專利名稱：手持式圖案產(chǎn)生裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及剪貼簿制作、卡制作和相關(guān)的工藝，特別是涉及一 種用于切割或繪圖設(shè)計(jì)的手持式圖案產(chǎn)生裝置及其相關(guān)的使用方法，所述 切割或繪圖設(shè)計(jì)包括由媒介例如紙或布形成形狀、圖形、字符、數(shù)字、字 詞等。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，特別專業(yè)的計(jì)算機(jī)控制的圖案機(jī)例如描繪機(jī)、切割機(jī)、雕刻 機(jī)和鏤銑機(jī)已在商業(yè)上得到應(yīng)用。這些機(jī)器由于操作需要專門的訓(xùn)練且具 有高的成本而不適合消費(fèi)者市場(chǎng)。然而，最近的技術(shù)和制造進(jìn)步己使得多 種樣式的這些商用機(jī)器開始進(jìn)入消費(fèi)者市場(chǎng)。
這些較新的消費(fèi)者裝置的主要限制在于，具有小的圖案尺寸與機(jī)器占
地尺寸比。與機(jī)器的占地尺寸相比，手持式變型由于傳統(tǒng)的笛卡爾x-y驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)需要的面積而產(chǎn)生小的圖案，所述笛卡爾x-y驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)需要位于切 割區(qū)域以外的笨重的傳動(dòng)裝置和安裝結(jié)構(gòu)。因此，在手持式圖案產(chǎn)生裝置 的領(lǐng)域需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種手持式圖案產(chǎn)生裝置及其使用方法，其增大了圖案尺寸與 機(jī)器占地尺寸比。本發(fā)明利用具有減小的形狀因數(shù)的基于極坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)和節(jié)省空間的傳動(dòng)裝置和安裝結(jié)構(gòu)，使得所有構(gòu)件均位于切割區(qū)域內(nèi)。
在手持式圖案產(chǎn)生裝置的一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在殼體 內(nèi)，且在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力作用下以極坐標(biāo)的方式在角度上橫過x-y平 面。軌道設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件的表面上，以便為容納工具頭例如切割刀片、繪圖 筆的支架提供徑向路徑。設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件的表面上的引導(dǎo)軌包括提供非直線 路徑的彎曲部分。徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著軌道的徑向路徑橫向驅(qū)動(dòng)支架，使得
4柔性齒條沿引導(dǎo)軌的非直線路徑行進(jìn)。在另一種實(shí)施方式中，徑向件與轉(zhuǎn) 動(dòng)件一起使用。特別地，徑向件安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)件上，且在徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng) 力作用下沿大致經(jīng)過轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的路徑移動(dòng)。安裝到徑向件的支架 提供沿Z-軸線的致動(dòng)。特殊的實(shí)施例提供了一種措施，以使徑向件行進(jìn)比 轉(zhuǎn)動(dòng)件的大致圓形本體的距離大的距離。


為了更完全地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)參看借助附圖對(duì)本發(fā)明所 作的詳細(xì)描述，其中，在不同圖中的相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，附 圖包括
圖1是用于在媒介上產(chǎn)生圖案的系統(tǒng)的透視圖，其中，使用了圖案產(chǎn) 生裝置的一個(gè)實(shí)施例；
圖2是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置的頂視圖； 圖3是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置的后視圖； 圖4是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置的仰視透視圖5是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置的內(nèi)部構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的剖視透視
