专利名称：具有由旋转臂承载的切割器的用于生产管材的机器以及相关的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种纸管卷取机，即一种用于生产管材的机器或装置，将卷材带绕心轴螺旋地卷绕并胶合形成成品本发明也涉及一种生产前述类型的管材的方法。
背景技术：
在卷材的卷状物，例如卫生纸的卷状物、洗碗巾的卷状物、无纺布的卷状物、胶带的卷状物、塑料膜、金属膜或类似物的生产中，硬纸板或其它材料的管通常会用作卷芯，它们由至少两条胶合在一起的卷材带交错搭接着卷绕而成。卷绕由称为纸管卷取机的机器实施，该机器具有成形心轴(固定的或其轴线附近的空转轮支撑)，预先被提供涂胶层的卷材带卷绕在心轴上。实际上，胶水涂敷在每一条带的两表面的其中一表面上，而另一表面不涂敷。卷绕可通过卷绕部件(典型地是连续带)而获得，卷绕部件绕心轴形成螺旋转并导致卷材带被拉伸以及卷绕，同时也为胶合施加所需的压力。
这种类型的机器的实例在美国专利3150575、3220320、3636827、3942418、4378966、4370140、5468207、5873806中描述。
卷材带被连续地卷绕并形成连续管，所述连续管随即被沿着成形心轴的延伸方向布置或布置在其末端的切割部件切割成所需长度的段。已经制造出各种类型的装置以将连续管切割成单独的段。它们必须是可靠的，实施精确切割并允许达到高生产率。美国专利5873806涉及尤其是用于纸管卷取机的切割装置，其中一对旋转切割器接触并压靠将被切割或换句话说，将被分离的管。当处于切割位置时，切割器以与将形成的管相同的速度被推进，并且一种特殊的运动系统被用于旋转切割器，切割器的运动与承载切割器的支架的运动相同，向前并向后平动。
该切割装置尤其有效率并允许达到很高的生产率。但是，其较复杂并相对比较昂贵。此外，由于承载着切割器的支架的交替运动而产生的惯性力和摆动，使得该切割装置不允许达到高的速度。
发明内容
本发明的目的是生产一种用于生产管材的机器，该机器具有所成形连续管的切割装置，该切割装置是经济并可靠的，并改进了机器的性能。
本发明优选实施例的目的是生产一种机器，其中切割装置没有源自由交替运动所产生的惯性应力的问题。
基本上，根据本发明，通过螺旋地卷绕卷材带而生产管材的机器(通常所说的纸管卷取机)配置有由旋转臂承载的盘形切割器，该旋转臂使得切割器沿着与绕机器心轴所形成的管相干的轨迹运行，这样在臂的某部分回转运动中，切割器切割所述管。
在本说明书以及附加的权利要求书中的范围内，盘形切割器理解为可作用于硬纸以进行切割的任何盘形部件。其可以是具有光滑的或优选为锯齿状的切割边缘的现有切割器。但是，也可以是砂轮或磨盘，其也执行着切割器的功能。
在本说明书和附属的权利要求书中，除非另有说明，旋转运动既指总是在相同方向而不反向的旋转运动，也指交替或摆动旋转运动，即具有反向的旋转。类似地，除非另有说明，旋转臂应当为通常总是在相同方向旋转的臂，或也可为具有交替，即摆动旋转运动的可动臂。
旋转运动总是在相同方向并优选为连续的，即不停顿的，使得可能获得更有利的减小应力以消除或极大的减小机器内的惯性力以及合成振荡。
由于有限数量的元件以及移动部件，切割装置尤其简单。
当运动为没有反向旋转的旋转时，其通常为连续的，尽管不是恒定速度的。这允许机器适于生产不同长度的管材。当然，使臂旋转，从而在切割器作用于将被切割的管时，切割器的推进速度基本上大约等于绕心轴所形成的管的推进速度。在旋转的剩余部分，臂可加速或减速(甚至暂停)以允许即将形成的管材在一次切割和下次切割之间推进到所需长度。
根据本发明的优选有利实施例，承载切割器的臂绕着相对于心轴的轴倾斜的轴线旋转，形成管材的带卷绕在心轴上并在其上成90°定位。
