CN107155322B - 用于使平板前体材料膨胀的系统和方法 - Google Patents

Abstract

基部具有端板，该端板适于绕大致正交于基部的轴线旋转。第一钳口从端板延伸并且与端板以可枢转的方式接合。当端板绕轴线旋转时，第一钳口在端板处于第一位置时限定第一分离角度，并且第一钳口在端板处于第二位置时限定第二分离角度。

Description

用于使平板前体材料膨胀的系统和方法

相关申请的交叉参引

本申请于2015年7月2日作为PCT国际申请提交，并且要求于2014年7月3日提交的题为“System and Method for Expanding Flat-Stock Packing Material(用于使平板包装材料膨胀的系统和方法)”、序列号为62/020,821的美国临时专利申请的优先权和权益，该申请的全部内容通过参引并入本文。

引言

纸包装元件用于在任何公司或个人对盒子内部的物品进行包装以进行运输期间保护物品，例如在线零售商或制造商通过包裹系统向消费者或第三方零售商或运输包装的个人进行的运输。由于多种原因，与非纸基产品比如膨胀泡沫(通常称为“现场发泡”)、预成形包装材料(通常称为“花生式包装(packing peanuts)”) 或充气塑料囊(称为“气泡包装”或“气囊”)相比，纸包装元件通常是期望的。第一个原因是，纸材料是非石油基产品并且被认为是更环保的，这是因为纸材料能够由回收材料形成并且/或在使用后可回收利用。另一个原因是，在用作包装材料之前，用于制作包装元件的平板纸前体(precursor)可以被平坦地储存，由此在设备中占据较少的空间。其他原因是本领域技术人员已知的或将已知的。在美国专利No.6,835,437以及美国专利申请公开No. 2013/0071605和No.2013/0071613中公开了各种类型的纸包装元件，这些申请的全部内容通过参引并入本文。

发明内容

在一个方面，本技术涉及一种系统，该系统具有：基部；端板，端板与基部以可旋转的方式接合，其中，端板适于绕大致正交于基部的轴线旋转；以及第一钳口，第一钳口从端板延伸，其中，第一钳口与端板以可枢转的方式接合，其中，当端板绕轴线旋转时，第一钳口在端板处于第一位置时限定第一分离角度，并且第一钳口在端板处于第二位置时限定第二分离角度。在实施方式中，第二钳口设置成相对于轴线与第一钳口相对。在另一实施方式中，第一钳口包括第一可枢转夹具、固定基部部分和第二可枢转夹具，第二可枢转夹具设置成相对于固定基部部分与第一可枢转夹具相对。在又一实施方式中，基部限定凸轮，并且其中，系统还包括：从动件，从动件设置在凹槽凸轮中；以及杠杆，杠杆连接至从动件，其中，杠杆的运动改变第一钳口的分离角度。在再一实施方式中，系统包括主齿轮，主齿轮与杠杆接合；至少一个从动齿轮，至少一个从动齿轮与主齿轮以可旋转的方式接合，其中，至少一个从动齿轮与第一钳口的至少一部分接合，使得主齿轮的旋转使第一钳口的至少一部分枢转。在另一实施方式中，第一可枢转夹具具有销，并且其中，当第一钳口处于第一分离角度时，销在基部部分的表面上方延伸，并且其中，当第一钳口位于第二分离角度时，销缩回在基部部分的表面的下方。

在另一方面，本技术涉及一种将片状原料折叠成折叠的包装材料的方法，方法包括：当片状原料处于大致平坦的取向时捕获片状原料；使片状原料绕轴线旋转；以及使片状原料绕轴线旋转的同时，将片状原料折叠成基本上折叠的构型。在实施方式中，片状原料包括多个平行的前体片，并且其中，方法还包括将平行的前体片分离成离散的前体片。在另一实施方式中，片状原料包括多行前体片，其中，大致在第一行前体片上执行旋转操作的同时在第二行前体片上执行捕获操作。在又一实施方式中，该方法还包括使第一行前体片与第二行前体片分离。在再一实施方式中，该方法还包括锁定处于折叠构型的多个平行的前体片中的每个前体片。

在另一方面，本技术涉及一种方法，该方法包括使片状原料绕轴线旋转同时将片状原料从大致平坦的构型折叠成折叠构型。在实施方式中，片状原料包括第一行前体片和第二行前体片，方法还包括：在使片状原料绕轴线旋转的同时使第一行前体片与第二行前体片分离。在另一实施方式中，第一行前体片和第二行前体片中的每一者包括多个前体片，方法还包括：在使片状原料绕轴旋转的同时使第一行前体片中的多个前体片中的每个前体片分离。在又一实施方式中，该方法还包括从折叠机中移除片状原料的折叠部分。

