用于生产卷纸材料卷的复卷机和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生产卷纸材料卷的方法和机器，具体地但非限制性地，本发明涉及纸卷，尤其是薄纸卷，例如卫生纸卷、厨房用纸卷或类似物。
【背景技术】
[0002]在纸张工业中，尤其是在卫生纸筒、厨房用纸筒或类似物的生产中，通过卷绕直接来自连续造纸机的薄纸而形成大尺寸的卷筒(称为母卷筒)。然后，这些卷筒退绕并进行复卷以生产较小直径尺寸的卷或筒，该较小直径尺寸对应于期望用于消费的最终产品的直径尺寸。这些卷具有的轴向尺寸等于期望进行销售的最终卷的倍数，因此借助于切断机进行切割，以形成进行使用的最终产品，然后该最终产品进行包装和销售。
[0003]为了生产卷纸材料筒或卷，现代复卷机使用卷绕辊，卷绕辊以各种方式组合和布置并且进行充分的控制，以便能够借助于卷纸材料的连续进给而以高速率自动地生产筒或卷。在卷已经卷绕之后，其应当运动离开卷绕区域，切断卷纸材料(通过切割或撕裂，或者采用其它方式)，从而允许开始后续筒或卷的卷绕。通常，绕卷绕芯部执行卷绕，通常但非排他性地，卷绕芯部由纸板、塑料或其它合适的材料制成。在一些情况下，绕芯轴执行卷绕，该芯轴可以移除并进行再循环，也就是在其完全卷绕之后从完成的卷中移除，然后再次进入复卷机以卷绕新的卷。
[0004]在最新的复卷机中，通过与两个或更多个以受控速度旋转的辊接触而向筒或卷施加卷绕运动。这些复卷机被称为表面复卷机，原因在于通过卷绕辊的表面和形成的卷或筒的表面之间的接触来在周边施加卷绕运动。这种类型的自动连续表面复卷机的例子可见于美国专利N0.5，979，818和同类的其它专利，以及该专利中引用的参考文献。对该美国专利中描述的机器的改进可见于W0-A-2011/104737和W02007/083336。在这些已知的复卷机中，卷纸材料通过切断、切割或撕裂构件而被切断，该切断、切割或撕裂构件与具有固定轴线的卷绕辊配合，卷纸材料绕该卷绕辊进给，该卷绕辊与第二卷绕辊一起限定了用于卷绕芯部插入的辊隙。
[0005]这些机器也被称为连续自动机器，原因在于每个卷的卷绕循环的各个步骤自动地彼此跟随，也就是说从一个卷的生产到后续卷的生产没有停止，并以几乎或基本上恒定的速度供应卷纸材料。在本说明书和后附的权利要求中，术语“自动连续复卷机”将用来表示这种类型的机器。
[0006]上述类型的连续自动表面复卷机中的一个关键阶段是所谓的交换阶段，也就是执行操作以切断卷纸材料、卸载完成的筒、并开始绕插入在卷绕辊隙中的新的卷绕芯部卷绕新的筒的步骤。
[0007]已经研究出了不同的方案来自动地、快速地且高效地执行这些操作，例如使用以受控速度旋转的卷绕辊，该卷绕辊以同步的方式加速和/或减速，以便于完成的卷和新的芯部的正确运动。在一些情况下，设置有撕裂系统，其中借助于速度差来切断卷纸材料。在其它情况下，提供加压空气系统、抽吸系统、机械系统或类似物来切断卷纸材料。
