专利名称：转台式缠绕器的控制方法
技术领域：
本发明涉及将带材料，如卫生纸或纸巾缠绕成单个的小卷的一种方法，特别涉及将带材料缠绕成单个的小卷的方法，更具体地，本发明涉及一种控制在转台式缠绕器上缠绕带的方法。
转台式缠绕器在本领域是众所周知的。常规的转台式缠绕器包括一旋转转台总成，它支撑多个围绕转台轴线旋转的芯棒。芯棒在一与转台轴线固定的距离的圆路线上运行。芯棒接合在其上可缠绕纸的空芯上。典型地，纸带从一母辊上连续地绕开，转台式缠绕器将纸带重绕到在芯棒上支撑的芯子上，形成单个的，较小直径的卷。
常规的转台式缠绕器，虽然当芯棒围绕转台总成的轴线运行时可进行在芯上的纸带材料的缠绕，但为在芯棒静止时进行芯子的装上和卷的卸下，转台总成分度停止和启动。在以下美国专利中公开了转台式缠绕器2,769,600号，1956年11月6日发布，授予Kwitek等；3,179,348号，1962年9月17日发布，授予Nystrand等；3,552,670号，1968年6月12日发布，授予Herman；4,687,153号，1987年8月18日发布，授予McNeil。在市场上供应的分度的转台总成是由威斯康星州的GreenBay的PaperConverting Machine公司生产的150，200，和250系列的重绕器。
Paper Converting Machine公司的Pushbutton Grade Change250系列重绕器培训手册公开一种带缠绕系统，它具有五个伺服控制的轴。这些轴是奇数计量缠绕，偶数计量缠绕，装芯输送器，卸卷输送器和转台分度。产品的变化，如每卷的层数，据说是由操作者通过一个终端接口进行。据说该系统消除了机械凸轮，计数变换齿轮或皮带轮和输送器链轮。
各种芯保持器机构，包括用于将一个芯子固定到芯棒上的芯棒锁紧机构在技术上是已知的。1987年6月13日发布的授予Johnson等的美国专利4,635,871，公开了一种重绕器芯棒，它具有枢轴转动的芯子锁紧凸起。1977年7月5日发布的授予Dee的美国专利4,033,521，公开了一种橡胶或其它弹性可膨胀套，用压缩空气可使其膨胀，凸出抓住在上缠绕带的芯子。在美国专利3,459,388；4,230,286和4,174,077中示出其它芯棒和芯保持器机构。
转台的分度是不希望的，因为由于加速和减速一个旋转转台总成产生惯性力和振动。而且，希望加快转换操作，如重绕，特别是当重绕在转换操作中是限制性的环节时。
因此，本发明的目的是提供一种改进的将带状材料缠绕在单个空芯子上的控制方法。
本发明的另一目的是提供一种连续旋转一转台总成，并且使一转台式缠绕器的旋转位置与一个参考位置定相的方法。
本发明的另一目的是减小多个独立的被驱动部件在驱动它们时的位置误差，这些部件包括转台总成，装芯装置和脱芯装置。
本发明包括一种将一连续的带状材料缠绕成单个卷的控制方法。在本发明的一个实施例中，所述方法包括如下步骤构成一支撑多个旋转芯棒的旋转转台总成，所述芯棒用于缠绕带卷；构成向所述旋转转台总成传送连续带材料的旋转床辊；旋转所述床辊；旋转所述旋转转台总成，其中，所述转台总成的旋转在机械上与所述床辊的旋转彼此没有关联；确定所述转台总成的实际位置；确定所述旋转转台总成的希望位置；将一个所述转台总成的位置误差作为所述转台总成的实际位置和希望位置的函数加以确定；并减小当旋转所述旋转转台总成时所述转台总成的位置误差。
确定所述旋转转台总成的实际位置和希望位置的所述步骤可包括以下步骤构成当旋转所述转台总成时的一个参考位置；确定当旋转所述旋转转台总成时的相对于所述参考位置的所述转台总成的希望位置；并确定当旋转所述旋转转台总成时的相对于所述参考位置的所述转台总成的实际位置。
所述参考位置可作为所述床辊角位置的函数加以计算。在一个实施例中，所述参考位置是作为所述床辊角位置的函数，和所述床辊的累计转数的函数加以计算。例如，所述参考位置可作为在一个缠绕周期内的床辊位置加以计算。
旋转所述旋转转台总成的步骤可包括在减小所述转台总成的位置误差的所述步骤完成之后的连续旋转所述转台总成的步骤。例如，旋转所述转台总成的步骤可包括，在减小所述转台总成的位置误差的所述步骤完成之后，以一个大致固定的速度旋转所述转台总成的步骤。
在一个实施例中，本发明的方法包括的步骤是构成至少两个独立被驱动的部件，每个独立被驱动的部件的位置与另外一个独立被驱动的部件的位置在机械上没有关联，其中，至少所述独立的被驱动的部件之一包括一个支撑多个旋转芯棒的一个旋转转台总成，所述芯棒是用于缠绕带卷的；驱动每个独立被驱动的部件；构成一个共同的参考位置；确定当驱动所述独立被驱动的部件时，相对于所述共同参考位置的每个独立被驱动部件的实际位置；确定当驱动所述独立被驱动的部件时，相对于所述共同参考位置的每个独立被驱动部件的希望位置；将每个独立被驱动部件的位置误差作为所述每个独立被驱动部件的实际位置和希望位置的函数加以确定；并减小在驱动所述部件时的每个独立被驱动部件的位置误差。构成至少两个独立被驱动部件的步骤可包括，构成将一个芯子装到每个所述芯棒上的一个独立被驱动的部件，和构成将被缠绕完的卷从芯棒上脱除的一个独立被驱动的部件的步骤。
尽管以权利要求结束的说明书特别地指出和明确地要求了本发明，结合附图的以下说明会使本发明更为明了。
图1是本发明的转台式缠绕器，芯导向器装置和装芯装置的透视图；图2是本发明转台式缠绕器的部分剖前视图；图3A是相对于一上游的常规重绕器总成，本发明的转台式缠绕器的封闭芯棒路线和芯棒传动系统位置侧视图；图3B是沿图3A中3B-3B线取的图3A示出的芯棒传动系统的部分前视图；图4是图2所示可转动转台总成的放大前视图；图5是沿图4中5-5线取的示意图；图6是可滑动地支撑在旋转芯棒托板上的芯棒轴承支撑的示意图；图7是沿图6中7-7线取的剖面图，示出相对于一旋转芯棒支撑板延伸的芯棒；图8是与图7相似的图，示出相对于旋转芯棒支撑板缩回的芯棒；图9是图2所示芯棒套总成的放大图；图10是沿图9中10-10线取的侧视图，示出相对于一旋转套柄支撑板延伸的套柄；图11是与图10相似的图，示出相对于旋转套柄支撑板缩回的套柄；图12是沿图10中12-12线取的图，虚线示出套柄的打开脱开的位置；图13是由静止的套柄的关，开，保持开和保持关的凸轮表面构成的套柄定位透视图14是包括可分开的板的各部分的静止芯棒定位导向器的图；图15是相对于封闭芯棒路线的芯传动辊和一芯棒支撑位置的侧视图；图16是沿图15的16-16线取的图；图17是套辅助芯棒支撑总成的前视图；图18是沿图17中的线18-18取的图；图19是沿图17中的线19-19取的图；图20A是图1中示出的粘结剂施加总成的放大透视图；图20B是图20A所示的芯旋转总成的侧视图；图21是图1中装芯装置的后透视图；图22是图1所示的装芯装置的部分剖面中的示意侧视图；图23是图1所示的芯导向器总成的部分剖面中的示意侧视图；图24是图1所示的脱芯装置前透视图；图25A，B和C是由脱芯装置从一芯棒脱下的缠了带的芯子的顶示图；图26是部分以剖面示出的芯棒示意侧视图；图27是部分以剖面示出的芯棒局部示意侧视图，示出的一套柄总成接合芯棒的头，将头向芯棒本体移动，从而压缩芯棒可变形环；图28是图26的芯棒第二端的放大示意侧视图，一套柄总成接合芯棒头将头移向芯棒本体；图29是图26芯棒第二端放大示意侧视图，示出头被偏压离开芯棒体；图30是芯棒的可变形环的剖面图；图31是控制带缠绕装置的独立传动部件的可编程传动控制系统的示意图；图32是控制芯棒传动电机的可编程芯棒传动控制系统示意图。
图1是透视图，示出本发明带缠绕装置90的前部。带缠绕装置90包括一转台式缠绕器100，它具有一个静止的架110；一装芯装置1000；和一个脱芯装置2000。图2是转台式缠绕器100的部分前视图。图3是取自图2中3-3线的转台式缠绕器100的部分侧视图，示出转台式缠绕器100的上游部分的常规带重绕器总成。
装芯，缠绕和卸卷见图1，2和3A/B，转台式缠绕器100支撑多个芯棒300。芯棒300接合各芯子302，在芯子上缠绕纸带。芯棒300是围绕转台总成中心轴线202在一个封闭芯棒的路线320中被驱动。每个芯棒300，由一第一芯棒端310到一第二端312，沿芯棒轴线314延伸，芯棒轴线314大致平行转台总成中心轴线202。各芯棒300在第一端310由一可转动转台总成200支撑。各芯棒300在第二端312由一个芯棒套总成400支撑，并可卸开。转台式缠绕器100最好支撑至少三个芯棒300，至少支撑六个更好，并且在一个实施例中，转台式缠绕器100支撑十个芯棒300。支撑至少十个芯棒的转台式缠绕器100可具有可转动的转台总成200，它是在一较低的角速度转动，使振动和惯性负荷减小，同时提供比一个分度转台式缠绕器增高的产量，分度转台式缠绕器是间断地以较高角速度转动。
如图3A所示，封闭的芯棒路线320可以是非圆形的，并可包括一装芯部分322，一带缠绕部分324和一脱芯部分326。装芯部分322和脱芯部分326每个可包括一个大体直线的部分。“大体直线部分”的意思是封闭芯棒路线320的一部分包括位于封闭芯棒路线上的两点，其中在这两点之间的直线距离至少是10英寸，并且，其中在两点之间延伸的封闭芯棒路线距两点间引的直线的最大正常偏移不大于约10％，在一个实施例中，不大于5％。两点之间延伸的封闭芯棒路线的部分的最大正常偏移是这样计算的在两点之间构成一设想的直线；确定由这个设想直线到两点间封闭芯棒路线的部分的最大距离，其垂直于设想直线测量；并用这两点之间的直线距离(10英寸)除这最大距离。
在一个本发明的实施例中，装芯部分322和脱芯部分326每个可包括一直线部分，它具有小于约5.0％的最大正常偏移。作为例子，装芯部分322可包括一直线部分，它具有约0.15-0.25％的最大偏移，并且脱芯部分可包括一直线部分，它具有约0.5-5.0％的最大偏移。具有这样的最大偏移的直线部分在装芯子时允许芯子准确容易地与运动的芯棒对准，并且，当带材料没有缠绕在芯子中之一上时，允许空芯子由运动的芯棒中脱除。相比之下，一个常规的分度转台，它具有一圆形的封闭芯棒路线，其半径约10英寸，圆封闭芯棒路线由一10英寸长的直弦的正常偏移约为13.4％。
沿装芯部分322，芯棒300的第二端312不与芯棒套总成400接合，或是由它支撑。装芯装置1000包括一个或多个被驱动的装芯部件，当芯棒300沿装芯部分322运动时，将芯子302至少部分地穿到芯棒300上。在装芯部分322的两相对侧面上的一对可转动芯子传动辊505合作从装芯装置1000接收一个芯子，并完成芯子302装到芯棒300上的驱动。如图1所示，在另一个芯子装到前面的邻近芯棒完成之前，在第二端一个芯子302开始从芯棒第二端312装到芯棒300上，因此，消除了常规转台总成的开和停分度所造成的延迟和惯性力。
