专利名称：薄片卷绕的设备和方法
技术领域：
本发明涉及薄片卷绕的设备和方法。
背景技术：
一般说来，以一种连续的工艺制造诸如聚酯薄片或者其他片材的薄片并且将最终产品卷绕在辊上以便于储放和运输。
在将薄片卷绕在辊上的操作中，希望保证在辊上的均匀卷绕(即，无皱纹或者褶皱)并且尽可能少地将空气留在辊上的每一个薄片层之间。
该问题对于厚度低至微米级并且速度高达1000米/分钟的(超薄)薄膜是特别突出的。
在现有技术中，通常利用轧辊(也被称为压辊)高速(即，每分钟几百米)卷绕片材(特别是薄片)以防止夹带过多的空气。
在p.33 to 35 of Air Entrainment with A Forced-Loaded NipRoller，Y.Bae Chang，F.W.Chambers，J.J.Shelton，WebHandling Reseach Center，Oklahoma State University，05/1994中提出(aa)为了在高速工作时使夹带的空气量保持在特定水平下，最有效的方式是减小压辊的直径；(bb)如果压辊(或者其包覆层)比卷绕辊软并且会夹带过多的空气，那么可利用较硬的材料制造压辊来解决这个问题；(cc)通过增大加压载荷不能有效地减少夹带的空气量，如果所述载荷太大，会带来其他卷绕问题。
另外，该文献提出，在减小轧辊的尺寸方面可能存在实际问题或者限制，例如，如果轧辊太细，那么轧辊可能会变得太软。但是，该文献提出，由于压辊在空气夹带方面的重要性而设计细长的压辊，并且以示意图的形式给出了可能的设计变化的两个实施例。第一个附图示出了在一个辊子和卷绕辊之间的细长辊，薄片从该辊子移动到细长辊，接着移动到卷绕辊。第二个附图示出了在二个辊子和卷绕辊之间的细长辊，薄片从其中一个辊子移动到细长辊，接着移动到卷绕辊。
但是，该文献没有提供足以使这些原理得以实施的暗示，即，既没有解决也没有提及几个关于实施的问题。第一个问题是，确保辊子与卷绕辊之间的细长辊的正确定位，这是由于细长辊的直径小而变得柔软。另一个问题是，确保细长辊和辊子的切向速度在它们的长度上彼此之间的每一个点处都相等以避免使薄片受到摩擦。另一个问题是，在将薄片卷绕到卷绕辊上之前确保薄片展开，即，在将薄片卷绕到卷绕辊上后薄片上可能存在皱纹。另一个问题是，使薄片卷绕容易启动困难在于薄片在辊子和细长辊之间的通过以及在细长辊和卷绕辊之间的通过。另一个问题是，在卷绕辊的宽度上施加导致均匀的空气排除的压力分布。
本发明的目的是提供一种可避免上述问题的用于将薄片卷绕在卷绕辊上的设备和方法。
发明概述本发明的目的是提供一种用于将薄片卷绕在卷绕辊上的设备和方法，所述设备和方法可确保良好均匀的空气排除、薄片无扭曲变形、薄片的良好展开以及使薄片卷绕容易启动，从而提高卷绕的速度和质量。
权利要求1和6所涉及的设备和权利要求18-26所涉及的方法实现了上述目的。优选实施例由从属权利要求限定。
附图的简要说明
图1a到1e是本发明所涉及设备的辊的示意性侧视图，示出了所述设备的运转；图2是示意性侧视图，示出了辊与滑架之间的机械联结；图3是互锁的支撑装置下部的示意性侧视图；图4是本发明一个替换实施例的示意性侧视图；图5是本发明另一个替换实施例的示意性侧视图；图6a和6b示出了利用本发明所涉及设备的辊使薄片卷绕的备选可能性；图7是本发明另一个实施例的示意图；图8是图7实施例的另一个示意图；图9是图7实施例的顶视图；图10是图7实施例的放大侧视图；
图11示出了图7实施例所涉及的一个辊的位移可能性；图12是图7实施例的另一个示意图；图13表示图7实施例的一个可能的卷绕程序；图14表示图7实施例的一个可能的换辊程序；图15示出了本发明的另一个实施例；图16示出了本发明的另一个实施例。
发明详述图1a到1e示出了本发明所涉及设备的优选实施例的运转，所述运转是从启动在卷绕辊上的卷绕的开启状态直到确保薄片(薄至约微米的聚酯薄片)在高速下(高达1000m/min)的高质量卷绕的工作状态。
图1a示出了开启位置中的本发明所涉及的设备。薄片1(诸如聚酯箔)沿箭头F所指示的输送方向送达。当该设备处于开启位置中时，薄片经由例如空转辊10(所述空转辊10为固定的)朝向卷绕辊2(位于较下面的位置中)转向。为了使薄片1在卷绕辊2上的卷绕(或是人工的或是通过自动装置)容易启动，空转辊10与卷绕辊2之间的通路是自由的。第一组辊(3、8、9)设在所述通路的一侧上。所述第一组辊由第一可移动滑架11(未示出)携带。包括细长辊5的第二组辊(4、5、6、7)设在相对于所述通路与所述第一组辊相对的侧部上。所述第二组辊由第二可移动滑架12(未示出)携带。
一旦启动了薄片1在卷绕辊2上的卷绕，第一滑架11就朝向在空转辊10与卷绕辊2之间延伸的薄片1的部分移动，直到到达辊3抵靠薄片1的位置。在图1b中示出了该状态。在抵靠薄片1之前，最好使得辊3以切向速度并沿基本对应于薄片1位移的那些方向旋转。然而可能对于本实施例来说，所示的辊8和9并未抵靠薄片1。
