CN109952193B - 用于产生空隙填充包装材料的机器和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将片材货料材料转变成空隙填充材料的机器包括改进的成角度入口斜槽、出口斜槽和内部驱动组件，该组件包括用于旋转多个相对的碾碎轮的马达和功率传输系统，所述碾碎轮从所述入口斜槽拉出所述片材货料并将所述空隙填充材料沿着下游方向推到所述出口斜槽。内部驱动组件包括固定马达和第一功率传输装置的框架以便使得驱动轴和第一组碾碎轮旋转。组件包括固定从动轴和由第二功率传输装置旋转的第二组碾碎轮的子框架。子框架在枢转点处被可枢转地附接到框架以允许所述从动轴至少部分地在上游和下游方向上枢转远离驱动轴。

Description

用于产生空隙填充包装材料的机器和方法

技术领域

本发明大体涉及垫料或者包装材料，并且更具体地涉及用于由选定基体（例如纸）的片材产生包装空隙填充材料的机器和方法。

背景技术

用于由纸产生空隙填充材料的机器是本领域众所周知的。这样的机器大体通过从一卷纸或连续折叠纸拉出纸幅、以将纸转变成空隙填充材料的方式操纵纸幅并且之后将经转变的材料切成期望长度的切割区段来操作。

虽然这样的机器被广泛使用并且已经获得商业上的成功，但是在许多应用中仍需要改进的功能性。例如，纸转变机器中的碾碎轮和切断机构产生期望长度的经转变的材料，但这些机构在设计和操作此类机器时仍存在安全问题。因此，适当的安全防护能够使得使用机器的操作者更加安全。

另一个需要改进功能的领域是减少卡纸。在将平坦的基体卷幅转变成空隙填充材料时，基体材料从供应部被拉到机器入口内、被碾碎以便形成更致密的材料并且被推出机器出口。卡纸能够发生在碾碎轮和机器出口处或附近。因此，本领域中对纸馈送空隙填充转变机器的改进需求在于其将减少或者防止卡纸且同时仍允许产生更致密的空隙填充材料。

发明内容

本发明涉及用于将片材货料材料转变成三维空隙填充材料的机器。在一种实施例中，机器可以包括入口斜槽、出口斜槽和内部驱动组件，该内部驱动组件包括马达和功率传输系统以用于使得多个相对的碾碎轮旋转。碾碎轮从入口斜槽拉出片材货料并且将空隙填充材料完全在下游方向上推到出口斜槽，内部驱动组件进一步包括固定驱动马达的框架和适于使得驱动轴旋转的第一功率传输装置，第一组碾碎轮在该驱动轴上旋转。内部驱动组件也包括固定从动轴的子框架，第二组碾碎轮在该从动轴上旋转。第二功率传输装置适于使得从动轴绕基本平行的旋转轴线以与驱动轴同步旋转的方式旋转。子框架在枢转点处被可枢转地附接到框架，该枢转点位于相对的碾碎轮之间的空间侧向外部并且在允许子框架至少部分地在下游方向和相对的上游方向上枢转的位置处。在一种实施例中，子框架包括第一和第二浮动板，其将从动轴的第一端和第二端可枢转地固定到框架。每个浮动板可以绕枢转点独立地枢转并且被偏压元件驱使到关闭位置。

在一种实施例中，枢转点位于驱动轴和从动轴的旋转轴线下游的位置处。在一种实施例中，从动轴和第二组碾碎轮至少部分地在上游方向上可移位远离驱动轴和第一组碾碎轮。第一和第二组碾碎轮具有限定外部扫略直径的凸起。当从动轴和第二组碾碎轮没有在上游方向上移位时，第一和第二组碾碎轮的外部扫略直径重叠。相比之下，当从动轴和第二组碾碎轮在上游方向上移位时，第一和第二组碾碎轮的外部扫略直径不重叠。当从动轴和第二组碾碎轮在上游方向上移位以致第一和第二组碾碎轮的外部扫略直径不重叠时，第二功率传输装置继续使得从动轴以与驱动轴同步旋转的方式旋转。

在另一实施例中，用于将片材货料材料转变成三维空隙填充材料的机器可以包括入口斜槽、出口斜槽和内部驱动组件，该组件包括用于旋转多个相对的碾碎轮的马达和功率传输系统，所述碾碎轮从入口斜槽拉出片材货料并将空隙填充材料完全在下游方向上推到出口斜槽，入口斜槽进一步包括由相对的顶壁和底壁以及相对的侧壁限定的内部体积。在顶壁和底壁之间的间距在最接近入口端口的上游位置处最小并且在最接近碾碎轮的位置处在下游方向上逐渐增加。相比之下，在侧壁之间的间距在最接近入口端口的上游位置处最大并且在最接近碾碎轮的位置处在下游方向上逐渐减小。入口斜槽进一步包括成角度的入口端口，该入口端口具有下入口表面和在与下游方向相反的上游方向上延伸超出下入口表面的上悬挂部，并且入口端口相对于下游方向成角度以便在下入口表面最接近顶壁的位置处阻挡沿与下游方向垂直的方向取得的在顶壁和底壁之间的间距。在一种实施例中，上悬挂部向下延伸达顶壁和底壁之间的间距的至少四分之一的距离。

