產生屋面大瓦的多層網板的受控切割的製作方法
2023-07-11 13:16:21
專利名稱：產生屋面大瓦的多層網板的受控切割的製作方法
發明的技術領域和工業實用性本發明涉及用來切割屋面大瓦的方法和設備。更確切地說，本發明涉及一種對屋面材料的多層層疊網板進行受控切割的方法以產生具有處於相對於大瓦的明顯不同部分的預定位置的末端切口的屋面大瓦。
背景技術：
在製造層疊屋面大瓦的常用方法中，諸如玻璃纖維網片之類的網片用瀝青塗布並用粗砂加面層，然後縱向切割成覆面層和墊底層條帶。覆面層條帶切割成帶有突片和缺口的鋸齒形。墊底層條帶定位於覆面層條帶下邊，諸條帶用粘接劑粘在一起而產生連續的屋面材料網板。該連續網板用末端切割器橫向切割以便產生分開的層疊屋面大瓦。在非層疊屋面大瓦的製造中，大瓦切割成帶有多個由窄槽分割的突片。
突片、缺口和窄槽是屋面大瓦的明顯不同部分，它們可以從大瓦的鄰接部分明顯地區分開。屋面大瓦也可以有其他的明顯不同部分，例如與鄰接區顏色或暗影不同的粗砂區。
當切割屋面大瓦時，通常最好是把大瓦的末端切口定位於相對於明顯不同部分的預定位置。希望這樣定位有若干條理由，其中包括製造的可斷定性和提高大瓦的美學質量。當明顯不同部分是突片時，這樣定位還避免形成在製造或安裝期間可能從屋面大瓦上撕掉的狹窄末端突片。屬於Lamb的美國專利№5102487公開了一種用來製造層疊屋面大瓦的方法和設備，其中末端切割器保持與網板上的突片圖案同相以便控制末端切口相對於突片的定位。
為了提高製造工序的生產率，可取的是能夠用一個末端切割器同時切割屋面材料的多層層疊網板以便一次產生多層大瓦。然而，屋面材料的多層層疊網板的同時切割將會大大增加把末端切口定位於相對於多層網板的明顯不同部分的預定位置的困難。Lamb的專利沒有公開或提出屋面材料的多層層疊網板的同時切割。用來切割屋面材料的兩個層疊網板的末端切割器是公知的，但是該末端切割器未曾用於其中末端切口處於相對於網板的明顯不同部分的預定位置的受控切割。因而，最好是提供屋面材料的多層層疊網板的一種受控切割方法，以便產生具有處於相對於明顯不同部分的預定位置的末端切口的屋面大瓦。
發明內容
以上目的和其他未具體列舉的目的靠根據本發明的切割屋面大瓦的方法來實現。在該方法中，屋面材料的多層網板向一個切割器運動。在切割器前網板以層疊關係定位。網板有突片之類明顯不同部分。運動中的網板的明顯不同部分的位置靠傳感器來檢測。末端切口用切割器透過多層層疊網板同時切割以便從網板產生分開的屋面大瓦。基於所檢測的明顯不同部分的位置來控制切割的位置，致使屋面大瓦的末端切口處於相對於明顯不同部分的預定位置。
根據本發明的用來切割屋面大瓦的設備包括一個多層切割的大瓦切割器，該切割器適於透過屋面材料的多層層疊網板同時切割末端切口，以便從網板產生分開的屋面大瓦。該設備還包括適於使網板向切割器運動的餵料器，和適於在切割器前使網板以層疊關係定位的網板搬運裝置。設置傳感器以便檢測運動中的網板的明顯不同部分的位置。該設備還包括一個控制器，該控制器適於基於所檢測的明顯不同部分的位置來控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口處於相對於明顯不同部分的預定位置。
當對照附圖閱讀時，根據最佳實施例的以下詳細描述，本發明的各個目的和優點對本專業的技術人員來說將會變得顯而易見的。
圖1是用來製造用於本發明的屋面材料的第1和第2層疊網板的設備的立面示意圖。
圖2是圖1的設備的局部俯視圖，其中包括一個圖案切割器和層疊處理。
圖3是根據本發明的用來切割屋面大瓦的設備的立面示意圖。
