偏置齿轮和使用偏置齿轮生产减震材料的方法

申请号 CN201080008710.9 申请日 2010-01-04 公开(公告)号 CN102325648A 公开(公告)日 2012-01-18
申请人 纽瓦派克国际有限公司; 发明人 S·C·S·陈; S·W·侯;
摘要 描述了一种在生产减震材料中使用的偏置 齿轮 组件(2),其中所述偏置齿轮组件的每个齿轮具有至少两个部分。每个部分包括一组齿 轮齿 。所述两个部分(4、4′、10、10′)的齿轮齿旋转偏置,这导致生产出带有交错脊的减震材料(30)。本 发明 的一些实施方案还包括带有交错脊的减震材料。
权利要求

1.一种在生产减震材料中使用的齿轮组件,包括:
至少一个第一可旋转齿轮和至少一个第二可旋转齿轮,每个可旋转齿轮具有至少第一组齿轮构件和至少第二组齿轮构件,每组齿轮构件具有多个以圆周方式围绕相应的可旋转齿轮的周缘布置的齿轮构件,所述至少第一组齿轮构件的每一个齿轮构件与所述至少第二组齿轮构件的每一个齿轮构件旋转偏置。
2.根据权利要求1所述的齿轮组件,其中在每个可旋转齿轮上的所述至少第一组齿轮构件和所述至少第二组齿轮构件之间存在间隙。
3.根据权利要求2所述的齿轮组件,其中所述间隙的宽度在近似1/4英寸和1/2英寸之间。
4.根据权利要求2所述的齿轮组件,其中所述间隙的宽度除以至少一个所述齿轮构件的横向宽度的比值在近似0.3和0.5之间。
5.根据权利要求1所述的齿轮组件,其中所述齿轮构件之间的旋转偏置在近似4度和近似12度之间。
6.根据权利要求1所述的齿轮组件,其中所述第一可旋转齿轮是主动齿轮,该齿轮在所述第一可旋转齿轮的第一孔处具有凹口,所述凹口能联接至驱动轴上的突出部,以驱动所述主动齿轮,所述第二可旋转齿轮是从动齿轮,其具有第二孔,该第二孔被配置为允许所述第二可旋转齿轮自由地围绕穿过所述第二孔的轴旋转。
7.一种生产垫板的方法,包括:
提供至少第一齿轮,该第一齿轮具有:多个齿轮构件,其围绕所述第一齿轮的周缘以间隔方式布置;以及多个相邻齿轮构件,其也围绕所述第一齿轮的周缘以间隔方式布置,所述第一齿轮的每一个相邻齿轮构件被布置为相对于所述第一齿轮的每一个齿轮构件处于偏置位置
提供至少第二齿轮,该第二齿轮具有:多个齿轮构件,其围绕所述第二齿轮的周缘以间隔方式布置;以及多个相邻齿轮构件,其也围绕所述第二齿轮的周缘以间隔方式布置,所述第二齿轮的每一个相邻齿轮构件被布置为相对于所述第二齿轮的每一个齿轮构件处于偏置位置;
移动所述第一齿轮和所述第二齿轮,使得与所述第一齿轮相关联的所述齿轮构件和相邻齿轮构件中的至少一些和与所述第二齿轮相关联的所述齿轮构件和相邻齿轮构件中的至少一些重叠;以及
压缩在所述第一齿轮的所述齿轮构件和相邻齿轮构件与所述第二齿轮的所述齿轮构件和相邻齿轮构件之间的原料,以形成减震材料。
8.根据权利要求7所述的方法,其中在压缩原料之前,所述原料被横向滚动以形成原料的重叠边缘部分,所述重叠边缘部分定位在所述原料上,位于横向中心。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述原料的重叠边缘部分穿过所述第一齿轮和所述第二齿轮之间。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述重叠边缘部分被成形为具有多个脊。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述脊包括彼此交错的至少两组脊。
12.根据权利要求10所述的方法,其中所述脊包括至少三组脊,其中至少一组脊相对于其他组脊斜地配置。
