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TW201906718A - 起皺機、用於起皺機之起皺滾筒及用於使片材起皺之方法 - Google Patents

起皺機、用於起皺機之起皺滾筒及用於使片材起皺之方法 Download PDF

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TW201906718A
TW201906718A TW107122970A TW107122970A TW201906718A TW 201906718 A TW201906718 A TW 201906718A TW 107122970 A TW107122970 A TW 107122970A TW 107122970 A TW107122970 A TW 107122970A TW 201906718 A TW201906718 A TW 201906718A
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plate
corrugated
wrinkling
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TW107122970A
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凡堤里歐 羅貝多
勞琳 亞尼克
Original Assignee
瑞士商巴柏斯特麥克斯合資公司
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Publication date
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Abstract

本發明係關於一種起皺機，其具有：一起皺工具(14、20、21)；與該起皺工具協作之一相對元件(22、23)；及用於使片材(12)前進通過該起皺工具(14、20、21)與該相對元件(22、23)之間的一起皺區域之一輸送系統(10)；該起皺工具具有具備至少一個起皺突出部(26)的一起皺板(24)；其特徵在於該起皺板上之該起皺突出部(26)係由複數個小的塑性變形區域構成，該複數個小的塑性變形區域彼此融合以便形成該起皺突出部(26)。本發明亦係關於一種起皺板(24)，其經適用於根據技術方案中之任一者的起皺機中，該起皺板(24)由金屬片製成且包含由複數個小的塑性變形區域形成之至少一個起皺突出部(26)，該複數個小的塑性變形區域彼此融合以便形成該起皺突出部。此外，本發明係關於一種用於使特別由紙張、紙板或箔製成之片材(12)起皺的方法，該方法包含以下步驟：提供關於待施加至該片材(12)之摺疊折痕(30)的資料。一控制件(60)判定一合適起皺板(24)是否可在一庫存中獲得或是否要製造一新起皺板(24)。基於該控制件(60)之判定，自該庫存(62)擷取一現有起皺板(24)，或藉由使用一衝壓模組(40)以用於將複數個小變形部施加至一起皺板坯料(24')來製造一新起皺板(24)，該等變形部構成至少一個起皺突出部(26)。將該起皺板(24)安裝於一起皺工具 (20、21)上，且該起皺工具(20、21)與一相對元件(22、23)協作以用於將摺疊折痕(30)施加至前進通過該起皺工具(20、21)與該相對元件(22、23)之間的一起皺區域的片材(12)。

Description

起皺機、用於起皺機之起皺滾筒及用於使片材起皺之方法
本發明係關於一種起皺機，其具有：一起皺工具；與該起皺工具協作之一相對元件；及用於使片材前進通過該起皺工具與該相對元件之間的一起皺區域之一輸送系統，該起皺工具具有具備至少一個起皺突出部的一起皺板。本發明進一步係關於一種適合用於該起皺機中的起皺板，及一種用於使特別由紙盒、紙板或箔製成之片材起皺的方法。
起皺機用於在坯料切割來自的片材中產生摺疊的一或多個折痕。折痕中之每一者形成某種「鉸鏈」，其允許稍後形成之坯料在明確界定之位置處摺疊。
起皺機可形成為一裝置或系統，其為獨立單元或整合至諸如印刷機或整理機之較大機器或系統中。
片材可為由紙板、紙盒或箔製成，且該等片材可單獨地或作為幅材(web)之部分以連續方式提供至起皺機。
藉由區域地施加壓力至片材上來形成折痕。為此目的，起皺刀係已知的，將該等起皺刀壓住片材之表面以便產生折痕。亦已知例如藉由蝕刻 掉起皺工具之不應突出的彼等部分或藉由區域地塗覆接著固化的液體狀態下之塑膠材料而在起皺工具上提供區域突出部。
起皺工具可為大體上扁平的且在大體上相對於片材延伸所在之平面垂直的方向上來回地移動，或起皺工具可為大體上圓柱形的且經旋轉以便在片材傳送通過起皺區域時嚙合片材。
所有起皺機之問題為該等起皺機幾乎不能快速地適應待施加至片材之折痕的特定圖案。此情況已變得更成問題，此係因為數位印刷允許非常快速地自一個印刷工作改變至一不同印刷工作。