圖4是屋面材料網板的俯視圖，表示根據本發明的一個實施例它將如何被切割成5個大瓦。
具體實施例方式
現在參照附圖，圖1中示出一個用來製造用於本發明的屋面材料的第1和第2層疊網板的設備10。應該指出，雖然本發明將會參照層疊網板來進行說明，但是本發明不限於層疊網板。「網板」一詞意味著能夠切割成屋面大瓦的任何屋面材料片，其中包括層疊屋面材料片和單層屋面材料片。於是，本發明既涉及層疊屋面大瓦又涉及非層疊或「三突片」屋面大瓦。
進而，雖然本發明將會參照屋面材料的第1和第2網板來進行說明，但是本發明不限於兩個網板的切割。而是本發明涉及屋面材料的多層網板，也就是大於一的任何網板數的受控切割。在某些實施例中，本發明涉及兩個以上屋面材料網板的受控切割。於是，雖然本發明參照用來產生兩個網板的2寬度處理來進行說明，但是本發明也可以運用於用來產生四個網板的4寬度處理，或者用來產生多個屋面材料網板的任何其他處理。
如圖1中所示，一個網片或基片作為連續片材14從料卷12放出。該網片可以是用來加固屋面大瓦的任何類型的已知材料，例如諸如礦物纖維、纖維素纖維、破布纖維、礦物纖維與合成纖維的混合物之類纖維材料的網板、稀鬆織物或氈片。最好是，網片為玻璃纖維的無紡網板。
該片材穿過一個塗布器16，在那裡一種塗層料18塗布於片材。塗層料可以以任何合適的方式來塗布。在所說明的實施例中該片材浸沒於熱的熔融塗層料源以便用黏稠的塗層料完全覆蓋片材。然而，在其他實施例中，塗層料可以噴射、滾壓或用其他方法塗布於片材。
「塗層料」一詞意味著適於給屋面大瓦塗層的任何類型的材料。通常，塗層料包括含瀝青的材料，例如瀝青、焦油瀝青、硬煤瀝青或它們的混合物。瀝青可以是由石油精練產生的製造瀝青或天然形成瀝青。塗層料可能還包括各種添加劑和/或改性劑，例如無機填充料或礦物增穩劑，聚合物、回收液流或廢輪胎橡膠末之類有機物。
熱的塗層片材在一個或多個向片材上部噴出保護面砂22的粗砂塗板器20下方掠過。在製造多色大瓦時，通常採用兩種類型的粗砂。搭接部粗砂是成本較低的粗砂，用於大瓦的在屋面上將要被覆蓋的部分。多色粗砂或主粗砂是成本較高的粗砂，塗布於大瓦的在屋面上將要暴露的部分。粗砂可以塗布成大瓦的某些區域與鄰接區顏色不同或暗影。例如，大瓦的暴露部分可能包括背景粗砂和一系列「混合垂條」，後者是具有與背景粗砂不同的顏色或不同的暗影的粗砂沉積。
片材繞過一個滾筒24，該滾筒把粗砂壓入熱的黏稠塗層料並使片材充分翻轉以便任何未粘住的粗砂落進一個料鬥(未畫出)供回收。然後片材通過一對壓輥26、28，進一步把粗砂壓入片材。接著，片材穿過常規的冷卻段30，其中片材在一些輥子之間穿上穿下並被用水噴淋以便冷卻熱的塗層料。
如圖1和圖2中所示，在冷卻處理後，片材送到由一個切刀輥34和一個砧輥36組成的圖案切割器32。切刀輥34嚙合連續片材14並把它分割成連續的覆面層條帶38和墊底層條帶40。切刀輥有兩個從覆面層條帶分割墊底層條帶的直刀片42，和一個把覆面層條帶切割成兩個帶有突片46和缺口48的鋸齒形圖案的連續覆面層條帶的圖案刀片44。圖案刀片可以改變以便產生不同的圖案長度。例如，圖案刀片可以在切刀輥的每轉中形成一個圖案。在此一場合，可以通過改變切刀輥的周長來改變圖案的長度。圖案刀片也可以改變成在切刀輥的每轉中形成一個以上或不足一個圖案。
覆面層和墊底層條帶彼此分開，然後墊底層條帶定位於覆面層條帶下邊，並且覆面層和墊底層條帶靠任何合適的層疊設備(未畫出)接合在一起以便產生第1和第2層疊網板50、52。合適的層疊設備在現有技術中是公知的並且可能包括例如導向輸送皮帶、粘接劑塗布器、和把覆面層和墊底層條帶壓在一起的設備。