13.根据权利要求7所述的方法,其中所述齿轮中的每一个是圆形的,并且其中所述齿轮构件和相邻齿轮构件围绕所述齿轮的周缘成圆周布置,并且其中所述相邻齿轮构件与所述齿轮构件旋转偏置。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述相邻齿轮构件与所述齿轮构件旋转偏至大约4度到大约12度。
15.根据权利要求13所述的方法,其中在每个齿轮构件和每个相邻齿轮构件之间存在间隙。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述间隙的宽度除以至少一个所述齿轮的宽度的比值是大约0.3到大约0.5
17.一种减震产品,包括:
原料,其具有重叠边缘部分,所述重叠边缘部分具有至少第一组脊和至少第二组脊,每一组脊都包括多个纵向间隔的脊,所述至少第一组脊也与所述至少第二组脊横向间隔开。
18.根据权利要求17所述的减震产品,还包括至少第三组脊,其中所述第三组脊的至少一个脊连接至所述第一组脊中的至少一个脊和所述第二组脊中的至少一个脊。
19.根据权利要求17所述的减震产品,还包括横向定位在所述重叠边缘部分外的枕头状部分,所述枕头状部分沿着所述减震产品的长度纵向延伸。
20.根据权利要求17所述的减震产品,还包括至少第三组脊,其相对于所述第一组脊和所述第二组脊斜地配置。

说明书全文

偏置齿轮和使用偏置齿轮生产减震材料的方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2009年1月2日提交的美国临时专利申请序列号61/142,327的权益,该美国临时专利申请以参引方式全部纳入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及齿轮组件,并涉及在垫板机器(dunnage machine)中使用所述齿轮组件生产减震材料的方法。

背景技术

[0004] 贸易中货物的中转常常会对运送中的货物造成冲击危害。因而,减震材料或减震产品(常被称作“垫板”)用于包装货物集装箱,从而在中转过程中提供支撑并填充集装箱中的空隙。
[0005] 相比较其他材料,纸基减震材料是常见的包装选择,这是由于这种纸基材料具有许多优势。例如,纸是生物可降解的,并且容易处理。
[0006] 实际中,常采用转变加工生产纸基减震材料,该转变加工涉及将原始板材料供给至转变机器。例如,Komaransky等人的第4,839,210号美国专利公开了用板状原料生产相对低密度衬垫状垫板的机构和方法。该机构从多层(或单层)卷材中获取板状原料,并将板状原料转变成衬垫状减震垫板产品,该衬垫状减震垫板产品具有沿着垫板的大致中心部分连接在一起的外部纵向延伸的枕头状部分,所述中心部分沿着垫板的长度纵向延伸,并包括原料的重叠边缘部分,为了在中心部分重叠,所述原料的重叠边缘部分已经被向内折叠。该机构包括汇聚构件,其结合与汇聚构件共同作用的成型框架,导致原料的横向边缘部分向内卷,从而使得原料的边缘部分彼此重叠,原料会形成细长的卷状形状。原料的重叠边缘部分随后在连接器(由齿轮组成)之间被接收,以将其连接在一起,形成衬垫状减震产品或垫板。然而,已经发现,在形成垫板之后,连接器有时不能充分地使原料的重叠边缘部分保持连接,并且在垫板的移动过程中重叠的边缘部分会裂开。发生裂开会降低垫板的有效性,尤其因为裂开的垫板比完整的垫板提供的减震要少。

发明内容