一旦在一个特定芯棒300上完成装芯，在芯棒由装芯部分322向带缠绕部分324运动时，芯棒套总成400接合芯棒300的第二端312，从而形成对所述芯棒300第二端312的支撑。被装到芯棒300上的芯子302被送到封闭芯棒路线320的带缠绕部分324。当芯子和与它配套的芯棒沿封闭芯棒路线运动时，在装芯部分322和带缠绕部分324中间可由一粘结剂施加装置800将固定带的粘结剂加到芯子302上。
当芯子302沿封闭芯棒路线320的带缠绕部分324运动时，一个带50被设在转台式缠绕器100上游的常规的缠绕器总成60引向芯子302。重绕器总成60示于图3，包括用于向一穿孔器辊54送带50的进给辊52，和一个带纵剪切床辊56，一个剪切辊58及一个床辊59。
穿孔辊54形成沿带50的宽度上的孔线。相邻的穿孔线沿带50长度上相隔一预定距离，形成在穿孔处连接在一起的各单独页。各单独页的长度是相邻孔线之间的距离。
当在一个芯302上完成带的缠绕时，剪切辊58和床辊59在一个卷缠绕周期终止时切开带50。床辊59还完成带50的自由端向下一个沿封闭芯棒路线320运行的芯子302的转移。这样的重绕器总成60，包括进给辊52，穿孔辊54，带纵剪切床辊56和剪切辊58和床辊59，在本领域是已知的。床辊59可具有多个径向可移动件，它们具有径向向外延伸的栅和销，和径向可移动的护罩(BOOTIES)；剪切辊可具有一径向向外伸的刀片和垫，其同样在本领域是已知的。在此引述1987年8月18日授予McNeil的美国专利4,687,153，是为了全面地披露床辊和剪切辊在完成带转移中的操作。包括辊52，54，56，58和59的合适的重绕器总成60可支撑在架61上，如PaperConvcrting Machine公司制造的150系列重绕器系统。
床辊可包括一促动径向可移动件的一切断用的电磁线圈。在一个缠绕周期终了时电磁线圈促动径向可移动件切开带，使带能转移缠绕在一新的空芯子上。促动电磁线圈的定时可以改变，以变化由床辊和剪切辊切开的带的长度间隔。因此，如果希望改变每卷的页数，促动电磁线圈的定时可加以改变，改变在卷上缠绕的材料长度。
当芯棒和芯子沿带的缠绕部分324运动时，芯棒传动装置330使每个芯棒300和它的配套芯子302围绕芯棒轴线314旋转。芯棒传动装置330从而使带50在芯子302上缠绕，芯子302在芯棒300上支撑，形成围绕芯子302(缠绕带的芯子)缠绕的带材料的卷51。芯棒传动装置330在芯子302上形成纸带50的中心缠绕(即，通过将芯棒300与一围绕它的轴线314旋转它的传动装置相连接，使带被拉到芯子上)，其与表面缠绕相不同，表面缠绕时卷51上外表面的一部分接触一旋转的缠绕鼓，使带由磨擦拉到芯棒上。
中心缠绕芯棒传动装置330可包括一对芯棒驱动电机332A和332B，一对芯棒传动皮带334A和334B及惰轮336A和336B。参见图3A/B和4，第一和第二芯棒驱动电机332A和332B分别驱动绕着惰轮336A和336B的第一和第二传动皮带334A和334B。第一和第二传动皮带334A和334B将扭矩传送到交错的芯棒300。在图3A中，电机332A，皮带334A和惰轮336A分别是在电机332B，皮带334B和惰轮336B的前面。
在图3A/B中，一芯棒300A(一偶数芯棒)支撑正要接受由床辊59来的带之前的一个芯子302，芯棒300A被芯棒传动皮带334A驱动，一个邻近的芯棒300B(一个奇数芯棒)支撑将要完成缠绕的芯子302B，芯棒300B被芯棒传动皮带334B驱动。芯棒300在带50刚开始向芯棒配套的芯子转移之前和开始转移时，是被较快地围绕它的轴线314驱动。由芯棒传动装置330形成的芯棒旋转速度，随着缠绕在芯棒的芯子上的带的直径增加而变慢。因此，相邻的芯棒300A和330B被交错的传动皮带334A和334B驱动，使得一个芯棒的旋转速度可独立于一相邻的芯棒的旋转速度被控制。芯棒传动电机332A和332B可根据一芯棒缠绕速度程序控制，该程序提供了作为转台总成200的角位置的函数的芯棒300的希望的旋转速度。因此，在缠绕一个卷时的芯棒围绕它们轴线的旋转速度与芯棒300在转台总成200上的角位置形成同步。在常规的重绕器中用芯棒的速度程序控制芯棒的旋转速度是已知的。
如图2所示，每个芯棒300具有一个带齿的芯棒传动带轮338和一个平滑表面的自由旋转的惰轮339，这两个都接近芯棒的第一端310。传动带轮338和惰轮339的位置每隔一芯棒300交错，使得交错的芯棒300分别被芯棒传动皮带334A和334B驱动。例如，当芯棒传动皮带334A接合在芯棒300A上的芯棒传动带轮338时，芯棒传动皮带334B便搭在同一芯棒300A的惰轮339的平表面上滑行，使得仅是电机332A使芯棒300A围绕它的轴线314旋转。与此相似地，当芯棒传动皮带334B接合在相邻芯棒300B上的芯棒传动带轮338时，芯棒传动皮带334A搭在芯棒300B上的惰轮339的平表面上滑动，使得仅传动电机332B形成芯棒300B围绕它的轴线314的旋转。因此，每个在芯棒300上的传动带轮接合皮带334A/334B中的一个将扭矩传送到芯棒300，而惰轮339接合皮带334A/334B中的另一个，但不由传动皮带向芯棒传送扭矩。
带缠绕的芯子沿封闭芯棒路线320运行到封闭芯棒路线320的脱芯部分326。在带缠绕部分324和脱芯部分326之间芯棒套总成400的一部分由芯棒300的第二端312脱离，以允许由芯棒上取下卷51。脱芯装置2000沿脱芯部分326设置。脱芯装置2000包括一个被驱动的脱芯部件，如一环形输送皮带2010，它围绕轮2012被连续驱动。输送皮带2010运送多个在输送皮带2010上间隔开的条板2014。当芯棒沿脱芯部分326运动时，每个条板2014接合到支撑在芯棒300上的一个卷51的端部。
当芯棒沿封闭芯棒路线的脱芯部分326的基本直线部分运行时，带条板的输送皮带2010可相对于芯棒轴线314构成角度，使得条板2014以基本与芯棒轴线314平行的第一速度分量，和一基本与脱芯部分326的直线部分平行的第二速度分量接合每个卷51。脱芯装置2000将在下文详细介绍。一旦卷51由芯棒300脱下，芯棒300沿封闭芯棒路线运行到装芯部分322，接受另一个芯子302。
已经概括地说明了芯子的安装，缠绕和脱除，下面对带缠绕装置90的单个部件和它们的功能加以详述。
转台式缠绕器芯棒支撑参见图1-4，可旋转的转台总成200支撑在静止的框架110上，以围绕转台总成中心轴线202旋转。框架110最好与重绕器总成框架61分开，使转台总成与重绕器总成60产生的振动隔开。可转动的转台总成200在邻近芯棒300的第一端310支撑芯棒300。每个芯棒300被支撑在可旋转转台总成200上围绕它的芯棒轴线314独立旋转，每个芯棒在可旋转转台总成上沿封闭芯棒路线320运行。最好至少芯棒路线320的一部分是非圆形的，并且在芯棒轴线314和转台总成中心轴线202之间的距离是作为芯棒沿封闭芯棒路线320的位置的函数进行变化。
参见图2和4，转台式缠绕器静止框架110包括一个水平延伸的静止支撑120，它延伸在直立的框架端132和134之间。可旋转的转台总成200包括一个转台毂220，它被轴承221支撑在邻近直立框架端132的支撑120上可旋转。图2和4在剖面中明确地示出该总成的各部分。在框架110上安装一转台毂驱动伺服电机222通过皮带或链条224和皮带轮或链轮226，向转台毂220传递扭矩，旋转驱动转台毂220围绕转台总成中心轴线202旋转。控制伺服电机222确定转台总成200相对于一个参照位置的旋转位置。该参考位置可以是床辊59围绕它的旋转轴的角位置的函数，和床辊59的累积转数的函数。特别地，在一个卷的缠绕周期内，转台总成200的位置可相对于床辊59的位置定相，这在下文将详细说明。
在一个实施例中，转台毂220可不停止、不分度地连续驱动，使转台总成200连续旋转。“连续旋转的”意思是转台总成200围绕它的轴线202进行多圈转动不停止。转台毂220可以一基本固定的角速度被驱动，使得转台总成200以一基本固定的角速度旋转。“以一基本固定的角速度被驱动”的意思是转台总成200被驱动连续旋转，并且转台总成200的旋转速度从一基本值的变化小于约5％，最好小于约1％。转台总成200可支撑10个芯棒300，并且转台毂220可在约2-4RPM的一基本角速度被驱动，每分钟缠绕约20-40个卷51。例如，转台毂220可在约为4RPM的基本角速度被驱动，每分钟缠绕约40个卷51，转台总成的角速度的变化小于约0.04RPM。
参见图2，4，5，6，7和8，一个旋转的芯棒支撑由转台毂220伸出。在示出的实施例中，该旋转的芯棒支撑包括第一和第二旋转芯棒支撑板230，它们刚性地连接到毂上，随毂围绕轴线202旋转。旋转芯棒支撑板230沿轴线202彼此间隔开。每个旋转芯棒支撑板230可具有多个拉长的槽232(图5)延伸穿过。每个槽232沿一路线延伸，该路线具有相对于轴线202的一径向和一切向分量。多个横向件234(图4和6-8)延伸在中间，并刚性地连接到旋转芯棒支撑板230。每个横向件234与在第一和第二旋转芯棒支撑板230上的一拉长的槽配套，并沿其伸展。
第一和第二旋转芯棒支撑板230位于第一和第二静止芯棒导向器板142和144之间。第一和第二芯棒导向器板142和144连接到框架110的一部分，如框架端132或支撑120或者也可与框架无关地被支撑。在所示的实施例中，芯棒导向器板142可被框架端132支撑，并且第二芯棒导向器144可支撑在支撑120上。
第一芯棒导向器板142包括一第一凸轮表面，如一凸轮表面槽143，并且第二芯棒导向器板144包括一第二凸轮表面，如一凸轮表面槽145。第一和第二凸轮表面槽143和145位于第一和第二芯棒导向器板142和144的相对面向的表面上，沿轴线202彼此分隔开。每一个槽143和145限定一个围绕转台总成中心轴线202的封闭路线。凸轮表面槽143和145可以彼此成镜面象关系，但不是必须。在所示的实施例中，凸轮表面是槽143和145，但应理解，可用其它的凸轮表面，如外部凸轮表面。