在層疊處理後，第2網板52靠任何合適的網板搬運設備(未畫出)定位於第1網板50下邊。在一個最佳實施例中，網板之一被翻轉(未畫出)，以便從該網板所產生的大瓦在屋面大瓦捆中可以面對面/背對背地包裝。然而，也可以保留網板不翻轉，以便產生在綑紮中面對背地包裝的大瓦。用來定位和取向移動網板的合適的設備在現有技術中是公知的。該設備可能包括例如使網板運動到位並翻轉網板之一的導向輸送皮帶。
如圖3中所示，第1和第2網板50、52分別沿著第1和第2路徑向末端切割器54運動。最好是，第1和第2網板的運動沿著第1和第2路徑的至少一部分是彼此獨立的。「至少一部分」意味著網板沿著第1和第2路徑的運動的任何一部分或全部是彼此獨立的。在所說明的實施例中，該設備包括分別使第1和第2網板運動的第1和第2單獨驅動的餵料輥56、58。餵料輥可以由任何合適的驅動機構，例如電氣或機械驅動機構來驅動。餵料輥配備驅動接口以便進行與後述的控制器的通信。
第1和第2網板50、52在末端切割器54前以層疊關係定位。「層疊」意味著諸網板逐層排列，通常把一個網板定位於另一個上邊。網板可以按任何合適的方式，並通過使用任何合適的網板搬運設備來層疊。在所說明的實施例中，在層疊處理後第2網板52定位於第1網板50下邊，並且第1和第2網板在餵料輥56、58處匯合，致使網板層疊成第1網板在第2網板上邊。
網板有「明顯不同部分」，該部分可以是網板的任何可與鄰接部分明顯區分或識別的部分。在所說明的實施例中，第1和第2網板50、52的明顯不同部分是突片46，該突片可以與鄰接的缺口48明顯區分。明顯不同部分也可以是缺口。當網板是非層疊網板(未畫出)時，明顯不同部分可以是突片或突片之間的窄槽。明顯不同部分也可以是與鄰接區顏色或暗影不同的粗砂區。
第1和第2網板的明顯不同部分的位置隨著網板向末端切割器運動而被檢測。通常，明顯不同部分的位置難以檢測，因為明顯不同部分與鄰接部分差別不大。例如，網板上的突片比鄰接的缺口要厚出不超過0.15英寸(0.38釐米)，而且通常僅厚出大約0.1英寸(0.25釐米)。明顯不同部分在製造工序期間在被網板移動的高速下特別難以檢測。網板通常以至少大約200英尺/分(61米/分)的速度，通常以從大約400英尺/分(122米/分)至大約800英尺/分(244米/分)範圍內的速度運動。檢測沿著不同路徑運動的兩個網板的明顯不同部分的任務比檢測一個網板的明顯不同部分顯然更加困難。
網板的明顯不同部分的位置可以用適於檢測明顯不同部分的任何機構來檢測。在所說明的實施例中，設置第1位置傳感器60來檢測第1網板50的突片46的位置，並設置第2位置傳感器62來檢測第2網板52的突片46的位置。第1和第2位置傳感器最好是光學傳感器，它們把雷射束63引向網板以便檢測突片46與缺口48之間的高度差。這樣一來，位置傳感器可以檢測突片的前沿和後沿。一種合適的光學傳感器由IDEC公司，森尼韋爾，加利福尼亞，銷售。第1和第2位置傳感器60、62生成分別代表第1和第2網板的突片46的檢測位置的位置信號76、78。
本專業的技術人員明白，離散部分的檢測可以用各種技術來進行。附加的例子包括接觸或非接觸傳感器，例如用來檢測突片或網板對傳感器的接近的磁性接近傳感器，能夠檢測每個突片的前沿和後沿。同樣，光學傳感器可以用來檢測由突片的前沿或後沿形成的線。同樣，光學傳感器可以用來檢測大瓦上的混合垂條或暗影引起的顏色變化。
