用於通過將帶狀體材料卷繞一成型芯軸來生產管體的機器的製作方法

2023-12-05 00:52:31 4

本發明關於用於利用將一或多個織物材料帶狀體螺旋卷繞於芯軸來生產管體的機器。尤其是，甚至不是全部，本發明關於用於生產由硬紙板或類似材料製成的管體的機器，用於使纖維素材料(例如衛生紙或類似者，或其他連續織物材料)的捲筒卷繞於其上。

背景技術：

在製造卷繞織物材料(例如塑料薄膜、金屬化板材、紙張及用於生產廁紙、廚房紙巾的衛生紙等)的捲筒領域中，管狀卷繞芯時常被使用。這些管狀卷繞芯是由螺旋卷繞一或多個織物材料帶狀體而形成，尤指硬紙板。為了這些管狀芯機器生產使用，上述機器通過一或多個帶狀體螺旋卷繞一芯軸而連續地生產一管體，當圍繞該芯軸而將形成該管體時，該管體利用一卷繞或重複卷繞機器而被切割以成為複數個區段(各該區段形成一捲筒的一管狀卷繞芯)。

US 5,873,806揭露了一種用於生產硬紙板管體之這種態樣的機器。為了以連續的方式形成圍繞該芯軸的管體，該機器包括一卷繞單元，該卷繞單元將一或多個織物材料帶狀體螺旋卷繞於該芯軸上。舉例來說，該卷繞單元可包括一電動皮帶，該電動皮帶圍繞該芯軸而形成一個弧圈(turn)，來傳動先前已緊附於至少一表面的一或多個織物材料帶狀體，使其卷繞於該芯軸。沿著該芯軸的延伸處，一切割單元被提供於該卷繞單元的下遊，該切割單元包括至少一旋轉切割刀片，以將圍繞該芯軸而連續形成的管體切割成單一的區段。該切割單元被配置成在切割階段期間，使該刀片沿著該芯軸而跟著該管體向前移動：其以與該管體形成實質上相同的線速率移動，並在一個切割與下一個切割之間移動來遠離該管體。為了在該管體製造機器中控制該旋轉切割刀片的這些移動，不同的系統已被發展，其多少有些複雜且難以使用。

在用於生產卷繞織物材料(例如紙及類似物)的管狀芯的上述卷芯機中，該切割階段的進行對該管狀芯的質量方面的影響特別顯著，且就該織物材料形成捲筒的卷繞效率的影響特別顯著。該切割應精準，該切割的起始點及結束點應被校正及重疊，且該旋轉刀片應以漸進與連續的方式進入該材料厚度。該切割也應儘可能的與該管體的軸線呈直角，且盤狀刀片的速度應為可調整的，以實現高質量。此外，從結構的觀點來看，該切割單元應為簡單的；其應為可靠的、容易的且經濟的維持，且應需要限制且容易調整。

因此需要存在用於利用卷繞於一芯軸的一管體生產機器，其具有用於將該管體切割成為單一的區段或管狀芯的系統，是容易且可靠的。

技術實現要素：

根據一實施例，一機器被提供用於生產管體，該機器包括：一芯軸，一管體通過至少一個織物材料帶狀體卷繞而形成圍繞於該芯軸上，該芯軸具有一縱軸；一卷繞單元，將至少一織物材料帶狀體卷繞於芯軸；一切割單元，包括至少一旋轉切割刀片，其提供有往復運動以周期性地切割將形成圍繞該芯軸的管體。該旋轉切割刀片受限制以沿著一圓形軌跡往復運動。該圓形軌跡的中央受控制以往復地運動：

-至較靠近該芯軸縱軸的一位置，在該旋轉切割刀片以與將形成的管體之進料方向相同的一方向的前進行程期間，其中該旋轉切割刀片切割該管體；

-以及至較遠離該芯軸縱軸方向的一位置，在與將形成的管體之進料方向相反的一方向之一旋轉切割刀片的一後退行程期間。

該旋轉切割刀片的旋轉軸可被設置成實質上平行該芯軸的縱軸，且可具有一帶齒切割邊緣。

根據另一實施例，一種用於生產管體的機器包括：一芯軸，一管體通過至少一織物材料帶狀體而形成圍繞於該芯軸上，該芯軸具有一縱軸；一卷繞單元，將至少一織物材料帶狀體卷繞該芯軸；一切割單元，包括至少一旋轉切割刀片，該旋轉切割刀片安裝一滑動架上，該滑動架上提供有在實質上平行該芯軸縱軸的方向上進行往復運動。該旋轉切割刀片安裝於被該滑動架承載的一滑座上，並相對於該滑動架在實質上垂直該芯軸縱軸的方向上移動。該滑座連接至一控制致動器，該控制致動器帶動該受控制的滑座移動以移動該滑座朝向該芯軸及遠離該芯軸，以在與將形成的管體的進料方向相同方向的前進行程期間將該旋轉切割刀片置於啟用切割位置中，及在後退行程期間將其置於不啟用位置。

