材料成形装置

申请号 CN201380058537.7 申请日 2013-09-17 公开(公告)号 CN104853861A 公开(公告)日 2015-08-19
申请人 SD机械有限责任公司; 发明人 唐纳德·S·卢帕; 史蒂夫·B·托雷;
摘要 本 发明 为材料成形装置,其包括具有多个驱动 齿轮 和多个从动齿轮的齿轮阵列,每个从动齿轮接合驱动齿轮以形成齿轮组,并且从动齿轮和对应的驱动齿轮中的至少一者是非圆形的以随驱动齿轮调节其相应的从动齿轮而改变 节距 ,材料成形装置包括具有多个床台臂的柔性床台,每个床台臂连接至对应的齿轮组,柔性床台臂形成大致平的床台并且在第二 位置 中多个床台臂以期望的位置 定位 从而将柔性床台操作成至少在一些位置处为非线性构型,并且材料成形装置包括至少一个夹具以将 工件 保持至柔性床台,使得在柔性床台从第一位置运动至第二位置时工件匹配柔性床台的非线性构型。
权利要求

1.一种材料成形装置,包括:
外壳,所述外壳限定有内腔和穿过所述外壳的外表面的至少一个开口;
齿轮阵列,所述齿轮阵列位于所述内腔内并且由致动器驱动,其中,所述齿轮阵列包括多个驱动齿轮和多个从动齿轮,其中,每个从动齿轮与对应的驱动齿轮关联以形成齿轮组,并且其中,所述从动齿轮和/或对应的驱动齿轮中的至少一者是非圆形的,以随着驱动齿轮和从动齿轮的接合和相对于彼此的旋转而具有不断变化的节距
柔性床台,所述柔性床台具有多个床台臂,每个床台臂经由臂轴连接至对应的齿轮组,所述臂轴延伸穿过至少一个外壳开口,所述柔性的床台臂能够通过对应的齿轮组在第一位置与第二位置之间运动以将所述柔性床台操作成弯曲的形状,在所述第一位置中,所述多个柔性床台臂形成大致平的床台,在所述第二位置中,所述多个床台臂中的每一个床台臂定位在相对于其他的多个床台臂不同的位置中;以及
至少一个夹紧机构,所述至少一个夹紧机构用于将工件夹紧至所述柔性床台,使得在所述柔性床台从所述第一位置运动至所述第二位置时所述工件被弯曲以匹配所述柔性床台的弯曲的形状。
2.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,所述柔性床台包括用于覆盖所述工件的第一侧的第一柔性盖构件,并且所述装置还包括定位在所述工件的第二侧的第二柔性盖构件,其中,所述第一柔性盖构件和所述第二柔性盖构件均能够弯曲以在所述柔性床台从所述第一位置运动至所述第二位置时匹配所述柔性床台的所述弯曲的形状,从而在所述柔性床台从所述第一位置运动至所述第二位置时保护所述工件和/或有助于使所述工件弯曲。
3.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,所述至少一个夹紧机构包括定位成将所述工件固定在沿着所述柔性床台的多个不同的位置处的多个夹紧机构。
4.根据权利要求3所述的材料成形装置,其中,所述多个夹紧机构包括定位成将所述工件固定在沿着所述柔性床台的多个不同的位置处的滚子夹具,其中,每个滚子夹具具有滚子,所述滚子允许在所述柔性床台在所述第一柔性床台位置与所述第二柔性床台位置之间运动时所述夹具和/或工件相对于彼此运动。
5.根据权利要求4所述的材料成形装置,其中,所述滚子夹具包括至少一个手动操作的致动器,所述至少一个手动操作的致动器用于使至少一个滚子夹具的滚子在其中所述滚子与所述工件间隔开的第一释放位置与其中所述滚子夹紧至所述工件的第二固定位置之间运动,使得所述夹具允许在所述柔性床台在所述第一柔性床台位置与所述第二柔性床台位置之间运动时所述滚子和/或工件相对于彼此运动。
6.根据权利要求5所述的材料成形装置,其中,所述至少一个手动操作的致动器包括多个手动操作的致动器,其中,每个手动操作的致动器联接至相对应的滚子夹具,使得每个手动操作的致动器必须在第一方向上旋转以移动所述滚子至所述第一释放位置并且在与所述第一方向相反的第二方向上旋转以移动滚子至所述第二固定位置。
7.根据权利要求4所述的材料成形装置,其中,所述多个夹紧机构包括气动驱动的滚子夹具,所述气动驱动的滚子夹具定位成将所述工件固定在沿着所述柔性床台的多个不同的位置处,其中,每个滚子夹具具有滚子,所述滚子允许在所述柔性床台在所述第一柔性床台位置与所述第二柔性床台位置之间运动时所述夹具和/或工件相对于彼此运动,所述装置还包括夹具致动器,所述夹具致动器连接至所述气动的滚子夹具并且能够操作以使每个滚子夹具的所述滚子在其中所述滚子与所述工件间隔开的第一释放位置与其中所述滚子夹紧至所述工件的第二固定位置之间运动,使得所述夹具允许在所述柔性床台在所述第一柔性床台位置与所述第二柔性床台位置之间运动时所述滚子和/或工件相对于彼此运动。
8.根据权利要求7所述的材料成形装置,还包括空气调节器,并且其中,所述夹具致动器包括至少一个空气,所述至少一个空气阀被致动以使所述滚子在所述第一释放位置与所述第二固定位置之间运动。
9.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,位于所述内腔内的所述齿轮阵列包括与所述柔性床台的第一端相对应的第一齿轮阵列并且具有与所述柔性床台的第二端相关联的第二齿轮阵列。
10.根据权利要求9所述的材料成形装置,所述材料成形装置具有用于驱动所述第一齿轮阵列的第一达和用于驱动第二齿轮阵列的第二马达,并且所述装置包括用于控制所述第一马达和所述第二马达的运行使得所述柔性床台可运动至所述第二位置以形成所述工件并且随后返回至所述第一位置以用于接纳另一个工件的控制器
11.根据权利要求10所述的材料成形装置,其中,所述第一齿轮阵列能够独立于所述第二齿轮阵列运动以允许根据需要仅对所述工件的一端进行处理。
12.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,所述驱动齿轮的至少一个驱动齿轮和/或所述从动齿轮的至少一个从动齿轮是可调节的,以根据需要对准所述齿轮和/或床台臂。
13.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,所述驱动齿轮键连接至驱动轴并且包括可调节的键插入件,所述可调节的键插入件允许所述驱动齿轮在必要时被调节以根据需要接合和/或对准所述齿轮和/或床台臂。
14.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,所述从动齿轮键连接至所述臂轴并且包括齿轮定组件,所述齿轮锁定组件将所述驱动齿轮抵靠所述键连接的臂轴固定以降低由于滑动或间隙引起所述装置脱离对准或者以超出期望的参数操作的险。
15.根据权利要求1所述的材料成形装置,还包括平衡系统,所述平衡系统连接至所述从动齿轮以减小施加在所述齿轮和相关联的系统部件上的
16.根据权利要求15所述的材料成形装置,其中,所述平衡系统包括多个缓冲件,所述多个缓冲件的一端连接至所述从动齿轮的下部分并且相对端连接至所述外壳的下部分。
17.根据权利要求1所述的材料成形装置,还包括多个间隔件,所述多个间隔件定位于所述驱动齿轮之间以使所述驱动齿轮彼此间隔开。
18.根据权利要求17所述的材料成形装置,其中,所述多个间隔件延伸超出所述驱动齿轮的外周缘并且至少部分地进入所述从动齿轮之间的间隙以对准所述驱动齿轮和所述从动齿轮。
19.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,由所述外壳限定的所述至少一个开口包括多个开口,所述臂轴的至少一部分布置成穿过所述多个开口,每个臂轴延伸穿过所述多个开口中的一个开口并且具有对应的减摩机构,所述减摩机构布置于所述臂轴与所述外壳之间以减小所述臂轴与对应的外壳开口之间的摩擦,使得所述臂轴能够在对应的齿轮组的驱动齿轮驱动从动齿轮时容易地枢转。
