专利名称：用于将薄片材料绕到卷轴上的卷绕机及其相应的卷绕方法
技术领域：
本发明涉及一种向卷轴上卷绕薄片材料从而形成料卷的卷绕机及其相应的卷绕方法。
背景技术：
众所周知，向卷轴上卷绕薄片材料形成料卷，例如向一个纸板轴上卷绕薄纸，通过包括用于从纸轴上连续展开纸的装置的设备来完成。该装置的下游有一卷绕机或重卷绕机用于卷绕纸到数个卷轴上，以形成料卷。依次在卷绕机的下游有用于将最终完成的料卷切割成数个小料卷的装置。
具体说，有两种已知方法用于向卷轴上卷绕薄片材料。
在通常称之为中心卷绕的第一种方法中，卷轴装配在一个由电动机驱动的与卷轴等长的心轴上，该心轴用于使卷轴绕其轴线旋转。当薄片材料的一个边被粘接到卷轴上后，所希望数量的薄片材料通过心轴的旋转卷绕在卷轴上而形成料卷。卷绕完成时，料卷被移出工作区，心轴被一个再循环装置从卷轴中取出并返回到工作区。
上述这种类型的机器可从US 5660350得知。
尽管这种机器具有可观的优点，但其缺点在于需要使用有限轴向长度的心轴和卷轴。事实上，在料卷形成的步骤，安装在长心轴上的长卷轴会明显地受到弯曲力的影响。该弯曲力引起的振动使得精确而均匀、具有同样紧密度的卷绕在卷绕操作中成为不可能，从而造成无法挽回的产品质量恶化。
用于向卷轴卷绕薄片材料的第二种方法叫做外围卷绕。根据此方法，卷轴被送到卷绕鼓处以使薄片材料粘结在卷轴上后，在卷绕区中，卷轴由卷绕鼓驱动。卷绕区中三个卷绕鼓作用正在形成的料卷的外围，使卷轴在正被卷绕在其上的薄片材料中自由浮动。
上述这种类型的机器可从WO99/42393得知。其中，卷绕完成时，卷轴移出卷绕好的料卷，以形成没有支撑卷轴的料卷。
然而，明显的是，尽管后一种技术方案在操作上较简单，却具有许多缺点。
首先，根据其特性，由于卷轴浮动在三个卷绕鼓之间的卷绕区中，因此外围卷绕不允许直接控制卷轴的旋转速度。因而，采用这些已知的卷绕机不可能在绕卷轴的卷绕中，直接地控制薄片材料的张力，从而难于在其整个厚度上生产具有相同紧密度的料卷。按一些市场，例如美国市场的要求，生产特别松软的料卷时，这个缺点在所有缺点中是尤其严重的。特别是，如果所提供的薄片材料没有相当的预拉伸，几乎不可能保证料卷在卷绕开始阶段和卷绕收尾阶段具有相同紧密度。并且，在特别松软的料卷的情况下，卷绕完成时，卷轴甚至可能相对于料卷的轴线偏心。
发明内容
本发明根据上述问题，提出一种用于将薄片材料绕到卷轴上以形成料卷的卷绕机，其具有的结构和功能特点能克服上述的现有技术的缺点。
根据权利要求1所述的卷绕机解决了这个问题，该卷绕机用于将薄片材料绕到卷轴上以形成料卷。
在所提出的卷绕机中，薄片材料被供给到卷绕鼓，并且，薄片材料被传递到卷轴上以形成料卷。
卷轴以受控方式被有利地支撑和旋转，并沿一条路线传送，该路线中，卷绕在卷轴上的薄片材料卷在持续地压在卷绕鼓上的同时增大。
根据权利要求50所述的卷绕方法也解决了这个问题，该方法用于将薄片材料绕到卷轴上以形成料卷。
在本发明所提出的方法中，有利的是薄片材料以预定的供给速度被供给，在卷绕区中，薄片材料以一个大致相应于供给速度的速度被导引，并且卷轴被支撑并以一种具有预定圆周速度的方式旋转。卷轴沿形成在拾取位置和释放位置之间的工作路线移动，该路线从用于拾取薄片材料的、卷轴与薄片材料的初始接触位置起，贯穿薄片材料卷绕到卷轴上所形成的料卷的尺寸增大或增加段，延续到最终卷绕位置。这样，卷轴受到一种方式的作用，在该方式下，在薄片材料卷绕到卷轴上的同时，所形成的料卷在工作路线的整个增加段里保持压在卷绕鼓上。