在另一方面，本技术涉及一种系统，该系统包括：基部；可移动元件，可移动元件能够相对于基部移动；以及前导钳口，前导钳口包括：前导基部部分，前导基部部分相对于可移动元件固定；以及一对前导夹具，一对前导夹具能够相对于可移动元件枢转。在实施方式中，前导钳口包括多个大致平行的前导钳口，其中，大致平行的前导钳口的每对前导夹具构造成同时枢转。在另一实施方式中，系统还包括平行于前导钳口的跟随钳口，其中，跟随钳口包括：跟随基部部分，跟随基部部分相对于可移动元件固定；以及一对跟随夹具，一对跟随夹具能够相对于可移动元件枢转。在又一实施方式中，跟随钳口的一对跟随夹具围绕与由前导钳口的一对前导夹具中的各个前导夹具限定的轴大致平行的轴枢转。在再一实施方式中，可移动元件是具有旋转轴线的旋转板，并且其中，前导钳口和跟随钳口设置在旋转轴线的相对两侧。

附图说明

附图中示出了当前优选的各实施方式，然而，应当理解的是，该技术不限于示出的精确布置和手段。

图1A描绘了平板纸前体材料的片材。

图1B描述了由图1A的平板纸前体材料制成的膨胀的包装元件。

图2A描绘了包装材料膨胀机的前视立体图。

图2B是图1A 的包装材料膨胀机的正视图。

图3描绘了图1A 的包装材料膨胀机的钳口截面图。

图3A至图3H描绘了图3的包装材料膨胀机的放大的局部钳口截面图。

图4描绘了图1A 的包装材料膨胀机的枢转杠杆臂截面图。

图4A至图4H描绘了图3的包装材料膨胀机的放大的局部枢转杠杆臂截面图。

图5描绘了图1A 的包装材料膨胀机的齿轮截面图。

图5A至图5H描绘了图3的包装材料膨胀机的放大的局部齿轮截面图。

图6描绘了图1A 的包装材料膨胀机的凸轮板截面图。

图7描绘了使平坦原材料膨胀成膨胀包装材料的方法。

具体实施方式

图1A描绘了平板纸前体材料片材1，该平板纸前体材料片材1 能够由本文中所描绘的机器加工成多个膨胀的包装元件。如图1A中图示的，片材1包括个体前体片3的八列A-H。仅描绘了两个行R1， R2，但是在连续片材1上，可以存在任何数量的行。类似地，列的总数可以大于或小于八。一个商业实施方式包括多达15个列，尽管也可以设想具有更多列数的片材。不管行或列的数量如何，期望的是，形成在片材1上的前体片3在其被加载在机器上时保持彼此附接直到在某些加工阶段分离为止。分离过程的这种延迟允许R2在R1 与R2分离之前经由R1被拉入机器中。

片材1包括穿孔线8X，该穿孔线8X在相邻的前体片3之间以使相邻的前体片3能够在加工期间完全地彼此分离。例如通过在片界面处使连接突出部22破裂或切割连接突出部22来实现单排中相邻的片3之间的分离。如图1A所图示的，线8X呈锯齿形构型，使得在分离和膨胀的包装元件上形成的边缘将呈锯齿状或齿状的，从而当用作封装时提供用于与其他完全膨胀的包装元件互锁的适当的不规则表面。线8X可以以将实现相同结果的其他构型形成。片材1包括在相邻的行R1、R2中的前体片3之间的弱线16。一行R1中的前体片3可以通过使弱线16破裂而与相同行R1中的相邻的前体片分离。在以上引用的专利以及出版物中描述了其他特征(例如，孔、开孔等)。每个前体片3还包括突出部11A、11B，所述突出部11A、 11B用以形成连接特征，以机械地保持完全膨胀的包装元件的形状。这些连接特征可以包括：燕尾狭槽和凹槽、舌状切口和凹槽切口、钩切口及其组合。这些特征被折叠在一起用以固定前体片的部段并且从而保持包装元件处于其膨胀形式。

在下面对各种机器的描述中，当滚筒旋转时纸张1被给送到滚筒上。如本文中所使用的，片材沿方向D被给送到机器上。如此，行 R₁被首先加载到机器上并且随着滚筒前进，在R₁与R₂机械分离之前，行R₂接着被R₁拉到机器上。在连续片材1中，第三行(及随后的行)被加载和处理(例如，“折叠”或“膨胀”)。在该示例中，行 R₁被称为前导行，而行R₂被称为跟随行。类似地，行R₂将是前导行，而第三行将被称为跟随行。为清楚起见，本文使用这种命名法。

在图1B中描绘了膨胀的成品包装元件50。燕尾榫42A、42B将包装元件50固定成折叠构型。形成单个包装元件50可以以各种方式实现。本文中所描述的机器沿着线10、20和30折叠每行片材的前体片，以将突出部11A和11B以及侧面12、13和14形成为三角形形状。线20和线30的折叠形成脊或凸出部41，所述脊或凸出部在用于封装中时也用于包装元件50的接合和互锁。

图2A描绘了原材料膨胀机100的立体图。该机器和落入所设想的技术范围内的其他机器可以用于折叠平板纸前体材料，比如在美国专利No.6,835,437以及美国专利申请公开No.2013/0071605和No. 2013/0071613中描述的材料，这些申请的全部内容通过参引并入本文。由于平板纸前体材料由基本上二维的平坦片材形成为三维三角形包装元件，因此平板纸的折叠在这里被称为“膨胀”。平板纸的厚度不膨胀。更精确地，折叠封装元件的总容积大于未折叠前体片的总容积。

