CN111016293A - 一种纸张转换设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种纸张转换设备及控制方法，纸张转换设备包括固定架和安装在固定架上的主体，主体连接三维成型组件使纸幅转换成型，主体包括压纸机构和切割机构，主体一端设有排料出口，纸幅依次经过三维成型组件、压纸机构和切割机构形成三维枕状纸垫并由主体排料出口排出；压纸机构包括上下两个相互啮合的压花轮，上压花轮的一端面或两端面设有压花轮圆盘，上、下压花轮旋转压制纸垫中间形成压花，同时压花轮圆盘与下压花轮配合将纸垫沿输送方向形成不连续的刺穿而使纸垫侧边缘不易散开，成型的纸垫使用时缓冲效果更佳。

Description

一种纸张转换设备及控制方法

技术领域

本发明公开一种纸张转换设备及控制方法，按国际专利分类表(IPC)划分属于包装材料成型技术领域。

背景技术

缓冲纸垫机是将纸张如牛皮纸等加工转换成纸垫的设备，制成的缓冲纸垫具备有填充、包裹、定位、缓冲等功能，对于不同形状和防震要求的产品，都能起到包装保护的效果。缓冲纸垫是将牛皮纸卷放在纸卷缠绕辊上，通过成形机构使得牛皮纸的边缘卷起形成三维枕状结构，牛皮纸可以为一层或者多层，然后通过压纸结构使得成形后的纸垫中央压紧，压纸成形后的纸垫通过切割机构完成切割，切成具有一定长度和数量的纸垫。

现有设备中的压纸机构，虽然对纸垫进行压紧，但实际使用中，纸垫容易散开，缓冲效果极大降低。

现有一种用于切割纸垫的旋转切割机构，切割刀片通过两侧的夹持板和夹持垫上的通孔通过螺丝螺母固定，由于螺丝螺母固定切割刀时会在夹持垫的外面突出，旋转切割机构配合切割纸垫时，夹持垫外面螺丝螺母的突出部分没有遮挡。另外，现有结构中没有调节切割刀的设计，在切割刀长时间切割纸垫时，切割刀可能会发生偏移，导致在切割纸垫时切割刀与刀垫没有完全接触，导致无法正常完成切割功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种纸张转换设备，通过设置刺穿结构使成型的纸垫不易散开。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纸张转换设备，包括固定架和安装在固定架上的主体，主体连接三维成型组件使纸幅转换成型，主体包括压纸机构和切割机构，主体一端设有排料出口，纸幅依次经过三维成型组件、压纸机构和切割机构形成三维枕状纸垫并由主体排料出口排出；

压纸机构包括上下两个相互啮合的压花轮，上压花轮的一端面或两端面设有压花轮圆盘，上、下压花轮旋转压制纸垫中间形成压花，同时压花轮圆盘与下压花轮配合将纸垫沿输送方向形成不连续的刺穿而使纸垫侧边缘不易散开。

本发明还提供一种纸张转换设备的控制方法，纸张转换设备通过控制器控制纸幅进行转换，所述控制器包括：

控制器，为可编程控制器；

门禁传感器，其用于检测前盖打开或关闭信号并传送到可编程控制器，当可编程控制器接收到前盖打开信号则控制停止整机运行，当可编程控制器接到收前盖关闭信号时控制压纸及切割作业；

