紧凑型垫料转换机的制作方法

本发明涉及垫料转换机，并且更特别地涉及用于在紧凑空间中将片材原料转换成相对不太致密的垫料产品的机器和方法。

背景技术

各种类型的转换机已经被用于将片材原料转换成垫料产品。一些机器生产空隙填充垫料产品，主要用于填充包装容器中的空隙以防止内容物在运输期间移位。

这些机器设计中的一个目的是非常快速地生产空隙填充垫料产品。因此，这些机器被设计成以相对高的速度操作。

除了速度之外，一些转换机被设计成提供最小的机器占地面积，以用于在空间受限的包装设施或包装设施的包装区域中操作。由于考虑到节省空间，这些机器通常使用相对较窄的片材原料用于转换成垫料产品。与具有相对较大的占地面积和使用较宽的片材原料的能力的垫料转换机相比，可能要花费两倍的这种垫料产品来填充容器。

技术实现要素：

虽然许多垫料转换机生产足够的垫料产品，但是现有的垫料转换机和垫料产品可能并非对于所有应用都是理想的。本发明提供了一种垫料转换机，其能够以比现有垫料转换机相对更小的体积操作，尤其是在减小的高度尺寸内。

因此，可提供一种示例性垫料转换机，用于在片材原料向下游移动通过垫料转换机时将片材原料转换成相对较低密度的垫料产品。该垫料转换机包括构造成向内聚集片材原料的成形组件和位于成形组件下游的进料组件。该成形组件包括会聚斜槽，该会聚斜槽具有入口和位于入口下游的相对较小的出口，该会聚斜槽沿会聚轴线对齐。该进料组件具有一对可围绕各自的平行旋转轴线旋转的可旋转构件。可旋转构件布置成从进料组件下游的成形组件进料片材原料，旋转构件限定进料轴线，该进料轴线与连接且垂直于旋转轴线的线垂直。该垫料转换机的特征在于，会聚轴线是横向的而不是与进料轴线对齐。

该转换机可以具有在进料轴线和会聚轴线之间的在20度和90度之间；在30度和70度之间；在40度和60度之间；或者例如45度的示例性内角。该内角可以是固定的。

进料组件可以包括引导件，该引导件限定片材原料从成形组件到可旋转构件的下游位置的路径。可旋转构件可以延伸超过引导件以接合可旋转构件之间的片材原料。引导件可以从邻近会聚斜槽的出口的相对较大的上游开口向邻近可旋转构件的较窄开口会聚。

可旋转构件可以包括摩擦轮。

会聚斜槽具有与会聚轴线和进料轴线之间的内角相对的顶侧，会聚斜槽具有圆形横截面，并且会聚斜槽的顶侧可以被截成达不到完全圆形的形状。会聚斜槽沿下游方向会聚。

示例性垫料转换系统包括如本文所述的垫料转换机和位于成形组件上游的片材原料的供应源，该供应源布置成将片材原料供应到成形组件。

本发明的前述和其它特征将在下文中充分描述，并且在权利要求书、以下描述和附图中特别指出，这些附图详细阐述了本发明的一个或多个说明性实施例。然而，这些实施例仅仅是可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，本发明的其它目的、优点和特征将从本发明的以下详细描述变得明显。

附图说明

图1为根据本发明提供的垫料转换机的示意性正视图。

图2为图1的垫料转换机的示意性平面图。

图3为图2中所示的垫料转换机的平面图，其中壳体的一部分被移除以示出内部部件。

图4为图3的垫料转换机的上游部分的透视图。

图5为垫料转换机的透视正视图。

图6为图5的垫料转换机的上游部分的透视图，其中壳体的一部分被移除以示出内部部件。

图7为包装工作站的包括处于操作位置的图3的垫料转换机的部分的透视图。为了清楚起见，在该视图中省略了上部障碍物。

图8为图7所示的包装工作站的一部分的侧视图。

图9为包装工作站的包括处于装载位置的图3的垫料转换机的部分的透视图。为了清楚起见，在该视图中省略了上部障碍物。

图10为图9所示的包装工作站的一部分的侧视图。

具体实施方式

现在详细参照附图，本发明提供了一种垫料转换机10，该垫料转换机将片材原料12例如纸转换成相对不太致密的垫料产品。垫料转换机10以紧凑的体积，更具体地说，以减小的高度尺寸H完成该任务。