[0008]W0-A-2012/042549公开了一种具有四个辊的自动表面复卷机。使用全部或至少一些具有可动轴线的四个辊允许限定两个卷绕支架，并且更加有效地控制形成的卷。在该文献所述的一些实施例中，所形成的卷总是与至少三个卷绕辊接触，在一些情况下，其能够临时与四个卷绕辊接触。这允许以特别有效的方式控制卷绕循环、卷的形状和卷绕密度。在一些实施例中，通过加长两个卷绕辊之间的路径来切断卷纸材料。这使得卷纸材料被切断，以形成完成的卷的自由后边缘和后续卷的自由前边缘，从而在新的芯部上开始卷绕该后续卷。这种机器允许在卷绕精度和操作可靠性方面获得可观的结果；然而，其某些方面能够得到改进。具体地，在一些情况下，卷绕循环的正确操作和可重复性可能取决于处理的材料的特征，即卷纸材料和/或卷绕芯部的特征。
【发明内容】
[0009]根据以上所述，设置有具有四个辊的自动连续表面复卷机，其中卷纸材料的卷以非常快的频率绕卷绕芯部进行卷绕，而不会停止供应卷纸材料，也就是连续地或基本上连续地朝向卷绕头部进给卷纸材料，该卷绕头部除了卷绕辊之外还包括用于在每个卷绕循环结束时切断卷纸材料的机构。
[0010]“连续地或基本上连续地进给”意思是，卷纸材料的进给速度基本上与卷绕循环无关，应当理解，其它因素也可能显著地改变卷纸材料的进给速度。例如，为了更换供应卷纸材料的母卷筒，或者在卷纸材料断裂的情况下，可能有必要减缓或者甚至停止卷纸材料朝向卷绕头部的进给。然而，这种速度改变或停止与单个卷的卷绕循环并不相关。
[0011]有利地，复卷机的卷绕头部可以包括限定了第一卷绕支架的第一卷绕辊、第二卷绕棍和第三卷绕棍。第四卷绕棍与第一卷绕棍和第二卷绕棍一起形成第二卷绕支架。第一卷绕辊和第二卷绕辊限定了辊隙，在绕卷绕芯部形成有卷的情况下，卷绕芯部穿过该辊隙，以便从第一卷绕支架运动到第二卷绕支架。
[0012]有利地，第三和第四卷绕辊两者均具有可动轴线，以便跟随卷绕芯部的运动、卷在第一卷绕支架中、卷在第二卷绕支架中以及卷在这些支架之间的辊隙中的运动。
[0013]适当地，用于卷纸材料的切断构件与第三卷绕棍相配合，也就是卷纸材料在进入卷绕区域或卷绕头部时遇到的第一个辊。
[0014]切断构件可以被设计和控制成将卷纸材料夹紧在切断构件和第三卷绕辊之间。第三卷绕辊可以在切断构件挤压的区域中具有低摩擦系数的表面，例如具有低摩擦系数的环形带。当卷纸材料通过切断构件的挤压构件(或切断构件设置的其它类似构件)夹靠第三卷绕辊时，其在该辊上滑动，并且基本上保持静止，由切断构件保持。这导致卷纸材料在切断构件的下游张紧，导致卷纸材料撕裂。在打孔的卷纸材料的情况下，在穿孔线处发生撕
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[0015]可以仅仅通过切断构件来完全执行夹紧运动。在一些实施例中，可以通过第三卷绕辊，或者部分地通过第三卷绕辊且部分地通过切断构件，来执行夹紧运动。通常，该运动涉及机器的固定结构。
[0016]在其它实施例中，切断构件可以包括线性元件，该线性元件相对于卷纸材料的进给路径成横向地延伸，因此大致平行于卷绕辊的轴线。切断构件的线性元件可以设置有连续的或交替的切断运动，使得所述线性元件穿过卷纸材料的进给路径，从而借助于线性元件切断卷纸材料。在这种情况下，切断构件有利地与第三卷绕辊相配合，以作用在处于第三卷绕辊和在第二卷绕支架中形成的卷之间的部分中的卷纸材料上。线性元件的路径可以在第一卷绕辊和第三卷绕辊之间延伸。
[0017]在实际实施例中，线性元件的运动基本垂直于所述线性元件的纵向延伸。例如，线性元件可以设置有沿着圆形轨迹的运动。在有利的实施例中，线性元件可以由绕旋转轴线枢转的臂支撑。在其它实施例中，线性元件的运动可以是平移运动。
