CN101802301B - 用于幅材成形机的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于幅材成形机的设备。该设备为在其两端通过支撑工具(10)适配到幅材成形机上的刮刀装置。刮刀装置还包括与支撑工具(10)连接的复合材料刀片保持件(11)。刮刀装置包括适配为加载并打开刮刀装置的致动器(12)。另外，致动器(12)包括与刮刀装置两端之一相适配的至少一个气动肌肉(13)。

Description

用于幅材成形机的设备

技术领域

本发明涉及一种用于幅材成形机的设备，该设备为在其两端通过支撑工具适配到幅材成形机上的刮刀装置，并且刮刀装置包括与支撑工具连接的复合材料刀片保持件。

背景技术

一种根据引言的设备例如为结构简单的刮刀装置，其被重力加载在待刮表面上。由本申请人制造的这种刮刀装置以FiberDoc Lite的产品名在市场上销售。包括在刮刀装置中的刀片保持件具有复杂的结构，其中悬置轴适配到刀片保持件的两端。适配到这些悬置轴的支承组件被附连到幅材成形机。最后，重物被附连到悬置轴以便通过重力加载。

尽管提出的刮刀装置具有许多优点，但它仅适合于相对较窄的幅材成形机。此外，尽管具有重物，但在实际情况下所产生的刀片压力可能不足。另一方面，即使最小的重物，也需要很大的安装空间，并在它们的顶部会积聚松散的物质(loose matter)。因此，在使用过程中刮刀装置的载荷会发生变化。基本上，载荷也可增大，但需要在结构方面进行改动或者至少对刮刀装置的部件进行变化。由于重力加载，刮刀装置还必须设定在特定的位置，这限制了刮刀设备的应用。

还存在这样一些刮刀设备，其中刀片保持件被支撑到特定的刮刀梁。在这种情况下，刮刀梁通过其端部可转动地支撑到幅材成形机。为了对刮刀装置进行加载，使用适配于幅材成形机与刮刀梁之间的气动汽缸。

利用这些气动汽缸，绝大多数情况下可获得充分的刮刀压力，甚至可对加载进行调节。另外，刮刀梁可转动到维护位置。然而，气动汽缸需要大的安装空间。另外，气动汽缸的运动通常过于快速及突然。另一方面，在长期的使用中，气动汽缸可能会卡在特定位置。然而，由于刮刀在使用过程中的磨损，刮刀梁趋向于缓慢地转动。另外，被卡住的气动汽缸的静摩擦相当大。当静摩擦变回到动摩擦时，气动汽缸的活塞猝然向前，这对刮刀装置和待刮表面产生不利的载荷峰值。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于幅材成形机的新型设备，其比现有技术更通用、更简单并避免了现有技术的问题。本发明的特征在于，该设备的致动器包括一个气动肌肉。因此，致动器变得小型化。尽管结构紧凑，但通过该致动器可实现很大的力。另外，气动肌肉是可靠的，并且也可经受住苛刻的条件。此外，气动肌肉的灵敏度很高，这非常重要，尤其是在小幅运动中。另外，肌肉没有所谓的滑粘现象(也称作粘滑现象)。该致动器可与幅材成形机的不同设备结合应用。例如，即使是简单的刮刀装置，也可被很容易地加载。

附图说明

下面参照示出了本发明的一些实施例的附图详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了从后面斜对观察的、根据本发明的刮刀装置的第一实施例；

