碎紙機的圓形波浪式刀片及刀片模塊的製作方法
2023-06-19 06:43:26
專利名稱：碎紙機的圓形波浪式刀片及刀片模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型有關一種碎紙機用切割刀片的改良，特別是提供一種以薄金屬片通過模具機械衝壓一體成型構成的圓形波浪式刀片模塊基礎、或以壓鑄一體成型構成的圓形波浪式刀片模塊。
背景技術：
眾所周知用以破碎紙張的碎紙機，其作動原理以多數切割刀片(cutting blades)搭配間隔環(spacers)穿置在旋轉刀軸(rotary shafts)上，利用馬達及齒輪裝置(motor and gear box)驅動該兩支平行且相對旋轉的刀軸對通過的紙張利用剪力使紙張被切割成細條狀。而碎紙機依其機械切割模式不同，區分為直條式碎紙機(stripe-cut shredders)及粉碎式碎紙機(cross-cut shredders)兩種，前者是將切割用刀片規格排列在旋轉刀輪上將紙張縱向切割成長條狀，後者的刀片上則具有一個以上的鉤狀刀刃，且刀片在旋轉刀輪上以螺旋狀排列，使紙張不僅被縱向切割成條狀，更被橫向裁斷成約4mm×40mm的粉碎狀紙片。
請參閱圖1傳統刀片的組合立體圖及圖2傳統刀片的動作圖所示，該傳統刀片以厚約2mm的金屬板片為材料，通過模具以機械衝壓成型為圓形刀片，刀片中心形成一可供旋轉刀軸貫穿的多角形中心孔A1，刀片圓周每間隔約120度向外突出形成有鉤狀刀刃A2，當如圖所示貫穿在旋轉刀軸S的兩支刀片以背對背(back-to-back)方式合併成一刀片組A時，該兩支刀片的鉤狀刀刃將形成近似V字形刀口A3，而對面的旋轉刀軸S』上則將兩支刀片以間隔環(圖中未示)隔開並以面對面(face-to-face)方式形成另一刀片組A』。待破碎紙張通過兩支相對旋轉的刀軸S、S』時，經由刀片圓周亦即所謂刀輻A4與刀輻A4間的相對轉動，使紙張被如同剪刀般切開，再經由鉤狀刀刃A2與對面刀輻A4的相對運動將業已切開之紙條橫向裁斷成約4mm×40mm的碎狀紙片。
在上述傳統刀片的碎紙過程中，為能順利將紙條橫向裁斷，通常需要角度適當且極為鋒利的刀刃方能勝任，但由於刀片以模具衝壓成型，因此隨著模具使用時間所遞增的損耗，刀刃的鋒利度將愈來愈差直到更新模具方能改善，造成刀片的生產品質不一，為能維持刀片的生產品質，勢必縮短模具的使用期限，但相對提高因更新模具所增加的生產成本。此外，傳統刀片的厚度等同於切開後紙條的寬度，而為能確保刀刃在進行橫向裁斷時的強度，刀片厚度不能太薄否則刀刃將會有變形甚至碎裂的可能，但此一限制卻造成材料成本居高不下，實無法因應碎紙機價格競爭日益劇烈的產業現況。此外，由於傳統刀片的厚度等同於切開後紙條的寬度，而該寬度所在位置即為橫向裁斷點，因此該截面寬度愈窄，橫向裁斷所需的馬達輸出功率愈小，換言之，馬達將較為省力。但由於傳統刀片切開的紙條寬達4mm，因此需要馬達輸出較大功率來完成鉤狀刀刃與刀輻間的相對運動方能順利橫向裁斷紙條
實用新型內容
本創作人有鑑於此，即思考一種能夠解決上述常用產品缺點的碎紙機用切割刀片，經長期研究與測試終於創作出一種圓形波浪式刀片組。
本實用新型的首要目的在於提供一種碎紙機的圓形波浪式刀片，以薄金屬片通過模具機械衝壓一體成型為圓形波浪式刀片，以有效降低生產材料成本，及減輕刀片的整體重量進而舒解馬達負載並降低耗電率。
本實用新型的再一目的在於提供一種種碎紙機的圓形波浪式刀片模塊，將圓形波浪式刀片以面對面(face-to-face)及背對背(back-to-back)併合成的刀片組，通過壓鑄方式製成兩套一體成型的刀片模塊。