[0007] 提供了齿轮和使用所述齿轮的方法的不同实施方案。在一些实施方案中,提供用在生产减震材料中的齿轮组件。所述齿轮组件可具有第一可旋转齿轮和第二可旋转齿轮。每个可旋转齿轮可具有第一组齿轮构件和第二组齿轮构件。各组齿轮构件各自可具有多个单独的齿轮构件,所述多个单独的齿轮构件围绕相应的可旋转齿轮的周缘以圆周方式设置,所述第一组齿轮构件的每个齿轮构件与所述第二组齿轮构件的每个齿轮构件旋转偏置。
[0008] 在一些实施方案中,在每个可旋转齿轮上的所述第一组齿轮构件和所述第二组齿轮构件之间存在间隙。
[0009] 在本发明的又一些实施方案中,提供一种减震产品。该减震产品由具有重叠边缘部分的原料制成。所述重叠边缘部分可以以这样一种方式形成或压缩,即所述重叠边缘部分具有至少一个第一组脊和至少一个第二组脊。各组脊各自包括多个纵向间隔的脊,所述第一组脊还与所述第二组脊横向间隔。在一些实施方案中有第三组脊,其连接至所述第一组脊中的每一个脊和所述第二组脊中的每一个脊。
[0010] 根据本发明的一些实施方案,本文还提供使用具有所述偏置齿轮组件的齿轮的方法。附图说明
[0011] 图1是在垫板机器中使用的本发明的齿轮组件的一个实施方案的立体图。
[0012] 图2是图1的齿轮组件的侧视图。
[0013] 图3是在垫板机器中使用的现有技术的齿轮组件的立体图。
[0014] 图4是使用图1的齿轮组件在垫板机器中形成的垫板部分的俯视图。
[0015] 图5是图4中示出的垫板部分的立体图。
[0016] 图6是图5中示出的垫板部分的一部分的放大立体图。
[0017] 图7是使用图3的现有技术齿轮组件在垫板机器中形成的现有技术垫板部分的立体图。
[0018] 图8是图7中示出的垫板部分的一部分的放大立体图。
[0019] 图9是示出了使用采用了类似于图3中示出的现有技术齿轮组件的垫板机器而形成的两个垫板部分的照片,该照片示出了由现有技术齿轮组件生产的一些裂开的垫板部分。
[0020] 图10-13是示出了使用现有技术齿轮组件形成的一些垫板部分和使用本发明的齿轮组件形成的一些垫板部分的照片。
[0021] 图14是可以使用现有技术齿轮或本发明的偏置齿轮的垫板机器的简化横截面图。
[0022] 图15是图1的齿轮组件实施方案的立体图,包括主动齿轮和从动齿轮,还示出了每个圆形齿轮部分之间的圆周间隙。

具体实施方式

[0023] 在下文的描述中,某些具体细节是为了提供对本发明不同实施方案的透彻理解而阐述。然而,本领域技术人员在阅读本公开内容之后应理解,本发明可以在没有这些细节中的许多的情况下实施。在其他情况中,为了避免影响本发明实施方案的描述,没有详细描述公知的或广泛使用的垫板机器零件。
[0024] 除非文中特别指出,否则本文使用的术语“纵向(longitudinal)”指的是总体走向平行于形成图14中箭头“Z”的线的任何轴线,以使得原料纸209总体沿着纵向路径供给至垫板机器202。除非文中特别指出,否则本文使用的术语“横向(lateral)”指的是总体走向垂直于所述纵向轴线的任何轴线,但是相对于图14不是竖直方向的。因此参考图14,横向轴线直接延伸进图纸并从图纸向外延伸。
[0025] 本方面的不同实施方案是出于阐释的目的而描述,其中使用纸基板材料形成垫板为背景。然而,本领域技术人员在阅读本公开内容之后应理解,其他材料也适合在生产垫板中使用。
[0026] 参考图14,提供了在一些现有技术系统中的垫板机器202。原料(例如纸卷204中的纸)可以安装在支撑件206上,以允许所述纸卷绕着所述卷的中心轴线208枢轴旋转,从而允许所述卷展开并分配纸209(或者片材)。本领域技术人员在阅读本公开内容之后应理解,纸可以是具有分层可分离片210和212的多层纸(或者在其他情况中是单层纸)。纸209可以被供给至带有进入开口部分216的漏斗状通道214,进入开口部分216是漏斗状通道214中最宽的横截面,所述通道的壁218汇聚至更窄的下游通道220。
