TWI758127B - 紙捲換捲機構 - Google Patents

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TWI758127B
TWI758127B TW110108610A TW110108610A TWI758127B TW I758127 B TWI758127 B TW I758127B TW 110108610 A TW110108610 A TW 110108610A TW 110108610 A TW110108610 A TW 110108610A TW I758127 B TWI758127 B TW I758127B
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蔡東義
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全利機械股份有限公司
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Abstract

一種紙捲換捲機構，包括一供紙機構，具有一斜臂和一軸心夾具組，供承置一第一紙捲；一第二紙捲掛勾組，位在對應於該供紙機構的上方位置，供承置一第二紙捲；一滑軌位在該供紙機構和該第二紙捲掛勾組之間；一升降掛勾組可移位地結合於該滑軌；一升降動力組用以驅動該升降掛勾組以一升降方向沿著該滑軌升降移位。該升降掛勾組受該升降動力組驅動可由該第二紙捲掛勾組取得該第二紙捲。當欲以第二紙捲替換第一紙捲時，該軸心夾具組將該第一紙捲推頂離開該供紙機構，然後該升降掛勾組沿著該滑軌下降將該第二紙捲承置在該供紙機構。

Description

紙捲換捲機構
本發明係關於一種紙捲供紙機構，特別是一種紙捲換捲機構，以在該紙捲供紙機構的紙捲用盡時，簡便地將一新紙捲替換該用盡的紙捲。
在捲材的供料工序中，須將筒狀捲材(例如紙捲、紙巾、布捲等)順暢地供料至後續的加工製程設備中。在現有技術中，一般是在該加工製程設備的前端配置一捲材供料機構，以供承置該筒狀捲材並由該筒狀捲材供料。
筒狀紙捲的結構中，係將薄紙料層層地捲繞在一軸筒上，而構成一具有預定直徑的筒狀紙捲。在供料時，是以軸筒為轉動中心使筒狀紙捲轉動，並將紙料的端部引出至後續的加工製程設備。
傳統技術中，當舊紙捲用盡時，一般須依賴人工換上新紙捲，才能繼續供料。為了要使筒狀捲材的供料不致中斷或是縮短換捲的時間，乃有換捲機構的設計。在現有的換捲機構設計中，主要是採用擺臂結構或氣缸驅動的換捲機構。
例如CN111056345專利案中，其換捲方式是利用左右兩輸送帶配合擺臂結構。由於其擺臂形式，紙捲的傳送路徑為圓弧型式，過程中較難維持紙捲穩定。
再者，習知擺臂結構及氣缸驅動紙捲的結構，普遍存在機構複雜、擺臂擺動需較大空間的問題。若紙捲直徑大時，擺臂也需加長，此時高度及長度都必須相對加大。由於必須提供擺臂擺動的空間，故不僅浪費空間，且擺臂長度加長時剛性也會降低，且油壓缸或氣壓缸出力也必須加大。
緣此，本發明之主要目的是提供一種紙捲換捲機構，以簡易的機構設計及節便的操作程序即可達到紙捲換捲功能。
本發明為達成上述目的，所採用之技術手段係包括一供紙機構，具有一斜臂和一軸心夾具組，供承置一第一紙捲；一第二紙捲掛勾組，位在對應於該供紙機構的上方位置，供承置一第二紙捲；一滑軌位在該供紙機構和該第二紙捲掛勾組之間；一升降掛勾組可移位地結合於該滑軌；一升降動力組用以驅動該升降掛勾組以一升降方向沿著該滑軌升降移位。該升降掛勾組受該升降動力組驅動可由該第二紙捲掛勾組取得該第二紙捲。當欲以第二紙捲替換第一紙捲時，該軸心夾具組將該第一紙捲推頂離開該供紙機構，然後該升降掛勾組沿著該滑軌下降將該第二紙捲承置在該供紙機構。
