用于切割机器的磨削单元以及包括所述单元的机器的制作方法

本发明涉及一种用于圆盘形切割刀片的磨削单元，所述圆盘形切割刀片例如用于切割绵纸或类似物的圆材或卷的机器。还公开一种包括所述磨削单元的切割机器，以及用于操作所述切割机器的方法。

背景技术：

在许多工业领域中，需要从大直径的卷筒(例如来自造纸厂的母卷筒)生产幅材材料卷或圆材(log)。通常，在卫生纸、厨房纸巾或其它绵纸产品的生产中，首先通过连续纸加工机器生产大直径的母卷筒。然后这些卷筒被展开并且重新卷绕以产生较小直径的圆材或卷，所述圆材或卷然后被相对于其轴线正交地切割成单个卷，以被包装并出售给最终用户。

通过所谓的切割机器切割圆材。切割机器通常设置有承载一个或多个旋转式圆盘形切割刀片的头部，所述切割刀片以周期性运动沿着切割轨道(例如圆形或椭圆形轨道)运动。圆盘形切割刀片容易受到磨损，并且因此需要被定期地磨削。为此，切割机器通常设置有磨削单元，每个磨削单元通常设置有至少一对磨削轮。调节磨削轮所施加于圆盘形切割刀片上的压力为一种精细的操作，因为校准磨削轮所施加于圆盘形切割刀片上的力的错误可能会导致无效的磨削或圆盘形切割刀片被磨损得太快。

因此，需要提供适于容许更好地控制磨削压力的磨削单元以及包括这些磨削单元的切割机器。

技术实现要素：

根据一个方面，公开一种用于磨削圆盘形切割刀片的磨削单元，所述磨削单元包括适于围绕各自的旋转轴线旋转的至少一个磨削轮。所述磨削单元进一步包括推力致动器，所述推力致动器与所述磨削轮相关联并且适于推动所述轮抵靠所述圆盘形切割刀片的切割刃。所述磨削单元进一步包括测力传感器，以检测施加于所述磨削轮上的轴向推力以及相对应地由所述磨削轮所施加于所述圆盘形切割刀片上的力。

在本说明书和所附权利要求中，术语“测力传感器”指的是适于检测施加于机械构件上的力或扭矩的任何传感器构件。如从下面对本发明的某些实施例的描述将显而易见的，所述测力传感器容许检测施加至所述磨削轮的支撑元件的反作用力。通过检测所述反作用力，可以检测由所述磨削轮所施加于所述圆盘形切割刀片上的轴向推力。因此，在本文中所描述的某些实施例中，所述测力传感器不直接地测量由所述磨削轮所施加于所述圆盘形切割刀片上的力，而是容许通过已知力或可测力之间的差来获得所述力。

所述测量容许检查由所述磨削轮所施加于所述圆盘形切割刀片上的实际推力是否正确，其中考虑在磨削期间作用于所述磨削轮上的所有的力，例如由安装有所述切割刀片和所述磨削单元的切割头的运动以及由所述磨削单元的正常使用所引起的任何振动所生成的动态力。

由于多种原因，检测由所述磨削轮所施加于所述刀片上的推力可能是有用的。例如，可以在推力致动器上生成反馈信号，或者检测引起该力的波动的故障，或者核实是否更多的磨削轮在所述圆盘形切割刀片上施加相同的力。

所述磨削轮通常相对于所述切割刀片倾斜并且作用于所述切割刃的一侧，亦即形成所述切割刀片的斜面的侧中的一侧。所述推力致动器可以适于相对于所述切割刀片的旋转轴线沿径向方向生成推力。由于所述磨削轮与切割刀片之间的相对位置，径向推力生成所述磨削轮的在所述圆盘形切割刀片上的轴向推力分力，亦即平行于所述磨削轮的旋转轴线的推力分力。