20.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,每个臂轴的第一端连接至对应的齿轮组的从动齿轮并且所述臂轴的相对的第二端连接至对应的臂和与所述臂相关联的床台臂,使得所述臂轴的枢转运动引起所述臂和相关联的床台臂的对应的枢转运动。
21.根据权利要求20所述的材料成形装置,其中,所述臂轴的所述相对的第二端是渐缩的并且键连接至对应的臂并且永久附接至所述对应的臂,使得所述臂轴和臂彼此整合在一起并且其中一者的枢转运动引起另一者的对应的枢转运动。
22.根据权利要求1所述的材料成形装置,其中,每个床台臂经由对应的臂轴和对应的臂连接至对应的齿轮组,并且每个床台臂可调节地联接至对应的臂,使得所述床台臂的位置或对准能够相对于所述对应的臂被调节以确保所述床台臂的适当的定位和对准。
23.根据权利要求22所述的材料成形装置,其中,所述床台臂与对应的臂之间的可调节的连接包括至少一个固件,所述至少一个紧固件允许所述床台臂相对于对应的臂运动并且固定就位。
24.根据权利要求23所述的材料成形装置,其中,所述至少一个紧固件包括螺栓,所述螺栓具有头部,所述头部具有从所述头部延伸并且终止于所述头部的相反侧的远端的螺纹柱部,所述至少一个紧固件还包括位于所述螺栓头部与所述螺栓的远端之间的螺母,所述螺母能够绕所述螺纹柱部的长度进行调整以便在所述螺栓用于将所述床台臂紧固至所述臂时调节所述床台臂与臂之间的间隙。
25.根据权利要求24所述的材料成形装置,其中,所述至少一个紧固件包括多个所述螺栓,使得对应于每个螺栓的所述螺母能够用于相对于所述臂定位和/或对准所述床台臂。
26.根据权利要求1所述的材料成形装置,还包括连接至所述装置的提升机构,所述提升机构用于使所述柔性床台在下降位置与上升位置之间运动,所述下降位置在所述柔性床台与所述装置搁置的工作表面之间具有第一间隙,所述上升位置在所述柔性床台与所述装置搁置的工作表面之间具有第二间隙,并且所述第二间隙大于所述第一间隙,使得所述装置能够用于与在所述第一间隙的情况下所允许无障碍地成形的材料相比无障碍地成形更大的材料。
27.根据权利要求26所述的材料成形装置,其中,所述提升机构包括上部分、基底部分和驱动机构,所述驱动机构用于使所述上部分和所述基底部分中的一者相对于所述上部分和所述基底部分中的另一者运动以在所述第一间隙与所述第二间隙之间行进。
28.根据权利要求27所述的材料成形装置,其中,所述上部分和基底部分具有套叠式的接合使得当所述驱动机构使所述上部分和基底部分中的一者相对于所述上部分和基底部分中的另一者运动时二者套叠到彼此中以行进至所述第一间隙以及彼此离开以行进至所述第二间隙。
29.根据权利要求28所述的材料成形装置,其中,所述提升机构包括连接至对应的爱克米螺纹和固定的螺母组件的多个链式从动链轮,并且所述提升机构包括马达和驱动链轮以用于驱动连接至所述链式从动链轮的驱动链以使所述链式从动链轮在一个旋转方向上旋转以提升所述外壳的所述上部分从而将所述柔性床台定位在所述第二间隙处以及在相反的第二旋转方向上旋转以降低所述外壳的所述上部分从而将所述柔性床台定位在所述第一间隙处。
30.根据权利要求29所述的材料成形装置,其中,所述提升机构包括张紧机构,所述张紧机构用于张紧由所述马达和所述驱动链轮驱动的所述驱动链以减少所述驱动链与链轮之间的滑动。
31.根据权利要求1所述的材料成形装置,还包括照明装置,所述照明装置用于对所述装置外壳中和/或周围的区域的至少一部分进行照明。
32.根据权利要求31所述的材料成形装置,其中,所述照明装置是灯,所述灯定位在所述外壳内以用于对所述外壳的所述内腔的至少一部分进行照明。
33.一种材料成形装置,包括:
外壳,所述外壳限定有内腔和穿过所述外壳的外表面的至少一个开口;
多个旋转臂,其中每个臂具有床台构件和用于夹紧工件的一部分的夹具,所述多个旋转臂能够在第一位置与第二位置之间运动,在所述第一位置中,所述床台构件被对准用于支撑大致平的工件,在所述第二位置中,每个臂运动至独特的位置以使所述工件形成为期望的曲率半径;并且
所述材料成形装置具有至少一个夹紧机构,所述至少一个夹紧机构用于将所述工件夹紧至所述床台构件中的一个或更多个床台构件,使得在所述旋转臂从所述第一位置运动至所述第二位置时所述工件形成为所述期望的曲率半径
34.根据权利要求33所述的材料成形装置,还包括一体的提升机构,所述一体的提升机构允许工件支撑床台的高度从相对于障碍的第一间隙上升至相对于障碍的大于所述第一间隙的第二间隙,使得所述材料成形装置能够在不与所述障碍干涉的情况下根据需要使所述材料成形。
35.一种可调节的驱动齿轮,包括:
由共同的驱动轴驱动的多个驱动齿轮,所述驱动齿轮键连接至所述驱动轴并且相对于所述驱动轴是可调节的,使得通过调节所述驱动齿轮相对于所述驱动轴的取向能够对联接至所述驱动齿轮的一个或更多个部件进行精细的调节。
36.一种齿轮锁定组件,所述齿轮锁定组件用于键连接至臂轴的从动齿轮,所述齿轮锁定组件包括:
本体,所述本体抵靠所述臂轴和从动齿轮中的至少一者键连接,使得所述本体不能相对于所述臂轴和所述从动齿轮中的所述至少一者运动,并且所述本体具有从所述本体延伸并且沿着所述从动齿轮的表面延伸的突出部,所述突出部进一步限定第二开口;以及可调节的锁定构件,所述可调节的锁定构件插入穿过所述第二开口以进一步朝向所述臂轴和所述从动齿轮中的所述至少一者驱动所述本体,从而防止所述从动齿轮与所述臂轴之间的任何滑动。
37.一种用于驱动系统的平衡系统,所述驱动系统包括多个从动齿轮和联接至共同的驱动轴的多个驱动齿轮,每个从动齿轮由所述多个驱动齿轮中的对应的驱动齿轮驱动并且具有从所述从动齿轮延伸出的可旋转的臂轴,所述平衡系统包括支撑柱或缓冲件,所述支撑柱或缓冲件的一端连接至所述驱动齿轮、驱动轴和所述从动齿轮中的至少一者并且另一端连接至框架,并且因此减小施加在所述驱动系统上的力。
38.一种齿轮间隔和对准系统,包括:
联接至多个从动齿轮的多个驱动齿轮,所述驱动齿轮联接至共同的驱动轴;以及多个间隔件,所述多个间隔件在所述驱动齿轮之间间隔开并且延伸超出所述从动齿轮的周缘并且进入形成于所述从动齿轮之间的间隙,从而间隔开和对准所述驱动齿轮和所述从动齿轮二者并且保护这些齿轮中的一个或更多个齿轮免受磨损。

说明书全文

材料成形装置

[0001] 本申请是于2012年9月17日提交的申请No.13/621,636的部分继续申请,该申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

[0002] 传统的材料成形装置的限制在于它们通常一次仅能形成一个固定半径的固定装置以将材料形成为特定半径的形状。

背景技术

[0003] 因此,需要这样一种材料成形装置,其能够按刻度形成多个无限制的半径以提供用于将一种或更多种材料形成为特定半径形状的平台,并且该材料成形装置可以重复使用以提供用于将一种或更多种附加的材料形成为具有另外的特定的曲率半径的形状的平台。发明内容
[0004] 本文中公开了用于将材料形成为不同的弯曲形状的装置。在一个形式中,一种手动装置被公开为具有柔性床台,该柔性床台接纳工件或材料并且包括用于将材料块固定至柔性床台的夹具。该装置还包括一个或多个曲柄,该一个或多个曲柄用于驱动多个驱动齿轮和所联接的从动齿轮以使柔性床台的至少一部分在初始的平的或未变形位置与其中柔性床台的至少一部分弯曲(即,成形或被弯曲)至期望的曲率半径的第二位置之间运动。在一个形式中,装置包括第一曲柄和第二曲柄,该第一曲柄用于使柔性床台的第一端和关联的被夹紧的材料块在初始位置与成形位置之间运动,该第二曲柄用于使柔性床台的第二端和关联的被夹紧的材料块在初始位置与成形位置之间运动,从而使工件沿期望的曲率半径弯曲。
