CN101370608B - 通过缠绕卷状材料的条生产管的机器 - Google Patents

Abstract

一种用于生产管的机器，该机器包括：缠绕心轴(4)，围绕该缠绕心轴(4)缠绕卷状材料的条，以形成使沿着心轴前进的管(T)；用于围绕所述心轴供给和缠绕所述条的装置；和至少一个刀具(51)，用于切断所述形成管的长度。刀具具有与所述心轴平行的往复运动。而且在形成管内设想有相对刀具(57)，该相对刀具(57)具有与所述刀具的平移运动同步的平移运动。所述相对刀具用磁力被约束到将平移运动传递到相对刀具的原动机部件(67、71)上。

Description

通过缠绕卷状材料的条生产管的机器

技术领域

本发明涉及一种型芯缠绕机，即通过缠绕一个或多个卷状(weblike)材料的条生产管的机器，例如所述条彼此上下设置并且以螺旋形排列或以纵向排列部分地错列。

背景技术

这种类型的机器通常用于纸板或其它片材的管的生产，管上缠绕卷状材料，比如纸、薄页纸、塑料膜、铝片或其它类似物。这些管的横截面通常是圆形的。这样生产的管也可具有不同形状和横截面，比如圆形、正方形、矩形或其它形状。这种管不仅可用作卷状材料的卷筒或芯卷(logs)的形成的缠绕型芯，并且还设计用于各种不同的用途，作为食品、皂粉或其它用途的容器。后面，本说明将提到用作卷状材料的缠绕型芯的圆形管的形成；然而，本发明的保护范围不限于这种用途，而要理解为扩展到关于由卷状材料的一个或多个缠绕条形成管的所有领域。

卷状材料的缠绕可通过围绕成型心轴(forming spindle)螺旋地缠绕一个或多个条而得到，如参考后面举例说明的实施例的示例所表示和描述的那样，要么它们也可通过纵向进给相互重叠的两个或更多的条直到它们的边拼合并且卷绕成型心轴来得到，例如在WO-94/20281(与美国专利n.5,593,375相对应)中表示和描述的那样。

因此，术语“缠绕”将要理解为，卷状材料的条可涂敷或卷绕成型心轴，有可能它们向成型心轴或是相对于心轴的轴线倾斜地(螺旋缠绕)进给，不然就是与所述轴线平行地(纵向缠绕)进给。始终如一地，型芯缠绕机、用于生产管的机器或管成形机应该理解为任意一种机器，其中，卷状材料的条缠绕心棒连续地形成制造的管状制品，如缠绕型芯、棱柱形或圆筒形盒等。卷状材料根据用其要生产的制造物品可以是纸板条、塑料条或任何其它适当材料的条。卷状材料条利用胶、粘合剂或任何种类的结合剂，通过焊接，比如超声波焊接或以任何其它适当方式可相互粘结。

为了通过螺旋缠绕一个或多个彼此上下交错排列设置的条来生产纸板或其它材料的管，采用一种型芯缠绕机，通常该型芯缠绕机包括：缠绕心轴，一个或多个条螺旋地缠绕在该缠绕心轴上连续地形成管，使得该管沿心轴前进；用于围绕心轴供给和缠绕条的装置；至于一个刀具，用于切断形成的所述管的各个长度，该刀具具有与心轴平行的往复运动；相对(counter)刀具位于形成的管内，具有与刀具的平移运动同步的平移运动。

以上类型的型芯缠绕机，例如在美国专利No.5,873,806中有所描述。用于条螺旋缠绕的其它机器在美国专利No.2,502,638、No.2,623,445、No.3,150,575、No.3,220,320、No.3,636,827、No.3,942,418、No.4,378,966以及在WO-A-2004101265和WO-A-2004106017中有所描述。

