用于给定材料的预编程设置。

在企业生产级，通过测量切割特定材料所需的在刀片接触点处的力校准每台机器，并且然后将所需的力与达到该力的电动机节距数目进行比较。如果力不合适，则电动机节距的数目、力或者两者由机器以与特定材料一致的方式进行储存，然后用户可在机器上的材料设置中或通过相关软件增加或减小电动机节距、力或两者。

在可替代实施方案中，为校准每种材料设置，测量达到所需力的半节距以切割给定材料。该方法减少了由于弹簧和公差所引起的变化。

本发明消除了由用户进行的刀片深度调节。

本发明实现电动机驱动的刀片接合和包括垂直致动的压力控制以控制刀片的深度和压力，用于更精确的切割。

本发明采用使用伺服电动机48的z致动。

个人电子切割器的可替代实施方案实现线性轴承56以提供极低的摩擦环境。

线性轴承56的可替代实施方案在管子60(例如，钢管)中，以提供更好的对齐。然后，管子60可螺栓连接到塑料件。

可替代实施方案包含拼合衬套代替具有一个或多个线性轴承56的钢管60。拼合衬套执行与套筒相同的功能，但允许在无压配力(例如，进行压配的过度力)的情况下放置轴承。然后，管子可固定放置在机器塑料内部而不管塑料的变化。

所述发明包括记住或储存来自先前切割的刀片50定向或假定的刀片50定向的软件算法，使得刀片50可在开始期望的切割之前预先对齐。对于在给定会话内或在给定项目或衬垫上的第一切割，分析一件艺术品的起始线条。起始线条可由艺术品图像本身规定。对于起始线条而言，短线条优选地在期望图像的外部进行切割，甚至成必要的起始角度远离工件(W)。电子切割机的刀片50移动到起始线条，刀片向下放入并且图像被切割。在进行切割图像时，电子切割机10或相关软件储存刀片50的上次假定方向或已知方向，使得刀片在下降到下一个图像的切割位置之前或下降到下一个图像的切割位置时移动到最优位置。分析剩余线条的一部分或全部或者待切割的图像，以确定哪一个剩余线条与刀片50的上次假定方向或已知方向成最近的角度。如果下一个最接近的角度不是闭合回路的一部分(例如，在与至少另一个线条不接触的一个或多个线条上的点)，则比较线条的端部，并且以与所储存的角度最接近的角度开始切割。如果下一个最接近的角度为闭合回路的一部分并且最接近的角度在刀片50的上次假定方向或已知方向的某一度数内，则以与来自刀片50的上次假定方向或已知方向的角度具有最小差异的角度开始切割。如果下一个最接近的角度不在某一度数内(例如，20度)，则刀片50可从指定的最优点或另外的最优点偏移，使得小弧形可被切割出，从而允许刀片50在到达指定的切割路径之前旋转到预定的定向。

这种预对齐确保最清洁的开始切割和结束切割，并且不会在所得到的切割材料上留下任何或太多的不期望的材料。一旦对齐，就可向刀片外壳34施加合适的力，从而确保当刀片50第一次接触待切割的材料时，刀片50正确对齐以遵循期望的切割路径。

对于每组切割(例如，衬垫完整、完整的项目、项目层、用户识别的一系列切割)，软件遵循刀片定向逻辑分析该组的第一切割线条和最后的切割线条，类似于在图13中阐述的那些。分析开始切割所需的定向并且对刀片进行定向(例如，0度至360度，或负180度至正180度)。进行切割图像，然后机器固件或相关软件将刀片的定向保存为数值，优选地保存为数值度。将保存的刀片角度与在该组切割(线条)中的每个切割路径的起点和终点处的角度进行比较。如果角度中的一个接近所保存的角度(例如，在20度以内)，则刀片50或其他工具将在那时开始执行其预期活动(例如，切割)。如果角度中的一个不在预先描述的范围以内，则刀片50或其他工具进行少量(例如，约0.4mm)的反转，并且刀片50通过朝向切割路径形成小弧形在刀片外壳34中进行旋转。该弧形通常不被用户识别，但允许刀片旋转到切割该组线条的位置(合适的定向)。为了能够使用在下一个切割路径中的点的任何一个，切割路径必须为闭合路径。如果切割路径不是闭合回路，则分析在切割路径终点处的角度，并且使用最接近当前的刀片50定向的角度。例如，如果切割路径的预定终点处为较接近的角度，则切割路径翻转并且切割从终点进行到起点。

