切割片材進給機的壓板的製作方法
2023-05-31 05:11:46
專利名稱：切割片材進給機的壓板的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及一種進給片材的儀器，並且特別地涉及一種新型和有效的與切割片材進給機一同使用可促進整沓片材單張化的滾筒。
背景技術：
普遍使用一種郵件插入系統或一種「郵件插入器」用於大量郵件通信以產生郵件。這樣的郵件插入器典型地被例如銀行，保險公司和公用事業公司這樣的組織使用來產生大量特定郵件通信，其中每個郵件的內容被送至一個特定地址。此外，其它組織，例如定向廣告郵寄者，用郵件插入器產生大量郵件，其中寄往每個地址的每個郵件的內容都大致相同。
在許多方面，一個典型的插入系統類似一個生產線。片狀物和其它原材料(即，一些紙料，附件，和信封)作為進料進入插入系統。插入系統內的不同組件或工作站協同工作來加工片狀物直至產生一個完成的郵件。典型地，插入系統將事先印好的材料即郵件的內容材料整理在一個運輸臺上準備好。預先印好的片材可能持續至底盤組件，在此根據預定標準添加額外的片材或夾頁廣告，例如寄往特定地理區域的夾頁廣告。最終，整理材料被摺疊並且裝入信封。一旦裝入，信封被封閉，密封，稱重，以及分類。接著用郵資計算器根據郵件的重量和/或大小來蓋郵戳。
本發明所涉及的一個組件與插入器的輸出部件有關，其中郵件片材被擠壓堆疊並且單張化以製作郵件。在該組件中，片材被單獨整理，摺疊，插入或在郵件插入系統中進行其它操作以產生郵件。典型地，這些片材在一個水平運輸臺上鋪開/放置並且緩慢地傳遞至一個沿片材下表面或下側放置的旋轉真空鼓或圓筒中。此外，堆疊材料的前緣鄰近並靠在一個位於鼓上部略靠其尾部(即其旋轉軸)的固定卸料板上。
旋轉真空鼓/圓筒包括多個與真空源進行流體交換以抽空氣並沿每個片材的下面製造壓力差的孔。當一個片材沿臺被傳送時，它與真空圓筒的軸平行的前緣與真空圓筒的外表面接觸。真空源產生的壓力差使得片材與圓筒摩擦接合併且通過真空圓筒的旋轉作用從堆疊材料中分離/單張化。也就是，單張片材藉助真空鼓/圓筒從上述堆疊材料中分離並且為單張，片材相對旋轉圓形鼓遵循切向軌跡。
可藉助於一個送風機將增壓空氣吹向片材間，從而在其與旋轉鼓/圓筒摩擦接合時分離片材來提高單張化的效率。也就是說，沿堆疊片材的每一側設置一個空氣室，從而在片材間泵入空氣並且減少片材間可能發生的纖維粘結或交纏。
一個郵件插入器的功效僅僅和其最不牢固/最低質量的組件/系統元件/部件一樣。也就是說，因為插入系統一般都是依次安裝的，一個組件的一次故障，失靈或堵塞一般會影響整個系統的生產量/生產率。就算一個組件正確地處理了100件片材的99件，一個失誤就可被視為和運行/可靠性較差的組件一樣對系統生產量不利。最終，當設計一個郵件插入器時最重要的標準之一就是減輕或消除一次失誤導致郵件處理被中斷的可能。
當將片材單張化時，除了要確定單張被分離，同樣重要的運行標準與用盡可靠性相關。也就是說，負載情況，例如內部摩擦和堆疊的片材上部的重量，隨著材料體積/厚度/重量的減少而變化，這是顯而易見的。因此，運輸錯誤或轉移錯誤的可能性增加了。更特別地，無力控制或預見最後一張與旋轉真空鼓或壓力室的摩擦接合特性，現有技術中非常難以避免完成失誤，例如，最後一張沒有被送入輸入元件。