机器100包括两个凸轮板或基板102、104，其中，滚筒106沿着轴线A设置在两个凸轮板或基板102、104之间。滚筒106包括位于滚筒100的第一端处和滚筒100的第二端处的成对的端板108、 110。端板108包括内板108a和外板108b。相对的端板110包括内板110a和外板110b。成对的端板108a、108b和110a、110b紧密连结在一起，以将残留的纸材料、灰尘和污物排出滚筒106的该部分。在某些示例中，板108a、108b、110a、110b可以由诸如塑料之类的支承材料制成。DELRYN^TM可以用于某些示例中。附加地，在每对端板108a、108b与110a、110b之间支承一组驱动或主齿轮和一组对称的受驱动或从动齿轮。本文中描绘了这些齿轮。每对端板108a、 108b与110a、110b之间的空间被设定为允许上述齿轮组的自由和不受限制的旋转。端板108a、108b与110a，110b之间的空间可以被润滑以进一步减少齿轮处的摩擦。对称的受驱动或从动齿轮与定位在端板108与端板110之间的多个钳口112对准。

在所描绘的实施方式中，滚筒106支承八组钳口112，但是可以设想其他数量，例如可以使用四组、六组、十组或更多组。通常，期望的是使用偶数个钳口，使得与其相关联的力绕滚筒106的轴线A 平衡。更大数量的钳口组112可能是期望的，这是因为更大数量的钳口组使得滚筒106更圆，这有助于将平坦片状原料容易地加载到滚筒 106中。每个钳口组112包括具有固定基部和一对可枢转夹钳的多个单独的钳口。特定的钳口组112的每个钳口构造成与该钳口组112 中的其他钳口一致移动。因此，在下面的描述中，描绘和描述了单个钳口的操作。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，特定钳口组中的所有钳口以针对仅单个钳口描述的相同方式操作。下面将更详细地描绘每个钳口组112的操作。可枢转夹钳包括可枢转的第一夹具和可枢转的第二夹具，该可枢转的第二夹具设置成相对于基部与第一夹具相对。每个钳口组112在滚筒112绕轴线A旋转期间关闭和打开(从而改变可枢转夹具之间的分离角度)。分离角度的这种变化将平坦片状原材料折叠成多个膨胀的包装元件。钳口的构型允许前体片的中央部分保持接近基部部分，而同时可枢转夹钳折叠前体片的两个外部部分，以便形成成品包装元件。当滚筒106绕轴线A旋转时，执行用于将平坦片状原料加载、分离、弯曲、折叠、压接和清除成折叠或膨胀的包装元件中的其他操作。应当注意的是，所有钳口组112不被同时打开和关闭，但是在绕滚筒的某些位置处被致动。这些位置至少部分地由捕获凸轮凹槽和位于其中的从动件的位置限定。这种关系描述如下。第一或前导钳口组定向成大致平坦的(如图2A中所描绘的)以捕获机器100上的平坦片状原料。当第一钳口组开始绕滚筒106的轴线A旋转时，第一可枢转夹具和第二可枢转夹具绕其单独的和相应的轴线逐渐枢转至关闭位置，从而将平坦原材料折叠成三维包装元件。在所描绘的示例中，可枢转夹具的枢转是对称的。随着处理前体片的前导行，该前导行与跟随行分离。一旦折叠，同一排中的前体片彼此分离，以形成离散的包装元件。此后，当第一钳口返回到大致平坦的位置时，完成的包装元件 (flushed packing elements)被从第一钳口移除。随着前导钳口组112 围绕滚筒106前进，跟随的钳口组112紧接着进行相同的过程，以便不断地生成三维包装元件。

机器100还可以包括用于支承旋转刷(为清楚起见未示出)的轴承114。旋转刷包括一段或多段刷毛并且在滚筒106旋转R时自旋转。在所描绘的示例中，旋转刷沿滚筒的旋转的相反方向自旋转，并且刷毛接近滚筒106。在某些示例中，刷子可以轻轻地接触滚筒。旋转刷有助于释放尚未从滚筒106落下的任何膨胀的包装元件，以便使当钳口组开始其绕滚筒106的轴线A的第二回转时中断加载站的可能性降至最低和/或消除该可能性。