芯棒导向板142和144起芯棒导向器的作用，当芯棒运行在旋转芯棒支撑板230上时，将芯棒300沿封闭芯棒路线320定位。每个芯棒300被支撑在芯棒轴承支撑总成350上围绕芯棒的轴314旋转。芯棒轴承支撑总成350可包括刚性连接到一芯棒滑板356上的一第一轴承壳352和一第二轴承壳354。每个芯棒滑板356支撑在横向件234上可滑动，沿一路线相对于横向件234平移，该路线具有相对于轴线202的径向分量和切向分量。图7和8示出芯棒滑板356相对于横向件234的平移，改变由芯棒轴314到转台总成中心轴线202的距离。在一个实施例中，芯棒滑板能够可滑动地由多个市面上的线性轴承滑动器和滑轨总成支撑在横向件上。因此，每个芯棒300被支撑在旋转芯棒支撑板230上，沿一路线相对于旋转芯棒支撑板平移，该路线具有相对于转台总成中心轴线202的径向和切向分量。合适的滑动器和相配的滑轨358和359是由纽约州华盛顿港的Thomson Incorporated制造的ACCUGLIDECARRIAGES。
每个芯棒滑板356具有第一和第二的圆柱凸轮随动器360和362。第一和第二凸轮随动器360和362分别通过在第一和第二旋转芯棒支撑板230上的槽232，接合凸轮表面槽143和145。当芯棒轴承支撑总成350在旋转芯棒支撑板230上围绕轴线202运行时，凸轮随动器360和362随在芯棒导向器板上的槽143和145运动，从而沿封闭芯棒路线320将芯棒300定位。
伺服电机222可连续地围绕中心轴线202以一基本固定的角速度，驱动可旋转转台总成200。因此，旋转芯棒支撑板230使得芯棒300围绕封闭芯棒路线320连续运动。芯棒300围绕该路线的线速度随着芯棒轴线314距轴线202的距离而增加。由俄亥俄州克里夫兰的Reliance Electric公司生产的4马力HR2000型的伺服电机是一适用的伺服电机222。
第一和第二凸轮表面槽143和145的形状可变化，以使封闭芯棒路线320变化。在一个实施例中，第一和第二凸轮表面槽143和145可包括可交换的，可替换的扇段，使封闭芯棒路线320包括可替换的部分。见图5，凸轮表面槽143和145可沿一包括非圆部分的路线围绕轴线202。在一个实施例中，每个芯棒导向器板142和144可包括多个螺栓结合在一起的板扇段。每个板扇段可具有整个凸轮随动器表面槽143或145的一部分。见图14，芯棒导向器板142可包括一第一板扇段142A，它具有一凸轮表面槽部分143A，和一具有一凸轮表面槽部分143B的第二板扇段142B。卸开一个板扇段并插入一个具有一不同形状凸轮表面槽部分的不同的板扇段，具有一特定形状的封闭芯棒路线320的一部分可用具有一不同形状的另一部分替换。
这样的可交换的板扇段可消除缠绕不同直径和/或页数的卷51时遇到的问题。对于一个给定的封闭芯棒路线，卷51的直径变化会使得当在一个芯子上完成缠绕时，带离开床辊表面的切点位置的相应改变。如果适应大直径卷的芯棒路线用于缠绕小直径的卷，带将在这样一个切点上离开床辊，此点在床辊上比形成带向下个芯子正确转移所希望的切点高。带的这个床辊切点的位移可能造成一个来的芯子“进入”到正在向前面的芯子缠绕的带中，造成带向来的芯子的过早转移。
具有圆形的芯棒路线的现有技术缠绕器，可具有空气鼓风系统或机械的缓冲器防止当缠绕小直径卷时的这种过早转移。当一个来的芯子接近床辊时，空气鼓风系统和缓冲器间断地使在床辊和前一个芯子之间的带偏移，移动带在床辊上的切点。本发明提供的优点是通过替换封闭芯棒路线的部分(从而改变芯棒路线)可适应不同直径卷的缠绕，而不是使带偏移。由于设有芯棒导向器板142和144，它们包括两或多个螺栓结合的板扇段，封闭芯棒路线的一部分，如带的缠绕部分，能够通过卸下一个板扇段并插入具有不同形状凸轮表面部分的不同板扇段，加以改变。
作为说明的例子，表1A列出在图14中示出的凸轮表面槽部分143A的坐标。表1B列出适合用在缠绕较大直径卷的凸轮表面槽部分143B的坐标。表1C列出当缠绕较小直径卷时适合代替部分143B的凸轮表面槽部分的坐标。这些坐标是由中心轴线202测量的。适宜的凸轮槽部分不限于表1A-C所列的这些，应理解，凸轮槽部分可以根据限定任何希望的芯棒路线320的需要修改。表2A列出与用表1A和1B的坐标所描述的凸轮槽部分143A和143B相应的芯棒路线320的坐标。当用表1C替换表1B时，芯棒路线320坐标的变化列在表2B中。
转台式缠绕器，芯棒套装置当芯棒由旋转转台总成200驱动围绕转台总成中心轴线202运行，处于封闭芯棒路线320的装芯部分322和脱芯部分326之间时，芯棒套总成400可脱离地与芯棒的第二端312接合。参见图2和9-12，芯棒套总成400包括多个支撑在旋转套柄支撑410上的套柄450。每个套柄450具有一个芯棒套总成452，可脱开地接合芯棒300的第二端312。芯棒套总成452在轴承456上可旋转地支撑芯棒套454。芯棒套454可脱开地接合芯棒300的第二端312，并支撑芯棒300围绕它的轴线314的芯棒旋转。
每个套柄450支撑在旋转的套柄支撑410上可枢轴旋转，允许套柄450围绕枢轴轴线451由一第一套上位置旋转到一第二脱开位置，其中在第一套上位置芯棒套454接合一个芯棒300，在第二脱开位置芯棒套454从芯棒300脱开。第一套上的位置和第二脱开的位置示于图9。每个套柄450支撑在围绕转台总成中心轴线202的一个路线中旋转的套柄支撑上，其中，套柄旋转枢轴451和转台总成中心轴线202之间的距离是作为套柄450围绕轴202的位置的函数进行变化。因此，当芯棒由旋转的转台总成200驱动围绕封闭芯棒路线320运行时，每个套柄和配套的芯棒套454能跟踪它的相应的芯棒300的第二端312。
旋转的套柄支撑410包括一个套柄支撑毂420，毂420由轴承221可旋转地支撑在邻近直立框架端134的支撑120上。该总成的各部分剖面示于图2和9，以便澄清结构。一个伺服电机422安装在或邻近于直立的框架端134，通过一个皮带或一个链条424和皮带轮或链轮426，向毂420提供扭矩，驱动毂420围绕转台总成中心轴线202旋转。控制伺服电机422相对于一参考确定旋转的套柄支撑410的旋转相位，该参考是床辊59围绕它的旋转轴线角位置的函数，并且是床辊59累积转数的函数。特别地，支撑410的位置在一个卷的缠绕周期内可相对于床辊59的位置定位，从而，柄支撑410的旋转与转台总成200的旋转同步。伺服电机222和422都装有一制动器。该制动器防止当缠绕装置不运行时，转台总成200和柄支撑410的相对旋转，从而防止芯棒300的扭转。
旋转的套柄支撑410还包括一个旋转的套柄支撑板430，它刚性地连接到毂420，并基本垂直于转台总成中心轴线202延伸。旋转板430围绕毂420上的轴线202被驱动旋转。多个套柄支撑件460支撑在旋转板430上，以相对于旋转板430运动。每个套柄450可枢轴旋转地连接一个套柄支撑件460，使套柄450可围绕枢轴451转动。
参见图10和11，每个套柄支撑件460是可滑动地支撑在板430的一部分上，如螺栓固定到旋转板430上的一托432上，以沿一路线相对于旋转板430平移，该路线具有相对于转台总成中心轴线202的径向和切向分量。在一个实施例中，滑动套柄支撑件460由多个市场上销售的线性轴承滑动器和滑轨总成359支撑在一托432上。滑动器358和滑轨359可固定(如用螺栓)到各托432和支撑件460上，以致固定到托432上一个滑动器358可滑动地接合支撑件460上的一滑轨359，并且固定到支撑件460上的一滑动器358可滑动地接合固定到托432上的一滑轨359。
芯棒套总成400还包括一定位各套柄枢轴451的枢轴定位导向器。枢轴定位导向器定位各套柄枢轴451，将每个枢轴451和轴202之间的距离作为套柄450围绕轴202的位置的函数改变。在图2和9-12所示的实施例中，枢轴定位导向器包括一个静止的枢轴定位导向板442。枢轴定位导向板442大致垂直于轴202延伸，并邻近沿轴线202旋转的套柄支撑板430定位。定位板442可刚性地连接支撑120，使旋转套柄支撑板430相对于定位板442旋转。
定位板442具有一面向旋转支撑板430的表面444。一凸轮表面，如凸轮表面槽443位于表面444，面向旋转支撑板430。每个滑动套柄支撑件460具有一个配套的凸轮随动器462，随动器462接合凸轮表面槽443。当旋转板430围绕轴线202移动支撑件460时，凸轮随动器462随槽443运动，从而相对于轴线202定位套枢轴451。槽443的形状可相应于槽143和145的形状，当芯棒由旋转芯棒支撑200驱动围绕封闭芯棒路线运行时，使得每个套柄和配套的芯棒套454能跟踪它的相应芯棒300的第二端。在一个实施例中，沿芯棒端312被装在套中的封闭芯棒路线部分，槽443可具有与在芯棒导向板144中的槽145基本同一的形状。在芯棒端312没有套住的封闭芯棒路线的部分，443可具有一圆弧形(或其它适当形状)。作为说明，表3A和3B共同列出适合与凸轮随动器槽143A和143B一起用的槽443的坐标，槽143A和B的坐标在表1A和1B中列出。相似地，表3A和3C共同列出适合与凸轮随动器槽143A和143C一起用的槽443的座标，在表1A和1C列出了槽143A和143C的座标。
每个套柄450包括多个凸轮随动器，它们被支撑在套柄上并可围绕套柄枢轴451枢轴旋转。支撑在套柄上的凸轮随动器接合静止的凸轮表面，使套柄450在套住和没套住位置之间进行旋转。参见图9-12，每个套柄450包括一第一套柄延长部453和一第二套柄延长部455。套柄延长部453和455由位于套柄枢轴451的它们的近端向它们的远端彼此基本垂直延伸。套柄450具有在枢轴451的位置安装到支撑件460上的U形的结构。套柄延长部453和455围绕枢轴451作为刚体旋转。芯棒套454支撑在延长部453的远端。至少一个凸轮随动器支撑在延长部453上，并至少一个凸轮随动器支撑在延长部455上。
在图10-12所示的实施例中，一对圆柱体凸轮随动器474A和474B支撑在枢轴451和芯棒套454之间的延长部453上。凸轮随动器474A和474B围绕枢轴451可与延长部453一同枢轴旋转。凸轮随动器474A，B支撑在延长部453上，围绕轴475A和475B旋转，轴475A和475B相互平行。在芯棒套处于被套上的位置(图9的上套柄)时，轴475A和475B平行于套柄支撑件460相对于旋转套柄支撑板430滑动的方向。当芯棒套处在脱开位置(图9的下套柄)，轴475A和B平行于轴线202。
每个套柄450还包括一第三圆柱凸轮随动器476，它支撑在套柄延长部455的远端。凸轮随动器476围绕枢轴451可与延长部455一同枢轴旋转。第三凸轮随动器476支撑在延长部455上，围绕轴477旋转，轴477垂直于轴475A和475B，随动器474A和B围绕轴475A和475B旋转。在芯棒套处于未被套上的位置时，轴477平行于套柄支撑件460相对于旋转套柄支撑板430滑动的方向。当芯棒套处在套上的位置时，轴477平行于轴线202。