本发明所涉及的卷绕机的进一步的特性和优点，可以在其下述优选实施例的描述下变得更清楚。参考附图所给出的非限定性例子，其中图1是一台卷绕机部分切去后的轴测图；图2是沿图1中箭头II看过去的卷绕机部分切去后的视图；图3a是图1中卷绕机的一个细节的轴测图；图3b是图3a中细节的进一步详细的部分剖视侧视图；图4是沿图1中箭头IV看过去的卷绕机中的另一细节的部分剖视图；
图5为处于第一操作阶段的图4的细节的顶视图；图6为处于第二操作阶段的图4的细节的顶视图；图7为图1中卷绕机中的又一细节的部分切去后的轴测图；图8为图1所示卷绕机的操作和控制系统的示意透视图。
具体实施例方式
参考附图，一台卷绕机，标识为1，包括支撑框架2；供给装置3，用于将卷轴5供给到卷绕组件4；和用于将薄片材料7供给到卷轴上以形成料卷8的装置6(图2)。
支撑框架2包括位置相对的凸肩9，其由自调平螺栓10与固定在基座12上的支撑板11相连。凸肩9通过数个横梁13相互连接，横梁13构成该机其它部件的支撑元件。根据一个实施例，横梁13为管状截面，例如，具有正方形横截面，以便为该机的其它部件提供可靠的支撑表面。支撑框架2形成了三面开放的机器空间，用于可操作地将该机连接到薄片材料设备上(图1和图2)。
薄片材料7供给到机器1。该薄片材料来自一个用于从至少一个卷轴或“母卷轴”(未示出)上连续地展开它的装置。例如，薄片材料7包括一个或数个纸卷，特别是薄纸。它们从一个或更多卷轴上展开后，可能会在供给到卷绕机1前，经历已知的中间印刷和/或压印处理。根据一个实施例，薄片材料沿供给路线14而行，该路线由数个彼此平行设置的鼓轮所形成，这些鼓轮被可旋转地支撑在支撑框架2的凸肩9上。供给装置6沿供给路线14以一个预定的速度移动薄片材料7。供给装置6包括至少一个牵引鼓15传递运动到薄片材料。薄片材料部分地绕牵引鼓延伸。牵引鼓可操作地连接到电动机16，例如，一个支撑在凸肩9上的无电刷电动机，用一根皮带，优选地用有齿皮带连接到安装在牵引鼓15一端的一个滑轮。牵引鼓的上游有一个滚筒17，在其迫使薄片材料沿一条曲折路线运动的同时，也使其绕牵引鼓15表面的上部延伸，该滚筒还有一个可操作地连接到滚筒17的传感器，例如测压元件，用于探测牵引鼓轮加在薄片材料上的张力。牵引鼓的电动机的运行和控制方式将会在下面详述。
平行于牵引鼓的是一个用于预裁剪薄片材料7的单元18。
被供给装置6所牵引的薄片材料7供给到卷绕组件4。该组件包括一个在卷绕区域24中导引薄片材料7的卷绕鼓23，卷绕鼓23在该区域中形成第一面。卷绕鼓支撑成在框架2的凸肩9上自由旋转，以便可以被一个可操作地连接到电动机25上的装置所驱动，从而获得一个大致相应于薄片材料7的供给速度(v)的圆周速度。例如，一个无电刷电动机，支撑在框架2的其中一个凸肩9上，该电动机通过皮带，优选地采用带齿皮带，与用键固定在卷绕鼓23一端的滑轮相连。根据另一个实施例，第二卷绕鼓26布置在与第一卷绕鼓23相对的位置，并设置成在第一卷绕鼓的对侧形成卷绕薄片材料的区域24。根据另一个实施例，第一和第二卷绕鼓23和26以这样的方式设置，即使得它们的圆柱表面之间留有一定的距离或间隔，该距离或间隔的尺寸基本上等于卷轴5的横向尺寸。