图2示出了从后面斜对观察的、根据本发明的刮刀装置的第二实施例；

图3示出了从侧面观察的、根据本发明的刮刀装置的第三实施例；

图4示出了根据本发明的刮刀装置的第四实施例，其中各个部件是未组装的；以及

图5示出了用于幅材成形机的根据本发明的设备的一个实例；

图6a示出了根据本发明的刮刀装置；

图6b示出了图6a的刮刀的后侧端；

图6c示出了图6a的刮刀的前侧端；

图7为根据本发明的致动器的截面图。

具体实施方式

图1至图4示出了用于幅材成形机的、根据本发明的各种刮刀装置。幅材成形机包括造纸机和纸板机，以及其它相应的机器。刮刀装置通常在其两端，利用支撑工具(未示出)适配到幅材成形机。通常，利用支承组件来实现支撑，这些支承组件被紧固到幅材成形机的框架。刮刀装置的基本部件仍是刀片保持件，如名称所表示的，刀片保持件用于在刮刀装置中保持并支撑刮刀或其它相应的刀片。例如，刮刀用于从辊表面分离纸幅，或者另外用于通过刮除来使辊或其它运动件的表面保持清洁。刮刀也用于涂覆设备中。

根据本发明，该设备包括致动器12，致动器12包括至少一个气动肌肉(气动肌腱，pneumatic muscle)13。另外，气动肌肉13与刮刀装置的两端的任一端相适配，而致动器12适配于加载及打开刮刀装置。这种方案结构紧凑，并且气动肌肉简单可靠。因此，致动器12包括至少一个气动肌肉13。通过使用特定类型的气动部件，可避免很多问题并且使致动器变得小型化。在刮刀应用中，致动器12设置在支撑工具10与刀片保持件11之间。由于致动器，这样刀片保持件可被加载，此外还可对加载情况进行调节。这样，还可打开刮刀装置。“打开”例如表示将刀片保持件从操作位置转换到在清洁与更换刀片期间的维护位置。具体而言，通过气动肌肉实现了若干优点，以下结合应用实例来说明这些优点。在图1所示的第一实施例中，使用一个气动肌肉13，气动肌肉13基本上为单向动作缸。然而，气动肌肉没有传统的活塞和活塞杆。在这种情况下，几乎完全不存在动摩擦，因此，肌肉的操作平滑，而没有不利的粘滞或猝然运动。

在图1中，仅部分地示出了辊14和与辊相适配的刮刀装置。辊14的表面由刮刀15来进行刮除，该刮刀15适配到复合材料刀片保持件11。此外，悬置轴16附连到刀片保持件，该悬置轴16延伸到支撑工具10，该支撑工具10允许刀片保持件11转动。在此，包括在致动器12中的安装壳体17集成为支撑工具10的一部分。该构造非常紧凑，并且能够很容易地紧固到刀片保持件。支撑工具10设有带孔19的安装凸缘18，刮刀装置通过其紧固到幅材成形机。根据构造情况，安装壳体不可移动地连接到刀片保持件或支撑工具其中之一。在图1中，安装壳体17因此可被不移动地紧固到支撑工具10。气动肌肉的紧固也可改变。通常，气动肌肉13的第一端20被紧固到安装壳体17，而第二端21被紧固到相对于安装壳体17自由适配的支撑工具10或刀片保持件11。在图1中，肌肉13的第二端21被紧固到适配于刀片保持件11的驱动盘(drive circle)22。在这种情况下，气动肌肉在加压作用下膨胀，而长度相应地缩短。因此，刀片保持件11向下转动，并且刮刀15被加载到辊14的表面上。在释放压力时，气动肌肉返回到初始位置，由此刮刀的载荷被除去。致动器还可适配为使得刮刀在释放压力时与待刮表面分离。由于圆形驱动盘配备有以规则的间隔设置的紧固孔，所以刀片保持件可相对于支撑工具自由地定位。因此，一种类型的支撑工具可用在不同的位置，并与不同的刀片保持件结合使用。配备有致动器的支撑工具还可被改型成用于现有的刮刀装置。

