专利名称：紧凑型垫料转换机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种紧凑型垫料转换机(compact dunnage conversion machine)以及对垫料转换机的改进。
背景技术：
垫料转换机将原材料(stock material)转换成垫料产品，该垫料产品能够用来包装物品并因此使之在装运期间得以最小化或防止损坏。垫料转换机(也被称为垫料转换器)包括转换机构，当原材料从上游端通过转换机构移向下游端的出口时，转换机构将原材料转换成相对更厚且密度更低的垫料产品。一种示例性的垫料转换机将片式原材料(例如纸)转换成垫料产品。典型地， 大体连续的片式材料向内且沿纵向折皱，并固定在其折皱状态。美国专利No. 4，717’ 613、 5，123，889和5，803，893中公开了这种示例性的转换机。
发明内容
本发明提供了将片式原材料转换成相对较厚且密度较小的垫料产品的紧凑型垫料转换机的许多改进特征。本发明的前述和其它特征将在下文中予以全面描述，而且将在权利要求以及详细陈述本发明的一些示例性实施例的以下描述和附图中具体指出，这些实施例是示意性的， 然而这些示例只是可利用本发明的原理的各种方式的一小部分。
图1是本发明所提供的、沿竖向取向的垫料转换机的立体图。图2是图1的垫料转换机的下游端的立体图。图3是图1的垫料转换机在壳体的前部被移除的情况下的立体图，以显示其内部部件。图4是图3的垫料转换机的上游端的立体图。图5是图1的垫料转换机的原料供应组件的放大图。图6是如图1所示的垫料转换机的原料供应组件部分的立体图，其带有一叠扇状褶皱的片式原材料。图7是本发明所提供的、沿大体水平方向取向的垫料转换机的立体图。图8是图7的垫料转换机的上游部分的立体图。图9是图7的垫料转换机的转换组件的下游部分的立体图。图10是图9的立体图，示出了原材料如何被加载在转换组件上。
图11是图9所示的转换组件的另一立体图。图12是转换组件的下游部分的另一立体图。图13是图12的转换组件的一部分的放大立体图。图14是图12的转换组件的下游部分的一部分的立体图，示出了转换组件的一部分如何能够作为一个单元被移除。图15是图14的转换组件的下游部分在转换组件的一部分被移除的情况下的立体图。图16是图7的垫料转换机的下游部分的立体图。图17是图7的垫料转换机的下游部分的另一立体图。
具体实施例方式本发明提供了将片式原材料转换成相对较厚且密度较小的垫料产品的紧凑型垫料转换机的许多改进特征。这些特征有助于使原材料最小化或者防止其在转换过程中发生堵塞，便于观察和维护程序，提供对不同形式的原材料供应品的支持并有助于使多层原材料保持更为均勻的张力。现在转到附图，图1至图4给出了根据本发明提供的示意性垫料转换机20的各种视图。这些图中的转换机显示为直立或立式取向，并包括一对底脚21，用以将机器支撑在台面上或其它表面上的，进而以合适的高度输出垫料。转换机20包括具有片式原材料的卷 23的原料供应组件22、成形组件24、给料/连接组件26和切割组件30。转换组件32通常包括成形组件24、给料/连接组件26和切割组件30。并且壳体34典型地包围转换组件32 的重要部分。在图1中，壳体34的门40已经打开，并在随后的图中被移除。在这个实施例中， 门40只包括一个面板，但是门40可选地包括一个以上的面板，从而使得门40能如手风琴那样折叠，或者从中心朝向机器20的任一侧面或朝向机器20的相应的上游端和下游端打开。壳体34的另一面板42覆盖门面板40下游的切割组件30，在随后的图中，另一面板42 也被移除。如图2所示，壳体34的输出斜道44在随后的图中也被移除。由于仅移除了这些面板40、42和44，所以机器20的大部分内部部件能够被接近以进行检查和维修。在操作中，给料/连接组件26从原料供应组件22抽拉片式原材料(在该示例中为多层纸)。从原料供应组件22出发，随着原材料被转换成垫料产品，该原材料从转换组件 32的上游端行进到下游端。该上游到下游的方向通常指的是纵向。在这个实例中，原料供应组件22包括一对侧向分隔开的支架46，支撑位于这对支架46之间的卷23。卷23具有中空圆筒芯，一层或多层的片式原材料围绕该中空圆筒芯被缠绕。支架46对穿过卷23的芯延伸的杆48进行支撑，使得当原材料从该处展开时，卷自由旋转。