[0027] 多层原料卷204中的纸209以分开的片210、212供给至漏斗状通道214,一片210穿过辊222和下方辊224,另一片212穿过辊224。片210、212的横向中心部分228被定位在供料构件226的下方并且片210、212的横向边缘部分230绕着供料构件226向上折叠并向内折叠,以随着纸209沿箭头“Z”的纵向方向向下供给通过通道214时向内卷动或折叠纸209的边缘部分。纸209被现有技术齿轮组件(例如图3中示出的齿轮组件102)沿箭头“Z”的方向推动经过通道,所述齿轮组件由主动齿轮104和下方的从动齿轮110组成,所述齿轮在图14中示出在垫板机器202中,并在图3中单独示出。主动齿轮104可以直接连接至电机轴(未示出),以致动主动齿轮104,而随着从动齿轮110的齿与主动齿轮104的齿互,从动齿轮110被主动齿轮104所驱动。
[0028] 齿轮104和110被定位在靠近纸209的横向中心部分。齿轮104和110的横向中心位置允许齿轮压紧纸209的重叠边缘部分(其中纸209的重叠边缘部分在纸209的横向中心部分处折叠到彼此之上),以产生图7和8示出的现有技术垫板130的压缩或成型部分138。现有技术垫板产品的未压缩部分132或枕头状部分也在图7和8中示出。本领域技术人员在阅读本公开内容之后应理解,当纸209的横向边缘部分折叠到彼此之上以重叠时,重叠的边缘部分在折叠的纸的横向中心部分处重叠。纸209的横向中心部分与图3中示出的齿轮104和110接触,从而在齿轮之间压缩,以产生成型部分138,而折叠的纸209的外部部分132无压缩地穿过齿轮,以形成枕头状部分132。
[0029] 重新参考图14,垫板130经出口导槽234离开垫板机器202。另外,可以提供带有刀片的自动切割器236。切割器可以与美国专利第4,026,198号中公开的类型类似,该美国专利以参引方式全部纳入本文,内容包括但不限于从第6栏第41行一直到第7栏第6行的有关切割器的描述以及文中参考的所有附图。如本领域技术人员应理解的,通过周期性地切割垫板条,自动切割器236可以用于随着垫板穿过出口导槽234而自动切割垫板130的各部分,同时在垫板机器202中生产出垫板条。切割的垫板部分随后准备用于填充空隙,或者在包装或集装箱中提供减震以运输货物。
[0030] 为示出,应注意,(在背景技术部分提及的)美国专利第4,839,210号(该专利以参引方式全部纳入本文)提供的现有技术垫板机器的额外描述(包括但不限于从第4栏第49行一直到第10栏第62行的描述,以及在说明书中该部分参考的附图)描述了转变机构或垫板机器的操作和结构。
[0031] 本发明人已经注意到,由于垫板部分130在其移动或颠簸期间或者在垫板生产期间在成型部分138的重叠边缘部分处或成型部分138处分开,现有技术垫板部分130具有“裂开”的倾向。尽管不是所有的现有技术垫板部分总是会裂开,但有时有很大一部分的生产的现有技术垫板130会裂开,垫板的性能会受到影响。例如,如图9示出的,箭头“E”和“F”的头指向现有技术垫板部分130中已经分开或“裂开”的片材或原料的原来重叠的横向边缘部分,垫板部分130张开。期望保持垫板部分是闭合的,没有任何“裂开”,这是由于当垫板部分是张开时,横向边缘部分分开,垫板部分占据的体积减小,因此降低了垫板部分作为包装材料提供减震或震动吸收的能。再者,如图10中示出的,也可远离垫板部分130的端部并靠近垫板部分130的中间部分发生“裂开”,这会导致进一步的裂开,直至整个垫板部分130张开。图10中以圆圈划界的放大视图部分中画出的箭头示出了当裂开发生在垫板部分130的中间部分时的大体裂开方向。