一旦处于图1b的阶段，第二滑架12就朝向薄片1移动直到到达一个限定位置，在该位置中，辊3和辊4之间的距离狭窄但并未相互接触。在图1c中示出了该状态。为了节约操作时间，该步骤(即，使滑架12朝向薄片1移动)可与前一个步骤(即滑架11朝向薄片1位移)同步实行。第一滑架11和第二滑架12的同步位移是优选的。在图1c的位置中，细长辊5最好位于辊4的下面略微朝向辊3的位置处，即，细长辊5抵靠辊4但未抵靠辊3。辊4和细长辊5都未抵靠薄片1。第一滑架11的辊8和辊9与第二滑架12的辊6和辊7是这样布置的，即，使它们形成在薄片上已经闭合的夹。更确切地说，第二滑架12的辊7基本上位于第一滑架11的辊8和辊9之间，并且最好是以距离较窄但又没有相互接触的方式。第二滑架12的辊6基本上位于第一滑架11的辊8的下面并且最好靠近辊8。这样，使得薄片1抵靠辊9并经过辊9向前到辊7、经过辊7向前到辊8、经过辊8向前到辊6，从而形成波浪。当由辊6、7、8和9所限定的夹靠在薄片1上时，将卷绕张力从引入张力中分离开来，所述卷绕张力可能太低或太高。可改变构成所述夹的辊数量。此外，在抵靠薄片1之前，最好使得辊6、7、8和9以切向速度并沿对应于薄片1的方向旋转(从而避免所述辊与薄片1之间的摩擦)；这样，避免了受所述辊抵靠时在薄片1上的过多的张力(如果所述辊是空转辊的话可能会出现)。对于具有2米的宽度并在1000米/分钟的速度下被输送的薄片1来说，辊6、7、8和9最好具有约120毫米的直径。最好，辊6与辊3以水平的方式相间隔，以使得薄片1基本上沿水平的方式从辊6移动到辊3。而且，如结合图3所描述的，为了避免辊3和辊4之间位置的相对改变，在该位置中辊3和辊4最好互锁。
一旦处于图1c的阶段，最好使得辊4在与薄片1的速度相对应的切向速度并沿与辊3相同的方向旋转。因此，辊4通过细长辊5抵靠辊4而导致的摩擦传动使得细长辊5旋转。而后使得细长辊5沿着辊4的圆周向上移动直到它通过薄片1与辊3抵靠。因此，细长辊5与辊3(通过薄片1)和辊4两者相抵靠，并且，因此，细长辊5由那些辊3和4精确地定位。薄片1从辊3向前移动到细长辊5然后移动到卷绕辊2。细长辊5的轴线和卷绕辊2的轴线最好存在于垂直面中。在图1d中示出了该状态。
一旦处于图1d的阶段，滑架11和12所构成的滑车被降低(即，整个辊组件)直到细长辊5抵靠卷绕辊2，最好抵靠在卷绕辊2的顶部。在图1e中示出了该状态。如从图1e中可看出的，辊3和4未与卷绕辊抵靠。可通过例如一个可垂直移动的主滑架(未示出)实现所述降低，其中滑架11和滑架12以沿水平方向可滑动的方式安装于其上(以使得滑架11和滑架12朝向薄片1位移，如结合图1a到图1c所提及的)。就在细长辊5抵靠卷绕辊2之前，最好在大约10毫米的距离处，最好停止辊3和辊4的旋转驱动，以使得它们起到空转辊的作用；通常，这可通过离合机构的脱开而实现。当设备处于图1e的位置中时，它是处于有效地将薄片1卷绕在卷绕辊2上的正常位置中，并且细长辊5起到轧辊的作用。
在从图1a到图1e的这些步骤的每一步骤期间，由于在设备的各种辊所导致的薄片1偏离过程中薄片1路径的长度改变，因此最好使卷绕辊2的旋转速度改变以便于保持薄片1基本恒定的张力。例如，这可通过控制在结合图1c、1d和1e所述的步骤期间，作为辊6上的薄片1所施加的力的函数的卷绕辊2的旋转速度来实现。
现在参照图2，我们将描述用以确保细长辊5在辊3和辊4之间正确定位的机构。图2只示出了当所述设备处于图1c位置中时与辊3和辊4以及细长辊5相关的设备的一部分。通过相应的双动式压力缸19使得细长辊5(用附图标记31表示其轴线)在每端上受控制。更确切地说，细长辊5的每端被链接在相应的压力缸19的杆20的端部。压力缸19最好以与它们向下延伸的杆20基本垂直的方式延伸。最好使每个压力缸19固定于一个相应臂27的端部上，通过相应的枢转连结物28使所述臂27链接于滑架12。最好将枢转连结物28布置于臂27的中间区域中。每个臂27的相对端通过枢转连结物29被链接在相应压力缸25的杆26上。通过相应的枢转连结物30使压力缸25都被链接在滑架12上。压力缸25最好基本上以水平的方式延伸。这种结构可通过控制压力缸19和25来改变细长辊5的水平和竖直位置。因此，当细长辊5从图1b的位置移动到图1c的位置时，细长辊5被正确地定位在辊4的下面，也就是说，通过使得压力缸19和25的杆20和26处于舒展状态而使细长辊5不抵靠薄片1。接着，为了从图1c的位置移动到图1d的位置，杆20缩回，从而细长辊5沿辊4的圆周行进直到它也通过薄片1抵靠辊3；在该操作过程中，为了使细长辊5在没有过度强度的情况下保持抵靠在辊4上，以已知的方式控制压力缸25中的压力。最好，一旦细长辊5抵靠辊3，就不再向压力缸25施加压力，从而使得细长辊5只是由辊3和辊4通过压力缸19的牵引力而定位。
在卷绕期间，即，在图1e的位置中，压力缸19保持缩回状态以便于在与卷绕辊2宽度无关的情况下保持细长辊5的两端与辊3和辊4相抵靠。