尽管理论上可提供多于一个的旋转臂以及多于一个的切割器，但是为了获得更为简单的机器，有利的是使用具有单个切割器的单臂。这样，相对于绕心轴所形成的连续管，切割器的轨迹使得切割器在臂的一个旋转弧内与管啮合，期间管绕心轴的轴线进行至少一个完整旋转。这样，一单切割器进行管的全部切割。
如下将说明的，并参考具体实施例的实例，切割器可由旋转臂承载，并假设其轴线位于臂的固定位置。这样，盘形切割器的轴线在整个切割弧中不再精确的平行于心轴的轴线，所以也不平行于将被切割的管的轴线。虽然如此，如果承载切割器的臂足够长，相对于心轴的轴线的、在切割器旋转轴方向上的变化是有限的并可以接受的。尤其是，可能的是，对于该偏差应当不大于+/-8-10°。在更精确但稍微复杂点的实施例中，切割器假设在相对于承载其的旋转臂的可变位置上，从而其旋转轴在切割器与将被切割的管接触的全部时间或大多数时间内保持与心轴的轴线平行。另外，可控制心轴的位置，从而在不必要提供精确平行度时减少轴之间平行度方面的误差。
为此目的，可能的是，对于切割器由绕一轴摆动或旋转的的支撑件承载，所述轴在旋转臂上并平行于所述臂的旋转轴。
通常，切割器可由绕其轴线的空转轮支撑，并可由与形成将被切割的管的材料之间的摩擦力拉伸。虽然如此，但是为了获得更可靠的切割，优选的是切割器为机动化的，例如通过气动马达机动化，向所述马达供应由旋转配流器提供给旋转臂的压缩气体。切割器可具有光滑的环形刀片。虽然如此，但是在优选实施例中，切割器的切割边缘为齿状或锯齿状。在这种情况下，有利的是提供一种抽吸在切割期间所形成的刮屑或灰尘的系统。
根据本发明的机器的更进一步的有利特征和实施例将在下面描述，并在所附加的相关权利要求中指出。
根据不同方面，本发明涉及一种用于生产管材的方法，其中卷材带环绕卷绕心轴螺旋地卷绕，以形成连续形式的管；管被至少一旋转盘形切割器分成段以形成所述管材，在切割期间所述切割器与所述管接触并沿着心轴推进。
特有的是，根据本发明，通过使切割器在一旋转臂上旋转而使得切割器沿着将被切割的管的路径推进，所述旋转臂绕不平行于心轴的轴线的轴旋转。
根据本发明的进一步的有利特性将在下面描述并在相关权利要求中指出。
通过参考以下的说明并参考示出了本发明的非限制性应用实施例的附图，将会更好的理解本发明。在附图中，等效物或对应部件采用同样的附图标记标识图1示出了根据本发明的第一实施例的纸管卷取机的侧视图；图2示出了管的切割区域的放大细节；和图3示出了本发明的第二实施例中的纸管卷取机的侧视图。
具体实施例方式
图1示出了应用本发明的纸管卷取机的整个可能实施例。然而，应当理解的是，本发明也可应用于具有不同结构的机器，只要它们配置有形成管的成形心轴，该心轴可固定或绕其轴线旋转，并需要有切割装置以将绕心轴连续形成的管切割成段或管材。
本说明是简短并限定在相关部件上的，在图1中作为整体由1标识的机器包括承载结构3，心轴4悬臂式支撑在承载结构3上，心轴的第一末端通过套管8被限制在承载结构3上。心轴的相对末端中止在管被切割的附近区域。然后传送带10或类似物将由切割管T所获得的单个管材移去，所述管T绕心轴4如下所述的连续形成。
为了形成管T，纸板的连续带材或其它连续卷材被送到纸管卷取机1。在所示实例中，采用了由S1和S2所标识的两条带。它们在连续带7的辅助下绕心轴7螺旋地卷绕，所述连续带7具有通过两个滑轮9和17驱动的两条分带7A和7B，9A和17A标识了滑轮各自的旋转轴。分带7A绕心轴4并绕着卷绕的卷材带S1和S2形成螺旋转。标记19标识拉曳传动滑轮17旋转从而导致带7运动的马达。
由滑轮9、17，带7以及马达19形成的组件的倾斜角借助于螺纹杆20和手轮22可调节，从而调节由两条带S1、S2绕心轴4的轴线所形成的螺旋转的倾斜角。
