CN1211209A - 卷材的即时横向打孔方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

使用其上有至少一个刀片(16)的一刀筒(15)和其上有至少一个凸起砧面(19)、但最好多个(例如约为22个)交替、均匀的凸起表面(71)和凹座(72)的砧筒(18)对移动卷材(11)进行打孔或切断。该刀筒(15)连续转动,而该砧筒(18)由一伺服电动机(20)连续转动,该伺服电动机还控制砧筒(18)与刀筒(15)的相对位置而选择性地对卷材进行打孔或切断或不进行打孔或切断。一般以相反方向即时转位该砧筒(18)一不变角度实施该位置控制。可用传感器传感刀筒和砧筒的位置后把该信息传给一计算机控制器,以便进行转位。

Description

卷材的即时横向打孔方法及其装置
在许多情况下须对卷材即时进行横向打孔或切断。例如，在制作办公表格时，常须对单层或多层卷材纸打孔或切断，特别希望打孔或切断时刀筒及其砧筒连续转动、即不停止转动。
按照本发明，不仅可在不停止设备各部件运转的条件下即时进行横向打孔或切断，而且可操纵砧筒，使得刀筒刀片各周期与不同砧面配合。这不仅提高了砧筒的寿命，而且减小了整个装置的惯性。因此，本发明可在高速运转的同时使横向打孔或切断在卷材上获得精确定位。
按照本发明的一个方面，提供一种对一移动卷材进行打孔或切断的方法。该方法使用其上有至少一个刀片的一刀筒和其上有至少一个凸起砧面和至少一个与该凸起砧面邻接的凹座的砧筒，该至少一个凸起砧面与该刀片配合进行打孔或切断，而该至少一个凹座与刀片配合不进行打孔或切断。该方法包括下列步骤：(a)与移动卷材同步地连续转动刀筒；(b)连续转动砧筒；以及(c)在进行步骤(a)和(b)的同时控制砧筒与刀筒的相对位置而选择凸起砧面或凹座与刀片配合，从而选择对卷材进行打孔或切断或不进行打孔或切断。
用一伺服电动机转动砧筒实施步骤(b)和(c)，而相位移砧筒使其在打孔或切断位置与不打孔或切断位置之间来回转换。砧筒最好包括多个交替分布的均匀凸起砧面和凹座，以第一方向转动砧筒实施步骤(b)，而砧筒以与第一方向相反的方向即时转位一不变角度实施步骤(c)。一般有一计算机控制器与刀筒和砧筒连接，从而还包括下列步骤：传感刀筒和砧筒的位置后把所传感的位置信息传给计算机控制器以便进行步骤(c)。在进行步骤(c)时，在每一次进行转位时砧筒的相位移一般约为5-10°。只要更换刀筒上的刀片，就可进行步骤(a)-(c)或是切断或是横向打孔。
按照本发明的另一方面，提供一种卷材切断或打孔装置，包括下列部件：一刀筒，其上有至少一个伸出在该刀筒之外的切断或打孔刀片；一砧筒，其上有至少一个与该刀片配合进行切断或打孔的凸起砧面和至少一个与该凸起砧面邻接、与该刀片配合不进行切断或打孔的凹座；一驱动刀筒的驱动机构；一与砧筒连接的伺服电动机，该伺服电动机转动该砧筒并控制砧筒与刀筒的相对位置，从而选择进行打孔或切断或不进行打孔或切断。
该装置一般还包括一与刀筒连接、确保刀筒(与卷材)同步运转的编码器。该砧筒一般包括多个交替分布的均匀凸起砧面和凹座；交替的凸起砧面和凹座的数量各为约20-25(例如22)。“均匀”一词的意思是所有凸起砧面的弧度和高度都相同，所有凹座的弧度与凸起砧面相同。一计算机控制器用来控制伺服电动机的运转，刀筒和砧筒各有一位置传感器把位置信息传给该计算机控制器。一般使用互相间距180°的两刀片，这两个刀片便于用新刀片或更尖的刀片更换或在切断和横向打孔刀片之间来回更换。