圖6是圖5所示的特殊的內(nèi)部構(gòu)件的分解圖； 圖7是支架和工具頭的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖； 圖8是支架和工具頭的另一實(shí)施例的分解圖9是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置在操作和產(chǎn)生圖案時(shí)的仰視圖，其中 移除了特殊的構(gòu)件；
圖IO是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置在操作和產(chǎn)生圖案時(shí)的仰視圖，其中 移除了特殊的構(gòu)件；
圖11是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置在操作和產(chǎn)生圖案時(shí)的仰視圖，其中 移除了特殊的構(gòu)件；
圖12是圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置在操作和產(chǎn)生圖案時(shí)的仰視圖，其中 移除了特殊的構(gòu)件；以及
圖13是用于使用圖1所示的圖案產(chǎn)生裝置的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下面詳細(xì)地描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的制造和使用，但應(yīng)當(dāng)理 解，本發(fā)明提供了可在許多種特定背景下實(shí)施的具有適用性的眾多本發(fā)明 的概念。在此所述的特殊實(shí)施例僅是示例性地說明制造和使用本發(fā)明的特 殊方式，而不是限制本發(fā)明的范圍。
開始參看圖1,其中示出了一種圖案產(chǎn)生裝置10，其應(yīng)用于用于在媒 介16中產(chǎn)生圖案14的系統(tǒng)12中。切割墊18包括用于接收和固定媒介16 的工件保持器20，例如，所述媒介可包括織物、織品、紙等。肩部12由切 割墊18的邊緣24整體形成，以提供用于平臺(tái)26的可釋放的接合，所述平 臺(tái)當(dāng)被接合時(shí)如圖所示地橫向地疊置在切割墊18和媒介16上。平行的軌 28、 30設(shè)置在平臺(tái)26上且適于接收?qǐng)D案產(chǎn)生裝置10，而且使圖案產(chǎn)生裝 置10可在利用平臺(tái)26的桿32、 34的用戶動(dòng)力作用下線性地橫過媒介16， 這提供圖案產(chǎn)生裝置10的不用手扶的對(duì)齊和運(yùn)動(dòng)。
如下面更詳細(xì)地所述，在此提供的圖案產(chǎn)生裝置10使用轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和極 坐標(biāo)系統(tǒng)，以提供手持式工具，所述手持式工具控制工具頭，例如切割刀 片或繪圖筆、且在任何合適的媒介上執(zhí)行一大批的切割、設(shè)計(jì)和圖案操作。 這些操作可進(jìn)一步包括切割、繪圖、描繪、研磨、鏤銑、雕刻等。手持式 圖案產(chǎn)生裝置10以及相關(guān)的使用方法使得可進(jìn)行切割或繪圖設(shè)計(jì)，包括在 媒介例如紙或布上形成形狀、圖形、字符、數(shù)字、字詞等。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖1示出了切割墊和平臺(tái)，但媒介16也可通過任何合 適的技術(shù)保持在位。作為示例，用戶可使用一只手或手指的壓力來穩(wěn)定媒 介，同時(shí)利用另一只手將裝置保持在媒介上。作為另一示例，也可使用粘 性墊或噴膠。而且，磁體和磁性材料可分布在切割墊和圖案產(chǎn)生裝置之間， 以在切割墊與圖案產(chǎn)生裝置之間提供磁力，媒介可靠地置于它們之間。其 他技術(shù)包括釘和工件保持器裝置以及鉸鏈裝置。
圖2-6示出了圖案產(chǎn)生裝置的另外的視圖。殼體40包括上側(cè)42、前側(cè) 44、后側(cè)46、下側(cè)48和兩個(gè)側(cè)部50、 52。上側(cè)42接收?qǐng)D形用戶接口 54， 所述圖形用戶接口 54包括監(jiān)視器56和輸入控制裝置58。示于存放位置的 可移動(dòng)手柄60可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到上側(cè)42。設(shè)置在上側(cè)42和后側(cè)46的接合部
6位附近的輸入端口 62接收存儲(chǔ)卡64，例如固態(tài)電子存儲(chǔ)裝置。用戶致動(dòng)切 割過程所使用的切割按鈕66鄰近輸入端口 62定位。殼體40適于包括窗口 68，通過所述窗口，圖案產(chǎn)生裝置10、特別是工具頭70的對(duì)齊狀態(tài)可與媒 介16對(duì)比。窗口 68可包括任何透明材料，例如透明塑料。