附图说明

图1A是根据本发明的一种实施例的被安装在地板支架上的用于产生空隙填充材料的机器的等轴视图；

图1B是根据本发明的一种实施例的被安装在桌子上的用于产生空隙填充材料的机器的等轴视图；

图2是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的等轴视图；

图3是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的等轴分解视图；

图4是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的内部驱动组件的等轴视图；

图5是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的等轴视图；

图6是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的侧视图；

图7是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的简化等轴视图；

图8A是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的等轴视图，其中一组从动碾碎轮处于关闭位置；

图8B是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的等轴视图，其中一组从动碾碎轮处于打开位置；

图9A是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的顶部简化视图，其中一组从动碾碎轮处于关闭位置；

图9B是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的顶部简化视图，其中一组从动碾碎轮处于打开位置；

图10A是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的顶部视图，其中一组从动碾碎轮处于关闭位置；

图10B是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的碾碎轮驱动系组件的顶部视图，其中一组从动碾碎轮处于打开位置；

图11是根据本发明的一种实施例的被安装在枢转子框架上的碾碎轮的示意图；

图12是根据本发明的一种实施例的被安装在平移子框架上的碾碎轮的示意图；

图13A是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的等轴部分截面视图；

图13B是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的等轴部分截面视图；

图13C是根据本发明的一种实施例的用于产生空隙填充材料的机器的侧视部分截面视图；以及

图13D是图13C的机器的入口的简化细节视图。

具体实施方式

现在参考附图，示出了用于由选定基体片材产生包装空隙填充材料的机器10的实施例。图1A和图1B描绘了此类机器10的不同实施方式。图1A示出了处于地板支架构造的机器10，而图1B示出了处于桌面构造的机器10。在任一构造中，机器10可以被固定到可以是高度可调整的支撑支架12。其它相关部件（例如控制单元14、片材供应柜16和支撑基部18）也可以被连接到支架12。控制单元14可以包括用户界面或者其它用户可操作开关、按钮、拨盘或其它控件来管理机器10的操作。例如，控制单元14可以包括急停按钮或者其它控件以便允许操作者调整操作模式或者选择待分配的空隙填充材料的具体长度。片材供应柜16的大小和形状被制成容纳不同片材大小和密度。在一种实施例中，供应柜16的大小可以是可调整的，以便容纳不同片材供应宽度，例如15"或者30"宽的连续折叠货料。在另一实施例中，空隙填充材料片材能够以一卷货料片材材料的形式被供应给机器10。因此，水平杆（未示出）可能被固定到支架12附近或者直接固定到支架12，以便支撑这样的一卷货料片材材料。在一种实施例中，片材供应柜16可能被定位在机器10附近，而不是被直接联接到机器10。支撑基部18将支架12固定到稳定平台，例如支腿20、脚轮22、桌子24或者其它安装位置，例如工作台或者产品输送机。支撑基部18可以根据具体包装环境的要求按需被固定到固定的或者移动的平台。

图2示出了大体从机器的出口侧观察的机器10的等轴视图。也在图2中可看到相关联的安装件26和驱动马达28，其在其它地方被示出并在下文中被更详细地描述。图3示出了大体从机器10的入口侧观察的机器的分解等轴视图。机器10包括安全地封罩机器的移动部件的多个盖。在所示实施例中，机器10包括顶部壳30、底部壳32和出口壳34。顶部、底部和出口壳30、32、34可以由坚固的轻质材料构成。顶部和底部壳30、32配合以形成片材供应入口斜槽36，如图13A-13D中更清楚所示且在下文更详细描述的。出口壳34包括锥体形状，其具有会聚在限定出口端口38的开口处的侧壁40，空隙填充材料通过该出口端口38被分配。在所示实施例中，出口端口38是细长的基本矩形，并且竖直地定向以容纳由机器10产生的具有类似横截面的空隙填充材料。根据机器10如何将片材供应件转变成空隙填充材料，可允许出口端口38具有其它的形状、大小和定向。例如，如果片材碾碎轮80（下文中被描述并且至少在图4中被示出）被不同地构造或定向，则空隙填充材料可以以水平细长横截面或可能以管状横截面从机器中出现。因此，出口端口38大小和形状应该被制成容纳经转变的空隙填充材料的典型横截面。在所示实施例中，出口壳34经由铰链46和闩锁44被可枢转地附接到内部驱动组件42。出口壳34能够被打开且向下枢转，因此提供了容易地维修或者从内部驱动组件42清除偶然堵塞的通路。

顶部壳30覆盖内部驱动组件42的最上部分。顶部壳30优选地是轻质的但是足够坚固以适度地保护并封罩内部驱动组件42。顶部壳30的外表面31可以包括美学设计元件，包括曲线和轮廓来改善产品外观。为了减轻重量，顶部壳30可以被设计成具有薄壁，这意味着顶部壳30的内表面可以具有与外表面31类似的形状。因此，顶部壳30的内表面可以具有会导致片材货料在顶部壳30的内表面上拖拽或卡住的曲线和轮廓。因此，可选入口斜槽面板48可以被固定到顶部壳30的内部，以致正被拉入机器10中的片材货料沿着平滑表面被引导到碾碎轮80，从而减少片材货料拖拽或卡住或夹在入口中的可能性。