在可替代实施方案中，无论最接近的角度是否在规定的范围内被发现，均使用该角度。

在可替代实施方案中，在期望切割的起点向刀片外壳34施加低的力。强加于刀片外壳34上的力随着切割继续而增加，使得直到更加确定刀片50正确对齐以遵循期望的切割路径时，才施加穿透材料所需的力。

在可替代实施方案中，施加到刀片外壳34的力逐渐变化(增加/减小)，或者在恰当对齐刀片50时立即被设置到力的最优量。

本发明的优选实施方案包含柔和压力定向，其中刀片外壳34或可替代工具外壳38随着低压下降，以允许在施加增大的压力之前将刀片50旋转到开始切割的位置。这种柔和压力定向的致动可通过步进电动机或伺服电动机在z轴上执行。

切割机需要切割各种不同形状、尺寸和材料。该新构造的中心为智能混合电动机***，该***改善刀片控制和切割精度。

尽管大部分当前的商业电子切割机使用步进电动机，但本发明的电子切割机的优选实施方案使用伺服电动机48。伺服电动机48允许电子切割机更安静地操作并且允许更多地控制切割和更精确地切割。伺服电动机48允许反馈控制以使机器更好地识别工具(例如，刀片50)的准确位置。伺服电动机48的其他优点包括，它们比较便宜、操作更安静并且更有效率(使用较少的电力)。

每台电子切割机10可在制造生产线上进行校准，以确保材料设置精确，绘制线条和切割线条对齐，并且切割准确。一旦生产出电子切割机10，就针对大量的材料和切割测试进行随机样本调查。

即使最大的关注细节，但在从生产线下线的每台机器中仍存在差异。为进一步增强切割、印刷、绘制、刻划等的精确性，电子切割机10包括软件算法，该软件算法允许工厂人员或最终用户校准机器，以确保在刀片外壳34与可替代工具外壳38之间的对齐。这种算法不仅允许工厂在装运校准电子切割机10之前将其校准，如果用户注意到在电子切割机10的切割、绘制、压纹或刻划中的差异或不准确，还允许他们重新校准电子切割机10。

校准刀片外壳34和可替代工具外壳38的优选方法的第一步为，以可变偏移在材料上不止一次执行由外壳中的一个设计的操作。在第一步完成之后，材料可经放置使得电子切割机10可以可变偏移在材料上不止一次执行另一个外壳的操作。使用标识符诸如数字、字母或其他符号对所产生的标记进行索引和标示。然后，操作者检验在材料上的至少四个结果或标记，并且选择标记中的哪一对正确对齐或最紧密对齐。

本发明的优选实施方案包含位置(z)传感器40，其可与刀片50或刀片外壳34或可替代工具外壳38对齐。传感器通过参考至少两个对应的基准标记来检查与刀片50的对齐。

所述方法包括：确定在第一方向上将刀片50或滑架54移动第一距离的一些步骤；确定在第二方向上将刀片50或滑架54移动第二距离的一些步骤，其中第二方向正交于第一方向；使用可替代工具创建(绘制、刻划等)校准图像；并且使用刀片50切割校准图像。每个校准图像使用不同于其他校准图像的切割器偏移进行切割。该方法包括选择切割校准图像，并且使用所选校准图像的切割器偏移用于切割操作。在一些实施中，该方法包括在由电子切割机10接收的衬垫上使第一标记和第二标记沿着第一方向彼此间隔定位，并且然后确定在第一标记与第二标记之间沿着第一方向移动切割器的一些步骤。该方法还可包括在衬垫上使第三标记和第四标记沿着第二方向彼此间隔定位，并且然后确定在第三标记与第四标记之间沿着第二方向移动切割器的一些步骤。在一些实例中，校准图像包括水平线条和垂直线条中的至少一种。

在可替代实施方案中，仅做出两个标记，一个标记由一个外壳做出，且一个标记由另一个外壳做出。在该可替代实施方案的情况下，操作者选择标记是否对齐。

在可替代实施方案中，电子切割机10可执行允许操作者确定机器具有多少间隙的活动。在一个实施方案中，电子切割机10将进行操作，所以刀片穿过切割介质穿透如同在一个方向上行进的垂直切割路径和水平切割路径的序列的阶梯(第一系列切割)，然后使刀片50在相反的方向上穿过切割介质(第二系列切割)，使得第二系列切割反映第一系列切割。然后用户测量线条的中间以确保最高的准确度并且导致刀片50旋转到适当位置。