图2示出了根据本发明的刮刀装置的第二实施例。在此，同样地，应用公知的复合材料刀片保持件11。不同的是，致动器12和围绕该致动器12的安装壳体17位于刀片保持件11与支撑工具10中所包括的支承件23之间。另外，在第二实施例中，除一个气动肌肉13以外，致动器还包括第二气动肌肉24。在这种情况下，可通过适当地调节肌肉压力来精确地控制刮刀载荷。在图2中，肌肉13和24的第一端均被紧固到安装壳体17。相应地，肌肉13和24的第二端被紧固至位于悬置轴16不同侧的驱动盘22。因此，下气动肌肉13主要用于加载。相应地，上气动肌肉24用于打开刮刀装置，并且还可用于产生对待加载肌肉的反压力。这些肌肉在此处彼此相似。另一方面，如果需要，这些肌肉的特性可以不同。

图3为根据本发明的刮刀装置的第三实施例的基本视图。关于该刮刀装置的基本设计和操作，其与图2的实施例类似。在此，同样地，适配于安装壳体17的气动肌肉13用于对刮刀装置加载。在图3中，气动肌肉13被加压，并由此略微地膨胀。为了提供反力及打开刮刀装置，除一个气动肌肉13以外，致动器还包括弹簧件25。弹簧件的使用简化了致动器的构造，并可通过替换弹簧件以简单的方式调节致动器的特性。通常，以与第一气动肌肉13相对应的方式紧固弹簧件25和第二气动肌肉24。如果需要，可改变部件的紧固点(位置)，这允许精调刮刀装置的操作。悬置轴16延伸穿过驱动盘22和安装壳体17。此外，驱动盘22通过夹具26连结到刀片保持件11，由此致动器12所产生的力被从驱动盘传递到刀片保持件11。此外，在示出的实施例中，加压器刀片(presser blade)27与刮刀15结合使用。

当用根据本发明的致动器来替代已知的重物时，致动器仅与刮刀装置的一端相关地装设通常是足够的。另一方面，致动器也可很容易地适配到刮刀装置的两端，由此提供均匀的加载，并在需要时提供高加载。通过致动器和驱动盘的适合的尺寸设置及设计，单一型式的致动器可相对于刮刀装置两端中的任一端定位。

图4中示出了根据本发明的刮刀装置的第四实施例。在此，在致动器12与刀片保持件11之间适配有支撑结构28，该支撑结构在刮刀装置的整个长度上延伸。在这种情况下，小型刀片保持件可用作梁状支撑结构，支撑大部分的刮刀装置载荷。在左手侧端部，设有允许支撑结构28转动的支承组件29。在支撑结构28的右手侧端部，根据本发明的致动器12适配于支撑结构28的端部部件30与支撑工具10之间。在图4的实施例中，两个相互对称的轮廓部件(外形部件，profile component)31将通过粘合(胶合)而彼此连接。另外，使用若干(多)个狭窄的支撑部件32来将刀片保持件11紧固于此。在这种情况下，甚至可在梁状复合材料支撑结构28中使用金属刀片保持件，而不会因热膨胀差异产生问题。另外，这些支撑部件32适合于安放在凹部33中，所述凹部形成于轮廓部件31之间。为支撑幅材成形机，支撑结构28还包括适配于两端的端部部件30。端部部件的形状与由轮廓部件31形成的支撑结构28基本对应，并至少部分地延伸到支撑结构28中。首先，端部部件30使敞开的结构封闭；另一方面，在内部延伸的部分加固支撑结构28的端部。使用相同的附图标记表示功能类似的部件。