[0005] 本发明的目的是提供一种材料成形装置,其通过消除建立仅用于特定形状的多个固定半径的固定装置或形式的需要来节约时间和金钱。
[0006] 本发明的目的是提供一种材料成形装置,其能够用于将木材形成为弯曲的模制品、面板和其他适当的木制品,但并不受限于通过使用一个或更多个固定装置和夹具的利用一个或更多个固定模制形式的任何其他的材料。
[0007] 本发明的目的是提供一种材料成形装置,其能够用于通过提供一种成形平台在将塑料和丙烯酸塑料加热至特定温度之后将塑料和丙烯酸塑料加热成形为期望的半径。
[0008] 实际上需要这样的材料成形装置,其通过消除建立仅用于特定形状的多个固定半径的固定装置或形式的需要来节约时间和金钱,这种材料成形装置将通过消除建立仅用于特定形状的多个固定半径的固定装置或形式的需要来节约时间和金钱,该装置能够用于将木材形成为弯曲的模制品、面板和其他适当的木制品,但并不受限于通过使用一个或更多个固定装置和夹具的利用一个或更多个固定模制形式的任何其他的材料。这种材料成形装置还能够优选地用于通过提供一种成形平台在将塑料和丙烯酸塑料加热至特定温度之后将塑料和丙烯酸塑料加热成形为期望的半径。
[0009] 除了上述形式之外并且在本发明的其他的形式中,一种自动化材料成形装置被公开为具有柔性床台、用于将工件夹紧至床台的一个或更多个夹紧构件、彼此接合并且使柔性床台的相应部分运动的多个驱动齿轮和多个从动齿轮。该自动化材料成形装置还包括控制器和齿轮箱以用于使多个驱动齿轮和从动齿轮组和它们的关联的柔性床台部分运动至期望的位置以形成期望的工件。在优选的形式中,驱动齿轮和/或从动齿轮中的至少一者是不圆的或非圆形的齿轮以便随着齿轮运动而具有不断变化的节距。使用这种构型,齿轮组以不同的速率驱动联接至从动齿轮的臂,使得柔性床台和关联的被夹紧的工件根据需要弯曲。如果有必要,该自动化材料成形装置可以包括限位开关(电子式、机械式和/或机电式限位开关),该限位开关用于防止齿轮运动超过期望的位置。例如,在一个形式中,机械式限位开关根据齿轮、轴、臂或床台臂组件中的至少一者定位以便使得接触或者断开接触以便给控制器发送已经达到行程的界限的信号
[0010] 在另一个形式中,本发明包括驱动齿轮和/或从动齿轮,其中,驱动齿轮或从动齿轮中至少一者是可调节的,以允许对齿轮和/或它们的关联的臂或床台臂组件进行精细的调节或对准。在优选的形式中,每个驱动齿轮与可调节的键机构键连接,这允许相关联的臂或床台臂组件的独立的对准。每个从动齿轮还优选地包括可调节的齿轮定组件,该齿轮锁定组件允许从动齿轮被锁定至臂轴,以防止从动齿轮与臂轴之间的滑动。在一个形式中,从动齿轮键连接至臂轴或从动轴并且包括螺钉以用于消除从动齿轮和臂轴的键连接部分之间的任何间隙。优选地,该键将包括凹入到臂轴和从动齿轮中的多个键槽,其中,各个键插入到由臂轴和从动齿轮的对准的凹部限定的相应的键槽中。在优选的形式中,各个臂轴或从动轴还包括诸如衬套的减摩机构,该减摩机构使轴与材料成形装置的外壳中的相应的开口对准,以防止臂轴上的磨损并且减小与臂轴的旋转相关的摩擦。在替代性形式中,可以使用诸如球轴承的其他的减摩机构。在优选的形式中,臂轴的远端是渐缩的和/或键连接至臂,以便维持臂轴和臂至从动齿轮的恰当的对准。臂轴优选地还紧固至臂,以确保臂轴的运动转换成臂的对应的和重复的运动。
[0011] 本发明可以还包括平衡系统以用于对准和维持从动齿轮与它们相应的驱动齿轮的位置,使得即使在驱动齿轮与它们相应的从动齿轮脱离接合时(例如,诸如用于检修、维修和更换等)仍维持对准。在一个形式中,这种平衡系统包括缓冲件或支撑柱,诸如充气式缓冲件,该缓冲件或支撑柱连接至每个从动齿轮并用于保持从动齿轮对准/就位。也可以在各个驱动齿轮和/或各个从动齿轮之间使用间隔件以确保适当的对准、间隔和/或行进路径。在优选的形式中,间隔件由高密度聚乙烯或其他适当的塑料或金属材料制成并且定尺寸使得间隔件延伸超出驱动齿轮的周缘并且与从动齿轮的至少一部分重叠(例如,延伸进入从动齿轮之间的间隙),以有助于使从动齿轮以及驱动齿轮间隔开。
[0012] 还公开了可调节的臂和床台臂组件,这允许床台臂组件相对于臂的精细调节和对准。在图示的形式中,该臂限定有诸如螺纹孔的螺孔,并且螺栓穿过由床台臂支架限定的开口和螺母并螺接入臂的螺孔。螺母在床台臂支架与臂之间的定位允许相对于臂调节床台臂组件的位置,以确保床台臂组件,并且特别地柔性床台的与其相关联的部分,的适当的对准。
[0013] 材料成形装置还可以设置有集成的提升机构,以允许材料成形装置与各种不同尺寸的工件一起使用。在一个形式中,提升机构允许材料成形装置的上部分相对于基部被提升因而升高柔性床台的高度使得能够形成更大的工件和/或在不使柔性床台和/或工件接触地板或其上安装有该装置的表面或导致其他障碍的情况下使用更大的柔性床台。在优选的形式中,提升机构包括链式从动链轮,该链式从动链轮驱动材料成形装置的上部分相对于装置的基部向上或者驱动材料成形装置的下部分向下以升高装置的柔性床台。在一个形式中,提升机构包括一体的张紧机构以张紧或松开链条,并且提升机构定位在材料成形装置的上部分中或上部分上,位于操作者和/或装置的其余部件(例如,驱动齿轮和从动齿轮、臂轴、臂、床台臂组件、夹具等)之外。此外,在优选的形式中,装置外壳被限定成响应于柔性床台通过提升机构的升高和降低而套叠,使得装置的封装最小化并且防止物体或外来颗粒干涉提升机构的操作。在一些形式中,装置可以包括灯或照明装置以对材料成形装置的外壳的内腔的至少一部分进行照明,使得用户或操作者能够执行维修、检修和/或更换或修复工作,而不用考虑周围环境或其中布置有该装置的环境的光线。装置还可以限定用于操作人员/用户使用的窗口、或检修面板、柜和/或抽屉附图说明
[0014] 将借助于附图中图示的示例性实施方式——但并非限制——对本发明进行描述,在附图中,相似的附图标记表示类似的元件,并且在附图中:
[0015] 图1图示了根据本发明的一个实施方式的材料成形装置的俯视平面图;
[0016] 图2A图示了根据本发明的一个实施方式的材料成形装置的侧视图;
[0017] 图2B图示了图2A的材料成形装置的滚子夹具的放大侧视图;
[0018] 图3图示了根据本发明的一个实施方式的材料成形装置的正视图;
[0019] 图4图示了根据本发明的一个实施方式的多个驱动齿轮和多个从动齿轮的正视图;
[0020] 图5图示了根据本发明的一个实施方式的使用中的材料成形装置的多个枢转臂、多个气动夹具以及一个或多个曲柄的正视图;
[0021] 图6A至图6B分别是根据本发明的另一个实施方式的材料成形装置的俯视平面图和正视图;
[0022] 图6C是图6A至图6B的材料成形装置的正视图,图示了多个枢转臂和夹具在使用中并且形成或弯曲工件或材料块;
[0023] 图6D至图6E分别是图6A至图6B的材料成形装置的侧视图和放大侧视图,其中图6E图示了床台臂组件的相反的侧视图,其为图6D中图示的床台臂组件的镜像;
[0024] 图7A至图7B分别是图6A至图6B的材料成形装置中使用的齿轮阵列或组件的俯视平面图和正视图;
[0025] 图8A至图8D分别是根据本发明的替代性材料成形装置的立体图、侧视图、俯视图和正视图,并且图示了处于初始或预成形位置的工作床台,另一侧视图是图8B的镜像;
[0026] 图9A至图9B是图8A至图8D图示的齿轮阵列、臂和床台臂组件的立体图,其中图9B图示了单独的齿轮组、臂和床台臂组件以简化视图;