在优选的方法中，第二系列切割距第一系列切割足够远以确保刀片50不会滑入由第一切割创建的凹槽中。为帮助确保刀片50不落入凹槽并且使用于更容易确定间隙的量，将间隙乘以因数，例如乘以10x或100x。

在可替代实施方案中，在制造生产线上或在最终用户级，对于对应于X轴间隙和Y轴间隙的每列和每行，电子切割机10的操作者可使用以渐变方式应用的不同间隙级别切割出小圆圈的矩阵或排列(例如，5mm)。例如，在一个方向上(例如，穿过材料)X轴变化，二在另一个方向上(例如，向下)y轴变化。通过手动或使用自动光学测量机器检查并选择出最佳圆圈，操作者确定由机器、固件或相关软件所应用的合适间隙，以确保最佳的切割准确度。每台机器可在生产线上进行校准以减少或消除机器对机器变化的来源。

在可替代实施方案中，机器可切除一个或多个圆圈并且然后允许用户使用机器或软件操纵一个或多个圆圈，以便指导机器如何对任何间隙做出校正。

在可替代实施方案中，x坐标和y坐标可一次变化一个。例如，用户可测量所有x轴变量并且选择出最佳的一个，并且然后测量所有y轴变量并选择出最佳的一个。

在可替代实施方案中，创建并测量来自墨盒、书写用具、钢笔或的印刷路径或压纹路径。

在可替代实施方案中，这种“间隙算法”可在工厂/制造级或在最终用户级进行执行。

本发明的优选实施方案包含在滑轮齿82的顶部具有平缓半径的新滑轮78，以推动传送带进一步前进，使得当下一个齿接触传送带时新滑轮78更有可能处于正确的位置，并且其为传送带的齿轮提供了更容易的磨合运转。在传送带引入(lead in)上的较大半径防止传送带齿“卡”在滑轮齿82上。本发明允许电子切割机使用比所推荐的更小的滑轮直径。其进一步减少了传送带上的磨损和***中的震动。

全新的刀片外壳34利用具有精密的弹簧加载的双滚珠轴承76设计的新刀片顶端50′，新刀片顶端50′允许刀片50自由旋转，从而启用最复杂的切割。

上部标准滚珠轴承组件84用于捕获刀片50端部的圆锥，而不是让松动的滚珠轴承依靠在刀片外壳34的端部。本发明允许更平滑地旋转刀片50并且不易受到干涉刀片50旋转的碎片的影响，正如使用当前的电子切割器的情况那样。

包含或保持刀片外壳34的滑架或装置为弹簧加载的滑架或装置，以允许刀片50沿着具有瑕疵的纸张行进。先前存在的机器使用黄铜或青铜衬套，并且当向刀片50添加侧向负荷时，该机器不足够容易摇摆，以在粗糙表面上进行切割。本发明包括上线摇摆的齿条传动58。进一步地，一个或多个线性轴承56在单个线性方向上行进。

本发明包含具有非线性弹簧74或串联使用的多个弹簧(上部弹簧和下部弹簧)的滑块组件。下部弹簧仍充当垫片。上部弹簧，优选地非常软的弹簧允许机器在材料上具有较宽的半节距范围。在具有窄的移动范围的材料例如乙烯树脂上，本发明尤其重要。对于相同的力范围，半节距允许更宽的移动范围，这帮助机器切割薄的材料诸如基本打印纸(例如，20-30lb)。