殼體40在其下側(cè)48包括開口 72，且可包括兩個(gè)部分上殼體40a和 下殼體40b。兩個(gè)殼體40a、 40b具有配合的互補(bǔ)形式。凸緣部分74從殼體 40的接近開口 72處延伸，以便在殼體40和媒介16之間提供增加的接觸面 積、和提供用于印刷或壓花標(biāo)尺標(biāo)記的表面。在包括切割刀片的實(shí)施例中， 工具頭70可包括設(shè)置在其上的可移除的保護(hù)套(未示出)，且可縮回地從 殼體40延伸，以在可能例如涉及形狀、圖形、字符、數(shù)字、字詞等的切割 或繪制的圖案產(chǎn)生過程中接觸媒介16。最好參看圖4，徑向件78安裝到轉(zhuǎn) 動(dòng)件80，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件80定位在殼體40內(nèi)。在一種實(shí)施方式中，徑向件78 包括至少部分由支撐結(jié)構(gòu)84形成的軌道82，所述支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件 80的表面86上，以在兩個(gè)間隔開的平行導(dǎo)滑件90、 92之間提供線性、徑 向路徑，它們形成軌道82的一部分。如示例實(shí)施例所述，軌道82大致對(duì) 分轉(zhuǎn)動(dòng)件80。
在一種實(shí)施方式中，由轉(zhuǎn)動(dòng)件80整體形成的引導(dǎo)軌94包括弧形或彎 曲部分96、和線性部分IOO，該弧形或彎曲部分提供非直線路徑98。包括 用于容納徑向件78的子構(gòu)件的嵌件102的徑向件78在軌道82和平行導(dǎo)滑 件90之間的位置設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件80內(nèi)且鄰近引導(dǎo)軌94?？煞Q作第一驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110設(shè)置在殼體40內(nèi)。在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110的動(dòng)力作用 下，轉(zhuǎn)動(dòng)件80相對(duì)于殼體40在角度上橫過x-y平面。
支架112通過凸緣114、 116可滑動(dòng)地安裝到軌道82，所述凸緣114、 116從其延伸，以可滑動(dòng)地咬合平行導(dǎo)滑件90、 92。在可稱作第二驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)且形成徑向件78的一部分的徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118的動(dòng)力作用下，支架112 線性和徑向地沿軌道82的路徑88移動(dòng)。徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118固定在殼體40 內(nèi)，且部分設(shè)置在嵌件102內(nèi)。形成徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118、從而形成徑向件 78的一部分的柔性齒條120適于經(jīng)過引導(dǎo)軌的彎曲部分96，如上所述，引 導(dǎo)軌還包括直線部分100，以允許柔性齒條120的最大伸展。如所示，在一 種實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)動(dòng)件80包括具有半徑r的大致圓形本體122。在該實(shí)施
7方式中，柔性齒條120包括比半徑r大的被引導(dǎo)軌94所接受的長(zhǎng)度。
關(guān)于柔性齒條120的徑向運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)度，可滑動(dòng)地安裝到轉(zhuǎn)動(dòng)件80上的 徑向件78在徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118的動(dòng)力作用下沿大致通過轉(zhuǎn)動(dòng)件80的轉(zhuǎn)動(dòng) 中心的路徑88移動(dòng)。特別地，徑向件78的柔性齒條120適于沿彎曲引導(dǎo) 軌94移動(dòng)。在另一實(shí)施方式中，徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118包括平行于路徑88設(shè) 置的多個(gè)同步的小齒輪，且徑向件還包括齒條，所述齒條適于在定位在橫 向路徑的極端時(shí)嚙合總數(shù)以下的小齒輪，例如當(dāng)支架112完全縮回或完全 伸展時(shí)的位置時(shí)。
另外，側(cè)向件124以這種方式連接在柔性齒條120的一端處，即與柔 性齒條120協(xié)同移動(dòng)并在柔性齒條120與轉(zhuǎn)動(dòng)件80之間保持可滑動(dòng)的連接。 支架112包括外殼126，所述外殼126容納內(nèi)部z-軸線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128，所述 z-軸線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128控制工具頭70相對(duì)于殼體40沿z-軸線的運(yùn)動(dòng)。