滚筒106可以由马达或手动曲柄(未示出)驱动，该马达或手动曲柄可以在轴116的任一端处连接。旋转刷也可以是马达驱动或手动驱动的，并且在某些示例中，可以由与滚筒106相同的机构驱动。滚筒马达可以是直接驱动、皮带驱动、链驱动等，以便使滚筒106旋转。可以使用DC马达。驱动系统可以包括用于过载保护的摩擦离合器。系统中的多个传感器可以检测旋转速度、堵塞、未对准或任何其他系统状况，这将使附接的控制器能够确定系统的操作状态。在替代性实施方式中，可以使用步进马达和步进控制器。某些构型的变速驱动马达连同某些传感器将使机器能够产生预定数量的片。滑轮、齿轮、链轮和其他部件可以用于实现期望的传动比并且/或结合刷子的旋转。在某些示例中，马达可以是在速度和功率方面优化以实现期望的输出速率的齿轮减速马达。滚筒106的旋转速率可以是大约 60RPM，而刷子可以旋转大约1750RPM。这些速率是在测试构型中的最大输出，虽然机器可以以较低的速率操作以实现较小的输出。机器100可以以约10立方英尺/分钟的速率生产膨胀的纸包装元件，其中，每个膨胀的包装元件的体积测量约为2.3立方英寸。如此，在每个滚筒106包含8个钳口组112并且每个片材包含每行15个元件的示例中，这样的钳口组可以随着滚筒的每次旋转产生大约0.16立方英尺的包装元件。可以设想其他性能特征，这取决于例如每钳口组的钳口的数量、每滚筒的钳口组的数量、卷筒旋转速率等。

机器100被示出为仅由两个凸轮板或基板102、104限制。这些仅被描绘为用于旋转滚筒106的支承件。实际上，整个机器100将可能设置在壳体内，该壳体具有一个或更多个访问面板、用于控制线路的管道、用于马达的安装支架等。通过在壳体中环绕机器100，可以保护在机器100周围工作的人免于意外接触、可以减少机器的声音输出等等。

图2B是图1A 的包装材料膨胀机100的正视图。在以上图2A中描绘和描述了多个元件，并且如此不必对所述多个元件进行进一步地描述。滚筒106包括靠近滚筒106的上侧设置的负载区域150。负载区域150的特征在于钳口组112的位置，该位置基本上是平的且面向上，以便接纳平坦原材料的连续片材。与负载区域150大致相切的平台(未示出)可以用于将平坦原材料导引到负载区域150上。在图 2B中，平台将与页面大致正交。下面将更详细地描述钳口组112围绕滚筒106的各种位置。

图3描绘了图1A 的包装材料膨胀机100的钳口截面图。以上描述了图3中所描绘的多个元件，并且因而不必对其进行进一步地描述。下面将更详细地描绘和描述各种钳口组112位置和发生在那些位置处的一般动作。在滚筒106在旋转方向R上的完整回路期间，八个钳口组112中的每个钳口组穿过所描绘的位置。这些位置包括但不限于负载位置(图3A中总体上描绘的)、分离位置(图3C)、折叠位置(图3D)、压接位置(图3E)和清除位置(图3G)。描绘了其他位置。在各个位置中的各个位置中，钳口组112设置成如由齿轮(未示出)定位的特定取向。齿轮由附接至从动辊(未示出)的枢转杠杆臂驱动，这些从动辊接合到端板或凸轮板102中的捕获凸轮凹槽中。锁定件在滚筒106的旋转期间也根据需要定位，并且由附接至从动辊(图4中示出)的单独的枢转杠杆臂驱动，这些从动辊接合凸轮板102中的单独的捕获凸轮凹槽。两个凸轮凹槽的同心度和半径贯穿滚筒的旋转的部分是可变的但是两个凹槽彼此特定地定时以实现其相关联的功能，并且下面将对其进行描述。

图3A至图3H描绘了图3中描绘的包装材料膨胀机100的放大的局部钳口截面图。不是每个图中描绘的每个元件都必须结合该图来描述。此外，附图描绘了在机器的单个端部处的部件。在某些示例中，齿轮、枢转杠杆臂、凸轮等可以设置在机器的单个端部处。然而，可能期望的是，将这些元件设置在机器的两侧，以平衡机器操作期间产生的负载并确保部件的适当对准。如此，尽管以下附图描绘和描述了设置在机器的单个端部处的部件，但是本领域技术人员应当理解的是，类似的部件(在一些示例中为镜像部件)设置在机器的相对端处并且以类似的方式执行。

图3A描绘了处于加载位置的钳口302。在加载位置中，每个钳口302被描绘为接纳平坦原材料的片材。如上所述，对于所描绘的机器100，每个钳口组可以包括十五个钳口302。每个钳口302包括固定的基部部分304，该固定的基部部分相对于端板108a固定或以其他方式紧固。第一可枢转夹具306在夹具轴308处与端板108a以可枢转的方式接合。第一可枢转夹具306包括带头或带齿的销310，该带头或带齿的销310在加载位置中从基部部分304大致正交地突出。在示例中，该带头销310可以由硬化钢制成并且可以是可替换的。带头销310具有浮雕切割“搁板”，该浮雕切割“搁板”允许平坦原材料的片材被容易地加载到带头销310上，而不会被容易地移除。带头销310的搁板特征被间隔开用以接纳各种平坦原材料的厚度。整个带头销以及因此搁板特征也在垂直于滚筒旋转R的方向上被浮雕切割，从而允许平坦片状原料的宽度的变化。赋予与滚筒106的轴线A正交的力的可缩回辊(由虚线322描绘)迫使平坦原材料越过带头销 310的搁板。一旦平坦原材料被迫使越过搁板，平坦原材料即独立于可伸缩辊322而靠着钳口302保持就位。第二可枢转夹具312在夹具轴314处与端板108a以可枢转的方式接合。夹具轴308和夹具轴314 可以是键接的或齿形的销，并且是由下文更详细地描述的从动齿轮驱动。主齿轮(下面描述)连接至主齿轮轴316，该主齿轮轴316也被示出。主齿轮轴316由枢转齿轮杠杆臂(下面描述)驱动。锁定件 318被示出为处于解锁位置并且构造成当该轴320由单独的枢转锁定杠杆臂(下面描述)旋转时围绕锁定轴320旋转。