假設起皺工具將藉助於蝕刻製程來製造，則在可獲得新起皺工具之前，可耗費幾個小時。假設藉由將塑膠材料塗覆至載體來形成起皺突出部，視使塑膠材料固化固化所必需的時間而定，製造時間可能較短。然而，此起皺工具的壽命明顯比包含經蝕刻鋼板之起皺工具的壽命短。在任何情況下，當結合數位印刷機使用起皺機時，使起皺機適應新起皺工作之步驟係瓶頸。
本發明之目標為提供一種起皺工具及一種起皺方法，該起皺方法可快速地自一個起皺圖案改變至另一起皺圖案。
為了達成此目標，本發明提供一種如上文所定義的起皺機，該起皺機的特徵在於起皺板上之起皺突出部由複數個小的塑性變形區域構成，該複數個小的塑性變形區域彼此融合以便形成該起皺突出部。此外，本發明提供一種起皺板，其適合用於此類型之起皺機中，該起皺板由金屬片形成且包含由複數個小的塑性變形區域形成之至少一個起皺突出部，該複數個小的塑性變形區域彼此融合以便形成該起皺突出部。最後，藉由一種用於使特別由紙張、紙板或箔製成之片材起皺的方法來解決以上目標，在該方法中，提供關於待施加 至該片材之摺疊折痕的資料，且一控制件判定一合適起皺板是否可在一庫存中獲得或是否要製造一新起皺板。基於該控制件之該判定，自該庫存擷取一現有起皺板，或藉由使用一衝壓機以用於將複數個小變形部施加至一起皺板片材來製造一新起皺板，該等變形部構成至少一個起皺突出部。最後，將該起皺板安裝於一起皺工具上，且該起皺工具與一相對元件協作以用於將摺疊折痕施加至前進通過該起皺工具與該相對元件之間的一起皺區域的片材。
本發明係基於使用一金屬起皺板之概念，在該金屬起皺板中，起皺突出部係藉由大量衝壓衝程形成，個別衝壓衝程產生起皺突出部。此概念允許達成兩個優點。第一，起皺板由於起皺突出部處之磨損極小而具有長壽命，僅僅因為起皺突出部係由金屬製成。在衝壓期間必然發生之應變硬化有助於起皺板之耐磨性。第二，個別起皺板可藉由例如轉塔衝壓機或盤管(coil)衝壓機以極小工作量快速地製造。
根據一較佳具體實例，一衝壓模組設置於該起皺機處。因此無需安設單獨的衝壓機。實際上，一專用(較小)衝壓模組可整合至該機器中，以便形成一自含式起皺機，就製造起皺板而論，該自含式起皺機不需要任何外部機械。
該衝壓模組較佳為一轉塔衝壓機或一盤管衝壓機，此係因為此等類型之機器允許以極其靈活又快速的方式製造起皺板。
較佳地，該衝壓模組具有一衝頭及一模具，該衝頭具有圓形末端部分。該等圓形末端部分幫助確保個別變形區域之間的一平滑過渡，以便形成一連續起皺突出部。
視該起皺突出部之幾何形狀而定，該等圓形末端部分具有一大半徑及一小半徑中之至少一者。大半徑對達成形成該起皺突出部的單獨變形之區域之間的一平滑過渡有利。小半徑對形成一起皺突出部有利，該起皺突出部 與一鄰近的起皺突出部相距一極小距離終止，或甚至與該鄰近的起皺突出部相交。
根據一具體實例，該衝頭沿著一直線延伸且具有沿著該直線量測的大約5mm至50mm之一長度。該衝頭愈長，產生一起皺突出部所需的個別衝程愈少。然而，較短衝頭增大靈活性且減小使起皺板變形所需的力。
根據一較佳具體實例，該模具具有用於收納藉由該衝頭塑性變形之材料的一凹陷，該凹陷具有至少一個橫向開口端，該開口端與該衝頭之該等圓形末端部分中之一者重合。該模具之此幾何形狀幫助產生起皺突出部，該等起皺突出部彼此相距一極小距離而終止或甚至彼此融合，此係因為已經產生的起皺突出部可緊鄰該模具之該開口端定位，使得該衝頭可在非常接近已經存在的起皺突出部之一點處使該起皺半之材料精確地變形。
該模具較佳具有一外部輪廓，該外部輪廓鄰近該凹陷之該開口端相對於該凹陷的縱向方向成小於90°之一角度、更佳成45°之一角度延伸。此幾何形狀之優點為可產生相對於彼此成45°之一角度延伸的融合起皺突出部。
根據本發明之一較佳具體實例，一彈性頂出器與該模具相關聯。該頂出器幫助將塑性變形之材料推出該模具。此外，該頂出器防止該起皺板因觸控該模具而刮花。
該彈性頂出器可具有由橡膠或一彈性體製成之一板的形式。此板可藉由噴水切割以一非常精確方式切割。
較佳地，該頂出器包圍該模具。此允許藉由僅僅形成具有適合該模具之該外部輪廓的一合適內部輪廓之該彈性頂出器而將該彈性頂出器安裝至該模具。
根據一較佳具體實例，設置一處置系統以用於將製成之起皺板自該衝壓模組轉移至該起皺工具。此處置系統係有益的，因為其允許一個起皺 板對新起皺板的自動化交換。
較佳地，該處置系統可存取一庫存，「舊」起皺板儲存於該庫存中。因此無需在每當將產生不同坯料時(換言之：針對每一新工作)製造新起皺板。實際上，存在可在庫存中找到合適起皺板之很大機會。
該起皺板可具有在0.2mm至0.6mm範圍內的一厚度。具有此厚度之金屬片一方面具有足夠強度用以達成長壽命，同時該金屬片在另一方面不需要過度的衝壓力。
較佳地，該起皺板由碳鋼或不鏽鋼製成。此材料關於其機械強度且亦因為不會出現關於腐蝕之問題而係有利的。
