穿孔装置以及包括所述穿孔装置的转换机器的制作方法

本发明涉及对用于沿着横向于幅材材料进给方向的穿孔线对连续幅材材料进行穿孔的穿孔装置的改进。

特别地，在本文中公开用于对绵纸进行穿孔的装置，所述绵纸例如用于生产卫生纸、厨房用纸以及其它卷绕成卷的纤维素产品。

背景技术：

在卷绕成卷的连续幅材材料的生产中，所述连续幅材材料通常通过横向穿孔线被分成单个片材。所述单个片材保持接合在一起直至它们被使用，亦即当用户通过沿着相应的穿孔线撕裂而使一个或多个片材分离时。典型地，用于生产成包的卷或成包的卷绕的幅材材料(例如卫生纸、厨房用纸以及等等)的纤维素材料的连续幅材被以这种方式穿孔。

所述穿孔线通过与固定的配对刀片共同作用的旋转的刀片制成。所述固定的配对刀片通常具有不连续的切割刃，并且所述旋转的刀片具有相应的连续的切割刃。这样，所获得的切口是不连续的，并且在所切割的幅材材料的段之间，插置完整的材料的段，所述段被撕裂以供使用。所切割的材料段的长度以及未切割的材料段的长度和/或穿孔的节距、亦即切口的节距可以因产品而不同，例如根据成品的类型和/或根据所使用的幅材材料的质量而不同。例如，卫生纸中的穿孔节距与厨房用纸中的穿孔节距不同。

因此设计了穿孔装置，所述穿孔装置容许安装更多的配对刀片，用于选择性地与具有彼此不同的齿形的、亦即不连续的切割刃的多个配对刀片中的一个或另一个一起工作。例如，us6,431,491公开一种系统，所述系统具有支撑两个配对刀片的中心梁，所述两个配对刀片选择性地与两个不同的旋转辊中的一个或另一个共同作用，所述旋转辊中的每一个支撑多个刀片。

已知的穿孔装置在灵活性方面具有一些缺点，亦即在可以备选地使用的配对刀片的数量方面。现有技术的穿孔装置在不同的操作模式之间的切换的复杂性方面还具有进一步的缺点，所述不同的操作模式中的每一种都基于对所述穿孔装置所设置的若干个配对刀片中的一个或另一个的选择性使用。在已知的穿孔装置中，从一种操作模式至另一种操作模式的切换由操作员手动地进行，具有用于安装和移除刀片的复杂的操作。因此，这些操作需要机器停机以及专业操作员的干预，而且需要的时间也根据操作员的能力而有所不同，从而影响生产计划以及生产线的生产力。而且，手动操作可能给操作员带来风险。

因此，将期望提供一种穿孔装置，所述穿孔装置容许在多个穿孔配对刀片的配对刀片之间的切换方面具有高的灵活性和容易性。

技术实现要素：

为了克服或减轻现有技术的一个或多个缺点，提供一种用于对幅材材料进行穿孔的穿孔装置，所述穿孔装置包括第一刀片保持件，所述第一刀片保持件适于围绕相应的第一旋转轴线旋转并且在所述第一刀片保持件上安装有至少第一穿孔刀片；并且进一步包括支撑梁，在所述支撑梁上安装有多个配对刀片、例如两个或更多个配对刀片。所述支撑梁可围绕其选择旋转轴线成角度地调节于多个工作位置、亦即至少两个工作位置中。在每个角度工作位置中，安装于所述支撑梁上的配对刀片中的一个被选择性地置于操作位置中。当在本文中使用时，术语“操作位置”是指这样的位置：在该位置中，所述配对刀片与所述刀片保持件或所述刀片保持件中的一个的旋转的刀片(一个或多个)共同作用，所述穿孔装置设置有所述刀片保持件。根据本文中所描述的，所述穿孔装置还具有适于与所述配对刀片的支撑梁共同作用的可运动的抵接件，以及第一致动装置，所述第一致动装置适于使所述可运动的抵接件在有效位置与空闲位置之间运动，在所述有效位置中，所述可运动的抵接件与所述支撑梁共同作用，在所述空闲位置中，所述可运动的抵接件与所述支撑梁相间隔。在所述有效位置中，与所述支撑梁共同作用的可运动的抵接件限定所述支撑梁的预设角度位置，配对刀片的有效位置或工作位置对应于所述预设角度位置。在所述空闲位置中，所述支撑梁围绕其轴线自由地旋转，而不接触所述可运动的抵接件，以容许所述支撑梁被定位于所需的角度位置中。一旦已经达到所需的角度位置，所述可运动的抵接件就可以被带至所述有效位置并且限定所述支撑梁的工作位置。所述支撑梁的旋转运动由第二致动装置控制，所述第二致动装置适于使所述支撑梁旋转，以便将它选择性地布置于所述角度工作位置中的一个中。

