本发明涉及一种用于垫料加工机的侧边张力控制装置，特别是涉及一种消除连续裂缝而不损害所制成垫料品的质量的方式控制层状原料的侧边部分张力的装置。

在将物品从一处装运到另一处的过程中，充塞空隙和/或衬垫物品典型的方法是在装箱或装箱盒中放入保护性的包装材料。泡沫塑料散粒和塑料气泡包是两种常用的包装材料，这些塑料材料虽然在许多包装场合使用良好，但并非没有缺点。例如，塑料气泡膜的一个缺点是它有一层聚氯乙二烯膜层，使塑料膜不能安全地焚烧，因此给一些工业处理带来困难。此外，无论是泡沫塑料散粒还是塑料气泡包都有产生静电荷倾响，吸引包装场地四周的灰尘。其次，这些塑料材料有时自身会产生大量的包装“纤维屑”。一般这些灰尘或纤维屑是讨厌的，对诸如电子或医药设备等敏感性货物甚至是毁灭性的。

然而，或许塑料气泡包裹和/或泡沫塑料散粒的最严重的弊病端是对我们环境的影响。问题很简单，由于这些塑料包装材料均无生物衰解能力，因此它们不可避免地进一步加剧了本星球业已严重的废料清理问题。由于许多工业部门在采取了更为进步的对环境负责的政策。这些包装材料的非生物衰解性就变得愈加重要了。

鉴于普通塑料包装材料的这些及其它缺点使得纸保护性包装材料成为非常普及的替代用品。纸是一种可生物衰解的和可再循环回收使用的材料，因此对认真的工业部门来说，成为一种对环境保护负责的选择。此外，产品的接受方可以安全地把纸焚烧。再则，由于纸的净洁无尘表面有抗静电粘附性，因此对尘粒敏感的物品是理想的保护性包装材料。

尽管层状的纸可以用作保护性包装材料，但通常最好是把层状原料转变成一种较低密度的片状垫料品。这种转变过程可以由一种垫料加工机器来完成，例如在专利号为3，509，798、3，603，216、3，655，500、3，779，039、4，026，198、4，109，040、4，717，613和4，750，896的美国各专利中以及正在共同审查的申请号为07/592，572和07/712，203的美国专利申请中所公开的那些。这些专利及专利申请均为本发明申请的受让者所拥有，在此以其全部的公开技术特此编入作为参考用。

在一个典型的垫料加工机器中，层状原料先形成为加工过程的初始材料;这种原料通常是由一层或多层纸组成。原料本身及其中每一层都可以看作是具有两个侧边部分和一个它们之间的中央部分。垫料加工机器通常包括一个用于将层状原料转变成垫料成品的转变总成和一个向转变总成转变层状原料的供料总成。大多数供料总成在将原料供到转变总成的设计上采用这样一种方式，即使其侧边部分的运送路程比中央部分的长，从而在侧边部分上产生张力。如果这“一侧边张力”达到一定的大小，原料的一层或多层上就会形成连续的裂缝，很清楚这将使转变总成不能生产出合格的垫料产品。

为了根除产生“连续裂缝”的问题，申请人曾试图用人为方法增加在供料总成和转变总成间的“中央”运送路程从而将任何张力从侧边部分转移至中央部分。这种处理方法是基于这样一种理论，即如果原料的中央部分运送的距离与侧边部分的相同，则侧边张力及由其产生的连续裂缝就会被消除。申请人在这一方面的设想是正确的，因为这个解决方法确实消除了在原料中的侧边张力及连续裂缝。然而由这个“无侧边张力”原料生产的垫料产品的质量却并不令人满意。“无侧边张力”垫料产品不合格的特性可以认为是由于这样一个事实，即一定量的侧边张力对原料适当地转变到垫料产品是必不可少的。换言之，为了使原料适当地转变成垫料产品，必须有一最小的转变张力在原料的侧边部分。

根据本发明，解决“连续裂缝”问题的方法是控制而不是消除原料侧边部分上的张力。具体地说，控制侧边张力，使它大于或等于最小的转变张力且小于连续撕裂张力。采用这种方式，既可消除连续裂缝而又不损害所加工的垫料制品的质量。