綜上所述，一般的經驗就是過使片材進給機過載以避免或預見和材料用盡的挑戰和困難。但是，這樣的方法始終需要一個的操作員監控並在郵件製造過程的適當時機中斷插入器運行。
因此需要一個高產的片材進給機，可減少或最小化與片材用盡有關的困難。
發明內容
提供一種壓板(platen)結構來促進堆疊片材沿送紙儀器的運輸臺的運輸。壓板結構包括藉助順從接頭連接的第一和第二部件。壓板的第一部件用以和堆疊片材的一面接合併且對其施加穩定的法向力。壓板的第二部件用以接合運輸臺的移動表面並同步移動。此外，第一和第二部件通過順從接頭連接以促進第一和第二部件相對至少一個軸的相對角位移同時維持相對其它軸中至少一軸的相對線形位移。當最後的片材被單張化時，壓板結構通過補償片材重量的減少確保了堆疊片材用盡的可靠性。此外，順從接頭(compliant coupling)使壓板結構的不同部件符合堆疊片材的輪廓，也就是說，懸臂式輸送輪廓。
圖1為一個切割片材進給機的相應部件的單獨透視圖，包括一個水平運輸臺，一個傾斜運輸臺，一個進給支撐臺，和一個與進給支撐臺一體的空氣壓力室。
圖2為圖1所示的切割片材進給機的側視圖。
圖3為切割片材進給機被拆開的側面圖，示出附加結構，包括一個旋轉鼓/圓筒和剝離/保持裝置以將堆疊片材單張化。
圖4為圖3沿4-4線的截面圖，示出空氣壓力室提供的增壓空氣的流動施加於堆疊片材的每一面。
圖5a為根據本發明的壓板結構的單獨透視圖，確保當切割片材進給機完成一個郵件工作時堆疊片材用盡。
圖5b為圖5a所示壓板結構的下表面的透視圖。
圖6a為和堆疊片材一同放置的壓板結構在沿切割片材進給機水平運輸臺的第一位置的示意圖。
圖6b為和堆疊片材一同放置的壓板結構在跨越傾斜運輸臺至進給支撐臺的過渡區域的第二位置的示意圖。
具體實施例方式
描述了一種片材進給設備，目的在於構想發明的壓板結構可能使用的範圍。當描述在郵件插入系統中的壓板結構時，必須了解，本發明適合任何片材進給機，其中片材必須被傳送並分離/單張化以被加工或處理。該獨特的片材進給機的使用僅僅為示例性的並且發明的教導可參照說明書的附屬權利要求被廣義詮釋。
圖1和2分別為切割片材進給機10的頂部和側面透視圖，其包括一個水平運輸臺12，和傾斜運輸臺14，進給支撐臺16，以及一個同進給支撐臺16一起設置的空氣壓力室18。水平和傾斜運輸臺12，14都包括一個傳送系統20，即典型地為被臺下排列的滑輪(未示出)驅動的一個帶或鏈，以沿臺12，14運輸片材。
在討論切割片材進給機10的操作前，用一般或特定術語描述切割片材進給機10的結構元件和不同元件之間的空間關係是有益的。更特別地，參照圖3，材料24的切片(下文稱為「片材」)以疊瓦的排列方式裝載於運輸臺12、14上，即相對臺12的紙張前坡面在箭頭ADV方向上形成一個銳角θ。水平運輸臺12與片材24排成直線並引導後者沿進給途徑FP向傾斜運輸臺141E的下端或輸入端移動。
傾斜運輸臺14形成向上傾斜的表面14S，相對進給支撐臺16的平面16S形成一個角β。形成的銳角β優選在約16度(16°)和30度(30°)之間，但是在特定實施例中該範圍更優選在約16度(16°)至24度(24°)之間。例如，根據角β更精確的範圍，當進給用於製造郵件的片材時，已經確定了β為20度(20°)最利於運輸以及隨後片材24的單張化。