該起皺突出部可具有大約0.6mm至1.6mm之一高度。更佳地，可使用近似1.2mm之一值，即使此取決於待起皺之材料。已證實1.2mm之值針對紙盒會達成良好結果。
該起皺突出部在其頂點處可具有0.2mm至0.8mm、更佳大約0.35mm至0.55mm之一半徑。已證實此等值為以下兩者之間的良好折中方案：一方面，清晰、輪廓分明的折痕；另一方面，在製造程序期間破壞或另外損壞起皺板之材料的低風險。
較佳地，在一截面中，該起皺突出部在其底部處具有大約1mm至3mm、較佳近似2mm之一寬度。該寬度對折痕有重要影響且對於較薄材料較佳選取為較小，而較大寬度用於使諸如波紋紙板之較厚材料起皺。
根據本發明之一個具體實例，該起皺工具為該起皺板所安裝至的一往復柱塞。因而，該相對元件較佳為一支撐板。一往復柱塞或活塞允許同時在一個片材處產生多個摺疊折痕。
根據本發明之一不同具體實例，該起皺工具為該起皺板所安裝至的一起皺滾筒。因而，該相對元件較佳為一相對滾筒。起皺滾筒以一圓周速 度旋轉，該圓周速度對應於片材前進通過起皺區域的速度。因此，該起皺板「滾動」通過可連續地前進的片材之表面。
根據本發明之一較佳具體實例，該等滾筒可相對於該片材輸送所在之平面加以調整。此調整允許改變起皺方向(自片材上方至自片材下方，反之亦然)，以便能夠使紙盒及波紋紙板在同一個機器上起皺。以下處理係足夠的：交換該等滾筒中的具備該起皺板之滾筒及具備充當相對元件之該層的滾筒至該起皺板，且改變該兩個滾筒之旋轉軸線與片材輸送通過該等滾筒之間的起皺區域所在的平面之間的距離。
較佳地，一伺服馬達經關聯至該起皺滾筒及該相對滾筒中之每一者。使用單獨驅動允許易於適應該等滾筒之不同旋轉速度，此必然為該起皺滾筒及該相對滾筒可交換之功能的結果。
為了偵測前進通過該起皺區域之片材的位置，使用一感測器。該感測器可偵測到達片材的前方末端，或可偵測片材上之標記。當將一起皺滾筒用作為起皺工具時，該起皺板可為夾緊至該起皺滾筒之一彎曲板，或該起皺板可為夾緊至該起皺滾筒上一起皺套管。將起皺板夾緊至起皺滾筒需要比將起皺套管夾緊至起皺滾筒上無差別的工作量。然而，製造起皺板涉及比製造起皺套管少的工作量。
較佳地，相同夾緊機構設置於兩種滾筒上。此使得將滾筒自起皺滾筒改變至相對滾筒非常簡單，反之亦然。
為了確保該起皺板及該彈性層被均勻地夾緊至該等滾筒而無氣袋滯留在該等滾筒的外表面與夾緊至該等滾筒之套管之間的風險，夾緊機構包含包含延伸至該起皺板之開口中的夾緊銷。此允許以極均勻的方式夾緊該起皺板。
較佳地，設置一凸輪機構以用於使該等夾緊銷在一夾緊位置與 一釋放位置之間移動。該凸輪機構在技術上非常可靠且可使用簡單工具人工地旋轉，因此避免複雜的機構。
根據本發明之一較佳具體實例，該相對元件由一彈性層所覆蓋。因此，形成一「通用」相對元件，其不一定必須在將一不同起皺板安裝至該起皺工具時被更換或調適。實際上，當起皺突出部使紙盒、紙板或箔變形時，該彈性層以「模具」之方式起作用。
該彈性層可由橡膠或一彈性體製成，以使得該彈性層之彈性及硬度可很容易適合特定要求。
在一替代性具體實例中，該相對元件由以一形狀記憶材料製成之一層所覆蓋。該形狀記憶材料允許使用類似於模具之相對滾筒，其具有作為起皺板上之起皺突出部的對應物的凹陷部。該等凹陷部可極其便利地藉由使兩種滾筒在該起皺板緊緊壓著相對滾筒之表面的一條件下旋轉而獲得，由此藉助於該等起皺突出部形成凹陷部。當當前起皺工作完成時，該等凹陷部可由於材料之形狀記憶效應而被「抹除」，使得可得到具有平滑圓柱面之「新」相對滾筒。
根據本發明之一具體實例，一驅動嵌條設置於該起皺板上，該驅動嵌條沿著該起皺滾筒之周邊的大部分延伸。該驅動嵌條在高度方面經選取，以使得該驅動嵌條對前進通過滾筒之間的起皺區域之片材施加一恆定驅動力，從而確保該等片材無關於起皺板上之起皺突出部而得到恰當地驅動。
該驅動嵌條可以類似於該等起皺突出部之一方式由該起皺板之一塑性變形部分形成，或可藉由將例如來自環氧化物材料之一材料條添加至該起皺板而產生。此使靈活性增加，此係因為該驅動嵌條之合適高度、寬度及位置可針對每一新起皺工作來設定，且因此可使用該起皺板。
根據本發明之一具體實例，該等起皺板坯料經預切割。由於起 皺機通常具有專用起皺工具，因此關於起皺板之尺寸的靈活性並非必需的。實際上，可藉由在將起皺板坯料送至衝壓模組之間對其預切割來減少起皺板之製造時間。