在本发明的可替代实施方案中，弹簧中的一个或两个为可变刚性系数弹簧。这允许在低端上的较低力并且然后弹簧的刚度随着其更多地偏转而增加。

滚珠轴承76不便用于允许刀片50座置在滚珠轴承76的内圈上，这反过来允许刀片50在刀片外壳34内更自由的旋转，从而导致较少的摩擦和更精确的切割。

在本发明中，在刀片50与滚珠轴承76之间仅存在锥形接触，这允许刀片50自由转动并且还帮助避免许多电子切割器的问题，即纸张或灰尘陷入刀片外壳并且降低切割精确性。

在可替代实施方案中，上部轴承为1.5mm ID而下部轴承为2mmID。

使用结合步进电动机和伺服电动机的最佳特征的独特双轴配置，电子切割机10的切割组件添加了精度。电动机120(例如，高扭矩步进电动机)驱动接合齿条传动126(例如，垂直齿条传动)的小齿轮124，齿条传动126压缩施加压力到刀片夹具组件86的滑块弹簧74，从而允许高度微粒化地控制刀片压力，例如，基于用户选择的材料设置根据需要调节压力。小齿轮124在步进电动机输出驱动轴122或电动机轴上。齿条126上下摇摆并且位于滑块弹簧74上。电动机120转动小齿轮124以致动齿条126。容纳在管子60(例如，金属管)中的线性轴承56确保线性轴承56的精确对齐，并且大幅降低摩擦，从而创建平滑且一致的切割深度。当齿条126在滑块弹簧74上施加力(向下推动)时，滑块弹簧74在整个刀片夹具组件86上向下推动，并且线性轴承56附接到刀片夹具组件86。结果是以前所未有的控制水平对穿过切割路径的刀片深度50和压力进行控制。当切割开始时，组件读取切割路径并且然后调节速度以准确切割紧密的转角，调节限制与切割路径的偏差的实时调节。

本发明的可替代实施方案包含自动调节切割速度的软件/固件，所以每次切割从开始到结束均是平滑的。当刀片50围绕小转角行进或在小角度内外时，这一点尤为重要。

本发明的优选实施方案包含凸轮致动的外壳夹具(36，36′)，从而使夹具更容易打开以接近刀片外壳34或可替代工具外壳38。本发明还允许用户简单地降低刀片50或可替代工具并且仍确保刀片50或工具的高度正确。

在可替代实施方案中，一个或多个凸轮致动的刀片外壳夹具36为弹簧加载的夹具，使得当凸轮打开时夹具更充分地打开。

在可替代实施方案中，刀片外壳34(或支架)或可替代工具外壳38(或支架)或两者包含夹头样式的辅助夹具或指状特征结构，以确保当刀片或工具降低时它们处于正确的***深度，并且确保刀片50或可替代工具在操作期间固定。

在可替代实施方案中，刀片外壳34或可替代工具外壳38或两者包含可膨胀或收缩的囊状设备，以进一步将刀片50固定到外壳中，以确保更精确的执行(例如，切割、印刷、绘制、刻划等)。

为确保机器底板80平坦，在工厂级对底板进行测量。在现有的机器中，机器底板80使用螺丝固定。在本发明中，机器底板80使用弹簧片螺帽保持。

在可替代实施方案中，机器底板80的平整度使用负荷传感器进行测量。平整度被动态检测，使得刀片50或工具穿过给定路径(例如，切割路径)适量升高或降低，使得当刀片50或工具移动穿过路径时，刀片50或工具基于底板的变化上下移动。这帮助确保穿过衬垫自始至终施加压力最优量。

在可替代实施方案中，机器底板80的平整度可使用光学测量***或触碰式探针进行测量。在数字反馈正好内置到机器中的情况下，校准过的机器底板80的平整度可用于确定如何调节刀片50的深度或即时压力。

在可替代实施方案中，通过在推入螺帽或弹簧片螺帽下方放置硅胶垫圈，机器底板80的平整度增强，以确保当制造机器底板80时机器底板80为齐平的，并且当机器底板80被推进到适当位置时，螺帽使用材料(例如，硅胶)为用户提供足够的“超程”，螺帽膨胀并且垫圈占据“超程”而不是让底板弹簧返回或升起一些。在没有垫圈的情况下，在机器底板80中可有按钮(push)，和/或机器底板80可具有凹口，其中螺丝放置在该凹口中以将机器底板80固定。

电子切割机10的可替代实施方案包含用于传送带张力的螺丝止挡件。向传送带张力托架添加螺丝以阻挡弹簧压缩，从而易于安装与维护传送带张力。要解决的问题在于，在现有的机器中，当弹簧被压缩时，传送带变得松动。在本发明中，弹簧被支撑，使得其不能被压缩太多或更本不压缩，并且螺丝充当阻挡件。

本发明的可替代实施方案包含防旋转构件72以防止用于刀片50和/或工具外壳的滑架54前后倾斜。本发明包含具有相对的弹簧加载按钮的靠着防旋转轨道72按压的塑料轨道，其中弹簧加载的按钮按压在顶部轨道上，使得滑架54保持在顶部轨道和底部轨道之间。这致力于消除在滑架***中的所有前后旋转斜坡。