至于辊3和辊4，它们都以可旋转的方式被安装在相应的支撑物13和14上，用附图标记17和18来表示它们的轴线。支撑物13和14相配合以便于限定出如已提及的用于使得辊3与辊4互锁的互锁机构这将结合图3进行更详细的描述。以可滑动的方式沿竖直方向将支撑物13安装在滑架11上(未示出导轨装置)并通过例如双动式压力缸21使支撑物13以竖直的方式定位。同样的，以可滑动的方式沿竖直方向将支撑物14安装在滑架12上(未示出导轨装置)并通过例如压力缸23使支撑物14以竖直的方式定位。因此，压力缸21和23相互平行地延伸并与它们各自的向下延伸的杆22和24垂直。压力缸19、20和21自动地处理卷绕辊2的直径增量。然而，它们只适用于在对应于例如几毫米的限定检测距离上提升辊3和辊4以及细长辊5。之后，被提升到所述限定高度上并在该新位置中堵塞的是由滑架11和12所构成的整个滑车，同时压力缸19、21和23保持辊3和辊4与细长辊5相抵靠以及保持细长辊5与卷绕辊2相抵靠。从那里，压力缸19、21和23再次处理卷绕辊2的直径变化，直到在整个滑车被再次提升等等以后从所述限定距离处被再次缩回。
参照图3，我们将描述辊3与辊4的互锁机构，所述互锁机构在图1c到1e中所示的设备状态下使用。图3是示出了支撑辊3的支撑物13(用附图标记17表示其轴线)的下部和支撑辊4的支撑物14(用附图标记18表示其轴线)的下部的示意性侧视图。支撑物13的下部表示朝向支撑物14横向延伸的臂13a。在臂13a的自由端处布置有槽15。支撑物14的下部表示朝向支撑物13横向延伸的臂14a。在臂14a的自由端上布置有凸头16。臂14a自由端的形状与臂13a自由端的形状相匹配，更具体地说，凸头16适配于槽15。凸头16最好具有斜缘以有助于与槽15之间的接合。这样，当设备处于图1c的位置时，支撑物13和支撑物14互锁。此外，支撑物13和14都是通过例如随滑架11和12行动从而避免相互之间横向脱开而保持互锁的。这样，支撑物13和14都构成刚性嵌段消除了支撑物11和支撑物12之间水平或竖直的相对振动。
下面我们将从机械方面的观点来描述辊3和辊4、细长辊5和卷绕辊2之间的关系。当设备处于图1e的位置即，有效卷绕的正常位置中时，细长辊5起到轧辊的作用。为了使得薄片1和卷绕辊2之间的夹杂空气最小化，细长辊5的直径最好尽可能地小。因此，细长辊5在其整个长度上变得具有挠性，并且在没有辊3和辊4的情况下，当卷绕时可在卷绕辊2上弯曲和振动。甚至可出现共振。细长辊5的弯曲和振动都将不利地导致细长辊5和卷绕辊2之间的切向速度差，引起薄片1上的摩擦、薄片1中的张力改变以及关于薄片1展开及关于夹杂空气的不利影响。因此，在卷绕时最好避免细长辊5的弯曲和振动。为了这个目的，辊3和辊4在细长辊5的上半圆周上与细长辊5侧面相接以便于在卷绕时将细长辊5夹在它们与卷绕辊2之间。此外，为了能够支撑细长辊5，辊3和辊4最好比细长辊5更具有刚性最好通过使辊3和辊4具有大于细长辊5的直径来实现这一点。辊3和辊4最好都具有细长辊5直径一到六倍的直径，最好是具有细长辊5直径三倍的直径。辊3和辊4最好具有相同的直径并位于相同的竖直面处。此外，由薄片1所包绕的辊3的表面(在该实施例中)最好是光滑的；最好，其表面为金属性的并被抛光，其粗糙度Rt(即，该表面最高点与最低点之间的差)低于或等于25μm。因此，薄片1在不与辊3表面相接触的情况下浮在气动的边界层上。这形成了展开效果。同样地，辊4的表面最好与辊3一样光滑。细长辊5最好存在于具有弹性涂层的芯部中，所述涂层自身与卷绕辊2的表面相一致。对于具有达2米宽度以及在1000米/分钟的速度下输送的薄片1来说，细长辊5最好具有约50毫米的直径、辊3和辊4最好各具有约150毫米的直径。这样辊3和辊4可使细长辊5精确地定位在它们之间，因此细长辊5被正确地定位在卷绕辊2上，而且，在卷绕时辊3和辊4提供动态稳定性。
图1d中细长辊5和卷绕辊2之间的距离最好如此小，以致于从图1d的位置移动到图1e的位置所需的时间很少，因此，它限定了在还未与卷绕辊相抵靠时细长辊5在辊3和辊4下面可能弯曲和振动的时间。下面将结合图3更详细地描述用以确保细长辊5在辊3与辊4之间正确定位的机构。
如已经描述的，当到达图1c的位置中时支撑物13和14最好互锁并在随后的步骤(即对应于图1d和1e)中保持互锁，从而在卷绕时避免了辊3与辊4之间的相对移动，更具体地说，避免了辊3与辊4之间的振动，因此，它避免了细长辊5的不希望的弯曲和振动，所述弯曲和振动可能由辊3与辊4之间的相对移动或振动引起。
此外，以这种方式设计设备，即，当处于图1e的位置中时，可避免滑架11和12所构成的滑车与它们的互锁状态下的支撑物13和14的横向移动，更具体地说，是横向振动，以及辊3、4和细长辊5相对于卷绕辊2的横向移动，更具体地说，是横向振动。然而，辊3、4和细长辊5所构成的单元的竖直位置适合卷绕辊2的直径，而如结合图2所描述的，卷绕辊2的直径在卷绕期间增加。为了在卷绕辊2和细长辊5之间限定可调节的接触压力并且吸收可能发生的竖直振动，压力缸21和23最好是气化型的。压力缸19最好也是气动型的。如上所述的，薄片1最好基本以水平的方式从辊6移动到辊3，以使得最终残留的辊3和细长辊5的竖直移动或振动(由于用完了卷绕辊2而导致的)不会如在薄片1是以竖直方式输送到辊3处的情况那样引起薄片1中张力的实质变化。