[0027] 图10A至图10B是可以与根据本发明的材料成形装置结合使用的齿轮橇(gear sled)的立体图,其中,图10A图示了位于各个齿轮之间的间隔件,并且图10B图示了没有间隔件的组件,以简化视图;
[0028] 图11A至图11B分别是可以与根据本发明的材料成形装置结合使用的可调节的齿轮组件的立体图和正视图,图中图示了可调节的驱动齿轮和可调节的从动齿轮;
[0029] 图11C是图11A至图11B的可调节的齿轮组件的立体图,其图示了可调节的齿轮组件如何能够连接至根据本发明的齿轮橇;
[0030] 图12是根据本发明的另一个方面的替代性齿轮组件的立体图,其图示了多个驱动齿轮但仅图示了一个从动齿轮,以简化视图;
[0031] 图13A至图13B是根据本发明的多个臂和床台臂组件的立体图和放大立体图,其图示了可以在根据本发明的材料成形装置中使用的替代性可调节的床台臂机构,以允许床台臂被调节和/或被校正;
[0032] 图14A至图14C是用于根据本发明的材料成形装置的提升机构的立体图、俯视图和放大立体图,其中,图14C图示了提升机构的放大立体图并且部分剖切,从而示出了内部的爱克米螺纹,该爱克米螺纹被旋转以升高和/或降低提升机构;
[0033] 图15A至图15B分别是根据本发明的替代性材料成形装置的正视立体图和后视立体图,其图示了图15B移除了外壳面板以简化视图,并且示出了当外壳面板就位时不可见的部件;并且
[0034] 图16A至图16B是图示根据本发明的齿轮橇的立体图,其中,图16A进一步图示了达和将马达连接至驱动轴的传动装置,驱动轴连接至多个驱动齿轮,并且图16B图示了可调节的齿轮橇和能够移动驱动齿轮使之与从动齿轮接合和脱离接合的张紧机构。

具体实施方式

[0035] 将使用本领域的技术人员通常采用的术语对示例性实施方式的各个方面进行描述,以将它们工作的主旨传达给本领域的其他技术人员。然而,对于本领域的技术人员来说将显而易见的是,本发明可以仅以所描述方面中的一些方面进行实践。为了说明的目的,列出了具体的数量、材料和构型以提供对示例性实施方式的透彻的理解。然而,对于本领域的技术人员来说将显而易见的是,本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他的实例中,公知的特征被省略或简化以便不使示例性实施方式模糊不清。
[0036] 各个操作将以最有利于理解本发明的方式描述为依次进行的多个分离的操作。然而,描述的顺序不应当被解释为暗示这些操作必然地取决于该顺序。特别地,这些操作不需要以所呈现的顺序执行。
[0037] 短语“在一个实施方式中”被重复使用。该短语一般并不是指代同一个实施方式,然而,该短语可能指代同一个实施方式。术语“包括”、“具有”和“包含”是同义的,除非上下文另有规定。
[0038] 图1图示了根据本发明的一个实施方式的材料成形装置100的俯视图。
[0039] 材料成形装置100包括材料块110、柔性床台120、多个滚子夹具130、多个驱动齿轮140、一个或多个曲柄150、多个枢转臂160以及多个床台臂170。材料块110可以包括层压板块112、热成形塑料块114、丙烯酸塑料块116或其他适当的材料。厚度大致在八分之一英寸(1/8")至四分之一英寸(1/4")范围内的由塑料材料或其他适当的材料制成的盖板118放置在材料块110上,以为材料块110提供保护。柔性床台120接纳可移动地布置于柔性床台120上的、待成形的材料块110。柔性床台120通常由塑料制成,但是也可以由任何适当的材料制成。柔性床台120的厚度大约为四分之一英寸(1/4"),然而柔性床台120可以具有任何适当的厚度。滚子夹具130定位在材料块110和柔性床台120上方以辅助材料块110成形。关于滚子夹具130的额外的细节在随后的图2B、图3和图5中描述,驱动齿轮
140旋转以辅助材料块110成形,关于驱动齿轮140的额外的细节在随后的图2A、图2B和图4中描述。一个或多个曲柄150旋转以提供动使驱动齿轮140旋转。该一个或多个曲柄150可以是一个或多个手动曲柄152或一个或多个机动曲柄154。枢转臂160通过驱动齿轮140的旋转而旋转并且移动滚子夹具130以向下推动柔性床台120和材料块110从而形成减小的、同心的弧半径(arc radius)。关于枢转臂160的额外的细节在随后的图2B、图3、图4和图5中描述。多个床台臂170接纳滚子夹具130,滚子夹具130通过锁定在床台臂170上而布置在材料块110上。
[0040] 图2A图示了根据本发明的一个实施方式的材料成形装置200的侧视图。图2A中图示的材料成形装置200类似于图1中图示和描述的材料成形装置100及其描述。图2A中图示的材料成形装置200包括一个或多个曲柄250、数字显示器280、多个驱动齿轮240、滚子夹具230以及材料块210。该一个或多个曲柄250、驱动齿轮240以及材料块210分别类似于图1中图示和描述的一个或多个曲柄150、驱动齿轮140以及材料块110及其描述,并且因此将使用类似的二位数字的附图标记进行标示,但使用前缀“2”代替“1”。数字显示器280通常为这样一个数字显示器282:其在材料块210的半径达到期望的预定的长度时进行指示。滚子夹具230布置在材料块210上以辅助材料块210成形。关于滚子夹具240的额外的细节在随后的图2B和图3中描述。
[0041] 图2B图示了根据本发明的一个方面的图2A的材料成形装置200的滚子夹具230的放大侧视图。
[0042] 图2B中图示和描述的材料成形装置200类似于图1中描述的材料成形装置100及其说明。图2B中图示和描述的材料成形装置200包括材料块210、柔性床台220、滚子夹具230、多个床台臂270、驱动齿轮240以及多个枢转臂260,这些部件类似于图1中图示和描述的材料块110、柔性床台120、多个滚子夹具130、多个床台臂170以及多个枢转臂160及其说明。
[0043] 图3图示了根据本发明的一个实施方式的材料成形装置300的正视图。
[0044] 图3中描述和图示的材料成形装置300类似于图1、图2A和图2B中图示和描述的材料成形装置100、200,并且因而将使用相同的二位数字的附图标记,但是仅以“3”为前缀用于将一个实施方式与另一个实施方式进行区分。材料成形装置300包括多个滚子夹具330、多个枢转臂360以及一个或多个曲柄350。图3中图示和描述的滚子夹具330、枢转臂
360以及一个或多个曲柄350类似于图2A和图2B中图示和描述的滚子夹具230、枢转臂260以及一个或多个曲柄250。滚子夹具330通过锁定在床台臂(图2B,270)上而布置在材料块(图2B,210)上,滚子夹具330向下松弛地闭合以与材料块210接触。驱动齿轮240在一个或多个曲柄350或适当的马达342的作用下同时旋转,使得每个枢转臂360以由每个枢转臂360的传动比确定的转速独立于彼此地转动。枢转臂360移动床台臂270和滚子夹具330从而使柔性床台(图2B,220)形成为弧形并且使材料块210形成减小的、同心的弧半径。在数字显示器(图2A,280)上指示达到期望的预定的半径长度时,操作人员停止旋转操作。滚子夹具330向下紧固以使材料块210保持在一起,直到用于将材料块210固定在一起的胶变干或材料块210冷却。滚子夹具330能够与新形成的材料块210一起移除,并且材料成形装置300准备好形成新的部件。
[0045] 图4图示了根据本发明的一个实施方式的材料成形装置400的多个驱动齿轮444和多个从动齿轮446的正视图。
