更换系统的制作方法

本发明涉及一种切割机，所述切割机用于对塑料膜、布或类似物的纸、纸板或类似材料的印刷板材进行切割、压痕、穿孔或标记。

背景技术：

例如，在文献ep1385674b1和ep2488333b1中描述了通用机械。这种切割机包括：工作表面，其被设计成接收至少一个对象；以及工作组，其被可移动地布置在该工作表面上方且具有用于切割放置在该工作表面上的对象的刀片或另一切割设备。“切割”不一定意味着完全切断，使得切割过程还可以包括对对象进行穿孔或折叠，或可以利用通用机器执行的类似操作。

技术实现要素：

本发明涉及一种切割机，该切割机包括：具有工作表面的台，该工作表面被设计为接纳待切割对象；横梁，其被布置在工作表面上方，被安装在台上并被设计成能平行于第一水平轴线性定位；模块，其被安装在横梁上并适于能平行于第二水平轴线性定位，其中，该第二水平轴垂直于该第一水平轴延伸；工具保持器，其被安装在该模块中并适于能平行于竖直轴线性定位、绕竖直轴旋转定位，并容纳多个不同的可更换工具中的一个；以及控制单元，其被设计为控制切割机，其中，工具保持器具有连接设备，其中，该连接设备被设计为向所容纳的工具提供电能和流体，特别是其中，该流体是压缩空气或润滑剂，其中，在模块与工具保持器之间或在连接设备处提供有旋转接头，其中，通过旋转接头提供流体的供应，其中，在该模块与该工具保持器之间或在该连接设备处提供有旋转发送器，通过该连接设备提供电能的供应，并且其中，该控制单元被设计成控制切割机自动执行工具的更换。具体地，为待容纳的工具内部或工具上的驱动元件供电。

为了向所容纳的工具供电，连接设备可以包括电接触元件，其中，所述电接触元件绕竖直轴分布并且与待容纳的工具的接触配对元件相互作用，其中，接触元件与接触配对元件的相互作用在工具接收操作期间引起电接触。具体地，接触元件可以绕竖直轴同心地分布。

连接设备可以另外被设计成向所容纳的工具提供控制数据，其中，提供控制数据以控制容纳在工具中的切割工具、冲压工具、穿孔工具或标记工具的移动。具体地，控制数据用于控制待容纳的工具内或工具上的驱动元件。可以通过现有的电接触元件来传输控制数据，或者可以使用单独的数据传输元件。然后，这种数据传输元件与所容纳的工具上的对应的数据传输配对元件相互作用。

连接设备可以被设计成读出布置在所容纳的工具中的传感器。传感器数据也可以通过现有的电接触元件来传输，或者也可以使用单独的数据传输元件(可选地，用于可能的控制数据传输的同一个元件)。然后，这种数据传输元件与所容纳的工具上的对应的数据传输配对元件相互作用。

工具保持器可以具有第一对准元件，该第一对准元件与待容纳的工具的第一对准配对元件相互作用，其中，第一对准元件与第一对准配对元件在工具接收操作期间的相互作用导致工具相对于工具保持器的限定旋转对准。

第一对准元件可以被设计成突出部(特别是销)，使得第一对准元件可以在工具接收操作期间形状配合地沉入到待容纳的工具的第一对准配对元件中，该第一对准配对元件被设计成凹部(特别是被设计成轴向凹槽)。

工具保持器可以具有第二对准元件，该第二对准元件与待容纳的工具的第二对准配对元件相互作用，其中，第二对准元件与第二对准配对元件在工具接收操作期间的相互作用实现了工具相对于竖直轴的限定居中。

第二对准元件可以被形成为圆锥形的凹部，使得待容纳的工具的第二对准配对元件(该第二对准配对元件被设计为圆锥体)形状配合地装配到第二对准元件中，并且因此该工具相对于竖直轴居中。

工具保持器可以具有接合元件(特别是多个周向分布的接合元件)，该接合元件与待容纳的工具的接合配对元件相互作用，其中，接合元件和接合配对元件在工具接收操作期间的相互作用使工具相对于竖直轴被径向地夹紧并形状锁合，从而防止平行于竖直轴的移动。