在图1e的位置中，如下所述那样分配关于细长辊5的强度。
辊3和辊4(互锁着的)的重量W由卷绕辊2通过细长辊5支撑。辊3和辊4最好具有相同的重量。然而，它们的重量W中的至少一小量ΔW最好由位于所述辊3和辊4各个端部的压力缸21和23支撑，所述压力缸在每端处向上拉动所述量的一半，即，ΔW/2。最好，这样选择量ΔW，即，使得其足以实现由细长辊5作用在卷绕辊2上的压力在细长辊5的中间中最大，并且朝向其边缘逐渐减少。然而，如此限定压力缸21和23的牵引力ΔW/2以使得细长辊5在薄片1的整个宽度上保持与卷绕辊2相抵靠。因此，当它在细长辊5与卷绕辊2的抵靠区域中从薄片1的中间向边缘驱除夹杂在薄片1和卷绕辊2之间的空气时，进一步提高了细长辊5减少薄片1和卷绕辊2之间的夹杂空气的效果。实际上，压力缸21和23所产生在每端上的向上的拉力ΔW/2最好通过为差动式的压力缸21和23(在每端)供以产生W/2向上恒力的第一压力(a)和产生(W/2-ΔW/2)向下力的第二压力(b)而获得这样，辊3和辊4每端上的合力为指向上方的ΔW/2。
关于细长辊5抵靠于辊3和辊4上，由于辊3和辊4的至少一部分重量由卷绕辊2通过细长辊5支撑所导致的细长辊5在辊3和辊4上的反作用力最好保持得尽可能低，辊3和辊4恰好避免细长辊5的弯曲和振动并确保其正确定位。这样，将细长辊5与辊3之间的薄片1的压缩保持较低，因此，避免损害薄片1。从这点上来看，由细长辊5的轴线界定并包含辊3轴线的半平面与由细长辊5的轴线界定并包含辊4轴线的半平面之间的角度最好尽可能低，例如，为130°。因此，如果相关的话，对于从卷绕辊2作用在细长辊5上的给定强度来说，使得细长辊5作用在辊3和辊4上的强度最小化。
实际上，由于卷绕辊2本身的重量以及其支撑于其端部上的这个事实，卷绕辊2略微向下弯曲。然而，如果适当地设计，卷绕辊2会比细长辊5和辊3及辊4更具有刚性，因此，卷绕辊2可能比细长辊5和辊3及辊4向下弯曲的程度小。所以，事实上，细长辊5和辊3及辊4与卷绕辊2弯曲相同量，如前面所述的，所述卷绕辊2至少在薄片1的宽度上连续支撑细长辊5。然而，最好压力缸19在细长辊5的每端处产生足以确保对于卷绕辊2的任何宽度来说细长辊5的端部区域都与辊3和辊4相抵靠的向上压力。
最好如图1e所示的那样，细长辊5抵靠在卷绕辊2的顶部(或者，在另一个实施例中，卷绕辊2抵靠在细长辊5的顶部)。这样，卷绕辊2与细长辊5的切向速度以及细长辊5与辊3的切向速度对于薄片1宽度上的每一点来说都基本相同，因此在薄片1上不会产生摩擦。如果细长辊5以横向的方式抵靠卷绕辊2的话就不能实现这一点，(这样，辊3和辊4会横向地与细长辊5侧面相接)。实际上，辊3和辊4都基本向下弯曲相同的定量(如果它们是以相同的方式设计的)，并且卷绕辊2以另一种量向下弯曲，当卷绕在卷绕辊2上的薄片1导致卷绕辊2直径增加时，所述量进一步变化。因此，辊3和辊4没有在其整个长度上将细长辊5正确定位在卷绕辊2上，因此，导致了辊3与细长辊5的切向速度向量以及细长辊5与卷绕辊2的切向速度向量上的差异，从而引起了薄片1上的摩擦。此外，由于细长辊5在其整个长度上不再被正确夹持在(一方面)辊3和辊4与(另一方面)卷绕辊2之间，因此细长辊5甚至可略微振动。
在另一个优选实施例中，提出了与目前所述相同的设备，但是具有与图1a到1e的步骤相比进行修正的步骤。设备的初始位置是图1a的位置。以与前述从图1a移动到图1c相同的方式进行第一滑架11和第二滑架12的位移，但是横向位移距离改变了，因此该设备到达图4的状态而不是到达图1c的状态。接着，如前述的从图1c移动到图1d，使细长辊5沿辊4移动直到它与辊3相接触。接着，为了进入图1d的位置中，使得第一滑架11和第二滑架12所构成的滑车(其支撑物13和14如前述那样互锁)横向移动，然后，移动到图1e的位置。
在另一个优选实施例中，提出了一种相似的设备，所述设备可沿水平方向增加空间。在结合图1a到1e所示的实施例中，辊3相对于辊8和辊9横向位移，所述辊8和辊9以基本竖直对准的方式示出。同样地，辊4和细长辊5相对于辊6和辊7横向位移，所述辊6和辊7也以基本对准的方式示出。这样，当该设备处于如图1a中所示的打开位置中时，它沿水平方向占据了一些空间。例如可将辊3安装于一个滑架上而将辊8和辊9安装于另一个滑架上，所述两个滑架沿横向方向都可移动。同样地，可将辊4和细长辊5安装于一个滑架上而将辊6和辊7安装于另一个滑架上，所述两个滑架沿横向方向都可移动。这样，当设备处于先前图1a实施例中所示的打开状态下时，可近似于以竖直的方式将辊3、辊8和辊9对齐在空转辊10与卷绕辊2之间的薄片1通路的一侧上，并且可近似于以竖直的方式将辊3、辊8和辊9对齐在所述通路的另一侧上。因此，可节省先前将辊8和辊9与辊3相分离的水平距离以及将辊4和细长辊5与辊6和辊7相分离的水平距离。