[0046] 图4中图示和描述的多个驱动齿轮444和多个从动齿轮446类似于图1、图2B和图3中图示和描述的多个驱动齿轮140、240和340。因此,与上述保持一致,将使用类似的二位数字的附图标记,并且使用前缀“4”以区分一个实施方式与其它的实施方式。多个驱动齿轮444旋转并且与从动齿轮446接合,从而使从动齿轮446和枢转臂旋转,如先前关于图3中图示和描述的驱动齿轮340和枢转臂360及其描述一样。
[0047] 图5图示了根据本发明的一个实施方式的使用中的材料成形装置500的多个枢转臂560、多个夹具530以及一个或多个曲柄550的正视立体图。
[0048] 图5中图示和描述的材料成形装置500的多个枢转臂560以及一个或多个曲柄550类似于图3中图示和描述的材料成形装置300的多个枢转臂360以及一个或多个曲柄
350及其描述。除了图5中图示和描述的滚子夹具530及其描述是气动滚子夹具532之外,夹具530类似于图3中图示和描述的滚子夹具330。图5中图示和描述的一个或多个曲柄
550还具有抓握旋钮556。
[0049] 图6A至图7B图示了根据本发明的替代性成形机器。如同上述实施方式,图6A-7B的成形机器能够按刻度形成实质上无限制的半径以提供用于将各种材料成形为特定半径形状的平台。因此通过消除建立仅用于特定形状的固定半径的装置的需要来节约时间和金钱。例如,图6A至图7B的折弯机能够通过使用固定装置和夹具用于形成用于弯曲模制品、面板和所有其他的木制品的层压板,当然,并不受限于使用固定形式模制的任何其他材料。该折弯机还可以用于通过提供平台以使塑料和丙烯酸塑料在被加热至指定温度后成形的方式将塑料和丙烯酸塑料热成形为期望的半径。
[0050] 在图6A至图7B中图示的形式中,夹置有胶并且堆叠在一起的多个薄层的木材(或其他需要成形的材料)(A)布置在床台(B)上。然后薄的盖板(即,八分之一英寸至四分之一英寸的塑料)被放置在材料上。然后诸如滚子夹具(C)的夹具通过锁定至床台臂(D)上而放置在材料(A)上。滚子-夹具(C)向下松弛地闭合以接触材料(A)。驱动齿轮(E)借助于手动曲柄(F)或马达同时旋转,从而使每个枢转臂(G)以由每个臂的传动比确定的转速独立于彼此旋转。枢转臂(G)在枢转臂(G)之间的滚子凸轮(H)的帮助下移动床台臂/滚子-夹具组件(C)/(D)从而向下推动金属床台(B),并且使所附接的材料堆(A)形成减小的、同心的弧半径。在数字显示器(I)上指示达到期望的半径时,操作人员停止旋转操作。此时夹具向下紧固以保持材料直到胶变干或材料冷却。此时,夹具可以与新成形的材料一起被移除,并且准备好成形新的部件。
[0051] 根据本发明的材料成形装置的另一个实施方式在图8A至图8D中图示,并且与上述实施保持一致,使用相同的后二位数字的附图标记,但是使用前缀“6”以区分一个实施方式与其它实施方式。因此,图8A至图8D中的装置将总体上由附图标记600表示。在图示的形式中,材料成形装置600包括外壳602、柔性床台620、连接至多个床台臂670的诸如滚子夹具630的多个夹具,多个床台臂670进一步连接至枢转臂660。外壳602具有上部分602a和下部分或基底部分602b。下部分602b包括可调节的脚件或垫件604并且在柔性床台620下面延伸出来以使装置600平衡。在优选的形式中,下部分602b形成使上部分602a配装于其上的框架或骨架,并且上部分602a与下部分602b一起限定腔,用于柔性床台620的齿轮组件布置在该腔内。
[0052] 在图示的形式中,柔性床台620包括具有诸如气动驱动的滚子夹具630的动力夹具的二十一个床台臂。每个夹具630包括具有空气操作器或致动器630c的两个气缸630a、630b。如先前的实施方式一样,滚子630d从各个夹具630移除并且第一柔性盖板位于床台臂670的各个床台支架或轴620a上,柔性盖可以由任何柔性材料制成而木头或塑料是优选的,并且优选地,第一盖将具有四分之一英寸(1/4")或更小的厚度。如图9B中最佳图示的,床台轴620a将优选地具有阶梯构型,阶梯构型的最下部设计成容纳第一盖,并且阶梯肩部被设置成容置位于第一盖的顶部的工件。该阶梯构型有助于将盖和/或工件保持就位并且减小任一者在成形过程中横向移动的险。接下来,待成形的期望的工件或材料被放置在第一盖板(其可以是如塑料板的单层件或如层压板工件的多层件)上,然后第二盖板(参照图1中的100)放置在工件上并且滚子630d重新安装在每个动力夹具630上。
然后操作人员将致动各个阀操作器630c以将每个滚子向下夹紧在工件和盖板上。盖板用于保护工件免于刮伤、裂纹、污损等。然后,床台臂670枢转至期望的位置以经由布置在外壳602内的齿轮组件在工件中形成期望的弯曲。在优选的形式中,如将关于图9A至图9B进一步描述的,将使用两个单独的齿轮阵列驱动柔性床台620的相对侧620b、620c。
[0053] 虽然已经图示了二十一个床台臂和气动驱动的滚子夹具,应当理解的是,根据特定任务的需要和/或如需要的,可以使用更少的或更多的床台臂和夹具。例如,如果装置600将一直与较小的或更短的工件一起使用,可能需要并且因此使用用于该装置的较少的床台臂和夹具。相反地,如果装置600将一直与较大的或更长的工件一起使用,可能期望并且因此使用更多的床台臂和夹具。类似地,应当理解的是,材料成形装置可以设置成固定式动力工具形式(例如,封闭的底部,敞开的底部或站立等)或台式(benchtop)形式(置于工作台上,放置或设置在诸如不限制使用一体的轮的便携形式等)。例如,如果装置将与较大的工件一起使用或由专业的工厂使用,该装置将可能设置成固定式动力工具形式并且可能包括如下面将描述的提升机构。相反地,如果该装置将与较小的工件一起使用或者由业余爱好者使用,该装置将可能被设置成更加便携的形式,例如台式形式或承包人站立式(contractor stand type)形式。此外,尽管已经图示了气动滚子夹具,应当理解的是,在替代性实施方式中,可以使用任何数量的不同的夹具,包括但不限于手动操作的夹具(参照上述图6E)、动力夹具等。在图示的形式中,二十一个床台臂和夹具被选择以在柔性床台
620a、620b的每一侧上提供10个枢转床台臂和夹具,并且中央的床台臂和夹具保持静止。
[0054] 在图9A至图9B中图示了第一齿轮阵列640,从而示出了柔性床台620b的第一侧的齿轮和床台臂67如何布置,其中为了简明起见,图9B分离出单个齿轮组和床台臂。如同上述的实施方式,齿轮阵列640a包括接合并驱动相应的从动齿轮646的多个驱动齿轮644。每个驱动齿轮644键连接至驱动轴,该驱动轴通过诸如手动曲柄或心轴(例如,350,图3)或马达(例如,342,图3)的致动器驱动,并且驱动齿轮644和从动齿轮646中的至少一者是非圆形的或不圆使得节距随着驱动齿轮644接合和驱动从动齿轮646而连续地变化。在优选的形式中,至少从动齿轮646是非圆形或不圆的,诸如所图示的偏心正齿轮或凸轮机构。
在一些形式中,驱动齿轮644和从动齿轮646将均是非圆形的或不圆的以提供不断变化的节距。
[0055] 如图9A至图9B所图示的,从动齿轮连接至枢转臂或齿轮轴660a,枢转臂或齿轮轴660a进一步连接至臂660b并且使臂660b随同臂轴660a一起枢转。臂轴660a和臂660b一起形成枢转臂660,枢转臂660将齿轮阵列640连接至床台臂670。在图9A至图9B图示的形式中,臂轴660a的第一端连接至从动齿轮646并且臂轴660b的第二端是渐缩的和/或键连接以安装入由臂660b限定的开口中并且经由焊接紧固至臂660b。如图9B中图示的,臂轴660a的远端是渐缩的和/或向下成键为大致矩形形状(其可以或可以不包括圆形的相对的端部)以与相似形状的凹部配合从而在将轴660a与臂660b焊接在一起之前将轴