所述磨削轮可以为被致动马达驱动旋转的圆盘形磨削轮。反之亦然，在其它当前优选的实施例中，所述磨削轮空转地安装于支撑件上，并且适于被所述旋转式圆盘形切割刀片与所述磨削轮之间的摩擦驱动旋转。这样，提供更简单且更可靠的磨削系统。

在本文中所描述的实施例中，所述磨削单元包括至少一对相对的磨削轮，所述磨削轮被布置成作用于所述圆盘形切割刀片的切割刃的两个相对的侧面。所述两个磨削轮中的至少一个设置有测力传感器。在某些实施例中，所述磨削轮都设置有各自的测力传感器。在其它实施例中，所述磨削单元可以包括更大数量的磨削轮，例如四个磨削轮。

在某些实施例中，所述磨削单元包括用于预加载所述测力传感器的预加载构件。在本文中，“预加载构件”指的是适于在所述测力传感器上施加预加载力的任何构件。在某些实施例中，所述预加载构件可以为无源构件，例如弹簧。在其它实施例中，所述预加载构件可以为有源构件，例如致动器，例如气动、液压、电动缸-活塞致动器或类似物。优选地，所述预加载构件被设定、或可以被设定或控制成施加可确定的且可调节的预加载力。

在有利的实施例中，所述预加载构件包括致动器，所述致动器适于使所述磨削轮平行于其旋转轴线运动以及使所述磨削轮交替地进入操作位置和空转位置。这样，通过仅仅一个构件就可以执行两个功能，即预加载所述测力传感器以及控制所述磨削轮以使它选择性地进入工作位置和非工作位置。

在某些实施例中，所述磨削轮与旋转轴成一体，并且所述预加载构件适于沿所述磨削轮的旋转轴线的方向向所述旋转轴施加推力。所述旋转轴与所述测力传感器共同作用，以使得所述测力传感器适于检测施加至所述旋转轴线的轴向约束反作用力。

在特别有利的实施例中，所述磨削轮由旋转轴支撑，所述旋转轴被旋转地支撑于套筒中。所述套筒可以容纳于壳体中。在可能的实施例中，所述套筒可以被安装成沿轴向方向运动，亦即平行于所述磨削轮的旋转轴线运动。此外，所述预加载构件可以被构造和布置成沿平行于所述磨削轮的旋转轴线的轴向方向在所述套筒上施加推力。此外，所述套筒可以与轴向约束构件共同作用，所述轴向约束构件可以由所述测力传感器构成或者可以与所述测力传感器相关联。所述测力传感器可以相对于所述套筒构造和布置，以便检测所述轴向约束与所述套筒之间的约束反作用力。

所述套筒可以容纳于壳体中，所述预加载构件安装于所述壳体上。如上所述，所述套筒和壳体可以平行于所述磨削轮的旋转轴线相对于彼此运动。而且，所述测力传感器可以与所述壳体成一体。所述套筒可以被布置成在所述预加载构件的作用下沿轴向方向、亦即平行于所述磨削轮的旋转轴线在所述测力传感器上施加推力。

所述磨削单元可以包括滑动件，其上支撑有一个或多个磨削轮。所述滑动件可以与所述推力致动器相关联，所述推力致动器可以被构造成使所述滑动件相对于所述圆盘形刀片的旋转轴线沿径向方向运动。

根据另一个方面，公开一种用于切割长条形产品的切割机器，所述切割机器包括：圆盘形切割刀片，所述圆盘形切割刀片具有围绕所述圆盘形切割刀片的旋转轴线的旋转运动并且具有沿着切割轨道的周期性切割运动；用于待切割的产品的供给路径；用于沿着所述供给路径供给待切割的产品的供给构件；如上所述的磨削单元。