芯棒套总成400还包括多个具有凸轮随动器表面的凸轮随动器件。每个凸轮随动器表面可由至少凸轮随动器474A，474B和476之一接合，在套住和脱开的位置之间，使套柄450围绕套柄枢轴451旋转，并在套住和脱开的位置保持套柄450。图13是一等角视图，示出四个套柄450A-D。示出的套柄450A是由一脱开的位置向一套上的位置枢轴旋转。套柄450B是在套上的位置。套柄450C是在由一套上的位置向脱开的位置枢轴旋转。套柄450D是在一脱开的位置。图13示出，当在每个套柄支撑件460上的凸轮随动器462跟踪在定位板442中的槽443时，形成套柄450枢轴旋转的凸轮随动器件。为清楚起见，图13中省去了旋转支撑板430。
见图9和13，芯棒套总成400包括一个打开的凸轮件482，它具备一打开的凸轮面483；一保持打开的凸轮件484，它有一保持打开凸轮面485(图9)；一个关闭凸轮件486，它包括一关闭的凸轮面487；和一保持关闭的凸轮件488，它包括一保持关闭的凸轮面489。凸轮面485和489可基本是平的平行表面，它们垂直于轴线202延伸。凸轮表面483和487基本是三维的凸轮表面。凸轮件482，484，486和488最好是静止的，并可支撑(未示出支撑)在任何刚性的基础上，包括框架110，但不限于它。
当旋转板430使套柄450围绕轴线202运动时，在脱芯部分326之前，凸轮随动器474A接合三维打开的凸轮表面483，从而将套柄450(如图13中的套柄450C)由套上的位置向脱开的位置转动，使得缠绕带的芯能够被脱芯装置2000由芯棒300脱下。然后在旋转的套柄450(如图13中的套柄450D)上的凸轮随动器476接合凸轮表面485，将套柄保持在脱开的位置，直到沿着部分322一个空的芯子302能被装芯装置1000装到芯棒300上。在带缠绕部分324的上游，在套柄(如图13中的套柄450A)上的凸轮随动器474A接合关闭凸轮表面487，将套柄450由脱开位置旋转到套住的位置。在套柄(如图13中的套柄450B)上的凸轮随动器474A和B然后接合凸轮表面489，在带的缠绕当中将套柄450保持在套住的位置。
图9和13所示的凸轮随动器和凸轮表面的设置具有的优点是，当套柄枢轴451的径向位置相对于轴线202运动时，套柄450可旋转到套住和脱开的位置。如在PCMC的手册01-012-ST003的第一页和PCMC手册01-013-ST011的第三页所示出的PCMC的系列150转台式缠绕器那样的，用于套住或脱开芯棒的一个典型的圆柱凸轮的设置要求一个使芯棒套上和脱套的联动系统，并且不适应具有到转台轴线202的距离是可变的枢轴的套柄。
芯传动辊装置和芯棒辅助装置参见图1和15-19，根据本发明的带缠绕装置包括一芯子传动装置500，一芯棒装芯辅助装置600和一套芯棒辅助装置700。芯子传动装置500的设置是为了驱动芯子302到芯棒300上。芯棒辅助装置600和700的设置是为了在装芯和套芯棒时支撑和定位脱套的芯棒。
具有当转台在静止时将一芯子驱动到芯棒上的单个芯传动辊的转台式缠绕器在本领域是周知的。这样的设置在芯棒和单个传动辊之间形成一个将芯子驱动到静止芯棒上的间隙。本发明的传动装置500包括一对芯传动辊505。芯传动辊505沿着位于封闭芯棒路线320的装芯部分322的基本直线部分的相对侧。一个芯子传动辊505A位于封闭芯棒路线320之外，另一个芯子传动辊505B位于封闭芯棒路线320内，使芯棒在芯子传动辊505A和505B的中间运行。芯传动辊505合作接合一个由装芯装置1000至少部分地运送到芯棒上的芯子。芯传动辊505完成芯子302到芯棒300上的驱动。
芯传动辊505被支撑围绕平行的轴线旋转，并由伺服电机通过皮带和皮带轮驱动旋转。芯传动辊505A和它的配套伺服电机510由一框架延伸部515支撑。芯传动辊505B和它的配套电机511(示于图17)被支撑120的延伸部支撑。芯传动辊505可被支撑围绕相对于芯棒轴线314和芯棒路线320的装芯部分322倾斜的轴旋转。见图16和17，芯传动辊505倾斜，以一个基本平行于芯棒轴的速度分量和基本平行于至少一部分装芯部分的速度分量运送芯子302。例如，如图15和16所示，芯传动辊505A被支撑围绕轴615旋转，轴615相对于芯棒轴314和装芯部分322倾斜。因此，当芯棒沿装芯部分322运动时，芯传动辊505能将芯子302传送到芯棒300上。
见图15和16，芯棒的辅助总成600被支撑在封闭芯棒路线320外，并定位支撑在第一和第二芯棒端310和312中间的脱套芯棒300。在图1中未示出芯棒辅助总成600。芯棒辅助总成600包括一可旋转的芯棒支撑610，它的设置是用于沿封闭芯棒路线320的装芯部分322的至少一部分支撑一脱套的芯棒300。芯棒支撑610稳定芯棒300，并减少脱套芯棒300的振动。芯棒支撑610从而将芯棒300与由装芯装置1000送到芯棒第二端312上的芯子302对准。
芯棒支撑610被支撑围绕轴615进行旋转，轴615相对于芯棒轴314和装芯部分322倾斜。芯棒支撑610包括一大致是螺旋线的芯棒支撑表面620。芯棒支撑表面620具有一平行于轴615测量的变化的螺距，和垂直于轴615测量的变化的半径。螺旋支撑表面620的螺距和半径变化，沿封闭芯棒路线支撑芯棒。在一个实施例中，螺距可随螺旋支撑面620的半径减小而增加。在常规的分度转台总成中用的常规芯棒支撑，是支撑在装芯中静止的芯棒。支撑表面620的变化螺距和半径使支撑表面620能沿一个非线性的路线接触并支撑一个运动的芯棒300。
因为芯棒支撑610被支撑围绕轴615旋转，芯棒支撑610可共用驱动芯传动辊505A的电机。见图16，芯棒支撑610是由一个伺服电机510通过传动系630驱动，电机510是驱动芯传动辊505A旋转的同一电机。由电机510驱动的轴530被接合到并穿过辊505A。芯棒支撑610由轴承540在轴530上支撑可旋转，使得不被轴530驱动。轴530穿过芯棒支撑610到传动系630。传动系630包括皮带轮634，它由皮带轮632通过皮带631驱动，和皮带轮638，它由皮带轮636通过皮带633驱动。皮带轮632，634，636和638的直径选择的使芯棒支撑610的旋转速度减少到芯传动辊505A的大约一半。
控制伺服电机510确定芯棒支撑610相对于一参考位置的旋转相位，该参考位置是床辊59围绕它的旋转轴角位置的函数，并是床辊59累计转数的函数。特别地，在一个卷缠绕的周期内，支撑610的旋转位置可相对于床辊59的位置定相，从而使支撑160的旋转位置与转台总成200的旋转位置同步。
见图17-19，芯棒套辅助总成700被支撑在封闭芯棒路线320内，被定位使芯棒上套时支撑脱套的芯棒300，并使芯棒端312与芯棒套454对准。芯棒套辅助总成700包括一个可旋转的芯棒支撑710。可旋转的芯棒支撑710的设置是在芯棒的第一和第二端310和312中间支撑脱套的芯棒300。芯棒支撑710在封闭路线320的装芯部分322和带缠绕部分324中间的封闭路线的至少一部分支撑芯棒300。可旋转的芯棒支撑710可由一个伺服电机711驱动。如图17-19所示，芯棒套辅助总成700，包括芯棒支撑710和伺服电机711，可由水平延伸的静止支撑120支撑。
可旋转芯棒支撑710具有一基本螺旋线的芯棒支撑表面720，它具有一变化的半径和螺距。支撑表面720接合芯棒300，将它们定位以便用芯棒套454接合。可旋转的芯棒支撑710在一枢轴臂730上支撑可旋转，臂730具有一U形第一端732和一第二端734。支撑710被支撑围绕一水平轴715旋转，水平轴715邻近臂730的第一端732。枢轴臂730在它的第二端734被支撑围绕一静止的水平轴717枢轴旋转，水平轴717与轴715间隔开。当枢轴臂730围绕轴717枢轴旋转时，轴715的位置是在一个弧上运动。枢轴臂730包括一个凸轮随动器731，它由第一和第二端732和734中间的枢轴臂表面伸出。
具有一个偏心凸轮表面槽741的旋转凸轮板740围绕一静止的水平轴742被驱动旋转。凸轮随动器731接合在旋转凸轮板740上的凸轮表面槽741上，从而围绕轴717周期地枢轴旋转臂730。当芯棒沿封闭芯棒路线320的一预定部分运行时，臂730和旋转支撑710的围绕轴717的枢轴转动，使旋转支撑710的芯棒支撑表面720周期地接合一个芯棒300。从而芯棒支撑表面720将芯棒300的未被支撑的第二端312定位，以便上套。
芯棒支撑710和旋转凸轮板740的旋转是由伺服电机711进行。伺服电机711驱动围绕皮带轮754的皮带752，皮带752通过轴755连接皮带轮756。皮带轮756又驱动围绕轮762，764和惰轮766的盘旋皮带757。轮762的旋转使凸轮板740连续旋转。轮764的旋转使芯棒支撑710围绕它的轴715旋转。
虽然如图所示的旋转凸轮板740具有一凸轮表面槽，但在另一个实施例中，旋转凸轮板740可具有一外凸轮表面，用于形成臂730的枢轴转动。在所示的实施例中，伺服电机711形成凸轮板740的旋转，从而形成芯棒支撑710围绕轴717的周期枢轴转动。伺服电机711被控制相对于一参考确定芯棒支撑710的旋转相位和芯棒支撑710的周期的枢轴旋转相位，该参考是床辊59围绕它的旋转轴的角位置的函数，并是床辊59累计转数的函数。特别地，在一个卷的缠绕周期内，芯棒支撑710的枢轴旋转和芯棒支撑710的旋转可相对床辊位置定相。芯棒支撑710的旋转位置和芯棒支撑710的枢轴位置从而可与转台总成200同步。另外，伺服电机222或是422之一也可通过一个正时链或其它适当的齿轮设置，用于驱动凸轮板740的旋转。
在所示的实施例中，盘旋皮带757既驱动凸轮板740的旋转，也驱动芯棒支撑710围绕它的轴715的旋转。但在另一实施例中，盘旋皮带757可由两个分开的皮带代替。例如，第一皮带形成凸轮板740的旋转，第二皮带形成芯棒支撑710围绕它的轴线715的旋转。第二皮带可由第一皮带通过一皮带轮驱动，或者另外，每个皮带由伺服电机722通过分开的皮带轮驱动向芯子加粘结剂的装置一旦芯棒由一芯棒套454接合，芯棒便沿封闭芯棒路线向带的缠绕部分324运行。在装芯部分322和带缠绕部分324中间，一个加粘结剂的装置800向支撑在运动的芯棒300上的芯子302加粘结剂。加粘结剂的装置800包括多个上胶喷嘴810，被支撑在胶喷嘴架820上。每个喷嘴810通过一个输送管812与一个加压的液体粘结剂容器(未示出)连接。胶喷嘴具有一个单向阀球尖，当球尖压缩接合一表面，如芯子302的表面，由尖部放出粘结剂流。