進給支撐臺16與傾斜運輸臺14的14RE的抬起端排成直線並位於其下。傾斜臺14至進給支撐臺16的高度H取決於堆疊片材24(即在疊瓦排列方式下)的剛度時，優選高度H由片材24的「懸臂式輸送輪廓」ARC確定。上下文中，術語「懸臂式輸送輪廓」指的是當片材24由一端支撐(即片材的交錯/疊瓦排列)和另一端不支撐(即導致重力作用下的垂直下降)時產生的弓形輪廓。懸臂式輸送輪廓ARC的垂直下降可用來估計傾斜運輸臺14相對進給支撐臺16的垂直高度H。
限定圓柱表面28C的旋轉元件28位於鄰近進給支撐臺16的一端，這樣其平面16S與旋轉元件的圓柱表面28C切線相接。在所述實施例中，旋轉元件28為多孔的真空鼓並且真空源32與真空鼓28流體相通。更特別地，真空源32用以產生壓力差，下面將會詳述，其作用為將片材24的導邊部件與真空鼓28的圓柱表面28C摩擦相接。
一個剝離/保持裝置17同旋轉元件/真空鼓28一同使用，確保單張28S從堆疊片材24移走或去除。更特別地，該剝離/保持裝置17位於真空鼓28上以及其旋轉軸28A略微下遊的位置，即約四分之一(0.25)英寸相對較小的距離。這樣，剝離/保持裝置17的下端位於或低於與鼓28的圓柱表面28C相切的水平線。
運行中，片材24堆疊在運輸臺12、14的一個或兩個上並被送至進給支撐臺16。當片材24導電傾斜臺14的抬起端14RE時，片材24形成或產生懸臂式輸送輪廓ARC並被傳至進給支撐臺16。片材24在進給支撐臺16上形成一小沓或小厚度的片材24同時上面的片材被運輸臺14的傾角支撐。真空鼓28橫過最下面的片材24的薄層24L，即與進給支撐臺16接觸的片材，產生壓力差，並且通過旋轉將24L從剩餘的堆紙中分離或單張化。
特別地，堆疊片材24的導邊24LE與剝離/保持裝置17接觸，同時真空鼓28將單張24L從剝離/保持裝置17的最下端拉出。最下面的片材24L被從堆疊片材24上「剝離」並移動經過剝離/保持裝置17，同時剩餘片材24被剝離/保持裝置17的垂直壁或表面17S「保持」。分離/單張化的片材24L切向穿過真空鼓28的圓柱表面28C至處理元件，例如郵件插入系統的輸入位置(未示出)。
為促進分離，參照圖4，可額外使用空氣增壓系統36在堆疊片材24的單張片材之間引入薄層空氣。更特別地，在進給支撐臺16的每一側安置一對空氣室18以沿堆疊片材24的邊引入增壓空氣。在描述的實施例中，壓力源44與每個空氣壓力室18流體相通，為多個將空氣側向引入堆疊片材24中的側面噴頭或孔46提供空氣。
因此，切割片材進給機10包括一個位於進給支撐臺16上遊的傾斜運輸臺14以產生懸臂式片材輸送輪廓。該輸送輪廓導致片材24「自支承」同時片材被送至進給支撐臺16。懸臂式輸送輪廓減少了重力對堆疊材料24的作用並且將單張材料之間產生的摩擦力最小化。這樣，傾斜臺構造通過旋轉真空鼓28促進片材24的分離。相反地，現有技術中的片材進給機使用大致與進給支撐臺平行並共平面的運輸臺。這樣，作用在最下面片材即與進給支撐臺接觸的片材的重力和摩擦力為那些涉及片材的輪廓區域的片材(可能為疊瓦狀)重量的集合。將會了解，由於造成多張紙之間被摩擦力束縛，即作為單張紙穿過旋轉的真空鼓時移動，片材(和/或片材與進給支撐臺之間)之間增加的摩擦力會使單張化/分離操作複雜化。
此外，增壓空氣的導入，即堆疊片材24的至少一側的空氣的導入或送入，作用為分離和潤滑堆疊材料內的片材24。因此該空氣潤滑劑可減少作用於片材24或其之間的摩擦力，從而通過旋轉真空鼓28促進分離/單張化。