在这些机器中，管连续地形成，其方式是通过围绕以悬臂方式安装、或固定或能旋转(优选地空转)的缠绕心轴缠绕彼此相对交错排列的两个或多个卷状材料的条，例如纸或纸板。

不管卷状材料的条如何缠绕和相互粘结，通常都生产连续的管，该管必须切成为最终使用设计的各个长度，例如为缠绕用于生产卷筒的纸。切断用一个或多个盘形刀具完成，该盘形刀具可以是电机驱动，要么空转和通过与管的摩擦使引入转动。刀具的切削刃根据机器的构造可以是光滑的或锯齿形的。刀具具有与心轴并由此与形成的管的轴线相平行的旋转轴，并且紧压住管的外圆柱面且与其一起平行于成型心轴的轴线前进。通常，在管的转动和前进期间，根据与形成管的轴线正交的切断平面由一个或多个刀具进行切断。一旦已经完成切断，刀具便移动离开管的轴线，并被带回到下次切断将要开始的位置。

通常，在形成的管内设有相对刀具，在管的外面设置一个或多个刀具与该相对刀具相配合。所述相对刀具在切断期间必须随着一个或多个刀具运动，并因此必须与形成的管同步前进，直到切断完成，而后还回到一个或多个刀具运动回到开始下次切断的位置。在一些机器中，这种运动通过以下方式达到，即把相对刀具设置在构成成型心轴的延长部分的导杆上并由于刀具压在将要切断的材料上所产生的摩擦力而把相对刀具临时约束在刀具上。这样，相对刀具与刀具一起前进。当刀具移动离开管时，相对刀具由弹簧恢复到其初始位置。

上述建设性的简单解决方案不是非常可靠，并在任何情况下在刀具与相对刀具之间都引起高压应力，结果是将产生足以将相对刀具引入与刀具的同步前进运动的摩擦力。而且上述解决方案在特别刚性管的情况下可能是危险的。

此外，回位弹簧由于疲劳时常发生损坏，就比较现代的机器来说，该弹簧每隔十秒必须完成大约150mm的行程。

其它和更复杂的解决方案设想一种可靠的系统，该系统在切断期间使相对刀具前进，并在刀具缩回期间使相对刀具回到其初始位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于用连续缠绕条生产管的机器，即所谓的型芯缠绕机，这种机器具有较简单和更可靠的相对刀具，并对相对刀具与切管刀具同步的前进和缩回将全部或部分地克服已知系统的缺点。

对于本领域的技术人员从下文后将清楚呈现的以上和另外目的及优点基本上通过上述类型的型芯-缠绕机得到，在该型芯-缠绕机中，相对刀具用磁力约束到将平移运动传递到所述相对刀具的原动机(mover)部件上。

在优选实施例中，相对刀具协同地安装到环形磁体上，该环形磁体由于产生磁场的结果被约束到原动机部件上，该原动机部件也设有将平移运动传递到相对刀具的磁体。

原动机部件与相对刀具之间的磁性耦合避免了对弹簧回位部件和也对用于将相对刀具引入与刀具同步运动的机械连接的需要。通常，原动机部件也可设置在相对刀具所装其上的心轴的导向或延长部分中。在这种情况下，例如通过电子耦合，将以与刀具的往复平移运动的同步方式控制原动机部件。

根据特别有利的实施例，原动机部件位于形成管的外侧上，并且借助于穿过管厚度的磁场的相互作用得到耦合。原动机部件可以独立于刀具，并被简单地引入与刀具的同步运动。然而优选地，在从构造观点来看特别简单的实施例中，原动机部件相对于携带刀具的托架被固定。这样，控制与形成管的前进运动同步的刀具的前进和缩回运动的机构同时用来产生相对刀具的同步运动，且没有对辅助部件或机构的任何需要。

根据优选实施例，因此，刀具由移动托架支撑，使往复运动与心轴相平行。在托架上，第一磁体与形成管相邻设置，而相对刀具被约束到在所述管内的第二磁体上，所述第一和第二磁体的磁场相互作用，使得相对刀具用磁力被支撑刀具的托架拖动。

在实际实施例中，相对刀具由滑动器携带，该滑动器可在相对于心轴固定并与其同轴的导杆上滑动。滑动器和相对刀具能够围绕导杆和心轴的轴线转动。在这种情况下，在相对刀具与滑动器之间不能有相对运动。导杆将具有圆形横截面，以使滑动器能转动。然而，不排除滑动器将扭转地约束到导杆上的可能性，例如设想，导杆将具有多边形横截面。在这种情况下，围绕心轴和导杆的轴线适当转动的相对刀具将被支撑，使得例如利用置于其中的轴承使该相对刀具在滑动器上旋转。