[0032] 在本发明的一些实施方案中,偏置齿轮组件2(例如图1和2中示出的)是作为图3和14中示出的现有技术齿轮组件102的替代提供的。在偏置齿轮组件2中,偏置齿轮组件的主动齿轮4、4′和从动齿轮10、10′可以各自包括两个联接在一起的圆形齿轮部分。
例如,主动齿轮4、4′可具有第一圆形部分4和第二圆形部分4′,并具有圆周间隙6,该圆周间隙在齿轮4、4′的表面周围在两个圆形部分4和4′之间延伸,圆形部分4和4′对准以共享一个共同轴线,圆形部分4和4′可围绕该共同轴线旋转。
[0033] 为了驱动主动齿轮,主动轴可以穿过中心连接孔16联接至主动齿轮4、4′。孔16可包括在孔16的内壁上形成的凹口16′,以允许轴(未示出)的突出部互锁在凹口16′内,从而阻止轴在孔16中滑动。如本领域技术人员在阅读完本公开内容之后应理解的,主动齿轮的圆形部分4和4′可通过附接件联接在一起,或者可以以连接形式共同形成。
[0034] 每个圆形部分4和4′具有由多个独立的齿轮构件8、8′组成的一组齿轮构件或者齿,在齿轮构件之间具有间隙20。齿轮构件8、8′可各自总体径向向外延伸,远离主动齿轮4和4′的中心轴线。齿轮构件8、8′的形状可包括宽于顶部部分的基底部分。
[0035] 在本发明的一些实施方案中,圆形部分4的齿轮构件8可以与圆形部分4′的齿轮构件8′旋转偏置,如图1和2中示出的。例如,如图2中示出的,齿轮部分4′上的齿或者齿轮构件8′的顶部表面或尖端的中点与圆形部分4上的齿或者齿轮构件8的尖端的中点旋转偏置,如箭头“C”所示。在一些实施方案中,如从图2中示出的齿轮的侧面观察,箭头“C”示出的偏置长度小于齿轮构件8、8′的最大宽度。
[0036] 重新参考图1,从动齿轮10和10′可以具有类似于主动齿轮的结构。从动齿轮10和10′可由第一圆形部分10和第二圆形部分10′组成,这两个圆形部分附接或共同形成。每个圆形部分10、10′可以具有由多个独立的齿轮构件12或12′组成的相关联的一组齿轮构件(或者齿轮齿),第一圆形部分10的齿轮构件与第二圆形部分10′的齿轮构件旋转偏置,如图2中箭头“D”示出的。此外,圆周间隙6′可设在两个圆形部分10、10′的各组齿轮构件之间。
[0037] 参考图2,在示出的本发明的实施方案中,每个齿轮构件8、8′、12、12′可具有近似5/8英寸的高度“G”,近似3/8英寸的最大宽度“H”和近似3/16英寸的最小宽度“I”。偏置的长度“C”可以是近似3/16英寸。在一些实施方案中,如果“C”代表旋转偏置度,齿轮4、4′的完整一圈是360度,则旋转偏置近似4-6度。在其他实施方案中,旋转偏置近似6-12度。每个齿轮部分的直径“J”(不包括齿轮构件8、8′、12、12′的高度)可以是近似
2.25英寸。齿轮构件之间在其基底处的间隙20的宽度“K”近似为5/16英寸。
[0038] 现参考图15,圆周间隙6、6′的横向宽度“L”可以是近似1/4英寸(或者在1/4到1/2英寸之间)。每个齿轮构件8、8′、12、12′的横向宽度“M”可以是近似11/16英寸(或者在11/16到1英寸之间)。“L”与“M”的比值大约是0.36(或者可以在大约0.30和大约0.50之间)。主动齿轮和从动齿轮的横向宽度“N”近似为1又10/16英寸。上述公开的尺寸列出了在本发明的实施方案中使用的示例性尺寸;然而,发明人预期,本方面的偏置齿轮组件的不同实施方案可以结合大于或小于上述尺寸的不同的尺寸或者不同的尺寸范围。在一些实施方案中,尺寸还可以不是统一的,例如在偏置齿轮组件2中齿轮齿可以具有不同的尺寸。