舉例來說，該滑座可固定至該致動器，其利用將連接杆的一端鉸接於該滑座的及將該連接杆的另一端鉸接於該致動器。藉此，由於滑動架及滑座的排列，後者因為作用於一交叉導引系統(crosswise guides system)上的結合運轉的影響而沿著一圓形軌跡移動。該圓形軌跡的中央被介於連接杆及致動器之間的鉸鏈軸或鉸接軸定義。移動介於致動器及連接杆之間的接合點的致動器，根據沿著該圓形軌跡的運動方向，改變該滑座的圓形軌跡的位置，以使該旋轉切割刀片位於切割位置及位於閒置位置。

在其他實施例中，該致動器可使介於連接杆及致動器之間的鉸接軸相對於該滑動架的滑座的平移移動及相對於該芯軸的滑動架的平移移動協調地且同步地移動。該鉸接軸的額外控制移動可改變該滑座的軌跡形狀，因而改變該旋轉切割刀片的軌跡形狀。

根據另一實施例，本發明關於一種自一連續管體形成管狀芯的方法，包括以下步驟：

-以連續的方式形成圍繞芯軸的管體，該管體沿著該芯軸向前移動；

-沿著該芯軸設置一切割單元，包括一旋轉切割刀片；

沿著一圓形軌跡移動該旋轉切割刀片，該圓形軌跡周期性地執行：一前進行程，在該旋轉切割刀片與圍繞該芯軸形成的管體交互作用期間，以與其相同的方向向前移動以切割該管體；及一後退行程，在該旋轉切割刀片未與將被形成的管體交互作用期間。

該圓形軌跡的中央設置成在該前進行程期間較靠近該芯軸，及在該後退行程期間較遠離該芯軸。

附圖說明

本發明通過以下關於附加圖式所示的說明能夠更好地理解，其中圖式中相同的組件符號代表相同或相等的組件。更特別地，在圖式中：

圖1為利用卷繞於一芯軸上來生產管體的一機器的立體正投影圖；

圖1A為卷繞系統的圖式；

圖2為一實施例中的切割單元的立體正投影圖；

圖3為切割單元從不同角度的立體正投影圖；

圖4為根據圖2的IV-IV線段的切割單元之一平面圖；以及

圖5為顯示了根據圖2的V-V線段的側視圖。

【符號說明】

1 機器

3 卷繞單元

3A 滑輪

3B 滑輪

3C 皮帶

3D 弧圈

5 芯軸

6 靜止結構

7 切割單元

9 旋轉切割刀片

11 電機

13 滑座

15 滑動架

17 導引件

19 軌道

21 支撐件

23 電機

25 安裝凸緣

27 滑輪

29 皮帶

31 第二滑輪

33 連接杆

33A 鉸鏈件

33B 鉸鏈件

35 控制致動器

37 致動器

37A 杆體

39 板體

41 棒體

43 導引件

47 託架

A1 管狀芯

S1 帶狀體

S2 帶狀體

T 管體

fT 箭頭

fx 箭頭

fy 箭頭

具體實施方式

圖1顯示了一種用於生產圍繞一芯軸卷繞的織物材料(web material)管體的機器的立體正投影圖。該機器的整體以組件符號1標示；其提供了一切割單元，以將該管體分割成單一的區段或管狀芯，例如其用來卷繞一織物材料，如衛生紙或類似者。

現階段用於生產管體的機器的結構及操作本身為已知，因此將不作更詳細地描述。此外，該機器的結構與圖1中所例示的機器的結構不同，並簡述於下。本質上，本發明中重要的地方在於該機器具有一芯軸，一管體通過螺旋卷繞連續供應至該機器1的一或多個織物材料而以一已知方式連續地形成圍繞於該心軸。