尤其是在滑动器能够围绕导杆旋转的情况下，有利的是设想，固定其上的磁体是环形形状。

通常，磁体可以是电磁体，但优选地将是永久磁体。

在有利的实施例中，位于管外面的磁体由相对于托架固定并围绕所述心轴的轴线的环形结构携带。利用这种结构，有可能围绕心轴的轴线设置磁体。

附图说明

通过描述和附图将更清楚地理解本发明，这些附图示出本发明的实际非限制性实施例。更具体地说，在附图中：

图1是型芯缠绕机的侧视图，本发明可在该型芯缠绕机上实施；

图2示出在与管切断的区域相对应的位置包含心轴的轴线的平面的纵向横截面图；

图3示出图2中III-III的示意和简化视图。

具体实施方式

图1作为整体示出一种型芯缠绕机的可能实施例，本发明采用了这种型芯缠绕机。另一方面，应当认识到，本发明也可应用于不同结构的机器，其条件是：它们装有用于成形管的缠绕心轴，该心轴可以固定，要么围绕其本身轴线旋转(有利地支撑空转)；并且它们需要一种装置，用于将围绕心轴连续形成的管切成各种长度或给定长度的管状部分。

简短地、并且限于涉及本说明书的内容，图1中的机器整个地用1表示，该机器包括承载结构3，该承载结构3以悬臂方式支撑心轴4，该心轴4的第一端经套筒8被约束到承载结构3上。心轴4的相对端在切断管的区域的附近终止。输送器或等效装置(未示出)然后运走切断管T获得的各个管状产品，这些产品如本文所述连续不断地围绕心轴4形成。

为了形成管T，由纸板或其它连续卷状材料制成的一个或多个条被进给到型芯缠绕机1。在所示的示例中，使用由S1和S2表示的两个条。这些条借助于进给和缠绕装置5被进给并螺旋地缠绕在心轴4上，该进给和缠绕装置5在所示的示例中包括连续带7，该连续带7具有由两个皮带轮9和17输送的两个分支7A和7B，这两个皮带轮9和17的相应转动轴由9A和17A表示。分支7A在缠绕的过程中形成围绕心轴4和围绕卷状材料的条S1和S2的螺旋圈。用19表示的是携带主动皮带轮17的电机，该主动皮带轮17在转动中引起皮带7的运动。

由皮带轮9和17、带7和电机19形成的单元的斜度通过螺杆20和手轮22可以调节，以调节由两个条S1、S2围绕心轴4的轴线形成的螺旋圈的斜度。

两个条S1和S2缠绕成彼此上下设置和交错排列，使得在由内条S2的圈形成的螺旋上，以例如半个节距的交错排列重叠由外条S1的圈形成的螺旋。

在外条S1的内表面上和/或在内条S2的外表面上，以本身已知且未示出的方式涂敷使两个条彼此粘结的胶。

管T连续地生产，而后必须切断成所需长度的部分。为此，设置切断装置，该切断装置整个地用21表示，相对于沿缠绕心轴4的管的供给方向fT设置在缠绕系统7、9、17、19的下游。

图1中所示的切断装置21可以任何已知方式制造。例如，它可以是美国专利No.5,873,806中详细描述的类型，该专利全部被本文引用作为参考。另一方面，应当理解，使用的切断装置也可以是另外的类型，其条件是装有至少一个刀具，优选地围绕与心轴4的轴线平行的轴线旋转的盘形刀具，心轴4的轴线在图1中用A-A表示。切断装置的具体构造这里并不重要。只要注意到包括托架23就够了，该托架23具有用与缠绕心轴4的轴线A-A平行的双箭头f23表示的往复运动。这种运动使能进行将连续管T切断成各个长度，而不停止由于条S1、S2的供给和皮带轮9、17的转动而连续产生的管本身的前进。如已知的那样，当托架23位于切断开始的位置时，一个或多个切断刀具径向紧压住形成的管T。然后使托架与心轴4平行地前进达到与进行切断所需的时间过程形成管T前进相等的行程。在实践中，当切断用单个刀具进行时，管T必须围绕其自身的轴线进行至少一个整转以完成切断。当切断例如用两个刀具进行时可设置较小的行程，如在实施例的示例中特别举例说明和在文献No.US-A5,873,806中描述的那样，就这种情况来说，管围绕其自身轴线旋转180°就足以完成管长度的切断。