本實用新型的次一目的在於提供一種碎紙機的圓形波浪式刀片，通過圓形波浪式刀片的曲面變化使紙張被破碎成由窄小兩端逐漸向中間擴大的雙錐形紙片，使橫向裁斷該兩端截面所需的馬達輸出功率降低，以減輕馬達負載並降低耗電率。
為達到上述目的，本實用新型揭示一種一體成型的圓形波浪式刀片，該圓形刀片包括一一周邊；一波浪式刀幅，包括至少二隻具有第一曲面的拱弧及至少二隻具有第二曲面的拱弧，其中該具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧呈交互配置；鉤狀刀刃，形成於具有第一曲面的拱弧周邊；其中，圓形刀片的波浪式刀幅用於縱向切割紙張，而該鉤狀刀刃則用於橫向裁斷紙條，形成雙錐形碎狀紙片。
根據本實用新型的其中一態樣，本實用新型揭示一種一體成型的圓形波浪式刀片模塊，該圓形刀片模塊包括二隻圓形刀片，每一隻圓形刀片包括一周邊；一波浪式刀幅，包括至少二隻具有第一曲面的拱弧及至少二隻具有第二曲面的拱弧，其中該等具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧呈交互配置；鉤狀刀刃，形成於具有第一曲面的拱弧周邊；及其中該等圓形刀片以具有同一曲面的拱弧相對的方式排列；且其中，圓形刀片的波浪式刀幅用於縱向切割紙張，而該等鉤狀刀刃則用於橫向裁斷紙條，形成雙錐形碎狀紙片。
根據本實用新型的其中一態樣，其特徵在於該等拱弧等距或不等距配置在該刀幅上。
根據本實用新型的其中一態樣，其特徵在於該刀幅上形成至少一朝其所在拱弧的曲面相反方向凸出的凸肋。
根據本實用新型的其中一態樣，其特徵在於該至少一凸肋形成在另一未形成任何鉤狀刀刃的拱弧。
根據本實用新型的其中一態樣，其特徵在於該刀片的周邊一體成型為鋸齒狀。
根據本實用新型的其中一態樣，其特徵在於該刀片的中心形成一多角形孔。
圖1為傳統碎紙機刀片的組合立體圖；圖2為傳統碎紙機刀片的動作圖；圖3為本實用新型圓形波浪式刀片的立體圖；圖4為本實用新型圓形波浪式刀片的前視圖；圖5為本實用新型圓形波浪式刀片的仰視圖；圖6為本實用新型圓形波浪式刀片的側視圖；圖7為本實用新型圓形波浪式刀片組立在旋轉刀軸的外觀立體圖；圖8為本實用新型圓形波浪式刀片組於切割紙張時的動作圖；圖9為將數組刀片組裝於旋轉刀軸的平面圖；圖10為本實用新型圓形波浪式刀片另一實施例的立體圖，該圓形波浪式刀片具有三隻鉤狀刀刃；圖11為圖10中圓形波浪式刀片的前視圖；圖12為沿圖11中12-12線所取的剖面示圖；圖13為沿圖11中13-13線所取的剖面示圖；圖14為本實用新型圓形波浪式刀片另一實施例的立體視圖，該圓形波浪式刀片具有四隻鉤狀刀刃；圖15為圖14中圓形波浪式刀片的前視圖；
圖16為沿圖15中16-16線所取的剖面示圖；圖17為沿圖15中17-17線所取的剖面示圖；及圖18為本實用新型的另一實施例，其中每一圓形波浪式刀片模塊由壓鑄一體成型構成之。
具體實施方式
請參閱圖3至圖6，其中圖3及圖4分別揭露本實用新型波浪式刀片的立體圖及前視圖；圖5及圖6則分別揭露本實用新型波浪式刀片的仰視圖及側視圖。