垫料转换机10也被简称为转换机或转换器，其包括用于将片材原料12转换成密度小于供应的原料的垫料产品的转换组件14。片材原料12(或者称为片材或原料)从设置在转换器10的上游端12处的供应源16或原料供应组件被供应到转换组件14中。并且转换后的原料在下游端22处作为垫料带或作为与垫料带分离的离散的垫料产品离开转换器10。因此，术语“上游”和“下游”是指当原料12以从上游端20到下游端22的下游方向24移动通过转换器10时原料路径的方向。上游方向是朝向上游端20的方向，与下游方向24相反。

转换器10还具有包围转换组件14的至少一部分的壳体26(在图3中被部分地移除)。壳体26可以由支架30支撑以将垫料产品传送到包装表面上方(例如桌子)的位置，并且更特别地直接传送到搁置在桌子或其它水平包装表面顶部的容器中(例如图7至图10所示)。支架30通常支撑转换器10和片材原料12的供应源16两者，转换器10和片材原料12的供应源16这两者优选地可一起绕竖向轴线32旋转，以便于接近原料供应源16，用于更新供应源16中的片材原料12，并且便于在使用期间将垫料产品引导到期望的位置。支架30还可以允许操作员使转换器10围绕水平轴线34旋转，以改变垫料产品相对于包装表面离开转换器10的角度。

原料12的供应源16可以采用安装到支架30或转换器壳体26上的托盘或架子的形式，用于与转换器10一起围绕竖向轴线32旋转，使得转换器10和原料供应源16围绕竖向轴线32的相对取向保持恒定。结果，可以改变转换器10相对于竖向轴线32的取向，而不必单独地定向原料供应源16相对于转换器10的方向。

原料供应组件16将一层或多层片材原料12供应到转换器10，特别地供应到下面描述的转换组件14。原料供应组件16可以供应形式为卷的片材原料12，当片材被放出时，该卷可围绕中心轴线旋转，或者如图1所示，该供应组件可以供应形式为扇状折叠的堆栈。片材原料12通常由纸，特别是牛皮纸构成，并且优选地由约十五英寸(约三十八厘米)宽的牛皮纸构成。纸垫料产品是对环境负责的保护性包装材料；纸是可再循环的、可再用的，并且由可再生资源构成。然而，在适当的应用中，也可以用其它片材作为纸的合适替代物。

转换器10可以包括安装在原料供应源16和转换组件14之间的恒定进入引导件，以在供应源16中的原料12被拉下时将片材原料12从供应源16由恒定位置引导到转换组件14。可以规定，移开恒定进入引导件以便于将片材原料12装载到转换组件14中，并且在操作转换器10以生产垫料产品之前将恒定进入引导件放回到操作位置。

转换组件14包括原料供应源16下游的成形组件40和成形组件40下游的进料组件42。进料组件42从供应源16拉动原料12并通过成形组件40。成形组件40向内聚集原料12并将原料随机地弯皱成所需的比片材原料12的原始供应源16更低密度的状态。可以采用不同类型的成形组件来产生不同的横截面形状，例如更适于用作空隙填充垫料产品或用作缓冲垫料产品的那些。