通过比较，图中所示的底部壳32的实施例具有也提供通过斜槽36至碾碎轮80的平滑过渡的斜槽表面50。斜槽表面50可以例如在模制过程期间被形成为底部壳32的一部分。替代性地，单独的斜槽面板48可以被附接到底部壳32。在替代性实施例中，顶部和底部壳30、32包括集成斜槽表面50。在替代性实施例中，顶部和底部壳30、32包括被单独附接的斜槽面板48。在替代性实施例中，顶部壳包括集成斜槽表面50，而底部壳32包括被单独附接的斜槽面板48。顶部、底部和出口壳30、32、34和斜槽面板48可以由本领域已知的各种刚性或半刚性材料构成，包括（但不限于）塑料、金属、纤维材料、泡沫塑料、再生材料和/或其组合。适用于制造壳30、32、34和面板48的技术的一些示例包括模制、冲压、铸造、轧制、成形、机加工三维打印等。

在图2中所示的实施例中，壳30、32、34除了安装件26和驱动马达28之外覆盖大部分内部驱动组件42。安装件26在固定高度处或在适于具体用户和应用可调整的高度处可附接到支架12或者其它支撑结构。内部驱动组件42附接到安装件26并且如箭头P1所示可绕轴线A1枢转。当被组装时，在内部驱动组件42上的限定轴线A1的安装孔52对齐到在安装件26上的限定轴线A2的安装孔54（即，轴线A1和A2是同轴的）。通过将转位柱塞（indexingplunger）56或其它快速释放硬件对齐到多个调整孔口58中的期望的一个调整孔口来选择内部驱动组件42的期望的枢转定向。

图4示出了大体从机器的出口侧观察的内部驱动组件42的等轴视图。内部驱动组件42包括限定内部体积61的出口斜槽60，该内部体积61的大小和形状被制成允许空隙填充材料从中通过。出口斜槽60朝着出口壳34内的出口端口38引导已经被碾碎轮80转变的空隙填充材料。出口斜槽60可以如所示被固定到内部驱动组件42，或者替代性地被固定到外部壳34的内部，以致由碾碎轮80推出的空隙填充材料沿着平滑表面从机器10被排出，从而降低空隙填充材料在出口内拖拽或被卡住或被夹住的可能性。替代性地，出口斜槽60可以整体地形成为出口壳34的一部分。

内部驱动组件42的所示实施例也包括切割刀片62，其由切割马达64驱动以在箭头C1的方向上且大体垂直于离开内部驱动组件42的空隙填充材料的行进方向移动。偏心轴承66被联接到切割马达64，以致随着切割马达64转动，该偏心轴承66在圆形路径上行进。偏心轴承66安坐在切割叶片62的槽68内。随着偏心轴承66沿着其圆形路径旋转，其将在槽68内上下移动并且导致切割叶片62在箭头C1的方向上沿着线性轴承70侧向移动。因此，当内部驱动组件42产生了期望的量的空隙填充材料时，控制单元14或者操作者将单独地或者与控制单元14相结合地导致切割马达旋转完整一圈。切割马达64的每个完整一圈会导致切割叶片62侧向移动一个完整循环，以便接触并切割空隙填充材料并且之后返回到图4中所示的原位置。然后，被切割的空隙填充材料将从机器10落下或者能够从机器10被拉出。

内部驱动组件42的所示实施例也包括互锁安全开关72。安全开关72是不可禁用的安全措施，其确保了在内部驱动组件42操作之前出口盖34被关闭并被固定。如果出口盖34打开，则安全开关72将使机器10置于紧急停止模式。

内部驱动组件42的所示实施例也包括堵塞探测开关74。弹簧78朝着正常操作位置推动可移动翻片（flap）76，在该正常操作位置中，翻片76形成出口斜槽60的侧壁的一部分。在空隙填充材料在出口斜槽60的内部体积61内在碾碎轮80下游被堵塞的情况下，过量空隙填充材料的聚积将导致翻片侧向向外偏转远离斜槽60的内部体积61并致动开关74。当被致动时，堵塞开关74将导致驱动马达28停止旋转或者使机器10置于紧急停止模式，以便停止片材货料的馈送。一旦堵塞被清除，则翻片76能够返回到其正常操作位置，在此不再致动开关74。

图4示出了大体从机器的入口侧观察且仅示出碾碎轮驱动系82的某些部件的内部驱动组件42的等轴视图。碾碎轮驱动系82操作成使得碾碎轮80旋转以便将片材货料的供应件转变成空隙填充材料。碾碎轮驱动系82的部件由框架83支撑，该框架83包括上壁84、下壁86和侧壁88，它们在下游方向（由箭头D1指示）上会聚以便将片材货料从入口斜槽36馈送到碾碎轮80。在所示实施例中，碾碎轮80被置于上和下壁84、86之间。碾碎轮驱动系82的其它部分位于上壁84上方或者下壁86下方、与片材货料和空隙填充材料的行进路径隔离开。例如，驱动马达28被固定到在具有多个立柱92的下壁86下方的马达安装板90。