上述各圖揭露一種革命性的碎紙機用切割刀片1，依不同規格的碎紙機一次所能容許的最多進紙張數(sheet capacity)，本實用新型可選用最薄約0.3mm的金屬片為材料，通過模具機械衝壓成圓形，並成型為二隻具有第一曲面的拱弧B及二隻具有第二曲面的拱弧B』的波浪式刀幅12，其中該具有第一曲面的拱弧B與具有第二曲面的拱弧B』呈交互配置，較佳的實施例以等距配置在該刀幅12上，但並不排除不等距配置在該刀幅12上的可能性。該圓形刀片周邊11如圖3所示乃一體成型為連續鋸齒狀，該鋸齒狀周邊11具有將待碎紙張向下拉的作用，以供縱向切割紙張。
如圖5及圖6所示，具有第一曲面的拱弧B周邊11分別一體成型為鉤狀刀刃13，供橫向裁斷業已切開的紙條成碎狀紙片，而具有第二曲面的拱弧B』則未形成任何鉤狀刀刃。刀片1的中心則開設一多角形孔16供旋轉刀軸貫穿聯結。
在本實施例中，通過模具機械衝壓成型為圓形，且具有包括二隻具有第一曲面的拱弧B』及具有第二曲面的拱弧B』的波浪式刀幅12，其中該具有第一曲面的拱弧B與具有第二曲面的拱弧B』呈交互配置，且具有第一曲面的拱弧B周邊11分別一體成型為鉤狀刀刃13，供橫向裁斷業已切開的紙條成碎狀紙片，而具有第二曲面的拱弧B』則未形成任何鉤狀刀刃。
但是，為適應進紙張數(sheet capacity)的增加而必須採用較大尺寸的刀片時，上述實施例中間隔約180度的兩個鉤狀刀刃將無法負荷，因此必須增加為間隔約120度的三個鉤狀刀刃或間隔約90度的四個鉤狀刀刃，而上述實施例中的四隻拱弧也必須隨的增加為六隻、八隻或更多數量的拱弧因應配合。
如圖10至圖13所示者，即為具有六隻拱弧的圓形波浪式刀片100。該圓形波浪式刀片100通過模具機械衝壓成型為圓形，且具有包括三隻具有第一曲面的拱弧B及三隻具有第二曲面的拱弧B』的波浪式刀幅112，其中該具有第一曲面的拱弧B與具有第二曲面的拱弧B』呈交互配置(圖13)。具有第一曲面的拱弧B周邊111一體成型為鉤狀刀刃113，供橫向裁斷業已切開的紙條成碎狀紙片，而具有第二曲面的拱弧B』則未形成任何鉤狀刀刃。該圓形刀片周邊111如圖10所示，一體成型為連續鋸齒狀，以供縱向切割紙張。
如圖14至圖17所示者，為具有八隻拱弧的圓形波浪式刀片200。該圓形波浪式刀片200通過模具機械衝壓成型為圓形，且具有包括四隻具有第一曲面的拱弧B及四隻具有第二曲面的拱弧B』的波浪式刀幅212，其中該等具有第一曲面的拱弧B與具有第二曲面的拱弧B』呈交互配置(圖16及圖17僅顯示拱弧B)。具有第一曲面的拱弧B周邊211一體成型為鉤狀刀刃213，供橫向裁斷業已切開的紙條成碎狀紙片，而具有第二曲面的拱弧B』則未形成任何鉤狀刀刃。該圓形刀片周邊211如圖14所示，一體成型為連續鋸齒狀，以供縱向切割紙張。參照圖3所示，根據本實用新型的一較佳實施例，對於僅具有二隻鉤狀刀刃的刀片，由於二刀刃間隔角度大，故刀幅12上可衝壓成型若干朝其所在拱弧B或B』的曲面相反方向凸出的凸肋50，以強化刀片1的抗彎強度。圖3中，凸肋50形成在圓形刀片1中未形成任何鉤狀刀刃的拱弧B』上，當然亦可形成在圓形刀片1中該對形成有鉤狀刀刃13的拱弧B上。
請參閱圖7的組合立體圖所示，將上述以薄金屬片通過模具機械衝壓成型為規格化的圓形波浪式刀片1，依序貫穿在第一及第二旋轉刀軸S，S』後即組立成碎紙機最重要的切割用旋轉刀具。在組立時，使二相對的刀片1的鉤狀刀刃13位在同一對應位置，且第一旋轉刀軸S上的刀片1的鉤狀刀刃13與第二旋轉刀軸S』上的刀片1的鉤狀刀刃13交錯排列。如圖9所示，第一旋轉刀軸S上的圓形波浪式刀片以其具有鉤狀刀刃13的該對拱弧B相對的方式合併成第一刀片組，第二旋轉刀軸S』上的圓形波浪式刀片則以其該對非具有鉤狀刀刃13的該對拱弧B』相對的方式合併成第二刀片組。