計(jì)算機(jī)控制器140經(jīng)由圖形用戶接口 54、監(jiān)視器56和輸入控制裝置 58與用戶交互，且通過向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號(hào)引導(dǎo)工具頭70和產(chǎn)生圖 案；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即為轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110、徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118和支架112 的z-軸線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128。計(jì)算機(jī)控制器140包括各種電子元件，且可訪問 具有設(shè)置在上面的圖案庫的存儲(chǔ)空間。圖案庫用于將用戶的圖案選擇轉(zhuǎn)換 為媒介上的產(chǎn)生后的圖案。如下面更詳細(xì)地所述，用戶具有獲得和設(shè)計(jì)用 于圖案產(chǎn)生裝置IO的圖案的多種方式。應(yīng)當(dāng)理解，計(jì)算機(jī)控制器140可包 括用于處理和執(zhí)行所需的指令和控制信號(hào)的硬件、軟件和固件的任何組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，殼體40以及其他構(gòu)件的多個(gè)部分可包括由注射成型 形成的熱塑性和/或熱固性塑料。轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110疊置在轉(zhuǎn)到件80上、且 兩者都固定在殼體40內(nèi)。徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118至少部分設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件80上， 所述轉(zhuǎn)動(dòng)件80包括各種凸片、和公母連接器，以可轉(zhuǎn)動(dòng)地將轉(zhuǎn)動(dòng)件80固 定到殼體40。
關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110，電機(jī)146固定在殼體40內(nèi)，用于將轉(zhuǎn)矩傳遞 到輸出軸148，可以是小齒輪的齒輪150加裝到輸出軸148上。從轉(zhuǎn)動(dòng)件 80延伸的一組齒輪齒或齒圈152設(shè)置成與齒輪150處于嚙合關(guān)系。關(guān)于徑 向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118，與轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110相類似，電機(jī)154設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件80 上，以將轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸156，所述輸出軸156上面連接有小齒輪158。
8柔性齒條120設(shè)置成與小齒輪158處于嚙合關(guān)系。
與形成軌道82的一部分的支撐結(jié)構(gòu)84 —樣，柔性齒條120定位在轉(zhuǎn) 動(dòng)件80的表面86上。與其他構(gòu)件一樣包括凸片和其他固定裝置的托板112 可滑動(dòng)地固定到支撐結(jié)構(gòu)84和轉(zhuǎn)動(dòng)件80的表面86。
應(yīng)當(dāng)理解，在此所述的構(gòu)件可由各種天然和合成材料制造，所述材料 包括塑料、金屬、合成物等。而且，在轉(zhuǎn)動(dòng)和徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110、 118中使 用的電機(jī)可以例如為DC電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)、DC伺服電機(jī)、或直線電 機(jī)，其由達(dá)林頓晶體管陣列、FET陣列、功率開關(guān)晶體管和繼電器裝置或 它們的任何組合驅(qū)動(dòng)。如所述，圖案產(chǎn)生裝置10由電池驅(qū)動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng) 理解，可選的功率源屬于在此所提供的教導(dǎo)內(nèi)。例如，具有AC/DC適配器、 USB接口和一次性電池的巻繞式功率附件(coiled power attachment)是可 用的選擇。
圖7示出了支架112和工具頭70的一個(gè)實(shí)施例。包括z-軸線致動(dòng)器170 的z-軸線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128設(shè)置在支架112的外殼126內(nèi)，用于控制杠桿172 克服保持夾174的樞轉(zhuǎn)，所述z-軸線致動(dòng)器包括螺線管181。保持夾174 經(jīng)由壓縮彈簧178連接到活塞176，所述壓縮彈簧178向活塞施加設(shè)計(jì)的預(yù) 載?；钊菁{滾球軸承組件179，所述滾珠軸承組件179又保持工具頭70。 提升彈簧180向活塞176施加輕的負(fù)載，以將其保持在升起位置，直到螺 線管181被加電，.該家電操作將吸引杠桿的下端172b，且使杠桿的上端172a 克服保持夾174向下樞轉(zhuǎn)。