图3B描绘了相对于图3A中示出的位置处于滚筒前进位置的钳口302。其中，钳口302已经绕滚筒106的轴线A前进，其中，一个可枢转夹具相对于另一可枢转夹具的位置变化很小或没有变化。例如，在图3B中，第一可枢转夹具306和第二可枢转夹具312仍然平行于固定基部部分304设置。图3C描绘了处于分离位置的钳口302。这里，第一可枢转夹具306和第二可枢转夹具312已经围绕其各自的夹具轴308、314枢转，以便改变第一可枢转夹具308与第二可枢转夹具314之间的分离角α。这撕裂了弱线，该弱线可以包括连接相邻行的原材料的连接突出部，因而由于分离角α的改变，使原材料的前导行能够与相邻排分开并随后折叠。在第一可枢转夹具306和第二可枢转夹具312的枢转期间，带头销110开始在基部部分304的材料接触表面下方缩回。通过使带头销310朝向基部部分304缩回，带头销310在材料由于分离角α的变化而折叠时对原材料施加拉力。这使前体片的整个行能够在折叠操作的开始时刻期间保持紧固至钳口组302(即，每个前体片被保持紧固至钳口组112的其特定钳口302)。一旦夹具已经充分地折叠并且带头销310已经通过基部部分下方，则折叠操作的合成的径向向内力将原材料充分地保持在钳口中，而不需要由带头销310赋予保持力。通过由折叠操作引起的该径向向内的力结合由带头销310缩回引起的赋予的轻微向下的力有助于确保原材料在折叠期间保持靠近基部部分304，以便不向外凸出并堵塞机器。

图3D描绘了处于部分折叠位置的钳口302。在该位置，带头销 310几乎完全从基部部分304缩回。当第一可枢转夹具306和第二可枢转夹具312彼此靠近接触时，分离角α已被进一步减小。附加地，锁定件318已经经由锁定轴320从断开接合位置朝向接合位置开始旋转。随着滚筒进一步旋转，第一可枢转夹具306和第二可枢转夹具 312靠近紧密接触，以便将原材料的相对端紧紧地保持在一起。当可枢转夹具306和312处于完全折叠位置时，锁定件318与第一可枢转夹具306完全接合。锁定件318与第一可枢转夹具306的这种接合减轻了由驱动齿轮施加到从动齿轮上的旋转力。因而，锁定件318成为将钳口302(更具体地，整个钳口组)保持在折叠位置的结构构件。在其他示例中，不需要使用锁定件318，但是驱动齿轮和从动齿轮上的力可以很高，而不一定是所期望的。这发生在钳口302遇到压接器 322之前。压接器322包括多个齿部324(所述多个齿部324以梳状平行布置)。齿部324穿透每列原材料之间的原材料穿过类似形状的凸形通道(relief passage)并且执行至少两个功能。首先，每个齿部 324将前体片的突出部部分弯曲进入在同一前体片上的突出部接纳切口，以形成将包装元件保持在折叠位置的锁定件。附加地，该折叠运动在该行的前体片的列之间的界面处使单独的突出部或连接突出部破裂，以便使原材料的每个前体片与相邻的前体片分离。

图3E描绘了在紧接在穿过压接器322之后处于压接位置的钳口 302，其中，每个完成的包装元件与相邻的包装元件分离。将突出部弯曲进入其相应的切口和使行之间的连接突出部断裂的过程产生与滚筒106旋转方向相反的显著的力。锁定件318的接合允许该抗旋转力通过锁定机构而不是通过齿轮组传递。可以看出，锁定件318与钳口302(更具体地，第一可枢转夹具306)接合。锁定件318的这种接合在压接之前完成并且在钳口302可以开始重新打开之前完全断开接合。在钳口302重新打开开始之前，锁定件318首先围绕锁定轴 320枢转，以便使锁定件318断开接合。一旦锁定件318断开接合，则钳口302的分离角α增大。当钳口302打开时，现在折叠的包装元件从钳口302落下。