上述討論主要敘述了片材24從傾斜運輸臺14到進給支撐臺16的傳遞以可靠地分離/單張化片材24。但是，除了減少片材24之間的摩擦外，片材進給機10的一個同樣重要的方面在於可靠地進給作用片材材料，即包括堆疊中的最後一張紙。由於片材材料/堆疊的重量減輕，最後一張紙可能經歷不同的負載情況，片材進給機10必須適用於不同的負載情況以確保可靠的片材用盡。
在圖5a，5b，6a和6b中，本發明運用了一個壓板結構50來完成多個功能，某些是本發明的片材進給機獨具的。更特別地，由於堆疊的疊瓦排列所形成的角度，壓板結構50防止了堆疊片材的疊瓦排列分離或展開。當堆疊片材24進給至傾斜運輸臺14時該功能尤為重要。此外，壓板50趨於與堆疊片材24的形狀一致，甚至作為材料拱以形成懸臂式輸送輪廓。此外，壓板結構50平衡或補償片材重量的減少同時片材進給機10接近作業運行末端，即最後一張紙被分離/單張化。
壓板50為一個多元件結構，包括一個驅動部件52和一個加荷部件54，二者通過順從接頭56連接。順從接頭56沿第一軸56A為柔性的，例如允許沿軸56a至少45度的相對角位移，但是保持部件52、54之間的距離和沿軸56B、與第一軸56A垂直的軸56C的相對角位移。更特別地，順從接頭可以彎曲，使部件52，54遵循輸送輪廓，即要求相對較大的角位移，例如45度或更大，同時禁止縱軸56B的扭曲和/或沿垂直偏航軸56C的偏移。為限定接頭56的彎曲性，採用沿橫軸56A的彎曲運動以包括大於45度(45°)小於90度(90°)的角。相反地，沿軸56B，56C的扭曲和/或偏移限定在大約30度(30°)或更低。
當驅動和加荷部件52、54完成與穩定性和壓力標準化相關的額外功能時，將會通過區別特徵使關於每個部件的討論更為容易。在所述實施例中，驅動部件52為一個平面或平面直角元件並與運輸臺12、14的傳送帶22(參見圖6a和6b)接觸。這樣，就產生了一個摩擦界面，通過彈性帶56將帶22的驅動作用轉至加荷部件54。此外，疊加堆滑回或滑開的傾向受到帶56的面內硬度的阻礙。為加強摩擦界面，可在壓板結構50的驅動部件52的表面粘附或固定一個高摩擦力的彈性體58(參見圖5b)。
壓板結構50的加荷部件54可被分離為兩個或更多個部件60a，60b並分隔開以遵循懸臂式輸送輪廓。即，根據片材的尺寸和彎曲度，可優選將加荷部件54分割以平均分配壓板結構50在堆疊片材24上的重量。要了解，當與堆疊片材24接觸的表面區域增長或變大時，法向於壓板50表面的局部壓力減小。在所述實施例中，前後排列的部件60a、60b可通過彈性帶56的一個延長部分連接，儘管可用其它專用帶或柔性材料維持其間的柔性連接。
柔性帶56被設定並製造為表現一定結構特性(i)通過傳送帶22促進驅動，(ii)防止單張紙抬起或被壓板部件54、56之一和帶56卡住，(iii)使壓板50遵循輸送輪廓，以及(iv)防止片材被單張化時損壞/破裂。更特別地，柔性帶56包括第一和第二延長件，二者在平面內縱向剛性以維持不同部件/部分52、60a、60b之間的分隔距離。此外，柔性帶56將必須的驅動或「推動」前後排列部件60a、60b的壓縮負荷轉移同時傳送帶22運輸堆疊片材24。此外，帶56為在平面外是柔性的，以使不管懸臂式輸送輪廓產生的彎曲形狀如何，部件60a、60b都抵靠在堆疊片材24上。此外，帶56可包括一個低摩擦外表面以防止帶56切斷，磨損或弄皺堆疊片材24。更特別地，帶56可包括一個構造金屬芯和一個低摩擦外表面。外表面可通過粘貼或其它固定方法，低摩擦熱塑性塗層或表面處理形成。