然后，原材料行进到具有横向滚筒50、51的持续进入组件49，在行进到成形组件24的上游端之前，横向滚筒为原材料提供每层共享的一致的进入点。从原料供应组件22出发，原材料向下游行进通过成形组件24，成形组件24使原材料的侧部向内集中并折皱，以形成折皱的垫料条。成形组件24包括具有沿侧向和横向会聚的侧壁54的纵向会聚斜道52，这些侧壁54使原材料的侧部向内弯转，直到它们与原材料的中心部重叠。采取托盘56形式的成形构件安装在斜道52中。托盘56呈带有低侧壁的大体平面三角形，其与斜道的底侧或后侧分开，从而使原材料的中心部的折皱最小化。其它类型的成形构件是公知的，并可提供合适的替换。斜道52限定了原材料通过成形组件24的路径，并将原材料引向给料/连接组件26。斜道52的一侧(典型为前侧或顶侧，这取决于转换机20的取向)开放。斜道52的开放侧邻近壳体34的门。通过利用具有开放侧的斜道52并使用打开邻近斜道的开放侧的门40，可以更容易地进入斜道的内部以进行检查和维修、加载新的片式原材料供应品以及清理堵塞在转换组件32 (包括成形组件24和/或成形组件24下游的给料/连接组件26)中的任何原材料。给料/连接组件26抽拉原材料使其通过成形组件24，并通过压印加工或滚压加工而在折皱条的中心带中连接重叠的层，从而形成具有侧向的折皱枕形部(pillow portions)和相对较薄且较窄的中心连接带的垫料条。给料/连接组件26包括一对横向相对的旋转构件60 (示出一个)，该对旋转构件60安装成绕各自的平行轴旋转，从而随着该对旋转构件60连接重叠层，使原材料沿该对旋转构件之间的路径供给。所示出的旋转构件 60通常指的是滚压齿轮。从给料/连接组件26出发，垫料条穿过切割组件30，该切割组件 30 (例如通过切断)将条状的垫料切割成不连续的长度。类似的转换机构是公知的。但是本发明所提供的垫料转换机给出了一些改进。以下篇幅中将描述本发明所提供的转换机的进一步细节。现在转到原料供应组件22，其一部分在图5示出，原料供应组件包括横向构件70， 该横向构件70限定了用于各个层的、从卷23到转换组件32上游端处的持续进入组件49 中的共用横向构件50的单独路径。在示出的实施例中，横向构件70通过连接至其各端的皮条72连接到转换机20，该皮条72位于原料卷支架46的侧向外部。可替代地，横向构件能够横跨在机器框架的一部分的槽中。制动器74因弹簧76(图6)而偏靠在原料卷23的外表面上，从而得以最小化或者阻止原料卷在给料/连接组件26停止从卷抽拉原材料以后继续旋转。在示出的实施例中，皮条72连接到制动器74的臂。在这个实施例中，原材料具有多个层，具体而言具有两个层。一个层90离开卷23，然后行进到共用横向构件50和持续进入组件49。在这种情况下，另一个层92 (在该示例中为内层)在行进到持续进入组件49 之前绕横向构件70行进。该内层92的路径随着其接近横向构件70而大体沿竖向向下延伸，并随着其离开横向构件70而大体沿竖向向上延伸，以在原料卷支架46与支撑在其上的原料卷23之间限定到达共用横向构件50的U形路径。这种配置的优点来自于下述原因， 当从卷对多层片式原材料进行分配时，各个层通常以不同的速率被消耗。通过将一个层引向更长的路径，则能够在该层进入转换组件之前拉紧内层中的任何松弛部分。这样使得各个层具有更一致的张力并使得垫料产品的品质更好。如图6所示，该机器20提供的另一优点在于，以上述方式使用片式原材料的卷23 的能力，或者使用扇状褶皱(fan-folded)的片式原材料的叠层(stack)96的能力。在扇状褶皱的叠层的情况下，无需弹簧偏置的制动器74，所以能够确保该制动器74完全不再碍事、被移除或忽略。片式原材料的叠层96典型地只包括一层，在这种情况下同样不需要横向构件70。尽管在多层原材料的情况下，当多层原材料被折叠成扇状褶皱的叠层时，各个层通常以更为一致的速率消耗，而且横向构件可能仍然被省略或移除。如图中所示，壳体34具有偏离共用构件50的轴的顶壁100，并包括偏离转换组件 32的纵轴的平台102，该平台102支撑叠层96。因此，原料供应组件22包括一对侧向隔开的支架46和由壳体34的顶壁100提供的偏移平台102，该对支架46用于可选地支撑片式原材料的卷23 (图1)，该偏移平台102用于可选地将片式原材料的叠层96支撑在该对支架 46之间。这些特征均使得更容易在紧凑空间中支持片式原材料的供应品，而不管原材料是采取卷的形式提供或采取叠层的形式提供。