現將參看所附圖式來描述本發明。在圖式中，圖1示意性地展示一起皺機，圖2示意性地展示用於圖1之起皺機中的起皺工具之一個具體實例，圖3示意性地展示用於圖1之起皺機中的起皺工具之第二具體實例，圖4展示穿過起皺板之截面，該起皺板安裝至起皺工具且藉由將片材壓住相對元件來產生摺疊折痕，圖5示意性地展示在起皺板上形成起皺突出部之程序，圖6a至圖6c展示用於圖1之起皺機中的衝頭之三個不同具體實例，圖7a及圖7b展示用於圖1之起皺機中的模具之第一具體實例，圖8展示用於圖1之起皺機中的模具之第二具體實例，圖9展示根據先前技術之模具，圖10展示當使起皺板坯料變形時穿過穿孔及模具之截面，圖11a及圖11b示意性地展示當產生兩個融合起皺突出部時的圖7a及圖7b之模具且摺疊折痕由於此等摺疊突出部產生，且圖12a至圖12e示意性地展示用於製造三個融合摺疊突出部的圖7a及圖7b之模具且摺疊折痕由於此等起皺突出部產生，以及自片材切割之對應坯料及由坯料製造的盒子，圖13a及圖13b更詳細地展示利用圖6b及圖6c之衝頭獲得的起皺突出部，圖14a及圖14b展示穿過用於使紙盒起皺之起皺突出部的截面， 圖15a及圖15b以截面展示用於使波紋紙盒起皺的起皺突出部及用該起皺突出部獲得之折痕，圖16a及圖16b展示第一條件下及第二條件下的圖3之起皺工具，圖17示意性地展示更詳細與滾筒之旋轉速度之控制件結合的起皺工具，圖18展示穿過起皺工具之示意性截面以用於解釋滾筒之旋轉速度，圖19以較大比例尺展示起皺工具之兩個滾筒與待具備折痕的片材之間的接觸區域，圖20a至圖20c展示起皺板之俯視圖、穿過具備驅動嵌條之起皺工具的截面及穿過具備驅動嵌條及起皺突出部之起皺板之部分的截面，圖21a至圖21c展示用於起皺工具中之滾筒的透視圖、用於夾緊起皺板及用於夾緊相對滾筒之彈性層之夾緊機構的放大視圖，圖22a至圖22g展示根據一替代具體實例的使用相對滾筒之不同步驟，圖23a至圖23d更詳細地展示用於起皺工具中之滾筒，且圖24a及圖24b更詳細地展示相對滾筒。
在圖1中，示意性地展示了起皺機。該起皺機包含用於使片材12前進通過起皺區域14之輸送系統10，摺疊折痕可在該起皺區域中施加至片材12。
可提供額外處理站16、18以作為該起皺機之部件或與該起皺機相關聯。處理站16、18可用於切割、摺疊、膠合或以其他方式處理片材12或用片材製造之物件。
片材12可為由紙板、紙盒或箔製成，且該等片材可稍後進行處理以便自片材切割坯料以形成封裝體、盒子、包覆體、封套或類似產品。
片材12可如圖中所示地單獨供應至起皺區域14，或呈引導通過起皺區域14之連續幅材的形式。
亦有可能將一切割系統整合至起皺區域14中，該切割系統允許自片材分離個別坯料。
在起皺區域14中，一起皺工具及一相對元件協作以便將至少一個摺疊折痕施加至片材12。為此目的，該起皺工具帶有一起皺板，該起皺板具備起皺突出部。該起皺板上之該等起皺突出部的幾何形狀及配置對應於待施加至片材之摺疊折痕。
圖2中展示了用於起皺區域14中之起皺工具及相對元件道第一實例。
起皺工具在此呈柱塞20之形式，該柱塞可向相對元件22推進且壓住該相對元件。在柱塞20處安裝有具備至少一個起皺突出部26之起皺板24。為增加清晰度，此處僅展示單一起皺突出部26。
在面對柱塞20之側上，相對元件22具備彈性層28，該彈性層較佳由橡膠或彈性體形成。
待具備摺疊折痕之片材12隨輸送系統10前進，以便定位於柱塞20與相對元件22之間。接著將柱塞20壓住彈性層28，由此起皺突出部26藉由使片材12區域地變形而產生摺疊折痕30。
圖3中展示了起皺工具及相對元件之第二具體實例。此處，起皺工具以起皺滾筒21之形式提供，且相對元件呈相對滾筒23之形式。因此，起皺板24係彎曲的，且彈性層28係圓柱形的。
藉由使片材12前進通過起皺滾筒21與相對滾筒23之間的間隙來產生摺疊折痕30。
在圖4中更詳細地展示了起皺板24與片材12之間的相互作用。
藉由使起皺板24之材料重複地且區域地變形以便以所要圖案產生起皺突出部26而在起皺板24處形成起皺突出部26。考慮到所要塑性變形，起皺板24由鋼形成，詳言之由碳鋼或不鏽鋼形成。該起皺板較佳具有大約0.2mm至0.6mm之一厚度。
為了產生起皺突出部26，提供衝壓模組40，詳言之一轉塔衝壓機或一盤管衝壓機。此等類型之衝壓機器通常為已知的。然而，較佳稍微調適該等衝壓機以供與起皺機組合使用。詳言之，衝壓模組40可能不會像習知衝壓機一樣通用及效力大，此係因為該衝壓模組僅必須在相當薄的材料中執行非常有限數目個不同操作(即，產生大體上直線形起皺突出部)。
在圖1中示意性地展示了衝壓模組40，其中衝頭42用於使起皺板坯料24'塑性變形。
此外，衝壓模組40包含轉塔44，複數個不同衝頭42儲存於該轉塔中。
圖5示意性地展示衝壓模組40如何藉由使起皺板坯料24'重複地塑性變形而產生起皺突出部26。用實線展示衝頭42，該衝頭與定位於起皺板坯料24'之對置側上的模具46協作。用虛線展示在先前衝壓衝程期間的衝頭42之位置，且點線指示在又繼續進行之衝壓衝程期間的衝頭42之位置。
每一衝程在起皺板坯料24'處產生小的塑性變形區域，且全部該等塑性變形區域形成起皺突出部26。
圖6a至圖6c展示配置於載體43上之衝頭的不同具體實例。
在圖6a中，展示了具有相對短突出部分45之衝頭42。該突出部分之長度可為大約一公分。
在突出部分的在沿著突出部分45之縱向方向觀察時彼此相對之末端處，提供相對小半徑。該等半徑可為大約0.2毫米至2毫米。
在圖6b中，展示了衝頭42，其中突出部分45為圖6a中所示之衝頭42之突出部分45的長度的近似三倍。可看出，突出部分之相對末端處之半徑相對較大。