660a和臂660b键连接在一起。臂轴660a的第一端还可以利用如上述图4中图示的类似形状键连接至从动齿轮646,并且这将在下文中进一步描述。然而,应当理解的是,在替代性形式中,可以使用可移除形式的附接将臂轴660a连接至臂660b,诸如固件(例如,螺栓、螺钉、铆钉等)。在另一形式中,臂轴660a和臂660b可以可替代地被模制或铸造成一整件而不再需要进一步地将臂轴660a连接至臂660b。
[0056] 现在转至图10A至图10B,其中图示了根据本发明的附加的特征,这些特征可以与文中描述的任何的和所有的实施方式一起使用。与上述实践一致,与上述部件类似的部件将使用相同的后两位数字附图标记但添加了前缀“7”以区分一个实施方式与其它实施方式。在这些附图中,图示的齿轮橇748能够用于使多个驱动齿轮744滑入和滑出与从动齿轮746的接合,并且图示了间隔件749,该间隔件749可用于帮助使驱动齿轮744和/或从动齿轮746对准和间隔开。关于后面的理念,图10A图示了多个驱动齿轮744通过间隔件749间隔开。在图示的形式中,间隔件不仅有助于保持驱动齿轮744之间适当的间隔,而且提供了齿轮744之间的缓冲使得一个齿轮不会对另一个齿轮造成磨损。在优选的形式中,高密度聚乙烯或任何其他适当的塑料材料可以用于间隔件749并且间隔件749可以定尺寸使得间隔件延伸超出驱动齿轮744的周缘并且与从动齿轮746的至少一部分重叠(例如,延伸进入从动齿轮746之间的间隙)以有助于使从动齿轮746以及驱动齿轮744间隔开和/或对准,塑料间隔件749的一个优点是由金属齿轮744、746的运动造成的塑料间隔件上的磨损会是最小的并且不会成为问题。然而,可替代地,其他的材料可以用于间隔件749,例如金属、木材、陶瓷等。
[0057] 除了间隔件749之外,图10A至图10B还图示了可选的齿轮橇748,该齿轮橇可以用于使多个驱动齿轮744对准并且使多个驱动齿轮744滑入和滑出与从动齿轮746的接合,在图示的形式中,橇748包括外框架(又名为轴外壳)748a和可释放地连接至外框架748a的内框架748b,使得内框架748b能够在接合位置或脱离接合位置之间运动和固定,在接合位置中,驱动齿轮744与从动齿轮746对准和接合,在脱离接合位置中,驱动齿轮744与从动齿轮746脱离接合。在图示的形式中,外框架748a优选地限定有狭槽、通道或引导件,使得诸如螺栓748c的紧固件能够设置于其中,以将内框架748b可释放地连接至外框架
748a。因此,紧固件748c能够在固定位置和未固定位置之间运动,在固定位置中,内框架
748b和外框架748a不能相对彼此运动,而在未固定位置中,内框架748b能够相对外框架
748a运动。因此,在螺栓748c处于未固定位置时,内框架748b能够在外框架748a内自由移动由外框架748b限定的狭槽的长度。可能期望使内橇框架748b运动远离从动齿轮746以使驱动齿轮744与从动齿轮746脱离接合,从而允许在装置或其齿轮744、746上执行维护和检修,诸如重新对准等,或者如果期望仅使一个齿轮阵列为可操作的,例如如果仅使柔性床台720a、720b的一个端部为可操作的。内橇框架748b替代性地能够朝向从动齿轮746运动以使驱动齿轮744和从动齿轮746接合,使得装置能够用于正常操作。
[0058] 在图10A至图10B图示的形式中,紧固件748c和内橇框架748b能够进一步运动至其中紧固件748c从内橇框架748b移除的完全释放位置,使得内橇框架748b能够从外橇框架中拉出。在优选的形式中,内橇框架748b具有横杆748d,该横杆用于维持橇748b的外壁就位使得驱动齿轮744维持他们的对准,并且内橇框架能够利用作为把手或多个把手的横杆748d中的一个或多个横杆而从外橇框架或轴外壳748a中提升出。驱动齿轮还包括主驱动齿轮744a,该主驱动齿轮744a由致动器驱动以使连接至其余驱动齿轮744的驱动轴旋转。同样如图10A至图10B中可见的,外橇框架或轴外壳748a优选地在其侧壁中限定多个开口,用于接纳对应的臂轴760a。在优选的形式中,多个外橇框架开口有助于使臂轴760a对准,并且因此使所连接的臂和床台臂对准以确保臂轴的平稳的旋转。在一个形式中,外橇框架748a中的多个开口也可以包括减摩机构,诸如衬套762。在其他形式中,可以使用轴承或其他减摩机构代替衬套762,或者除了使用衬套762之外,还使用轴承或其他减摩机构。
[0059] 可选的替代性橇机构在图16A至图16B中图示。与上述部件类似的部件将使用相同的后两位数字附图标记,但添加了前缀“8”以区分一个实施方式与其它的实施方式。在图16A至图16B中图示的形式中,内橇848b、外橇848a使得驱动齿轮844能够运动进入或脱离与从动齿轮846的接合,这类似于上面关于图10A至图10B所描述的,然而,此外,图16A至图16B的齿轮橇组件848包括张紧机构848e,该张紧机构允许施加张力至内齿轮橇848b以确保在内齿轮橇848b运动进入其齿轮接合位置时驱动齿轮844与从动齿轮846之间的牢固接合。一旦经由张紧机构848e施加张力,紧固件848c可以运动至它们的橇固定位置以使内橇848b相对于外橇848a和从动齿轮846保持在适当的位置。在图示的形式中,张紧机构848e包括螺栓,该螺栓螺纹穿过外橇848a的外壁中的螺纹孔并且然后与内橇848b的外表面螺纹接合,内橇848b的外表面平行于外橇848a的限定有螺纹孔的外表面。这允许施加两个垂直力(即,x力和y力或者横向力和纵向力)到齿轮橇848上以确保内橇848b使驱动齿轮844与从动齿轮846适当地接合,这相对于图10A至图10B的单一横向力设计是优选的。
[0060] 外橇包括在齿轮组件840前面的双壁,每个壁均限定多个开口,相应的臂轴860a布置为穿过该多个开口。如图10A至图10B的先前的实施方式一样,外橇848a的双壁中的至少一个壁将包括减摩机构,诸如衬套862。此外,在图16A中,马达842图示为用于齿轮阵列840a的致动器并且示出了接合主驱动齿轮844a的马达输出轴驱动链轮,从而指示提供了自动化材料成形装置800。
[0061] 在图11A至图11C中,能够与本文公开的任何实施方式一起使用的另一个可选的特征包括驱动齿轮和/或从动齿轮,其中,驱动齿轮或从动齿轮中的至少一者是可调节的以防止滑动和/或以允许齿轮和/或他们的相关联臂或床台臂组件的精细调整或对准。与上述实践保持一致,在这些附图中类似的部件将使用相同的后两位数字附图标记,但使用前缀“9”以区分一个实施方式与其它实施方式。在图11A至图11C图示的形式中,图示了第二或左侧的齿轮阵列940b,其将移动柔性床台的右侧(例如参见图8C中的620c)。在该实施方式中,每个驱动齿轮944均与可调节的键机构945键连接,这允许臂960和/或与特定的驱动齿轮944和键机构945关联的床台臂组件的独立的对准。在图示的形式中,每个驱动齿轮限定带有圆形开口和长形开口或突起的槽,该圆形开口用于接纳驱动轴944b,该长形开口或突起用于接纳键构件945a,键构件945a是矩形杆,该矩形杆配合在由驱动轴944b和驱动齿轮944的长形开口限定的面向下的凹部内。长形开口具有大致楔形形状或截头圆锥形状,该楔形形状或截头圆锥形状带有较窄的颈部和较宽的下部或基底部分,使得各个驱动齿轮944关于键构件945a运动。键构件还包括定位销,诸如螺栓945b、945c,该定位销可以用于使驱动齿轮944相对于驱动轴944b进行精细调整使得对应的床台臂以期望的对准和/或取向(例如,经由驱动轴或臂轴960a和臂)定位。因此,对准机构945允许对每个驱动齿轮944和对应的床台臂970的对准以此方式进行微调。