如开始在图7和图8中所示，转换机20也能够设置为大体水平取向。在这种配置中，原料供应组件22只能够支撑原料卷23，尽管片式原材料的叠层可设置在支撑转换机的相同表面上，或者可设置在便于持续进入组件49的其它任何地方。图9-11示出成形组件24和给料/连接组件26的一部分。如图9所示，成形组件 24包括切割斜道52和成形托盘56。与成形托盘56相连的，成形组件24具有一对朝向下游端的膨胀锥体110。如图10所示，当新的片式原材料供应品被供给到成形组件22时，原材料穿过成形托盘56与切割斜道52之间，到达给料/连接组件26中的旋转构件60的压区。当给料/连接组件26接合时，该对旋转构件60旋转并沿该对旋转构件60之间的路径抽拉片式材料。随着原材料被给料/连接组件26中的旋转构件60牵拉穿过成形组件24，斜道52 的侧部54使片式材料的侧部向内弯转。这些侧部向内折并经过成形托盘56的侧部，并按图11所示的方式围绕膨胀锥体110，以形成构成垫料条的重叠中心层和折皱侧部。如上所述，给料/连接组件26不但抽拉原材料使其通过成形组件24，而且当垫料条在旋转构件60 之间行进时在垫料条的中心连接重叠层。如图12和图13所示，给料/连接组件26还具有几个独特特征。除了旋转构件60 之外，给料/连接组件26包括界定该对旋转构件60之间的路径的引导斜道112。另外，其中一个旋转构件60及斜道的一部分114安装成朝向和远离另一旋转构件及斜道的另一部分而共同运动。可活动的旋转构件60联接到斜道的可活动部114，以相对于斜道的可活动部114旋转。因此可活动的旋转构件60及斜道的可活动部114(在该实例中为顶部和上旋转构件)相对于另一个旋转构件及斜道112的另一部分或各部分浮动(float)。这样有助于最小化或者防止原材料在可活动的旋转构件与斜道的相关部之间发生堵塞。浮动的旋转构件60及斜道112的浮动部114被偏置而远离机器框架的朝向另一个旋转构件及斜道的剩余部分的那部分。具体地，斜道的浮动部114支撑邻近的旋转构件 60，并通过穿过斜道的浮动部114的一对导杆118联接到机器20的框架的横构件116。导杆118确定斜道的浮动部114相对于横构件116的最大位移。偏置元件(由导杆118支撑的一对弹簧120)使斜道的浮动部114及浮动的旋转构件60朝向相对的旋转构件及斜道的另一部分偏置。横构件116、导杆118、弹簧120、斜道的浮动部114和浮动的旋转构件60构成子组件124的一部分，子组件124能够作为与斜道112的另一部分及另一个旋转构件分离的单元从转换组件32移除。该子组件通过那些螺栓122联接到机器20的框架，所述螺栓122将横构件116固定到框架的剩余部分。如图14所示，移除那些螺栓122，允许整个子组件124 作为单元移除。在图14和图15中，由于移除了给料/连接子组件124，所以引导斜道112的剩余部分被露出以进行检查和维修。引导斜道112包括能够相对于彼此活动的至少两部分，各部分保持在相对于各自的旋转构件的轴的固定位置。在示出的实施例中，正交的成对的壁限定斜道112，斜道112具有大体矩形的截面，并且斜道的可活动部114包括至少一个壁。 斜道112包括横向分隔开的侧壁126和位于垫料条之下、包围另一非浮动的旋转构件(未示出)的底壁(未示出)。引导斜道112因此界定垫料条通过给料/连接组件26的路径并帮助限定该路径。可拆卸的子组件124便于打开包围旋转构件60的空间以进行检查和维修，并在原材料进入和离开给料/连接组件26、然后行进到切割组件30的时候，使得更容易从转换组件32清理原材料。图16和图17中能够看到切割组件30的进一步细节。切割组件30将垫料从通过给料/连接组件26供给的垫料条切割(例如切断)成不连续的长度。所示出的切割组件 30包括闸刀式切割刃130，该闸刀式切割刃130以一定角度切过垫料条，从而生产期望长度的垫料产品。典型地，在启动切割组件30之前停止给料/连接组件26，所以共用电机(未示出)能够驱动切割刃130和给料/连接组件26的旋转构件60。可选地，单独的电机能够驱动切割和给料/连接操作。图16中示出曲柄臂132使电机(未示出)与切割刃130连接。类似的臂能够设置在切割刃的相对侧上。在切割刃130的下游，切割组件30包括切割后约束斜道140，所述切割后约束斜道140引导垫料条通过壳体的出口并当垫料条被切断时保持垫料条。