初始位置传感器，其设置在切割机构驱动齿轮的一侧，用于检测旋转切割机构的初始位并将信号传送到可编程控制器，当感应到切割刀在初始位置时切割作业正常进行；

缺纸传感器，其设置在压纸机构驱动轮的一侧，用于检测压纸机构中有无纸垫在压制的信号并传递到可编程控制器，可编程控制器接收到有纸垫压制时作业正常进行；

出料传感器，其设置在主体排料出口处用于感应切割后的垫料是否被取走，将检测到的信号传递到可编程控制器。

本发明通过设计压纸机构、切割机构，使成型的纸垫中间压得更深且有部分刺穿达到不易散开的目的，缓冲效果更佳。

附图说明

图1是本发明实施例整机示意图。

图2是本发明实施例整机另一示意图。

图3是本发明实施例主体部分俯视图。

图4是本发明实施例主体部分透视图。

图5是本发明实施例上压花轮示意图(具有上压花盖)。

图6是本发明实施例压花轮盖从前向后打开示意图。

图7是本发明实施例压花轮盖打开正视图。

图8是本发明实施例主体部分A－A剖视图(切割刀在上面)。

图9是本发明实施例主体部分A－A剖视图(上下旋转切割装置对调，切割刀在下面)。

图10是本发明实施例上旋转切割装置示意图。

图11是本发明实施例上旋转切割装置侧视图。

图12是本发明实施例上旋转切割装置左视图。

图13是本发明实施例上旋转切割装置分解图。

图14是本发明实施例下旋转切割装置示意图。

图15是本发明实施例下旋转切割装置侧视图。

图16是本发明实施例下旋转切割装置左视图。

图17是本发明实施例下旋转切割装置分解图。

图18是本发明实施例下旋转切割装置(具有定位块)示意图。

图19是本发明实施例下旋转切割装置(具有定位块)分解图。

图20是本发明实施例切割机构旋转切割状态图。

图21是本发明实施例检测切刀原点元件位置图。

图22是本发明实施例齿轮感应片与整机配合示意图。

图23是本发明实施例缺纸光电传感器位置示意图。

图24是本发明实施例切刀原点位置图。

图25是本发明实施例控制原理图。

图26是本发明另一实施例整体示意图。

图27是本发明实施例收卷机构示意图。

图28是本发明实施例收卷机构分解图。

图29是本发明实施例限位块与整机配合示意图。

图30是本发明实施例限位块与切割装置配合示意图。

图31是本发明实施例限位块与切割装置配合俯视图。

图32是本发明实施例限位块示意图。

图33是本发明实施例切割机构速度变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例：请参阅图1，一种纸张转换设备，包括固定架1和安装在固定架1上的主体3，主体3连接三维成型组件25使纸幅转换成型，主体3包括压纸机构10和切割机构11，主体3一端设有排料出口13，纸幅依次经过三维成型组件25、压纸机构10和切割机构11形成三维枕状纸垫并由主体排料出口13排出。

参阅图1至图9，压纸机构10包括上下两个相互啮合的压花轮，上压花轮28的一端面或两端面设有压花轮圆盘35，上、下压花轮旋转压制纸垫中间形成压花，同时压花轮圆盘35与下压花轮23配合将纸垫沿输送方向形成不连续的刺穿而使纸垫侧边缘不易散开，压花轮圆盘也可以设置在下压花轮侧端，与上压花轮配合实现穿刺。下压花轮23安装在主动轴24上，上压花轮28安装在从动轴38上，电机驱动带动上下压花轮旋转压制成形后纸垫，上压花轮盖36安装在与上压花轮连接的从动轴38的两端，上压花轮盖36的一端与框架16铰链轴29连接，铰链轴方向与纸垫输送方向垂直设置，上压花轮盖36的另一端活动连接在框架上，上压花轮盖36连同上压花轮28一起可以沿着一端的铰链打开，这样容易穿纸且在压纸卡住时容易清除纸屑，解决穿纸和卡纸问题。上压花轮28连接的从动轴38的两端径向方向呈半圆形，从动轴两端通过法兰螺母和弹簧31与上压花轮盖36固定，在松开或拧紧法兰螺母时弹簧偏压的作用力使得上下压花轮啮合得更紧，压制纸垫时不易散开。压花轮圆盘35的直径小于上压花轮28分度圆直径，压花轮圆盘直径要大于上压花轮齿根圆直径，压花轮圆盘35具有向外的斜倒角在压制纸垫的同时更方便将纸垫刺穿。

参阅图10至图13，切割机构11包括上旋转切割装置40和下旋转切割装置41，上旋转切割装置40的主动轴43连接电机，电机驱动上旋转切割装置40从而带动下旋转切割装置41配合切割成形后的纸垫，上旋转切割装置40和下旋转切割装置41可以对调，上旋转切割装置40包括切割刀54、刀座52、夹持板53和切刀轴50，切刀轴50上安装刀座52，夹持板53紧贴刀座52的外表面，切割刀54安装在刀座52的刀槽内，压刀板55紧贴于切割刀54一侧，切割刀54采用侧定位可调结构以微调切割刀54与切割刀垫61之距离，从而更容易切割纸垫。侧定位可调结构包括调节螺丝，调节螺丝穿过刀座52一侧的夹持板53的孔63并向压刀板55延伸进而锁紧定位切割刀54，在夹持板53外侧设有护板或钣金56以挡住锁紧切割刀用的螺丝螺母的凸出部分。图14至图17，下旋转切割装置41包括切割刀垫61、刀垫座59、夹持板60和刀垫轴58，刀垫轴58上安装刀垫座59，刀垫座59外面安装夹持板60，夹持板60上的穿孔钩鼻与上旋转切割装置夹持板53的穿孔钩鼻相配合在切割纸垫的同时将纸垫穿孔，使纸垫不易散开，刀垫座59上的空腔中安装有切割刀垫61，切割刀垫61下面垫有刀垫62，螺栓穿过一侧的夹持板60和刀垫座59顶住切割刀垫61将其锁紧，在螺栓侧夹持板外设有钣金护件。图18、图19所示，刀垫座59两端设有定位块83，夹持板60上设有缺口与定位块83配合实现快速安装，切割刀垫61采用铝制材料，刀垫62采用弹性优力胶板，弹性优力胶板的弹性变形给刀垫向上作用力，使得切割刀垫与切割刀始终接触。如图29至图32，在切割机构11的入口两侧分别设有导向块401，即在上旋转切割装置40’和下旋转切割装置41’一侧设有两导向块401，导向块的间距略小于切割机构有效切割宽度，导向块401固定在框架16上，导向块的进入端呈斜面4012，导向块另一端呈尖头结构4011向上、下旋转切割装置之间插入，本实施例中切割刀可以在上旋转切割装置，也可以设置在下旋转装置。由于纸垫的边缘在切割边缘会出现切不断的现象，故在切割通道的两侧还加了两个限位块，纸垫进入切割通道后，由于限位块对纸垫的横向限位作用，纸垫的宽度进入切割机构时变窄，纸垫在切割刀的中间部分切割，不会出现纸垫边缘切不断的现象。

