专利名称：产生屋面大瓦的多层网板的受控切割的制作方法
发明的技术领域和工业实用性本发明涉及用来切割屋面大瓦的方法和设备。更确切地说，本发明涉及一种对屋面材料的多层层叠网板进行受控切割的方法以产生具有处于相对于大瓦的明显不同部分的预定位置的末端切口的屋面大瓦。
背景技术：
在制造层叠屋面大瓦的常用方法中，诸如玻璃纤维网片之类的网片用沥青涂布并用粗砂加面层，然后纵向切割成覆面层和垫底层条带。覆面层条带切割成带有突片和缺口的锯齿形。垫底层条带定位于覆面层条带下边，诸条带用粘接剂粘在一起而产生连续的屋面材料网板。该连续网板用末端切割器横向切割以便产生分开的层叠屋面大瓦。在非层叠屋面大瓦的制造中，大瓦切割成带有多个由窄槽分割的突片。
突片、缺口和窄槽是屋面大瓦的明显不同部分，它们可以从大瓦的邻接部分明显地区分开。屋面大瓦也可以有其他的明显不同部分，例如与邻接区颜色或暗影不同的粗砂区。
当切割屋面大瓦时，通常最好是把大瓦的末端切口定位于相对于明显不同部分的预定位置。希望这样定位有若干条理由，其中包括制造的可断定性和提高大瓦的美学质量。当明显不同部分是突片时，这样定位还避免形成在制造或安装期间可能从屋面大瓦上撕掉的狭窄末端突片。属于Lamb的美国专利№5102487公开了一种用来制造层叠屋面大瓦的方法和设备，其中末端切割器保持与网板上的突片图案同相以便控制末端切口相对于突片的定位。
为了提高制造工序的生产率，可取的是能够用一个末端切割器同时切割屋面材料的多层层叠网板以便一次产生多层大瓦。然而，屋面材料的多层层叠网板的同时切割将会大大增加把末端切口定位于相对于多层网板的明显不同部分的预定位置的困难。Lamb的专利没有公开或提出屋面材料的多层层叠网板的同时切割。用来切割屋面材料的两个层叠网板的末端切割器是公知的，但是该末端切割器未曾用于其中末端切口处于相对于网板的明显不同部分的预定位置的受控切割。因而，最好是提供屋面材料的多层层叠网板的一种受控切割方法，以便产生具有处于相对于明显不同部分的预定位置的末端切口的屋面大瓦。
发明内容
以上目的和其他未具体列举的目的靠根据本发明的切割屋面大瓦的方法来实现。在该方法中，屋面材料的多层网板向一个切割器运动。在切割器前网板以层叠关系定位。网板有突片之类明显不同部分。运动中的网板的明显不同部分的位置靠传感器来检测。末端切口用切割器透过多层层叠网板同时切割以便从网板产生分开的屋面大瓦。基于所检测的明显不同部分的位置来控制切割的位置，致使屋面大瓦的末端切口处于相对于明显不同部分的预定位置。
根据本发明的用来切割屋面大瓦的设备包括一个多层切割的大瓦切割器，该切割器适于透过屋面材料的多层层叠网板同时切割末端切口，以便从网板产生分开的屋面大瓦。该设备还包括适于使网板向切割器运动的喂料器，和适于在切割器前使网板以层叠关系定位的网板搬运装置。设置传感器以便检测运动中的网板的明显不同部分的位置。该设备还包括一个控制器，该控制器适于基于所检测的明显不同部分的位置来控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口处于相对于明显不同部分的预定位置。
当对照附图阅读时，根据最佳实施例的以下详细描述，本发明的各个目的和优点对本专业的技术人员来说将会变得显而易见的。
图1是用来制造用于本发明的屋面材料的第1和第2层叠网板的设备的立面示意图。
图2是图1的设备的局部俯视图，其中包括一个图案切割器和层叠处理。
图3是根据本发明的用来切割屋面大瓦的设备的立面示意图。
