CN114728427B - 用于对纸张材料卷进行横向切割的切割机器 - Google Patents

用于对纸张材料卷进行横向切割的切割机器 Download PDF

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Abstract

用于对纸张材料卷进行横向切割的机器，该机器包括切割站(T)，在切割站中布置有切割单元(CT)，该切割单元包括绕水平轴线(j)旋转的臂部(3)，并且在臂部上可以安装刀片(2)，该刀片适于对被引入到机器(M)中且被放置在切割站(T)中的一个或更多个纸张材料卷(L)进行横向切割，其中该机器布置有装载站(LS)，在装载站中设置有支撑件(4)以用于对意在对安装在臂部(3)上的刀片(2)进行更换的另外的刀片(20)进行支撑，并且其中所述支撑件(4)连接至移动单元(5)，从而允许该支撑件在所述站(T、LS)之间移动。支撑件(4)总是设置有具有相应销(461)的刀片保持器毂(46)。刀片保持器毂(46)以可移除的方式连接至支撑件(4)。

Description

用于对纸张材料卷进行横向切割的切割机器
技术领域
本发明涉及一种对由纸张材料制成的卷进行横向切割的机器。
背景技术
已知的是，对由纸张材料制成的卷的生产通常涉及到将预定数量的纸幅材绕卷绕轴或管状芯进行卷绕。纸幅材可以由单层或多层叠置的纸构成，并且纸幅材从一个或更多个待压花的母卷展开，如果必要或者经过另外的加工步骤，随后在复卷机中进行最终卷绕。然后，使用切断机器来对由复卷机生产的卷进行横向切割，以获得比卷长度更短的卷筒，这与从母卷展开的纸层的高度相一致。US 6786808、US 5522292和EP 3186042B1中提供了切断机器的示例。通常来说，用于对纸张材料卷进行横向切割的切断机器包括多个纵向通道，在该多个纵向通道中的每一者中均放置有卷和切割头。通过对切割头的动作与用于在相应通道中推进卷的机构进行协调，每个卷均被划分成所需长度的多个卷筒。切割头通常包括圆形刀片，该圆形刀片以预定的角速度绕其自身的轴线进行旋转，并且该圆形刀片由臂部承载，而该臂部又绕与刀片轴线平行的轴线进行旋转，并且该臂部以预定值与刀片轴线间隔开。刀片会受到磨损并且会被定期尖锐化，这会使得刀片的直径逐渐减小。当刀片的直径达到使用的最小值时，有必要用新刀片来更换该刀片。
对于操作者来说，更换磨损刀片是非常危险的任务，这既是由于刀片存在锋利的切割边缘，又是由于刀片的重量和尺寸。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种用于对卷进行横向切割的切断机器，在该切断机器中，借助于自动程序来执行更换磨损刀片，该自动程序允许最小化操作者的干预，并且同时最小化该操作所需的时间。
根据本发明，通过提供具有权利要求1所述的特征的机器已经实现了该结果。本发明的其他特征是从属权利要求的主题。
根据本发明的机器允许借助于自动刀片更换机构来更换磨损刀片，该自动刀片更换机构在可靠性和对于操作者的安全性方面均特别有效，并且确保更换时间与当前的生产要求相符。
附图说明
由于以下描述和附图，本领域中的每位技术人员将会较好地理解本发明的这些和另外的优点和特征，该描述和附图以示例的方式提供，但不应被认为是限制性的，其中：
图1A至图14A表示根据本发明的机器在关于用新刀片来更换磨损刀片的一系列操作步骤中的示意性前视图；
图1B至图14B以相同的顺序表示了图1A至图14A的机器的示意性侧视图；
图15是图1A的放大细节图；
图16是图4B的放大细节图；
图17表示支撑件(4)和承载件(5)的示意性立体图；
图18表示支撑件(4)和承载件(5)的另外的立体图；
图19和图20表示毂(46)的两个立体图；
图21是根据本发明的机器的示意性俯视图，其中，未示出的部分是为了更好地突出其他部分；
图22示意性地表示本发明的另一实施方式。
具体实施方式