在本发明的一个方面中，在堵塞情况下在将片材货料的供应件转变成空隙填充材料的碾碎轮80之间的间距可扩展，以便防止灾难性失效或对碾碎轮驱动系82的损坏。为了实现在碾碎轮80之间的这种可扩展间距，一组旋转碾碎轮被固定地安装到上和下壁84、86，而另一组旋转碾碎轮80被安装到子框架89，该子框架89被可移动地固定到上和下壁84、86并且允许第二组碾碎轮80移动远离第一组。更具体地，第二组碾碎轮被安装到上和下浮动板108、110，其分别被可移动地联接到上和下壁84、86。偏压元件112将上和下浮动板108、110驱动到关闭操作位置，在此相对的碾碎轮80最接近彼此并且配合地将片材货料转变成空隙填充材料。在图5中，仅可见一个偏压元件和上浮动板108。下浮动板110及其自身的偏压元件112被联接在下壁86下面并且在图5中不可见。在所示实施例中，偏压元件是拉伸弹簧。在其它实施例中，可以使用其它类型的弹簧，例如包括压缩弹簧、扭力弹簧、卷簧等。在一种实施例中，子框架可以包括单个可移动结构或板，其支撑第二组碾碎轮80并且允许第二组碾碎轮80移动远离第一组。例如，子框架可以被实现为仅一个，而不是浮动板108、110中的另一个。在替代性实施例中，浮动板108、110可以被联接到彼此以便形成单个枢转结构。在替代性实施例中，子框架例如仅以可平移的方式移动，如图12中所示。

图6和图7示出了碾碎轮驱动系82的简化视图，而没有硬件并且没有上壁84、下壁86和侧壁88。图6示出了在下游方向上从入口侧观察的碾碎轮驱动系82的侧视图。图7表示了大体从机器的出口侧观察的且没有驱动马达28的碾碎轮驱动系82的等轴视图。在所示实施例中，碾碎轮驱动系82由驱动马达28驱动，该驱动马达28具有将旋转功率从马达28传递到驱动轴98的功率传输装置。在所示实施例中，功率传输装置包括一组配合的齿轮，其包括被固定到马达轴的小齿轮94。小齿轮94与主驱动齿轮96配合并使其旋转，该主驱动齿轮96被固定到驱动轴98的底端。配合的一组小齿轮94和驱动齿轮96大小被制成具有导致驱动齿轮96以比小齿轮94的旋转速度更低的速度旋转的齿轮比。在一种实施例中，在小齿轮94和驱动齿轮96之间的齿轮比被选择成在1:1和1:5之间的范围内。驱动马达28和小齿轮94可以以在大约600和3000 rpm之间的旋转速度操作，以便使得碾碎轮80以在大约300至800 rpm的旋转速度旋转，这向片材货料传递了大约每秒5至9英尺的馈送速率。本领域的技术人员将意识到，部分基于能够以期望的旋转速度操作的高效马达的可用性，其它操作速度和在小齿轮94和驱动齿轮96之间的其它齿轮比也是可能的。片材货料116的特征也可以有助于确定期望的馈送速率。在另一实施例中，在小齿轮94和驱动齿轮96之间的齿轮比被选择成是1:1。在一种实施例中，较大齿轮可以被固定到马达28的轴，并且较小齿轮被固定到驱动轴98。本领域的技术人员也应该意识到，可以想到用于将旋转速度从马达传输到碾碎轮的其它功率传输系统。例如，在替代性实施例中，驱动系82可以包括功率传输装置，其包括由滑轮驱动的带。滑轮可以具有不同大小以实现期望的传动比。

第一组碾碎轮80被联接到旋转驱动轴98并随其旋转。单独的功率传输装置将旋转功率从驱动轴98传递到从动轴104。在所示实施例中，次要功率传输装置包括第二组齿轮，其包括被联接到驱动轴98的与驱动齿轮96相对的端部的驱动正齿轮100。驱动正齿轮100与从动正齿轮102配合并使其旋转，该从动正齿轮102被固定到从动轴104的顶端。不过，在小齿轮94和驱动齿轮96之间的齿轮比可以是1:1之外的比，在驱动和从动正齿轮100、102之间的齿轮比被设定为1:1以致驱动轴98和从动轴104以相同旋转速度旋转。第二组碾碎轮80被联接到旋转从动轴104并随其旋转。所示碾碎轮80包括一组堆叠的激光切割片材金属板。在其它实施例中，也可以使用铸造、模制、锻造、塑料或金属碾碎轮80。在替代性实施例中，从动轴104由驱动轴98通过包括带和滑轮来代替齿轮的功率传输系统旋转。带驱动系统必须适应可枢转的上和下浮动板108、110，这能够通过例如可变滑轮、可变带或带驱动系统领域已知的更复杂设计的此类部件来实现。在仍另一实施例中，从动轴104可以由马达28和第二功率传输装置且不由驱动轴98旋转。

在所示实施例中，驱动轴98被轴承106联接到上和下壁84、86。因此，驱动轴98及其相关联的碾碎轮80和齿轮96、100能够旋转，但不能够在侧向方向上移动。从动轴104的相对端被轴承106分别联接到上和下浮动板108、110。因此，相比于驱动轴98，从动轴104及其相关联的碾碎轮80和齿轮102能够在啮合的正齿轮100、102的影响下旋转，不过也能够在堵塞情况下在侧向方向上移动。