在图2和3中示出形成本文所示本发明的实施例的具体对象的特征。具体地说，在图2的纵向横截面图中，可看到用51示意表示的并由B-B所示旋转轴的盘形刀具的作用区。刀具可以是空转或电机驱动刀具。用23表示的还有刀具支撑托架。

在按照箭头F连续前进的管T内，延伸一导杆，该导杆构成缠绕心轴4的延长部分并因此具有与所述心轴的轴线重合的轴线。配合在这个实施例中具有圆形横截面的杆53上的是滑动器55，该滑动器55由例如低摩擦合成材料，象PTFE(或

)或其它类似物制成。依次配合在具有环形对比(contrast)元件55A的滑动器55上的是以下组件，从环形对比元件55A本身向左开始(如图中看到的那样)：环形相对刀具57；衬套59；一对环形磁体61A；第二衬套63；另一对环形磁体61B；和弹性锁环65。在图中所示的是两对环形磁体61A和61B的磁极N和S。每对环形磁体相互并靠设置的表面具有相反极性。将要认识到，极性也可以相对于所示的极性变换，但通常磁体对61A和61B以相同彼此面对的磁极被安装，因此势必相互排斥。

相对于托架23固定的是支架67，该支架67装有环形元件69，该环形元件69围绕心轴4、导杆53和绕心轴本身形成的管T的轴线A-A。这个元件或环形结构携带绕心轴4的轴线A-A分布的磁体对71A和71B。由元件67、69、71形成的整体组成原动机部件，以产生相对刀具的运动。在本文所示的优选实施例中，这些磁体的每一个均具有等截面构造，即板形构造，即使不同的构造，例如环形构造也不排除。在所示的示例中，设置六对磁体71A、71B，它们的极性在图中用N和S表示。

在这个实施例中，每个磁体71A、71B具有其南极S和北极N，所述南极S面向内，即径向较靠近导杆53和环形磁体对61A和61B的位置，而所述北极N面向外。不排除不同的构造。在这种构造中，磁体71A、71B和磁体对61A和61B的磁场是这样的，即由于在磁体之间的相互排斥和吸引力，使得环形磁体71A、71B所固定的滑动器55在按双箭头f23所示的托架23的运动期间由该托架23拖动。

因此布置是这样的，即相对刀具55在前进运动期间随着刀具51运动，刀具51处于切断位置，如图2中所示那样，并且一旦完成管T的长度切断，便处于朝向下次切断的开始位置的缩回运动。因此，相对刀具57总是保持与刀具51配合的正确位置。在所示磁体的配置情况下，避免了磁体本身对于相对刀具的影响，该相对刀具尽管由金属材料制成，但仍自由地转动。磁体事实上距离刀具有一定的距离。

在相对于滑动器55固定的相对刀具57与托架23之间的磁性耦合足以保证在相对刀具57的方向f57上的往复运动与在刀具51和携带它的托架23的方向f23上的运动同步。

应当认识到，所表示的只是上面所示和附属权利要求中更详细限定的较为普通发明构想的一个示例。特别是，型芯缠绕机的结构甚至可能与所示的结构显著不同。磁体对61A、61B、以及71A、71B的构造可能与所示的构造不同。例如，有可能采用形状和尺寸与所述和表示的那些不同的磁体。有利地，在滑动器上安装的磁体的极性的排列将与在原动机部件上安装的磁体的极性的排列正交。切断刀具的数量、特别是关于它们可能具有或没有的电机驱动的构造、切削刃的构造及其它特性对于本发明的实施不是关键性的，尽管优选的是，使用以空转方式围绕它们自身的轴线B-B支撑并设有光滑切削刃，而不是锯齿形切削刃的刀具。相对刀具57可由任何适当的材料制成，并且为了在磨损情况下更换具有例如可更换的部分，或者是完全可更换的。