因此，可使得载有辊3以及载有辊8和辊9的滑架都朝向薄片1同步移动以抵靠所述薄片1，然后(也可能同步)使得载有辊4和细长辊5以及载有辊8和辊9的滑架都朝向薄片1同步移动，直到辊3和辊4以及细长辊5都处于先前图1c所示的位置中。在该阶段，辊8和辊9以及辊6和辊7构成了先前所述的靠近薄片1的夹(jaw)，但是如图5中所示的，所述夹随后基本以竖直的方式与辊3和辊4以及细长辊5对准。辊6相对于该竖直位置位于辊3和辊4的略微上方。辊8和辊9以及辊6和辊7的滑架从这个位置上沿水平方向同步地移动以到达图1c中所示的位置，接着正常执行先前实施例的随后步骤。然而，在进行所述移动之前，可预先实行先前实施例中所述的从图1c中所示设备的位置移动到图1d位置的步骤。
在与先前所述不同的一个实施例中，当设备处于标准卷绕位置(即，图1e中所示的位置)中时，薄片1穿过辊3和细长辊5之间，而后穿过细长辊5和卷绕辊2之间。或者，可卷绕穿过包括辊3和4以及细长辊5的装置中的不同通路的薄片1，以便于将薄片1卷绕在卷绕辊2上。
例如，如图6a中所示的，薄片1可首先穿过辊4和细长辊5之间、接着穿过辊3和细长辊5之间，最后穿过细长辊5和卷绕辊2之间。因此，该设备最好具有一个打开位置，其中在卷绕辊2上卷绕期间细长辊5位于薄片1通路的一侧上，而在卷绕辊2上卷绕期间辊3和辊4位于薄片1通路的另一侧上。接着，当使得设备处于标准卷绕位置(即，通过使得辊3、辊4和细长辊5朝向其位置可被固定的卷绕辊2移动，或通过使得细长辊5和卷绕辊2朝向其位置可被固定的辊3和辊4移动)时，可随之卷绕薄片1。
如图6b中所示的，薄片1可在没有穿过辊3和细长辊5之间或辊4和细长辊5之间的情况下直接穿过细长辊5和卷绕辊2之间。这样，该设备最好具有一个打开位置，其中在卷绕辊2上卷绕期间辊3和辊4以及细长辊5都位于薄片1通路的同一侧上。而且，辊3和辊4以及细长辊5最好使它们的相对位置都对应于标准卷绕位置中的相对位置。接着，当使得设备处于其标准卷绕位置(即，通过使得辊3、辊4和细长辊5朝向其位置可被固定的卷绕辊2移动，或通过使得卷绕辊2朝向其位置可被固定的细长辊5以及辊3和辊4移动)时，可随之卷绕薄片1。
在图6a和6b的实施例中，设备最好还具有用于自动地将细长辊5定位于标准卷绕位置中的辊3和辊4之间的装置。此外，在卷绕辊2为可移动的情况中，为了与卷绕辊2的直径适配，最好是卷绕辊2在卷绕过程中在标准卷绕位置中移动。
在结合图1到5所述的实施例中，当设备处于其标准卷绕位置时，薄片1穿过辊3和细长辊5之间而后穿过细长辊5和卷绕辊2之间。此外，辊3和辊4以及细长辊5从打开位置到标准卷绕位置是可移动的，卷绕辊2的位置被固定。为了便于更容易的卷绕，还存在这样的可能性，即限定辊的固定或可移动的位置。例如，为了进入到标准卷绕位置中，可使得辊4和细长辊5的位置固定(然而，设备最好还具有用于自动地将细长辊5定位于所述标准卷绕位置中的辊3和辊4之间的装置)，而使得辊3和卷绕辊2可移动。接着，为了与卷绕辊2的直径适配，它最好是在卷绕过程中在标准卷绕位置中移动的卷绕辊2。
应该理解的是，在本发明所示的实施例中，用于将薄片1卷绕在卷绕辊2上的包括辊3、辊4和细长辊5的三辊系统可独立于辊6、7、8和9所构成的夹使用。
与一些现有生产线相对应，本发明还非常适合于在基本水平(例如+/-10°，尤其是+/-5°，最好正好水平)的平面中的辊3、4和5的布置。
图7示出了一种水平辊布置。膜穿过辊3和辊5之间，然后穿过辊5和辊2之间，箭头指示卷绕辊2的形状。在所示出的情况中，第一辊3是上部辊，而第二辊4是下部辊。该平面布置非常适合于宽生产线，具体为5到15m宽，特别是7到11m宽。在这种情况中，可使辊5的直径改变为例如150-300mm，最好是200-280mm，而辊3和辊4的直径可为例如300-900mm，最好是420-500mm。构成材料可与先前所述的相同。辊4和辊5可为任何型式的，包括双缸约束辊。所述辊还可为分段的或可由独立辊制成。
在水平布置的情况下，可依照图8的实施例布置辊3、辊4和辊5。如图8中所示的，具有载有辊3和辊5的一个滑架32，同时辊4被安装在一个独立滑架33上，所述滑架33最好以可滑动的方式安装于滑架32上。滑架32本身以可滑动的方式安装于滑架34上。滑架34是机械滑架，当卷绕辊2的直径增加时所述滑架34缩回。箭头指示每个滑架的位移。
图9是上述实施例的顶视图。辊5装配有端轴或轴35a和35b，轴35a和35b本身被安装于滑动台36a和36b上。每个滑动台包括相互垂直的两个滑轨。因此，由于滑动台是空转滑动台，所以每个轴35a和35b都可在二维平面中自由移动。所述滑动台与滑架32相链接。当辊5抵靠在卷绕辊2上时，这通过辊5相对于辊3、辊4和辊2的自动居中使得辊5与辊3、辊4和辊2具有均匀的接触。