示例性的成形组件40包括聚集斜槽44，聚集斜槽44在下游方向24上沿会聚轴线46从相对较大的入口向相对较小的出口会聚。换言之，聚集斜槽44可以具有漏斗形状，当原料12被拉动通过聚集斜槽44时，该漏斗形状向内聚集原料12并且将原料随机地弯皱。聚集斜槽44内的会聚表面限定了逐渐更小的横截面区域，原料12在该横截面区域内被向内拉动并且聚集，当原料向下游移动时随机地弯皱以形成垫料带。聚集斜槽44可以具有圆形或椭圆形横截面形状，该形状可沿其长度变化，并且形成聚集斜槽44的会聚表面通常为原料12提供平滑过渡，以便向内聚集和折皱原料而不撕裂原料。聚集斜槽44限定片材原料12通过成形组件40的路径，并且可以部分地或完全地限定沿着会聚轴线46朝向进料组件42的路径。

进料组件42包括一对相对的旋转构件50和51(或者被称为可旋转构件50和51)，该对旋转构件在平行平面中围绕各自的轴线52和53旋转以限定沿进料轴线56穿过进料组件42的路径，该进料轴线穿过旋转构件50和51之间，垂直于包含两个旋转轴线52和53的平面。合适的可旋转构件50和51包括能够与片材原料12接合以使片材原料移动通过转换机10的轮或摩擦辊。当由成形组件40成形的垫料条在旋转构件50和51之间通过时，旋转构件50和51也可以弯皱、折皱或连接弯皱的片材原料以帮助垫料条保持其形状。

操作者通过控制器60控制进料42的操作，该控制器可以位于远处或安装在壳体26上。通常，控制器60包括处理器和存储器，以及一个或多个输入和输出装置，例如触摸屏、脚踏开关和一个或多个离散的触头(nob)或按钮。因此，旋转构件50和51可以由诸如电动马达的马达连同齿轮系中的对应齿轮一起驱动以提供期望的速度，并且马达可由控制器60控制以控制旋转构件50和51的速度和操作。

进料组件42还可包括位于片材原料12通过进料组件42的路径的一侧或多侧上的引导件。在所示实施例中，一对横向间隔开的引导件70从旋转构件50和51中的每一个的相应一个的上游的安装位置72延伸到旋转构件50和51的旋转轴线52和53的下游的下游位置74，从而提供经过每个旋转构件50和51的连续引导表面。引导件70通常还延伸超过旋转构件50和51的最大直径，即，延伸到不仅超过旋转轴线52和53而且经过旋转构件50和51的最下游范围的位置。该连续引导表面70有助于防止或消除如果片材能够将其自身缠绕在旋转构件50和51中的任一个上而发生的卡塞问题，引导形成的垫料条安全地经过旋转构件50和51到达不与旋转构件50和51接触的位置，而不会显著地阻碍垫料条通过进料组件42的进程。如所示的，引导件70中的一个或两个的下游端可以是自由的或者可以固定在旋转构件50和51下游的下游位置74处。引导件70可以由尼龙、其它塑料或如不锈钢的金属制成，并且引导件可以是柔性的或刚性的。

或者，进料组件42可以包括限定片材原料12从成形组件40到进料组件42的下游位置的路径的引导件。在这种布置中，可旋转构件50和51可延伸穿过引导件中的相对开口以接合可旋转构件之间的片材原料12。引导件也可从邻近会聚斜槽44的出口的相对较大的上游开口向邻近可旋转构件50和51的较窄的开口会聚。

转换组件14可选地还可包括位于进料组件42下游的切断机构74，用于将来自所形成的条的垫料产品材切断成离散长度。垫料产品在转换器10的下游端22处的出口处离开转换机10，以用作包装材料。

在先前的垫料转换机中，会聚轴线和进料轴线通常轴向对齐。这被认为是在成形和进料操作期间防止或最小化片材撕裂所必需的。撕裂在一些转换机中是重要的问题，并且进行了许多努力以最小化或消除当原料从供应源被抽取通过转换机时的撕裂。