简化其基本结构并且参照附图，根据本发明的用于对纸张材料卷进行横向切割的切断机器(M)包括：多个通道(1)，该多个通道限定了用于推进卷(L)的对应路径；以及切割头(CT)，该切割头被布置成执行对卷(L)的横向切割，从而获得具有预定长度的纸卷筒。切割头(CT)被安装在切断机器(M)的切割站(T)中，并且该切割头包括圆形刀片(2)，该圆形刀片被定向成横向于机器(M)的通道(1)，并且该圆形刀片由对应的电动马达来驱动，该电动马达将该圆形刀片控制成绕该圆形刀片自身的旋转轴线(x)以预定的角速度进行旋转。刀片(2)被安装在臂部(3)上，而该臂部又借助于另一电动马达绕与刀片(2)的轴线(x)平行的轴线(j)以预定的速度进行旋转。位于机器(M)的通道(1)中的卷(L)可以同时地朝向切割头(CT)移动，从而借助于刀片(2)来同时对多个卷进行横向切割。用于在通道(1)中推进卷(L)的系统可以是对于本领域中的技术人员来说已知的任何类型。例如，卷(L)被间歇性地移动，并且刀片在每次停止时均会执行横向切割。机器(M)可以配备有用于保持卷的元件，通常称为“压紧器”(E)，这种元件在执行切割期间将卷保持在通道(1)上，并且随后立即将该卷释放。对卷进行处理、保持和横向切割的步骤以及对刀片(2)和臂部(3)的操作，对于本领域中的技术人员来说均是已知的，并且因此将不会进一步详细描述。根据本身已知的结构方案，例如，卷(L)可以借助于作用在卷的背面上的推动器(pusher)(图中未示出)而沿着所述通道(1)移动。本身已知的刀片尖锐化机构(2)可以与切割头(CT)相关联。
该机器(M)配备有用于更换磨损刀片的自动装置。
根据图中所示的实施方式，刀片(2)借助于连结件(32)而被约束至臂部(3)，该连结件具有约束至臂部(3)的后部侧(320)和相反的前部侧，在该前部侧中形成螺纹轴孔(321)。连结件(32)正交于臂部(3)，使得刀片(2)在该刀片被安装在臂部(3)上时与该臂部间隔开。下文另外描述的刀片保持器毂(46)的销(461)被旋拧到形成在连结件(32)的前部侧上的螺纹孔(321)中，该刀片保持器毂意在将刀片(2)约束至连结件(32)。连结件(32)的中心部分(322)借助于传动带(323)而与由臂部(3)承载的电动马达连接。在实践中，通过将销(461)旋拧到螺纹孔(322)中而将刀片(2)约束至连结件(32)的前部分。以本身已知的方式，刀片具有中心孔，该中心孔允许将销(461)定位为穿过相同中心孔。刀片(2)的旋转轴线与连结件(32)的纵向轴线相一致。
根据本发明，用于更换磨损刀片的自动装置包括装载站(LS)，在该装载站中，新刀片(20)被布置成当安装在切割头(CT)上的磨损刀片(2)的直径达到被认为不足以继续使用该磨损刀片的最小值时，对该磨损刀片进行更换。装载站(LS)与切割头(CT)相距预定的距离。在装载站(LS)中存在支撑件(4)，该支撑件适于逐一对新刀片(20)和待更换的磨损刀片(2)进行支撑。所述支撑件(4)被安装在可沿着引导件(6)移动的承载件(5)上，该引导件在装载站(LS)与切割站(T)之间延伸。如下文另外描述的，支撑件(4)由金属板构成，即由具有主要竖向伸展的元件构成，并且该支撑件以可旋转的方式被约束至承载件(5)，使得该支撑件可以绕自身旋转180°。
参照图17和图18中所示的示例，在支撑件(4)的下部分(40)上，该支撑件在该支撑件的两个面(41、42)上均具有凹部(43)，在该凹部中放置有磁体(44)。例如，该凹部(43)和磁体(44)的形状为彼此同轴的环状冠。在凹部(43)上布置有两个定位键(45)，以便于对金属刀片保持器毂(46)进行定位。如图20中所示，金属刀片保持器毂具有：位于相应的后部面上的一系列凹部(460)，该一系列凹部绕该毂自身的轴线(k)周向地布置；以及位于相反的前部面上的具有预定长度的螺纹销(461)。毂(46)以磁性的方式挂到磁体(44)上，并且由于支撑件(4)的键(45)的存在以及由于形成在毂(46)的后部面中的凹部(460)的存在而便于将该毂定位在支撑件(4)上。在装配状态下，毂(46)的销(461)垂直于支撑件(4)而面向外。