本发明的可替代实施方案包含辊52、放置在轴62上的橡胶圆锥体或橡胶环，橡胶圆锥体或橡胶环可以为柔性的但仍然保持待切割的材料并且维持切割材料上的恒定压力。

在可替代实施方案中，辊52、橡胶圆锥体或橡胶环由硬橡胶制成(例如，70-80硬度计)。

在可替代实施方案中，在每个辊或轴上可放置多个(例如，3-4)辊52、橡胶圆锥体或橡胶环。

在本发明的可替代实施方案中，创建并采用多层字体。使得每种字体由多层组成，当将多层放置在一起时，它们就产生字体、图像或其他艺术品的尺寸。

利用伺服电动机48的反馈能力，设备固件调节刀片50的速度以确保可能的最精确的切割。通过预期在切割路径中的变化并且控制在尖转角周围的速度，新软件确保更完美的切割，从而消除破缝和参差不齐的边缘。当组件在一张材料上从一个图像移动到另一个图像时，固件还记录刀片50的定向。刀片50的顶端由更好地抵抗磨损和破损的细粒度金属铸成，从而极大延长了刀片50的预期寿命。

在本发明的可替代实施方案中，刀片顶端50′由特别合成的碳化物铸成。

本发明包括刀片50的几何结构的变化，该变化在较大的材料范围内改善准确性并且优化切割。新几何结构延长了刀片顶端50′的寿命，设置进一步提供给用户在切割距离方面的显著增加。新刀片50的设计还使刀片50更容易通过尖转角，从而添加了更多的精度和速度。

本发明的可替代实施方案包含在门(顶部门12或底部门14)中的任何一个或两个上的扭转拉杆，以确保门保持适当对齐，以改善塑料的对齐并且当门关闭时改善美观(因此门与周围的机器件齐平)，并且改善总体刚度。

本发明包括存储区域，使得用户可快速并且容易地储存附件或其他装备件。所包括的顶部存储格隔室16储存附件，例如抹刀、剪刀、刮刀、骨样文件夹、铲具等。所包括的门存储隔室32储存附件，例如刀片(10)、纸张、抹刀、剪刀、骨样文件夹、铲具等。

在本发明的可替代实施方案中，门存储隔室32包含磁铁90或多个磁铁和工具支架92，以帮助固定在门存储隔室32中的部件，因此它们并不四处移动并且使用户易于定位。

本发明包括：存储器设备端口18，用于使用户连接存储器设备诸如具有数字图像的墨盒；打开电子切割机10的一个或多个门的打开按钮20；使电子切割机10通电或断电的电源按钮22；移动辊52或以其他方式加载工件、切割衬垫和/或切割材料的加载按钮26；以及允许用户暂停电子切割机10的当前操作(例如，切割、绘制、压纹或刻划)的暂停按钮30。

使用设计软件，用户可将包含图像的文件上传到Cut What You工具，从而用几下点击就将他们自己的设计转换成可切割的图像。存在将常规图像文件(例如.jpg、.png、.svg)转换成用于电子切割机的“切割路径”指令的其他可用程序。本发明的新颖性在于用户仅用几下点击就可容易地切割各种图像。其他软件要求用户在实现期望的结果之前经受许多磨练。

在能够准确并精确地切割他们上传的图像之前，本发明的用户仅被要求完成三个简单的步骤。用户选择样本图像(例如，68)并且将其上传到软件。然后，软件使他们经历一系列步骤以帮助他们选择他们希望他们的最终图像(例如，输出图像(例如，切割路径)70)所包含的颜色和/或层的数目。然后，软件基于在背景(如果有的话)和图像之间的颜色梯度在图像周围进行描绘。然后，用户可以他们的喜好操纵切割路径70。

本发明还允许用户购买订阅到内容库(例如，逐月的或每年的)，以获得对包含在内容库中的上千张图像的无限制访问。

进一步地，通过在选择购买图像之前将图像放置在工作表上，用户被允许试用在软件中可用的一个或多个图像。这允许用户在进行购买之前对图片进行斟酌。用户仅被要求购买选择使用电子切割设备进行切割的图像。

电子切割机10和相关软件的可替代实施方案允许用户在纸张的两面上执行活动(例如，切割、印刷、绘制、刻划)。

通过在切割材料的一面上执行期望活动之前、同时或之后切割设计(例如，正方形、棱形)，并且然后在切割材料已经翻转到相对面之后找到设计，电子切割机10的可替代实施方案确定执行期望活动的位置。

电子切割机10的可替代实施方案包含具有标记的切割衬垫，该标记表示纸张、卡片或待创建的其他材料或项目的最常见尺寸(例如，3″x5″、4″x6″、8.5″x11″)。用户可将切割材料放置在边界或标记内，并且然后在切割材料的第一面上执行一个或多个期望的活动(例如，切割、印刷、绘制和/或刻划)，并且然后将切割材料翻转到相对面并且再次将其放置在相同的边界或标记内，并且然后在切割材料的第二面上执行一个或多个期望的活动。