所述切割机器可以为这样的机器：该机器用于切割纸圆材或纸卷(例如绵纸圆材)，以生产卫生纸卷、厨房纸巾卷以及等等。

在有利的实施例中，所述切割机器包括承载至少一个圆盘形切割刀片和至少一个磨削单元的切割头，所述磨削单元带有一个或多个用于磨削所述圆盘形切割刀片的磨削轮。所述切割头可以具有周期性切割运动，例如沿着椭圆形或圆形轨道的运动。所述运动可以为连续运动或往复运动。所述切割头还可以包括一个以上的圆盘形切割刀片，以及相对应地，一个以上的磨削单元。

根据另一个方面，公开一种用于磨削具有切割刃的旋转式圆盘形刀片的方法，所述方法包括步骤：

-通过推力致动器推动所述磨削轮抵靠所述切割刃的侧面；

-借助于测力传感器检测由所述磨削轮所施加于所述切割刃的侧面上的推力；

-可能地，基于通过所述测力传感器所检测到的推力而控制所述推力致动器。

在某些实施例中，所述方法可以包括步骤：

-将所述磨削轮支撑于套筒中，所述套筒容纳于所述壳体中，以便沿平行于所述磨削轮的旋转轴线的方向滑动；

-通过在所述套筒上施加轴向推力而预加载所述测力传感器；

-通过所述推力致动器而推动所述磨削轮与所述圆盘形切割刀片接触；

-检测由所述套筒所施加至所述测力传感器的力，所述测力传感器与所述壳体成一体。

在下面的描述和所附权利要求中描述所述磨削单元、切割机器以及方法的其它有利特征和实施例。

附图说明

通过以下描述和附图，将更好地理解本发明，所述描述和附图示出本发明的实施例的非限制性示例。更特别地，在附图中：

图1为根据实施例的切割机器的侧视示意图；

图2为可以安装于图1的切割机器上的磨削单元的从背面观看的轴测图；

图3为磨削轮和相关支撑件的根据包含旋转轴线的平面的横截面。

具体实施方式

下面参考附图对示例实施例进行详细描述。不同附图中的相同的附图标记标明相同的或相似的元件。此外，附图不一定按比例绘制。下面的详细描述并不限制本发明。本发明的保护范围由所附权利要求限定。

在说明书中，对“实施例”或“所述实施例”或“某些实施例”的引用意味着参考实施例所描述的特定的特征、结构或元件包括于所描述的对象的至少一个实施例中。因此，说明书中的句子“在一个实施例中”或“在所述实施例中”或“在某些实施例中”不一定指的是相同的一个或多个实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式组合特定的特征、结构或元件。

在图1中，示出用于切割长条形产品(例如绵纸卷或所谓的绵纸圆材)的切割机器。切割机器总体上用附图标记1标记，并且待切割的圆材用附图标记3标记。切割圆材3产生由切割机器1递送的小卷5。

切割机器为已知的。它们可以具有不同的构造和布局。仅仅通过非限制性示例示出图1的切割机器1，应当理解的是，下面更详细地描述的磨削单元的特征也可以被有利地用于具有不同构造的切割机器中。

在图1中通过示例示出的切割机器1包括支承结构7，在所述支承结构7上限定一个或多个供给通道9，待切割的圆材3沿着所述供给通道9向前运动。用于推动圆材3的推力系统与每个通道相关联。在某些实施例中，推力系统可以包括柔性构件11，例如链或连续的带，其上固定有一个或多个推动构件13，所述推动构件13从后方推动圆材3以使它们沿着通道9运动。数字14表示启动连续的柔性构件11的马达。由箭头f3表示圆材3的向前的运动。向前的运动可以为连续的或间歇的。

切割机器1包括切割头15，在切割头15上可以安装一个或多个围绕旋转轴线旋转的旋转式圆盘形切割刀片。在所示实施例中，切割机器1包括围绕旋转轴线a-a旋转的单个圆盘形切割刀片17。圆盘形切割刀片17可以被支撑于旋转板19上，所述旋转板19执行周期性运动，在该示例中围绕轴线b-b的旋转运动，所述轴线b-b可以大致上平行于轴线a-a。在其它实施例中，用于支撑圆盘形切割刀片17的板或其它支撑单元可以具有不同的周期性运动，例如往复旋转，或沿着闭合的椭圆形轨道的运动，或任何其它合适的运动。