其中，該斜臂的該自由端定義一回收位置，以在該第一紙捲受該軸心夾具組推頂離開該斜臂的該凹部時，沿著該斜臂滾動至該回收位置暫置。
其中，該軸心夾具組以一夾具軸心結合於該斜臂的該凹部的一側邊位置，該軸心夾具組具有一推頂部且結合一夾具驅動器，該軸心夾具組受該夾具驅動器驅動時，以該夾具軸心為中心而轉動。
其中，該第二紙捲掛勾以一第二紙捲掛勾軸心結合於該機架，該第二紙捲掛勾結合一第二紙捲掛勾驅動器，該第二紙捲掛勾受該第二紙捲掛勾驅動器驅動時，以該第二紙捲掛勾軸心為中心而轉動。
其中，該升降掛勾組包括一滑塊，該升降掛勾以一升降掛勾軸心結合於滑塊，該滑塊受該升降動力組驅動得以該升降方向沿著該滑軌移位至該取紙位置、該待命位置或該供料位置之一。
其中，該升降掛勾組還包括一升降掛勾驅動器，結合於該升降掛勾，該升降掛勾受該升降掛勾驅動器驅動時，該升降掛勾以該升降掛勾軸心為中心而轉動一角度。
其中，該升降動力組包括一螺桿，螺合於滑塊的一導螺孔；一螺桿動力單元，藕合於該螺桿，用以驅動該螺桿轉動，進而帶動該滑塊以該升降方向沿著該滑軌移位。
其中，紙捲換捲機構還包括一紙捲轉動機構，用以驅動該第一紙捲以該凹部為中心而旋轉。
其中，該紙捲轉動機構包括一舉升架，具有一軸部和一舉升端；一皮帶馬達，結合在該舉升架的該軸部；一導輪，結合在該舉升架的該舉升端；一皮帶，設置在該導輪和該皮帶馬達之間，該皮帶係接觸該第一紙捲的一紙捲表面。其中該皮帶受該皮帶馬達驅動轉動，從而帶動該第一紙捲轉動。
其中，該紙捲轉動機構還包括一舉升驅動器，結合在該舉升架，用以驅動該舉升架以該軸部為中心轉動，使該舉升架的該舉升端抬升，從而使該皮帶接觸該第一紙捲的該紙捲表面。
在效果方面，本發明通過簡易的換捲機構，即可達到換捲的功能，並具有下列優點：
1.有效克服習知擺臂及氣缸驅動型式所存在的結構複雜、擺臂擺動需較大空間、浪費空間、擺臂長度加長時剛性降低且氣缸出力也必須加大等問題。
2.習知擺臂型式的紙捲運動路徑為圓弧式，過程中較難維持紙捲穩定。本發明則採用垂直升降型式，使紙捲不會有前後晃動狀況，機構也較為穩定。
3.使用螺桿傳動節省空間，不須額外增加地面面積，只需足夠的垂直高度。
4.本發明的設計提供了新紙捲暫存空間，故舊紙捲(使用中)與新紙捲(預備)可垂直同時放置於機台上，減少地面存放空間。
5.本發明的升降掛勾組的掛勾以軸心定位，並可由一驅動器執行掛勾伸出、收回動作，機構簡單且穩固。
6.習知掛勾以水平運動進行紙捲的吊送，是以滑軌機構運作，但紙捲重量對於水平滑軌是為側向力，容易使滑軌滑塊損壞。本發明採用升降掛勾運動型式 取代習知的水平移動型式，紙捲重量可由掛勾軸心支撐，且重量造成旋轉力矩可由氣缸支撐，結構穩固。
7.本發明設置的固定掛勾，可做為新紙捲暫存位置，縮短人員待命操作時間。
8.本發明設置一軸心夾具於供紙機構中。通過該單一個軸心夾具配合驅動器的簡單機構，即可執行扣住紙捲軸心或將紙捲軸心頂出供紙機構的凹部的動作需求。
9.本發明的設計可配合簡易控制裝置自動執行舊紙捲用盡後的替換工作，操作人員只需將新紙捲於舊紙捲用盡前吊掛放置於固定掛勾後即可離開。因新紙捲已於升降掛勾預備，因此當舊紙捲用盡退出後，新紙捲可立即下降至供紙機構接續舊紙捲，大幅減少紙捲替換吊掛工作時間，提昇了工作效能。
本發明應用在例如筒狀衛生紙捲、紙中、布捲等筒狀捲材產品的供料製程中均能達到最佳的效果。