在圖6c中，展示了衝頭42，該衝頭在突出部分45之相對末端處具有不同半徑。存在僅大約0.2毫米至2毫米之小半徑R1，且存在可為大約2毫米至15毫米之大半徑R2。
突出部分45突出於衝頭42的前端面之高度H(請亦參見圖10)為大約1mm至2mm。
圖7a及圖7b展示經調適用於與安裝於載體47上之衝頭42協作的模具46之一具體實例。
模具46具有支撐表面48，在衝壓操作期間，起皺板坯料24'可毗鄰該支撐表面。在支撐表面48內，設置有凹陷50。凹陷50經尺寸設定以便收納形成起皺突出部26的起皺板坯料24'之塑性變形材料。
如在圖7a及圖7b中可見，凹陷50在其相對末端處開口。
在圖7a中進一步可見，鄰近凹陷50之開口端中之一者的模具46的外部輪廓相對於凹陷50之縱向方向傾斜地延伸。詳言之，凹陷50之每一側處的外部輪廓相對於凹陷50之縱向方向成45°角延伸。
在凹陷50之相對末端處，模具46的外部輪廓相對於凹陷50之縱向方向垂直地延伸。
彈性頂出器58配置於模具46處。頂出器58係由橡膠或彈性體形成為一板且貼合地包圍模具46，使得該頂出器無需任何額外措施即保持在圖7b中所示之位置處。
在圖8中，展示了模具46之一不同具體實例。此處，模具46在凹陷50之兩個開口端處具有傾斜輪廓(請參見箭頭P指向的部分)。
在圖9中，展示了習知模具46，其具有圓形支撐表面48。
在圖10中，展示了穿過與模具46協作之衝頭42的示意性截面。
在使起皺板坯料24'區域地塑性變形以便形成起皺突出部26之程序期間，將該起皺板坯料固持在模具46與載體43之間。載體43在此朝向模具46彈簧負載，以便作為夾具起作用。
此避免起皺板坯料24'中之張力，該張力可能導致非所需變形。
在圖11a及圖11b中，示意性地展示了鄰近起皺突出部26可如何藉助於與模具46協作之衝頭形成。為了更佳清晰度，圖11a中未展示衝頭及起皺板。實際上，僅展示了形成於起皺板24處之起皺突出部26。
圖11a中之朝向左邊延伸的起皺突出部26係先前形成之突出部。 延伸穿過模具46中之凹陷的起皺突出部26係目前形成之起皺突出部以及衝頭42。可看出，「新」起皺突出部26可形成至其緊鄰「舊」起皺突出部26之一點。
緊鄰起皺突出部26之結果在展示了摺疊折痕30之圖11b中係可見的，該等摺疊折痕相對於彼此成90°角配置且幾乎彼此融合。由於幾乎沒有未起皺材料殘留在摺疊折痕30之間的角落中，因此在此區域中可達成極精確的摺疊。
在圖12a至圖12e中，展示了可如何在起皺板處形成三個起皺突出部26。歸因於凹陷50之開口端中之一者處的特定輪廓，三個起皺突出部26可幾乎在一相交點處彼此融合。在圖12d中可見，此等起皺突出部26可用於在片材12處形成摺疊折痕30。
此等起皺突出部旨在摺疊勾底盒或四角或六角盤之複合薄片。
衝壓模組40能夠藉由使起皺板坯料24'在所需位置處適當地變形而產生不同的起皺板24。起皺機、詳言之起皺機之示意性展示的控制件60特別 有可能在接收到新起皺工作之資料後，判定是否要製造新起皺板24，或是否可使用用於先前起皺工作中之「舊」起皺板。視該判定而定，控制件60起始：衝壓模組40製造一新起皺板24，或自用來儲存先前製造的起皺板24之庫存62擷取「舊」起皺板24。
起皺板24(新製造的或自庫存62擷取的)係由處置系統64接管且接著安裝在起皺工具處。
若起皺工具為衝頭，則該板係以扁平形狀安裝。若起皺工具為起皺滾筒，則起皺板24可被彎曲且夾緊至起皺滾筒23，或可形成沿圓周閉合之起皺套管，其接著可安裝至起皺滾筒23。
如上文所解釋，相對側處的具有較大半徑(確切地說：在突出部分45之相對側處具有較大半徑)之衝頭係用於獲得具有利用衝頭之每一衝程變形的材料之間的平滑過渡之起皺突出部26。圖13a展示彼此相距較大距離終止的起皺突出部26。起皺突出部26非常平滑地融合至起皺板24中。
圖13b展示彼此相距極小距離終止以便幾乎彼此融合的兩個起皺突出部26。此等起皺突出部26係藉由使用衝頭42獲得，該衝頭至少在其「向前」末端(參考在連續衝程期間起皺板坯料24'移位之方向)處具有小半徑。小半徑允許起皺突出部26自起皺板24之相對急劇升高，使得起皺突出部26之鄰近末端之間的小距離係可能的。
可看出，處於相對端的起皺突出部之末端以較大半徑終止。
圖14a及圖14b展示穿過起皺突出部26之截面，該等起皺突出部已被證實對使紙盒起皺非常有效。
在圖14a中，起皺板具有在0.4mm範圍內之厚度，而起皺突出部之高度h在0.6mm至1.6mm範圍內。
視待起皺之特定紙盒而定，起皺突出部26之頂點處的半徑R可 在0.25mm至0.7mm範圍內。換言之，頂點匹配直徑2R之內切圓。
高度h之較佳值在1.2mm左右，而較佳半徑可為0.35mm及0.525mm。
在圖15a中，展示了用於使波紋紙板起皺之起皺突出部26。可看出，與圖14a及圖14b中所示之剖面相比，使用了寬許多的起皺突出部。詳言之，角度α大於90°。根據一較佳具體實例，此角度可在110°至120°範圍內，特別為114°。