更具体地说，本发明提供了一种用于把层状原料转变为垫料产品的垫料加工机器;所述原料可视为包括两个侧边部分及中间的中央部分。机器包括一个用于把层状原料转变为垫料产品的转变总成及一个把层状原料供给转变总成的供料总成。把原料供给转变总成的方式必须使两个侧边部分运行的路程大于中央部分的运行路程，从而在两侧边部分中产生张力。虽然为了适当地把原料转变成垫料产品在原料侧边部分上必须要有一个最小的转变张力;一个大于所述最小转变张力的一定的连续撕裂张力却会在原料中产生连续裂缝。为了确保侧边应力不致于大到产生连续撕裂，但却又足够大，能适当地转变供料总成就要包括一个侧边张力控制装置，它能将侧边张力控制在大于或等于最小转变张力而小于连续撕裂张力的范围内。

在所述的最佳实施例中，侧边张力控制装置通过在原料中产生一些孔隙来控制侧边张力。更详细地说，侧边张力控制装置通过在层状原料的两端部分和中央部分之间产生一系列不连贯的张力消除裂缝来控制其侧边张力。该装置包括一个安装轴、装在所述轴的相反两端上的一对侧边滚轮和一个装在轴上一介于侧边滚轮间的中央滚轮。这些滚轮的大小及排列是要产生一个凹陷间距。该间距是位于中央滚轮两侧在它和上述各侧边滚轮之间。在可控张力控制转变过程中，原料在滚轮上通过，侧边滚轮置于原料侧边部分的下方，而中央滚轮及凹陷间距靠近原料的中央部分。两个侧边滚轮、中央滚轮及两段凹陷间距宽度的总和大致等于层状原料的宽度;在一个典型的具体实例中其大小为30英寸。

侧边张力控制装置设计成当原料接近“连续撕裂张力”时，在侧边和中央部分之间开始形成一小的张力消除裂缝。当此消除裂缝开裂时，邻近张力消除裂缝内缘的原料部分就离开相应的侧边滚轮，而下垂到相邻的凹陷间距内。这样，过多的张力就转移到原料的中央部分，从而消除了任何额外的撕裂。可以意识到在一个典型的转变过程中，侧边张力控制装置会在原料两侧边及中央部分间产生一系列不连贯的张力消除裂缝。

本发明提供的这些和其它的特征在下文全部说明并具体地归纳在本权利要求书中。下面的描述和附图详细地阐明本发明的一最佳实施例。然而，本实例仅表示能应用本发明原理的诸多不同方法中的一种。

在这些附图中：图1是根据本发明的一个垫料加工机器的侧视图;图中所示的机器装有一卷层状原料。

图2是垫料加工机器的顶视图在上面未装有层状原料。

详细地参照附图，根据本发明的垫料加工机器用标号20。在图1中，机器20装有一卷21层状原料22，层状原料最好由卷在一空心管29上的24、26及28三层重叠的，可生物衰解和回收再用的30磅牛皮纸所组成。为了叙述方便起见，24、26及28三层中的每一层，从而整体原料22本身，都可视作包括两个侧边部分和它们之间的中央部分。然而应明白原料22的这种部分的划分完全是为了分析目的，因此原料22通常并没有反映划分成部分的任何物理特征。

原料22的这些部分的相对尺寸、形状和排列按所用的具体材料的种类、其大致宽度，和/或垫料加工机器的结构形式，而变更。然而，当使用建议的机器20及原料22（其宽度约为30英寸）时，可假设某些近似值。更具体说，每个侧边部分可估计为一邻近原料相应横侧约2英寸宽的纵向长方形区域。中央部分占有它们之间大约26英寸宽的长方形区域。这些区划部分的“长度”与原料22的长度共同伸展。

下面将详细地加以描述。机械20包括用于把层状材料22加工成垫料产品的几个转变部件（下文总称为“转变总成30”）。在转变过程的初始阶段，原料22以这样一种方式供应至转变总成30，即它的两个侧边部分的运行路程应比中央部分的长，从而在原料中产生侧边张力。虽然在两侧边部分必须有一定的转变张力以适当地形成垫料产品，过大的侧边张力却可能引起连续纵向的裂缝。根据本发明，垫料加工机20包括一控制原料22的侧边由标号31表示的侧边张力控制装置。以这种方式使用的“侧边张力控制装置”打算包括任何控制层状原料的侧边张力的装置，不论其结构与所公开的装置31在结构上是否相同。