图4是屋面材料网板的俯视图，表示根据本发明的一个实施例它将如何被切割成5个大瓦。
具体实施例方式
现在参照附图，图1中示出一个用来制造用于本发明的屋面材料的第1和第2层叠网板的设备10。应该指出，虽然本发明将会参照层叠网板来进行说明，但是本发明不限于层叠网板。“网板”一词意味着能够切割成屋面大瓦的任何屋面材料片，其中包括层叠屋面材料片和单层屋面材料片。于是，本发明既涉及层叠屋面大瓦又涉及非层叠或“三突片”屋面大瓦。
进而，虽然本发明将会参照屋面材料的第1和第2网板来进行说明，但是本发明不限于两个网板的切割。而是本发明涉及屋面材料的多层网板，也就是大于一的任何网板数的受控切割。在某些实施例中，本发明涉及两个以上屋面材料网板的受控切割。于是，虽然本发明参照用来产生两个网板的2宽度处理来进行说明，但是本发明也可以运用于用来产生四个网板的4宽度处理，或者用来产生多个屋面材料网板的任何其他处理。
如图1中所示，一个网片或基片作为连续片材14从料卷12放出。该网片可以是用来加固屋面大瓦的任何类型的已知材料，例如诸如矿物纤维、纤维素纤维、破布纤维、矿物纤维与合成纤维的混合物之类纤维材料的网板、稀松织物或毡片。最好是，网片为玻璃纤维的无纺网板。
该片材穿过一个涂布器16，在那里一种涂层料18涂布于片材。涂层料可以以任何合适的方式来涂布。在所说明的实施例中该片材浸没于热的熔融涂层料源以便用黏稠的涂层料完全覆盖片材。然而，在其他实施例中，涂层料可以喷射、滚压或用其他方法涂布于片材。
“涂层料”一词意味着适于给屋面大瓦涂层的任何类型的材料。通常，涂层料包括含沥青的材料，例如沥青、焦油沥青、硬煤沥青或它们的混合物。沥青可以是由石油精练产生的制造沥青或天然形成沥青。涂层料可能还包括各种添加剂和/或改性剂，例如无机填充料或矿物增稳剂，聚合物、回收液流或废轮胎橡胶末之类有机物。
热的涂层片材在一个或多个向片材上部喷出保护面砂22的粗砂涂板器20下方掠过。在制造多色大瓦时，通常采用两种类型的粗砂。搭接部粗砂是成本较低的粗砂，用于大瓦的在屋面上将要被覆盖的部分。多色粗砂或主粗砂是成本较高的粗砂，涂布于大瓦的在屋面上将要暴露的部分。粗砂可以涂布成大瓦的某些区域与邻接区颜色不同或暗影。例如，大瓦的暴露部分可能包括背景粗砂和一系列“混合垂条”，后者是具有与背景粗砂不同的颜色或不同的暗影的粗砂沉积。
片材绕过一个滚筒24，该滚筒把粗砂压入热的黏稠涂层料并使片材充分翻转以便任何未粘住的粗砂落进一个料斗(未画出)供回收。然后片材通过一对压辊26、28，进一步把粗砂压入片材。接着，片材穿过常规的冷却段30，其中片材在一些辊子之间穿上穿下并被用水喷淋以便冷却热的涂层料。
如图1和图2中所示，在冷却处理后，片材送到由一个切刀辊34和一个砧辊36组成的图案切割器32。切刀辊34啮合连续片材14并把它分割成连续的覆面层条带38和垫底层条带40。切刀辊有两个从覆面层条带分割垫底层条带的直刀片42，和一个把覆面层条带切割成两个带有突片46和缺口48的锯齿形图案的连续覆面层条带的图案刀片44。图案刀片可以改变以便产生不同的图案长度。例如，图案刀片可以在切刀辊的每转中形成一个图案。在此一场合，可以通过改变切刀辊的周长来改变图案的长度。图案刀片也可以改变成在切刀辊的每转中形成一个以上或不足一个图案。
覆面层和垫底层条带彼此分开，然后垫底层条带定位于覆面层条带下边，并且覆面层和垫底层条带靠任何合适的层叠设备(未画出)接合在一起以便产生第1和第2层叠网板50、52。合适的层叠设备在现有技术中是公知的并且可能包括例如导向输送皮带、粘接剂涂布器、和把覆面层和垫底层条带压在一起的设备。