起皺突出部26之剖面的較寬圓錐形狀有效用於在折痕之每一側上壓縮紙盒以便形成摺疊波紋紙板必需的空間(由於波紋紙板的增加厚度)，由此減小在摺疊紙盒時所產生之張力。
此外，起皺突出部26之典型高度在1.2mm左右。作為剖面之頂點處的半徑R，大約0.5mm至0.6mm之值係合適的，特別是0.53mm。
作為起皺突出部26之底部處的半徑R，大約0.5mm之值已被證實為有益的。
此外，內切圓可具有1.05mm之直徑。
值得注意地，同一個起皺板24上之起皺突出部26可視特定要求而具有不同高度。
圖16a及圖16b展示起皺工具之一有利態樣。
當自使紙板起皺改變至使波紋紙盒起皺時，需要改變起皺方向。此改變可藉由改變兩個滾筒21、23之功能很容易地實現。
在圖16a中，上部滾筒充當相對滾筒23，而下部滾筒為起皺滾筒21。因此，將彈性層28安裝至上部滾筒，而將起皺板24安裝至下部滾筒。
在圖16b中所示之組態中，顛倒此配置。將彈性層28安裝至下部滾筒，而將起皺板24安裝至上部滾筒。因此，上部滾筒充當起皺滾筒21，而下 部滾筒充當相對滾筒23。
然而，使用了同一個滾筒集合。滾筒之功能將僅藉由安裝至其之「工具」(起皺板24或彈性層28)來判定。因此，兩個滾筒具備相同的夾緊機構(此處用元件符號60非常短暫地指示)，且該等滾筒具有相同直徑。
兩個滾筒之功能外部半徑取決於安裝至滾筒之工具。詳言之，具備彈性層28之滾筒的功能外部半徑大於具備起皺板24之滾筒的功能半徑。因此，片材12前進通過滾筒之間的起皺區域所在的平面必須視特定組態加以調整。指示了圖16a與圖16b之間的各別△。
對片材12提供所在之平面的垂直調整可藉由垂直地調整使片材前進的進料裝置或藉由相對於加料平面垂直地調整兩個滾筒21、23而獲得。
兩個滾筒之功能半徑不相同的另一後果為該等滾筒之旋轉速度稍微不同，此係因為片材12處之嚙合點處的切向速率必須相同。此外，旋轉速度必須匹配使片材12前進通過起皺工具之速度。
考慮到對旋轉速度之個別控制，每一滾筒具備藉助於機器控制件64來控制的伺服馬達62。亦為機器控制件64提供與夾緊裝置60之位置相關的信號，此係因為該等夾緊裝置形成無起皺可形成之死區。
另外為機器控制件64提供與前進通過起皺工具之12之位置相關的信號。此信號可經由感測器66獲得，該感測器例如偵測在起皺工具上游的片材12的前導邊緣。
基於有效半徑RE、片材12前進通過起皺工具之速度V、以及來自感測器66之信號，機器控制件64適合地控制伺服馬達62，以便達成滾筒中之每一者的恰當旋轉速度U且亦達成死區相對於個別片材之正確位置。
為了製造起皺板24，必須記住，起皺板坯料24'在呈扁平形狀時會變形，而起皺板在安設於起皺滾筒21上時係以彎曲形狀安裝。此導致起皺突 出部26在起皺板被安裝至起皺滾筒21時彼此具有一距離，該距離大於在起皺板之扁平組態中的距離。
如在圖18及圖19中可見，起皺突出部26係以某一距離(例如，1mm)壓入至待起皺的紙盒中，然而，該距離小於起皺突出部之總高度。然而，較佳地，起皺板24的外表面不觸碰片材12的上部表面。因此，一間隙存在於起皺板24的外表面與片材12的上部表面之間。
圖18在一實例中展示兩個折痕30之間的直線形實際長度L，其平行於片材12之加料方向量測。可量測具有功能有效半徑RE的對應起皺突出部26之頂點之間的相同彎曲實際長度L。可看出，在起皺板24之展開扁平條件下，由於展開半徑RD與功能有效半徑RE之間的差，展開長度LD小於實際長度L。因此，兩個起皺突出部26必須平行於加料方向以一距離形成於起皺板24上，該距離小於各別折痕在片材12上應具有的實際距離。
在圖20a及圖20b中，展示了起皺工具之另一態樣。
通常，片材12藉由起皺突出部26與片材之接觸且亦由於片材與相對滾筒之接觸而在起皺滾筒21與相對滾筒23之間驅動。然而，存在在某一時間點，無起皺突出部26嚙合片材12的起皺組態。由於參看圖18及圖19所解釋的間隙G，在此等時間點中無恰當驅動力可施加至片材12上。
為了確保片材12始終無關於起皺突出部26之特定位置被正向地驅動，提供驅動嵌條27，其沿著整個起皺板24以圓形方向延伸。驅動嵌條27可為起皺板24的之一塑性變形部分，變形方式與起皺突出部26相同。
然而亦有可能以不同方式形成驅動嵌條27。作為一實例，可在單獨製造操作中將環氧化物嵌條添加至起皺板。在圖20c中可看到此驅動嵌條。
驅動嵌條27不必以在片材12中形成相異折痕的方式突出於起皺 板24之表面。高度可主要鑒於應產生之預期驅動力來選取。
圖21a至圖21c更詳細地展示夾緊機構60。
夾緊機構60有效用於錨定起皺板24或彈性層28之兩個末端且朝向彼此同樣地推動兩個末端。此確保各別套管正確地圍繞滾筒定位。此外，此避免氣袋滯留在套管下的問題。當各別套管在操作中處於壓力下時，此等氣袋可能導致起皺板24或彈性層28之損壞。