本发明的转换器10还提供了比先前的转换器更紧凑的体积，特别是具有减小的高度尺寸H的体积。图7至图10示出了包装站100用于具有有限可用高度的场所的一种应用。在这种构造中，转换器10需要安装在具有高度限制的架子区域内(从桌面包装表面102到升高的架子或包装表面102上方的其它竖向移位的障碍物)。对于先前的转换器，这种竖向空间限制已经成为问题。诸如所示的纸板盒104的开口包装容器通常被支撑在包装表面102上，诸如如图所示的桌面上，该包装表面还可以包括桌面102上的秤106，这进一步减小了转换器10将包装材料分配到容器104中的可用竖向空间。例如，如果三十英寸(76cm)高的开口包装容器104放置在四英寸(10cm)高的秤106上，则在桌面包装表面102和升高的架子110之间的四英尺(122cm)高的空间中，转换器10将具有仅十四英寸(35.5cm)的高度可用于将垫料直接递送到容器104中。对于先前的转换器，这不足以将垫料直接分配到容器中，并且可能没有足够的空间用于转换器重新取向以容纳具有不同高度的箱子或接近转换器10或将片材原料装载到供应源16中等。但是图1至图10中所示的转换器提供了对该问题的示例性解决方案。

为了在期望的取向变化内和在竖向空间限制内操作时减小转换器10的高度，发明人将会聚斜槽44的会聚轴线46布置成横向于进料组件42的进料轴线56。更特别地，会聚轴线46和进料轴线56不是轴向对齐的，而是在会聚轴线46和进料轴线56之间限定内角76，例如约十度至大约八十度、约二十度至约九十度、约三十度至约七十度、约四十度至约六十度或约四十五度。该内角76可以是固定的。

根据进一步的变型例，如图4所示，可以去除、省略、切割、展平或以其他方式减小会聚斜槽44的上游端的顶部，以进一步减小转换器10的总高度。换言之，会聚斜槽44可以具有与会聚轴线46和进料轴线56之间的内角76相对的顶侧，并且会聚斜槽44的该顶侧可以被截成达不到完全圆形。

尽管未示出，但进一步的变型例可以包括从进料组件44去除会聚斜槽44，使得会聚轴线46在片材原料12的供应源16上方向上延伸，然后使用诸如辊的引导构件将向内聚集的片材条从会聚斜槽44的下游端引导到进料组件42，以将向内聚集的片材从会聚轴线46转向进料轴线56。

本发明还提供了一种垫料转换系统，其包括刚刚描述的垫料转换机10和位于成形组件40上游的片材原料12的供应源16，该供应源布置成将片材原料12供应到成形组件40。

因此，本发明提供了一种用于在片材原料12向下游移动通过垫料转换机10时将片材原料12转换成相对较低密度的垫料产品的垫料转换机10。垫料转换机10包括构造成向内聚集片材原料12的成形组件40和位于成形组件40下游的进料组件42。成形组件40包括会聚斜槽44，会聚斜槽44具有入口和位于入口下游的相对较小的出口，会聚斜槽44沿会聚轴线46对齐。进料组件42具有一对可绕相应的平行旋转轴线52和53旋转的可旋转构件50和51。可旋转构件50和51布置成将片材原料12从进料组件42下游的成形组件40进料，并且可旋转构件50和51限定进料轴线56，进料轴线56垂直于旋转轴线52和53，并且垂直于连接且垂直于旋转轴线52和53中的每一个的线。会聚轴线46横向于进料轴线56，并且会聚轴线46和进料轴线56之间限定十度和八十度之间的内角76。

尽管已经参照特定优选实施例示出和描述了本发明，但是显然，本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图之后，将想到等效的变更和修改。特别地，关于由上述部件执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这些部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的组件的指定功能的任部组件(即，功能上等效)，即使结构上不等效于执行本发明的本文中所说明的示例性实施例中的功能的所公开的结构。另外，虽然仅参照若干实施例中的一个而公开本发明的特定特征，但是如对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的，则这样的特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合。