现在参考图11A和图11B，在实施方案中，电子切割机10可包括CPU 10′，以控制加工工具100。例如，图11A示出联接到支座组件1的CPU 10′，支座组件1联接到加工工具100(划线器106)。同样，图11B示出联接到支座组件2的CPU 10′，支座组件2反过来联接到加工工具100(切割器102)。支座组件1和支座组件2两者均可附着到共同的滑架平台(未示出)，滑架平台为滑架组件54的一部分，滑架组件54可沿着滑架轴62(用于使滑架组件54沿着滑架轴62移动的驱动机构未示出)自由移动112。

图11A和图11B的***使其各自关联的加工工具100有效地移动远离待加工的材料(或介质)114，并且靠着待加工的材料114有效地推动加工工具100。尽管所示的滑架组件54运载两个支座组件(支座组件1运载被示为划线器106的加工工具100，而所述支座组件2运载被示为切割器102的加工工具100)，但滑架组件54可运载许多一个或多个支座组件，并且应当理解本文的这些均不排除滑架组件54仅限于运载两个支座组件。

现在参考图11A，编码器组件24可包括联接到编码器开关24″的编码器刻度盘24′。编码器刻度盘24′能够做出许多种设置，这些设置中的每一种均可由编码器开关24″唯一翻译并且被电气编码成由CPU 10′读取的电信号。这些电信号可直接输入到CPU 10′的输入通道或者它们被编码成包括数字编码格式诸如二进制、格雷码、BCD等的许多种格式。在实施方案中，编码器刻度盘24′为旋转刻度盘，并且编码器开关24″为模拟编码器，模拟编码器获取编码器刻度盘24′的连续模拟旋转位置并且将其转换为数字输出代码。旋转刻度盘或电子切割器10的外壳可运载反映待加工材料114类型的标识(参见图8)。在可替代实施方案中，编码器刻度盘24′可以预定步幅(即，限定的增量)旋转，而编码器开关24″将独特步幅中的每个步幅解码成唯一的数字代码，该数字代码可以为四位格雷码。四位格雷码可由CPU10′接受并且输入储存在CPU 10′的存储器中的查找表116中。输入CPU 10′的数字编码映射到在表116中的位置值(其与编码器刻度盘24′的位置相互关联)，并且反过来，所映射的位置值分别关联到支座#1的电动机节距值。各种加工工具102-110的使用可分别受益于具有它们各自的查找表/电动机节距值。存在于外壳夹具36、36′中的关于加工工具102-110类型的信息可由用户手动输入，或者由安装到外壳夹具36、36′的适当的感测设备(未示出)来读取。支座#1的电动机节距值表示必须发送到支座步进电动机1的节距数目，以便根据编码器刻度盘24′的设置实现施加于加工工具100的预定向下压力。存在于查找表116的电动机节距值可以许多方式进行翻译。例如，翻译储存在查找表116中的电动机节距值的最直接方式为将它们翻译成必须发送到支座步进电动机1的整数步进信号的数目。例如，如果将编码器刻度盘24′设置到第一位置并且查找表使位置1与145电动机节距值相互关联，则145步进脉冲将被发送到支座#1步进电动机。尽管这是翻译支座#1的电动机节距值的最直接方案，但可预期许多其他方案，诸如将支座#1的电动机节距值的线性函数转换成电动机节距值以及分数值。例如，如果支座电动机节距值被设置等于50，则CPU 10′可使用许多已知函数诸如线性函数(即，偏移和乘数)将支座#1的电动机节距值转换成实际上被发送到支座步进电动机1的步进脉冲的数目。同样，支座#1的电动机节距值可表示待发送到支座步进电动机1的分数步进脉冲。例如，已知一些步进电动机可以每脉冲半节距或其他分数节距进行操作。支座#1的电动机节距值可表示半节距值等。例如，如果电动机节距值被设置等于29，则CPU10′可被编程将29电动机节距值翻译成必须传输到电动机的支座步进电动机1的29半节距信号。一旦CPU 10′已经完成将支座#1的电动机节距值转换成电动机节距信号，该信号就发送到支座#1的电动机控件118，信号反过来被扩大并且发送到支座#1的步进电动机120。