两条带S1和S2交错、搭接地卷绕，从而一螺旋由以例如半倍间距交错、搭接的最外层带S1的旋转体形成，一螺旋由最内层带S2的旋转体形成。
将胶以所公知但并未示出的方式施加在外层带S1的内表面和/或内层带S2的外表面，使得两旋转体彼此粘合。
管T是连续地生产，因此必须被切割成所需长度的段。为此，作为整体由21标识的切割装置相对于沿着成形心轴4的管的送进方向fT，设置在卷绕系统7、9、17、19的下游。
并在图2中详细示出的切割装置21包括绕轴线B旋转的臂23，所述轴B与心轴4的轴线A成90°并与其斜交。臂23的旋转方向(在图中为顺时针方向)由f23标识。在远端，即远离旋转轴线B的末端，臂23承载着由马达27机动的盘形切割器25。在所示实例中马达27是气动马达，通过由29示意地标识的压缩空气管供给经由旋转配流器而接收到的压缩空气(未详细示出)。
在图中，切割装置21位于心轴4以下。但是应当理解的是，也可由于空间需求的作用，其可位于心轴轴线的任何适当位置，切割器25绕其轴线D(图2)旋转，在图1和2的实例中，轴线D假定位于臂23的固定位置。这样，当臂23绕轴B旋转时，切割器25的刀片最远离臂23的旋转轴线B的点沿着圆周C移动，所述圆周C与在心轴4上形成的管T的外表面在两个点上相交，象尤其是在图2中可以看出的那样。在对应于圆周C和管T的柱面间相交点的位置之间的臂23的整段旋转弧上，切割器25与所述管接触并进行切割。
在图2中，示出臂23处于对应于管T的切割起始的角位，即在第一位置中圆周C与管T的柱面相交。圆周C在该点与管T的圆柱形外表面第二次相交的切割器的位置由25X示出。之后移出该位置，切割器25不再与管接触。
必须在切割器的这两个位置之间完成管T的切割以获得由传送带10移走的单个段或成品管材M。为了获得完整切割，管T在切割器25与其接触期间必须绕其自身轴线进行一完整旋转。实际上，并非所有在图2中所示的切割器的两个端位置之间的旋转弧都可用来切割。实际上，为了获得一个完整切割，管必须在切割器与形成管T的整个厚度的材料相接触的同时完成一个完整旋转。因此，管T将在切割器25从图2中所示的一位置经过另一位置的同时旋转超过360°。
为了使切割器穿透形成管T的柱形壁而不使所述管变形，可能适合的是心轴4在管内延伸到切割器所用的区域，如图2中所示，尽管通常会使用没有到达切割区域的较短心轴4。例如当管的材料足够硬和/或当切割器的机械性能允许较容易穿透该材料时可以提供该较短心轴。
在所示实施例中，心轴4在切割器的作用区域设置了缩小区域，即，一个心轴横截面小于管的内截面的部分。例如，可在心轴的侧部从切割器刺穿材料处起提供基体部件(ground part)。这样心轴不必旋转。另外，如图中所述，心轴可具有较小直径的环形截面。该解决方案既适合于旋转心轴也适合于固定心轴。
由切割器25进行切割所获得的管材M由传送带10在所述传送带的速度作用下移出，该速度大于管T形成的速度。
为了与切割中切割器25的压力相对，如附图中实例所示的，可提供一支架28，由一对张紧辊构成，以约等于带S1、S2所形成的螺旋角的角度倾斜，并在切割器25的相对侧作用在管T上。
如果切割机25具有齿状或锯齿状刀片，则可优选获得更有效的切割，可行的是提供抽气排口或其它装置以排除在切割区域的灰尘和刮屑。这在图2中用虚线30标示。排口具有伸长形式从而可沿着切割器25作用的整个区域进行抽气。可提供多于一个的排口，例如，可在心轴4的两侧都设置排口。