胶喷嘴架820支撑在一对支撑臂825的端部上可枢轴旋转。支撑臂825由一框架横向件133伸出。横向件133在直立框架件132和134之间水平延伸。胶喷嘴架820由一个驱动器总成840驱动，围绕一个轴828可枢轴旋转。轴828平行于转台总成中心轴线202。胶喷嘴架820具有带有一圆柱凸轮随动器的臂830。
驱动器总成840用于枢轴旋转胶喷嘴架，总成840包括一个连续旋转盘842和一个伺服电机822，这两件可由框架横向件133支撑。在臂830上运送的凸轮随动器接合一个偏心凸轮随动器表面槽844，它位于驱动器总成840的连续旋转盘842中。盘842由伺服电机822连续旋转。当芯棒300沿封闭的芯棒路线运动时，驱动器总成840使胶喷嘴架820围绕轴828周期地枢轴旋转，使胶喷嘴810跟踪每个芯棒300的运动。因此，不停止芯棒300沿封闭路线320的运动，胶能加到支撑在芯棒300的芯子302上。
当喷嘴810接合芯子302时一个芯旋转总成860使每个芯棒300围绕它的轴314旋转，从而使粘结剂围绕芯子302分布。芯子旋转总成860包括一个伺服电机862，它使两个芯棒旋转皮带834A和843B连续运动。见图4，20A和20B，芯旋转总成860可支撑在框架横向件133的延伸部133A上。伺服电机862连续驱动围绕皮带轮865和867的皮带864。皮带轮867驱动轮836A和836B，它们分别又驱动围绕皮带轮868A和868B的皮带834A和834B。当芯棒300在胶喷嘴810下沿封闭芯棒路线320运动时，皮带834A和834B接合芯棒传动轮338，并旋转芯棒300。因此，当芯子302接合胶喷嘴810时，每个芯棒和它的配套芯子302沿封闭芯棒路线320平移，并围绕芯棒轴314旋转。
控制伺服电机822，相对于一参考确定胶喷嘴架820的周期枢轴旋转的相位，该参考是床辊59围绕它的旋转轴的角位置的函数，和床辊59累计转数的函数。特别地，在一个卷缠绕的周期内，胶喷嘴架820的枢轴旋转位置可相对于床辊59的位置定相。胶喷嘴架820的周期枢轴转动从而与转台总成200旋转同步。胶喷嘴架820的枢轴旋转与转台总成200的旋转同步，使当每个芯棒在胶喷嘴810下通过时，胶喷嘴架820围绕轴828枢轴转动。胶喷嘴810从而沿封闭芯棒路线320的一部分跟踪每个芯棒的运动。另外，旋转凸轮板844也可由伺服电机222或422中之一通过一定时链或其它适当的齿轮设置间接驱动。
在另一实施例中，胶可由一装在封闭芯棒路线内的涂胶(gravure)旋转辊施加到运动的芯子上。该辊可围绕它的轴旋转，使它的表面周期地浸入在一个胶浴之中，并且一个刮刀可用于控制在该辊表面上的胶厚度。该辊的旋转轴线可基本平行于轴线202。封闭芯棒路线320可包括一个在装芯部分322和带的缠绕部分324中间的圆弧部分。封闭芯棒路线的圆弧部分可与该辊表面同心，使得芯棒300运送它们的配套芯子302与该辊的涂胶表面的弧形部分辊动接触。然后涂胶的芯子302由该辊的表面向封闭芯棒路线的带的缠绕部分324运动。另外，也可设置一个偏移的涂胶(gravure)装置，该装置可包括一第一蘸胶辊，它至少部分地浸到胶浴中，和一个或多个传递辊，由第一蘸胶辊向芯子302转移胶。
装芯装置在图1和图21-23中示出将芯子302送到运行的芯棒300上的装芯装置1000。装芯装置包括一个芯漏斗1010，一个装芯回转车1100和在转台式缠绕器100和装芯回转车1100中间的芯导向器总成1500。图21是装芯装置1000的后透视图。图21也示出脱芯装置2000的一部分。图22是从平行于转台总成中心轴202看的部分剖的装芯装置1000的端视图。图23是部分剖的芯导向器总成1500的端视图。
见图1和21-23，装芯回转车1100包括一个静止的框架1110。静止的框价可包括垂直直立的框架端1132和1134，和一框架横向支撑1136，支撑1136在框架端1132和1134中间延伸。另外，装芯回转车1100也可悬臂形式地支撑在一端。
在所示的实施例中，一环形皮带围绕邻近框架端1132的多个皮带轮1202传动。同样，一个环形皮带1210围绕邻近框架端1134的多个皮带轮1212传动。这两个皮带围绕它们相应的轮由一个伺服电机1222驱动。多个支撑杆1230将芯盘1240可枢轴旋转地连接到装在皮带1200和1210上的凸起1232上。在一个实施例中，一个支撑杆1230可由一芯盘1240每端伸出。在另一个实施例中，支撑杆1230在安装到皮带1200和1210上的凸起1232之间呈平行环绕延伸，每个芯盘1240可悬挂在一个支撑杆1230上。芯盘1240在环形皮带1200和1210间延伸，并由环形皮带1200和1210在一个封闭芯盘路线1241中运送。伺服电机1222可控制，相对于一参考，确定芯盘运动的位相，该参考是床辊59围绕它的旋转轴的角位置的函数，和床辊59累计转数的函数。特别地，在一个卷的缠绕周期内，芯盘的位置可相对于床辊59的位置确定相位，从而使芯盘的运动与转台总成200的旋转同步。
芯漏斗1010在芯回转车1100上垂直支撑，并保持芯子302的供给。在漏斗1010中的芯子302由重力供给到多个旋转的带槽的轮1020，这些轮1020位于封闭芯盘路线上。带槽的轮1020，可由伺服电机1222驱动旋转，向每个芯盘1240送出一个芯子302。另外，也可用一个带凸起的皮带代替带槽的轮拾取一个芯子并在每个芯盘放一个芯子。当芯盘在带槽的轮1020下通过时，一个芯盘支撑表面1250(图22)定位芯盘由带槽的轮1020接受一个芯子。在芯盘1240中支撑的芯子302围绕封闭的芯盘路线1241运动。
见图22，芯子302是在盘1240中沿封闭盘路线1241的至少一部分运送，封闭路线1241是与封闭芯棒路线320的装芯部分322对准的。装芯输送器1300邻近封闭盘路线1241的一部分设置，封闭盘路线对准装芯部分322。装芯输送器1300包括一个环形皮带1310，它被一伺服电机1322围绕皮带轮1312驱动。环形皮带1310具有多个接合保持在盘1240中的芯子302的刮板1314。刮板1314接合保持在盘1240中的一个芯子302，并将芯子302至少部分从盘1240推出，使得芯子302至少部分接合一个芯棒300。刮板1314不必将芯子302完全从盘1240推出到芯棒300上，仅是足够的远使得芯子302被芯传动辊505接合即可。
环形皮带1310倾斜，使得件1314，以一个基本平行芯棒轴线的速度分量和一个基本平行至少部分封闭路线320的装芯部分322的速度分量，接合保持在盘1240中的芯子302。在所示的实施例中，芯盘1240垂直运送芯子302，装芯输送器1300的刮板1314，以一个垂直速度分量和一个水平速度分量，接合芯子302。伺服电机1322被控制的，相对于一个参考，确定刮板1314的位置相位，参考是床辊59围绕它的旋转轴的角位置的函数，是床辊累计转数的函数。特别地，在一个卷的缠绕周期内，刮板1314的位置可相对床辊59的位置确定相位。从而，刮板1314的运动可与芯盘1240的位置同步，并与转台总成200的旋转位置同步。
在装芯回转车1100和转台式缠绕器100中间的芯导向器总成1500包括多个芯导向器1510。当芯子302由装芯输送器1300从芯盘1240送出时，芯导向器相对于芯棒300的第二端312定位芯子302。芯导向器1510支撑在围绕皮带轮1514传动的环形皮带输送器1512上。皮带输送器1512由伺服电机1222，通过一个轴和耦合装置(未示出)驱动。芯导向装置1510从而与芯盘1240保持对准。芯导向器1510在皮带输送器1512中间平行环绕地延伸，并由输送器1512围绕一封闭芯导向路线1541运行。
封闭芯导向路线1541的至少一部分对准封闭芯盘路线1241的一部分，和封闭芯棒路线320的装芯部分322的一部分。每个芯导向器1510包括一个芯导向通道1550，通道1550由邻近装芯回转车1100的芯导向器1510的一个第一端延伸到邻近转台式缠绕器100的芯导向器1510的第二端。当芯导向器通道1550由芯导向器1510的第一端向第二端延伸时，芯导向通道1550收敛。这个收敛帮助将芯子302相对芯棒300的第二端312对准中心。在图1中，邻近芯回转车的芯导向器1510的第一端处的通道1550是喇叭口状，以适应由芯盘1240推出的芯子302的某些对不准的情况。
脱芯装置图1，24和25A-C示出将卷51由脱套的芯棒300上去掉的脱芯装置2000。脱芯装置2000包括一个环形输送器皮带2010和支撑在框架2002上的伺服传动电机2022。输送器皮带2010在邻近脱芯部分326的封闭芯棒路线下垂直设置。环形输送器皮带2010由一传动皮带2034和伺服电机2022连续驱动。输送器皮带2010运送多个在皮带2010上等间距的条板2014(图24中两个条板)。条板2014以一个线速度V运动(图25A)。当芯棒沿脱芯部分326运动时，每个条板2014接合支撑在一个芯棒300上的一个卷51的端部。
控制伺服电机2022，相对于一个参考，确定条板2014的位置相位，参考是床辊59围绕它的旋转轴的角位置的函数，和床辊累计转数的函数。特别地，在一个卷的缠绕周期内，刮板2014的位置可相对床辊59的位置确定相位。从而，条板2014的运动可与转台200的旋转同步。
当芯棒300沿封闭芯棒路线的脱芯部分326的直线部分运动时，带条板的输送器皮带2010与芯棒轴314成角度。对于给定的沿脱芯部分的芯棒速度和皮带输送器条板的速度V，在输送器2010和芯棒轴314之间的夹角A如此选择，使得条板2014以基本平行芯棒轴线314将卷推出芯棒300的第一速度分量V1和基本平行脱芯部分326的直线部分的第二速度分量V2接合每一个卷51。在一个实施例中，角A可约为4-7度。
如图25A-C所示，条板2014相对于输送器皮带2010成角度，以便具有一个卷的接合面，该面与皮带2010的中心线形成等于A的角。条板2014的带角的卷接合面基本垂直于芯棒轴线314，从而垂直地接合卷51的端部。一旦卷51由芯棒300除去，芯棒300沿封闭芯棒路线运动到装芯部分322以接受另一个芯子302。在某些情况下希望由芯棒脱除一个空芯子。例如当转台式缠绕器启动时，或如果没有带缠绕在一个特定的芯子302上时，可能希望除去一个空芯子，因此，各条板2014可具有一个可变形的橡胶尖端2015，当缠绕带的芯子由芯棒推出时，滑动接合芯棒。因此，条板2014既接触芯子302也接触芯子302上缠绕的带，并具有由芯棒脱除空芯子(即在上未缠绕带)的能力。