在层叠处理后，第2网板52靠任何合适的网板搬运设备(未画出)定位于第1网板50下边。在一个最佳实施例中，网板之一被翻转(未画出)，以便从该网板所产生的大瓦在屋面大瓦捆中可以面对面/背对背地包装。然而，也可以保留网板不翻转，以便产生在捆扎中面对背地包装的大瓦。用来定位和取向移动网板的合适的设备在现有技术中是公知的。该设备可能包括例如使网板运动到位并翻转网板之一的导向输送皮带。
如图3中所示，第1和第2网板50、52分别沿着第1和第2路径向末端切割器54运动。最好是，第1和第2网板的运动沿着第1和第2路径的至少一部分是彼此独立的。“至少一部分”意味着网板沿着第1和第2路径的运动的任何一部分或全部是彼此独立的。在所说明的实施例中，该设备包括分别使第1和第2网板运动的第1和第2单独驱动的喂料辊56、58。喂料辊可以由任何合适的驱动机构，例如电气或机械驱动机构来驱动。喂料辊配备驱动接口以便进行与后述的控制器的通信。
第1和第2网板50、52在末端切割器54前以层叠关系定位。“层叠”意味着诸网板逐层排列，通常把一个网板定位于另一个上边。网板可以按任何合适的方式，并通过使用任何合适的网板搬运设备来层叠。在所说明的实施例中，在层叠处理后第2网板52定位于第1网板50下边，并且第1和第2网板在喂料辊56、58处汇合，致使网板层叠成第1网板在第2网板上边。
网板有“明显不同部分”，该部分可以是网板的任何可与邻接部分明显区分或识别的部分。在所说明的实施例中，第1和第2网板50、52的明显不同部分是突片46，该突片可以与邻接的缺口48明显区分。明显不同部分也可以是缺口。当网板是非层叠网板(未画出)时，明显不同部分可以是突片或突片之间的窄槽。明显不同部分也可以是与邻接区颜色或暗影不同的粗砂区。
第1和第2网板的明显不同部分的位置随着网板向末端切割器运动而被检测。通常，明显不同部分的位置难以检测，因为明显不同部分与邻接部分差别不大。例如，网板上的突片比邻接的缺口要厚出不超过0.15英寸(0.38厘米)，而且通常仅厚出大约0.1英寸(0.25厘米)。明显不同部分在制造工序期间在被网板移动的高速下特别难以检测。网板通常以至少大约200英尺/分(61米/分)的速度，通常以从大约400英尺/分(122米/分)至大约800英尺/分(244米/分)范围内的速度运动。检测沿着不同路径运动的两个网板的明显不同部分的任务比检测一个网板的明显不同部分显然更加困难。
网板的明显不同部分的位置可以用适于检测明显不同部分的任何机构来检测。在所说明的实施例中，设置第1位置传感器60来检测第1网板50的突片46的位置，并设置第2位置传感器62来检测第2网板52的突片46的位置。第1和第2位置传感器最好是光学传感器，它们把激光束63引向网板以便检测突片46与缺口48之间的高度差。这样一来，位置传感器可以检测突片的前沿和后沿。一种合适的光学传感器由IDEC公司，森尼韦尔，加利福尼亚，销售。第1和第2位置传感器60、62生成分别代表第1和第2网板的突片46的检测位置的位置信号76、78。
本专业的技术人员明白，离散部分的检测可以用各种技术来进行。附加的例子包括接触或非接触传感器，例如用来检测突片或网板对传感器的接近的磁性接近传感器，能够检测每个突片的前沿和后沿。同样，光学传感器可以用来检测由突片的前沿或后沿形成的线。同样，光学传感器可以用来检测大瓦上的混合垂条或暗影引起的颜色变化。