圖22a至圖22g展示起皺機之一額外態樣。
在此具體實例中，在相對滾筒23上使用形狀記憶材料29之套管以替代彈性層28。藉助於起皺板24使形狀記憶材料層29塑性變形。
在圖22a中，起皺板24已安裝至起皺滾筒21，而在開始條件下具有平坦表面之層29係安裝至相對滾筒23。
為了對層29塑形，使兩個滾筒21、23朝向彼此前進，使得起皺板24上之突出部26穿透至層29中(請參見圖22b)。
在增大滾筒21、23之間的距離之後(且必要時，在固化之後)，層29具有起皺板24之相對模具的形狀(請參見圖22c)。
隨後，可將具有起皺板24之起皺滾筒21及具有層29之相對滾筒23用於使片材12起皺(請參見圖22d)。
在某一起皺工作已完成之後，層29恢復至其原始條件。為此目的，可將層29加熱(在圖22e及圖22f中用元件符號H示意性地指示)，使得層29中之凹陷部分被「抹除」。
當層29已恢復至其原始扁平形狀時(請參見圖22g)，起皺機準備好進行下一個起皺工作，下一個起皺工作藉由經由用新起皺板24使層29變形而形成一新相對模具開始。
圖23a更詳細地展示起皺滾筒21。
夾緊機構60具有可在夾緊位置(展示於圖23c中)與釋放位置(展示於圖23d中)之間移動的夾緊銷62。
在釋放位置中，與夾緊位置相比，夾緊銷62分散開。觀看圖23c及圖23d，處於夾緊位置中的夾緊銷62之間的距離小於處於釋放位置中的距離。換言之，當夾緊銷處於其夾緊位置中時，具有夾緊銷62嚙合至的孔之起皺板24被拉向起皺滾筒的外圓周。
夾緊銷62係安裝至滑動元件64，該等滑動元件配置在形成於起皺滾筒21中的槽66中。滑動元件64藉助於示意性地展示的彈簧68朝向槽66之中心偏置且因此朝向彼此偏置(且進入夾緊位置中)。
提供一釋放機構以用於使夾緊銷62自夾緊位置移動至釋放位置中。該釋放機構在此形成為一凸輪機構。
凸輪機構具有非可旋轉地安裝在軸72上的複數個凸輪70。該軸可旋轉地安裝在槽66中。凸輪70關於軸72之中心對稱。因此，兩個頂點隔開180°。
軸72具備用於接收可為簡單棒之致動工具74的孔洞。致動工具74允許該軸且因此凸輪70自圖23c中所示的靜止位置旋轉至圖23d中所示的展開位置。
在靜止位置中，凸輪70不對滑動元件64施加顯著力，使得該等滑動元件藉由彈簧68朝向彼此推動而進入夾緊位置中。
在展開位置中，凸輪抵抗彈簧68之力而將滑動元件64分開推至釋放位置中。
用於將凸輪70自靜止位置轉移至展開位置中的軸72之旋轉量為近似90°。可看出，在展開位置中，凸輪70移動「超出」死點位置，當觀看圖23d時，在該死點位置中，兩個頂點成水平地配置，從而確保該釋放機構可靠 地保持在展開位置，而夾緊銷70處於釋放位置中。
為了安裝起皺板，使夾緊銷62到達其釋放位置。接著，在起皺滾筒21處安裝起皺板，以使得該等夾緊銷嚙合至接近起皺板的彼此相對地配置之邊緣設置的孔中。接著，釋放機構返回到靜止位置，以使得夾緊銷62在彈簧68作用下沿著起皺滾筒的外圓周將起皺板24拉緊。
夾緊銷62呈鉤之形式，因此存在起皺板嚙合至其中的微小底切。此確保起皺板在被夾緊至起皺滾筒時機械地保持「在夾緊銷62下」且不能軸向地向外脫離。
圖24a及圖24b展示區別於起皺滾筒之相同夾緊機構60。
彈性層28具有具備孔82之加強板80，夾緊銷62嚙合至該等孔中。

Claims (40)

  1. 一種起皺機，其具有：一起皺工具(14、20、21)；與該起皺工具協作之一相對元件(22、23)；及用於使片材(12)前進通過該起皺工具(14、20、21)與該相對元件(22、23)之間的一起皺區域之一輸送系統(10)；該起皺工具具有具備至少一個起皺突出部(26)的一起皺板(24)；其特徵在於該起皺板上之該起皺突出部(26)係由複數個小的塑性變形區域構成，該複數個小的塑性變形區域彼此融合以便形成該起皺突出部(26)。
  2. 如請求項1所述之起皺機，其中設置一衝壓模組(40)。
  3. 如請求項2所述之起皺機，其中該衝壓模組(40)為一轉塔衝壓機或一盤管衝壓機。
  4. 如請求項2或3所述之起皺機，其中該衝壓模組(40)具有一衝頭(42)及一模具(46)，該衝頭(42)具有圓形末端部分。
  5. 如請求項4所述之起皺機，其中該等圓形末端部分具有一大半徑及一小半徑中之至少一者。
  6. 如請求項4或5所述之起皺機，其中該模具之該等圓形末端部分處的半徑為大約0.2毫米至2毫米或2毫米至15毫米。
  7. 如請求項4至6中任一項所述之起皺機，其中該衝頭(42)沿著一直線延伸且具有沿著該直線量測的大約5mm至50mm之一長度。
  8. 如請求項4至7中任一項所述之起皺機，其中該模具(46)具有用於收納藉由該衝頭(42)塑性變形之材料的一凹陷(50)，該凹陷(50)具有至少一個橫向開口端，該開口端與該衝頭之該等圓形末端部分中之一者重合。
  9. 如請求項8所述之起皺機，其中該模具(46)具有一外部輪廓，該外部輪廓鄰近該凹陷(50)之該開口端相對於該凹陷的縱向方向成小於90°之 一角度而延伸。