如图2中所示，由于切割器25在其旋转轴D相对于臂25处于固定位置的状况下被承载，因此由其边缘所确定的平面不一定与心轴4的轴线正交。为了改正轴线D与轴线A之间平行度的问题，切割器25可被安装在支撑件上，支撑件摆动或旋转的安装在臂23上，在某种程度上与所述臂的旋转运动一致。为此，可在臂23上安装调节器以驱动切割器25的支撑件绕平行于轴线B的轴线摆动。另外，如图3中所示的示例，可提供绕轴线E旋转的支撑件31，所述轴线E在臂23上并平行于轴线B。与支撑件31整体成形的是与轴D同轴的齿轮33，齿形带35绕该齿轮运行，该齿形带35同时依次绕与臂23的旋转轴B同轴的第二固定齿轮37运行。这样，当臂23以轴B旋转时，切割器25在绕轴线D旋转(切割运动)时，同时也根据这样的轨迹移动，即绕轴线B和轴线E的运动的合成。通过适当地选择不同机械部件的尺寸，切割器的轴线D在切割期间可保持与心轴的轴线A平行。如果滑轮33和37具有相同的尺寸，轴线D总是与心轴4的轴线A保持平行。
当绕轴E的支撑件31的运动由独立的调节器供电时，臂23可提供回转运动，但是不是连续回转运动，而是交替回转运动，以致在返回行程中切割器25可被带到相反位置以防止与将形成的管干涉。如果运动是连续的，或在任何情况下都是相同方向上，如前所提及的，有可能的是调整臂23的角速度，以获得由切割管T而生产的预期长度的单个产品M。实际上，为达此目的，臂的旋转速度可在切割器不操作时减小或增大。
此外，为了让机器适应于不同尺寸的心轴4从而形成不同尺寸的管T，有利地是，心轴4的轴线A和臂23的旋转轴B之间的距离可调。
可理解的是，附图仅仅示出了本发明的具体实施例，它们可在不背离基于本发明的原则的范围内在形式和布置上进行变化。所提供在附加的权利要求书中的任何附图标记完全是为了便于阅读以上说明书和附图，而并不是限制保护的范围。
权利要求
1.一种通过螺旋地卷绕卷材带(S1、S2)生产管材的机器，包括心轴(4)；绕所述心轴螺旋地卷绕所述卷材带从而形成连续管的卷绕部件(7)；以及旋转盘形切割器(25)，其与所述心轴(4)配合将连续管(T)切割成单独的管材(M)，其特征在于，所述盘形切割器(25)由旋转臂(23)承载。
2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述臂(23)绕相对于心轴(4)的轴线(A)成90°并相对于其倾斜定位的轴线(B)旋转。
3.如权利要求1或2所述的机器，其特征在于，所述臂(23)总是在相同方向旋转。
4.如权利要求1、2或3所述的机器，其特征在于，控制所述臂的旋转速度，从而在切割期间切割器的推进速度大约等于连续管(T)沿着所述心轴(4)的推进速度。
5.如权利要求3或4所述的机器，其特征在于，臂(23)的旋转速度根据要被切割的管材(M)的长度是可调节的。
6.如前述任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，切割器相对于绕所述心轴形成的连续管(T)的轨迹是这样的，从而在臂的一个旋转弧内切割器与管啮合，在该期间，管绕心轴的轴线进行至少一个完整旋转。
7.如权利要求6所述的机器，其特征在于，当切割器(25)与绕心轴形成的管接触时，其旋转轴(D)保持大约与心轴(4)的轴线(A)平行。
8.如权利要求6所述的机器，其特征在于，当切割器(25)与绕心轴形成的管(T)接触时，其旋转轴(D)与心轴(4)的轴线(A)形成不大于10°的角。
9.如前述任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，所述切割器(25)是机动化的。
10.如权利要求9所述的机器，其特征在于，所述切割器(25)通过由气动马达(27)机动化。