参阅图1至图4，三维成型组件25包括三维成形架9，三维成形架9呈前窄后宽结构，三维成形架9安装在框架16上，框架16两侧沿三维成形架的两侧导辊6延伸并与导辊配合使纸幅侧边发生卷曲，两侧导辊6的端部设有三维成形架导向头14，两三维成形架导向头14之间的输送通道上设有底三角块15用于提升纸幅的中心区域，框架16后端设有托辊7、8，托辊下面设有纸卷固定辊5，纸卷固定辊5设置在固定架1上，纸卷的纸幅经托辊、三维成型组件、压纸机构、切割机构后由主体排料出口排出，排料出口13设有止回功能的出料口挡块12，出料口挡块12安装在挡板轴上。主体3外设有外壳，外壳包括底盖42和前盖37，前盖37可通过连杆机构21沿着轴旋转打开或者关闭时扣在框架上的弹簧扣17上从而关闭前盖，前盖打开方向与上压花轮盖打开方向相对设置，前盖的旋转轴向与纸垫输送方向垂直设置。

参阅图26至图28，固定架1上安装收卷机构2，收卷机构2位于主体排料出口13的输出侧，收卷机构2包括收卷盘74，收卷盘74转动连接在支架47上，支架47一端与固定架1活动连接以调节收卷盘相对于主体排料出口的位置高度，收卷盘74一侧设有收卷杆78和旋转手柄79，旋转手柄比收卷杆长。

参阅图21至图25，本发明还提供一种纸张转换设备的控制方法，纸张转换设备通过控制器控制纸幅进行转换，所述控制器为可编程控制器，如单片机80或是PLC控制器等，只要能实现可编程的控制器件都可以；门禁传感器19用于检测前盖打开或关闭信号并传送到单片机，当单片机接收到前盖打开信号则控制停止整机运行，当单片机接到收前盖关闭信号时控制压纸及切割作业；初始位置传感器49，设置在切割机构驱动齿轮的一侧，用于检测旋转切割机构的初始位并将信号传送到单片机80，当感应到切割刀在初始位置时切割作业正常进行；缺纸传感器20，设置在压纸机构10驱动轮的一侧，用于检测到压纸机构中有无纸垫在压制的信号并传递到单片机，单片机接收到有纸垫压制时作业正常进行；出料传感器46，设置在主体排料出口13处用于感应切割后的垫料是否被取走，将检测到的信号传递到单片机。下压花轮23旋转轴一侧设有一齿轮感应片81，齿轮感应片81沿着圆周方向设置若干齿，齿轮感应片81与下压花轮23同步同轴转动，检测感应器87即齿轮感应器检测到的旋转齿数以脉冲方式发送给单片机，齿轮感应器是一种U型光电传感器，单片机控制压纸机构按照预设长度进行输送。切割刀在原点位置旋转到切割位置的速度与压花轮的旋转输送速度一致，在离开切割位置到原点位置的时候，切割刀的旋转速度是一个快速加速的过程，然后从原点位置旋转到切割位置发生切割，之后又重复周期性的运动，变化曲线如图33所示。

如图1至图33，一种缓冲纸垫机，包括纸垫机固定架1，收卷机构2，主体部分或主体3，手持盒4，牛皮纸卷固定辊5，托辊7、8，三维成形架9；手持盒4内装控制器，控制器包括单片机，手持盒正面是操作面板，可以在上面输入切割纸垫的长度，切割纸垫的数量，纸垫的输送速度，翻页这些功能，单片机接收到这个输入信息后，就控制直流电机按照这些输入信息进行切割操作，牛皮纸卷固定在纸卷固定辊5上，然后牛皮纸分层经过托辊7、8，也可以两层牛皮纸从托辊7、8之间穿过，托辊7、8也可只采用其中的一根，经过三维成形架9后牛皮纸的侧边缘在导辊6的作用下发生卷曲，再经过压纸机构10之后形成一种中间压花、两端呈枕头状纸垫产品，通过切割机构11将纸垫产品分成一定长度的纸垫产品，切割成一定长度的纸垫产品经过收卷机构收卷成一小卷纸垫，直接就可以拿去包装所要运输保护的物品，非常方便快捷，纸垫是一种消耗的可再生纸，不会对环境造成污染，也不易产生静电影响。成形后的纸垫切割后经排料出口13排出，排料出口13具有出料口挡块12，出料口挡块安装在挡板轴48上，挡板轴48具有挡板转销，出料口挡块12呈止回阀设计，允许切割后的纸垫排出，安全，防止手伸进排料出口受伤。