图10是上述实施例的放大侧视图。轴35a首先延伸到辊5中足够的长度，例如为辊5直径的1倍和3倍之间。轴35a和辊5通过(滚动)轴承(未示出)相连接。轴35a在其另一端与滑动台36a相连接。滑动台由两个元件示意性地表示，一个元件紧固于滑架32而另一个表示滑动元件。通过球接头37a执行轴35a和滑动台36a之间的连接。该球接头可确保滑动台和轴之间的全角自由度，以便于确保辊(5)相对于辊(3)、辊(4)和辊(2)之间的自动对准功能。轴35a与杠杆38a相连接。杠杆38a的目的是为轴35a施加弯矩，进而为辊5施加弯矩。杠杆38a在其另一端与移动活塞39a相连接。移动活塞39a(最好为压力缸)依照箭头F1所示的移动杠杆28a的一端。而所述杠杆将在轴35a上随后在辊5上施加弯矩，如箭头F2所示的。移动活塞39a还进一步与滑轨40a相连接，所述滑轨40a可沿一条直线(所述直线作为第三半面基本上是水平的)自由地移动。滑动台36a与滑轨40a通过铰接杆件41a相连接。位移可能性如图11中示意性表示的，在图11中，A1和A2表示活塞39和球接头37a的初始位置、A3和A4表示其移动后的位置，而A3和A5表示其在进一步旋转后的位置。因此，辊5到辊3、4和2之间的自动中心的自由移动不会被弯曲机构削弱，所述弯曲机构包括杠杆38a和活塞39a，所述弯曲机构只跟随辊5位移。
相同的布置还可适用于另一轴35b；两个布置都以平行的方式进行，或者如果需要的话，依照独特的程序进行。
应该注意的是，本实施例可适用于任何系统，不必非是以水平方式布置的。本实施例尤其适用于图1-6中所示的系统。
图12示出了另一个实施例，其中辊装有与压力缸19和25相关的所描述的系统相同的系统。在该示例中，缸42a和43a固定于滑架32上。这些缸可在辊5的端部上施加水平和竖直的力。
在标准卷绕位置中，缸39a，b和42a，b在水平面中分别施加弯矩和力，为了使得辊5与辊3和辊4在其整个长度上进行紧密均匀的接触，最好一起施加弯矩和力。实际上辊3和辊4可具有非直线的弯曲线，辊5必须与所述弯曲线相一致。
在换辊结构中，缸39a，b和42a，b在水平面中施加弯矩和力也是有用的。事实上，在该步骤期间，辊5以其标准速度转动，所述标准速度相当高，但是辊5不会抵靠卷绕辊2上。在这种情况下，存在振动的危险，所述振动对于总稳定性以及对于膜质量来说都是不利的。当被施以弯矩和水平力时，辊5被迫在其整个长度上朝向辊3和辊4，从而彻底地减少振动。
在卷绕模式中，当辊3处于缩回位置中时，缸43a，b可施加竖直力以便于压迫辊5与辊4和辊2相接触。
图13示出了一个可行性卷绕程序。
步骤1(图13a).薄片1穿过辊3与辊4和5之间，载有辊3的滑架33位于上部位置中。接着薄片被卷在芯部2′上，首先在辅助辊46B上传递。转动架47包括芯部2和2′，以及辅助辊46A和46B。这允许通过转动架47的上侧人工卷绕。
步骤2(图13b).使滑架34移动靠近辊2，以使得辊4、辊5和辊2相接触。此时，作业线速可为，例如150m/min。
步骤3(图13c).使滑架33下降以便于使得辊3与辊5相接触。此时，可增加作业线速。
步骤4(图13d).滑架32从芯部2处向后移，并且转动架47沿逆时针方向旋转360°。
步骤5(图13e).滑架32再次向辊2移动；以标准方式启动切削机构(未示出)以便于切割薄片并使其卷绕在芯部2上。
还可具有以下顺序步骤1；步骤4、步骤2、步骤3；或步骤1；步骤4、步骤3、步骤2。
图14示出了一个可行性换辊程序。
步骤1(图14a).滑架32从卷绕辊2处向后移。
步骤2(图14b).转动架47沿逆时针方向旋转180°。
步骤3(图13c).滑架32再次向辊2′移动；以标准方式启动切削机构(未示出)以便于切割薄片并使其卷绕在芯部2′上。
在另一个实施例中，在标准状态下向辊3、辊4和辊5中至少一个施加驱动转矩，以防止剪切力作用在膜受夹的位置上。该实施例与结合图1a、1b或1c所描述的实施例(其中为了避免辊的任何撕裂出于启动程序的目的使得辊旋转)不同。这可避免滚动摩擦。
图15示出了这样一个实施例。此处的系统是“竖直”系统。薄片1穿过辊3和辊5之间。辊4(该辊不直接与薄片相接触)与滑轮48相连接，由传动带49驱动。带49本身由滑轮50驱动，而滑轮50本身又由带51驱动。带51由滑轮52驱动，所述滑轮52与马达(未示出)的轴相连接，所述马达本身固定在滑架12上。两个铰接杠杆49a和51a支撑滑轮50并可拉紧所述带。更确切地说，杠杆49a的一端铰接于辊4，而另一端铰接于杠杆51a。杠杆51a进一步在作为滑轮52中心的同一位置被铰接。该系统在不明显增加其惯性质量的情况下跟随辊4位移。因此惯性质量保持常量。
此外，在滑轮48与50的直径都相同的情况下，辊4的可能竖直位移(由于例如辊2用完而导致)在辊4的旋转速度上没有影响。
该滚动摩擦-减少设备可适用于前述任何装置(竖直或水平)。
在不脱离其精神的条件下可对本发明进行各种修正。例如，可使得附加辊与辊3和辊4相接触。在图16中示出了这种情况。事实上，可使用任何多辊布置。
当然，本发明不局限于以上所述的实施例。
权利要求