最好是，该设备还包括测量明显不同部分的长度的距离测量装置。在所说明的实施例中，设置第1距离测量装置90来测量第1网板50的突片46的长度，并设置第2距离测量装置92来测量第2网板52的突片46的长度。第1和第2距离测量装置90、92生成代表距离的距离信号94、96。最好是，第1和第2距离测量装置90、92为带有分别搭在第1和第2网板底部的已知直径的滚轮的脉冲发生转速计。第1和第2压紧轮91、93分别位于第1和第2网板的上边，对着转速计滚轮，以便防止在转速计滚轮与网板之间打滑。转速计滚轮和压紧轮可以由任何合适的材料制成，但是通常转速计滚轮由镀铬之类金属材料制成而压紧轮由橡胶之类弹性材料制成。转速计滚轮每转的脉冲数与滚轮的周长和来自位置传感器的指示相结合，使得可以为了后述的目的测定突片长度。第1和第2距离测量装置90、92与末端切割器54之间的距离是已知的。
该设备可能还包括测定运动中的网板的速度的速度传感器(未画出)。通常，根据第1和第2喂料辊56、58的已知速度，运动中的网板的速度是已知的。
第1和第2网板50、52向末端切割器54运动。末端切割器54同时透过第1和第2层叠网板切割末端切口64以便从网板产生分开的屋面大瓦66、68。末端切割器54可以是适于同时切割多层层叠网板的任何类型的切割装置。在一个最佳实施例中，末端切割器包括一个切刀辊70和一个砧辊72。切刀辊70是一个旋转切割圆柱体，该圆柱体带有一个啮合第1和第2网板并把它们分割成分开的层叠屋面大瓦的刀片74。一种用来同时切割多层层叠网板的合适的末端切割器由RDI公司，艾塔斯卡，伊利诺斯，销售。末端切割器54生成代表末端切口透过网板的定时的信号80。末端切割器可以设有任何合适的接口以便如后所述与控制器进行通信。
切割位置基于所检测的明显不同部分的位置来控制，致使屋面大瓦的末端切口处于相对于明显不同部分的预定位置。切割位置可以通过控制网板的运动和/或控制切割的定时来控制。在所说明的实施例中，控制器82接收来自位置传感器60、62的位置信号76、78，来自距离测量装置90、92的距离信号94、96，以及来自末端切割器54的切割信号80。控制器把诸信号与包含末端切口相对于突片的预定的想要的位置的程序进行比较。在所说明的实施例中，控制器接收来自转速计的信号和来自光学传感器的信号并测定突片的长度。一旦得知突片长度，控制器通过一个备查表来确定在突片图案中的当前位置。控制器向第1和第2喂料辊56、58发送信号84、86以便加速或减慢第1和第2网板的运动，致使末端切口处于相对于突片图案的预定位置。可选地，控制器可能还向末端切割器54发送信号88以便加速或减慢切割。适于实现这些功能的任何类型的控制器可以用于本发明。控制器的最佳类型是配备了实现这些功能的专用软件的微计算机。
在一个最佳实施例中，第1和第2网板的明显不同部分形成重复图案，而切割位置控制成屋面大瓦的长度为预定倍数图案长度。当末端切割器为旋转切割圆柱体，例如图3中所示的切刀辊70时，这通常涉及控制网板的运动以便图案保持与切割圆柱体的旋转同相。控制器识别所检测的图案并把它们与包含末端切口相对于图案的预定的想要的位置的程序进行比较。控制器向第1和第2喂料辊发送信号以便加速或减慢第1和第2网板的运动，致使两个网板的图案彼此对齐，并致使末端切口处于相对于图案的预定位置。
图4示出一个例子，其中网板50的突片46形成重复图案P，而网板分割成具有长度L的大瓦。在所说明的实施例中，五个大瓦长度L等于三个图案长度P，所以屋面大瓦的长度等于图案长度的3/5。其他例子包括但不限于一个大瓦长度等于一个图案长度，或者五个大瓦长度等于四个图案长度。