如图1至图6，本发明实施例中主体部分主要包括压纸机构10和切割机构11，牛皮纸卷缠绕后经过三维成形架9的三维成形架导向头14，三维成形架导向头14采用POM材质，经过底三角块15后进入压纸机构10，底三角块15用于提升纸幅的中心区域，尤其是提升纸幅对于压花轮的垂直高度，底三角块15也采用POM材质，三维成形架9和托辊7、8安装在框架16上，靠近框架16的前段两侧安装有一个弹簧扣17，前盖37可通过连杆机构21沿着连杆机构下方的轴18旋转打开或者关闭时扣在弹簧扣17上从而关闭前盖37，前盖37的这种打开方式在维修安装操作时操作人员的视野宽阔，维修安装操作便利。

如图4至图9，压纸机构10包括上下两个相互啮合的压花轮，下压花轮23通过平键26安装在主动轴24上，上压花轮28安装在从动轴38上，上压花轮28与下压花轮23啮合，电机驱动带动上下压花轮旋转压制成纸垫。上压花轮盖36安装在与上压花轮28连接的从动轴38的两端上，从动轴38的径向方向呈半圆形，上压花轮盖36通过螺栓螺孔与轴承两端固定连接，上压花轮盖36的一端通过铰链轴29连接，铰链轴29两端连接开口销30，上压花轮28两端安装有压花轮圆盘35，通过深沟球轴承34安装固定，压花轮圆盘35还通过C型弹性挡圈33固定；上压花轮28的从动轴38两端通过六角法兰螺母32和弹簧31固定，在松开或拧紧螺母时弹簧偏压的作用力使得上下压花轮啮合得更紧，压制纸垫时不易散开；除从动轴38采用40Cr(40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一)外，其余材料均采用硬质普通碳钢。上压花轮盖的另一端具有两个U型缺口，U型缺口通过螺栓安装在铰链轴销27上，螺栓上连接五星把手39，通过五星把手39松开螺栓，就可以把上压花轮盖36连同上压花轮28一起沿着另一端的铰链打开，这样容易穿纸且在压纸卡住时容易清除纸屑，解决穿纸和卡纸问题。两压花轮打磨得更加光滑，在压制成形后的纸垫时中间压制得更深更紧，避免纸垫从中间散开。压纸机构10的上压花轮28还可具有压花轮圆盘35，压花轮圆盘35的直径小于上压花轮28分度圆直径，压花轮圆盘35具有向外的斜倒角，在压制纸垫的同时将纸垫刺穿，使纸垫侧边缘不易散开。

如图4、图6、图8所示，切割机构11包括上旋转切割装置40和下旋转切割装置41，上旋转切割装置40的主动轴43连接直流电机22的侧轴承，直流电机22的侧轴承安装在电机轴承座44上，直流电机22驱动上旋转切割装置从而带动下旋转切割装置41配合切割成形后的纸垫。直流电机22的侧轴承连接一涡轮涡杆减速器45，涡轮涡杆减速器以较小的速度驱动切割机构11的上旋转切割轴，在长时间候切割刀发生严重磨损时需要更换切割刀时，可通过单片机如PIC单片机(在现有技术中常采用单片机来控制)控制旋转切割轴旋转将切割刀旋转到合适的位置，然后进行换刀操作，在切割垫发生磨损需要更换时也是如此操作，此过程旋转切割轴的速度不宜过快，太快则无法观察切割刀的位置，也无法进行换刀。在现有技术中采用的是在旋转切割轴上设置一个缺口，通过使用配套工具卡纸旋转切割轴上的缺口手动将切割刀旋转到合适的位置进行换刀，手动操作麻烦，还需要一个配套工具，工具也很容易发生丢失，而本方案中的自动控制旋转换刀则可以解决这个问题。若还是采用手动工具旋转的话，切割机构较重，涡轮涡杆减速器也会给旋转切割轴很大的阻力，手动工具旋转换刀的话是非常费力的。