接合元件可以是球形的、绕竖直轴同心地分布并且被刚性地布置，并且当通过控制单元控制释放致动时，使所述接合元件径向地向外移动，特别是其中，释放致动气动地发生。

该连接设备可以具有用于向所容纳的工具供应流体的流体插塞连接器，其中，该流体连接与待容纳的工具的流体配合连接器相互作用，其中，流体插塞连接器与流体配合连接器的相互作用确保了向所接纳的工具供应流体。流体连接件特别是可以与竖直轴同轴地布置。流体连接器和/或流体配合连接器可以设有封闭件以防止流体泄漏。例如，流体连接器可以是流体连接件，并且流体配合连接器可以是流体插塞。相反，流体连接器也可以被设计为流体插塞，而流体配合连接器被设计为流体连接件。

切割机还可以包括具有多个库位(magazinelot)的工具库，其中，该工具库适于支撑该库位中的多个不同的可更换工具，并且其中，该控制单元适于控制切割机，使得切割机通过将所述工具保持器移动到所述工具库来自动执行工具更换，如果刀具在所述工具保持器中，则将所述所容纳的刀具存放在空闲的库位中，并从占用的库位中取出待容纳的新工具，其中，所容纳的工具的存放和所容纳的工具的移除是基于所述接合构件的释放操作进行的。

每个库位特别是具有至少三个周向不均匀间隔的支撑元件，所述支撑元件与待存放的工具的对应的支撑配对元件相互作用，其中，支撑元件与支撑配对元件的相互作用在工具存放期间确保了工具相对于库位的限定旋转对准。

多个库位中的一个特别是可以具有用于诊断、维护或清洁周期的连接配对设备，其中，该连接配对设备包括用于接收电能的电接触配对元件、用于接收伪控制数据或用于发送伪传感器数据的数据传输配对元件以及用于接收流体的流体配对连接器。

本发明还涉及一种用于容纳在如本文所述的切割机的工具保持器处的可更换工具，其中，所述工具适于接收由工具保持器的连接设备提供的电能和流体中的至少一者并容纳切割工具、冲压工具、穿孔工具或标记工具。

可更换工具特别是被设计为以下中的至少一者：将流体供应到待切割的对象上，特别是其中，流体是压缩空气或润滑剂，并且借助于电能的供应或流体的供应来驱动切割工具、冲压工具或穿孔工具。

可更换工具还可以具有：凹部(特别是轴向凹槽)，在工具容纳操作中借助于该凹部通过形状锁合的方式进行接合，使工具相对于工具保持器以限定旋转方式对准；圆锥体，工具在工具接收操作中借助于该圆锥体相对于竖直轴居中；接合配对元件(特别是径向凹槽)，所述接合配对元件被形成为使得在工具接收操作期间，使工具保持器的接合元件相对于竖直轴径向地夹紧工具并形成防止平行于竖直轴的移动的形状锁合的连接，并且，当通过控制单元控制释放致动时，接合元件可以径向移动出接合配对接元件并因此释放工具；以及用于接收电能的接触配对元件、用于接收电能的数据传输配对元件和用于接收流体的流体配对连接器中的至少一者。

附图说明

根据详细描述和附图，本发明的其他优点是显而易见的。

图1示出了根据本发明的实施方式的切割机。

图2示出了具有根据图1的切割机的工具保持器和连接设备的模块。

图3示出了根据本发明的实施方式的可更换工具。

图4示意性地示出了根据本发明的另一实施方式的工具库在切割机上的布置。

图5示意性地示出了根据图4的工具库的多个库位。

图6详细地示出了根据本发明的实施方式的工具的与工具保持器和连接设备相互作用的一部分。

图7示出了根据本发明的实施方式的库位的一部分。

具体实施方式

图1示出了切割机1的实施方式，该切割机1包括具有工作表面101的台10。工作表面被设计成容纳待切割的对象102，在示出的示例中为具有待切割的图案的纸板。

切割机1具有横梁11，该横梁被布置在工作表面上方并且以如下的方式被安装在台上：横梁11被设计成能平行于第一水平轴h1线性定位。安装在横梁11上的模块12被设计成能平行于第二水平轴h2线性定位，其中，第二水平轴h2垂直于第一水平轴h1延伸。