如此构造的穿孔装置适于配备有多个可选择的配对刀片、例如两个以及优选地多于两个配对刀片，并且适于被构造成以伺服辅助方式将各种配对刀片中的任何一个置于工作位置中。

所述致动装置可以与控制单元接合，以使得操作员可以例如通过用户界面、控制面板、平板电脑或其它移动装置设定所述穿孔装置的构造。

在实际的实施例中，所述可运动的抵接件可以设置有朝向和远离所述支撑梁的选择旋转轴线的运动。替代地，所述可运动的抵接件可以平行于所述支撑梁的选择旋转轴线运动。还可以提供组合运动，所述组合运动具有平行于所述选择旋转轴线的分量以及正交于所述选择旋转轴线的分量。

实际上，所述支撑梁可以包括沿所述选择旋转轴线伸长的主体，并且所述配对刀片可以平行于所述选择旋转轴线延伸或围绕所述选择旋转轴线螺旋地延伸。所述梁的伸长的主体可以在其端部处例如通过端部柄部被支撑于支承结构的侧壁上。

所述刀片和/或所述配对刀片可以设置有平行于所述旋转的刀片保持件的和/或所述配对刀片的支撑梁的旋转轴线的平移运动，以避免集中于所述刀片的连续的切割刃中的磨损，所述磨损是由于所述配对刀片的切割刃的齿形的、亦即不连续的形状引起的。

在某些实施例中，所述支撑梁与适于选择性地与所述可运动的抵接件共同作用的多个抵接表面成一体。所述抵接表面可以设置于与所述支撑梁成一体的凸缘中。例如，所述抵接表面可以从所述凸缘的周边边缘朝向所述凸缘的中心、亦即朝向所述选择旋转轴线大约径向地延伸。

在某些实施例中，所述第二致动装置可以仅仅由电子地控制的电机组成，所述电子地控制的电机适于选择性地使所述支撑梁旋转以便将它布置于多个备选的角度位置中。

在其它实施例中，所述第二致动装置可以包括更多的致动器。例如，所述第二致动装置可以包括第一致动器，所述第一致动器适于使所述支撑梁围绕所述选择旋转轴线旋转，以便将所述支撑梁成角度地布置于多个备选的角度布置中的一个中，至少一个角度工作位置对应于所述多个备选的角度布置中的每一个。所述第二致动装置可以进一步包括第二致动器，所述第二致动器适于将所述支撑梁带至所述至少一个角度工作位置，在所述至少一个角度工作位置中，所述可运动的抵接件接触与所述支撑梁成一体的相应的抵接表面。本质上，所述第一致动器执行初步角度定位，并且所述第二致动器使所述支撑梁朝向所述可运动的抵接件运动，以使得所述支撑梁相对于所述旋转辊采取正确的角度工作位置，与选定的配对刀片共同作用的刀片(一个或多个)安装于所述旋转辊上。

在某些实施例中，所述第一致动器为电动致动器、特别地减速电机，并且所述第二致动器为线性致动器、特别地汽缸-活塞致动器。所述两个致动器可以被以协调的方式控制，以便首先选择所述支撑梁的角度位置，然后使所述支撑梁朝向所述可运动的抵接件运动。

在有利的实施例中，所述第二致动装置可以被构造成进行快速的紧急运动，以便将所述配对刀片置于非工作位置中，例如在配对刀片与刀片(一个或多个)之间发生过载的情况下。例如，在由于幅材材料意外断裂而导致幅材材料意外堆积的情况下，可能发生这种情况。