保持夾174、壓縮彈簧178、活塞176、工具支承組件183、和工具頭 70 —致地向下移動(dòng)，直到可以是切割刀片的工具頭70剌穿媒介16并在切 割表面例如墊上降至最低，在此點(diǎn)，僅保持夾174繼續(xù)向下移動(dòng)，直到螺 線管181完全變換為加電位置。通過采用這種方式，比壓縮彈簧的設(shè)計(jì)的 預(yù)載稍大的載荷在切割過程中被施加。通過采用這種方式，工具頭70的z-軸線位置以及施加給媒介16的力和壓力可被控制。
圖8示出了支架112和工具頭70的另一實(shí)施例。電機(jī)l卯固定在支架 112的外殼126內(nèi)，以向輸出軸192傳遞轉(zhuǎn)矩。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)194將輸出軸192 連接到工具頭70，使得工具頭70是可操作的，以便可控制地相對(duì)于殼體 40沿z-軸線移動(dòng)。如所述，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)194包括連接到輸出軸192的蝸輪196。
9具有形成在其上的外螺紋200的工具頭保持器198與形成在工具頭引導(dǎo)件 206的內(nèi)表面204上的內(nèi)螺紋202嚙合。從工具頭引導(dǎo)件206的外表面210 延伸的齒輪齒208與蝸輪196嚙合。如所示，支架112包括帶鍵的軸212， 所述軸212至少部分伸入到工具頭保持器198的互補(bǔ)槽214中，所述互補(bǔ) 槽在轉(zhuǎn)動(dòng)上約束工具頭保持器198。當(dāng)電機(jī)190被正向驅(qū)動(dòng)時(shí)，工具頭引導(dǎo) 件206的轉(zhuǎn)動(dòng)旋出工具頭保持器198，使得它向下移動(dòng)，以接合媒介16。 工具頭保持器198的行進(jìn)深度由電機(jī)190的工作時(shí)間、或由計(jì)算機(jī)控制器 140監(jiān)視的編碼器、或由與計(jì)算機(jī)控制器140監(jiān)測(cè)的電機(jī)電流關(guān)聯(lián)的測(cè)量壓 力確定。在一種實(shí)施方式中，z-軸線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128包括監(jiān)測(cè)z-軸線致動(dòng)器 170的轉(zhuǎn)矩和/或功率消耗的電子元件，從而通過相互關(guān)系監(jiān)測(cè)工具頭70在 媒介16上的力和壓力，其中所述z-軸線致動(dòng)器170可包括電機(jī)。
圖9-12示出了操作實(shí)施例中的圖案產(chǎn)生裝置10，其中，支架112的外 殼126的一部分已被移除，以顯露出柔性齒條120。如上所述，圖案產(chǎn)生裝 置10的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是基于極坐標(biāo)的。轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110如雙向箭頭220所示 地控制工具頭70的角坐標(biāo)。特別地，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件80，所 述轉(zhuǎn)動(dòng)件80又在角度上使軌道82和支架112移位，所述支架112保持工 具頭70。另一方面，徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118如雙向箭頭222所示地控制工具頭 70的徑向坐標(biāo)。更具體地講，徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118控制支架112和工具頭70 在軌道82中的位置，所述軌道82大致平分轉(zhuǎn)動(dòng)件80的區(qū)域。
參看圖9，工具頭70沿著一條線定位在側(cè)面部位，所述線可被認(rèn)為極 軸，所述極軸以附圖標(biāo)記224表示，源自以附圖標(biāo)記226表示的極點(diǎn)。在 該位置，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110還沒有使工具頭70在角度上從極軸224移位， 而徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118已在徑向上使工具頭70沿著極軸224從轉(zhuǎn)動(dòng)件80的 極點(diǎn)226移位到轉(zhuǎn)動(dòng)件80的邊緣。在此，柔性齒條120以從小齒輪158 沿著引導(dǎo)軌94的直線部分100直到支架112的長(zhǎng)度大致延伸。
參看圖IO，工具頭70大致定位在極點(diǎn)226處。為了使工具頭70從圖 9所示的側(cè)面位置變換到極點(diǎn)226處的位置，徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118縮回支架 112和工具頭70。當(dāng)發(fā)生縮回時(shí)，柔性齒條120行進(jìn)通過引導(dǎo)軌94的彎曲 部分96的非直線路徑98。彎曲部分96的非直線路徑98使柔性齒條120 的徑向占地尺寸最小化，且允許非直線路徑98接納長(zhǎng)度比轉(zhuǎn)動(dòng)件80的半