仅仅作为示例，附图标记21表示例如通过链23或任何其它传动构件将旋转传递至板19的马达。

可以由另一个马达25通过传动链27或任何其它合适的传动构件提供圆盘形切割刀片17的围绕轴线a-a的旋转。

磨削单元29可以与圆盘形切割刀片17相关联。在图2中更详细地示出磨削单元29，其中已经移除板19的结构以更好地示出磨削单元29如何安装于板上。

在某些实施例中，磨削单元29包括滑动件31，所述滑动件31可沿着可以被紧固至旋转板19的引导件33运动。滑动件31可以通过滑靴35被滑动地约束至引导件33。

在所示实施例中，为了以下所描述的目的，滑动件31相对于圆盘形刀片17的旋转轴线a-a沿大致径向方向根据双箭头f31运动。根据双箭头f31的运动可以由推力致动器37施加。致动器37可以为例如电控电动马达。致动器37可以与中央控制单元39接合，马达21、马达25以及马达14也可以连接至中央控制单元39。

特别地如图2中所示，致动器37可以控制通过支撑块43支撑至旋转板19的螺杆41的旋转。与滑动件31成一体的螺母45接合螺杆41。这样，螺杆41的由致动器37控制的沿一个或另一个方向的旋转使滑动件31根据双箭头f31平移。

一个或多个磨削轮可以被支撑于磨削单元29的滑动件31上。在特别有利的实施例中，磨削单元29包括两个彼此大致相同的磨削轮47。磨轮47对称地布置并且倾斜，以便作用于圆盘形切割刀片17的切割刃18(图2)的相对的侧面。

通过推力致动器37使滑动件31朝向圆盘形切割刀片17径向地运动，直至使两个磨削轮47以可以被以如下所述的方式控制的力压靠圆盘形切割刀片17的切割刃18。实际上，通过致动器37使磨削单元29周期性地进入工作位置，其中磨削轮47接触圆盘形切割刀片17，以便周期性地磨削圆盘形切割刀片17。实质上，磨削不是连续的，而是圆盘形切割刀片17每进行给定数量的切割而被执行一次。在磨削操作与下一个磨削操作之间，致动器37使磨削单元29运动离开圆盘形切割刀片。

为了平衡磨损，亦即圆盘形切割刀片17的半径由于磨削而引起的减小，致动器37向磨削单元29施加朝向圆盘形切割刀片17的旋转轴线a-a的越来越大的行程。替代地，可以使磨削单元29的运动的起点朝向旋转轴线逐渐地运动，从而保持磨削单元的总行程恒定。实际上，为了平衡磨损，使磨削单元29的远离圆盘形切割刀片17的运动的行程减小等于圆盘形切割刀片17的磨损的程度。这样，磨削单元29的行程保持恒定并且不随圆盘形切割刀片17的磨损的增加而增加。

在未示出的其它实施例中，磨削单元29可以包括多于一对磨削轮47。磨削单元29可以包括例如两对磨削轮，所述两对磨削轮例如关于磨削轮的尺寸和/或磨削轮的形状和/或制成磨削轮的材料的特征彼此不同。

图3示出磨削轮47中的一个的根据包含磨削轮47的旋转轴线c-c的平面的横截面。另一个磨削轮可以与图3中所示的磨削轮相同或对称。在图3中，除了磨削轮之外，还可见支撑磨削轮的支撑构件。

在所示实施例中，磨削轮47牢固地安装于支撑轴51上，支撑轴51的轴线被标记为c-c并且构成磨削轮47的旋转轴线，支撑轴51和磨削轮47适于围绕所述轴线彼此一体地旋转。