如前文所述，支撑件(4)被安装在承载件(5)上，该承载件被约束至在切割站(T)与装载站(LS)之间延伸的引导件(6)，使得支撑件(4)可以在所述站(T、LS)之间沿着由引导件(6)限定的路径双向移动。为此，承载件(5)与对该承载件(5)沿着引导件(6)的移动进行控制的致动器(50)连接。支撑件(4)借助于旋转致动器(54)被约束至承载件(5)，该旋转致动器允许支撑件(4)绕竖向轴线(z)进行旋转。优选地，所述竖向轴线(z)是支撑件(4)的对称中心轴线。而旋转致动器(54)与被安装成在两个引导件(541)上滑动的水平板(540)又成一体，该两个引导件形成在承载件(5)的两个对应侧壁(542)的下边缘上。该承载件具有将所述侧壁(542)的上边缘进行连结的上表面(543)，从而形成将线性致动器(544)容置其中的隔间。线性致动器(544)的套筒(mantle)被固定至承载件(5)的上部表面的下部面，而同时将杆部(stem)连接至水平板(540)。由于引导件(541)和线性致动器(544)，承载件的侧壁的下边缘被定向为正交于其上安装有承载件(5)的引导件(6)。因此，支撑件(4)既可以沿着引导件(6)以正交于引导件(6)的方式移动，也可以绕竖向轴线(z)旋转。在附图中，双箭头“M1”指示承载件(5)沿着引导件(6)的移动，双箭头“M2”指示支撑件(4)垂直于引导件(6)的移动，以及双箭头“M3”指示支撑件(4)绕竖向轴线(z)的旋转。
有利地，该机器(M)设置有用于钝化刀片(2)的装置。例如，所述装置包括气动致动器(7)，在气动致动器的杆部上安装有垫件(70)，该垫件在与使用中的刀片(2)的切割边缘相接触时会使该切割边缘钝化，从而防止负责管理刀片更换的操作者在操纵刀片时受伤。例如，垫件(70)可以由与通常用来制作磨轮的材料相同的材料制成。如图中所示，致动器(7)可以被布置成使得该致动器在正常的机器操作(M)期间不会干涉刀片(2)。为此，致动器(7)被布置成处于与切割单元(CT)适当间隔开的位置，使得只有当致动器(7)将该致动器的杆部抽出并且使垫件(70)朝向刀片(2)的切割边缘移动时，才会使垫件(70)与刀片(2)接触。这种钝化是通过垫件(70)与正在旋转的刀片(2)的切割边缘接触来确定的。
在切割站(T)中，在臂部(3)的背面上安装有齿轮马达(8)，该齿轮马达配备有衬套(80)，该衬套的水平轴线在臂部(3)被定位成处于如下文另外描述的刀片更换构型中时与连结件(32)同轴。齿轮马达(8)被安装在滑动件(81)上，该滑动件借助于相应的致动器(82)而能够被移动至连结件(32)或者从连结件(32)被移出。
上述装置的工作原理如下文所述。
在图1A和图1B的构型中，支撑件(4)在等待接收意在对使用中的刀片(2)进行更换的新刀片。在图2A和图2B中，在站(LS)中的操作者(未示出)已经将新刀片(20)插入在应用于支撑件(4)上的毂(46)上。使用中的刀片(2)已经达到被认为是足以满足该刀片操作使用的最小直径，并且切割单元(CT)的臂部(3)已经被水平放置，使得磨损刀片(2)的轴线与新刀片(20)的轴线处于相同高度，即与毂(46)的定位在支撑件(4)上的销处于相同高度。此外，如通过箭头“W”示意性地指示的，钝化装置(6、60)被激活成用于在刀片(2)旋转时钝化该刀片的切割边缘。随后，操作者退出站(LS)，并且如通过图3A中的箭头“M3”示意性地所指示的，支撑件(4)旋转180°。以此方式，如图3B中所示，支撑件(4)的自由凹部(43)面向装载站(LS)的操作者侧(其他凹部43由已经安装有新刀片20的毂46接合)，即所述站的操作者先前安装新刀片(20)的一侧。同时，通过如通过图3A中的箭头“RW”示意性地指示的使垫件(60)返回到该垫件与待更换的刀片(2)间隔开的初始位置，从而使钝化装置(6、60)停用。此时，如图4A和图4B中所示，其上安装有新刀片(20)的支撑件(4)被带到臂部(3)的前方，待更换的刀片(2)仍被应用在臂部上，使得销(461)的轴线(k)与待更换的刀片(2)的轴线同轴。随后，通过致动器(544)使支撑件(4)朝向刀片(2)移动，使得将刀片(2)保持约束至连结件(32)的毂(46)适配到支撑件(4)的自由凹部(43)中，并且该毂与相应的磁体(44)进行磁接触。当通过致动器(544)使支撑件(4)被朝向刀片(2)按压时，齿轮马达(8)如通过箭头“M4”所指示的朝向连结件(32)移动，使得衬套(80)与相同连结件(32)的中心部分相配合。通过操作齿轮马达(8)，即通过旋转衬套(80)、例如通过顺时针旋转衬套，其上安装有待更换的刀片的毂(46)就会旋转，直到支撑件(4)的键(45)与毂(46)的凹部(460)相啮合。此时，由于齿轮马达(8)在预定时间内提供的高扭矩，开始将毂(46)的销(461)从与臂部(3)成一体的连结件(32)旋拧出。