該機器1包括一卷繞單元3，該卷繞單元3將一或多個織物材料帶狀體螺旋卷繞芯軸5，被連續供應的帶狀體適當地相對於該芯軸5傾斜。由螺旋卷繞的弧圈或織物材料帶狀體形成的帶狀體部分重疊，形成沿著該芯軸5移動的連續管狀物體。於其他實施例中，不同的系統可被使用於卷繞上述帶狀體，舉例來說，不是以螺旋的形式而是與芯軸5的軸線平行來卷繞上述帶狀體。

在該卷繞單元3的下遊處設置一切割單元，該切割單元整體以組件符號7標示；該切割單元的功能為將連續地形成圍繞該芯軸5的管體再分割為單一的區段。現有用於生產管體的機器1的操作本身為已知；其例示於圖1A中，並簡述於下。在圖1A的圖式中，兩個織物材料的帶狀體S1及S2供應至該機器1；這些帶狀體之其中一者可於先前已緊附於其表面上。上述帶狀體S1及S2被供應至該芯軸5，且被螺旋卷繞於其上。為此，該芯軸可被電動化、固定或甚至閒置地安裝於一靜止結構6上。圍繞該芯軸5的帶狀體S1及S2利用該卷繞單元3而移動，在圖1A的圖式中，該卷繞單元包括兩個滑輪3A及3B，形成皮帶3C圍繞於上述滑輪3A及3B轉動。上述滑輪3A及3B中至少一個能夠被電動化。在一些實施例中，上述滑輪皆可被電動化。該皮帶3C形成有圍繞該芯軸5的一弧圈3D。上述帶狀體S1及S2在該芯軸5與該皮帶3C的內表面之間傳遞，對應於圍繞該芯軸5的弧圈3D。上述帶狀體S1、S2與該皮帶3C的表面的摩擦力使得上述帶狀體S1及S2的連續供應被卷繞。

於其他實施例中，有可能僅供應一個織物材料帶狀體至該卷繞單元3，該織物材料帶狀體的螺旋弧圈部分地彼此重疊以形成一連續管體。

該切割單元7包括一旋轉切割刀片9，旋轉切割刀片9被提供以根據箭頭fy而向前及向後移動，以朝向該芯軸5的一縱軸A-A移動及遠離該芯軸5的縱軸A-A。該旋轉切割刀片9也被提供以根據箭頭fx(實質上平行於該芯軸5的縱軸A-A)而移動。該旋轉切割刀片的旋轉軸被指向，以實質上平行該芯軸5的縱軸A-A。

本質上，為了將管體T分割成單一的管狀芯A1，通過將以一連續的方式卷繞上述帶狀體S1及S2來圍繞該芯軸5，該旋轉切割刀片9周期性地以一垂直移動fy而朝向該芯軸5移動，直到嚙合該管體T，並根據平行於A-A軸的fx移動，因此沿著該芯軸5以與該管體T的縱向進料速度相同的速度跟著該管體T的向前移動。當形成時，該管體T繞著該芯軸5的縱軸A-A旋轉。該旋轉切割刀片9因而造成沿著該管體T的整段圓周延伸的一切割。該旋轉切割刀片9保持與該管體T接觸一段時間，直到足以使相同的管體之至少一完整弧圈圍繞該縱軸A-A，在該管體藉由該旋轉切割刀片9而被完整切割之後。一旦已經完成切割，該旋轉切割刀片9軸可根據箭頭fy而向後移動，以遠離該芯軸5的縱軸A-A。一旦從該管體T釋放，該旋轉切割刀片9可根據fx而向後移動(與沿著該芯軸5的管體之進料方向fT相反的移動)，再次抵達一位置，以開始下一個切割循環。

該切割單元7包括一創新結構，以控制該旋轉切割刀片9的移動。該切割單元7的結構具體參考圖2至圖5並詳述於下，其中圖2至圖5分別顯示與該機器1分開的切割單元7。

在一些實施例中，該旋轉切割刀片9為一盤狀帶齒刀片。由於上述齒狀物，該旋轉切割刀片9可通過切削去除(chip removal)的方法來切割該管體T，而無須施加一特別大壓力於該管體上。

在有利的實施例中，該旋轉切割刀片9被電動化。為此，提供了一種合適的致動器。舉例來說，於一些實施例中，提供了一電動電機11。該電動電機11較佳為一無刷電機。於其他實施例中，提供了一氣動或液壓致動器或類似者。有利地，該旋轉切割刀片9可被直接嵌入該致動器軸上；當提供了一電動電機時，該刀片直接嵌入該電機的軸上。藉此，減少了傳輸構件的數量，且該切割單元因此更簡單、更經濟且更可靠。