本發明所採用的具體技術，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
100:紙捲換捲機構
1:供紙機構
10:機架
11:斜臂
111:凹部
112:回收位置
12:軸心夾具組
121:夾具軸心
122:推頂部
13:夾具驅動器
2:第二紙捲掛勾組
21:第二紙捲掛勾
211:第二紙捲掛勾軸心
212:防撞橡膠
22:第二紙捲掛勾驅動器
3:滑軌
4:升降掛勾組
41:滑塊
411:導螺孔
42:升降掛勾
421:升降掛勾軸心
43:升降掛勾驅動器
5:升降動力組
51:螺桿
52:螺桿動力單元
6:紙捲轉動機構
61:舉升架
611:軸部
612:舉升端
62:皮帶馬達
63:導輪
64:皮帶
65:舉升驅動器
A1:第一紙捲
A11:第一紙捲軸心
A12:紙捲表面
A2:第二紙捲
A21:第二紙捲軸心
M1:升降方向
P1:供料位置
P2:取紙位置
P3:待命位置
圖1顯示本發明紙捲換捲機構的立體圖。
圖2顯示本發明紙捲換捲機構的前視示意圖。
圖3顯示本發明紙捲換捲機構的側視示意圖。
圖4顯示本發明紙捲換捲機構可承置一第一紙捲和一第二紙捲的側視示意圖。
圖5顯示本發明紙捲換捲機構的相關組件結合關係的部份剖視示意圖。
圖6A~6J顯示本發明換捲過程的一序列動作示意圖。
同時參閱圖1~3所示，本發明的紙捲換捲機構100主要包括一供紙機構1、一第二紙捲掛勾組2、一滑軌3、一升降掛勾組4、一升降動力組5、一紙捲轉動機構6。供紙機構1可承置一第一紙捲A1，而第二紙捲掛勾組2承置一第二紙捲A2。
供紙機構1包括一左右對應的機架10以及結合於該機架10的一對斜臂11。每一個斜臂11的右側定位端係固定在機架10，並形成一凹部111，以供承置第一紙捲A1的第一紙捲軸心A11。斜臂11的左側自由端延伸出一長度並定義一回收位置112。
一軸心夾具組12以一夾具軸心121結合於斜臂11的凹部111的側邊位置。軸心夾具組12具有一凸出的推頂部122，且結合一夾具驅動器13。夾具驅動器13例如可為油壓缸、氣壓缸或其它等效驅動組件。
同時參閱圖4所示，第二紙捲掛勾組2設置在供紙機構1的上方對應位置，且兩者在垂直方向相距一高度距離。第二紙捲掛勾組2包括一第二紙捲掛勾21、一第二紙捲掛勾驅動器22。第二紙捲掛勾21以一第二紙捲掛勾軸心211結合於機架10。第二紙捲掛勾驅動器22例如可為油壓缸、氣壓缸或其它等效驅動組件。在第二紙捲掛勾21的安裝位置，可設防撞橡膠212，可降低紙捲吊掛作業時，意外碰撞造成的結構損壞。
同時參閱圖5所示，其顯示本發明紙捲換捲機構的相關組件結合關係的部份剖視示意圖。在供紙機構1和第二紙捲掛勾組2之間設置滑軌3。該滑軌3位在鄰近於該供紙機構1的一端係定義為一供料位置P1，位在鄰近於該第二紙捲掛勾組2的另一端係定義為一取紙位置P2，而在該供料位置P1和該取紙位置P2之間則定義有一待命位置P3。
升降掛勾組4可移位地結合在該滑軌3。升降掛勾組4包括一滑塊41、一升降掛勾42、一升降掛勾驅動器43。升降掛勾42以一升降掛勾軸心421結合於滑塊41。升降掛勾驅動器43例如可為油壓缸、氣壓缸或其它等效驅動組件。
升降動力組5結合於該升降掛勾組4，用以驅動該升降掛勾組4以一升降方向M1沿著該滑軌3移位至該取紙位置P2、該待命位置P3或該供料位置P1之一。
升降動力組5包括一螺桿51和一螺桿動力單元52，其中螺桿51係螺合於滑塊41的導螺孔411(參圖1所示)。當螺桿51受螺桿動力單元52驅動而轉動時，可使該滑塊41以該升降方向M1沿著該滑軌3升降。