图3G描绘了处于清除位置的钳口302。在清除位置，第一可枢转夹具306和第二可枢转夹具312可以几乎或完全打开(例如，平坦的)。通常，这将足以从开口钳口302移去现在折叠和压接的包装元件。然而，可能保持粘附于钳口302的任何包装元件将遇到在轴承 314上旋转的旋转刷326。在旋转刷326与任何剩余的包装元件之间的接触将从钳口302释放包装元件。一旦释放，包装元件可以直接落入装运箱或料斗中以便稍后分配。图3G描绘了处于滚筒前进或预加载位置的钳口302，其中，钳口302已经围绕滚筒106进一步前进。带头销310从固定基部部分304凸出，一旦钳口302到达(图3A的) 加载位置以用于重新加载，则准备接纳下一行原材料。

图4描绘了图1A 的包装材料膨胀机100的枢转杠杆臂截面图。以上描述了图4中描绘的多个元件并且因而将不必对其进行进一步地描述。描绘和描述了在那些位置处发生的各种钳口组位置和一般动作。

图4A至图4H描绘了图3的包装材料膨胀机100的放大的局部枢转杠杆臂截面图。这些视图描绘了至少部分地控制图3A至图3H 中描绘的钳口和锁定件的位置的部件。因而，尽管不同于图3A至图 3H的放大的局部钳口截面图，图4A至图4H描绘了枢转杠杆臂在图3A至图3H中描绘的钳口位置中的各个钳口位置处的位置。这些位置包括但不限于加载(在图4A中总体上描绘)、分离(图4C)、折叠(图4D)、压接(图4E)和清除(图4G)。本文中描绘了其他位置。不是每个图中描绘的每个元件都必须结合该图来描述。此外，附图描绘了在机器的单个端部处的部件。本领域技术人员应当理解的是，类似的部件设置在机器的相对端上并且以类似的方式执行。在图4A至图4H中，第一夹具轴308的中心点和第二夹具轴314的中心点限定基线D，锁定杠杆402的运动和主齿轮杠杆406的运动可以根据该基线D被测量。通常，每个钳口组的枢转和锁定由两个杠杆控制。外部或锁定枢转杠杆臂402连接至外部或锁定从动辊404，该主齿轮杆406遵循外部或锁定捕获凸轮凹槽(在图6中描绘)。该锁定杠杆402的枢转运动使锁定轴320旋转，锁定轴320的旋转又使锁定件旋转。围绕轴316枢转的内部或主齿轮枢转杠杆臂406连接至内部或主齿轮从动辊408，该内部或主齿轮从动辊408遵循内部或主齿轮捕获凸轮凹槽(在图6中描绘)。该主齿轮枢转杠杆臂406的枢转运动使主齿轮轴316旋转，该主齿轮轴316的旋转又使主齿轮旋转。还描绘了第一夹具轴308和第二夹具轴314，但是未通过任何杠杆 402、406或从动辊404、408直接作用。相反，第一夹具轴308和第二夹具轴314分别基于直接连接的主从动齿轮的运动和辅助从动齿轮的运动而旋转，主从动齿轮和辅助从动齿轮通过其相关联的主齿轮的运动致动。

锁定杆轴线A_L保持相对于基线D大致一致的角度β。这是因为锁定件在滚筒的旋转期间通常断开接合。然而，在图4D中，角度β随着锁定件开始枢转而开始改变。在图4E中，锁定杠杆402已经完成了其整个范围的运动，这使得该锁定件在钳口穿过压接器322时能够与钳口接合。一旦通过压接器322，角度β随着锁定件与钳口断开接合而再次改变，因而允许钳口打开。该锁定件将钳口固定就位，并且在主齿轮旋转以重新打开钳口之前断开接合。主齿轮杠杆406 的运动在图4A至图4H中更加明显。这允许主齿轮杠杆406的运动致动主齿轮，这又驱动主从动齿轮，该主从动齿轮驱动辅助从动齿轮以打开和关闭钳口。还描绘了主齿轮杠杆A_M与基线D之间的角度μ，并且该角度μ随着钳口打开和关闭而改变。

图5描绘了图1A 的包装材料膨胀机100的齿轮截面图。以上描述了图5中描绘的多个元件，并且因而不必对其进行进一步地描述。描绘和描述了在那些位置处发生的各种钳口组位置和一般动作。

图5A至图5H描绘了图3的包装材料膨胀机100的放大的局部齿轮截面图。这些视图描绘了至少部分地控制图3A至图3H中描绘的钳口的位置的部件。这些位置包括但不限于加载(在图5A中总体上描绘)、分离(图5C)、折叠(图5D)、压接(图5E)和清除(图 5G)。本文描绘了其他位置。不是每个图中描绘的每个元件都必须结合该图来描述。此外，再次附图描绘了在机器的单个端部处的部件。本领域技术人员应当理解的是，类似的部件设置在机器的相对端上并且以类似的方式执行。通常，每个钳口组由两个从动齿轮操作。更具体地，第一夹具由使第一夹具轴308转动的辅助从动齿轮502 驱动。第二夹具由使第二夹具轴314转动的主从齿轮504驱动。主齿轮506由主齿轮轴316驱动，该主齿轮轴316又由主齿轮枢转杠杆臂驱动。当滚筒旋转时，与主齿轮从动辊的运动相对应的主齿轮枢转杠杆臂的运动使主齿轮506旋转。主齿轮与从动齿轮之间的传动比为使得主齿轮从动件在其捕获凸轮凹槽中的运动提供可枢转钳口的完全枢转所需的通向从动齿轮的旋转。