1.一种用于将至少一个薄片(1)卷绕在卷绕辊(2)上的设备，所述设备至少包含相互平行并平行于所述卷绕辊(2)的第一辊(3)、第二辊(4)和第三辊(5)，所述设备具有标准卷绕位置，其中所述第一和第二辊(3、4)和所述卷绕辊(2)都与所述第三辊(5)相接触；在所述第一辊(3)和所述第二辊(4)之间、所述第一辊(3)和所述卷绕辊(2)之间以及所述第二辊(4)和所述卷绕辊(2)之间不存在接触；在由所述第三辊(5)的轴线划分并包括所述第一辊(3)轴线(17)的第一半面与由所述第三辊(5)的轴线划分并包括所述第二辊(4)轴线(18)的第二半面之间所形成的第一角度小于180°；在由所述第三辊(5)的轴线划分并包括所述卷绕辊(2)轴线的第三半面与由所述第三辊(5)的轴线划分并包括相交线的第四半面所形成的第二角度大于90°，所述相交线被定义为所述第一角度的平分线平面与包括所述第一辊(3)轴线(17)和所述第二辊(4)轴线(18)的平面之间的相交线。其中，所述薄片(1)至少穿过所述第三辊(5)和所述卷绕辊(2)之间，并且其中在标准卷绕位置中，所述第三半面基本上是水平的。
2.依照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辊(5)还包括用于向所述辊(5)施加弯矩的装置。
3.依照权利要求2所述的设备，其特征在于，所述弯曲装置包含在第四半面中。
4.依照权利要求2或3所述的设备，其特征在于，用于向所述辊(5)施加弯矩的所述弯曲装置包括安装于所述辊(5)中并通过球接头(37a、37b)与辊支撑物(32)相连接的轴(35a、35b)，所述轴再与杠杆(38a、38b)相连接，所述杠杆由活塞(39a、39b)驱动，从而活塞在其一端移动杠杆，导致杠杆向轴(35a、35b)和所述轴安装于其中的辊传递弯矩。
5.依照权利要求4所述的设备，其特征在于，所述轴(35a、35b)通过正交的滑动台(36a、36b)与辊支撑物(32)相连接，并且活塞与导轨(40a、40b)相连接，其中所述滑动台和导轨通过铰接杆件(41a、41b)相连接。
6.一种用于将至少一个薄片(1)卷绕在卷绕辊(2)上的设备，所述设备至少包含相互平行并平行于所述卷绕辊(2)的第一辊(3)、第二辊(4)和第三辊(5)，所述设备具有标准卷绕位置，其中所述第一和第二辊(3、4)和所述卷绕辊(2)都与所述第三辊(5)相接触；在所述第一辊(3)和所述第二辊(4)之间、所述第一辊(3)和所述卷绕辊(2)之间以及所述第二辊(4)和所述卷绕辊(2)之间不存在接触；在由所述第三辊(5)的轴线划分并包括所述第一辊(3)轴线(17)的第一半面与由所述第三辊(5)的轴线划分并包括所述第二辊(4)轴线(18)的第二半面之间所形成的第一角度小于180°；在由所述第三辊(5)的轴线划分并包括所述卷绕辊(2)轴线的第三半面与由所述第三辊(5)的轴线划分并包括相交线的第四半面所形成的第二角度大于90°，所述相交线被定义为所述第一角度的平分线平面与包括所述第一辊(3)轴线(17)和所述第二辊(4)轴线(18)的平面之间的相交线，其中，所述薄片(1)至少穿过所述第三辊(5)和所述卷绕辊(2)之间，并且其中所述辊(5)还包括用于向所述辊(5)施加弯矩的装置。
7.依照权利要求6所述的设备，其特征在于，所述弯曲装置包含在第四半面中。
8.依照权利要求6或7所述的设备，其特征在于，用于向所述辊(5)施加弯矩的所述弯曲装置包括安装于所述辊(5)中并通过球接头(37a、37b)与辊支撑物(32)相连接的轴(35a、35b)，所述轴再与杠杆(38a、38b)相连接，所述杠杆由活塞(39a、39b)驱动，从而活塞在其一端驱动杠杆，导致杠杆向轴(35a、35b)和所述轴安装于其中的辊传递弯矩。
9.依照权利要求8所述的设备，其特征在于，所述轴(35a、35b)通过正交的滑动台(36a、36b)与辊支撑物(32)相连接，并且活塞与导轨(40a、40b)相连接，其中所述滑动台和导轨通过铰接杆件(41a、41b)相连接。
10.依照权利要求1到9中任何一项所述的设备，其特征在于，所述辊(3、4、5)被安装于滑架(32)上，所述滑架(32)本身被安装于机械滑架(34)上，其中辊(4)又被安装于滑架(33)上，所述滑架(33)本身被安装于滑架(32)上。
11.依照权利要求1到10中任何一项所述的设备，包括装置(36a、36b)，所述装置(36a、36b)用于，当所述设备处于所述标准卷绕位置中和处于换辊位置中时，使得第三辊(5)在所述第一和第二辊(3、4)与所述卷绕辊(2)之间自由地定位和对准。
12.依照权利要求11所述的设备，其特征在于，用于使得第三辊(5)定位和对准的所述装置包括正交的滑动台(36a、36b)。
13.依照权利要求1到12中任何一项所述的设备，其特征在于，在所述标准卷绕位置中，所述第二角度基本为180°。
14.依照权利要求1到13中任何一项所述的设备，包括装置(42a、42b；43a、43b)，所述装置用于将两种力施加到与其轴线相垂直的辊(5)的每端上，第一力位于第四半面中并指向辊(3)和辊(4)，第二力垂直于第一力并指向辊(4)和辊(2)。