图8A-8B、图9A-9B和图10A-10B示出了配合的成组视图，其中图8A、图9A和图10A描绘了碾碎轮驱动系82且特别地从动轴104及其相关联的碾碎轮80和齿轮102处于关闭操作位置，以致碾碎轮80被定位成将片材货料转变成空隙填充材料。相比之下，图8B、图9B和图10B描绘了如箭头P2所示移位的从动轴104及其相关联的碾碎轮80和齿轮102。在这种被堵塞构造中，在驱动和从动轴98、104上的碾碎轮80彼此脱开以便停止将片材货料转变成空隙填充材料。在图8A和图8B的情况下，每幅图均示出了大体从组件的入口侧观察的碾碎轮驱动系82的等轴视图。图8B示出了如箭头P2所示移位的上浮动板108、下浮动板110和相应轴承106。被可旋转地联接到轴承106的从动轴104和被安装到从动轴104的碾碎轮80也向外移位。在一种实施例中，轴承106是径向轴承，在这种情况下无论从动轴104是在关闭操作位置（图8A）还是在如图8B中所示的被堵塞或已移位位置，从动轴104均将维持基本平行于驱动轴102。在所示实施例中，轴承是自对齐轴承，这允许从动轴104少量倾斜，以致根据具体堵塞的性质，从动轴104和驱动轴98并非严格平行。因此，例如，上浮动板108可以如箭头P2所示移位第一量，而下浮动板110可以如箭头P3所示移位不同的第二量。在上和下浮动板108、110以及在上和下壁84、86内包括多个槽114以便适应从动轴104和与其附接的部件和硬件的移位。

图9A和图9B示出了碾碎轮驱动系82的顶部视图，其中上壁84和上壁84上方的部件被移除。因此，附图示出了驱动轴98、从动轴104和安装在其上的碾碎轮80。如定向的，下游方向朝着页面的顶部并且由箭头D1指示。图9A和图9B也示出了下壁86和侧壁88，其会聚成朝着碾碎轮80引导片材货料116（由虚线示描绘），在碾碎轮80处片材材料被转变成空隙填充材料118（也由虚线描绘）。图9A和图9B也示出了碾碎轮80具有多个齿或凸起120和在凸起之间的空间内的凹部122。在驱动和从动轴98、104上的碾碎轮80不一定彼此接触。然而，随着碾碎轮80旋转，（驱动或从动轴98、104中的任一个上的）一组碾碎轮80的凸起120以啮合旋转方式接合在（驱动或从动轴98、104中的另一个上的）相对的碾碎轮80上的凹部122。在优选实施方式中，碾碎轮80以共同的速度旋转以致它们保持同步啮合旋转。在所示实施例中，凸起120具有大体倒圆形状以便避免切割正被转变成空隙填充材料118的片材货料116。不过，其它形状和构造也是可能的。例如，碾碎轮80可以包括桨状物或者可以具有尖的或方的凸起。

随着碾碎轮80旋转，凸起120的最外表面限定扫略直径124，其由围绕碾碎轮80的虚线圆描绘。在图9A中所示的关闭操作模式下，碾碎轮80以啮合旋转方式旋转，从而意味着扫略直径124彼此重叠。然而，在图9B中，在从动轴104上的碾碎轮80如箭头P2所示移位，并且相对的碾碎轮80的扫略直径124不再重叠。在碾碎轮80之间的增加的间距可以足以使得片材货料116失去牵引力，从而缓解、停止或防止空隙填充材料118在碾碎轮下游的额外聚积（这首先会造成堵塞）。

图10A和图10B示出了碾碎轮驱动系82的顶部视图，其中清晰可见正齿轮100、102和上壁84。如图9A和图9B中所示的碾碎轮，正齿轮100、102也以啮合旋转的方式操作。如上所述，驱动正齿轮100被联接到驱动轴98，该驱动轴98由马达28（经由齿轮94、96）旋转。由于啮合的正齿轮齿128，驱动正齿轮100进而使得从动正齿轮102旋转。与碾碎轮80相比，正齿轮100、102的不同之处在于，即使在图10A的被堵塞或已移位位置，正齿轮齿126仍保持被接合。因为齿轮齿126比碾碎轮80上的凸起120更长，所以这是可能的。因此，从动轴104及其联接的碾碎轮80继续旋转并且维持与被安装到驱动轴98的碾碎轮80同步旋转。因此，当浮动板108、110能够返回到它们的关闭操作位置（图8A、图9A、图10A）时，碾碎轮80不彼此干扰并且能够继续以彼此啮合旋转的方式操作。

在图9A和图10A中所示的被堵塞或已移位位置，下游方向由箭头D1示出。在堵塞情况下，过量空隙填充材料118聚积在碾碎轮80下游。过量材料的这种累积产生背压，该背压在由图9B中的箭头B1所示的上游方向上作用在碾碎轮80上。所示实施例的益处在于浮动板108、110绕枢转点126沿着箭头P2、P3所示的弧形路径枢转。枢转点126代表附接点，浮动板108、110在该附接点处分别被固定到上和下壁84、86。在浮动板108、110内的槽114限定浮动板110可能的枢转行进范围。