图6描绘了图1A 的包装材料膨胀机100的凸轮板截面图。凸轮板 102包括外部捕获凸轮凹槽602和内部捕获凸轮凹槽604。外部捕获凸轮凹槽602导引外部或锁定从动辊404的运动。为清楚起见，还描绘了锁定杠杆402随着锁定从动辊404在凹槽602内移动的一般位置。如此，外部捕获凸轮凹槽限定相对恒定的解锁半径R_U，该解锁半径R_U将与其相关联的锁定件定位在打开或解锁位置中。如图3中所描绘的，锁定件针对大部分滚筒旋转而解锁。然而，锁定区域606 描绘了半径至锁定半径R_L的改变，该锁定半径R_L将锁定件定位在锁定位置中。由于锁定从动辊404相对于旋转方向落后于(trails) 钳口，因此当钳口穿过压接器322时，锁定从动辊404保持在外部捕获凸轮凹槽602的由锁定半径R_L限定的部分中。一旦钳口已经清除压接器322，则锁定从动辊返回至解锁半径R_U，并且锁定件断开接合，使得钳口可以重新打开。

内部或主齿轮凸轮604导引内部或主齿轮从动辊408的运动。为了清楚起见，还描绘了主齿轮杠杆406在主齿轮从动辊408在凹槽 604内移动时的一般位置。在某些示例中，主齿轮从动辊408可以落后于钳口约20度至30度。这就是为什么例如图6中描绘的加载位置落后于如图3中描绘的钳口的平坦加载位置。内部捕获凸轮凹槽604 限定多个半径，原因在于钳口围绕滚筒旋转并且根据各种位置的需要而打开和关闭。图6描绘了内部捕获凸轮凹槽604的这些位置和总体曲率。总体上描绘了各个位置之间的边界，并且所述边界不一定限定在滚筒的旋转的任何点处的钳口的精确位置。

图7描绘了使扁平原材料膨胀成包装元件的方法700。在最广泛的意义上，方法700设想在操作704中，使片状原料绕轴线旋转，同时在操作708中，将片状原料从基本平坦的构型同时折叠至基本上折叠的构型。描绘了方法700的附加步骤。如本文中其他地方所描述的，当平坦原材料所加载的滚筒绕轴线旋转时，方法700的各种操作发生。该旋转允许根据需要快速、有效地折叠包装元件。该方法在操作702中通过捕获呈基本平坦构型的原材料的片材开始。原材料在加载到旋转机器上之后被捕获。在本文中，术语“捕获”设想由一个或更多个钳口夹持，使得原材料可以通过围绕滚筒的旋转而前进，如操作704中所指示的。之后，在操作706中，第一或前导行的前体片与第二或下一行的前体片分离。一旦分离，操作708将片状材料的分离部分折叠成折叠构型。在操作710中，每个折叠的前体片被锁定处于折叠构型。该锁定形成成品包装元件。此后，在操作712中，从机器移除折叠的包装元件。

如本文中所使用的，“约(about)”是指基于对于所识别的特定性质的典型的实验误差的偏差程度。所提供的纬度，术语“约”将取决于具体上下文和具体性质，并且可以由本领域技术人员容易地辨别。术语“约”不旨在扩大或限制否则可以提供特定值的等效程度。此外，除非另有说明，否则术语“约”应明确包括与关于范围和数字数据的讨论一致的“确切”。长度，大小和其他数值数据在本文中可以在范围格式中表示或呈现。应当理解的是，这样的范围格式仅仅是为了方便和简洁而使用，并且因而应当灵活地解释为不仅包括作为范围的界限明确列举的数值，而且包括所有单独的数值或包括在该范围内的子范围，如同每个数值和子范围被明确地叙述一样。该相同的原理适用于仅列举一个数值的范围。此外，这种解释应当适用，而不管所描述的范围或特性的宽度。

尽管阐述本技术的宽范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中阐述的数值应尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含必然由在其相应的测试测量中发现的标准偏差导致的某些误差。

尽管本文中已经描述了被认为是本技术的示例性和优选的实施方式的内容，但是本领域技术人员从本文的教示可以明显看出本技术的其他改型。本文中公开的特定制造方法和几何形状在本质上是示例性的，并且不被认为是限制性的。因此，期望确保所有这样的修改落入本技术的精神和范围内。因此，期望通过专利证书保护的内容是本文定义和区分的技术以及所有等同物。

Claims (20)