15.依照权利要求1到14中任何一项所述的设备，其中辊(3)和辊(4)中至少一个是分段的或由独立辊制成。
16.依照权利要求1到15中任何一项所述的设备，其特征在于，所述第三辊(5)具有5到15m的长度以及150-300mm的直径，所述第一辊(3)和所述第二辊(4)具有300-900mm的直径。
17.依照权利要求6到16中任何一项所述的设备，其特征在于，在所述标准卷绕位置中，所述第三半面基本上是水平的。
18.一种使用依照权利要求1到17中任何一项所述的设备将至少一个薄片(1)卷绕在卷绕辊(2)上的方法，其中，在所述标准卷绕位置中，所述薄片(1)穿过所述第一辊(3)和所述第三辊(5)之间、然后穿过所述第三辊(5)和所述卷绕辊(2)之间，但是不穿过所述第二辊(4)和所述第三辊(5)之间。
19.一种使用依照权利要求1到17中任何一项所述的设备将至少一个薄片(1)卷绕在卷绕辊(2)上的方法，其中，在所述标准卷绕位置中，所述薄片(1)穿过所述第二和第三辊(4、5)之间、然后穿过所述第一和第三辊(3、5)之间，最后穿过所述第三辊(5)和所述卷绕辊(2)之间。
20.一种使用依照权利要求1到17中任何一项所述的设备将至少一个薄片(1)卷绕在卷绕辊(2)上的方法，其中，在所述标准卷绕位置中，所述薄片(1)穿过所述第三辊(3)和所述卷绕辊(2)之间，但是既不穿过所述第二和第三辊(4、5)之间，也不穿过所述第一和第三辊(3、5)之间。
21.依照权利要求18或19所述的方法，使用依照权利要求17所述的设备，其中辊(3)是上部辊，而辊(4)是下部辊。
22.依照权利要求18或19所述的方法，使用依照权利要求17所述的设备，其中辊(3)是下部辊，而辊(4)是上部辊。
23.依照权利要求18到24中任何一项所述的方法，其中位于第四半面中的所述弯矩和所述第一力被施加于辊(5)，以使得辊(5)与辊(3)和辊(4)均匀紧密地接触。
24.依照权利要求18所述的方法，包括以下步骤(i)使所述设备采取所述打开位置，从而所述第一辊(3)位于朝向所述卷绕辊(2)的所述薄片(1)通路的一侧上，而所述第二和第三辊(4、5)位于朝向所述卷绕辊(2)的所述薄片(1)通路的另一侧上；(ii)启动所述薄片(1)在所述卷绕辊(2)上的卷绕；(iii)使得所述第一、第二和第三辊(3、4、5)与所述卷绕辊(2)更接近，直到它们采取所述标准卷绕位置。
25.依照权利要求24所述的方法，其特征在于，步骤(iii)包括两个子步骤(a)使得所述第一、第二和第三辊(3、4、5)更接近，直到形成指定形状，在所述形状中，所述第三辊(5)与所述第一辊(3)和所述第二辊(4)相接触，所述第三辊(5)不与所述卷绕辊(2)相接触；(b)使得所述卷绕辊(2)与由所述第一、第二和第三辊(3、4、5)所形成的单元更接近，直到所述第三辊(5)与所述卷绕辊(2)相接触。
26.一种用于将至少一个薄片(1)卷绕在卷绕辊(2)上的方法，使用依照权利要求1到17中任何一项所述的设备，其中，在所述标准卷绕位置中，所述薄片(1)穿过所述第一辊(3)和所述第三辊(5)之间、然后穿过所述第三辊(5)和所述卷绕辊(2)之间，但是不穿过所述第二辊(4)和所述第三辊(5)之间，所述方法包括以下步骤(i)在转动架中提供与辊(2)相连接的又一个芯部(2′)，并且在薄片穿过以定距离间隔的辊(3)和辊(5)之间时将薄片卷绕在芯部(2′)上，辊(3)处于缩回位置中并与薄片相接触，辊(4)、(5)和(2)不与薄片(1)相接触；(ii)使卷绕辊(2)与由所述第一、第二和第三辊(3、4、5)所形成的单元聚集，以使得辊(4)、(5)和(2)相接触；(iii)将辊(4)、(5)和(2)加速到薄片(1)速度，同时向辊(5)的端部上施加力以保持辊(5)与辊(4)和(2)相接触；(iv)使得辊(3)与辊(5)相接触；(v)分离由辊(3、4、5)所形成的所述单元，同时向辊(5)的端部上施加力和弯矩以保持辊(5)与辊(3)和(4)相接触；(vi)为了使薄片(1)包绕辊(2)和(5)，将转动架旋转360°；(vii)使卷绕辊(2)与由辊(3、4、5)所形成的单元再次聚集，以使得辊(5)和(2)相接触；(viii)在辊(2)和(2′)之间横切薄片(1)，使得所述薄片卷绕在辊(2)上。
全文摘要
本发明涉及一种用于将至少一个薄片(1)卷绕在卷绕辊(2)上的一种设备，所述设备至少包括相互平行并平行于所述卷绕辊(2)的第一辊(3)、第二辊(4)和第三辊(5)，所述设备具有标准卷绕位置，其中，所述薄片(1)至少穿过所述第三辊(5)和所述卷绕辊(2)之间，其中，在所述标准卷绕位置中，由所述第三辊(5)的轴线划分并包括所述卷绕辊(2)的轴线的所述半平面基本上是水平的。
文档编号B65H19/30GK1529674SQ01820950
公开日2004年9月15日 申请日期2001年12月19日 优先权日2000年12月20日
发明者L·尼科莱, D·瓦格, L 尼科莱 申请人:美国杜邦泰津胶片合伙人有限公司