如图2所示，模块12具有工具保持器13。工具保持器13被安装成使得其被设计成能平行于竖直轴v线性定位并绕竖直轴旋转定位。工具保持器13还被设计成容纳大量不同的可更换工具2中的一个。

切割机1还具有控制单元14，该控制单元被设计成控制切割机。虚线表示控制单元14可以位于例如台10下方的内部。然而，控制单元14也可以位于切割机1的另一点或外部。

图2还示出了由工具保持器13包围的连接设备15。连接设备15向所容纳的工具提供电能和流体(例如，压缩空气、润滑剂或冷却剂)。具体地，连接设备15还可以提供控制数据，该控制数据可以用于控制所容纳的工具的移动。为此，所容纳的工具将具有合适的致动器和用于解释控制数据的控制单元。另外，所容纳的工具可以具有用于流体的对应分配的一个或更多个流体管线以及例如用于对流体流进行节流的阀。

如果流体是压缩空气，则可以将其用于不同的目的(也可以用于以下列举的几种目的)：

(a)清洁待切割对象102上的切割区域，

(b)清洁容纳在工具中的切割工具4、冲压工具、穿孔工具或标记工具，

(c)驱动工具所容纳的切割工具4、冲压工具、穿孔工具或标记工具，

(d)在工具处或在工具中容纳的切割工具4、冲压工具、穿孔工具或标记工具处提供密封空气以进行密封。在一个实施方式中，对于对应的流体配合连接器(在工具上)，还可以(在机器上)有两个或更多个流体馈通或流体连接器，其中，每个流体馈通用于不同的目的(冷却、润滑、密封空气、清洁、驱动)。

为了使流体能够被供应并且电能和/或数据能够被传递，切割机具有至少一个旋转接头和至少一个旋转发送器(未示出)。例如，旋转接头可以位于模块与工具保持器之间或位于连接设备上，并且旋转发送器可以位于模块与工具保持器之间或位于连接设备上。

在模块与工具保持器之间或在连接设备上提供了旋转发送器，以提供电能或数据传输。这种旋转发送器可以被设计成滑环或非接触式发送器，所述非接触式发送器例如感应地发挥作用。控制数据或传感器数据也可以通过通用无线通信技术(例如，nfc、蓝牙、wlan、无线电)进行传输。

具体地，电能通过电接触元件150供应。如果要由切割机1提供控制数据，则连接设备还可以具有至少一个数据传输元件151(特别是若干个数据传输元件151)，所述数据传输元件的尺寸和/或形状可以与电接触元件150不同，但是不是必须不同。另选地，控制数据也可以通过现有的电接触元件150来传输，即，数据传输元件在功能上被集成到电接触元件中。元件150和151优选用作接触板，但也可以被设计成公连接器或母连接器，或者被设计成无线模块。数据传输元件特别是被设计成发送控制数据(这些数据来自切割机的控制单元)和/或接收传感器数据(这些数据来自工具中提供的传感器并可以被发送到工具的控制单元)或伪传感器数据(有关更多信息，请参见下文)。

流体优选地通过圆形的同轴流体连接件19供应，即，流体连接件与竖直轴同心地布置。流体连接件19可以是公连接件或母连接件，并且可以具有一个或更多个密封环。

切割机被设计为以自动控制的方式执行工具更换。具体地，第一对准元件16、第二对准元件17和接合元件18可以确保工具更换是精确且正确的。这样就不再需要校准或设置过程。

第一对准元件16确保工具相对于工具保持器的旋转对准。在工具保持器13中的限定位置处，优选地布置销作为第一对准元件16，该销在工具中下沉到与第一对准配对元件相对应的凹部中，其中，实现了形状锁合，这使得工具的对准确切并防止无意的旋转调整。工具上的第一对准元件16和第一配对对准元件26也可以例如相反地设计，使得工具保持器13具有偏心凹部作为第一对准元件，工具上的销或类似元件可以插入该偏心凹部中。