因此，所描述的垫料转换机设有(i)旋转构件的引导斜道的浮动部，其最小化或防止原材料在可活动的旋转构件与斜道的相关部之间堵塞；(ii)子组件，其包括斜道的浮动部及浮动的旋转构件，子组件能够作为与斜道的另一部分及另一个旋转构件分离的单元而从转换组件移除，从而打开旋转构件周围的空间以进行检查和维修，并使得更容易从转换组件清理原材料；(iii)横向构件，其为各层限定单独的路径，以在进入转换组件之前拉紧其中一层的任何松弛部分，从而在各层提供更一致的张力并使得垫料产品的品质更好; (iv)原料供应组件，其包括壳体和一对侧向分隔开的支架，该对支架用于可选地支撑一卷片式原材料，该壳体包括用于可选地将一叠片式原材料支撑在该对支架之间的顶壁，这使得更容易在紧凑空间中支撑不同形式的片式原材料；以及(ν)成形组件，其具有在一侧开放的会聚斜道，大体包围斜道的壳体包括邻近斜道的开放侧的门，从而使得更容易进入斜道的内部以进行检查、维修、加载新的片式原材料供应品以及清理堵塞在转换组件中的任何原材料。虽然已经参照示出的实施例或某些实施例图示并描述了本发明，但是本领域技术人员在阅读并理解本说明书和附图时，将会想到等效的替代方案和改型方案。具体而言，尤其关于以上描述的整体方案(部件、组件、装置、组合等)所执行的各种功能，用来描述这种整体方案的术语(包括“措施”)除非另外说明，都试图对应于执行特定功能(即，在功能上等效)的任何整体方案，即使其在结构上与执行在此示出的本发明示意性实施例的功能的公开结构有所不同。
权利要求
1.一种将片式原材料转换成相对更厚且密度更小的垫料产品的垫料转换机，包括转换组件，所述转换组件包括一对旋转构件和斜道，该对旋转构件使原材料沿该对旋转构件之间的路径供给，所述斜道界定该对旋转构件之间的路径，其中，该对旋转构件中的一个旋转构件及所述斜道的一部分安装成朝向及远离另一个旋转构件及所述斜道的其它部分而共同运动。
2.如权利要求1或从属于权利要求1的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，可活动的所述旋转构件联接到所述斜道的可活动部。
3.如权利要求1或从属于权利要求1的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，所述可活动的旋转构件能够相对于所述斜道的可活动部旋转。
4.如权利要求1或从属于权利要求1的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，正交的成对的壁限定所述斜道，所述斜道具有大体矩形的截面，并且所述斜道的可活动部包括至少一个壁。
5.如权利要求1或从属于权利要求1的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，所述垫料转换机包括框架，所述可活动的旋转构件及所述斜道的可活动部被偏置而远离所述框架的朝向所述另一个旋转构件及所述斜道的剩余部分的那部分。
6.如权利要求1或从属于权利要求1的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，所述斜道的可活动部及所述可活动的旋转构件均为子组件的一部分，所述子组件能够作为与所述斜道的另一部分及另一个旋转构件分离的单元而从所述转换组件移除。
7.一种将片式原材料转换成相对较厚且密度较小的垫料产品的垫料转换机，包括转换组件，所述转换组件包括一对旋转构件和斜道，该对旋转构件安装成绕各自的轴旋转，以使原材料沿该对旋转构件之间的路径供给，所述斜道界定所述路径，其中，所述斜道的一部分及该对旋转构件中的一个旋转构件均为子组件的一部分，所述子组件能够作为与所述斜道的另一部分及另一个旋转构件分离的单元而从所述转换组件移除。
8.如权利要求7或从属于权利要求7的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，所述斜道包括能够相对于彼此活动的至少两个部分，每个部分保持在相对于各自的旋转构件的轴的固定位置，所述子组件包括所述斜道的一部分和所述各自的旋转构件。
9.如权利要求7或从属于权利要求7的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，所述子组件包括偏置元件，所述偏置元件使所述旋转构件朝向相对的旋转构件偏置。