上述第一旋轉刀軸S以合併方式形成的第一刀片組，及第二旋轉刀軸S』以合併方式形成的第二刀片組，在實務上亦可採用壓鑄(DieCasting)一體成型，易言之，亦即將上述以合併方式形成的第一刀片組及第二刀片組，分別以不同模具壓鑄成型構成如圖18所示的刀模塊60，70，雖然以壓鑄成型的製造成本及加工成本較高不一定能滿足經濟效益，但對於需要重切割(heavy duty)的碎紙機而言，上述替代方式在實務上仍可實現。以圖7及圖9為例，該第一旋轉刀軸S上第一刀片21與第二刀片22以其該對具有鉤狀刀刃13的拱弧B相對的方式合併成第一刀片組。由於刀片21、22的刀輻包括二隻具有第一曲面的拱弧及二隻具有第二曲面的拱弧，其中具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧系呈交互配置，因此該第一刀片21與第二刀片22的該對具有鉤狀刀刃13的拱弧B為合併接觸狀態，但第一刀片21與第二刀片22的未具有鉤狀刀刃13的拱弧B』則為分離狀態而形成一開放空間23；反之，該第二旋轉刀軸S』上第一刀片31與第二刀片32則以非具有鉤狀刀刃13的拱弧B』相對的方式合併成第二刀片組，同樣因為刀片31、32的刀輻包括二隻具有第一曲面的拱弧及二隻具有第二曲面的拱弧，其中具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧呈交互配置，因此該第一刀片31與第二刀片32的該對具有鉤狀刀刃的拱弧B為分離狀態而形成一開放空間33，但其中一隻刀片32與相鄰的另一第二刀片組中的另一隻刀片31』的鉤狀刀刃則為合併接觸狀態。經由上述排列，當兩支旋轉刀軸S、S』彼此反向旋轉時，第一旋轉刀軸S上第一刀片21與第二刀片22合併後的鉤狀刀刃恰可插入第二旋轉刀軸S』上第一刀片31與第二刀片32的開放空間33。而當二相對的鉤狀刀刃合併接觸時，恰可供橫向裁斷業已切開的紙條成碎狀紙片。
請配合參閱圖7本實用新型的動作圖及圖9的平面圖所示，由於規格化的圓形波浪式刀片包括二隻具有第一曲面的拱弧及二隻具有第二曲面的拱弧，且其中該等具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧呈交互配置，而構成曲面變化，使相對應的刀片組無論任何時間其刀輻均維持一定的貼合間隙，亦即，如果從端面投影方向觀察，裝置在不同旋轉刀軸上的刀片與刀片彼此間的重疊量將恆為固定，也惟有如此方能確保當兩支旋轉刀軸相互反向旋轉時，刀輻與刀輻間的相對運動才能產生如剪刀般的切割效果(如圖9所示)。當其中一旋轉刀軸對應刀片組位於拱弧B周邊11的鉤狀刀刃13旋轉至合併的位置時，鉤狀刀刃13將與另一旋轉刀軸上的圓形刀片的拱弧B』的刀輻12配合將紙條裁斷。
隨著本實用新型圓形波浪式刀片的曲面變化，使紙張被破碎成窄小兩端逐漸向中間擴大的雙錐形紙片，由於紙片兩端橫向裁斷位置，因此該斷面愈窄，橫向裁斷所需的馬達輸出功率愈小，換言之，馬達能以最輕負載供應橫向裁斷所需的功率，而馬達負載一旦減輕，即耗電率降低，馬達使用壽命亦可相對延長。
此外，傳統刀片以厚約2mm的金屬板片衝壓成型，而本實用新型中以衝壓成之的圓形波浪式刀片最薄可採用約0.3mm的金屬片衝壓成型，兩者材料成本差距甚大，而減輕重量的刀片，同樣將嘉惠馬達能以最輕負載供應裁切紙張所需的功率，使馬達負載減輕延長其使用壽命並降低耗電率。而本實用新型中的壓鑄成型的圓形波浪式刀片模塊的製造方式更為簡便，諸多特點均明顯降低生產成本，進而大幅提升碎紙機的市場競爭力。