11.如权利要求1-6和8-10中任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，所述切割器(25)的旋转轴(D)基本上相对于旋转臂(23)固定。
12.如权利要求1-4和9-10中任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，切割器(25)的旋转轴(D)相对于所述臂(23)摆动或旋转，从而当切割器与管(T)啮合时，其旋转轴(D)保持基本上与心轴(4)的轴线(A)平行。
13.如权利要求12所述的机器，其特征在于，切割器(25)由支撑件(31)承载，所述支撑件绕基本上平行于所述臂(23)的旋转轴(B)平行的轴(E)旋转。
14.如前述任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，包括用于心轴的支撑件(28)，以提供反作用力抵抗由所述切割器施加在所述心轴上的应力。
15.如前述任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，所述切割器(25)具有齿状切割边缘。
16.如权利要求15所述的机器，其特征在于，抽吸部件(30)与所述切割器(25)相关联以消除切割期间形成的碎屑。
17.如前述任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，所述心轴(4)在所述切割器与绕所述心轴形成的管接触的部分的水平面上具有横截面减小的区域。
18.如前述任一或多个权利要求所述的机器，其特征在于，所述旋转臂绕轴(B)旋转，其相对于心轴的轴线(A)的距离是可调节的。
19.一种用于生产管材的方法，其中卷材带(S1、S2)绕卷绕心轴(4)螺旋地卷绕，以形成连续形式的管(T)；所述管被至少一个旋转盘形切割器分成段以形成所述管材，在切割期间所述切割器与所述管接触并沿着心轴与所述管一起前进，其特征在于，通过利用旋转臂使切割器绕不平行于心轴的轴线的轴(B)旋转，从而使切割器前进。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述臂(23)总是在相同方向上旋转。
21.如权利要求19或20所述的方法，其特征在于，控制所述臂的旋转速度，从而在切割期间切割器的推进速度大约等于连续管(T)沿着所述心轴(4)的推进速度。
22.如权利要求20或21所述的方法，其特征在于，臂(23)的旋转速度根据要被切割的管材(M)的长度是可调节的。
23.如权利要求19-22中任一或多个权利要求所述的方法，其特征在于，所述臂绕相对于心轴的轴线成90°并相对于其倾斜定位的轴线旋转。
24.如权利要求19-23中任一或多个权利要求所述的方法，其特征在于，所述切割器是机动化的。
25.如权利要求19-24中任一或多个权利要求所述的方法，其特征在于，所述切割器的旋转轴相对于所述旋转臂保持在一个固定的位置。
26.如权利要求19-24中任一或多个权利要求所述的方法，其特征在于，控制切割器的旋转轴相对于所述臂的倾斜度，以在切割期间使切割器的旋转轴保持基本上与心轴的轴线平行。
全文摘要
一种机器，包括心轴(4)；绕所述心轴螺旋地卷绕卷材带从而形成连续管的卷绕部件(7)；以及旋转盘形切割器(25)，其与所述心轴(4)配合将连续管(T)切割成单独的管材(M)。盘形切割器(25)由旋转臂(23)承载。
文档编号B31C3/00GK1798639SQ200480015143
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月24日 优先权日2003年5月30日
发明者M·杰利, M·G·基奥凯蒂 申请人:法比奥·泼尼股份公司