对刮刀装置的应用进行测试期间，已经表明，例如，随着传统刀片保持件中的刮刀磨损了设定的20mm，在刀片保持件转动时刮刀的顶部移动约30mm。在该刀片保持件中，刮刀顶部与悬置轴中心之间的距离大约为240mm。另外，气动肌肉的紧固点已经被适配至距悬置轴50mm的距离。因此，这种转动在肌肉中引起约1mm的缩短。因此，所需的运动距离很短，在这种情况下也可使用短的气动肌肉。根据本发明，气动肌肉13、24的卸载(unload)长度为50-500m，更有利地为100-300mm。因此，有利地，致动器变得小型化。主要基于肌肉长度和其它的尺寸，可实现的轴向运动的长度为1-50mm。气动肌肉13、24的卸载直径为10-50mm，更有利地为20-40mm；这一事实使相同的目的得到支持。尽管肌肉尺寸小，但是气动肌肉仍可实现缓慢且精确的运动。同时，所产生的力比相应尺寸的传统气动缸大十倍以上。利用直径为10-40mm的肌肉，在最大长度为若干米的情况下，可产生600-6000N的力。另外，肌肉提供了缓慢的、稳定的(jerkless)运动。最低运动速度为0.001mm/s。另一方面，在需要时，可实现高达100m/s²的较高加速度。此外，可以按照高达100Hz的高频进行从卸载到加载的状态转换。通常，所施加的压力为1-8bar，并且空气消耗量较低，在静态加载过程中尤其如此。

气动肌肉利用材料变形和回弹来产生线性运动。(http://en.wikipedia.org/wiki/Pneumatic_artificial_muscles；Pneumatic Artificial Muscles ie.PAMs；11.09.2007)。基本原理是使用刚性纤维制成的菱形织物覆盖挠性软管从而形成三维网格图案结构(network pattern)。当加压的空气被引导到肌肉时，软管膨胀并且网格图案结构的形状改变。按照这种方式产生轴向力，同时肌肉缩短。在释放压力时，网格图案结构回到它的初始形状，并且肌肉伸长至其之前的尺寸。肌肉的重量还非常轻并且完全封闭地密封。同时，肌肉可进行高效且快速的运动，但另一方面也可进行缓慢的运动。肌肉可被精确地控制；另外，可消除粘附和滑移。也就是说，可避免粘滑现象。(http://en.wikipedia.org/wiki/Stick_slip_Phenomenon；11.09.2007)。按照这种方式，甚至在长时间内，肌肉的长度仍根据需要保持，并且长度变化平稳。可使用液压装置(例如，水压装置)来替代气动装置。

除了与刮刀装置结合以外，气动肌肉也可应用于幅材成形机中的其它位置处。例如，肌肉基致动器可用于使织物摇动(振动)或使刮刀摆动。肌肉还可用来实施对流浆箱(headbox)的各种精确调节。另外，通过将肌肉设置在弧形导引管中，肌肉的力可在角部周围传递。无论何种应用，致动器是小型的并且免维修的。根据需要提供缓慢的或快速的运动，相对于致动器的尺寸而言在这两种情况下力都非常大。另外，肌肉可被容易且精确地控制，并且减少了空气消耗。

图5示出了用于幅材成形机的根据本发明的一种设备，该设备为织物振荡器(shaker)，其中致动器12用于操控控制件34。控制件34用于改变偏心质量件35的相差(phase difference)以产生振荡运动。在本申请人的序号为1694910的欧洲专利文献中更详细地描述了这种织物振荡器。与图5不同，小型肌肉甚至可以安装在控制件或其它的结构内。

图6a示出了根据本发明的刮刀装置的第五实施例。在此，同样地，刮刀装置在其两端通过支撑工具10适配到幅材成形机。另外，刮刀装置包括复合材料刀片保持件11，支撑工具10连接到该复合材料刀片保持件11。复合材料刀片保持件形成支撑刮刀15的结构。换言之，不需要单独的刮刀梁。在本发明中，术语“复合材料”用于指代由纤维加强的聚合材料制成的结构。实践中，刀片保持件通过拉挤成形而被制造成连续的，进而无缝的。在尺寸适当的刀片保持件的端部，仅安装简单的支承件23，这些支承件23通过支撑工具10而被紧固到幅材成形机。在图6a至图6c中，支撑结构10由简单的板结构组成，由此刮刀装置可设置在相对于辊14的恰当的部位和位置。在图6a中，辊为织物回转辊。