所述装置可以包括往复平移装置，所述往复平移装置适于向所述支撑梁施加平行于所述支撑梁的纵向延伸部的往复平移运动。可以例如通过电机驱动凸轮旋转来获得所述往复平移运动，所述支撑梁被紧固至所述凸轮。

即使原则上所述穿孔装置可以具有例如充当旋转辊的刀片保持件，一个或多个刀片安装于所述刀片保持件上，但是在特别有利的实施例中，所述装置具有两个旋转的刀片保持件，所述两个旋转的刀片保持件被布置成使得所述配对刀片的支撑梁处于所述两个旋转的刀片保持件之间的中间位置中。以这种方式，对于所述穿孔装置，存在更多数量的可能的构造，所述穿孔装置的配对刀片的支撑梁可以包括适于与所述第一刀片保持件的旋转的刀片(一个或多个)共同作用的多个配对刀片以及适于与所述第二刀片保持件的旋转的刀片(一个或多个)共同作用的另外的多个配对刀片。

根据另一个方面，在本文中公开一种用于转换幅材材料的转换机器，所述转换机器包括转换构件以及如上所述的穿孔装置。在本文件中，“转换机器”是指将所述幅材材料转换成成品或半成品的任何机器。所述转换机器可以为例如用于生产绵纸卷的复卷机。在这种情况下，所述转换构件可以包括适于将先前穿孔的幅材材料卷绕成单个卷的卷绕构件。

附图说明

通过以下描述和附图将更好地理解本发明，附图示出本发明的非限制性实施例。更具体地，在图中：

图1为带有穿孔装置的复卷机的示意图；

图2、3、4、5以及6为所述穿孔装置的在五个不同的操作位置中的视图；

图7为根据图8的vii-vii的正视图；

图8为根据图7的viii-viii的视图；以及

图9为根据图8的ix-ix的横截面。

具体实施方式

简而言之，如下面将参考附图中所示的实施例更好地描述的，穿孔装置包括支撑梁，多个穿孔配对刀片安装于所述支撑梁上，每个穿孔配对刀片可以选择性地与两个旋转的刀片保持件中的一个或另一个共同作用。配对刀片的支撑梁可以定位于多个选择性角度位置中的任何一个中，在所述多个选择性角度位置中的每一个中，至少一个配对刀片可以被置于工作位置中以与旋转的刀片保持件共同作用。如下所述，选择性定位系统可以包括两个不同的致动器，所述选择性定位系统使所述支撑梁成角度地旋转并且所述选择性定位系统将所述支撑梁正确地成角度地放置于工作位置中。

即使在下面描述的以及附图中示出的特别地有利的实施例中，设置两个旋转的刀片保持件，所述两个旋转的刀片保持件适于选择性地与所述支撑梁的选定的配对刀片一起工作，但是在其它目前不太有利的实施例中，可以设置仅仅一个旋转的刀片保持件。

此外，在所示例说明的实施例中，每个刀片保持件呈旋转辊的形式，并且在本说明书中，它将被称为“旋转辊”。然而，该构造不是强制性的并且刀片保持件可以具有不同的形式。

首先参考图1，数字1总体上表示转换机器，所述转换机器用于转换连续幅材材料n、例如单层或多层绵纸幅材，亦即由单个纤维素层构成的幅材或者由多个接合在一起的纤维素层构成的幅材。

复卷机器1包括将连续幅材材料n转换成卷r的转换构件。在所示例说明的实施例中，卷围绕借助于输送机7进给至一组卷绕构件3的管状卷绕芯t形成。在图1中示意性地示出并且仅仅在下面简要描述的复卷机为可以具有任何构造的转换机器的仅仅一个实施例。重要的仅仅是存在一组转换构件，所述一组转换构件适于将连续幅材材料n转换为成品或半成品、尤其是例如可以被接着进一步转换的卷r，例如所述卷r可以被切割成小卷，所述小卷之后被包装于单个包装或多个包装中。