最好是，該設備還包括測量明顯不同部分的長度的距離測量裝置。在所說明的實施例中，設置第1距離測量裝置90來測量第1網板50的突片46的長度，並設置第2距離測量裝置92來測量第2網板52的突片46的長度。第1和第2距離測量裝置90、92生成代表距離的距離信號94、96。最好是，第1和第2距離測量裝置90、92為帶有分別搭在第1和第2網板底部的已知直徑的滾輪的脈衝發生轉速計。第1和第2壓緊輪91、93分別位於第1和第2網板的上邊，對著轉速計滾輪，以便防止在轉速計滾輪與網板之間打滑。轉速計滾輪和壓緊輪可以由任何合適的材料製成，但是通常轉速計滾輪由鍍鉻之類金屬材料製成而壓緊輪由橡膠之類彈性材料製成。轉速計滾輪每轉的脈衝數與滾輪的周長和來自位置傳感器的指示相結合，使得可以為了後述的目的測定突片長度。第1和第2距離測量裝置90、92與末端切割器54之間的距離是已知的。
該設備可能還包括測定運動中的網板的速度的速度傳感器(未畫出)。通常，根據第1和第2餵料輥56、58的已知速度，運動中的網板的速度是已知的。
第1和第2網板50、52向末端切割器54運動。末端切割器54同時透過第1和第2層疊網板切割末端切口64以便從網板產生分開的屋面大瓦66、68。末端切割器54可以是適於同時切割多層層疊網板的任何類型的切割裝置。在一個最佳實施例中，末端切割器包括一個切刀輥70和一個砧輥72。切刀輥70是一個旋轉切割圓柱體，該圓柱體帶有一個嚙合第1和第2網板並把它們分割成分開的層疊屋面大瓦的刀片74。一種用來同時切割多層層疊網板的合適的末端切割器由RDI公司，艾塔斯卡，伊利諾斯，銷售。末端切割器54生成代表末端切口透過網板的定時的信號80。末端切割器可以設有任何合適的接口以便如後所述與控制器進行通信。
切割位置基於所檢測的明顯不同部分的位置來控制，致使屋面大瓦的末端切口處於相對於明顯不同部分的預定位置。切割位置可以通過控制網板的運動和/或控制切割的定時來控制。在所說明的實施例中，控制器82接收來自位置傳感器60、62的位置信號76、78，來自距離測量裝置90、92的距離信號94、96，以及來自末端切割器54的切割信號80。控制器把諸信號與包含末端切口相對於突片的預定的想要的位置的程序進行比較。在所說明的實施例中，控制器接收來自轉速計的信號和來自光學傳感器的信號並測定突片的長度。一旦得知突片長度，控制器通過一個備查表來確定在突片圖案中的當前位置。控制器向第1和第2餵料輥56、58發送信號84、86以便加速或減慢第1和第2網板的運動，致使末端切口處於相對於突片圖案的預定位置。可選地，控制器可能還向末端切割器54發送信號88以便加速或減慢切割。適於實現這些功能的任何類型的控制器可以用於本發明。控制器的最佳類型是配備了實現這些功能的專用軟體的微計算機。
在一個最佳實施例中，第1和第2網板的明顯不同部分形成重複圖案，而切割位置控制成屋面大瓦的長度為預定倍數圖案長度。當末端切割器為旋轉切割圓柱體，例如圖3中所示的切刀輥70時，這通常涉及控制網板的運動以便圖案保持與切割圓柱體的旋轉同相。控制器識別所檢測的圖案並把它們與包含末端切口相對於圖案的預定的想要的位置的程序進行比較。控制器向第1和第2餵料輥發送信號以便加速或減慢第1和第2網板的運動，致使兩個網板的圖案彼此對齊，並致使末端切口處於相對於圖案的預定位置。
圖4示出一個例子，其中網板50的突片46形成重複圖案P，而網板分割成具有長度L的大瓦。在所說明的實施例中，五個大瓦長度L等於三個圖案長度P，所以屋面大瓦的長度等於圖案長度的3/5。其他例子包括但不限於一個大瓦長度等於一個圖案長度，或者五個大瓦長度等於四個圖案長度。