控制网板的运动致使大瓦的长度为预定倍数图案长度的一个优点在于，保证制造商所生产的每个屋面大瓦的精确设计。这使制造商得以避免产生具有狭窄末端突片46a的屋面大瓦。最好是，突片和缺口的图案造成所有的末端突片沿大瓦的长度L方向都大于大约1.4英寸(3.6厘米)。保证没有狭窄末端突片的图案避免狭窄末端突片破裂的问题，借此消除了浪费问题和对屋面上的大瓦的外观的不良影响。另一个优点在于，大瓦长度靠本发明的方法自动控制。
可以看出本发明的方法实现起来显然要比Lamb的专利中所公开的方法更加困难。该设备必须能同时检测沿着分开的路径运动的多个网板的明显不同部分，其中明显不同部分往往很少能从网板的周围区觉察出来，而且其中网板通常以高速运动。控制器必须能够同时识别所有网板的明显不同部分的位置，把所检测的位置与包含想要的末端切口相对于明显不同部分的位置的程序进行比较，并控制所有网板的运动，致使诸网板的明显不同部分随着它们接近末端切割器而彼此对齐，以及致使末端切割器在相对于明显不同部分的预定的想要的位置处切割诸网板。
本发明的工作原理和工作方式已经在其最佳实施例中被描述。然而应该指出，本发明可以与具体图示和描述不同地实施而不脱离其范围。
权利要求
1.一种切割屋面大瓦的方法，包括使多个屋面材料网板(50、52)向切割器(54)运动，并且在切割器前以层叠关系把诸网板定位，诸网板有明显不同部分(46)；检测(60、62)运动中的网板的明显不同部分的位置；用切割器透过多层层叠网板同时切割末端切口以便从诸网板产生分开的屋面大瓦；以及基于所检测的明显不同部分的位置来控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口处于相对于明显不同部分的预定位置。
2.根据权利要求1中所述的方法，其中通过控制切割定时和诸网板(50、52)的运动中的至少一项来控制切割(54)位置。
3.根据权利要求2中所述的方法，其中通过控制诸网板(50、52)的运动来控制切割(54)位置。
4.根据权利要求3中所述的方法，其中诸网板(50、52)的明显不同部分(46)形成重复图案，其中切割器是旋转切割圆柱体(70)以及其中诸网板的运动受控制，致使在切割期间图案保持与切割圆柱体的旋转同相。
5.根据权利要求1中所述的方法，其中诸网板(50、52)的明显不同部分(46)形成重复图案，以及其中切割(54)位置受控制，致使屋面大瓦的长度是预定倍数的图案长度。
6.根据权利要求1中所述的方法，其中诸网板(50、52)沿着其去往切割器(54)的路径的至少一部分彼此独立地运动。
7.根据权利要求1中所述的方法，其中该检测步骤(60、62)包括检测突片(46)的位置，以及其中该控制步骤(82)包括控制切割(54)位置，致使末端切口处于相对于突片的预定位置。
8.根据权利要求7中所述的方法，其中该切割(54)位置受控制，致使突片(46)长度上大于大约1.4英寸(3.6厘米)。
9.根据权利要求1中所述的方法，其中该检测步骤(60、62)包括检测窄槽(48)的位置，以及其中该控制步骤(82)包括控制切割(54)位置，致使末端切口处于相对于窄槽的预定位置。
10.根据权利要求1中所述的方法，其中该检测步骤(60、62)包括检测网板(50、52)上的粗砂的颜色或暗影变化的位置，以及其中该控制步骤(82)包括控制切割(54)位置，致使末端切口处于相对于颜色或暗影变化的预定位置。
11.根据权利要求1中所述的方法，其中该运动步骤(56、58)包括使屋面材料的第1和第2网板(50、52)向切割器(54)运动，以及其中该切割步骤包括透过第1和第2网板同时切割末端切口。