10徑r大的柔性齒條120。應(yīng)當(dāng)理解，盡管轉(zhuǎn)動(dòng)件80被示為具有大致圓形本 體122，但其他形狀和形式的轉(zhuǎn)動(dòng)件80也屬于在此提供的教導(dǎo)內(nèi)。而且， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，其他形狀和形式可具有不同于半徑的尺寸、 不同于極軸的軸線和不同于極點(diǎn)的中心。
參看圖11，工具頭70在轉(zhuǎn)動(dòng)件80的邊緣處并與極軸224成270°的 角定位。為了將工具頭70從圖IO所示的位置移動(dòng)到圖ll所示的位置，轉(zhuǎn) 動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110轉(zhuǎn)動(dòng)工具頭70，且徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)118使工具頭70直線前進(jìn) 到所示的位置。這些操作可以任何順序或大致同時(shí)地進(jìn)行。
參看圖12，工具頭70以與圖11的工具頭70相同的極角或方位角定位。 然而，在圖12中，工具頭70設(shè)置在極度延伸位置，其中，工具頭70延伸 超過轉(zhuǎn)動(dòng)件80到達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)件80和殼體40之間的位置。柔性齒條120沿著引 導(dǎo)軌94的平行于軌道82的直線部分100大致完全直線延伸。柔性齒條120 的直線部分100允許延伸超過轉(zhuǎn)動(dòng)件80達(dá)到殼體40，且引導(dǎo)軌94的彎曲 部分96在轉(zhuǎn)動(dòng)件80的限界內(nèi)提供路徑，以接收柔性齒條120，在所示的實(shí) 施例中，柔性齒條120的長(zhǎng)度比轉(zhuǎn)動(dòng)件80的半徑大。因此，圖案產(chǎn)生裝置 10包括徑向行進(jìn)距離大于轉(zhuǎn)動(dòng)件80的直徑的工具頭。參看圖9和12，工 具頭70和柔性齒條120的兩個(gè)相應(yīng)的徑向位置可被比較。在圖9中，工具 頭70定位在轉(zhuǎn)動(dòng)件80的極點(diǎn)226處，且長(zhǎng)度比轉(zhuǎn)動(dòng)件80的半徑大的柔性 齒條120通過弓I導(dǎo)軌94的彎曲部分96巻繞或彎曲。另一方面，在圖12中， 工具頭70和柔性齒條120完全延伸，且使用了引導(dǎo)軌94的與彎曲部分96 不同的直線部分IOO。
因此，應(yīng)當(dāng)理解，工具頭70可通過轉(zhuǎn)動(dòng)和徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110、 118的 基于極坐標(biāo)的配合定位在殼體40內(nèi)的任何位置。因此，圖案產(chǎn)生裝置10 通過如上所述地操縱工具頭70的角位移和徑向位移以及通過控制工具頭 70與媒介16的接觸產(chǎn)生圖案。如上所述，z-軸線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128控制z-軸線 位置以及與媒介16接觸的力和壓力，以根據(jù)所需的圖案14通過實(shí)施選擇 性的切割操作產(chǎn)生所需的圖案。通過采用這種配置，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)80和徑 向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)78大致包含在由支架的運(yùn)動(dòng)限定的切割區(qū)域的投影內(nèi)。
眾多種應(yīng)用場(chǎng)合得益于由在此提供的手持式圖案產(chǎn)生裝置IO提供的較 大的圖案尺寸與機(jī)器占地尺寸比。特別地，轉(zhuǎn)動(dòng)和徑向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)110、 118的結(jié)構(gòu)和功能包含在殼體40內(nèi)，以最小化形狀因數(shù)和占地尺寸、最大化圖 案產(chǎn)生區(qū)域。在此提供的圖案產(chǎn)生裝置提供包含在切割區(qū)域的占地尺寸內(nèi)
的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過使用上述設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例，圖案產(chǎn)生裝置10不超過5 英寸(12.7厘米)X5英寸(12.7厘米)方形區(qū)域。這些尺寸大致屬于"可 手持"的范圍內(nèi)。另外，圖案產(chǎn)生裝置10可產(chǎn)生4英寸(10.2厘米)X4 英寸(10.2厘米)或以上的圖案。該尺寸對(duì)于許多潛在應(yīng)用是必需的。除 了能夠產(chǎn)生具有有用圖案尺寸的較小機(jī)器，在此提供的圖案產(chǎn)生裝置10通 過高效使用價(jià)廉的部件降低了成本，且節(jié)省工作和辦公空間。