所述机器20的转变总成30是安装于标号为36的机架总成上。机架总成36可以看做用来确定上游或“进料”端38和下游或“卸料”端40的位置。所述术语“上游”和“下游”在本文中是以原料22通过机器20的流向作为特征的。机架总成36是由一个底板43和两个端板44及46构成的。虽然由图不十分明显，第一块或上游端板44包括一穿过它的原料进口孔47，而第二块或下游端板46包括一个相对小的长方形出料孔48。机架总成36还包括一个盒状延伸件49，它可移动地与底板43的下游部分相连结。

机器20的总成30最好包括一成形部件52、一由齿轮电动机55驱动的传动部件54，一个由一割刀器电动机57驱动的切割部件56以及一切割后限制部件58。这些转变部件基本上与正在审查的共同申请美国专利No.07/592，572所公开的技术相同，该申请是于1990年10月5日由阿明顿等人提出，其标题为“小尺寸垫料板加工机器及采用它的包装系统”。（这一申请所提出的有关这些转变部件的细节已经特别编入参考。这个申请的全部公开技术已经编入参考）。不过本发明还注意到与之有关的一些其它可能形式的转变总成。随后所述的术语“转变总成”是指任何能将层状材料转变成垫料成品的任何部件或任何部件总成，不论它在结构上是否与被公开的总成30相同。

在加工过程中，成形部件52使层状原料22的两侧边向内滚卷以形成一连续条带，该连续条带包含两个侧面枕形部分及位于其间的一中央带条。传动部件54在工作时起“牵拉”作用，它通过转动部件的一对反转齿轮的啮合工作将原料通拉过成形部件52。当两个反转齿轮挤压连续条带的中央带条部分，使其通过相对啮合齿轮时，就形成被挤压过的条带，这样，传动部件还附带地起“挤压”或“连接”作用。条带从传动部件送往下游时，切割部件56就把条带切割成要求长度的段料32。这些被切割段料32随后通过切割后限制部件58。

原料22是由供料总成供给至机器60的转变总成30的。本文中的“供料总成”是相当于把层状原料供给到转变总成30的任何装置，而不管它在结构上与所公开的供料总成是否相同。在图示的最佳实施例中，所述的供料总成60包括两个被置于两侧的支架62，每个支架通常都被制成如侧倒的“U”形，并有两个从一连结平底的座壁66垂直地向外伸出的支承脚64及65。每个支架62的座壁66适当地固定到机架端板44的下游侧面，使支承脚64大体上与机架的底板43相对准。两个支承脚64在它们的末端处都有开口槽70用于搁置一供料杆72。供料杆72做成可相对松动地伸入原料卷21的空心管29中。当传动部件54将原料22拉过机器20时，管29就自由转动，从而送出原料22。

U形支架62的两支承脚65从机架端板44的中间部分伸出，共同安装一标号为74的分层器。分层器74包括3个水平安装的较细圆柱形分离杆76、77和78。分离杆数目为3，相当于原料22的层数。各层24、26及28在通过成形部件52之前，就被分层器彼此分开。支承脚65，具体说在它们的末端，还共同支承侧边张力控制装置31。

在原料22被供给至转变总成30时，它是从侧边张力控制装置31上部被拉离原料卷，通过分层器74及进料孔47而进入成形部件52。所述的成形部件52包括一个三维杆状的成形构件90、一个收缩流料槽92、一横向导向构件93及一挤压或导向盘94。原料22在成形构件90和机架底板43之间行进直至到达导向盘94。在此处横向导向构件93和导向盘94把原料22纵向及横向地引导到收缩流料槽92。在向下游运送原料的过程中，所述的成形构件90卷绕原料22的两侧边形成侧向枕状部分，而收缩流料槽92与成形构件90共同配合形成所需几何形状的连续条带。当条带行出收缩料槽92时，导向盘94便把条带导入传动部件54。