[0062] 此外,在图11A至图11C中,每个从动齿轮946优选地还包括可调节的齿轮锁定组件947,该可调节的齿轮锁定组件允许调节从动齿轮946以防止臂轴960a与从动齿轮946之间的滑动或间隙。在一个形式中,从动齿轮946经由多个指状件947a键连接至臂轴或从动轴960a,该多个指状件947a定位或布置在由臂轴960a、从动齿轮946中用于臂轴960a的对应的开口以及齿轮锁定组件947自身限定的凹部中。在图示的形式中,从动齿轮946和齿轮锁定组件947中的臂轴开口的截面为大致圆形,其中相对的凹部以交叉的形式延伸从而形成大致圆形的凹。这三个结构对准以限定指状件开口,指状件947a布置在指状件开口内以将从动齿轮946和齿轮锁定组件947键连接至臂轴960a。齿轮锁定组件947还包括套筒部947b并且包括可调节的螺钉947c,该套筒部947b形成为大致U形截面并且沿从动齿轮946的底面和侧壁的至少一部分延伸,可调节螺钉947c用于消除从动齿轮946和臂轴960a的键连接部分之间的任何间隙。优选地,键将包括凹入到臂轴960a和从动齿轮946的臂轴开口中的多个键槽,其中各个键947a插入到由臂轴960a和从动齿轮946的对准的凹部限定的相应的键槽中,使得从动齿轮牢固地连接至臂轴960a并且最终连接至与臂轴相关联或联接至臂轴的床台臂970。在优选的形式中,诸如衬套的减摩机构也布置在由外壳限定的多个开口中,臂轴960a将穿过该多个开口而布置以使轴与材料成形装置的外壳中的相应开口对准,从而防止臂轴上的磨损并且降低与臂轴960a的旋转相关联的摩擦。在替代性的形式中,可以使用诸如球轴承的其他的减摩机构。如上面提到的,臂轴960、从动齿轮946和齿轮锁定组件947可以设计为具有替代性的成键机构(例如参见图4的从动齿轮446中的臂轴开口的形状)。
[0063] 同样地如上面参照图9B所描述的,在优选的形式中,图11A至11C中的臂轴960a的远端将是渐缩的和/或键连接至臂以维持臂轴和臂的适当对准。臂轴960a优选地还紧固至臂以确保臂轴960a的运动转换成臂的对应的和重复的旋转运动。在图示的形式中,这经由焊接或其他的永久性连接(例如,诸如通过铸造、模制或压制一体的材料形成构件)完成,然而,在替代性实施方式中,臂轴960a可以根据期望或需要可移除地连接至臂。
[0064] 在图12中图示了用于驱动齿轮的可调节的键机构和用于从动齿轮的可调节的齿轮锁定组件的另一个实施方式。与上述保持一致,该实施方式中的与上述部件类似的部件将使用相同的后两位数字的附图标记,但是使用前缀“10”以区分一个实施方式与其它的实施方式。在图示的形式中,每个驱动齿轮1044与可调节的键机构1045键连接,这允许通过调节键机构1045对臂1060和/或与特定的驱动齿轮1044关联的床台臂组件进行独立的对准,并且特别地,从动齿轮经由螺钉1045b、1045c以上述关于图11A至图11C的方式类似的方式相对于键构件1045c定位。因此,该键机构1045可用于使驱动齿轮1044相对于驱动轴1044b进行精细调节,使得对应的床台臂以期望的对准和/或取向定位(例如,经由驱动轴或臂轴1060a和臂)。因此,对准机构1045同样地允许以与先前讨论的图11A至图11C中的可调节的键结构945类似的方式对每个驱动齿轮1044和对应的床台臂的对准进行微调。
[0065] 在图12中,单个从动齿轮1046已经被分离出并且图示出以便更容易看到可调节的齿轮锁定件1047以及特别地其U形套筒特性。在图示的形式中,从动齿轮1046和可调节的锁定件1047以与上面关于图11A至图11C讨论的方式类似的方式键连接至臂轴1060a(例如,通过使指状件1047a插入到臂轴1060a、从动齿轮1046和可调节得齿轮锁定件1047中的对准的凹部中)。可调节的齿轮锁定件1047还限定了圆形端部并且具有长形套筒1047b,该圆形端部限定了开口,臂轴1060a和指状件1047a布置成穿过该开口,该长形套筒1047a从圆形端部延伸并且具有大致U形状截面以允许套筒1047b延伸穿过从动齿轮1046的底部并且直到从动齿轮1046的侧面或侧壁的至少一部分。可调节的齿轮锁定件
1047还包括增厚的下壁部(例如,相对于套筒1047和/或整个齿轮锁定件1047的其他臂部分是增厚的),该下壁部定位在从动齿轮1046的下方以支撑从动齿轮1046并且限定螺纹孔或包含螺纹凸台或套筒,螺钉或螺栓1047c布置成穿过螺纹凸台或套筒并且可被紧固以驱动该从动齿轮1046抵靠其键连接的指状件1047a,从而消除臂轴1060a和从动齿轮1046之间的滑动和/或间隙。
[0066] 根据本文所公开的本发明的用于与材料成形装置的任何实施方式一起使用的另一个部件是平衡系统,该平衡系统用于去除驱动系统(例如,马达、驱动轴、齿轮、旋转臂和床台臂等)的应变以有助于系统在没有不必要的应变或应力的情况下运行。该平衡系统还有助于对准和维持从动齿轮与它们相应的驱动齿轮的位置,使得即使在驱动齿轮与它们相应的从动齿轮脱离接合时(例如,诸如用于检修、维修和更换等)也能够维持对准。这种平衡系统的一个形式在图15B中示出。与前述形式保持一致,与上面讨论的部件类似的部件将使用相同的后两位数字的附图标记,但是添加前缀“11”以区分一个实施方式与其它的实施方式。因此,在图15B中,第一齿轮阵列由附图标记1140a表示并且第二齿轮阵列由附图标记1140b表示,并且装置整体上由1100表示。在该形式中,平衡系统包括缓冲件或支撑柱1184,诸如充气式缓冲件,该缓冲件连接至每个从动齿轮1146并且用于保持从动齿轮1146对准/就位。更特别地,并且如图11A至图12和图15B的齿轮系统中所图示的,从动齿轮优选地包括孔(参见图11A至图11C中的946a、图12中的1046a和图15B中的1146a),平衡支撑柱1184的远端连接至该孔。平衡机构1184的另一端连接至装置1100的上框架的横梁使得平衡机构1184与齿轮阵列1140a、1140b一起上升和下降。在图示的形式中,平衡机构1184是加压的氮气填充式支撑柱,然而,在替代性实施方式中,应当理解的是,也可以使用其他的支撑柱或类似的装置(例如,其他的气体填充式支撑柱、替代性地可以使用组合式同心布置的弹簧和减震器组件)。
[0067] 文中公开的另一个理念是可调节的臂和床台臂组件,这允许床台臂组件关于臂的精细调节和对准。与上述实践保持一致,与前述部件类似的部件将使用相同的后两位数字的附图标记,但是包括前缀“12”以区分一个实施方式与其它实施方式。因此,在图13A至图13B中,可调节的床台臂组件1261被图示并且将枢转或旋转臂1260连接至床台臂1270。在图示的形式中,旋转臂组件1260的臂1260b限定诸如渐缩孔或套筒的螺纹孔1261a,并且诸如螺栓1261b的紧固件穿过由床台臂支架1270a限定的开口和螺母1261c并螺接入臂
1260b的螺纹孔1261a。螺母1261c在床台臂支架1270a与臂1260b之间的位置允许相对于旋转臂组件1260调节床台臂组件1270的位置,以确保床台臂组件1270并且特别地柔性床台1220的与之相关联的部分的适当对准。在图示的形式中,可调节的床台臂组件1261包括三套的螺纹孔1261a、匹配螺栓1261b和中间螺母1261c,因此这提供了以任何期望的方式调节床台臂1270的足够的能力。然而,应当理解的是,在替代性的实施方式中,可以使用更少的或更多的孔1261a、匹配螺栓1261b和螺母1261c。例如,在一个形式中,可以使用单套的螺纹螺栓、中间螺母和匹配孔。这种构型将可能仅允许床台臂1270运动进入或朝向臂组件1260或从臂组件1260运动出来或远离,然而,这可能是本发明的一些实施方式所需要的所有的的部件。类似地,在其他的实施方式中,可以使用多于三套的孔、螺栓和螺母。例如,如果期望对床台臂1270进行更加精细的调节,可以使用附加的孔、螺栓和螺母。也应当理解的是,尽管所示的实施方式图示了臂限定螺纹孔1261a,部件的对准可以容易地颠倒使得床台臂支架1270a限定螺纹孔1261a,臂限定螺栓1261b穿过的开口,并且螺母定位于臂组件1260与床台臂支架1270a之间,类似地,在替代性的实施方式中可以使用能够允许床台臂1270相对于臂组件1260的限定的调节的其他结构。例如,在一个替代性形式中,床台臂1270可以经由旋转球(swivel ball)和螺母设计连接至臂组件1260,其中螺母是松开的以允许臂床台1270的限定的定位并且因此螺母在旋转球上被向下紧固以防止旋转球和臂床台组件1270相对于臂1260运动。