轴51可以通过轴承53被旋转地支撑于套筒55中。有利地，轴51可以安装于套筒55中，以便相对于套筒55沿轴向方向、亦即沿平行于磨削轮47的旋转轴线c-c的方向不平移。

在某些实施例中，套筒55容纳于壳体57中并且可以相对于壳体57平移。在本文中所描述的某些实施例中，可以设置衬套59或其它滑动轴承，从而使套筒55能够平行于磨削轮47的旋转轴线c-c相对于壳体57平移。

预加载构件61可以与壳体57成一体，所述构件在套筒55上施加平行于磨削轮47的旋转轴线c-c的推力。推力用箭头f61表示并且指向磨削轮47。预加载构件61可以为例如缸-活塞致动器。预加载构件61的总推力可以具有固定值或可变值，例如所述值可以由操作员设定。

在其它实施例中，预加载构件61可以为弹性构件，例如压缩弹簧或压缩弹簧系统，包括螺旋弹簧、贝尔维尔弹簧(bellevillespring)或类似物，其弹性预加载力为已知的。

如下面详细描述的，预加载构件61在套筒55上施加预加载力。如果预加载构件61由致动器构成，或包括致动器，则它还可以用来使套筒55以及因此磨削轮47远离圆盘形切割刀片17运动。例如，如果磨削单元具有将选择性地工作的更多的磨削轮，则这可能是有用的。

在图3中所示的实施例中，测力传感器63与壳体57成一体，其中测力传感器可以被成形为小的圆柱形杆，所述杆的端部被约束至壳体57并且相对于磨削轮47的旋转轴线c-c正交地延伸。附图标记65表示用于将测力传感器63连接至控制单元39或用于控制切割机器1的仪器的任何其它系统的连接电缆。

测力传感器63横向地延伸穿过套筒55。为此，套筒55可以具有两个相对的开口67，测力传感器63穿过开口67。开口67具有比测力传感器63的横截面大的尺寸。例如，如果测力传感器63具有圆柱形横截面，则开口67可以被成形为槽，亦即它们沿磨削轮47的旋转轴线c-c的方向可以为长条形。这样，在测力传感器63被刚性地连接至壳体57时，套筒55可以沿平行于磨削轮47的旋转轴线c-c的方向相对于测力传感器63和壳体57滑动。

套筒55被预加载构件61推动抵靠测力传感器63，所述测力传感器63在套筒55上施加反作用力，亦即约束反作用力。实际上，在所示实施例中，测力传感器63构成用于套筒55的支撑约束件，并且施加指向与预加载构件61所施加的预加载力f61相反的方向的推力f。在所示实施例中，套筒55具有抵靠测力传感器63安放的安放支脚55.1。

测力传感器63适于检测在测力传感器63与套筒55之间的反作用力f。预加载构件61还消除可能作用于磨削单元29的“寄生”力(当所述力由振动引起时)。

通过假设磨削轮47为静止的并且未接触圆盘形切割刀片17，通过测力传感器63所测量的反作用力f将等于预加载构件61所施加的预加载力f61。反之亦然，当磨削轮47被致动器37推动抵靠圆盘形切割刀片17而工作时，圆盘形切割刀片17将在磨削轮47上生成推力，所述推力具有平行于旋转轴线c-c并且因此正交于圆盘形切割刀片17的切割刃18的侧面的表面的分力。该分力在图3中用s表示。当磨削单元29运动时，其它力可能被施加于磨削单元29上以及特别地施加于套筒55上。这些力例如可能由板19的运动所生成的动态力引起，圆盘形切割刀片17和磨削单元29安装于该板19上。这些力可以具有根据磨削轮47的旋转轴线c-c指向的分力，这些分力被代数地加到预加载力f61，并且因此减小或增大(基于方向)测力传感器63所检测到的反作用力f。实际上，由于预加载构件61施加于测力传感器上的预加载力，这些寄生力为可忽略的。因此，对于稳定整个单元更加有用，以使得在使用中，所述传感器检测的值的数量级使不期望的分力可忽略。