卷的排出装置图21示出在脱芯装置2000的下游设的一卷排出装置4000，用于由脱芯装置2000接受卷51。一对传动辊2098A和2098B接合离开芯棒300的卷51，并将卷51推向卷排出装置4000。卷排出装置4000包括一个伺服电机4022和一个支撑在框架4010上的可选择转动的排出件4030。可转动的排出件4030支撑第一组卷接合臂4035A和第二组相对延伸的卷接合臂4035B(图21示出三个臂4035A和三个臂4035B)。
在正常操作时，由卷排出装置4000接受的卷51被连续传动辊4050运到一第一接收站，如储存箱或其它适当的容器。辊4050可由伺服电机2022通过一个齿轮系或皮带轮系驱动，具有比条板2014的速度高一固定百分数的表面速度。辊4050因此可接合卷51，并以一个高于卷被条板2014推进的速度运送卷51。
在一些情况中，希望将一个或多个卷51引向一第二排出站，如一处理箱或回收箱。例如，在带缠绕装置90启动时会生产出一些不合格的卷51，或另外，在装置90的任何运行时间可用一个卷的测定装置测出不合格的卷51。伺服电机4022可手动或自动控制间断地以约180度的增量将件4030旋转。每次件4030旋转180度，一组卷接合臂4035A或4035B接合在那个瞬间支撑在辊4050上的卷51。这卷由辊4050提升，并引向排出站。在件4030的增量旋转结束，另一组臂4035A或4035B到位接合下个不合格的卷。
芯棒说明图26是本发明的芯棒300的部分剖面图。芯棒300沿芯棒纵轴314由第一端310延伸到第二端312。每个芯棒包括一棒体3000，一支撑在芯棒300上的可变形芯接合件3100，和在芯棒第二端上的一个芯棒头3200。芯棒体3000可包括一钢管3010，一钢端片(endpiece)3040，和一非金属的复合物芯棒管3030，它在钢管3010和钢端片3040中间延伸。
至少一部分芯接合件3100可由一第一形状变形成为一第二形状，以便装芯装置1000将芯子放在芯棒300上之后，接合一个空芯子302的内表面。芯棒头3200可能够滑动地支撑在芯棒300上，并且相对于芯棒体3000可位移，以便将可变形的芯接合件3100从第一形状变形成为一第二形状。芯棒头由一个芯棒套454使得相对于芯棒体3000可位移。
可变形芯接合件3100可包括一个或多个弹形可变形聚合物环3110(图10)，它们径向地支撑在钢端片3040上。“弹性可变形”的意思是件3100可在一个负荷下由第一形状变成第二形状，并且在负荷去除后件3100基本返回到第一形状。芯棒头可相对于端片3040位移，压缩环3110，从而使环3100在径向向外方向压紧接合芯子302的内径。图27示出可变形芯接合件3100的变形。图28和29是头3200的部分放大图，示出相对于钢端片3040的头3200的运动。
现更细地涉及芯棒300的部件，第一和第二轴承座352和354具有轴承352A和354A，用于支撑钢管3010可围绕芯棒轴314旋转。芯棒传动轮338和惰轮339设置在轴承座352和354中间的钢管3010上。芯棒传动轮338是固定到钢管3010上，并且惰轮339由惰轮轴承339A可旋转地支撑在轴承座352的延伸部上，使惰轮339相对于钢管3010可自由地回转。
钢管3010包括一个台阶3020，用于接合传送到芯棒上的芯子302的端部。如图26所示，台阶3020最好是截圆锥体形，并可具有一带纹理的表面，限制芯子302相对于芯棒体3000的旋转。截圆锥体形的台阶表面3020可通过多个轴和径向延伸的槽3022形成刻纹。槽3022可以是围绕台阶3020的圆周均匀间隔开的。槽可随图26中的左侧到右侧轴向延伸地具有锥度，并且每个槽3022沿其长度的任何位置可具有一基本三角形的截面，带有一个较宽的附在台阶3020上的底部和一个较窄的用于接合芯子端部的顶部。
钢管3010具有一个由台阶3020伸出的减小直径的端3012(图26)。复合材料芯棒管3030由一第一端3032伸到第二端3034。第一端3032延伸在钢管3010的减小直径端3012的上面。复合材料芯棒管3030的第一端3032，如由粘结剂结合，连接到减小直径端3012。复合材料芯棒管3030可包括一碳复合材料结构。见图26和30，复合材料芯棒管3030的第二端3034连接到钢端片3040。端片3040具有一第一端3042和第二端3044。端片3040的第一端3042装配在复合材料芯棒管3030的第二端3034内，并连接到它上。
可变形的芯接合件3100沿芯棒轴314在台阶3020和头3200之中间隔分布。可变形芯结合件3100可包括一个圆环，它具有比端片3040一部分的外径大的内径，并可在端片3040上被径向地支撑。如图30所示，可变形芯接合件3100在端片3040上的台阶3041和在头3200上的台阶3205之间可轴向延伸。
件3100最好具有径向接合一个芯子的基本圆形的连续表面。一个环形件3100可提供一个适合的连续表面。一个径向接合芯子的基本圆形的连续表面具有的优点是，将一个芯子限制到芯棒上的力可分布开，而不是集中起来。常规芯锁定凸缘形成的集中的力会造成芯子的撕列或穿孔。“基本圆形连续”的意思是件3100的表面接合芯子的内表面圆周的至少约51％，至少约75％更好，最好是至少90％。
可变形的芯接合件3100可包括两个由硬度计“A”40的尿烷制的弹性可变形的环3110A和3110B，和三个由较硬的硬度计“D”60的尿烷制的环3130，3140和3150。各环3110A和3110B具有一个不间断的圆形连续表面3112，用于接合一个芯子。环3130和3140可具有Z形截面，用于分别接合台阶3041和3205。环3150可具有一基本T形的截面。环3110A在环3130和3150间延伸，并与它们连接。环3110B在环3150和3140间延伸并与它们连接。
头3200在衬套3300上可滑动地支撑，使头3200可相对于端片3040轴向位移。合适的衬套3300是带有LEMPCOAT15涂层的LEMPCOLOY为基的材料制的。这样的衬套是由俄亥俄州的克里夫兰市的LEMPCO工业公司制造的。如图30所示，当头3200沿轴314向端片3040位移时，可变形芯接合件3100在台阶3041和3205间被压缩，使得环3110A和3110B径向向外压紧。
如图28和29所示，头3200相对于端片3040的轴向运动被一个带螺纹的紧固件3060限制。紧固件3060具有一个头部3062和一个螺丝杆3064。螺丝杆3064通过在头3200中一个轴向延伸的孔3245延伸，并旋拧入一个塞孔3045，它位于端片3040的第二端3044中。头部3062相对于孔3245的直径扩大，从而限制头3200相对于端片3040的轴向位移。一个螺旋弹簧3070位于端片3040的端3044和头3200中间，从芯棒体偏压芯棒头。
一旦一个芯子装在芯棒300上，芯棒套总成形成压缩环3110A和3110B的驱动力。如图28所示，芯棒套454接合头3200，从而压缩弹簧3070，并使头向端部3044沿芯棒轴线314轴向滑动。头3200的这个相对于端片3040的运动压缩环3110A和3110B，使得它们径向向外变形，形成基本上凸的表面3112以接合在芯棒上的一个芯子。一旦在芯子上缠绕带完成，并且芯棒套454缩回，弹簧3070轴向推压头3200离开端片3040，从而使环3110A和3110B返回到它们的原来基本圆柱的未变形的形状。然后脱芯装置可由芯棒除去芯子。
芯棒还包括一个抗旋转件，用于限制芯棒头3200围绕轴314相对于芯棒体3000的旋转。抗旋转件可包括一个固定螺丝3800。固定螺丝3800旋拧到一个塞孔中，此塞孔垂直头3040的端部3044中的塞孔3045并与其相交。固定螺丝3800支靠着螺纹紧固件3060，防止紧固件3060由端片3040松驰。固定螺丝3800由端片3040伸出，并被在头3200中的一个轴向延伸的槽3850接收。拉长的槽3850允许头3200相对于端片3040的的轴向滑动，而固定螺丝3800与槽3850的侧面的接合，阻止头3200相对于端片3040的旋转。
另外，可变形芯接合件3100也可包括一个当压缩时，如被弹性压紧，径向向外弹性变形的金属部件，例如，可变形芯接合件3100可包括一个或多个具有圆周间隔开轴向伸长槽的金属环。当芯棒第二端被套上，通过滑动的头的运动该环被压缩时，在每对相邻槽间的环圆周间隔开的部分径向向外变形。
伺服电机控制系统带缠绕装置90可包括一个控制系统，用于确定相对于共同的位置参考的数个独立被驱动的部件的相位，使得部件中一个的位置可与一个或多个其他部件的位置同步。“独立被驱动”的含义是部件的设置在机械上不是通过齿轮系，皮带轮，机械连杆，凸轮机构和其它机械装置等耦合。在一个实施例中，每个独立被驱动的部件位置可相对于一个或多个其它部件用电子装置定相位，如通过使用电子齿轮传动比或电子凸轮。
在一个实施例中，独立被驱动的部件的位置是相对于一个共同的参考确定相位，这个参考是床辊59围绕它的旋转轴线的角位置的函数，并是床辊59累计转数的函数。特别地，在一个卷缠绕周期内，各独立被驱动的部件相对于床辊59的位置可确定相位。
床辊59的每一转，相应于一个卷缠绕周期的一个分数。一个卷的缠绕周期可定义为相等360度的增量。例如，在每个带缠绕卷上有六十四个11又1/4英寸的页，床辊的圆周是45英寸，那么每一个床辊转缠绕四个页，床辊每转16转完成一个卷的周期(缠绕一个卷51)。因此，床辊59的每一转相应于一个360度的卷缠绕周期的22.5度。
独立的被驱动部件可包括由电机222(如4HP伺服电机)驱动的转台总成200；由电机422(如4HP伺服电机)驱动的旋转芯棒套柄支撑410；由2HP伺服电机510驱动的辊505A和芯棒支撑610(505A和芯棒支撑610机械耦合)；由电机711(如2HP伺服电机)驱动的芯棒套支撑710；由电机822(如2HP伺服电机)驱动的胶喷嘴架驱动器总成840；由2HP伺服电机1222驱动的芯回转车1100和芯导向器总成1500(芯回转车1100旋转和芯导向器总成1500机械耦合)；由电机1322(如2HP伺服电机)驱动的装芯输送器1300；和由电机2022(如4HP伺服电机)驱动的脱芯输送器2010。其它部件，如芯传动辊505B/电机511和芯胶水旋转总成860/电机862可独立被驱动，不要求与床辊确定相位。在图31中示意性地示出一个可编程控制系统5000及独立被驱动的部件和它们的驱动电机。