[0068] 根据本发明的另一个特征在图14A至图14C中图示,该特征可以与材料成形装置的任何一个实施方式一起使用。与上述保持一致,类似的后两位数字附图标记将用于上述的部件,但是将具有前缀“13”以区分一个实施方式与其它实施方式。因此,在图14A至图14C中,集成的提升机构被图示并且由附图标记1303表示。该一体的提升机构1303优选地并入上外壳部1302a并且通过允许使柔性床台上升和降低以允许材料成形装置与各种不同尺寸的工件一起使用,从而相应地为地板或其他工作表面提供或多或少的间隙。在一个形式中,提升机构1303包括链式从动链轮,该链式从动链轮相对于装置的基部1302b向上驱动材料成形装置的上部分1302a,或者可代替性地向下驱动材料成形装置的下部分(例如,诸如脚部或支柱)以提升装置的柔性床台。在优选的形式中,提升机构1303允许材料成形装置1300的上部分1302a相对于下部分或基部1302b而被提升,从而将柔性床台相对于地板或工作表面的高度从第一间隙提升至第二间隙,该第二间隙大于第一间隙使得能够形成较大的工件和/或在不导致柔性床台和/或工件接触地板表面或者造成其他的障碍的情况下使用较大的柔性床台,其中,装置安装于地板表面上。
[0069] 在优选的形式中,提升机构包括驱动机构1303a以使得上部分1302a与基底部分1302b中的一者相对于上部分1302a与基底部分1302b中的另一者在第一间隙与第二间隙之间移动。上部分1302a和基底部分1302b优选地具有套叠式的接合使得当驱动机构使上部分1302a和基底部分1303b中的一者相对于另一者运动时,上部分1302a和基底部分
1302b彼此套叠以移动至第一间隙并且彼此离开以移动至第二间隙。套叠式的构型有助于最小化装置的封装并且允许装置在不使用时占据更少的空间。
[0070] 在图14A至图14C图示的形式中,提升机构1303包括连接至对应的爱克米螺纹的多个链式从动链轮1303b和固定的螺母组件1303c,并且驱动机构1303a包括马达1303d和驱动链轮1303e以驱动连接至链式从动链轮的驱动链1303f,从而使链式从动链轮在一个方向上旋转从而相对于基部1302b提升外壳的上部分1302a,以将柔性床台定位在高于或大于第一间隙的第二间隙,并且使链式从动链轮在相反的方向上旋转以相对于基部1302b降低外壳的上部分1302a,从而将柔性床台定位在第一间隙处或者至少使柔性床台接近于第一间隙。
[0071] 在图示的形式中,提升机构1303还包括一体的张紧机构1303g以用于张紧由马达1303d和驱动链轮1303e驱动的驱动链1303f,从而减少驱动链1303f与链轮1303b以及驱动链轮1303e之间的滑动。如图14A至图14B最佳图示的,一体的张紧机构1303g包括心轴手柄和螺纹轴,其使整个马达1303d和驱动链轮1303e组件远离装置1300的后壁或框架而运动并且更加朝向由外壳1302限定的腔的中心。这使得驱动链1303f变紧并且消除松弛从而增加张力。如果张力需要被释放,心轴手柄和螺纹轴在相反的旋转方向旋转以驱动马达1303d和驱动链轮1303e组件朝向外壳1302的周缘并且远离外壳1302的中心,以使驱动链1303f变松。因此,使用这种构型,提升机构1303保持位于装置1300的用户或操作者以及齿轮阵列、臂组件和床台臂之外以便并不与它们干涉。
[0072] 在图14A至图14C图示的实施方式中,外壳面板已经从外或上外壳部1302a移除以使得容易看见外壳的内部部件。在其最终形式中,图14A至图14C的装置1300将看起来更像图15A中图示的装置。在图15A中,装置1100图示为具有可选的用户界面,诸如触摸屏单元1186,该用户界面安装至从装置1100的前部延伸的支柱构件1102c,该支柱构件1102c连接至上外壳部分1102a并且与上外壳部分一起上升和降低。在优选的形式中,用户界面1186连接至控制器,诸如可编程逻辑控制器或PLC,控制器与电控调压器、气缸和用于驱动第二齿轮阵列1140b的第二马达组件一起位于后面的检修面板1188中,其中,第二齿轮阵列1140b位于检修面板1188的后面。第一齿轮阵列将由另外的马达(参见图16A中的马达842)驱动并且连线至面板1188中的控制器。
[0073] 在优选的形式中,装置1100通过首先接通主电源开关来操作,主电源开关位于后壳体1188中,后壳体1188位于装置1100的背面处。然后操作人员将按压触摸屏1186上的主画面按钮以校正而使柔性床台1120达到平衡。然后操作人员将将第一盖构件放置在柔性床台1120上,随后放置期望的待形成的工件,随后放置第二盖构件并且然后滚子夹具1130d将挂钩在床台臂组件1170中。操作人员将按压每个气缸上的空气阀1130c以将每个滚子下压至工件上并且在触摸屏上输入期望的夹紧力和半径。在按压触摸屏1186上的启动按钮之后,装置将如经由触摸屏1186编程的那样使材料成形。该材料将留在装置中的成形位置中并且被夹紧足够长的时间以其本身保持其形状,此时能够打开空气阀以移除滚子夹具1130d。成形材料能够被移除并且通过点击触摸屏1186上的主画面按钮能够将床台放回到原位置以用于下一个工件。
[0074] 在替代性实施方式中,应当理解的是,触摸屏1186和壳体1188能够定位在装置上的任何位置。还应当理解的是,装置1100可以设置有额外的检修面板、门、抽屉或窗口。此外,装置可以包括照明装置以对装置外壳中和/或周围区域的至少一部分进行照明。在优选的形式中,一堆LED被提供并且安装至外壳1102的顶板以对齿轮阵列1140a、1140b进行照明,如果需要,窗口也可以设置为允许用户监控装置的运行。
[0075] 除了材料成形机器或系统之外也可以考虑包括本公开中详述的特征的方法和系统。例如,材料成形机器的制造方法在本文中公开,形成材料的方法在本文中公开,用于弯曲工件的方法被公开,用于整体地提升材料成形机器的方法,用于张紧这种整体的提升机构和齿轮啮合的方法,以及用于旋转地移动连接至工件的臂的方法,用于使臂旋转离开枢转点以产生弧形的方法,用于连续地改变齿轮传动系统的节距以形成工件的方法,用于平衡齿轮传动系统以使系统摆脱过量应变的方法,用于键连接和锁定齿轮系统以防止滑动和/或间隙的方法,用于利用可调节的驱动齿轮组件校正和对准可移动的臂的方法,使用橇使驱动齿轮和从动齿轮接合和脱离接合的方法,利用橇使驱动齿轮和从动齿轮接合和脱离接合的方法,使驱动齿轮和从动齿轮牢固地接合的方法,使驱动齿轮和/或从动齿轮间隔开的方法,相对于对应的臂组件调节床台臂方法,以及材料成形装置的自动化方法全部在本文中公开。
[0076] 虽然本发明已经根据前述的实施方式进行描述,本领域的技术人员将会意识到的是,本发明并不受限于所描述的实施方式。本发明能够在随附权利要求的精神和范围内进行修改和变型。因此,该说明应被认为是示例性的而不是对本发明的限制。
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