  10. 如請求項9所述之起皺機，其中該外部輪廓相對於該凹陷(50)的該縱向方向成45°之一角度而延伸。
  11. 如請求項4至10中任一項所述之起皺機，其中一彈性頂出器(58)與該模具(46)相關聯。
  12. 如請求項11所述之起皺機，其中該彈性頂出器(58)係由橡膠或一彈性體製成之一板。
  13. 如請求項11或12所述之起皺機，其中該頂出器(58)包圍該模具。
  14. 如請求項2至13中任一項所述之起皺機，其中設置一處置系統(64)以用於將製成之起皺板(24)自該衝壓模組(40)轉移至該起皺工具(14)。
  15. 如請求項14所述之起皺機，其中一庫存(62)與該處置系統相關聯。
  16. 如前述請求項中任一項所述之起皺機，其中該起皺板(24)具有在0.2mm至0.6mm範圍內的一厚度。
  17. 如前述請求項中任一項所述之起皺機，其中該起皺板(24)係由碳鋼或不鏽鋼製成。
  18. 如前述請求項中任一項所述之起皺機，其中該起皺突出部(26)具有大約0.6mm至1.6mm、特別是大約1.2mm之一高度(h)。
  19. 如前述請求項中任一項所述之起皺機，其中該起皺突出部在其頂點處具有大約0.2mm至0.8mm、特別是大約0.35mm至0.55mm之一半徑。
  20. 如前述請求項中任一項所述之起皺機，其中在一截面中，該起皺突出部在其底部處具有大約1mm至3mm、較佳近似2mm之一寬度。
  21. 如前述請求項中任一項所述之起皺機，其中該起皺工具為該起皺板(24)所安裝至的一往復柱塞或活塞(20)。
  22. 如請求項21所述之起皺機，其中該相對元件(22)為一支撐台。
  23. 如請求項1至20中所述之起皺機，其中該起皺工具為該起皺板(24)所安裝至的一起皺滾筒(21)。
  24. 如請求項23所述之起皺機，其中該起皺板(24)為夾緊至該起皺滾筒(21)之一彎曲板。
  25. 如請求項23所述之起皺機，其中該起皺板(24)為夾緊至該起皺滾筒(21)上之一起皺套筒。
  26. 如請求項23至25中任一項所述之起皺機，其中該相對元件為一相對滾筒(23)。
  27. 如請求項26所述之起皺機，其中該等滾筒(21、23)可相對於該片材(12)輸送所在之平面加以調整。
  28. 如請求項26或27所述之起皺機，其中一伺服馬達(62)關聯至該起皺滾筒(21)及該相對滾筒(23)中之每一者。
  29. 如請求項28所述之起皺機，其中設置用於偵測該片材(12)之位置的一感測器。
  30. 如請求項27至29中任一項所述之起皺機，其中一相同夾緊機構(60)設置於兩個滾筒(21、23)上。
  31. 如請求項23至30中任一項所述之起皺機，其中該夾緊機構(60)包含延伸至該起皺板(24)之開口中的夾緊銷。
  32. 如請求項31所述之起皺機，其中設置一凸輪機構以用於使該等夾緊銷在一夾緊位置與一釋放位置之間移動。
  33. 如前述請求項中任一項所述之起皺機，其中該相對元件由一彈性層(28)所覆蓋。
  34. 如請求項33所述之起皺機，其中該彈性層(28)由橡膠或一彈性體製成。
  35. 如請求項1至32中任一項所述之起皺機，其中該相對元件由以一形狀記憶材料製成之一層(29)所覆蓋。
  36. 如請求項22至35中任一項所述之起皺機，其中一驅動嵌條(27)設置於該起皺板(24)上，該驅動嵌條沿著該起皺滾筒(21)之周邊的大部分延伸。
  37. 如請求項36所述之起皺機，其中該驅動嵌條(27)添加至該起皺板(24)上且例如由一環氧化物材料組成。
  38. 一種起皺板(24)，其適合用於如前述請求項中任一項所述之一起皺機中，該起皺板(24)由金屬片製成且包含由複數個小的塑性變形區域形成之至少一個起皺突出部(26)，該複數個小的塑性變形區域彼此融合以便形成該起皺突出部。
  39. 一種用於使特別由紙張、紙板或箔製成之片材(12)起皺的方法，該方法包含以下步驟：提供關於待施加至該片材(12)之摺疊折痕(30)的資料，一控制件(60)判定一合適起皺板(24)是否可在一庫存中獲得，或是否要製造一新起皺板(24)，基於該控制件(60)之判定，自該庫存(62)擷取一現有起皺板(24)，或藉由使用一衝壓模組(40)以用於將複數個小變形部施加至一起皺板片材(24')來製造一新起皺板(24)，該等變形部構成至少一個起皺突出部(26)， 將該起皺板(24)安裝於一起皺工具(20、21)上，該起皺工具(20、21)與一相對元件(22、23)協作以用於將摺疊折痕(30)施加至前進通過該起皺工具(20、21)與該相對元件(22、23)之間的一起皺區域的片材(12)。
  40. 如請求項39所述之方法，其中該等起皺板坯料(24')經預切割。
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