在所示例说明的实施例中，所述一组转换构件3包括卷绕辊、例如三个卷绕辊3a、3b、3c。

穿孔装置5设置于转换构件3的上游。

在复卷机1中，还设置引导辊9、11、13a、13b、15、17，它们通过穿孔装置5朝向所述一组转换构件3限定幅材材料n的路径。在所示例说明的实施例中，设置两个备选路径f1和f2，幅材材料n可以被沿着所述备选路径f1和f2通过穿孔装置朝向一组卷绕构件3、3a、3b、3c进给。该双路径f1、f2通过提供辊13a、13b和15、17而获得，所述辊13a、13b和15、17可以被可选地用来沿着第一路径f1(辊13a、17)或沿着第二路径f2(辊13b、17)引导幅材材料n。

在所示例说明的实施例中，穿孔装置5包括支撑梁21，所述支撑梁21支承多个配对刀片23(在该示例中，四个配对刀片，其中所述数量仅仅被作为非限制性示例给出)。如将在下文更详细地更好地描述的，支撑梁21可选择性地围绕选择旋转轴线21a旋转，以将配对刀片23中的一个或另一个放置于工作位置中。

支撑梁21布置于分别用25和27表示的两个旋转的刀片保持件之间的中间位置中。刀片保持件25适于围绕旋转轴线25a旋转，并且刀片29安装于其上。刀片保持件27适于围绕平行于轴线25a的旋转轴线27a旋转。刀片31安装于刀片保持件27上。即使在所示例说明的实施例中，每个刀片保持件25、27设置有四个刀片29、31，但是应当理解的是，刀片的数量可以变化；例如，对于每个刀片保持件，甚至可以设置仅仅一个刀片，或者两个或三个刀片，或者多于四个刀片。穿孔装置5还可以具有彼此设置有不同的数量的刀片的两个刀片保持件。

在所示例说明的实施例中，配对刀片23平行于选择旋转轴线21a延伸，而刀片29、31分别围绕旋转轴线25a和27a螺旋地延伸。反向构造也是可能的，其中配对刀片23围绕选择旋转轴线21a螺旋地延伸并且刀片29、31平行于旋转轴线25a和27a延伸。刀片或配对刀片的螺旋布置容许穿过幅材材料n的宽度执行逐渐的穿孔。为了使穿孔线正交于幅材材料n的、与幅材材料n的沿着进给路径的进给方向一致的纵向延伸部，支撑梁21和刀片保持件25、27倾斜地布置，亦即其旋转轴线不是水平的。

在使用中，支撑梁21处于静止位置中，而两个旋转的刀片保持件25、27中的至少一个围绕相应的旋转轴线25a或27a旋转。在每个刀片保持件25、27与支撑梁21之间限定相应的穿孔辊缝，幅材材料被进给通过所述穿孔辊缝。更准确地，幅材材料n可以被进给通过刀片保持件25与支撑梁21之间的辊缝，并且在这种情况下，刀片29与配对刀片23中的一个共同作用以对幅材材料进行穿孔，其中刀片保持件25沿箭头f25所示的方向旋转。替代地，幅材材料n可以被进给通过刀片保持件27与支撑梁21之间的辊缝，并且在这种情况下，通过与配对刀片23中的一个共同作用的刀片31对幅材材料进行穿孔，其中刀片保持件27沿箭头f27所示的方向旋转。

特别地参考图2至9，穿孔装置5包括抵接件33，所述抵接件33可运动以采取图2中所示例说明的空闲位置以及例如图3-6中所示例说明的有效(active)位置。抵接件33的运动由双箭头f33指示。可运动的抵接件33的运动方向处于包含选择旋转轴线21a的平面中，支撑梁21可以围绕所述选择旋转轴线21a选择性地旋转。

在图2至7中，示意性地示出可运动的抵接件，而图8和9示出可运动的抵接件33的以及控制可运动的抵接件33根据双箭头f33的运动的构件的实施例。在所示例说明的实施例中，可运动的抵接件33由用于减少与配合构件(所述可运动的抵接件33与它共同作用)的摩擦和磨擦的轮形成，如下面详述的。

可运动的抵接件33可以安装于滑动件35上，滑动件35继而可以安装于与侧壁41成一体的引导件39上，穿孔装置5安装于侧壁41上。可运动的抵接件33的运动由第一致动装置43控制，所述第一致动装置43包括例如气缸-活塞致动器。