枢转点126位于由从动轴104限定的旋转轴线A4的外侧和下游。在该上下文中，外侧被限定为意味着在旋转轴线A4的与驱动轴98相对的侧面上。类似地，下游被限定为在旋转轴线A4的与出口斜槽60相同的侧面上。在枢转点126如此定位的情况下，从动轴104能够在向外方向和上游方向中的每一个方向上移动远离驱动轴98。向外移动是重要的，因为它提供了在碾碎轮80之间的必要间距，以致它们使得片材货料116失去牵引力，从而缓解、停止或防止空隙填充材料118在碾碎轮80下游的额外聚积。而且，从动轴104的向上游移动是对如图9B中所示的由于堵塞而施加到碾碎轮的背压B1的自然响应。因此，从动轴104及其对应的碾碎轮80能够在与背压B1相同的方向上向上游移动，如图10B中的偏转尺寸D2所示。复合移动（向上游和向外二者）也有利地适应大体积的片材材料以便进一步防止堵塞和损坏。

明显地，枢转点126相对于旋转轴线A4的位置确定了在向外方向和向上游方向中每个方向上可能的相对移位量。如所示实施例中，会希望将枢转点126定位在旋转轴线A4的外部和下游两者，以便实现在向外方向和向上游方向上的有利移位。在一种实施例中，枢转点126被定位成使得从动轴104能够在向外方向和向上游方向二者上移位类似的量。在另一实施例中，枢转点126被定位成使得从动轴104能够在向外方向上移位较大的量并且在向上游方向上移位较小的量。在另一实施例中，枢转点126被定位成使得从动轴104能够在向外方向上移位较小的量并且在向上游方向上移位较大的量。

在另一实施例中，枢转点126可以被定位在旋转轴线A4的外部和下游两者，以便轴104在向外方向和向下游方向上移位。例如，图11示出了一组碾碎轮80的简化图，其包括被安装在框架83上的第一组和被安装在枢转子框架89上的能够在由箭头P2所示方向上移位的第二组。在此，下游方向由箭头D1指示并且枢转点126位于旋转轴线A3、A4上游。因此，被固定到子框架89的第二组碾碎轮80能够向外侧向地偏转且在下游方向上偏转距离D2。

图12示出了一组碾碎轮80的另一简化图，其分别地被安装到框架83和子框架89。在上文所述的其它实施例中，子框架89能够相对于框架83绕枢转点126枢转。在图12中所示的替代性实施例中，子框架89能够借助于一个或更多个销和槽的引导在关闭位置和打开位置之间平移。例如，一组销142可以被固定到框架83，而子框架89能够在子框架89内形成的槽140允许的方向上平移。在这种实施例中，槽是线性的并且允许子框架89（和相关联的碾碎轮80）在复合方向上的线性移位，该复合方向包括一些向外移位和由尺寸D2指示的一些向上游移位。在其它实施例中，槽140可以是弯曲的以便允许子框架89相对于框架83的弧形移位。

已经在关闭操作位置或者被堵塞或已移位位置中的一个位置中操作的方面对上文的实施例进行了描述。实际上，由于浮动板108、110和偏压元件112提供的顺应性的原因，被附接到从动轴104的碾碎轮80能够在这两个极限位置之间浮动，以便自然地补偿被馈送通过机器10的片材货料116的体积。偏压元件112的强度能够根据需要被调整以便确保片材货料116可靠地转变成空隙填充材料118。然而，过量偏压力并非是严格必须的。空隙填充机器应该以平稳且可靠的方式推动片材货料116通过机器10。由浮动碾碎轮80提供的顺应性有助于实现平稳操作。此外，本文描述的浮动碾碎轮80可以通过减少片材货料116被碾碎轮80压塌、折叠或弄皱时的阻力而减少马达28消耗的功率。此外，浮动设计也可以适应不同大小（例如，15或者30英寸宽度）和密度（例如，30、35或者44磅重量）的片材货料116而不需要调整碾碎轮80之间的间距。

浮动设计的附加益处在于，其在碾碎轮80的下游侧和上游侧之间产生了机械反馈回路。如果空隙填充材料聚积在碾碎轮的下游，则背压试图分开碾碎轮80，从而减小在片材货料上的牵引力，这会减小入口侧上的馈送速率。类似地，一旦下游侧上的背压减弱，则碾碎轮80处的牵引力增加并且上游侧上的馈送速率增加。

图13A-D各自示出了从不同角度观察的机器10的部分剖切视图。在每种情况下，显示了沿机器的从入口端口130向出口端口38延伸的中线截取的顶部、底部和出口壳30、32、34。其它部件被完整示出。图13A示出了大体从出口侧且稍在机器下方观察的机器10的等轴视图。图13B示出了大体从入口侧且稍在机器上方观察的机器10的等轴视图。图13C示出了机器10的侧视图，其中下游方向大体是如箭头D1所示的从右到左。图13D示出了入口端口130的简化细节视图。如图3和图13A-13C所示，入口斜槽36的大小和形状在入口端口130和内部驱动组件42之间是变化的。入口斜槽36的这种形状变化有助于将片材货料116立即转变成用于空隙填充的三维材料。在至入口斜槽36的入口端口130处，斜槽具有大体扁平形状以便接收平坦片材货料116。随着片材货料116在下游方向上前进，入口斜槽的侧面会聚从而减小片材货料116的宽度。在过程中，片材货料116的高度增加。因此，入口斜槽36的高度在下游方向上增加。