当原料22从供料总成60运送到成形部件52时，24、26和28各层的中央部分基本上是如图2中虚线98所示的直线路程行进。然而，二侧边部分将以向内倾斜因而是以较长的路程行进，正如图中的虚线99所示。中央和侧边的运行路程存在的距离差导致原料的两侧边部分产生“侧边张力”。一个在侧边部分一定的最小“转变张力”对转变过程是必需的，然而如果“侧边张力”达到某一定值时，就会在原料22的一层或多层内形成不希望产生的连续裂缝。习惯上把这一侧边张力的大小称为“连续裂缝张力”。

因此，把侧边张力控制装置31设计成能把侧边张力控制在大于或等于最小转变张力而小于连续撕裂张力的范围内。在本最佳实施例中，装置31就巧妙地通过在原料中产生一系列相隔开的孔隙，而起着这一侧边张力控制作用。更详细地说，侧边张力控制装置31是通过在层状原料22的两侧边及中央部分之间的部位产生一系列不连贯的减除张力裂缝来达到控制侧边张力的目的。

从图2中看得最清楚，图示的侧边张力控制装置31包括一固定在支架的两个支承脚65的末端上的安装轴100。在安装轴100的相对两端上，一个中央滚辊104可转动地安装在轴100上位于侧边滚轮之间。虽然任何合适的刚性材料都可用于制成滚轮102和104，但是还是用管壁厚80号系列的聚氯乙烯（PVS）管子制成较为理想。此外，这些滚轮的尺寸和安排方式应使在中央滚轮104的两侧与相应的两个侧边滚轮102之间处能产生一对“凹陷间距”106。

滚轮102和104的形状最好是圆柱体，而轴100最好是通过它们的中心轴线。因此，滚轮的每一个的横截面形状基本上是圆的，并且这些滚轮的横截面尺寸最好是相同。每个侧边滚轮102和中央滚轮104的直径，最好都做成二又八分之三英寸（2 3/8 ″）。

关于这些滚轮的轴向尺寸，最好使两个侧边滚轮102、中央滚轮104以及两个凹陷间隙106的宽度总和大致等于层状原料22的宽度。（本文中的“宽度”相当于圆柱体滚轮的轴向长度）。每个侧边滚轮的宽度最好是近似于原料宽度的百分之二到七，而中央滚轮的宽度最好近似等于原料宽度的百分之十八至二十五。如果层状原料的宽度为三十英寸（30″），则每个侧边滚轮的宽度大致为二英寸，而中央滚轮的宽度约为八英寸，这样就更理想。

如图1所示，在张力受控的转变过程中，原料22，或更具体说分层24、26、28，通过三个滚轮。当原料22以这种方式装入机器20中时，两侧边滚轮102安置在位于上方的原料的两侧边部分下方，而中央滚轮104及凹陷间距106是相应地安置在上面原料的中央部分的下方。这样选择两侧边滚轮102的宽度最好相应于原料22的两侧边的宽度。

装置31是设计成当原料22的侧边张力接近所述的“连续撕裂张力”时，在原料的侧边部分和中央部分之间会产生一个小的张力消除裂缝。当张力消除裂缝开张时，邻近张力消除裂缝内缘的原料22部分就产生凹陷，各自离开相应的侧边滚轮102而下落到相邻的凹陷间距106中。使用这种方式，过多的张力转移到原料22的中央部分，从而消除了任何额外的裂缝。这样在一个典型的转变过程中，所述的侧边张力拉制装置将在原料的两侧边部分和中央部分之间产生一系列不连贯的张力消除裂缝。

本发明的供料总成60基本上与申请号为07/592，572的美国专利申请中公开技术相同。然而，本发明的侧边张力控制装置31取代了这个较早申请所阐述的“恒定进料杆80”。不过，由于不管原料卷21的直径多大，装置31为原料22送入分层器74及成形部件52提供不变的进料点，所以也起着恒定进料杆的作用。这样如果使用一个不同直径的料卷和/或当原料22从料卷21分送出去从而使其直径减小时，原料22至分层器74的进入点仍保持恒定。

现在可以理解到：本发明已解决“连续裂缝”问题而又不损害所产生的垫料产品的质量。虽然已对本发明用一个确定的最佳实施例进行了显示和说明，显然，对精通本行的普通技术人员根据对本说明书的阅读和理解，还可想到等同的替代修改方案。本发明包括了所有的这类等同的替代和修改而仅由下述的权利要求范围所限定。