[0039] 在本发明的一些实施方案中,偏置齿轮组件2可以在垫板机器202或者其他垫板机器中作为现有技术直齿轮组件(例如现有技术齿轮组件102)的替代使用。纸209的重叠边缘部分可以在图2中示出的箭头“A”和“B”的方向上穿过横向中心定位的偏置齿轮组件2。随着纸209的重叠边缘部分穿过主动齿轮4、4′和从动齿轮10、10′之间,互锁的齿轮构件8、8′、12、12′压缩或形成重叠边缘部分;然而,由于在每个齿轮上的两组齿轮构件之间存在圆周间隙6、6′,仍有未压缩部分。该间隙导致在由偏置齿轮组件2产生的垫板部分30的成型部分上出现额外脊,如下文进一步描述的“总体斜脊(diagonal ridge)”。
[0040] 使用本发明的偏置齿轮组件2生产的垫板部分30的简化图在图4-6中示出。由偏置齿轮组件2形成的垫板部分30的重叠边缘部分或成型部分38′包括被总体斜脊38分隔的交错脊34、36。脊36可以由左侧齿轮齿产生,例如相应的齿轮部分4′和10′上的齿轮构件8′和12′。脊34可以由相应的齿轮部分4和10上的右侧齿轮齿8和12产生。因为垫板部分30的脊34、36因齿轮构件8、8′、12、12′的旋转偏置位置而以交错方式形成,也形成了连接对应的交错脊34、36的总体斜脊38,如图6最佳示出的。在一些实施方案中,斜脊38在每个齿轮部分上的不同齿轮构件组之间的间隙区域——例如间隙6、6′——内形成。间隙6、6′在图15中最佳示出。使用偏置齿轮组件2形成的垫板部分30不同于现有技术直齿轮组件102形成的现有技术垫板部分130。如图7和8最佳示出的,现有技术垫板部分130在垫板部分的压缩部分仅具有一个脊138。
[0041] 包括交错脊34、36和斜脊38的本发明的垫板部分30的一些实施方案的结构帮助保持原料的重叠边缘部分38′的相对位置,以避免垫板部分30的“裂开”。
[0042] 与使用类似于图3中示出的现有技术齿轮组件生产的垫板130相比较,已经在试验中观察到垫板部分30阻止裂开的趋势,表现形式为:使用本发明的偏置齿轮组件2生产的“完整”或非裂开垫板的总体较高的产率(本文定义的“产率”是观察到没有呈现裂开的垫板与生产的垫板部分的总数量的百分比或比例)。图11和13示出了偏置齿轮组件2形成的垫板部分30的一些示例性图片,这些垫板部分30倾向于在受到某些力后阻止裂开。图10和12示出了现有技术齿轮组件104、110形成的呈现裂开的一些垫板部分130的图片。
并不旨在意味着图10和12代表所有现有技术齿轮生产的垫板或者图11和13代表所有本发明的偏置齿轮生产的垫板。相反,这些照片是示出出现“裂开”垫板或“完整”垫板的实施例
[0043] 相关领域技术人员在阅读本公开内容后会认识到,尽管前文已经出于示出的目的描述了本发明的具体实施方案和实施例,但是可以在不偏离本发明主旨和范围的情况下做出不同的等价修改。描述的不同实施方案可以组合提供另外一些实施方案。描述的设备、系统和方法可以删除一些元件或行为,可增加其他元件或行为,或者可以以不同于示出的方式或顺序组合元件或执行行为,以实现本发明的不同优势。根据上文详细的说明,可对本发明做出的这些以及其他变化。相应地,本发明只由附带的权利要求及其等价物所限定。
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