床辊具有一个配套的接近开关。床辊59每转一次，在给定的床辊角位置，这个接近开关接通一次。可编程控制系统5000可计数并存储从上个卷51缠绕完成时起的床辊的完成的转数(床辊接近开关的接通的次数)。每个独立驱动部件也可具有一个接近开关，用于限定该部件的自身位置。
相对于共同参考的独立驱动部件的位置的相位确定，如在一个卷缠绕周期内的床辊位置，可在一个闭环方式中完成。在一个卷缠绕周期内，相对于床辊位置的独立被驱动部件的位置的相位确定可包括以下步骤确定在一个卷缠绕周期内的床辊旋转位置；确定相对于在该周期内床辊旋转位置的部件实际位置；计算相对于在该卷缠绕周期内床辊旋转位置的部件的希望位置；由相对于在该周期内的床辊旋转位置的部件实际和希望位置，计算部件位置误差；和减小计算的部件位置误差。
在一个实施例中，每个部件的位置误差在带缠绕装置90起动时计算一次。当在起动时床辊接近开关第一次接通时，相对于该卷缠绕周期的床辊位置可根据存储在可编程控制系统5000的随机存取存储器中的信息计算。而且，当与床辊配套的接近开关在起动时的第一次接通时，在该卷缠绕周期内相对于床辊旋转位置的每个部件的实际位置，由一个适合的传感器确定，如与驱动部件的电机配套的编码器。在该卷缠绕周期内相对于床辊旋转位置的部件的希望位置，可用对于存储在可编程控制系统5000的随机存取存储器中的每个部件的电子齿轮传动比计算。
当缠绕装置90起动床辊接近开关第一次接通时，由可编程控制系统5000的随机存取存储器中读取从上一个卷缠绕周期完成时起的床辊累计转数，每卷的页计数，页长度和床辊的圆周长。例如，假设当缠绕装置90停止(如维修停机)时，床辊完成了进入一个卷周期的七次旋转。当再起动缠绕装置，90床辊接近开关第一次接通时，床辊完成它的自从上一卷周期完成以来的第八次旋转。因此，床辊在这个瞬间是在卷缠绕周期的180度位置上(半路)，因为对于给定的页数，页长和床辊的圆周长，床辊的每转相应于64页卷的4页，缠绕一个完整的卷床辊要转16转。
当起动时床辊接近开关进行第一次接通时，在一个卷缠绕周期中的，相对于床辊的位置的，每个独立被驱动部件的希望位置，是根据该部件的电子齿轮传动比和床辊在缠绕周期中的位置计算。然后，相对于卷缠绕周期，对每个独立被驱动部件的计算的希望位置可与由传感器，如一个与驱动该部件的电机配套的编码器，测定的部件的实际位置比较。卷缠绕周期中的相对于床辊位置的，每个独立被驱动部件的计算的希望位置，与卷缠绕周期中的，相对于床辊位置的每个独立被驱动部件的实际位置的比较，形成一个部件的位置误差。然后驱动部件的电机可被调节，如用一个电机控制器调节电机的速度，使部件的位置误差变到零。
例如，当与床辊配套的接近开关在起动时第一次接通时，卷缠绕周期中的相对于床辊位置的旋转转台总成200的希望角位置可根据现在的卷缠绕周期中床辊已有的转数，页数，页长，床辊的圆周长和为转台总成200存储的电子齿轮传动比计算。转台总成200的实际角度位置用一适当的传感器测定。见图31，一个适当的传感器是一个与伺服电机222配套的编码器5222。然后用在卷缠绕周期中相对床辊位置的转台总成200的实际位置和希望位置之间的差控制电机222的速度，如用电机控制器5030B，从而使转台总成200的位置误差为零。
芯棒套柄支撑410的位置可用相似的方式控制，使支撑410的旋转与转台总成200的旋转同步。与驱动芯棒套总成400的电机422配套的编码器5422可用于测量在卷缠绕周期中的相对于床辊位置的支撑410的实际位置。可改变伺服电机422的速度，如用一个电机控制器5030A，使支撑410的位置误差为零。通过在卷缠绕周期内相对于一个共同参考，如床辊59的位置，使转台总成200与支撑410的角度位置同相位，芯棒套柄支撑410转台总成200的旋转同步，避免了芯棒300的扭转。此外，独立的被驱动的部件位置也可在卷缠绕周期内相对于除了床辊位置之外的其它参考确定相位。
独立被驱动部件的位置误差可通过控制驱动具体部件的电机的速度，使其减少到零。在一个实施例中，用位置误差值确定部件是否可通过增加驱动电机速度，或减小驱动电机速度被较快带入到与床辊同相位。如果位置误差值是正的(部件的实际位置领先于部件的希望位置)，驱动电机的速度降低。如果位置误差值是负的(部件实际位置落后于希望位置)，驱动电机的速度增加。在一个实施例中，当床辊接近开关在起动时第一次接通时，对每个部件计算位置误差，并且确定配套的驱动电机的速度的线性变化，在该卷缠绕周期的残余部分使位置误差为零。
在正常情况下，部件的卷缠绕周期度数的位置应与床辊的卷周期度数位置对应(如当床辊在卷缠绕周期度数的位置为零时，部件在卷缠绕周期度数位置应是零)。例如，当床辊接近开关在一个缠绕周期开始接通(零缠绕周期度数)时，电机222和转台总成200应在一个角位置，使得转台总成200的由编码器5222测定的实际位置与为零的缠绕周期度数的计算的希望位置一致。但如果驱动转台总成200的皮带224打滑，或者电机222的轴相对于转台总成200运动，编码器将不再提供转台总成200的正确实际位置。
在一个实施例中，可将可编程控制系统编程，使得操作者能对这样的特别部件提供补偿。这种补偿能以约一个卷缠绕周期度数的1/10的增量存入可编程控制系统的随机存取存储器中。因此，当实际的部件位置与通过补偿修改的希望的计算位置匹配时，部件被认为是相对于在卷缠绕周期中的床辊位置同相。这样的补偿能力可使缠绕器总成装置90连续运行，直到可进行机械调整时。
在一个实施例中，调整独立被驱动部件相位的一适当的可编程控制系统5000包括一个可编程电子驱动控制系统，它具有可编程随机存取存储器，如由俄亥俄州，克里夫兰市的Reliance Electric公司生产的AUTOMAX可编程驱动控制系统。用在此引述参考的以下手册可使该系统运行AUTOMAX系统运行手册版本3.0 J2-3005；AUTOMAX编程参考手册J-3686；和AUTOMAX硬件参考手册J-3656，3658。应认识到，在本发明的其它实施例中，其它的控制系统，如由Emerson Electronic公司，Giddings and Lewis和GeneralElectric公司生产的那些，也可用。
见图31，AUTOMAX可编程驱动控制系统包括一个或多个电源5010，一个共用的存储器模件5012，两个7010型微处理器5014，一个网络连接模件5016，多个双轴可编程卡5018(每轴相应于一个驱动独立被驱动部件之一的电机)，求解器输入模件5020，总输入输出卡5022和一个VAC数字输出卡5024等。AUTOMAX系统还包括多个HR2000型的电机控制器5030A-K。每个电机控制器与一个特定的驱动电机配套。例如，电机控制器5030B与伺服电机222配套，电机222驱动转台总成200旋转。
共用的存储器模件5012在多个微处理器之间提供接口。两个7010型处理器执形控制独立被驱动部件的软件程序。网络连接模件5016在可编程控制系统5000的操作者接口和其它部件之间，以及可编程控制系统5000和下面将讨论的可编程芯棒驱动控制系统6000之间传输控制和状态数据。双轴可编程卡5018提供每个独立被驱动部件的单独控制。由床辊接近开关来的信号经硬件连接线输入每个双轴可编程卡5018。求解输入模件5020将求解器5200和5400(下文讨论)的角位移转换成数字数据。总输入/输出卡5022提供在控制系统5000的不同部件中的数据交换路线。VAC数字输出卡5024向制动器5224和5424提供输出，两个制动器分别与电机222和422配套。
在一个实施例中，芯棒传动电机332A和332B是由图32示意性所示的可编程芯棒传动控制系统6000控制。电机332A和B可以是30HP，460V交流电机。可编程芯棒传动控制系统6000可包括一个具有电源6010的AUTOMAX系统；一个共用的存储器模件6012具有随机存取存储器；两个中心处理装置6014；一个网络通信卡6016，在可编程芯棒控制系统6000和可编程控制系统5000之间形成连接；求解输入卡6020A-6020D；和系列双通道(Serial DualPort)卡6022A和6022B。可编程芯棒传动控制系统6000也可包括交流电机控制器6030A和6030B，控制器6030A和6030B每个具有电流反馈6032和速度调节器6034的输入。求解器输入卡6020A和6020B接收由求解器6200A和6200B来的输入，它们分别提供与芯棒传动电机332A和332B的旋转位置相关的信号。求解器输入卡6020C接收求解器6200C的输入，该求解器提供与旋转转台总成200的角位置相关的信号。在一个实施例中，求解器6200C和图31中的5200可以是同一个求解器。求解器输入卡6020D由一个求解器6200D接收输入，求解器6200D提供相应于床辊59角位置的一个信号。
操作者接口(未示出)可包括键盘和显示屏。该接口可用作输入数据给和由可编程传动系统5000显示数据。一个适当的操作者的接口是密执安州Saline的Xycom公司制的XYCOM系列的8000工业工作站。与XYCOM系列8000工业工作站配用的适当操作者接口软件是俄亥俄州Milford的ComputerTechnology公司生产的Interact Software。独立被驱动的部件可由操作者向前或向后，单独或一起微动。而且，操作者可由键盘输入如上所述的希望的补偿。在双轴可编程卡5018中建立(硬连线)了监控与每个驱动电机相应的位置，速度和电流的能力。测量每个驱动电机相应的位置，速度和电流，并分别与相应的位置，速度和电流的限制比较。如果超过了任何位置，速度或电流的限制，可编程控制系统停止所有驱动电机的运行。
在图2中，旋转转台总成200和旋转套柄支撑板430由分开的伺服电机222和422分别驱动旋转。电机222和422可连续地以一大致固定的角速度围绕中心轴202旋转转台总成200和旋转套柄支撑板430。在图31中示意地示出，旋转转台总成200和旋转套柄支撑板430的角位置分别由位置求解器5200和5400监控。如果由位置求解器5200和5400测定的转台总成200变化的角位置，比相对于支撑板430的角位置的一个预定的度数大，可编程驱动系统5000停止所有的驱动电机的运行。
在另一个实施例中，旋转转台总成200和套柄支撑板430可装在一个共同的毂上，并由一单个驱动电机驱动。这种设置具有的缺点是，如果连接旋转转台和套柄支撑总成的毂的强度不是足够大和刚性强的话，连接旋转转台和套柄支撑总成的共同的毂的扭转能够造成芯棒套相对于芯棒端的振动或错位。本发明的带缠绕装置用分开的驱动电机驱动独立支撑的旋转转台总成200和旋转套柄支撑板430，控制这些电机保持转台总成200和芯棒套柄450就一个共同的参考保持位置相位，从而使转台总成200和套柄支撑板430机械上互不影响地旋转。