12.根据权利要求1中所述的方法，其中该运动步骤(56、58)包括使屋面材料的两个以上网板(50、52)向切割器(54)运动，以及其中该切割步骤包括透过两个以上网板同时切割末端切口。
13.一种切割屋面大瓦的方法，包括使屋面材料的第1和第2网板(50、52)向切割器(54)运动，诸网板包括层叠在一起的覆面层(38)和垫底层(40)条带，网板的运动沿着其去往切割器的路径的至少一部分彼此独立，并且在切割器前以层叠关系把诸网板定位，诸网板有形成重复图案的明显不同部分(46)；检测(60、62)运动中的网板的明显不同部分的位置；用切割器透过第1和第2层叠网板同时切割末端切口以便从诸网板产生分开的屋面大瓦；以及基于所检测的明显不同部分的位置(76、78)通过控制网板的移动来控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口处于相对于明显不同部分的预定位置，以及致使屋面大瓦的长度是预定倍数的图案长度。
14.根据权利要求13中所述的方法，其中第1和第2网板(50、52)以至少大约400英尺/分(122米/分)的速度运动。
15.根据权利要求13中所述的方法，其中明显不同部分(46)是邻接缺口(48)的突片，以及其中突片的厚度大于缺口的厚度不超过大约0.15英寸(0.38厘米)。
16.根据权利要求13中所述的方法，其中切割器是旋转切割圆柱体(70)，以及其中网板(50、52)的运动受控制，致使在切割期间保持图案与切割圆柱体的旋转同相。
17.用来切割屋面大瓦的设备，包括一个适于透过屋面材料的多层层叠网板(50、52)同时切割末端切口以便从诸网板，诸网板有明显不同部分(46)，产生分开的屋面大瓦的多次切割大瓦切割器(54)；适于使诸网板向该切割器运动的喂料器(56、58)；适于在切割器前以层叠关系把诸网板定位的网板搬运设备；适于检测运动中的诸网板的明显不同部分的位置的位置传感器(60、62)；以及一个适于基于所检测的明显不同部分的位置来控制切割位置，致使屋面大瓦的末端切口处于相对于明显不同部分的预定位置的控制器(82)。
18根据权利要求17中所述的设备，其中该喂料器(56、58)适于使诸网板(50、52)彼此独立地运动，以及其中该控制器(82)适于通过控制诸网板的运动来控制切割位置。
19根据权利要求17中所述的设备，其中该切割器是旋转切割圆柱体(70)，其中诸网板(50、52)的明显不同部分(46)形成重复图案，以及其中该控制器(82)适于控制诸网板的运动，致使在切割期间图案保持与切割圆柱体的旋转同相。
20根据权利要求17中所述的设备，还包括用来测量明显不同部分(46)的长度的距离测量装置(90、92)。
全文摘要
在一种切割屋面大瓦的方法中，屋面材料的多层网板(50、52)向切割器(54)运动。在切割器前网板以层叠关系定位。网板有突片之类明显不同部分(46)。运动中的网板的明显不同部分的位置靠传感器(60、62)来检测。末端切口用切割器透过多层层叠网板同时切割以便从网板产生分开的屋面大瓦。基于所检测的明显不同部分的位置来控制(82)网板的运动，致使屋面大瓦的末端切口处于相对于明显不同部分的预定位置。
文档编号B26D1/01GK1402693SQ00816454
公开日2003年3月12日 申请日期2000年10月26日 优先权日1999年10月26日
发明者詹姆斯·F·怀特, 大卫·R·罗登博 申请人:欧文斯科尔宁格公司