如图10至图13，上旋转切割装置或机构中主动切刀轴50左侧安装有调心球轴承57，主动切刀轴50上安装刀座52，夹持板53紧贴刀座52位于刀座52的外表面，切割刀54安装在刀座52上，螺栓穿过夹持板53和刀座52外表面的螺孔顶住压刀板55，压刀板55与切割刀54紧贴，这样切割刀54就被锁紧固定在刀座52上，刀座52外面安装有护板或钣金56；切割刀54、压刀板55等均采用硬质普通碳钢；如图14至图17，下旋转切割装置或机构中刀垫轴58通过平键51与驱动齿轮连接，刀垫轴58上安装刀垫座59，刀垫座59外面安装夹持板60，夹持板60上的穿孔钩鼻与上旋转切割装置40上的穿孔钩鼻相配合在切割纸垫的同时将纸垫穿孔，使纸垫不易散开，刀垫座59上的空腔中安装有切割刀垫61，切割刀垫61下面垫有刀垫62，螺栓穿过夹持板60和刀垫座59外表面的螺孔顶住切割刀垫61将其锁紧；切割刀垫61采用铝制材料，刀垫62采用弹性优力胶板，其他的均采用普通碳钢；切割刀54与刀座52采用螺丝固定，刀座52外面连接一钣金56，钣金56与刀座52上方通过螺丝固定，压刀板55插在刀座52和切割刀54之间，螺丝穿过夹持板53和刀座52的螺孔，固定顶住压刀板55，从而固定锁紧切割刀54，钣金56可以挡住螺丝固定刀座以及切割刀时螺丝螺母的凸出部分；调节螺丝位于切刀轴上，调节螺丝可以微调切刀与刀座之间的距离，在切刀与高分子刀座垫接触时，特别是切刀刀刃与高分子刀座垫接触不平行时，切刀刀刃边缘一边高一边低，可以调节切刀与高分子刀座垫平行无缝接触，从而更容易切割纸垫。

切刀轴通过齿轮旋转驱动带动，刀座垫固定安装在切刀轴上，切刀轴通过平键与齿轮连接固定，刀座垫安装在夹持板上，弹性垫下面垫了一个弹性优力胶板，高分子刀垫和切刀在齿轮带动旋转时，两刀接触在垂直于纸垫平面方向上切割纸垫，切刀具有一定寿命，长时间切割时切刀会发生磨损，高分子刀垫下面再垫一个弹力优力胶板，切刀磨损时，弹力优力胶板的弹性变形可以给高分子刀垫向上的一弹力，使得高分子刀垫与切刀无缝接触，快速切割纸垫，不至于切刀与高分子切割刀垫接触不到，切不断成形后的纸垫。切割刀垫61采用硬质耐磨铝制材料，切割刀突出的刀刃与弹性垫在垂直于纸垫的切割方向时产生更大的力，高效切割纸垫而不会产生切削屑，也不会损伤切割刀，切割机构的弹性垫安装在上旋转切割装置上，切割刀安装在下旋转切割装置上，在维修及操作时切割刀不会出现在上面，避免了操作时人可能会触碰到切割刀发生损伤，增加了操作安全性，现有技术切割刀垫采用PE较软材质，切割刀与其配合切割时会产生切削屑，切割垫容易发生磨损，采用铝制的切割垫解决了这一问题。

作为另外一种可替代的方式，上旋转切割装置40和下旋转切割装置41可以对调，其旋转轴也可以对调，如图9，显示具有切割垫的上旋转切割装置40’,具有切割刀的下旋转切割装置41’，具有切割刀的上旋转切割装置40’安装在下面，切割机构11在切割纸垫时，切割垫只会旋转裸露在上面，而切割刀始终在下面，操作人员在操作维修设备以及在纸垫机运行过程中，避免操作人员触碰到切割刀发生损伤。刀垫座59还可具有定位块83,这样切割垫切割垫在安装时容易实现定位，操作安装便捷，不会发生安装错位，不需要人员足够多的操作熟练度。在图20中显示了切割刀在上，切割垫在下的切割机构旋转切割状态图，显而易见的切割刀在下，切割垫在上的方式调换位置即可。

对应于具有切割垫的上旋转切割装置40’,具有切割刀的下旋转切割装置41’的这种方式，上压花轮盖36’的打开方式从前向后打开，如图6箭头所示，参照图7和图9，也即是从切割机构11向压纸机构10的方向旋转打开，压花轮圆盘35的圆周始终是垂直于水平面的，上下压花轮间平行接触，压花轮圆盘35的刺穿纸作用不受影响，若是压花轮盖从左向右或者从右向左打开，圆周与水平面是不平行的，压花轮圆盘的刺穿作用会受到影响。压花轮盖的这种打开方式，旋转切割刀在下方，在操作时还不会碰到切割刀，避免操作人员不小心碰到发生损害。

纸垫进入切割机构11的速度由上下压花轮28、23的圆周速度确定，纸垫的输送速度基本等于压花轮的圆周速度，切割机构11将纸垫切割分离。如图4，在纸垫设备框架16的前面左侧安装有一门禁传感器19，在纸垫设备的前盖37打开时，门禁传感器19检测到盖子打开信号，盖子打开信号传送到单片机80，单片机80就可以控制停止其它机构的驱动，在盖子关闭时，门禁传感器19检测到盖子关闭信号，盖子关闭信号传递到单片机80，单片机80可以正常驱动其他机构的运行，这样可以增加安全保护作用，盖子打开时，若其它机构还可以正常运行，则操作就存在很大的安全隐患。在纸垫设备的底盖左侧还有一进纸按钮82，可以人工长按按钮使得压花机构带动纸垫向前进，在需要更换纸卷时可以手动按下此按钮，将残留的一部分纸垫排出。