在所述實施例中，壓板結構50包括內側帶56a將所有壓板部件52、54和部件60a、60b連接在一起。但是，為避免片材邊緣不會從剩餘堆疊抬起或在帶56a和部件52、54之一之間卡住，優選可在內側帶56a、56b的外側和每一側安裝高度柔性帶58a、58b。這些帶在圖6b中最為清楚，由純彈性體材料製成，引導或維持堆疊形狀，特別是當堆疊越過傾斜和進給支撐臺14、16之間的過渡時。
在一個壓板結構50的實施例中，運用一個光學感應裝置來監控之間24的存在，即感應最後一張紙從進給支撐臺16被分離或運輸。該系統(最好參見圖6b)典型地包括一個向上突出的光電池70以監控光強度，當光電池70被片材24蓋時光強度低並且當片材24不再阻礙光檢測即到達乾電池70的環境光時較高或至少強度更高。為避免壓板結構50致使光學感應裝置失效，加荷部分52可包括一個孔，透明窗戶或其它透光裝置。在所述實施例中，第一個前後排列部件60a包括一個橢圓形孔74，當最後一張紙被旋轉真空鼓單獨化時與光電池對齊。
光學感應系統對於確定堆疊片材24的最後一張紙何時被單獨化是很有效的，對於監控何時應當在切割片材進給機10中添加額外片材24即連續操作不中斷也是必要的。因而，通常的做法是安裝一個檢測堆疊片材24厚度的系統。系統檢測何時堆疊厚度到達最低厚度水平臨界點，表示進給支撐臺16需要額外添加片材來保證連續工作。典型地，旋轉臂或指(未示出)與堆疊片材24的工作面接觸同時旋轉編碼器(未示出)測量旋轉臂的角度。達到臨界角時，一個信號啟動傳送帶22為進給支撐臺16提供額外材料。
與橢圓形孔74調節光學感應系統的操作類似，壓板50的一個前後排列部件60a，60b可能安裝一個凸起或切口78來調節厚度測量系統的操作。這樣，堆疊片材24的工作面24F的一個部分就被暴露以利於與旋轉臂/輪接觸。
總的來說，發明的壓板結構50提供了切割片材進給機10尤其是具有傾斜運輸臺片材進給機的可靠性。壓板結構50防止了堆疊片材的疊加排列被分離或展開，尤其當這樣的片材翻越傾斜運輸臺或表面時。此外，壓板結構50遵循堆疊片材24的形狀，甚至當片材24形成懸臂式輸送輪廓時亦如此。此外，當最後一張紙被分離/單獨化時壓板結構50補償了片材重量的損失。最終，壓板結構50可用於多個之前就已存在的系統，例如光學感應或厚度測量系統。
必須了解，本發明不局限於上述特定實施例和附圖。這些描述僅僅示出目前上述本發明的最佳方案，對本領域技術人員來說很容易想到其它變化。本發明的範圍包括所有這些變化，改進或類似物，都在所附的權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種適於促進堆疊片材運輸的壓板結構，片材沿包括一個傳送裝置的運輸臺被傳送，該壓板結構包括一個用以接合堆疊片材並對其施加穩定的法向力的第一部件；一個用以接合傳送裝置並隨其同步運動的第二部件；以及一個連接第一和第二部件的順從接頭。
2.如權利要求1所述的壓板結構，其中順從接頭用以促進第一和第二部件相對第一軸的相對角位移，且同時維持它們之間相對與第一軸垂直的軸的相對線性位移。
3.如權利要求1所述的壓板結構，其中順從接頭包括一個第一和一個第二彈性帶，每條帶具有一個核心結構，面內剛性而面外柔性，此外每條帶在沿正對堆疊片材的側面具有一個低摩擦外表面。