第二对准元件17优选地被实现为圆锥形的凹部。该第二对准元件与工具上对应的圆锥状设备相互作用，使得在这里也可以发生形状锁合，这使工具相对于竖直轴居中。

在根据本发明的切割机的另一实施方式中，第一对准元件和第二对准元件可以如下方式组合：例如，圆锥形凹部具有至少一个轴向凹槽或轴向高部(axialelevation)，不同类型的配对件在轴向凹槽或轴向高部处接合到工具上。

工具保持器13仍然具有至少一个但优选地若干个接合元件18。多个接合元件18围绕工具保持器13的外周分布，并且被设计成使得其基本上是径向刚性的并且可以通过释放致动而径向向外移动。作为示例，接合元件18被设计成球，特别是是轴承球。当插入工具时，接合元件18接合在工具的对应的接合配对元件28中，并且因此引起形状锁合作用，通过该形状锁合作用，工具被夹紧，并且可以防止工具沿竖直轴的无意的移动。具体地，至少一个接合元件或接合配对元件可以以如下方式设计和布置：使得其通过夹紧将插入的工具向上压向圆锥形凹部，即，引起预张紧力。

具体地，当需要工具更换时，主动地致动释放。如果省略释放致动，则接合元件保持伸出并保持夹紧。释放致动特别是可以气动地执行。例如，接合元件可以通过弹簧预张紧，其中，通过将压缩空气供应到为此目的而设计的系统中来移动弹簧配对支撑件来延长弹簧行程，从而减小或消除弹簧力。

还可以监控释放致动，其中，监控夹紧状态或位置调整。该监视可以通过机器控制(控制单元14)来执行。特别地，该监视可以是监视工具是否正确接合或定位的任务。为此，例如位置传感器检测所插入工具的轴向高度，或者通常检测是否完全插入了工具。

自动工具更换例如可以通过从工具库3取回新的工具或通过在工具库3中放置旧的工具来进行。图4示出了库3在切割机1的台上的示例性布置。然而，库3也可以被集成到台中或安装在切割机1的另一点处。

如图5所示，工具库具有若干个库位31、31'、31”、31”'、31”'、31””、31””'。该库被设计为在这些库位中存储大量不同的可更换工具。如果切割机具有这样的工具库，则控制单元被设计为以使得切割机通过以下方式自动进行工具更换的方式控制切割机：(a)将工具保持器移动到工具库，(b)如果工具保持器中有工具，则将该所容纳的工具存放在空闲的库位31””'中，并且(c)从已占用的库位31、31'、31”、31”'或31””中的一个移出要重新容纳的工具。取回的工具的放置和待容纳的工具的移除分别是基于上述接合元件的释放致动而进行的。

如图5所示，每个库位具有至少三个周向不均匀间隔的支撑元件32，所述支撑元件32与待放置的工具的对应的支撑配对元件22相互作用，其中，支撑元件与支撑配对元件在工具放置期间的相互作用确保了工具相对于库位的限定旋转定向。明确性是通过在圆形路径(例如，45°、180°和315°)或半径不同的圆形路径上的不均匀分布而建立的。这意味着工具始终处于参考起始位置，并且不再需要校准。

根据图7，支撑元件32中的至少一个可以被设计为使得提供闩锁机构。例如，图7中的示例性支撑元件具有圆锥形尖端320、径向凹部321和支撑板322。图7中所示的工具的示例性支撑配对元件22是在圆形框架的外周上的凹部，其中，该凹部被设计为使得当其向下滑动时，其在尖端320上居中。由支撑配对元件22限定的最小直径优选小于由尖端320限定的最大直径(上部)并且大于由尖端320限定的最小直径(下部)。这迫使框架进入径向凹部321，其中，支撑元件32弹性变形，直到框架卡入到位。然后，工具可以使用支撑配对元件22而搁置在支撑板322上。

为了诊断、维护和/或清洁过程的目的，库位中的一个还可以具有连接配对设备，特别是可插入或永久安装的连接配对设备。相应地，这种连接配对设备包括以下中的至少一者：

接触配对元件，其用于接收电能，

数据传输元件，其用于接收控制数据和/或发送传感器数据，以及

流体配合连接器，其用于接收流体。可以有规律地(特别是自动地)接近这种“模型”，以便将其作为伪工具来容纳，其中，然后可以测试机器的各种参数(例如，电压、电流、数据传输速率、信号强度、流体流速、密封性等)。为此，还可以在连接配对设备上提供适合这些参数的其他传感器。还可以测试至少一个接合元件的接合力或对准元件的形状精度，特别是在早期检测磨损的迹象。