按照本发明的另一方面，提供卷材切断或横向打孔装置，包括下列部件：一刀筒，其上有至少一个伸出在该刀筒之外的切断或打孔刀片；一砧筒，其上有多个与该刀片配合而进行切断或打孔的均匀砧面以及多个与这些凸起砧面交替、与该刀片配合而不进行切断或打孔的均匀凹座；一驱动刀筒的驱动机构；以及一驱动机构，该驱动机构以第一方向转动该砧筒；并以与第一方向相反的方向即时转位该砧筒一不变角度，从而进行切断或打孔或不进行切断或打孔。各部件的详细情况最好如上所述。
本发明的主要目的是比方说在生产办公表格纸时对移动卷材进行精确、快速、长寿命的横向打孔或切断。从对本发明的下述说明和后附权利要求中可清楚看出本发明的这一目的和其他目的。
图1为实施对一卷材进行横向打孔或切断的一种方法的装置的侧视示意图；
图2同图1，但示出同一装置选择不进行打孔或切断；
图3为控制用来实施图1和2所示方法的装置各部件的控制图；
图4为图1-3装置的详细结构的端视图；
图5为本发明砧筒一优选实施例的侧视图；以及
图6为本发明刀筒的优选实施例的正视分解图。
图1和2为按照本发明对卷材即时进行横向打孔或切断的示意图。图1示出进行横向打孔或切断时各部件的相对位置和工作情况，而图2示出同一装置不进行打孔或切断。可在图1和2所示两种方式之间即时来回转换。
图1和2所示横向打孔或切断装置10加工单层或多层纸卷材之类卷材11而生成办公表格，尽管卷材也可使用其他材料。卷材11一般绕过滚轮12、13之类而由沿卷材11的任何部分或多个部分布置、在图1和2中用标号14表示的常见驱动机构驱动。
从其外周沿径向向外伸出一个或多个刀片16的一刀筒15由驱动装置17以围绕一轴线(一般为水平轴线)的方向18连续驱动。该刀筒15与一由驱动装置20以方向21连续驱动的砧筒18配合，该砧筒包括从其外周向外伸出的一个或多个凸起表面19(可为淬火嵌块)与一个或多个凹座(在图1和2所示实施例中即为砧筒18的外周)。该驱动装置20为一可相位移砧筒18、从而其一个或多个凸起砧面19与打孔或切断刀片16同步而进行切断或打孔(如图1所示)或不同步(例如约为3-10°)而如图2所示不进行打孔或切断的驱动机构。
尽管图1和2简示出可实施本发明方法的一种装置，但图3-6详细示出一优选实施例。图3示出对一与一砧筒(图3中的31)连接的公知伺服电动机30进行控制，例如受控制器32控制的PACSCI SC 750或754伺服电动机。
控制器32为一计算机控制器，包括一与伺服电动机30的一分析器34连接的分析转换器33。该分析转换器33与位置环路控制器35和速度环路控制器36连接，而它们经电流环路控制器与母线电压和伺服电动机30连接。基本控制器37也经位置环路控制器35与伺服电动机30连接，它接受来自一与一编码器39连接的编码/解码器38的输入，而该编码器39与刀筒40(其上有一个或多个切断或打孔刀片)连接。
除了接受来自编码/解码器38的输入，基本控制器37还与其他四个输入41-44连接。输入41与一常见打孔刀片传感器45连接；输入42与一砧齿位置传感器46连接；输入43与一可在手动和自动方式之间移动以及/或者接通或断开整个装置的开关47连接；输入44与一外部指令48连接，该指令在即时打孔(或切断)与不打孔(或不切断)之间进行选择。
图4为详细示出本发明一种装置的端视图，更详细示出图3所示部件以及其他部件。如图4所示，砧筒31和刀筒40可围绕两平行(最好水平)轴线转动。例如，砧筒31的轴端50插入在立柱52的轴承51中，而刀筒40的轴端53插入在立柱52的轴承54中。轴承51、54为背对背的双联向心推力轴承，其冲压成形滚道互相正对。
砧筒31由伺服电动机30经伸展在皮带轮57、58之间的皮带56驱动，皮带轮57与伺服电动机30的轴59连接，而皮带轮58与轴端50连接。与伺服电动机30连接的砧齿位置传感器46位于/装在机架的支撑构件60上的砧筒31的下方，刀筒40上方在两立柱52之间有一横梁61。传感器46最好装在砧筒31的与皮带轮58相反的一边。