在所示实施例中，入口斜槽36的侧面由在顶部和底部壳30、32上的侧壁132、134限定。这些侧壁132、134与内部驱动组件42的框架上的侧壁88对齐并配合，以便从入口端口130逐渐减小片材货料116的宽度直到片材到达碾碎轮80。入口斜槽36的顶部和底部由被附接到顶部壳30的入口斜槽面板48和在底部壳32上的斜槽表面50限定。斜槽表面50和斜槽面板48将片材货料116引导到在内部驱动组件42的框架上的上和下壁84、86之间的体积内。此外，斜槽表面50和斜槽面板48在最接近入口端口130的上游位置处最接近彼此并且在下游方向上逐渐分开，从而允许片材货料116高度增加直到片材到达碾碎轮80。

至入口端口130的进口向下弯曲从而容易地接收来自供应柜16的片材货料116。在替代性实施例中，入口端口130可以向上弯曲从而接收被存储在机器10上方的片材货料。入口端口130的形状由底部壳32上的倒圆入口表面138部分限定，这有助于将片材货料116的行进方向从大体竖直行进路径逐渐转变成大体水平行进路径。在顶部壳30上的悬挂部136补充了入口表面138的形状以便将片材货料116进一步引导到入口斜槽36中。能够相对于上游方向和下游方向限定入口斜槽36的特定尺寸特征，所述方向沿着机器10的从入口斜槽36到出口斜槽60的中线截取且垂直于驱动轴98和碾碎轮80的旋转轴线A3。如其它附图中所示，在图13C中由箭头D1指示下游方向。上游方向简单地与下游方向相反。在所示实施例中，悬挂部136在上游方向上延伸超出入口表面138。此外，入口端口130相对于下游方向向下成角度且由角度P4所示。在一些实施例中，入口端口130向下成角度的角度处于在45和75度之间的范围内。在一些实施例中，入口端口130向下成角度的角度处于在30和90度之间的范围内。悬挂部136和向下成角度的入口端口130提供优于常规"笔直"设计的安全性改进，因为内部驱动组件42的移动部件被阻挡且不能接近。入口端口130的向下角度降低了操作者的手指、首饰或者其它的异物进入入口斜槽36的风险。此外，即使入口端口130保持足够宽以适应片材货料116的期望的宽度，仍可以相对于常规设计缩短入口斜槽36并且减小机器10的体积。例如，从入口端口130到碾碎轮80的侧向距离可以小于32英寸。

图13D示出了入口端口130和悬挂部136的简化细节视图。在这种具体实施例中，悬挂部136延伸超出在底部壳32上的入口表面138达距离E1。在一些实施例中，距离E1可以在大约20-60mm之间的范围内，尽管必要的话可以使用较短的或者较长的距离以便在适当的纸馈送和操作者安全性之间取得平衡。此外，悬挂部136向下延伸成部分地或者完全地封闭在顶部和底部壳30、32之间的竖直间隙。在顶部和底部壳30、32之间的间隙或者间距S1应该足够大以便允许片材货料116自由地进入入口斜槽36。在入口表面138最接近上部壳30且开始弯曲远离上部壳30的位置处沿垂直于下游方向D1的方向获取尺寸S1。该尺寸S1可以在大约20-60mm之间。在不包括悬挂部136的常规机器中，这个代表性间隙尺寸S1增加了操作者的手指、首饰或者其它异物进入入口斜槽36的风险。在所示实施例中，竖直间隙被悬挂物136阻挡，这将竖直间隙减小到尺寸G1。沿着与尺寸S1相同的方向且在相同的位置处获取尺寸G1。优选地，尺寸G1足够小以降低操作者的手指、首饰或者其它的异物进入入口斜槽36的风险。尺寸G1可以小于大约15-25mm。在所示实施例中，G1小于尺寸S1的大约四分之一。换言之，悬挂部136向下延伸成阻挡间隙间距S1的大约四分之三（由刻度线148指示）。因此，例如，如果S1是大约60mm，则G1可以是大约15mm或者更小。根据竖直间隙S1的大小和悬挂延伸量E1，悬挂部136可以向下延伸成阻挡更多或更少的间隙。在一种实施例中，悬挂部136基本阻挡全部间隙。即，悬挂部136可以在入口表面138下方延伸，使得延伸距离E1足够大以允许片材货料116进入入口端口130并朝着下游方向D1转向。在其它实施例中，例如当间距尺寸S1较小时，悬挂部136向下延伸成阻挡间距S1的四分之一（刻度线144）。为了给出另一示例，如果S1是大约30mm，则G1可以是大约22mm或者更小。在其它实施例中，悬挂部136向下延伸成阻挡间距S1的一半（刻度线146）。为了说明这个示例，S1可以是大约40mm，并且G1可以是大约20mm。在每种情况下，G1均是基本小到阻挡手指或异物直接直线地接近机器10内的危险的驱动系部件。

虽然本发明的前述书面描述使得本领域技术人员能做出和使用目前被认为是本发明的最佳实施方式的实施例，但本领域技术人员将理解和认识到存在本文所描述的具体实施例、方法和示例的变型、组合和等价方案。例如，在所示实施例中的碾碎轮80被大体定向成在内部驱动组件42内处于竖直方向。在替代性实施例中，驱动和从动轴98、104以及碾碎轮80可以绕水平布置的旋转轴旋转。因此本发明不应受到上文所描述的实施例、方法和示例的限制，而是仅受到所要求保护的本发明的范围和精神内的所有实施例和方法的限制。