[0018]线性元件可以包括线材。为了有效地切断卷纸材料，线性元件可以被张紧。为此，可以设置有一个或多个张紧构件，例如液压千斤顶或类似物。
[0019]在有利的实施例中，线性元件可以是线材、缆线、绞线或任何其它元件，其横截面能够减小在运动期间由于动态应力而导致的弯曲变形。在一些实施例中，线性元件具有几乎圆形的横截面。
[0020]线性元件可以由具有高拉伸强度的材料制成，例如Kevlar纤维，也就是芳族聚酰胺纤维。
[0021]线性元件可以设置有往复运动，被控制成交替地从两个休止位置中的一个位置运动到另一个位置，这两个休止位置可以限定线性元件运动所沿着的轨迹的端部位置。这两个位置适当地布置在卷纸材料的路径的相对两侧上。这样，线性元件的操作是往复式的，也就是在工作循环中，当第一卷绕结束时，线性元件通过沿着一个方向穿过卷纸材料的路径从第一位置运动到第二位置而作用到卷纸材料上以切断该卷纸材料。当第二卷绕循环即后续卷绕循环结束时，线性元件执行与之前的工作循环相反地运动的第二工作循环，也就是沿着相反的方向穿过卷纸材料的路径，从第二位置运动到第一位置。
[0022]在其它实施例中，线性元件可以具有与卷的形成同步进行的不连续的沿单个方向的旋转运动。线性元件可以例如由绕第一卷绕辊的轴线枢转的臂承载。
[0023]通常，第三卷绕辊和切断构件两者均是可动的。第三卷绕辊(或更具体地，其旋转轴线)能够运动，以在朝向第一辊和第二辊之间的辊隙的第一卷绕步骤中跟随卷的向前运动，并且返回到开始位置以用于接纳新的芯部。在一些实施例中，切断构件能够运动，以取得其与第三卷绕辊相配合的位置以及当卷绕开始时其允许新的芯部通过的位置。这两种运动适当地彼此配合，使得第三卷绕辊在新的卷绕芯部的插入运动阶段中正确地定位。第三辊定位成以允许卷绕芯部正确地插入和控制，并且允许辊与切断构件之间的配合。虽然在设置有切断构件的已知复卷机中，切断构件通常与具有固定轴线的卷绕辊相配合，但是根据本文所述的复卷机的某些实施例，切断构件与具有可动轴线的卷绕辊相配合，该可动轴线执行较宽的运动，以便在卷绕开始时伴随或跟随新的芯部和卷，并且后续运动回到开始位置以插入新的卷绕芯部。
[0024]因此，根据一个实施例，提供一种连续自动表面复卷机，其用于生产绕卷绕芯部卷绕的卷纸材料的卷，包括在第一卷绕辊、第二卷绕辊和第三卷绕辊之间形成的第一卷绕支架以及在第一卷绕辊、第二卷绕辊和第四卷绕辊之间形成的第二卷绕支架；其中第一卷绕棍和第二卷绕棍限定了$昆隙；卷纸材料所卷绕的卷绕芯部穿过所述棍隙，卷纸材料朝向在第二卷绕支架中形成的卷进给。卷绕辊被布置和控制成执行在第一卷绕辊、第二卷绕辊和第三卷绕辊之间的卷的卷绕的第一部分以及在第一卷绕辊、第二卷绕辊和第四卷绕辊之间的卷的卷绕的最后部分，相对于卷绕芯部的进给方向，第四卷绕辊布置在辊隙的下游，第三卷绕辊布置在辊隙的上游。第三卷绕辊和第四卷绕辊具有可动轴线，并且被控制成相对于它们的轴线垂直地运动，以便在卷的发展和从第一卷绕支架传递到第二卷绕支架期间跟随卷的运动。该机器还包括与第三卷绕辊相配合的切断构件，该切断构件作用在卷绕芯部和辊隙之间的卷纸材料上，以切断卷纸材料，从而产生完成的卷的后边缘和待卷绕的新的卷的前边缘。在一些实施例中，切断构件有利地包括推靠第