如图5A和图5B中所示，在经过所述预定时间后，齿轮马达向后移动，并且通过借助于带(323)来对刀片(2)的旋转进行控制的马达而完成旋拧出，以加快刀片从臂部(3)的释放操作。以此方式，也可以使用切断机器的机械部件来用于这个操作。当销(461)从连结件(32)完全旋拧出时，致动器(544)将支撑件(4)移动远离臂部(3)。在该阶段，磨损刀片(2)与已经从连结件(32)移除的毂(46)维持联接，并且由于毂(46)是以磁性的方式挂到支撑件(4)，所以磨损刀片被结合至支撑件(4)，然后从臂部(3)移除，如图6A和图6B中所示。在随后的步骤中，如图7A和图7B中所示，使支撑件(4)返回至站(LS)。随后，如图8A和图8B中所示，将支撑件(4)再次旋转180°，从而将新刀片(20)按照该新刀片先前的布置方式进行布置、即面向操作者侧进行布置。然后，如图9A和图9B中所示，支撑件(4)被带到臂部(3)的前方，直到新刀片(20)被定位成与切割站(T)相对应。在随后的阶段中，如图10A和图10B中所示，支撑件(4)被带到距臂部(3)较近的位置，从而使新刀片(20)的毂(46)的销(461)与连结件(32)处于同轴的位置，并且当由相应马达所驱动的带(323)确定了连结件(32)的旋转、例如确定了连结件的逆时针旋转时，销(461)被旋拧入到相同连结件(32)中，直到刀片(20)与臂部(3)相接触；还在该阶段，使用切断机器的机械部件。这种接触状态通过扭矩限制器电路来检测，对带(323)进行驱动的马达通常提供有这种扭矩限制器电路。随后，如图11A和图11B中所示，齿轮马达(8)被带回到操作位置、即被带回到衬套(80)被插入在连结件(32)的后部分中的位置中，以提供最终紧固扭矩。在该阶段结束时，齿轮马达(8)返回到起始位置，并且致动器(544)控制将支撑件(4)从臂部(3)移除，使得新刀片(20)确定地连接至臂部，如图12A和图12B中所示。最后，使承载件(5)返回到站(LS)，如图13A和图13B中所示，支撑件(4)绕轴线(z)旋转180°，如图14A和图14B中所示，以及操作者可以将磨损刀片(2)从与支撑件(4)维持联接的毂(46)移除，如图15A和图15B中所示。
图21是刀片装载和卸载站(LS)以及切割站(T)的示意性顶视图，其中，附图标记“GM”指示本身已知的单元，该单元包括控制臂部(3)和刀片(2)绕它们各自的轴线进行旋转的致动器。这些站被可移动的壁(MT)分隔。穿过由另外的移动壁(ML)控制的相应开口能够接近站(LS)。壁(MT、ML)被控制成当操作者处于站(LS)中时壁(MT)是关闭的。壁(MT)只有在检测到操作者未处于站(LS)中的情况下才会打开。当切割机器(M)处于操作状态时，两个壁(MT、ML)均是关闭的。根据工业自动化技术人员本身已知的标准，通过可编程的单元来对壁(MT、ML)的打开和关闭进行控制。图21中的双箭头“FT”和“FL”分布代表壁“MT”和“ML”的运动。
在实践中，根据本发明的用于对纸张材料卷进行横向切割的机器(M)是包括以下的机器：
-切割站(T)，在该切割站中布置有切割单元(CT)，该切割站包括绕水平轴线(j)旋转的臂部(3)，并且在该臂部上可以安装刀片(2)，该刀片适于对被引入到相同机器(M)中并且被放置在所述切割站(T)中的一个或更多个纸张材料卷(L)进行横向切割，以及
-装载站(LS)，在该装载站中布置有支撑件(4)，该支撑件适于对意在对安装在所述臂部(3)上的刀片(2)进行更换的另外的刀片(20)进行支撑。
根据上述示例，根据本发明的机器(M)包括由承载件(5)形成的移动单元，所述支撑件(4)被安装在该承载件上，该承载件被约束至在所述切割站(T)与所述装载站(LS)之间延伸的引导件(6)，使得支撑件(4)可以在所述站(T、LS)之间沿着由引导件(6)限定的路径双向移动。
根据上述示例，支撑件(4)借助于致动器与承载件(5)结合，该致动器允许相同支撑件(4)以正交于引导件(6)的方式移动以及绕竖向旋转轴线(z)移动。
在上述示例中，支撑件(4)被定形成使得该支撑件可以同时保持磨损刀片(2)和新刀片(20)。
有利地，支撑件(4)总是配备有具有相应销(461)的毂(46)，该毂(46)以可移除的方式连接至支撑件(4)。以此方式，可以有效地使磨损刀片的更换操作自动化。特别地，无需每次均将具有相应销的毂与新刀片相关联，并且便于对磨损刀片进行移除，以及便于对更换磨损刀片的新刀片进行定位。