在实施方案中，支座#1的步进电动机包括联接到小齿轮传动124的可旋转电动机驱动轴122。小齿轮传动124联接到齿条传动126。当小齿轮传动124旋转时(旋转运动125)，齿条传动126反过来将旋转运动125转换成线性运动127。当齿条127放置在其最上位置(即，距材料114最远)时，向下推动的构件(弹簧130)不被压缩而向上推动的弹簧132完全缩回。这是外壳主体组件“A”140的默认(即，“HOME”)位置，在该默认位置，外壳主体组件“A”140处于其最高位置，并且加工工具100即划线器106从待标记的材料114缩回(并且不触碰)。因此，传感器134提供了至少间接的方式来感测加工工具100的最高绝对位置。

完全缩回位置(正如刚才所述)还被称为“HOME”位置，并且该位置可由传感器134明确感测到。传感器134可包括许多传感器技术，诸如读取开关、光学传感器开关、磁感应传感器等。当传感器134感测到“HOME”位置时，合适的数字信号就沿着信号路径142传回到CPU10′。

所形成的外壳主体“A”138具有穿过其中的线性引导轴通孔144。外壳主体引导轴136的端部中的一个或两个可锚固到支座#1板119，而外壳主体引导轴136的外径略小于线性引导轴通孔144，使得外壳主体“A”138可沿着外壳主体引导轴136进行自由往复运动而无任何摩擦作用。线性引导轴通孔144可配备线性滚动轴承、塑料套筒和其他低摩擦材料(未示出)，以增加外壳主体“A”138与外壳主体引导轴136的低摩擦界面。

支座组件#2的功能与支座组件#1相同。

现在参考图11A、图11B和图12，加工工具100移动到接合位置可按如下方式实现。CPU 10′读取编码器开关24″的输出150并且使用查找表116确定要使用的节距值的数目(x)152。接下来，CPU 10′命令支座#1的步进电动机以第一方向旋转直到感测到HOME位置154、156。接下来，CPU 10′向步进电动机120发送合适类型的信号，使得步进电动机120将其方向倒转，并且CPU 10′还向步进电动机发送正确的脉冲数(x)158。随着被发送到支座步进电机1的信号的出现，小齿轮124旋转从而接合齿条126。当齿条126开始其向下的提升时，向下推进的弹簧130开始被压缩并且反抗外壳主体“A”138，使得该弹簧130开始向下压缩在外壳主体“A”138上。这种向下推进使外壳主体“A”138沿着齿条引导轴128向下移动，直到加工工具100接触待加工的材料114。在加工工具100接触待加工材料114时，齿条127的任何进一步向下运动将不会引起外壳主体“A”138的进一步向下运动，其仅进一步压缩向下推进的弹簧130，从而在工具100上创建更大的向下推进力。一旦合适数目的步进信号已经发送到支座步进电动机1，小齿轮124就停止旋转并且齿条127通过支座#1步进电动机120的内在保持力维持在其向下位置。当加工工具100放置在其接合位置时，通过CPU 10′的操作进行配合的其他控件致力于沿着滑架轴62移动支座#1，并且还致力于移动待加工材料114，使得加工工具100靠着待加工材料114移动，以完成其预期目的。在该加工结束时，CPU 10′可从待加工材料114缩回加工工具100，直到传感器134再次感测到外壳主体“A”138被充分提高以安置在其“HOME”位置。一旦安置在其“HOME”位置，外壳主体“A”138就准备从CPU 10′接收其下一个电动机节距信号。

应用到支座组件#1的如上所述的方法论为CPU 10′所应用的以操作支座组件#2的相同方法论。

本发明的***优雅且简单。例如，不存在检测在每个支座组件的传动***(122、124、126、138、122′、124′、126′、138′)中的各种元件的绝对位置所用或所需的精密反馈机构。尽管没有精密的反馈机构，但由于步进电动机120所执行的增量运动的精确性质，通过在将各自的工具移动到它们的加工位置之前将外壳主体“A”138、外壳主体“B”138′带到它们各自的“HOME”位置，可在获得靠着待加工材料114的加工工具100的校准推进方面实现高准确度。

Claims (19)

1.一种电子切割机，包括：

第一加工工具，用于加工工件(W)，

第一用户可选择控件，具有根据制成工件(W)的材料类型或所述工件(W)的一个或多个特性进行校准的多个设置，其中所述第一用户可选择控件能够定位至所述多个设置中的一个设置，