控制網板的運動致使大瓦的長度為預定倍數圖案長度的一個優點在於，保證製造商所生產的每個屋面大瓦的精確設計。這使製造商得以避免產生具有狹窄末端突片46a的屋面大瓦。最好是，突片和缺口的圖案造成所有的末端突片沿大瓦的長度L方向都大於大約1.4英寸(3.6釐米)。保證沒有狹窄末端突片的圖案避免狹窄末端突片破裂的問題，藉此消除了浪費問題和對屋面上的大瓦的外觀的不良影響。另一個優點在於，大瓦長度靠本發明的方法自動控制。
可以看出本發明的方法實現起來顯然要比Lamb的專利中所公開的方法更加困難。該設備必須能同時檢測沿著分開的路徑運動的多個網板的明顯不同部分，其中明顯不同部分往往很少能從網板的周圍區覺察出來，而且其中網板通常以高速運動。控制器必須能夠同時識別所有網板的明顯不同部分的位置，把所檢測的位置與包含想要的末端切口相對於明顯不同部分的位置的程序進行比較，並控制所有網板的運動，致使諸網板的明顯不同部分隨著它們接近末端切割器而彼此對齊，以及致使末端切割器在相對於明顯不同部分的預定的想要的位置處切割諸網板。
本發明的工作原理和工作方式已經在其最佳實施例中被描述。然而應該指出，本發明可以與具體圖示和描述不同地實施而不脫離其範圍。
權利要求
1.一種切割屋面大瓦的方法，包括使多個屋面材料網板(50、52)向切割器(54)運動，並且在切割器前以層疊關係把諸網板定位，諸網板有明顯不同部分(46)；檢測(60、62)運動中的網板的明顯不同部分的位置；用切割器透過多層層疊網板同時切割末端切口以便從諸網板產生分開的屋面大瓦；以及基於所檢測的明顯不同部分的位置來控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口處於相對於明顯不同部分的預定位置。
2.根據權利要求1中所述的方法，其中通過控制切割定時和諸網板(50、52)的運動中的至少一項來控制切割(54)位置。
3.根據權利要求2中所述的方法，其中通過控制諸網板(50、52)的運動來控制切割(54)位置。
4.根據權利要求3中所述的方法，其中諸網板(50、52)的明顯不同部分(46)形成重複圖案，其中切割器是旋轉切割圓柱體(70)以及其中諸網板的運動受控制，致使在切割期間圖案保持與切割圓柱體的旋轉同相。
5.根據權利要求1中所述的方法，其中諸網板(50、52)的明顯不同部分(46)形成重複圖案，以及其中切割(54)位置受控制，致使屋面大瓦的長度是預定倍數的圖案長度。
6.根據權利要求1中所述的方法，其中諸網板(50、52)沿著其去往切割器(54)的路徑的至少一部分彼此獨立地運動。
7.根據權利要求1中所述的方法，其中該檢測步驟(60、62)包括檢測突片(46)的位置，以及其中該控制步驟(82)包括控制切割(54)位置，致使末端切口處於相對於突片的預定位置。
8.根據權利要求7中所述的方法，其中該切割(54)位置受控制，致使突片(46)長度上大於大約1.4英寸(3.6釐米)。
9.根據權利要求1中所述的方法，其中該檢測步驟(60、62)包括檢測窄槽(48)的位置，以及其中該控制步驟(82)包括控制切割(54)位置，致使末端切口處於相對於窄槽的預定位置。
10.根據權利要求1中所述的方法，其中該檢測步驟(60、62)包括檢測網板(50、52)上的粗砂的顏色或暗影變化的位置，以及其中該控制步驟(82)包括控制切割(54)位置，致使末端切口處於相對於顏色或暗影變化的預定位置。
11.根據權利要求1中所述的方法，其中該運動步驟(56、58)包括使屋面材料的第1和第2網板(50、52)向切割器(54)運動，以及其中該切割步驟包括透過第1和第2網板同時切割末端切口。