圖13示出了用于使用圖案產(chǎn)生裝置的方法的一個(gè)實(shí)施例。在框240， 設(shè)計(jì)者創(chuàng)建光柵圖像圖案集，其可包括表示形狀、圖案等的外形或形式的 數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其可經(jīng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、紙張或其他顯示介質(zhì)觀看。 在框242,原始設(shè)備制造商(OEM)創(chuàng)建數(shù)字翻閱圖像(digital thumbnail image)和圖案命令文件，在框244處，其可被編程到也可稱作圖案卡的可 移除的存儲(chǔ)卡或媒體卡上。在框246，用戶可從零售店購買圖案卡。
返回到框242，作為一種替代方式，方法可行進(jìn)到框248，其中，OEM 上載翻閱圖像和命令文件到因特網(wǎng)上的網(wǎng)站，以允許用戶在框250處購買 和下載文件。 一旦用戶購買和下載文件到個(gè)人計(jì)算機(jī)，例如，文件可放置 在媒體卡上，如框252所示。
在框254，用戶由軟件或預(yù)先存在的圖像創(chuàng)建光柵圖像圖案集，然后在 框256，創(chuàng)建數(shù)字翻閱圖像和圖案命令文件。創(chuàng)建圖案命令文件的該方法行 進(jìn)到前述的框252，其中，用戶對(duì)可移除的媒體卡進(jìn)行編程。在框240-252 中提供的選擇允許用戶采用多種技術(shù)創(chuàng)建圖案。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本技術(shù) 并不僅限于這些選擇。
不管采用何種創(chuàng)建圖案的技術(shù)，在框258，用戶此時(shí)可將圖案卡和相關(guān) 的數(shù)據(jù)安裝在圖案產(chǎn)生裝置上。在框260，多種圖案的像顯示在手持式圖案 產(chǎn)生裝置的圖形用戶接口上。然后，用戶在框262處從多種圖案的像中選 擇圖案。在框264處，在手持式圖案產(chǎn)生裝置也在框264處定位在切割墊 上之前，媒介安裝在切割墊上。此時(shí)，可通過手持式圖案產(chǎn)生裝置的窗口 觀看、檢驗(yàn)和調(diào)節(jié)工具頭，特殊實(shí)施例中的切割刀片，鄰近媒介的定位。
在框266，手持式圖案產(chǎn)生裝置被命令產(chǎn)生所選擇的圖案，特別是，與
12計(jì)算機(jī)控制器相關(guān)聯(lián)的CPU或電子元件讀取必需的命令文件且將信號(hào)傳遞 到每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和垂直致動(dòng)器機(jī)構(gòu)，以產(chǎn)生圖案。在產(chǎn)生圖案時(shí)，手持式
圖案產(chǎn)生裝置選擇性地使切割刀片徑向橫過媒介。另外，在產(chǎn)生圖案時(shí)， 切割刀片選擇性地在角度上橫過媒介。選擇性地徑向橫過媒介和選擇性地 在角度上橫過媒介的操作重復(fù)地發(fā)生，而不管其順序。在這些操作中，z-軸線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上下致動(dòng)切割刀片而與媒介接觸，以產(chǎn)生圖案。
盡管已參看示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但該描述并不認(rèn)為是限制性 的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在參看描述時(shí)可顯見本發(fā)明的示例性實(shí)施例和 其他實(shí)施例的各種修改和組合。因此，權(quán)利要求書包括任何這種修改或?qū)?施例。
1權(quán)利要求
1.一種手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)，包括殼體(40)，所述殼體(40)具有位于其下側(cè)(48)的開口(72)；可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在殼體(40)內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)在第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(110)的動(dòng)力作用下適于相對(duì)于殼體(40)在角度上橫過x-y平面；設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)的表面(86)上的軌道(82)，所述軌道(82)適于提供徑向路徑(88)；設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)的表面(86)上的引導(dǎo)軌(94)，所述引導(dǎo)軌(94)包括提供非直線路徑(98)的彎曲部分(96)；可滑動(dòng)地安裝到軌道(82)的支架(112)，所述支架(112)包括從其延伸的工具頭(70)，所述工具頭(70)適于相對(duì)于殼體(40)沿z-軸線移動(dòng)；以及用于沿著軌道(82)的徑向路徑(88)橫向驅(qū)動(dòng)支架(112)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(118)，所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(118)包括適于沿引導(dǎo)軌(94)行進(jìn)的柔性齒條(120)。