如图21，位于旋转切割机构下旋转齿轮的右侧具有一感应盘85，感应盘具有缺口形成U形，并与初始位置传感器49即光电传感器配合可以感应切刀原点的位置，也即是检测旋转切割器的初始位置；如图24，感应切割刀原点位置，切刀与切割通道正向成一个θ，防止切割刀位置不对，纸垫在进入切割机构11的切割通道时堵住，若感应到切刀原点位置不对时，系统运行中则可以自动调节，若突然断电了，则要进行手工调节。驱动电机驱动带动压花机构运动，旋转切割机构的左侧具有一涡轮涡杆减速器45，电机驱动涡轮涡杆减速器45以较小的进给速度驱动旋转切割机构辊轴的速度减速，在刚开始切割时可以观察旋转切割刀所在的位置，方便调刀，也可以在切割刀长时间切割后刀具磨损严重需要更换时使得旋转切割轴的速度减小，方便切刀在合适的位置更换刀片。单片机80可以控制调节刀轴的旋转速度，让切割刀旋转到合适的位置进行换刀，自动旋转换刀，减少了配套的工具，避免工具的丢失，而且如果是手动旋转换刀的话，由于刀轴的驱动齿轮很重，涡轮涡杆减速器还会给旋转刀轴很大阻力，手动用工具旋转刀轴换刀是非常费力的。在压纸机构10驱动轮的侧面，也就是齿轮感应片81的右上方的位置安装有缺纸光电传感器(在图中只显示了传感器固定座86，未显示光电传感器)，若检测到压纸机构10中有纸垫在压制，该光电传感器可以将检测到的信号传递到单片机80，该电子控制控制设备则可以控制驱动其他机构的运行，若没有检测到该信号，则单片机80将控制停止其他机构的运行。在排料出口13的上方具有一出料传感器46，可以感应切割后的垫料是否被取走，若垫料取走，稍停留一会儿(零点几秒等)，出料传感器检测到的信号传递到单片机80，单片机驱动其它机构运行完成切割，若垫料还未被取走，则单片机80不驱动其它机构运行。

与下压花轮旋转轴驱动电机的另一侧不可旋转地安装有一齿轮感应片81，齿轮感应片沿着圆周方向布置了50个齿，齿轮感应片可以随着下压花轮旋转轴一起同步同轴转动，齿轮感应器即U型光电传感器通过与相对齿轮感应片初始位置可以检测到齿轮感应片转了多少个齿，一个齿对应的纸垫长度大约为7mm，检测到的齿数以脉冲方式发送给单片机，单片机控制切割机构按照该长度进行分离切割操作；单片机可以存储目前期望纸垫长度值和纸垫期望的输送速度。一个齿对应的纸垫长度就是纸垫长度的精度，齿轮感应片的齿越多，精度就越高，目前纸垫的长度误差在1-2齿，也就是7-14mm的误差。当要切割一定长度的纸垫时，输入切割纸垫的目标长度，齿轮感应片就会旋转对应的齿数，单片机会控制切割机构发生切割分离操作，单片机可以存储多个目标纸垫长度值和目标纸垫输送速度值。切割刀在原点位置旋转到切割位置的速度与压花轮的旋转输送速度一致，在离开切割位置到原点位置的时候，切割刀的旋转速度非常快，是一个快速加速的过程，只需零点几毫秒的时间就旋转到了原点位置，然后从原点位置旋转到切割位置发生切割，之后又重复周期性的运动。速度变化曲线如图33所示，此过程旋转切割刀发生了先急剧加速后与压花轮同步旋转切割的速度运转到切割位置发生纸垫切割。

如图26至图28，本发明在纸垫设备的固定架或立架上还可以安装连接一手动收卷机构2，收卷机构2目前是采用人工收卷的方式，收卷机构2位于主体的排料出口13的前方，从立架向前延伸。连接杆固定件65安装套在主体部分的下方固定架的支柱64上，活动封板66与连接杆固定件65用螺丝螺母固定在固定架的支柱上，五星把手67分别与连接杆固定件65和活动封板66连接，把手与连接杆固定件65通过六角头螺栓68固定，把手可以调节收卷连接杆69与连接杆固定件之间的松紧以及角度，五星把手可以调节活动封板66与连接杆固定件之间的松紧以及连接杆固定件相对与支柱64的位置高度。收卷固定杆70与收卷连接杆69固定连接，紧定手柄71安装在收卷连接杆69的下方，手动调节紧定手柄可以调节收卷连接杆69与收卷固定杆70之间的松紧。收卷固定杆70上方连接固定杆72，固定杆72上方通过收卷轴承座73与收卷盘74连接，具体通过深沟球轴承75、收卷转轴76和弹性挡圈77固定，收卷盘74可绕收卷转轴76转动；收卷杆78固定安装在收卷盘74前面，旋转手柄79安装在收卷杆78的下方，比收卷杆78长，转动旋转手柄79即可完成对切割纸垫的收卷。除了收卷轴承座采用6061合金外，其余收卷机构部件均采用普通碳钢，成本较低。安装拆卸方便，在不需要收卷机构2时，松开螺栓螺母，将连接杆固定件65和活动封板66拆卸下来，即可将收卷机构2拆卸下来，其余部件零散拆开可放入盒子中，安装时将各部件安装连接上去即可。