12.根據權利要求1中所述的方法，其中該運動步驟(56、58)包括使屋面材料的兩個以上網板(50、52)向切割器(54)運動，以及其中該切割步驟包括透過兩個以上網板同時切割末端切口。
13.一種切割屋面大瓦的方法，包括使屋面材料的第1和第2網板(50、52)向切割器(54)運動，諸網板包括層疊在一起的覆面層(38)和墊底層(40)條帶，網板的運動沿著其去往切割器的路徑的至少一部分彼此獨立，並且在切割器前以層疊關係把諸網板定位，諸網板有形成重複圖案的明顯不同部分(46)；檢測(60、62)運動中的網板的明顯不同部分的位置；用切割器透過第1和第2層疊網板同時切割末端切口以便從諸網板產生分開的屋面大瓦；以及基於所檢測的明顯不同部分的位置(76、78)通過控制網板的移動來控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口處於相對於明顯不同部分的預定位置，以及致使屋面大瓦的長度是預定倍數的圖案長度。
14.根據權利要求13中所述的方法，其中第1和第2網板(50、52)以至少大約400英尺/分(122米/分)的速度運動。
15.根據權利要求13中所述的方法，其中明顯不同部分(46)是鄰接缺口(48)的突片，以及其中突片的厚度大於缺口的厚度不超過大約0.15英寸(0.38釐米)。
16.根據權利要求13中所述的方法，其中切割器是旋轉切割圓柱體(70)，以及其中網板(50、52)的運動受控制，致使在切割期間保持圖案與切割圓柱體的旋轉同相。
17.用來切割屋面大瓦的設備，包括一個適於透過屋面材料的多層層疊網板(50、52)同時切割末端切口以便從諸網板，諸網板有明顯不同部分(46)，產生分開的屋面大瓦的多次切割大瓦切割器(54)；適於使諸網板向該切割器運動的餵料器(56、58)；適於在切割器前以層疊關係把諸網板定位的網板搬運設備；適於檢測運動中的諸網板的明顯不同部分的位置的位置傳感器(60、62)；以及一個適於基於所檢測的明顯不同部分的位置來控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口處於相對於明顯不同部分的預定位置的控制器(82)。
18根據權利要求17中所述的設備，其中該餵料器(56、58)適於使諸網板(50、52)彼此獨立地運動，以及其中該控制器(82)適於通過控制諸網板的運動來控制切割位置。
19根據權利要求17中所述的設備，其中該切割器是旋轉切割圓柱體(70)，其中諸網板(50、52)的明顯不同部分(46)形成重複圖案，以及其中該控制器(82)適於控制諸網板的運動，致使在切割期間圖案保持與切割圓柱體的旋轉同相。
20根據權利要求17中所述的設備，還包括用來測量明顯不同部分(46)的長度的距離測量裝置(90、92)。
全文摘要
在一種切割屋面大瓦的方法中，屋面材料的多層網板(50、52)向切割器(54)運動。在切割器前網板以層疊關係定位。網板有突片之類明顯不同部分(46)。運動中的網板的明顯不同部分的位置靠傳感器(60、62)來檢測。末端切口用切割器透過多層層疊網板同時切割以便從網板產生分開的屋面大瓦。基於所檢測的明顯不同部分的位置來控制(82)網板的運動，致使屋面大瓦的末端切口處於相對於明顯不同部分的預定位置。
文檔編號B26D1/01GK1402693SQ00816454
公開日2003年3月12日 申請日期2000年10月26日 優先權日1999年10月26日
發明者詹姆斯·F·懷特, 大衛·R·羅登博 申請人:歐文斯科爾寧格公司