4.如權利要求1所述的壓板結構，其中片材進給機包括一個空氣增壓裝置，用於在堆疊片材之間導入增壓空氣，並且壓板結構包括沿第一部件相反側邊緣排列的降壓槽以促進空氣流動。
5.如權利要求2所述的壓板結構，其中第一部件包括第一和第二前後排列部分，該前後排列部分被隔開並由彈性帶的延伸部分連接，前後排列部分和彈性帶遵循堆疊片材的曲線輸送輪廓。
6.如權利要求1所述的壓板結構，其中壓板的第二部件包括一個沿面對並接合傳送裝置的驅動表面的側面的高摩擦彈性體。
7.如權利要求1所述的壓板結構，其中順從接頭包括第一對彈性內側帶和第二對彈性外側帶，內側帶具有金屬芯和沿正對堆疊片材的側面的熱塑材料的外表面，並且外側帶由彈性體材料組成。
8.如權利要求5所述的壓板結構，其中片材進給機包括一個光學感應裝置以感應片材缺乏而停止片材進給機操作，並且第一部件的一個前後排列部分包括一個與光學感應裝置對齊的孔。
9.如權利要求5所述的壓板結構，其中切割片材進給機包括一個厚度測量系統，用以測量堆疊片材的厚度，並且一個前後排列部分包括一個切口以使厚度測量系統與堆疊片材的工作面貼合接觸。
10.一種適於促進堆疊片材運輸的壓板結構，片材沿包括一個傳送裝置的運輸臺被傳送，該壓板結構包括一個接合堆疊片材的工作面並對其施加穩定的法向力的加荷部件；一個用以接合傳送裝置的驅動表面並隨其同步運動的驅動部件；以及一對連接兩部件並將傳送裝置的驅動運動從驅動部件傳至傳送裝置部件的彈性帶，該彈性帶促進兩部件相對至少一個軸的相對角位移並維持兩者之間相對其它軸中至少一軸的相對線性位移。
11.如權利要求10所述的壓板結構，其中每條帶包括一個芯結構，面內剛性而面外柔性，並且每條帶沿正對堆疊片材的側面包括一個低摩擦外表面。
12.如權利要求11所述的壓板結構，其中芯結構為金屬材料並且低摩擦外表面為熱塑材料。
13.如權利要求10所述的壓板結構，其中片材進給機包括一個空氣增壓裝置，用於在堆疊片材之間導入增壓空氣，並且加荷部件包括沿相反端排列的降壓槽以促進增壓空氣流動。
14.如權利要求10所述的壓板結構，其中加荷部件包括第一和第二前後排列部分，該前後排列部分被隔開並由彈性帶的延伸部分連接，前後排列部分和彈性帶遵循堆疊片材的曲線輸送輪廓。
15.如權利要求10所述的壓板結構，其中驅動部件包括一個沿面對並接合傳送裝置的驅動表面的側面的高摩擦彈性體。
16.如權利要求10所述的壓板結構，還包括在第一對外側的第二對彈性帶，第一對彈性帶具有金屬芯和沿正對堆疊片材的側面的熱塑材料的外表面，第二對彈性帶由彈性體材料構成。
全文摘要
一種壓板結構以促進堆疊片材沿送紙儀器的運輸臺的運輸。壓板結構包括藉助順從接頭連接的第一和第二部件。壓板的第一部件用以和堆疊片材的一面接合併且對其施加穩定的法向力。壓板的第二部件用以和運輸臺的移動表面接合併同步移動。此外，第一和第二部件通過順從接頭連接以促進第一和第二部件至少相對一個軸的相對角位移同時維持至少相對其它軸之一的相對線形位移。當最後的片材被單張化時，壓板結構通過補償片材重量的減少確保了堆疊片材用盡的可靠性。此外，適當的接頭使壓板結構的不同部件符合堆疊片材的輪廓，也就是說，懸臂式輸送輪廓。
文檔編號B65H3/48GK1891596SQ200610106489
公開日2007年1月10日 申請日期2006年5月31日 優先權日2005年5月31日
發明者K·赫德, T·古恩, E·E·姆斯特, R·J·安德森, C·C·富勒 申請人:皮特尼鮑斯股份有限公司