2. 如權(quán)利要求l所述的手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)，其特征在于，它還包括計(jì)算機(jī)控制器(140)，所述計(jì)算機(jī)控制器(140)電連接到第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(110)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(118)和支架(112)，且用于與用戶交互并引導(dǎo)工具頭(70)。
3. 如權(quán)利要求2所述的手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)，其特征在于，計(jì)算機(jī)控制器(140)還包括訪問存儲(chǔ)空間的通路，所述存儲(chǔ)空間具有設(shè)置在上面的圖案庫。
4. 如權(quán)利要求1所述的手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)，其特征在于，轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)還包括具有半徑r的大致圓形本體(122)，且柔性齒條(120)還包括比半徑r大的被引導(dǎo)軌(94)所接受的長(zhǎng)度。
5. —種手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)，包括殼體(40)，所述殼體(40)具有位于其下側(cè)(48)的開口 (72);可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在殼體(40)內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)在第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(110)的動(dòng)力作用下適于相對(duì)于殼體(40)在角度上橫過x-y平面；可滑動(dòng)地安裝到轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)的徑向件(78)，所述徑向件(78)在第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(118)的動(dòng)力作用下適于沿大致通過轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的路徑(82)移動(dòng)；以及安裝到徑向件(78)的支架(112)，所述支架(112)包括從其延伸的工具頭(70)，所述工具頭(70)適于相對(duì)于殼體(40)沿z-軸線移動(dòng)。
6. 如權(quán)利要求5所述的手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)，其特征在于，工具頭(70)的功能從包括切割、繪圖、描繪、研磨、鏤銑和雕刻的組中選擇。
7. 如權(quán)利要求5所述的手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)，其特征在于，轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)還包括彎曲的引導(dǎo)軌(94)，且徑向件(78)還包括適于沿彎曲的引導(dǎo)軌(94)移動(dòng)的柔性齒條(120)。
全文摘要
公開了一種手持式圖案產(chǎn)生裝置(10)及其使用方法。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)可轉(zhuǎn)動(dòng)地定位在殼體(40)內(nèi)，且在第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(110)的動(dòng)力作用下在角度上橫過x-y平面。軌道(82)設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)的表面(86)上，以便為容納工具頭(70)的支架(112)提供徑向路徑(82)。設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件(80)的表面(86)上的引導(dǎo)軌(94)包括提供非直線路徑(98)的彎曲部分(96)。第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(118)沿著軌道(82)的徑向路徑(82)橫向驅(qū)動(dòng)支架(112)，使得柔性齒條(120)沿著引導(dǎo)軌(94)的非直線路徑(98)行進(jìn)。
文檔編號(hào)B26D5/20GK101687332SQ200780035630
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者J·馬隆, M·溫施 申請(qǐng)人:記憶批發(fā)公司