紙捲轉動機構6設置在供紙機構1的下方位置，用以驅動該第一紙捲A1以凹部111為中心而旋轉。該紙捲轉動機構6包括一舉升架61，其具有一軸部611和一舉升端612，且在該軸部611結合一皮帶馬達62，而在舉升端612則結合一導輪63。一皮帶64設置在該皮帶馬達62和導輪63之間。皮帶64可受皮帶馬達62驅動轉動。
舉升架61結合一舉升驅動器65，可受舉升驅動器65驅動而以軸部611為轉動中心轉動一抬升角度，使皮帶64得以維持接觸第一紙捲A1的紙捲表面A12，從而驅使第一紙捲A1順時鐘轉動。
圖6A~6J顯示本發明換捲過程的動作示意圖。為較清楚顯示各相關組件的結構及其關係，故各圖中的第一紙捲A1和第二紙捲A2以假想線予以示意繪製。如圖6A所示，供紙機構1和第二紙捲掛勾組2間的高度距離恰可以供同時存放兩個相同直徑的第一紙捲A1和第二紙捲A2。第一紙捲A1受紙捲轉動機構6驅動旋轉而可供料給後端製程的設備(未示)。第一紙捲A1在供紙過程中，操作人員可以人工吊掛方式或自動吊掛方式將第二紙捲A2預先吊掛在第二紙捲掛勾組2的第二紙捲掛勾21。
當第一紙捲A1供料達到一預設直徑(如圖6B)時，在一控制裝置(未示)的偵測及控制下，可由升降動力組5驅動升降掛勾組4沿著滑軌3上升至取紙位置P2(如圖6C)，將吊掛在第二紙捲掛勾組2的第二紙捲A2予以提取一高度。然後，第二紙捲掛勾21受第二紙捲掛勾驅動器22驅動以反時針方向後縮(同時參閱圖 6D)，順利將第二紙捲A2交接給升降掛勾42，使升降掛勾組4得以將第二紙捲A2沿著滑軌3下降移至待命位置P3(如圖6E)。
當第一紙捲A1用盡時，紙捲轉動機構6的皮帶64減速，且舉升架61在舉升驅動器65的驅動之下，反時針回到水平位置(如圖6F)。
隨後，夾具驅動器13驅動軸心夾具組12以夾具軸心121為中心而順時針轉動一角度(如圖6G所示)，使軸心夾具組12的推頂部122向斜上方向推頂第一紙捲A1的第一紙捲軸心A11。如此，即可使第一紙捲軸心A11離開斜臂11的凹部111，並沿著斜臂11滾動至回收位置112暫置，等待回收。
當第一紙捲A1退出後，升降掛勾組4即可下降至供料位置P1(如圖6H所示)，使第二紙捲A2的第二紙捲軸心A21承置至斜臂11的凹部111中，再由夾具驅動器13驅動軸心夾具組12下壓扣上第二紙捲A2的軸心A21，使第二紙捲A2不致脫出。
當第二紙捲A2承置在斜臂11的凹部111後，升降掛勾組4的升降掛勾42受升降掛勾驅動器43驅動，而以升降掛勾軸心421為中心而反時針轉動一角度至後縮位置(如圖6I所示)，完成將第二紙捲A2交接給供紙機構1的程序。然後，升降掛勾組4即可上升回到待命位置P3(如圖6J所示)，而完成換捲程序。
換捲程序完成後，第二紙捲A2即可受紙捲轉動機構6的皮帶64驅動旋轉而可繼續供料。最後，操作人員可將另一新紙捲吊掛在第二紙捲掛勾21，以供下次的換捲程序。
以上所舉實施例僅係用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下而完成的等效修飾或置換，均應包含於後述申請專利範圍內。
100:紙捲換捲機構
1:供紙機構
10:機架
11:斜臂
111:凹部
112:回收位置
12:軸心夾具組
121:夾具軸心
122:推頂部
13:夾具驅動器
2:第二紙捲掛勾組
21:第二紙捲掛勾
211:第二紙捲掛勾軸心
212:防撞橡膠
22:第二紙捲掛勾驅動器
3:滑軌
4:升降掛勾組
41:滑塊