如图1，牛皮纸卷放在上面，纸卷固定辊5是可以滚动旋转的，旋转阻力是非常小的，减小向上牵引时所需的牵引力，牛皮纸进给牵引顺畅，但牛皮纸卷因重力会向下压了偏移1mm左右，在偏移的误差范围内，精度比较高。如图26所示，牛皮纸卷放在下面，纸卷在下方的支架上承重稳定，纸卷不会发生偏移，纸卷固定辊5的旋转阻力较大，经导向辊向上牵引时所需的牵引力较大，纸卷承载稳定。

本发明的固定架下面安装万向轮，以方便移动整机。

本发明实施例技术特点如下：

1、上下压花轮，齿光滑，压制纸垫时所受到的阻力更小，纸垫中间压得更深，不易散开；压花轮圆盘，直径小于压花轮分度圆直径，向外的斜倒角，在压制纸垫的同时将纸垫刺穿，使纸垫侧边缘不易散开；压花轮盖铰链轴销方式连接，从前向后打开，在卡纸的时候可以打开清除卡住的垫料，从前向后打开压花轮圆盘圆周始终是垂直于水平面的，压花轮圆盘刺穿纸的作用不受影响；

2、旋转切割刀的刀座外面安装有一钣金，挡住固定切割刀的螺丝突出部分；切刀轴上有两个调节螺母，微调切刀与切割垫之间的距离，让切割刀与切割垫紧密接触顺利切割纸垫；铝制耐磨切割垫下方垫有一个弹性垫，切割垫不会产生切削屑，不易损坏，也不容易磨损切割刀，弹性垫的反作用力还会给切割垫一个向上的作用力，使得切割垫与切割刀紧密配合接触顺畅切割纸垫；切割垫的刀垫座具有定位块，切割垫在安装时容易实现定位，操作安装便捷，不会发生安装错位，不需要人员足够多的操作熟练度；

3、旋转切割机构的控制，单片机控制切割刀从原点位置到切割位置与压纸机构旋转轴的速度保持一致，从切割位置到原点位置时一个快速加速的过程；缺纸传感器，位于压纸机构驱动轮左侧，检测到压纸机构有纸垫，则单片机控制其它机构正常运行，若无纸垫，则控制停止其它机构运行；门禁传感器，位于U型架侧面，在纸垫机盖子打开时，检测到盖子打开，则单片机控制停止其它机构运行，盖子关闭好才驱动其它机构正常运行；取料传感器，位于纸垫机排料出口，若切割后的纸垫在排料出口还未取走或者还未掉下来，则取料传感器检测到后传输给单片机，单片机则停止其它机构额驱动运行，若垫料取走，则其它机构正常运行。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (14)

1.一种纸张转换设备，其特征在于：包括固定架和安装在固定架上的主体，主体连接三维成型组件使纸幅转换成型，主体包括压纸机构和切割机构，主体一端设有排料出口，纸幅依次经过三维成型组件、压纸机构和切割机构形成三维枕状纸垫并由主体排料出口排出；

压纸机构包括上下两个相互啮合的压花轮，上压花轮的一端面或两端面设有压花轮圆盘，上、下压花轮旋转压制纸垫中间形成压花，同时压花轮圆盘与下压花轮配合将纸垫沿输送方向形成不连续的刺穿而使纸垫侧边缘不易散开。

2.根据权利要求1所述的一种纸张转换设备，其特征在于：下压花轮安装在主动轴上，上压花轮安装在从动轴上，电机驱动带动上下压花轮旋转压制成形后纸垫，上压花轮盖安装在与上压花轮连接的从动轴的两端上，上压花轮盖的一端与框架铰链轴连接，铰链轴方向与纸垫输送方向垂直设置，上压花轮盖的另一端活动连接在框架上，上压花轮盖连同上压花轮一起可以沿着一端的铰链打开。

3.根据权利要求2所述的一种纸张转换设备，其特征在于：上压花轮连接的从动轴的两端径向方向呈半圆形，从动轴两端通过法兰螺母和弹簧与上压花轮盖固定。

4.根据权利要求1所述的一种纸张转换设备，其特征在于：压花轮圆盘的直径小于上压花轮分度圆直径，压花轮圆盘具有向外的斜倒角在压制纸垫的同时更方便将纸垫刺穿。

5.根据权利要求1所述的一种纸张转换设备，其特征在于：切割机构包括上旋转切割装置和下旋转切割装置，上旋转切割装置的主动轴连接电机，电机驱动上旋转切割装置从而带动下旋转切割装置配合切割成形后的纸垫，上旋转切割装置和下旋转切割装置可以对调，上旋转切割装置包括切割刀、刀座、夹持板和切刀轴，切刀轴上安装刀座，夹持板紧贴刀座的外表面，切割刀安装在刀座的刀槽内，压刀板紧贴于切割刀一侧，切割刀采用侧定位可调结构以微调切割刀与刀垫之距离，从而更容易切割纸垫，在切割机构的入口两侧分别设有导向块以限位纸垫进入的横向宽度。