图4中用63表示的刀筒40的驱动装置可为一同步、连续受驱而始终与卷材(图1和2中的11)保持正确对齐的电动机。驱动装置63最好为一与一驱动卷材11的电动机(图1和2中的14)连接的主动轴。
如图4所示，驱动装置63与轴64连接，而轴64与一驱动齿轮66的齿轮65连接，齿轮66与刀筒40右边的轴端53连接。刀筒40的与齿轮66相反的一端为与轴端53连接的接近传感器45。
图4还示出与轴64和刀筒40连接的编码器39，该编码器39受轴64驱动而与刀筒40同步。例如编码器39可受一套在轴64上的皮带轮68和编码器39的轴70上的皮带轮69上的皮带67的驱动。
图5为砧筒31的优选实施例的端视图。砧筒31不是只有单个凸起表面(如图1和2实施例所示)，而是有多个与凹座72交替的凸起表面71。砧筒31实际为一宽面齿轮。例如，如砧筒31的周长为11英寸(如图5所示)，则交替的凸起表面71和凹座72的数量各为20-25(例如约为22)。表面71和凹座72最好均匀，每一凸起表面71的弧度为5一10°，所有弧度都相同。所有凸起表面71的高度也都相同。所有凹座72彼此相同并与凸起表面71相同(例如弧度也约为5-10°)。砧筒31一般用金属制成。例如，砧筒31可用氮化合金钢135毛坯经热处理后精磨而成。
图6示出一优选刀筒40，其径向有两个直线槽74与刀筒40的外周相交。每一槽74中插入(或可插入)一刀片75。该刀片75可为切断刀片或横向打孔刀片，可通过槽74中的一座紧紧插入在该槽中，然后可用一穿过一与槽74斜交的螺纹孔77的螺丝或螺栓76夹紧，从而便于更换磨损的刀片75或来回更换切断刀片和打孔刀片。两槽间距约180°。
图3-6所示装置工作时，驱动装置63与待加工的纸卷材之类同步地驱动刀筒40，刀筒40的位置由接近传感器45传感。在随着卷材移动驱动装置63连续转动刀筒40的同时，伺服电动机30以与刀筒40转动方向相反的方向连续转动砧筒31。砧筒31的位置由接近传感器46传感。刀筒40的驱动装置还转动编码器39。编码器39和传感器45、46的数据传给基本控制器37。基本控制器37中的基本程序提供传动比和控制砧筒的转位时间、以便该装置按照外部指令58进行打孔。
控制器32在刀筒40和砧筒31连续转动的同时控制砧筒31与刀筒40的相对位置、从而选择性地使凸起砧面71或凹座72与刀片75配合、从而选择性地进行打孔或切断或不进行打孔或切断。为此最好相位移伺服电动机30约5-10°(决定于表面71和凹座72的弧度和定位)，例如以相反方向(即与砧筒31的转动方向相反的方向)即时转位砧筒31一不变角度。这样，刀片75各周期与不同砧面71配合。这就延长了砧筒31的寿命和减小了整个装置的功率，并且由于相位移发生在卷材移动、转筒31、40转动的过程中，因此该装置可高速运转。
从上可见，本发明提供了一种对移动卷材选择性地进行横向打孔或切断的非常优越的方法。尽管以上以当前最实用和最优选的实施例示出和说明了本发明，但本领域普通技术人员不难看出，可在本发明范围内对本发明作出种种修正，该范围与对后附权利要求的最宽泛解释一致，因此包括所有相当方法和装置。

Claims (20)

1、一种对一移动卷材进行打孔或切断的方法，该方法使用其上有至少一个刀片的一刀筒和其上有至少一个凸起砧面和至少一个与该凸起砧面邻接的凹座的砧筒，该至少一个凸起砧面与该刀片配合进行打孔或切断，而该至少一个凹座与刀片配合不进行打孔或切断，该方法包括下列步骤：
(a)与移动卷材同步地连续转动刀筒；
(b)连续转动砧筒；以及
(c)在进行步骤(a)和(b)的同时控制砧筒与刀筒的相对位置而选择性地使凸起砧面或凹座与刀片配合，从而选择对卷材进行打孔或切断或不进行打孔或切断。