411:導螺孔
42:升降掛勾
421:升降掛勾軸心
43:升降掛勾驅動器
5:升降動力組
51:螺桿
52:螺桿動力單元
6:紙捲轉動機構
61:舉升架
64:皮帶
M1:升降方向

Claims (10)

  1. 一種紙捲換捲機構，包括：一供紙機構，包括一斜臂和一軸心夾具組，該斜臂具有一定位端和一自由端，且該定位端係定位在一機架並形成一凹部，供承置一第一紙捲；一第二紙捲掛勾組，位在對應於該供紙機構的上方位置且相距一高度距離，包括一第二紙捲掛勾，用以承置一第二紙捲；一滑軌，以一升降方向設置在該供紙機構和該第二紙捲掛勾組之間，該滑軌位在鄰近於該供紙機構的一端係定義為一供料位置，位在鄰近於該第二紙捲掛勾組的一端係定義為一取紙位置，而在該供料位置和該取紙位置之間則定義有一待命位置；一升降掛勾組，可移位地結合於該滑軌，包括一升降掛勾；一升降動力組，結合於該升降掛勾組，用以驅動該升降掛勾組以該升降方向沿著該滑軌升降移位至該供料位置、該取紙位置、該待命位置之一；其中，該升降掛勾組受該升降動力組驅動位在該取紙位置時，由該第二紙捲掛勾組取得該第二紙捲後，沿著該滑軌移位至該待命位置；當欲以該第二紙捲替換該第一紙捲時，該供紙機構的該軸心夾具組的一推頂部將該第一紙捲推頂離開該凹部，然後該升降掛勾組由該待命位置沿著該滑軌下降至該供料位置，以將該第二紙捲承置在該供紙機構的該凹部。
  2. 如請求項1所述的紙捲換捲機構，其中該斜臂的該自由端定義一回收位置，以在該第一紙捲受該軸心夾具組推頂離開該斜臂的該凹部時，沿著該斜臂滾動至該回收位置暫置。
  3. 如請求項1所述的紙捲換捲機構，其中該軸心夾具組以一夾具軸心結合於該斜臂的該凹部的一側邊位置，該軸心夾具組結合一夾具驅動器，該軸心夾具組受該夾具驅動器驅動時，以該夾具軸心為中心而轉動。
  4. 如請求項1所述的紙捲換捲機構，其中該第二紙捲掛勾以一第二紙捲掛勾軸心結合於該機架，該第二紙捲掛勾結合一第二紙捲掛勾驅動器，該第二紙捲掛勾受該第二紙捲掛勾驅動器驅動時，以該第二紙捲掛勾軸心為中心而轉動。
  5. 如請求項1所述的紙捲換捲機構，其中該升降掛勾組包括一滑塊，該升降掛勾以一升降掛勾軸心結合於滑塊，該滑塊受該升降動力組驅動得以該升降方向沿著該滑軌移位至該取紙位置、該待命位置或該供料位置之一。
  6. 如請求項5所述的紙捲換捲機構，其中該升降掛勾組還包括一升降掛勾驅動器，結合於該升降掛勾，該升降掛勾受該升降掛勾驅動器驅動時，該升降掛勾以該升降掛勾軸心為中心而轉動一角度。
  7. 如請求項5所述的紙捲換捲機構，其中該升降動力組包括：一螺桿，螺合於滑塊的一導螺孔；一螺桿動力單元，藕合於該螺桿，用以驅動該螺桿轉動，進而帶動該滑塊以該升降方向沿著該滑軌移位。
  8. 如請求項1所述的紙捲換捲機構，還包括一紙捲轉動機構，用以驅動該第一紙捲以該凹部為中心而旋轉。
  9. 如請求項8所述的紙捲換捲機構，該紙捲轉動機構包括：一舉升架，具有一軸部和一舉升端；一皮帶馬達，結合在該舉升架的該軸部；一導輪，結合在該舉升架的該舉升端；一皮帶，設置在該導輪和該皮帶馬達之間，該皮帶係接觸該第一紙捲的一紙捲表面；其中該皮帶受該皮帶馬達驅動轉動，從而帶動該第一紙捲轉動。
  10. 如請求項9所述的紙捲換捲機構，該紙捲轉動機構還包括一舉升驅動器，結合在該舉升架，用以驅動該舉升架以該軸部為中心轉動，使該舉升架的該舉升端抬升，從而使該皮帶接觸該第一紙捲的該紙捲表面。
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