由于已知力f61，并且从测力传感器63所给出的信号已知力f，因此可以计算出力s，磨削轮47用所述力s压靠圆盘形切割刀片17的侧面。

这样，例如可以通过中央控制单元39控制推力致动器37，以使得推力致动器37使磨削轮47进入正确的位置，以将所期望的力s施加于圆盘形切割刀片17上。可以以各种方式执行控制。例如，可以设置反馈系统，所述反馈系统基于通过测力传感器63所检测到的信号校正磨削轮与圆盘形切割刀片之间的预设接触力与实际力之间的任何失配。通过作用于推力致动器37而校正失配。在更简单的实施例中，可以简单地通过修改磨削轮朝向圆盘形切割刀片17运动的接近行程而进行控制。例如，如果在通过推力致动器37所执行的给定的接近行程的情况下，在磨削轮47与圆盘形切割刀片17之间获得太高的接触力，则在随后的循环可以执行更小的接近行程。反之亦然，如果推力小于设定推力，则可以增大接近行程。

通过假设两个磨削轮47为对称的并且被正确地设定，通过使用仅仅一个测力传感器63就可以获得上述结果，这容许检测两个磨削轮47中的一个的力s的大小，因为由于对称性可以假设另一个磨削轮47在圆盘形切割刀片17上施加相等的力。因此，为每一对磨削轮47设置仅仅一个测力传感器63为足够的。

然而，在优选实施例中，将设置两个测力传感器，每个磨削轮47一个，以更精确地测量以及考虑例如由于设定磨削轮47的位置的误差而引起的任何差异。

相对于以上所描述的，测力传感器63可以被另外地或替代地用来检测推力s的异常波动，其可能指示切割机器1的构件的故障或损坏，例如圆盘形切割刀片17的损坏。当磨削轮47都设置有测力传感器63时，还可以检测它们是否在圆盘形切割刀片17上施加相同的力，反之，从而容许操作员进行干预，例如通过调节磨削轮47中的一个或另一个的位置。

可以通过警报信号(比如光信号或声信号)发出异常情况。替代地或组合地，可以在控制切割机器的计算机的、或者控制单元的显示器或监视器上显示警报信号。还可以从负责控制和监视机器的人员所配备的手机或其它移动设备通过应用程序发送警报或错误信号。

如果检测到磨削载荷的、相对于所执行的切割的数量过早地发生的故障或异常波动，也可以生成信号。在这种情况下，操作者可以决定尽早更换圆盘形切割刀片17。

如果切割机器具有用于更换圆盘形切割刀片的自动系统，则所述自动系统可以例如在检测到故障或磨削轮与圆盘形切割刀片之间的接触力的异常值(例如明显的力波动)时更换圆盘形切割刀片。还可以考虑已经执行的切割的数量来进行自动的更换。例如在wo-a-2016030124中公开用于自动地更换圆盘形切割刀片的系统。

在某些实施例中，具有如上所述的测力传感器的磨削单元还可以用于在更换圆盘形切割刀片时自动地重置磨削轮的位置。例如，在已经安装新的圆盘形切割刀片之后，可以使磨削单元朝向新的圆盘形切割刀片径向地运动，从而通过相应的测力传感器检测圆盘形切割刀片所施加于两个磨削轮中的至少一个上的推力。当测力传感器所检测到的力等于设定值时，例如为1kg时，存储滑动件31所占据的位置。这是初始磨削位置。此时，通过经由致动器37使磨削单元朝向和远离圆盘形切割刀片周期性地运动而执行磨削循环。随着圆盘形切割刀片被磨损，从而引起磨削轮与圆盘形切割刀片之间的接触力的减小(其可以通过测力传感器检测到)，校正磨削位置。