在所述的实施例中，驱动床辊59的电机与驱动旋转转台总成200的电机分开，使得转台总成200的旋转与床辊59的旋转机械上不互相影响，从而使转台总成200免除了由上游缠绕装置产生的振动。与床辊59分开地驱动旋转转台总成200也使得转台总成200的转数与床辊59的转数比能够通过电子控制改变，而不是通过改变机械齿轮系列改变。
可用改变转台总成旋转与床辊旋转比来改变在每个卷上缠绕的带的长度，因此改变缠绕在每个芯子上的带的穿孔页的数目。例如，如果转台总成旋转与床辊旋转的比增加，较少给定长度的页数的带将缠绕在每个芯子上，而如果这个比值减少，较多页数将缠绕在每个芯子上。通过将转台总成200的旋转速度传动比相对床辊旋的转速度传动比改变，每卷的页数可在转台总成200旋转时改变。
在本发明的一个实施例中，在可编程控制系统5000中用的随机存取存储器可存储两个或多个芯棒缠绕速度程序或芯棒速度曲线。例如，两个或多个芯棒速度曲线可存储在可编程芯棒传动控制系统6000的公共存储器6012中。在随机存取存储器的中存储的每个芯棒速度曲线可与一个不同尺寸的卷相应(不同的每卷的页数)。每个芯棒速度曲线可提供，对于一个特定每卷页数的，作为转台总成200的角位置的函数的芯棒缠绕速度。可通过改变用于切断的电磁线圈的促动定时，将带长度作为每卷的希望页数的函数进行切断。
在一个实施例中，当转台总成200旋转时，每卷的页数可通过下列方式改变1.在可寻址的存储器中，如可编程控制系统5000中的随机存取存储器中，存储至少两个芯棒速度曲线；2.通过操作者的接口，提供每卷页数的希望的变化；3.根据每卷页数的希望的变化由存储器中选择一个芯棒速度曲线；4.将转台总成200和芯棒套总成400的旋转速度与床辊59的旋转速度比的希望的变化，作为希望的每卷页数的变化的函数进行计算；5.将以下部件速度相对于床辊59的旋转速度的速比的希望变化，作为每卷页数的希望变化的函数进行计算由电机510驱动的芯传动辊505A和芯棒支撑610，由电机711驱动的芯棒支撑710，由电机822驱动的胶水喷嘴架驱动器总成840，由电机1222驱动的芯回转车1100和芯导向器总成1500，由电机1322驱动的装芯输送器1300，和由电机2022驱动的脱芯装置2000；6.改变转台总成200和芯棒套总成400相对于床辊59的电子齿轮传动比，使转台总成200和芯棒套总成400的旋转速度与床辊59的旋转速度比改变；7.改变下列部件相对于床辊59的电子齿轮传动比，以便改变相对于床辊59的部件的速度由电机510驱动的芯传动辊505A和芯棒支撑610；由电机711驱动的芯棒支撑710；由电机822驱动的胶水喷嘴架驱动总成840；由电机1222驱动的芯回转车1100和芯导向器总成1500；由电机1322驱动的装芯输送器1300；和由电机2022驱动的脱芯装置2000；8.将带长作为每卷页数的希望变化的函数进行切断，如通过改变用于切断的电磁线圈的定时。
每次改变每卷的页数，独立被驱动部件的位置可相对于在一卷周期内的床辊位置重新确定相位，其步骤是根据每卷页数的希望变化确定一个更新的卷缠绕周期；确定更新卷缠绕周期内的床辊旋转位置；确定相对于更新卷缠绕周期内的床辊旋转位置的部件实际位置；计算相对于更新周期内的床辊旋转位置的部件希望位置；计算相对于更新周期内的床辊旋转位置的部件的实际位置和希望位置的部件位置误差；并减小该部件的计算位置误差。
虽然已对本发明的特别实施例作了图示和说明，在不偏离本发明的精神和范围内可进行种种修改。例如，在图中，转盘总成中心轴是水平延伸的，但应理解，转台轴线202和芯棒可以有其它的方向，包括垂直方向，但不限于此。在后附的权利要求中拟包括所有这些修改和设想的用途。
续表1C
续表2A
续表3A
续表3B
权利要求
1.一种将一连续的带材料缠绕成单个卷的方法，所述方法包括下列步骤构成一支撑多个旋转芯棒的旋转转台总成，所述芯棒用于缠绕所述卷；构成向所述旋转转台总成传送连续带材料的旋转床辊；旋转所述床辊；旋转所述旋转转台总成，其中，所述转台的旋转与所述床辊的旋转彼此没有机械关联；确定所述转台总成的实际位置；确定所述旋转转台总成的一个希望位置；将一个所述旋转转台总成的位置误差作为所述旋转转台总成的实际位置和希望位置的函数加以确定；并且减小当旋转所述旋转转台总成时所述转台总成的位置误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述旋转转台总成的希望位置和实际位置的所述步骤包括构成当旋转所述旋转转台总成时的一个参考位置；确定当旋转所述旋转转台总成时，相对于所述参考位置的所述转台总成的希望位置；并且确定当旋转所述旋转转台总成时，相对于所述参考位置的所述转台总成的实际位置；其中，构成所述参考位置的所述步骤最好包括将所述参考位置作为所述床辊的角位置的函数加以计算；其中，构成所述参考位置的所述步骤最好包括将所述参考位置作为所述床辊的累计转数的函数加以计算；其中，构成所述参考位置的所述步骤最好包括将所述参考位置作为在一个卷缠绕的周期内所述床辊位置加以计算。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，旋转所述旋转转台总成的所述步骤包括，在减小所述转台总成的所述位置误差之后，连续旋转所述转台总成的步骤；并且其中，旋转所述旋转转台总成的步骤最好包括，在减小所述转台总成的位置误差之后，以一个大致固定的角速度旋转所述转台总成的步骤。
4.一种将一连续的带材料缠绕成单个卷的方法，所述方法包括下列步骤构成至少两个独立被驱动的部件，每个独立被驱动的部件的位置与另外一个独立被驱动的部件的位置在机械上没有关联，其中，至少所述独立的被驱动的部件之一包括一个支撑多个旋转芯棒的旋转转台总成，所述芯棒是用于缠绕所述卷的；驱动每个独立被驱动的部件；构成一个共同的参考位置；确定当驱动所述独立被驱动的部件时相对于所述共同参考位置的每个独立被驱动部件的实际位置；确定当驱动所述独立被驱动的部件时相对于所述共同参考位置的每个独立被驱动部件的希望位置；将每个独立被驱动部件的位置误差作为所述独立被驱动部件的实际位置和希望位置的函数加以确定；并且减小在驱动所述部件时的每个独立被驱动的部件的位置误差。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，构成至少两个独立被驱动部件的所述步骤包括，构成一个将芯子装到每个所述芯棒上的独立被驱动的部件的步骤。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，构成至少两个独立被驱动部件的所述步骤包括，构成一个将被缠绕完的卷从所述芯棒上脱除的独立被驱动的部件的步骤。
7.根据权利要求4，5或6的方法，还包括构成一个向所述旋转转台总成传送连续的带材料的旋转床辊的步骤，并且其中构成所述共同参考位置的所述步骤包括将所述参考位置作为所述床辊角位置的函数加以计算；并且其中，构成所述共同参考位置的所述步骤最好包括，将所述参考位置作为所述床辊的累计转数的函数加以计算。
8.根据权利要求4的方法，包括在减小所述转台总成的位置误差之后连续旋转所述转台总成的步骤；并且其中，旋转所述旋转转台总成的步骤最好包括，在减小所述转台总成的位置误差之后，以一个大致固定的角速度旋转所述转台总成的步骤。
9.一种将连续的带材料缠绕到空芯子上形成单个的材料卷的方法，所述方法包括以下步骤构成一支撑多个旋转芯棒的旋转转台总成，所述芯棒用于在所述芯棒上支撑的芯子上缠绕带材料；构成向所述旋转转台总成传送带材料的旋转床辊；构成一个将一个芯子装到一个芯棒上的被驱动的装芯部件；构成一个将一个缠绕完的卷从一个芯棒上脱除的被驱动的卷脱除部件；旋转所述床辊；旋转所述旋转转台总成在一个封闭芯棒路线中运转所述芯棒，其中，所述转台总成的旋转在机械上与所述床辊的旋转彼此没有关联；当所述芯棒运行时，驱动所述装芯部件在每个芯棒上装一个芯子，其中，所述装芯部件的运动与所述床辊的运动和和转台的运动在机械上不相关联；将所述的带传送到所述芯子上；旋转所述芯棒将所述带缠绕到所述芯子上，形成支撑在所述芯棒上的卷；当所述芯棒运行时，驱动所述卷的脱除部件，将所述卷由芯棒上脱除，其中，所述卷脱除部件的运动与所述床辊的运动和和转台的运动在机械上不相关联；构成一个共同的参考位置；确定旋转所述转台总成时的，相对于所述共同参考位置的所述转台总成，装芯部件和卷脱除部件的希望位置；确定旋转所述转台总成时的，相对于所述共同参考位置的所述转台总成，装芯部件和卷脱除部件的实际位置；将每个所述转台总成，装芯部件和卷脱除部件的位置误差作为它们的相应实际位置和希望位置的函数加以确定，并且减小当旋转所述旋转转台总成时的，与相应的所述转台总成，装芯部件和卷脱除部件的位置误差。
全文摘要
公开一种带缠绕装置(90)和一种操作该装置的方法。装置包括一转台总成(200),一装芯装置(1000)和一脱芯装置(2000)。转台总成(200)支撑旋转驱动的芯棒(300),芯棒上接合缠绕纸带(50)的空芯子(302)。每个芯棒(300)在一个封闭路线(320)中被驱动,该路线可以是非圆形的。当芯棒沿封闭路线(320)的装芯部分(322)运行时,装芯装置(1000)将芯子(302)送到芯棒(300)上,当芯棒沿封闭路线(320)的脱芯部分(326)运行时,脱芯装置(2000)将缠了带的芯子(302,51)从相应的芯棒(300)上取下。转台总成可连续旋转,在转台总成(200)旋转时,每卷(51)的页数可改变。装置(90)还可包括一具有可变形芯接合件(3100)的芯棒(300)。带(50)由一个被驱动的床辊(59)传送到转台总成(200)。转台总成(200)独立被驱动,与床辊(59)机械上不相关。装芯装置(1000)和脱芯装置(2000)均独立被驱动,与转台总成(200)和床辊(59)的旋转机械上不相关。并构成一个共同的参考,它可以是床辊(59)角位置的函数,或其累计转数的函数。转台总成(200),装芯装置(1000)和脱芯装置(2000)的位置相对于共同的参考位置被控制。
文档编号B65H19/12GK1190941SQ9619548
公开日1998年8月19日 申请日期1996年5月22日 优先权日1995年6月2日
发明者托马斯·T·伯恩, 弗雷德里克·E·洛克伍德, 凯文·B·麦克尼尔 申请人:普罗克特和甘保尔公司