对于某些用途，相对刀具57可具有稍微不同的功能，即只支撑到待切断的件上，而没有与刀具对比的功能。在这些情况下，待切断的管仍然由成型心轴在内部支撑，成型心轴的终端部分可轴向移动，以随着管的滑动和切断运动。刀具可进行剪断切割，或优选地刀具可以是锯齿形的，以高速旋转并通过穿入管中将其切断。在这些用途中，心轴以滑套终接，该滑套在切断时轴向滑动，以随着刀具的切削刃运动并防止管被压扁或在任何情况下由于刀片的作用而变形。

这些切断系统对于待切断的所有类型和形状的管均有效，而且特别是对于形状与圆形管不同的管和/或对于被缠绕的卷状材料的巨大厚度。不排除在滑动器55与导杆53之间使用滑动轴承以减小摩擦的可能性。另一方面，在本文所示的优选实施例中，滑动器55由保证在导杆53与滑动器本身之间的摩擦力有足够减小的低摩擦材料制成。

为了切断由纵向缠绕形成的管，另外的实施例设想，一个或多个刀具围绕形成的管旋转。在这种情况下，相对刀具平移，而不旋转正在形成的管。

磁体的形状和极性排列相对于已经示出的磁体可有所不同。重要的是，它们应该能够施加相互吸引力，这样以使在与心轴的轴线平行的往复运动中拖动相对刀具。如果机器以这样的方式构造，即相对刀具必须与形成的管一起转动，则磁体的形状和极性将是这样的，以使不显著妨碍旋转运动。

要理解到，附图只表示仅作为本发明的实际举例说明提供的实施例的一个示例，如果本发明在形状和布置方面可以改变，在这方面也不脱离支持本发明本身的构想的范围。

Claims (18)

1.一种用于通过缠绕卷状材料的条生产管的机器，该机器包括：

-缠绕心轴，围绕该缠绕心轴缠绕所述条，以形成沿着所述心轴前进的所述管；

-用于围绕所述心轴供给和缠绕所述条的装置；

-至少一个刀具，用于切割所述正在形成的管的长度，所述刀具具有与所述心轴平行的往复运动；和

相对刀具，其位于正在形成的管内，具有与所述刀具的平移运动同步的平移运动，所述相对刀具通过磁力被约束到将平移运动传递到所述相对刀具的原动机部件上；

其特征在于，所述刀具由具有与所述心轴平行的往复运动的移动托架支撑；并且所述原动机部件相对于携带刀具的托架被固定。

2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，该机器包括设置在所述托架上的第一磁体，所述第一磁体设置在正在形成并与其相邻的管的外面；并且该机器还包括约束到设置在所述管内的所述相对刀具上的第二磁体，所述第一和第二磁体的磁场相互作用，使得相对刀具通过磁力被支撑刀具的托架牵引。

3.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述第一磁体设置有根据与所述第二磁体的极性的对准方向正交的方向定向的极性。

4.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，所述磁体这样构造和设置，以使第一磁体与第二磁体之间的相互吸引的力不妨碍相对刀具围绕心轴的轴线的转动。

5.根据权利要求3所述的机器，其特征在于，所述磁体这样构造和设置，以使第一磁体与第二磁体之间的相互吸引的力不妨碍相对刀具围绕心轴的轴线的转动。

6.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述相对刀具由在相对于心轴固定并与心轴同轴的导杆上能滑动的滑动器承载。

7.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，所述滑动器和所述相对刀具能够围绕导杆的轴线自由转动。

8.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，所述相对刀具能够相对于所述滑动器旋转。

9.根据权利要求2至5中的任一项所述的机器，其特征在于，所述相对刀具由在相对于心轴固定并与心轴同轴的导杆上能滑动的滑动器承载。

10.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第二磁体是环形的。

11.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第二磁体是永久磁体。

12.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第一磁体是永久磁体。

13.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第一磁体由相对于所述托架固定和围绕所述心轴的轴线的环形结构承载。

14.根据权利要求13所述的机器，其特征在于，所述第一磁体围绕心轴的轴线设置。

15.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第一磁体具有板状构造。

16.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第一磁体成对设置。

17.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第二磁体成对设置。

18.根据权利要求2至5中的一项所述的机器，其特征在于，所述第一和所述第二磁体被设置成距所述刀具一定的距离。

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