Claims (9)

1.一种用于将片材货料材料转变成三维空隙填充材料的机器，所述机器包括：

入口斜槽；

出口斜槽；

内部驱动组件，所述内部驱动组件包括用于使多个相对的碾碎轮旋转的马达和功率传输系统，所述碾碎轮从所述入口斜槽拉出所述片材货料并将所述空隙填充材料全部沿着下游方向推到所述出口斜槽，所述内部驱动组件进一步包括：

固定驱动马达和第一功率传输装置的框架，所述第一功率传输装置适于使得驱动轴旋转，第一组碾碎轮在所述驱动轴上旋转；

固定从动轴的子框架，第二组碾碎轮在所述从动轴上旋转，其中，第二功率传输装置适于使得所述从动轴绕基本平行的旋转轴线以与所述驱动轴同步旋转的方式旋转，并且其中，所述子框架被可移动地附接到所述框架，以便允许所述从动轴和第二组碾碎轮至少部分地在下游方向和相反的上游方向上移位；

其中，所述入口斜槽进一步包括由相对的顶壁和底壁以及相对的侧壁限定的内部体积；

其中，在所述顶壁和底壁之间的间距在最接近入口端口的上游位置处最小并且在最接近所述碾碎轮的位置处在下游方向上逐渐增加，

其中，在所述侧壁之间的间距在最接近所述入口端口的上游位置处最大并且在最接近所述碾碎轮的位置处在下游方向上逐渐减小，并且

其中，所述入口斜槽进一步包括成角度的入口端口，所述成角度的入口端口具有从所述底壁延伸的下入口表面和从所述顶壁延伸且在上游方向上延伸超出所述下入口表面的上悬挂部，所述上悬挂部也相对于下游方向向下成角度。

2.根据权利要求1所述的机器，其中，所述子框架在枢转点处被可枢转地附接到所述框架，所述枢转点位于相对的碾碎轮之间的空间的侧向外部并且在允许所述子框架和所述从动轴至少部分地在下游方向和上游方向上枢转的位置处。

3.根据权利要求2所述的机器，其中，所述枢转点位于所述驱动轴和所述从动轴的旋转轴线上游的位置处，并且其中，所述从动轴和第二组碾碎轮至少部分地在下游方向上可移位远离所述驱动轴和所述第一组碾碎轮。

4.根据权利要求2所述的机器，其中，所述枢转点位于所述驱动轴和所述从动轴的旋转轴线下游的位置处，并且其中，所述从动轴和第二组碾碎轮至少部分地在上游方向上可移位远离所述驱动轴和所述第一组碾碎轮。

5.根据权利要求4所述的机器，其中，所述第一组碾碎轮和所述第二组碾碎轮具有限定外部扫略直径的凸起；

其中，当所述从动轴和所述第二组碾碎轮没有在上游方向上移位时，所述第一组碾碎轮和所述第二组碾碎轮的所述外部扫略直径重叠；并且

其中，当所述从动轴和所述第二组碾碎轮在上游方向上移位时，所述第一组碾碎轮和所述第二组碾碎轮的所述外部扫略直径不重叠。

6.根据权利要求5所述的机器，其中，当所述从动轴和所述第二组碾碎轮在上游方向上移位并且所述第一组碾碎轮和所述第二组碾碎轮的所述外部扫略直径不重叠时，一个或更多个齿轮构成的所述第二功率传输装置继续使得所述从动轴以与所述驱动轴同步旋转的方式旋转。

7.根据权利要求1所述的机器，其中，所述子框架包括第一浮动板和第二浮动板，所述第一浮动板和所述第二浮动板将所述从动轴的第一端和第二端可移动地固定到所述框架，每个浮动板均可独立地移动并且被偏压元件驱使到关闭位置。

8.一种用于将片材货料材料转变成三维空隙填充材料的机器，所述机器包括：

入口斜槽；

出口斜槽；

内部驱动组件，所述内部驱动组件包括用于使多个相对的碾碎轮旋转的马达和功率传输系统，所述碾碎轮从所述入口斜槽拉出所述片材货料并将所述空隙填充材料全部沿着下游方向推到所述出口斜槽，所述入口斜槽进一步包括由相对的顶壁和底壁以及相对的侧壁限定的内部体积；

其中，在所述顶壁和底壁之间的间距在最接近入口端口的上游位置处最小并且在最接近所述碾碎轮的位置处在下游方向上逐渐增加，

其中，在所述侧壁之间的间距在最接近所述入口端口的上游位置处最大并且在最接近所述碾碎轮的位置处在下游方向上逐渐减小，并且

其中，所述入口斜槽进一步包括入口端口，所述入口端口具有下入口表面和在上游方向上延伸超出所述下入口表面的上悬挂部，所述上悬挂部也相对于下游方向向下成角度，以便在所述下入口表面最接近所述顶壁的位置处阻挡沿与下游方向垂直的方向取得的在所述顶壁和底壁之间的间距。

9.根据权利要求8所述的机器，其中，所述上悬挂部向下延伸达所述顶壁和底壁之间的间距的至少四分之一的距离。

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