在图6a至图6c的实施例中，在与刮刀装置两端相关的支撑工具10之间设有收集(斜)槽36，通过该收集斜槽36能够可控制地回收在刮除过程中与辊14的表面分离的材料。另外，排放连接件37设置在收集斜槽36的后侧端。在这种情况下，例如，可通过用清洁的水进行冲洗从刮刀装置中取出材料。在图6a和图6c中特别示出了设有驱动盘22，致动器12被紧固到该驱动盘22，该驱动盘22设置在刀片保持件11中并包括多个紧固点。根据位置，可选择适合的紧固点，这使得刮刀装置的应用多样化。通过紧固点的选择和致动器的特性，还可影响刀片保持件的开度角。尽管致动器尺寸短且结构紧凑，但根据本发明的结构可容易地为刀片保持件11提供开度角α，该开度角为10-25°，更有利地为15-20°。例如，图3示出了开度角α。

因为传统的汽缸进行推动，所以气动肌肉因其拉动作用而进一步实现了额外的优点。张应力平衡载荷和刮刀载荷保持均匀。在图7的实施例中，单个气动肌肉13与围绕它适配的弹簧件25一起使用。在示出的实施例中，气动肌肉13由此对刮刀装置加载。与上述情况不同的是，弹簧件25为压缩弹簧。因此，在从气动肌肉13释放压力时，压缩弹簧打开刮刀装置。此外，用风箱(bellow)39替代安装壳体。这种致动器非常耐用且免维护，并可被一体地紧固到支撑工具。致动器的挠性结构允许因其适应性而产生的安装误差。

Claims (20)

1.一种用于幅材成形机的设备，该设备为在其两端通过支撑工具(10)适配到幅材成形机的刮刀装置并包括与所述支撑工具(10)连接的复合材料刀片保持件(11)，其特征在于，所述刮刀装置包括适配成加载并打开所述刮刀装置的致动器(12)，所述致动器(12)包括与所述刮刀装置两端的其中一端相适配的至少一个第一气动肌肉(13)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述致动器(12)包括两个或更多的第一气动肌肉(13)。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述致动器(12)设置在所述支撑工具(10)与所述刀片保持件(11)之间。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述致动器(12)设置在所述支撑工具(10)与所述刀片保持件(11)之间。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，除一个第一气动肌肉(13)以外，所述致动器还包括第二气动肌肉(24)。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述致动器还包括弹簧件(25)。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述弹簧件(25)适配成围绕所述第一气动肌肉(13)。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，致动器(12)与所述刮刀装置的两端相适配。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述致动器(12)包括不可移动地连接到所述刀片保持件(11)或所述支撑工具(10)的安装壳体(17)。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一气动肌肉(13)的第一端(20)被紧固到所述安装壳体(17)，并且所述第一气动肌肉的第二端(21)被紧固到所述刀片保持件(11)或相对于所述安装壳体(17)自由适配的支撑工具10。

11.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述弹簧件(25)和所述第二气动肌肉(24)以与所述第一气动肌肉(13)相对应的方式被紧固。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一气动肌肉(13)和所述第二气动肌肉(24)的卸载直径为10-50mm。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第一气动肌肉(13)和所述第二气动肌肉(24)的卸载直径为20-40mm。

14.根据权利要求5至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一气动肌肉(13)和所述第二气动肌肉(24)的卸载长度为50-500mm。

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述第一气动肌肉(13)和所述第二气动肌肉(24)的卸载长度为100-300mm。

16.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，在所述刮刀装置整个长度上延伸的支撑结构(28)适配于所述致动器(12)与所述刀片保持件(11)之间。

17.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，在位于所述刮刀装置不同端部的支撑工具(10)之间设置有收集斜槽(36)。

18.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，在所述刀片保持件(11)中设置具有多个附连点(38)的驱动盘(22)，所述致动器(12)被紧固到所述驱动盘(22)。

19.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述刀片保持件(11)的开度角α为10-25°。

20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述刀片保持件(11)的开度角α为15-20°。

Images