於一些實施例中，該旋轉切割刀片9及該電機11安置於一滑座13上，能夠根據雙箭頭fx及雙箭頭fy進行雙方向移動(如圖4所示)，以在實質上平行及實質上垂直分別該芯軸5的縱軸A-A之一方向中雙向移動，其中上述織物材料帶狀體S1及S2系卷繞於該芯軸5上且該管體T系形成於該芯軸5上。

於一些實施例中，該滑座13安裝於一滑動架15上。該滑座13可根據該fy方向相對於該滑動架15移動。該滑動架可根據fx方向而移動。

於一些實施例中，該滑動架15可被提供有一導引件17，導引件17與該滑座13滑動嚙合該導引件17。該導引件17根據實質上垂直該芯軸5的縱軸A-A的一方向延伸。

該滑動架15可被導引，根據fx方向沿著實質上平行該芯軸5的縱軸A-A的一導引件而移動。該導引件可由安裝於一支撐件21上的兩個軌道19構成，其與該機器1的固定結構為一體成型的。

滑動架15可通過施加的一電動電機23根據該雙箭頭fx移動，其僅於圖1中例示，而於圖2至圖5中省略。組件符號25代表該電機23的安裝凸緣。該電機23可驅動一第一電動化滑輪27進行旋轉。該滑輪27較佳為一帶齒滑輪，圍繞帶齒滑輪的一帶齒皮帶29可驅動該帶齒滑輪。該帶齒皮帶29的使用特別有用於準時控制該滑動架15的移動，其將明確地說明於下。於其他實施例中，一系列或一不同連續可撓式構件可被使用來取代該帶齒皮帶29。

該皮帶29可圍繞第二滑輪31傳動，其系閒置地安裝於該支撐件21上。該皮帶29形成一可撓式致動構件，其緊固至該滑動架15。更特別地，該滑動架15可被固定至該皮帶29的上分支。該電機23使該皮帶29及該滑動架15根據該雙箭頭fx進行一往復運動。該電機23可為一電子控制電動電機，例如一無刷電機。

圍繞帶齒滑輪傳動的一皮帶作用是具有非常簡單的、經濟的、輕量的及容易維持的傳輸系統。

然而，使該滑動架15進行往復動作的其他系統也可被使用，適用於將該電機的旋轉運動轉變為直線運動的其他系統。舉例來說，齒輪齒條系統或杆曲柄機構能夠使用。

於有利的實施例中，該滑座13通過一機構根據雙箭頭fy移動，該機構包括連接杆33，其中該連接杆33將該滑座13鉸鏈於33A及將一控制致動器鉸鏈於33B，該控制致動器整體以組件符號35標示。

該控制致動器35可包括一線性致動器，例如液壓或氣動式的一氣缸活塞致動器37。於其他實施例中，該控制致動器35可為一電動千斤頂、一線性電機或一等效致動器(圖未示)。

組件符號37A表示該氣缸活塞致動器37的活塞的杆體。該杆體37A通過導引裝置與板體39緊固，導引裝置包括例如在固定導引件43滑動的棒體41。藉此，移動該氣缸活塞致動器37可帶動該板體39根據該雙箭頭fy移動。該連接杆33的鉸接件33B可對應該板體39。藉此，該板體39通過氣缸活塞致動器37控制根據fy而移動，並帶動該連接杆33的鉸接件33B以相同方向fy移動。

於一些實施例中，該控制致動器35可通過託架47支撐，上述託架47與該支撐件21為一體成型，該支撐件21承載著用於該滑動架15的導引軌道19及下述的電機化的皮帶29。

根據fy進行線性移動的該氣缸活塞致動器37造成以該鉸鏈件33A的相同方向之一對應移動，該鉸煉件33A連接該連接杆33至該滑座13。因此，該氣缸活塞致動器37可將該滑座13根據該雙箭頭fy而移動。

尤其如圖1中所示，具有該滑座13、該旋轉切割刀片9及該電機11的滑動架15設置於相對於該芯軸5的一側。在由該電機23利用該皮帶21造成的移動的期間，該滑座13跟著一圓形軌跡，該圓形軌跡的中央與該鉸接件33B對應，其被保持在固定位置。該旋轉切割刀片9及其切割邊緣沿著與該滑座13相同的軌跡。此軌跡的位置可利用該氣缸活塞致動器37而被改變，其移動移開該支點或鉸接件33B。