6.根据权利要求5所述的一种纸张转换设备，其特征在于：侧定位可调结构包括调节螺丝，调节螺丝穿过刀座一侧的夹持板并向压刀板延伸进而锁紧定位切割刀，在夹持板外侧设有护板以挡住锁紧切割刀用的调节螺丝的凸出部分，切割机构一侧的两导向块的间距略小于切割机构有效切割宽度，导向块的进入端呈斜面，导向块另一端呈尖头结构。

7.根据权利要求5所述的一种纸张转换设备，其特征在于：下旋转切割装置包括切割刀垫、刀垫座、夹持板和刀垫轴，刀垫轴上安装刀垫座，刀垫座外面安装夹持板，该夹持板上的穿孔钩鼻与上旋转切割装置夹持板的穿孔钩鼻相配合在切割纸垫的同时将纸垫穿孔，使纸垫不易散开，刀垫座上的空腔中安装有切割刀垫，切割刀垫下面垫有刀垫，螺栓穿过一侧的夹持板和刀垫座顶住切割刀垫将其锁紧。

8.根据权利要求7所述的一种纸张转换设备，其特征在于：刀垫座两端设有定位块，夹持板上设有缺口以与定位块配合实现快速安装，切割刀垫采用铝制材料，刀垫采用弹性优力胶板，弹性优力胶板的弹性变形给刀垫向上作用力，使得切割刀垫与切割刀始终接触。

9.根据权利要求1所述的一种纸张转换设备，其特征在于：三维成型组件包括三维成形架，三维成形架呈前窄后宽结构，三维成形架安装在框架上，框架两侧沿三维成形架的两侧导辊延伸并与导辊配合使纸幅侧边发生卷曲，两侧导辊的端部设有三维成形架导向头，两三维成形架导向头之间的输送通道上设有底三角块用于提升纸幅的中心区域，框架后端设有托辊，托辊下面设有纸卷固定辊，纸卷固定辊设置在固定架上，纸卷的纸幅经托辊、三维成型组件、压纸机构、切割机构后由主体排料出口排出，排料出口设有止回功能的出料口挡块，出料口挡块安装在挡板轴上。

10.根据权利要求1至9之一所述的一种纸张转换设备，其特征在于：主体外设有外壳，外壳包括底盖和前盖，前盖可通过连杆机构沿着轴旋转打开或者关闭时扣在框架上的弹簧扣上从而关闭前盖，前盖打开方向与上压花轮盖打开方向相对设置，前盖的旋转轴向与纸垫输送方向垂直设置。

11.根据权利要求1至9之一所述的一种纸张转换设备，其特征在于：固定架上安装收卷机构，收卷机构位于主体排料出口的输出侧，收卷机构包括收卷盘，收卷盘转动连接在支架上，支架一端与固定架活动连接以调节收卷盘相对于主体排料出口的位置高度，收卷盘一侧设有收卷杆和旋转手柄，旋转手柄比收卷杆长。

12.一种纸张转换设备的控制方法，其特征在于：权利要求1至11所述的纸张转换设备，通过控制器控制纸幅进行转换：

控制器，为可编程控制器；

门禁传感器，其用于检测前盖打开或关闭信号并传送到可编程控制器，当可编程控制器接收到前盖打开信号则控制停止整机运行，当可编程控制器接到收前盖关闭信号时控制压纸及切割作业；

初始位置传感器，其设置在切割机构齿轮的一侧，用于检测旋转切割机构的初始位并将信号传送到可编程控制器，当感应到切割刀在初始位置时切割作业正常进行；

缺纸传感器，其设置在压纸机构驱动轮的一侧，用于检测压纸机构中有无纸垫在压制的信号并传递到可编程控制器，可编程控制器接收到有纸垫压制时作业正常进行；

出料传感器，其设置在主体排料出口处用于感应切割后的垫料是否被取走，将检测到的信号传递到可编程控制器。

13.根据权利要求12所述的一种纸张转换设备的控制方法，其特征在于：下压花轮旋转轴一侧设有一齿轮感应片，齿轮感应片沿着圆周方向设置若干齿，齿轮感应片与下压花轮同步同轴转动，检测感应器检测到的齿数以脉冲方式发送给可编程控制器，可编程控制器控制压纸机构按照预设长度进行输送。

14.根据权利要求12或13所述的一种纸张转换设备的控制方法，其特征在于：切割刀在原点位置旋转到切割位置的速度与压花轮的旋转输送速度一致，在离开切割位置到原点位置的时候，切割刀的旋转速度是一个快速加速的过程，然后从原点位置旋转到切割位置发生切割，之后又重复周期性的运动。

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