1.一种用于折叠片状原材料的系统，所述系统包括：

基部；

端板，所述端板与所述基部以可旋转的方式接合，其中，所述端板适于绕大致正交于所述基部的轴线旋转；

第一钳口，所述第一钳口从所述端板延伸，其中，所述第一钳口包括：

固定基部部分，所述固定基部部分固定至所述端板；

第一可枢转夹具，所述第一可枢转夹具与所述端板以可枢转的方式接合，其中，所述第一可枢转夹具包括多个第一个体钳口；以及

第二可枢转夹具，所述第二可枢转夹具以与所述端板可枢转的方式接合，其中，所述第二可枢转夹具包括多个第二个体钳口，其中，当所述端板绕所述轴线旋转时，所述第一可枢转夹具和所述第二可枢转夹具在所述端板处于第一位置时限定第一分离角度，并且所述第一可枢转夹具和所述第二可枢转夹具在所述端板处于第二位置时限定第二分离角度，并且其中，从所述第一分离角度至所述第二分离角度的变化将所述片状原材料折叠成膨胀的包装元件；以及

压接器，所述压接器固定至所述基部，并且所述压接器包括布置在所述基部上的多个齿部，所述多个齿部在所述端板绕所述轴线旋转时在相邻的成对的多个第一个体钳口之间穿透并且在相邻的成对的多个第二个体钳口之间穿透。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括设置成相对于所述轴线与所述第一钳口相对的第二钳口。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二可枢转夹具设置成相对于所述固定基部部分与所述第一可枢转夹具相对。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述基部限定凸轮，并且其中，所述系统还包括：

从动件，所述从动件设置在凹槽凸轮中；以及

杠杆，所述杠杆连接至所述从动件，其中，所述杠杆的运动改变所述第一钳口的分离角度。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括：

主齿轮，所述主齿轮与所述杠杆接合；

至少一个从动齿轮，所述至少一个从动齿轮与所述主齿轮以可旋转的方式接合，其中，所述至少一个从动齿轮与所述第一钳口的至少一部分接合，使得所述主齿轮的旋转使所述第一钳口的所述至少一部分枢转。

6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一可枢转夹具包括销，并且其中，当所述第一钳口处于所述第一分离角度时，所述销在所述固定基部部分的表面上方延伸，并且其中，当所述第一钳口位于第二分离角度时，所述销缩回在所述固定基部部分的所述表面的下方。

7.一种将片状原料折叠成折叠的包装材料的方法，所述方法利用根据权利要求1所述的系统并且包括：

当所述片状原料处于大致平坦的取向时捕获所述片状原料；

使所述片状原料绕轴线旋转；以及

使所述片状原料绕所述轴线旋转的同时，将所述片状原料折叠成基本上折叠的三角形构型。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述片状原料包括多个平行的前体片，并且其中，所述方法还包括将所述平行的前体片分离成离散的前体片。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述片状原料包括多行前体片，其中，大致在第一行前体片上执行旋转操作的同时在第二行前体片上执行捕获操作。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括使所述第一行前体片与所述第二行前体片分离。

11.根据权利要求8所述的方法，还包括锁定处于折叠构型的所述多个平行的前体片中的每个前体片。

12.一种方法，所述方法利用根据权利要求1所述的系统并且包括使片状原料绕轴线旋转同时将所述片状原料从大致平坦的构型折叠成折叠的三角形构型。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述片状原料包括第一行前体片和第二行前体片，所述方法还包括：在使所述片状原料绕所述轴线旋转的同时使所述第一行前体片与所述第二行前体片分离。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一行前体片和所述第二行前体片中的每一者包括多个前体片，所述方法还包括：在使所述片状原料绕所述轴线旋转的同时使所述第一行前体片中的所述多个前体片中的每个前体片分离。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括从折叠机移除所述片状原料的折叠部分。

16.一种用于折叠片状原材料的系统，所述系统包括：

基部；

端板，所述端板能够相对于所述基部旋转；

前导钳口，所述前导钳口包括：

前导基部部分，所述前导基部部分相对于所述端板固定；以及

一对前导夹具，其中，所述一对前导夹具中的各个前导夹具与所述端板以可枢转的方式接合并且包括多个个体钳口，其中，所述一对前导夹具构造成改变所述多个个体钳口之间的分离角度以将片状原材料折叠成膨胀的包装元件；以及

压接器，所述压接器固定至所述基部，并且所述压接器包括多个齿部，所述多个齿部定向为在所述端板绕大致正交于所述基部的轴线旋转时在相邻的成对的多个个体钳口之间穿透。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述前导钳口包括多个大致平行的前导钳口，其中，所述大致平行的前导钳口的每对前导夹具构造成同时枢转。

18.根据权利要求17所述的系统，还包括平行于所述前导钳口的跟随钳口，其中，所述跟随钳口包括：

跟随基部部分，所述跟随基部部分相对于所述端板固定；以及

一对跟随夹具，所述一对跟随夹具能够相对于所述端板枢转。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述跟随钳口的所述一对跟随夹具围绕与由所述前导钳口的所述一对前导夹具中的各个前导夹具限定的轴线大致平行的轴线枢转。

20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述端板是具有旋转轴线的旋转板，并且其中，所述前导钳口和所述跟随钳口设置在所述旋转轴线的相对两侧。

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