因此，該切割單元7如下所操作。在該滑動架15根據該箭頭fT並以將形成的管體T的進料方向的前進行程期間，支點或鉸鏈件33B使通過該旋轉切割刀片9的切割邊緣所沿著的圓形軌跡與圍繞該芯軸5形成的管體T交互作用。於所示的例子中，在此階段，該氣缸活塞致動器37的活塞是壓縮的。

在該滑動架15的行程為相反方向期間，由於藉由該汽缸活塞致動器的行程所造成的鉸鏈件33B之平移的影響，該鉸鏈件33B的位置更遠離該芯軸5的軸線，其中該汽缸活塞致動器的活塞(於所示的例子中)是伸出的。

因此，該氣缸活塞致動器37或其他適合的致動器(較佳為一線性致動器)讓該旋轉切割刀片9的軌跡之位置從其與該管體T(該滑動架15的前進行程，箭頭fT)交互作用之位置修正為其未與該管體T(該滑動架15的後退行程)交互作用之位置。

在一線性氣缸活塞致動器37(例如液壓或氣動式)的例中，其被配置成僅控制該滑座13的軌跡之兩個不同位置，且因而該旋轉切割刀片9僅兩個不同位置。

該氣缸活塞致動器37的移動與該滑動架15的往復平移運動同步，但他們完全同步為並非必要。事實上，相對於該芯軸5的軸線，該切割的開始及結束的位置僅通過滑座13(及該旋轉切割刀片9的切割邊緣)的圓形軌跡之間的相對位置而被決定。該軌跡被很好地定義且為不變的，因此確保該切割長度的一機械準確性。

該氣缸活塞致動器37的移動須與該滑動架15的往復平移運動相配合，亦即相對於該滑座13的前進行程中的圓形移動，其應實質上預先將該鉸鏈件33B帶至靠近該芯軸5的軸線位置。該致動器37的移動應亦根據該滑動架15的反向動作而被決定時，以使該旋轉切割刀片9於如此的一充足時間而被帶至該後退位置(該鉸鏈件33B應被移動遠離該芯軸5的軸線)，該充足時間為該旋轉切割刀片9在該返回運動(相對於fT為相反方向)中與該管體T未交互作用。

當該圓形軌跡的中央的位置(由該鉸鏈件33B的位置定義)被該致動器37決定時，後者可通過該旋轉切割刀片9而決定用於該管體T的切割之開始及結束位置。該鉸鏈件33B愈接近該芯軸5的軸線，該旋轉切割刀片9與該管體T交互作用的點愈早開始，此交互作用的結束的點愈延遲；意味著，該鉸鏈件33B愈靠近該芯軸5的軸線，該旋轉切割刀片9維持在該管體T中的切割時間愈長。該氣缸活塞致動器37的位置之調整可被使用來調整該管體T的切割之開始及結束點。

於一些實施例中，系統可被提供而有助於該氣缸活塞致動器37的調整，以及因此有助於該旋轉切割刀片9的啟用軌跡之位置的調整。舉例來說，該氣缸活塞致動器37可被安裝至板體上，且可通過螺絲系統來進行調整。

亦有可能使用更複雜的致動器37，而非簡單的汽缸活塞，例如一線性電動電機或具有齒輪齒條系統的一電機，以平移該鉸鏈件33B的位置。在此狀況中，例如電動控制該致動器37，有可能不僅將該鉸鏈件33B自較靠近該芯軸5的位置移動至較遠的位置。在該旋轉切割刀片9的啟用前進行程期間，亦有可能電動調整靠近該芯軸5軸線的鉸鏈件33B的位置，以調整該管體T的切割之開始及結束位置。換言之，該旋轉切割刀片9切割該管體T的開始及結束點可通過該致動器37的作用而被電動調整。

於一些實施例中，亦有可能使用電動控制的致動器37，其使該鉸鏈件33B在該切割階段期間(亦即在該滑動架15根據fT而前進移動期間)自該芯軸5的軸線以逐漸移動遠離該滑動架15。藉此，有可能提供一直線軌跡，該直線軌跡是根據fx及fy的移動之結合而得出，傳遞至該旋轉切割刀片9及該滑座13。然而，在此狀況中，一非常準確同步於該致動器37及該電機23的移動之間是必須的。

然而，僅確定兩個位置的簡單的致動器37(例如氣缸活塞致動器37)允許利用經濟的一系統而獲得精準的切割，其中該經濟系統亦易於保養、排程程序化及可控制。

上述的移動在合適的時間間隔下周期性地重複，以將該管體T切割為複數個單一的區段或管狀芯(圖1A的A1)，其長度依據該管狀芯A1的將來使用而決定。