2、按权利要求1所述的方法，其特征在于，用一伺服电动机转动砧筒实施步骤(b)和(c)，而相位移砧筒使其在打孔或切断位置与不打孔或切断位置之间来回转换。
3、按权利要求2所述的方法，其特征在于，该砧筒包括多个交替分布的均匀凸起砧面和凹座；以第一方向转动砧筒实施步骤(b)；而砧筒以与第一方向相反的方向即时转位一不变角度实施步骤(c)。
4、按权利要求3所述的方法，其特征在于，一计算机控制器与刀筒和砧筒连接，还包括下列步骤：传感刀筒和砧筒的位置后把所传感的位置信息传给计算机控制器以便进行步骤(c)。
5、按权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行步骤(c)时，在每一次进行转位时砧筒的相位移一般约为5-10°。
6、按权利要求1所述的方法，其特征在于，该砧筒包括多个交替分布的均匀凸起砧面和凹座；以第一方向转动砧筒实施步骤(b)；而砧筒以与第一方向相反的方向即时转位一不变角度实施步骤(c)。
7、按权利要求1所述的方法，其特征在于，一计算机控制器与刀筒和砧筒连接，还包括下列步骤：传感刀筒和砧筒的位置后把所传感的位置信息传给计算机控制器以便进行步骤(c)。
8、按权利要求6所述的方法，其特征在于，在进行步骤(c)时，在每一次进行转位时砧筒的相位移一般约为5-10°。
9、按权利要求1所述的方法，其特征在于，实施步骤(a)-(c)对卷材进行打孔。
10、按权利要求1所述的方法，其特征在于，实施步骤(a)-(c)对卷材进行切断。
11、一种卷材切断或打孔装置，其特征在于，包括：
一刀筒，其上有至少一个伸出在该刀筒之外的切断或打孔刀片；
一砧筒，其上有至少一个与该刀片配合进行切断或打孔的凸起砧面和至少一个与该凸起砧面邻接、与该刀片配合不进行切断或打孔的凹座；
一驱动所述刀筒的驱动机构；
一与所述砧筒连接的伺服电动机，该伺服电动机转动该砧筒并控制所述砧筒与所述刀筒的相对位置，从而选择进行打孔或切断或不进行打孔或切断。
12、按权利要求11所述的装置，其特征在于，进一步包括一与所述刀筒连接的编码器。
13、按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述砧筒包括多个交替分布的均匀凸起砧面和凹座。
14、按权利要求13所述的装置，其特征在于，所述砧筒包括各约20-25个交替的凸起砧面和凹座。
15、按权利要求13所述的装置，其特征在于，进一步包括一控制伺服电动机的运转的计算机控制器和所述刀筒和所述砧筒的把位置信息传给所述计算机控制器的各一位置传感器。
16、按权利要求13所述的装置，其特征在于，所述至少一个刀片包括两个相间距约180°的刀片。
17、按权利要求11所述的装置，其特征在于，进一步包括一控制伺服电动机的运转的计算机控制器和所述刀筒和所述砧筒的把位置信息传给所述计算机控制器的各一位置传感器。
18、卷材切断或打孔装置，其特征在于，包括：
一刀筒，其上有至少一个伸出在该刀筒之外的切断或打孔刀片；
一砧筒，其上有多个与所述刀片配合而进行切断或打孔的均匀砧面以及多个与这些凸起砧面交替、与所述刀片配合而不进行切断或打孔的均匀凹座；
一驱动所述刀筒的驱动机构；以及
一驱动机构，该驱动机构以第一方向转动所述砧筒；并以与第一方向相反的方向即时转位所述砧筒一不变角度，从而进行切断或打孔或不进行切断或打孔。
19、按权利要求18所述的装置，其特征在于，所述砧筒包括各约20一25个交替的所述凸起砧面和凹座。
20、按权利要求18所述的装置，其特征在于，进一步包括一与所述刀筒连接的编码器。
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