抵接表面、亦即抵靠可运动的抵接件33的安放表面与支撑梁21成一体。抵接表面围绕选择旋转轴线21a布置于与支撑梁21的不同的角度位置相对应的不同的角度位置中。在所示例说明的实施例中，抵接表面形成于与支撑梁21成一体的凸缘47上。更特别地，在所示例说明的实施例中，凸缘47形成用51a、51b、51c、51d表示的四个抵接表面(图2-6)。

例如，如图中所示，四个抵接表面可以为从凸缘47的周边边缘朝向支撑梁21的轴线21a径向地延伸的平面。例如，可以通过沿着凸缘47的边缘设置的两个槽口53、55的侧壁形成抵接表面。

如从图2至6清楚地看到的，四个抵接表面51a、51b、51c、51d限定支撑梁21的四个角度位置。每个角度位置由四个抵接表面51a-51d中的一个与可运动的抵接件33的接触给定。当可运动的抵接件33处于槽口53中时，支撑梁21可以采取两个角度工作位置，而当可运动的抵接件33处于槽口55中时，它可以采取另外两个角度工作位置。为了容许支撑梁21自由地旋转，可以将可运动的抵接件33带至凸缘47的周边边缘之外的空闲位置中。在图2中示出所述空闲位置。当抵接件33处于图2的、与选择旋转轴线21a充分地相间隔的空闲位置中时，梁21可以旋转以便选择性地将槽口53和55中的一个或另一个带至可运动的抵接件33下方，然后可以使可运动的抵接件33朝向选择旋转轴线21a运动以选择性地与抵接表面51a、51b中的一个或另一个共同作用或与抵接表面51c、51d中的一个或另一个共同作用。

在图3中，可运动的抵接件33处于槽口53中并且凸缘47的角度位置使得抵接表面51a抵靠可运动的抵接件33。在该角度位置中，支撑梁21的配对刀片23中的一个与旋转的刀片保持件27的刀片31共同作用，而没有配对刀片与旋转的刀片保持件25的刀片29共同作用。因此，在该位置中，幅材材料n被沿着路径f2(图1)进给。

在图4中，支撑梁21已经旋转直至它使抵接表面51b抵靠可运动的抵接件33。在该位置中，配对刀片23中的一个(与图3的布置中操作的刀片不同)与旋转的刀片保持件25的刀片29共同作用并且幅材材料n沿着路径f1传递于刀片保持件25与支撑梁21之间的辊缝中。

在图5的状态中，可运动的抵接件33处于槽口55中并且抵靠抵接表面51d安放。在该位置中，配对刀片23(不同于在图3和4的位置中操作的两个配对刀片)与旋转的刀片保持件25的刀片共同作用。

最后，在图6的状态中，再次定位于槽口55中的可运动的抵接件33抵靠抵接表面51c安放。在该位置中，配对刀片23(不同于在图3、4以及5的位置中操作的三个配对刀片)与旋转的刀片保持件27的刀片共同作用。

在所示例说明的实施例中，支撑梁21的选择旋转运动由特别地在图7和8中所示出的第二致动装置61控制。在某些未示出的实施例中，第二致动装置61可以简单地包括适当地控制的电机。

在所示例说明的实施例中，第二致动装置61包括第一致动器，例如电机或更准确地减速电机63。附图标记64表示减速电机63的减速装置。减速电机63可以安装于轴65上，所述轴65例如通过锁定装置66扭转地联接至支撑梁21并且与其同轴。第二致动装置61进一步包括第二致动器，例如线性致动器、特别地液压或气动控制的气缸-活塞致动器69。线性致动器69通过支架70连接至侧壁41，并且通过杆69a连接至铰接于轴65上的臂71。通过所描述的运动学联接，线性致动器69通过有限的角度控制轴65的并且因此控制梁21的旋转运动。

第二致动装置61结合第一致动装置43的操作如下。为了给支撑梁21设定所需的角度工作位置，首先，如果需要，使可运动的抵接件33远离凸缘47运动。这样，支撑梁21以及与其成一体的凸缘47由减速电机63致动而旋转至所需的位置，例如旋转至图2的位置。更准确地，凸缘47和支撑梁21可以被带至这样的角度位置：该角度位置使得可运动的抵接件33一旦被再次带至选择旋转轴线21a就在抵接表面51a、51b之间的中间位置中处于槽口53中。