使用具有相应衬套(80)的齿轮马达(8)并非在严格意义上是必须的。图22示出与图15的构型类似的构型，其中，未设置具有衬套(80)的齿轮马达(8)。在这种情况下，在前述示例中由齿轮马达(8)的介入而确定的旋转替代地由驱动刀片(2)穿过带(323)的马达来确定的。
在实践中，执行的细节在任何情况下都可以在关于所描述和示出的各个元件方面以等同的方式改变，而不会背离所采用的解决方案的构思，并且因此仍在本专利根据随附权利要求书所授予的保护范围内。

Claims (10)

1.用于对纸张材料卷进行横向切割的机器，所述机器包括切割站(T)，在所述切割站中布置有切割单元(CT)，所述切割单元(CT)包括臂部(3)，所述臂部(3)绕水平轴线(j)旋转并且在所述臂部上能够安装有刀片(2)，所述刀片适于对被引入到所述机器(M)中并且被放置在所述切割站(T)中的一个或更多个纸张材料卷(L)进行横向切割，在所述机器中布置有装载站(LS)，在所述装载站(LS)中设置有支撑件(4)，所述支撑件用于对意在对安装在所述臂部(3)上的所述刀片(2)进行更换的另外的刀片(20)进行支撑，以及在所述装载站(LS)中，所述支撑件(4)被连接至移动单元，从而允许所述支撑件在所述切割站(T)与装载站(LS)之间移动，其特征在于，所述支撑件(4)总是设置有具有相应的销(461)的刀片保持器毂(46)，所述刀片保持器毂(46)以可移除的方式连接至所述支撑件(4)。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述支撑件(4)具有两个相反的面(41、42)，在所述两个相反的面中的任一者中均形成有用于对应的刀片保持器毂(46)的座部(43)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述刀片保持器毂(46)以磁性的方式连接至所述支撑件(4)。
4.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述移动单元包括承载件，所述承载件能够沿着在所述站(T、LS)之间延伸的引导件(6)移动，以及所述支撑件(4)借助于致动器被约束至所述移动单元，所述致动器适于使所述支撑件(4)以正交于所述引导件(6)的方式移动以及绕着竖向旋转轴线(z)移动。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的机器，其特征在于，所述支撑件(4)适于同时支撑磨损刀片(2)和新刀片(20)。
6.根据权利要求4所述的机器，其特征在于，所述承载件(5)被连接至致动器(50)，所述致动器对所述承载件的沿着所述引导件(6)的移动进行控制，所述支撑件(4)借助于对所述支撑件(4)的绕着竖向轴线(z)的旋转进行控制的旋转致动器(54)被约束至所述承载件(5)，所述旋转致动器(54)又与在形成于所述承载件(5)上的引导件(541)上滑动的水平板(540)成一体，所述承载件具有隔间，在所述隔间中容置有与所述水平板(540)连接的线性致动器(544)，以及所述引导件(541)和所述线性致动器(544)被定向为正交于所述引导件(6)，使得所述支撑件(4)既能够沿着所述引导件(6)以正交于所述引导件(6)的方式移动，也能够绕着所述轴线(z)旋转。
7.根据权利要求4或权利要求6所述的机器，其特征在于，所述竖向轴线(z)为所述支撑件(4)的对称中心轴线。
8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的机器，其特征在于，所述站(T、LS)被可移动的壁(MT)分隔。
9.根据权利要求2所述的机器，其特征在于，在每个座部(43)上形成有定位键(45)，并且在所述刀片保持器毂(46)的一侧上形成有多个定位槽(460)。
10.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述定位槽(460)绕所述刀片保持器毂(46)的轴线(k-k)周向地布置，所述轴线(k-k)限定了所述相应的销(461)的轴线。
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