10.如权利要求7或从属于权利要求7的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中， 所述子组件包括偏置元件，所述偏置元件使所述斜道的可活动部朝向相对的旋转构件及所述斜道的另一部分偏置。
11.如权利要求7或从属于权利要求7的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中， 所述转换组件包括使片式原材料形成为垫料条的成形组件。
12.如权利要求7或从属于权利要求7的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中， 所述转换组件包括框架，该对旋转构件中的一个旋转构件联接到所述框架。
13.如权利要求7或从属于权利要求7的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中， 所述旋转构件中的一个旋转构件及所述斜道的一部分安装成朝向及远离另一个旋转构件及所述斜道的另一部分而共同运动。
14.如权利要求13或从属于权利要求13的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，所述垫料转换机包括框架，可活动的所述旋转构件及所述斜道的可活动部被偏置而远离所述框架的朝向另一个旋转构件及所述斜道的剩余部分的那部分。
15.一种将一卷多层片式原材料转换成相对较厚且密度更小的垫料产品的垫料转换机，包括框架；转换组件，所述转换组件安装到所述框架以使原材料转换成垫料产品；和原料供应组件，所述原料供应组件在所述转换组件的上游处安装到所述框架，所述原料供应组件包括横向构件，所述横向构件限定从一卷片式原材料的支架到所述转换组件的上游端处的共用横向构件的用于各个层的单独的路径，其中，一个路径随着其接近所述横向构件而大体沿竖向向下延伸，而且随着其离开所述横向构件而大体沿竖向向上延伸，从而限定从所述支架到所述共用横向构件的U形路径。
16.一种将一叠扇状褶皱的片式原材料转换成相对较厚且密度较小的垫料产品的垫料转换机，包括转换组件，随着原材料从上游端朝向下游端移动通过所述转换组件，所述转换组件将原材料转换成垫料产品，持续进入构件，所述持续进入构件位于所述转换组件的上游，横向于从上游到下游的方向，所述持续进入构件限定到所述转换组件的上游端的连续路径，以及壳体，所述壳体容纳所述转换组件的一部分，所述壳体具有顶壁和平台，所述顶壁沿轴从所述持续进入构件偏离开，所述平台用于支撑待输送到所述持续进入构件的一叠片式原材料。
17.一种将一叠扇状褶皱的片式原材料转换成相对较厚且密度较小的垫料产品的垫料转换机，包括转换组件，所述转换组件将原材料转换成垫料产品，原料供应组件，所述原料供应组件将片式原材料供应到所述转换组件，所述原料供应组件包括一对支架，该对支架沿侧向隔开，用于可选地支撑一卷片式原材料，和壳体，所述壳体容纳所述转换组件的一部分，所述壳体具有顶壁，所述顶壁用于可选地支撑该对支架之间的一叠片式原材料。
18.一种将片式原材料转换成垫料产品的垫料转换机，包括转换组件，所述转换组件具有通过所述转换组件来供给原材料的给料机构和将原材料引导至所述给料机构的斜道，所述斜道限定原材料的路径并在一侧开放；以及壳体，所述壳体基本上包围所述斜道，其中，所述壳体包括邻近所述斜道的开放侧的门。
19.如权利要求18或从属于权利要求18的任何其它权利要求所述的垫料转换机，其中，所述门包括至少一个面板。
全文摘要
一种垫料转换机包括转换组件，该转换组件具有一对旋转构件(60)和斜道(112)，该对旋转构件使原材料沿该对旋转构件之间的路径供给，该对旋转构件安装成绕各自的轴旋转以使原材料沿该对旋转构件之间的路径供给，斜道界定该对旋转构件之间的路径。其中一个旋转构件及斜道的一部分安装成朝向和远离另一个旋转构件及斜道(114)的另一部分共同运动。浮动的旋转构件及斜道的浮动部分是子组件的一部分，子组件能够作为与斜道的另一部分及另一旋转构件分离的单元从转换组件移除。
文档编号B31D5/00GK102282012SQ200980154885
公开日2011年12月14日 申请日期2009年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者佩德罗·埃里克·威廉·温肯斯, 雷蒙·德默斯 申请人:兰帕克公司