然后，保持减速电机63静止，线性致动器69根据是抵接表面51a还是抵接表面51b应当被致动而伸出或缩回。这样，使轴65、减速电机63以及支撑梁21围绕选择旋转轴线21a旋转，直至达到所需的位置、例如图3的位置或图4的位置。在该步骤中，减速电机63充当与轴65刚性地成一体的主体。

假设支撑梁21处于图3的布置中，则幅材材料n可以被进给于支撑梁21与旋转的刀片保持件27之间的辊缝中，以通过配对刀片23中的一个和刀片31进行穿孔。如果需要，例如在幅材材料断裂以及幅材材料堆积于进给辊缝中的情况下，线性致动器69可以快速地干预以打开穿孔装置。这可以简单地通过使支撑梁21顺时针旋转直至抵接表面51a远离可运动的抵接件33运动来完成。这样，纸堆积可以更容易地通过穿孔辊缝，从而使穿孔装置的操作状态更快且更安全地恢复。

对于图4、5以及6中所示的位置，存在类似的操作。例如，在图4中，穿孔装置5处于这样的位置：该位置使得在旋转的刀片保持件25与支撑梁21之间的辊缝中对幅材材料n进行穿孔。如果需要，致动器69运动返回，从而使临时地操作的配对刀片23远离刀片29运动。

通过下面的方式获得图5和6的位置：暂时地将可运动的抵接件33置于空闲位置中并且通过减速电机63使支撑梁21旋转，然后再次使可运动的抵接件33朝向选择旋转轴线21a运动于抵接表面51c和51d之间的中间位置中。类似于参考图3和4所描述的，线性致动器69可以将支撑梁21选择性地带至图5的位置和图6的位置(所述位置由处于有效位置中的可运动的抵接件33和相应的抵接表面51c、51d之间的共同作用限定)，以便使两个相应的配对刀片23中的一个或另一个与旋转的刀片保持件25、27中的一个或另一个运行。

为了进行成角度地定位和选择工作的配对刀片23的上述操作，致动装置43和61可以与图7中示意性地示出的控制单元81接合，所述控制单元81可以具有一个或多个用户界面83。通过用户界面83，操作员可以对应于各种穿孔配对刀片23中的一个或另一个设定所需的穿孔类型。然后，控制单元81自动地执行选择凸缘47的相对于可运动的抵接件33的角度位置的操作以使所需的配对刀片运行。

这样，选择配对刀片的操作为简单的且快速的，并且可以不需要手动操作，尤其是在不需要改变幅材材料n的路径(f1，f2)的情况下。

如上所述，为了防止刀片29、31的集中磨损，支撑梁21可以设置有平行于选择旋转轴线21a的往复运动并且例如由电机91通过偏心轮93控制。轴65可以通过接头95连接至偏心轮93(参见图7和8)。

在未示出的另一个实施例中，致动装置61仅仅包括减速电机63并且不具有线性致动器69。减速电机63既用来将支撑梁21带至角度工作位置中又用来通过控制马达扭矩以足够的力使相应的抵接表面51a、51b、51c、51d中的一个抵靠可运动的抵接件33。例如，在由于幅材材料n断裂以及幅材材料n紧邻穿孔辊缝上游堆积而导致卡住的情况下，可以使减速电机63旋转以打开穿孔装置，类似于通过线性致动器69所进行的。例如，当为了将抵接表面51a、51b、51c、51d保持于抵靠可运动的抵接件33的抵接位置中，减速电机63的功率吸收超过标称值时，可以检测到卡住。这表明需要更大的扭矩来将抵接表面51a、51b、51c、51d保持于适当位置中，这是幅材材料在穿孔辊缝中堆积的征兆。替代地，可以监测驱动旋转的刀片保持件25、27旋转的马达的吸收，或者更简单地，可以使用特定的传感器、例如光电池或激光传感器。

用于检测故障的一些方法也可以被用于图中所示的实施例的情况中。在这种情况下，还可以通过与线性致动器69相关联的传感器检测保持工作位置所需的力。

已经参考各种具体实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，许多修改、变化以及省略是可能的，而不脱离本发明和所附权利要求的保护范围。