相反，也可以为存储在库中的工具提供这种测试功能，即，库具有伪连接设备(可以说是“伪机器”)，该伪连接设备实质上类似于切割机上的连接设备，并且因此可以具有相同的功能范围(即，可以提供流体、电能和/或控制数据或读出传感器数据)。可以将该伪连接设备移动到待测试的工具，或者可以将待测试的工具移动到伪连接设备。类似于上述相反情况(伪工具由机器拾起)，可以进行清洁过程、流量测试、泄漏测试、冷却能力测试、磨损测试和/或各种电气测试。

在图3中示出了适用于根据本发明的切割机1的工具2，并且在图6中示出了该工具的头部的实施方式。该工具被设计成接收由工具保持器连接设备提供的电能和流体中的至少一者，并容纳切割工具4、冲压工具、穿孔工具或标记工具。具体地，工具2被配置为借助于电源或流体供应来驱动切割工具、冲压工具、穿孔工具或标记工具。除了驱动之外或作为驱动的替代，该工具被设计成将流体供应到待切割的对象102，其中，流体特别是压缩空气(以去除碎屑)、润滑剂(以促进切割削过程)或冷却剂(用于冷却工具2或切割工具4、冲压工具、穿孔工具或标记工具)。根据本发明的切割机还适合于压痕、穿孔和标记，这就是为什么代替切割工具4还可以提供冲压工具、穿孔工具或标记工具的原因。

具体地，工具具有凹部26，该凹部26在此作为轴向凹槽的示例而示出。在凹部26的基础上，工具通过在工具保持操作期间与第一对准元件16的形状锁合而以限定的方式相对于工具保持器可旋转地对准，或者确保了对准。另外，该工具可以具有圆锥体27，该圆锥体27用于在工具保持操作期间通过形状锁合使工具相对于竖直轴居中。此外，可以提供接合配对元件28，该接合配对元件28被设计为使得在工具接收操作期间，工具保持器的接合元件18实现了工具沿径向相对于竖直轴的夹紧以及防止平行于竖直轴的移动的形状锁合。接合元件18以如下方式从径向凹槽中径向地移出(或可以移动)：使得当由控制单元控制释放致动时工具被释放。这意味着凹槽28的深度与接合元件18及其位移路径或可调节性相匹配。

接合配对元件28在此被设计为径向凹槽，但是该接合配对元件也可以由大量沿周向布置的腔来体现(被设计成球18的接合元件然后可以接合在这些腔中)。

如在图6中还更详细地示出的，图3中所示的工具具有用于接收电能的接触配对元件250、用于接收控制数据的数据传输配对元件251以及用于接收流体的流体插塞29。在一个实施方式中，如图6所示，元件250和251被设计成弹簧加载的，以在元件150和151与元件250和251之间产生接触压力，从而确保不间断的接触。

具体地，流体插塞29被精确地布置在中心，因此在使用工具时与竖直轴v完全同心。例如，沿纵向铺设在工具2内部的线将流体向下引导至切割区域或待加工的工作表面。在那里，流体可用于(a)去除碎屑，(b)使所产生的热量消散，或(c)用气动设备驱动工具插入(例如，冲程刀)。工具内部的流体线也可以分成工具上的偏心孔，例如，以(d)去除工作表面上的灰尘。

工具可以具有与连接设备(例如，如上述切割机的连接设备的电接触配对元件、数据传输配对元件和/或流体配合连接器)相对应的针对电流、数据和/或流体的一系列不同配对元件。数据传输配对元件也可以被设计为无线模块，这就是该工具的特殊实施方式可以具有nfc、蓝牙、wlan或无线电模块的原因。

尽管根据本发明的优选实施方式对本发明进行了说明，但是在不超出本发明范围的情况下，可以做出许多其他改变和变型。因此，提供了所附权利要求旨在覆盖包含在本发明的实际范围内的修改和变型。