綜合以上所述，本實用新型以薄金屬片衝壓成型為圓形刀片，或以壓鑄方式成型為圖形刀片模塊，且該圓形刀片包括至少二隻具有第一曲面的拱弧及至少二隻具有第二曲面的拱弧的波浪式刀幅，其中該具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧呈交互配置；該圓形刀片周邊一體成型為鋸齒狀，供縱向切割紙張。具有第一曲面的拱弧周邊另形成鉤狀刀刃以供橫向裁斷紙條成雙錐形碎狀紙片的革命性特殊構造，已有效降低生產材料成本及減輕馬達負載並降低耗電率，進而大幅提升碎紙機的市場競爭力。
權利要求1.一種碎紙機的圓形波浪式刀片，其特徵是，包括一周邊；一波浪式刀幅，包括至少二隻具有第一曲面的拱弧及至少二隻具有第二曲面的拱弧，其中該具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧呈交互配置；鉤狀刀刃，形成於具有第一曲面的拱弧周邊。
2.如權利要求1所述的碎紙機的圓形波浪式刀片，其特徵是，該等拱弧為等距或不等距配置在該刀幅上。
3.如權利要求1所述的碎紙機的圓形波浪式刀片，其特徵是，該刀幅上形成至少一朝其所在拱弧的曲面相反方向凸出的凸肋。
4.如權利要求3所述的碎紙機的圓形波浪式刀片，其特徵是，該至少一凸肋形成在另未形成任何鉤狀刀刃的拱弧上。
5.如權利要求1所述的碎紙機的圓形波浪式刀片，其特徵是，該周邊為一體成型為鋸齒狀。
6.如權利要求1所述的碎紙機的圓形波浪式刀片，其特徵是，該刀片的中心形成一多角形孔。
7.一種碎紙機的圓形波浪式刀片模塊，其特徵是，該圓形刀片模塊包括二隻圓形刀片，每一隻圓形刀片包括一周邊；一波浪式刀幅，包括至少二隻具有第一曲面的拱弧及至少二隻具有第二曲面的拱弧，其中該具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧系呈交互配置；鉤狀刀刃，形成於具有第一曲面的拱弧周邊；及其中該等圓形刀片具有同一曲面的拱弧相對的方式排列。
8.如權利要求7所述的碎紙機的圓形波浪式刀片模，其特徵是，該拱弧等距配置在各刀幅上。
9.如權利要求7所述的碎紙機的圓形波浪式刀片模塊，其特徵是，該每一圓形刀片的刀幅上形成至少一朝其所在拱弧的曲面相反方向凸出的凸肋。
10.如權利要求9所述的碎紙機的圓形波浪式刀片模塊，其特徵是，該至少一凸肋形成在另未形成任何鉤狀刀刃的拱弧上。
11.如權利要求7所述的碎紙機的圓形波浪式刀片模塊，其特徵是，該等圓形刀片的具有鉤狀刀刃的拱弧為合併接觸的方式排列。
12.如權利要求7所述的碎紙機的圓形波浪式刀片模塊，其特徵是，該等周邊分別一體成型為鋸齒狀。
13.如權利要求7所述的碎紙機的圓形波浪式刀片模塊，其特徵是，該刀片模塊的二圓形刀片中心分別形成一多角形孔。
專利摘要本實用新型為一種碎紙機的圓形波浪式刀片，主要是以圓形波浪式刀片為構成刀片模塊的基礎，該圓形刀片包括一周邊；一波浪式刀輻，包括至少二隻具有第一曲面的拱弧及至少二隻具有第二曲面的拱弧，其中該具有第一曲面的拱弧與具有第二曲面的拱弧呈交互配置；鉤狀刀刃，形成於具有第一曲面的拱弧周邊；其中，圓形刀片的波浪式刀輻用於縱向切割紙張，而該鉤狀刀刃則用於橫向裁斷紙條，形成雙錐形碎狀紙片，具有降低生產材料成本及減輕馬達負載降低耗電率等功能，以提升碎紙機的市場競爭力。
文檔編號B02C18/14GK2673503SQ20032010439
公開日2005年1月26日 申請日期2003年11月24日 優先權日2003年11月24日
發明者黃崇淵 申請人:世慶實業有限公司