第一电动机，联接到所述第一加工工具以靠着所述工件推进所述第一加工工具，其中所述第一用户可选择控件的位置与待发送到所述第一电动机的电子运动信号相关联，

电子控制器，联接到所述第一电动机以读取所述第一用户可选择控件的所述多个设置中的一个设置并且将所述第一用户可选择控件的所述多个设置中的所述一个设置翻译成待发送到所述第一电动机的校准力信号，其中所述第一电动机靠着所述工件(W)与所述校准力信号成比例地施加所述第一加工工具。

2.根据权利要求1所述的电子切割机，其中所述第一加工工具为划线器、压纹机、切割刀片或基于油墨的标记中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的电子切割机，还包括：

在所述第一电动机和所述第一加工工具之间联接的第一齿条和第一小齿轮。

4.根据权利要求3所述的电子切割机，其中所述第一加工工具和所述第一小齿轮借助于第一向下推进构件联接在一起。

5.根据权利要求1所述的电子切割机，包括第一传感器以至少间接地感测所述第一加工工具的绝对位置。

6.根据权利要求1所述的电子切割机，还包括：

滑架组件，其用于运载所述第一加工工具和所述第一电动机并且用于运载，

第二加工工具，其用于加工所述工件(W)并且用于运载，

第二电动机，其联接到所述第二加工工具以靠着所述工件(W)推进所述第二加工工具。

7.根据权利要求6所述的电子切割机，其中所述第一电动机和第二电动机安装到共同的滑架平台。

8.根据权利要求1所述的电子切割机，其中所述第一电动机为步进电动机。

9.根据权利要求1所述的电子切割机，其中在所述第一加工工具的运动的开始使用最低压力执行所述推进，以允许在施加更多压力之前将所述第一加工工具旋转到最优定向。

10.一种用于靠着工件对加工工具施加向下推进的方法，包括：

提供用户可选择控件，所述用户可选择控件能够放置到多个设置中的一个，其中所述设置中的至少一些根据制成所述工件的材料类型或所述工件的一个或多个物理特性进行校准，

使所述用户可选择控件的位置与待发送到第一电动机的电子运动信号相互关联，

将电子运动信号发送到所述第一电动机，以及

将所述第一电动机与所述第一加工工具至少间接地联接。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将电子运动信号发送到所述第一电动机还包括：

将第一组电子运动信号发送到所述第一电动机，同时监测至少间接表明所述第一加工工具的位置的信号的存在，并且之后

将第二组电子运动信号发送到所述第一电动机，其中所述第二组电子运动信号为用户可选择控件的所述位置的函数。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述相互关联步骤还包括：

使所述用户可选择控件的所述位置和所述第一加工工具的一个或多个特性与待发送到所述第一电动机的电子运动信号相互关联。

13.一种在工件上执行加工的手工制作装置，用于根据权利要求1-9中任一项所述的电子切割机，所述手工制作装置包括：

形成内部隔室的主体，容纳一个或多个组件，其中所述一个或多个组件包括：切割头，包括刀片；

所述手工制作装置还包括：至少一个存储隔室，由所述手工制作装置的门形成。

14.根据权利要求13所述的手工制作装置，其中所述门包括至少一个磁铁用于将刀片邻接于所述门直接固定。

15.一种用于使切割刀片的切割路径与第二加工工具的加工路径对齐的方法，包括：

(a)操纵所述切割刀片工具或所述第二加工工具中的一个以在工件上创建至少一个标识，

(b)操纵未在步骤(a)中***纵的所述工具，以在所述工件上创建两个或更多个标识，其中在步骤(b)创建的所述标识与在步骤

(a)中创建的所述至少一个标识成预定偏移放置，

(c)确定在步骤(b)创建的所述两个或更多个标记中的哪一个与在步骤(a)创建的所述至少一个标识最紧密对齐。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

切割并且印刷或刻划至少一个直线或图像。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述标识通过以下方式创建：

在所述工件上印刷或切割字母、数字或符号。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述标识通过以下方式形成：

以各种偏移的阵列印刷并且切割，印刷并且刻划，或切割并且刻划圆圈，以便用户选择基于所述阵列中的哪个来校准机器。

19.一种使切割刀片与期望定向对齐的方法，包括：

电存储假定刀片定向，

访问与一个或多个切割路径指令相互关联的一个或多个切割路径角度，

将所述假定刀片定向和所述切割路径角度中的一个或多个进行比较，以及

确定所述一个或多个切割路径角度中的哪个最紧密对齐到所述假定刀片定向。