第二卷绕鼓26也优选地被支撑成可以在支撑框架2的凸肩9上自由旋转，并且，该卷绕鼓被可操地连接到电动机27上，该电动机用于使该卷绕鼓以与薄片材料7的供给速度(v)大致相应的速度旋转。如第一卷绕鼓，第二卷绕鼓的电动机是，例如一个无电刷电动机，该电动机支撑在支撑框架2的其中一个凸肩9上，以便用皮带，优选用有齿皮带连接到一个用键固定在第二卷绕鼓26一端上的滑轮上。卷绕鼓的电动机的运行和控制方式也将会在下面详述。
装置3位于第一和第二卷绕鼓23、26旁边和薄片材料7被供给的一侧。该装置用于供给卷轴，例如筒状纸板卷轴5。此装置包括一对输送皮带28，每条皮带具有多个支撑铲29，用于容纳和牢固地支撑卷轴5相应的端部。输送皮带28被布置为彼此平行，并以一种方式使得从料库30中拾取卷轴5，以将其抬起并卸下到一个卷轴供给斜道31里。为使其运动，卷轴供给装置3包括一个齿轮传动的电动机单元32。该电动机单元用键固定到一个设置有皮带轮的轴上，该皮带轮用于放置输送皮带并使它们同步移动。根据一个实施例，齿轮传动的电动机单元32可操作地连接到一个由传感器致动的致动器上，该传感器用于探测供给斜道31中有没有卷轴5，例如一个光学元件，该元件被设置在斜道上的预定高度，能够探测斜道31中是否出现预定卷轴数目。具体说，该斜道包括板33，该板具有用于使卷轴滑动的表面。这些表面延伸到两个卷绕鼓23、26之间空间的附近。一个笼34与斜道板33相连，用于阻止卷轴的重叠，其中卷轴在重力作用下朝向靠近卷绕鼓一端推挤。从斜道板33的底部和从笼34的顶部伸出的板簧35，可以把卷轴5保持在工作区域24附近的拾取位置“L”。
卷轴的工作路线“P”从拾取位置开始，在两卷绕鼓之间延伸。在图2所示实施例中，工作路线“P”是笔直的。然而，此路线可以采用不同的形状，只要该路线从拾取位置“L”开始，由卷轴与薄片材料的初始接触位置(图2中“F”处)延伸，穿过最终卷绕位置“E”，结束于释放位置“U”。为描述的方便，工作路线“P”被划分为位于拾取位置“L”和初始接触位置“F”之间的引入段；位于初始接触位置“F”和最终卷绕位置“E”之间的尺寸增大或增加段；以及位于最终卷绕位置“E”和释放位置“U”之间的释放段。
卷轴5方便地沿着工作路线移动依靠的是所提供的用于支撑它的夹持装置，用于沿工作路线移动它的装置，用于使其受控旋转以便将薄片材料卷绕到卷轴上以形成料卷的装置，以及在薄片材料卷绕在卷轴上的工作路线的增加段中当料卷持续地压在至少一个卷绕鼓上时作用于料卷的装置。当料卷持续地压在两卷绕鼓上时，上述最后的装置优选作用于正在形成的料卷。此两卷绕鼓在两边形成了卷绕区域。然后，卷轴被送到释放位置“U”，在这里，释放装置使料卷8掉落到卸货斜道36，以便被运送到后续已知位置进行胶合、切割成小料卷并打包。
根据一个实施例，至少一对位置相对的销37被联结在卷绕鼓23、26组件的两侧。换句话说，该销在工作路线“P”中的任何位置与卷轴5端部保持联结。其中该销可以被可操作地联结到管状卷轴5端部的内侧。每个销37具有圆柱本体，该圆柱本体可以与卷轴5的端部以过盈配合的方式装配。销37有一个截头圆锥体自由端38，用于方便地将销37插入卷轴5的端部，和一个环状突起39，用于邻接卷轴5的边沿40。在圆柱本体中有至少一个纵向槽41，优选地为两个位置相对的槽或几个间隔相同的槽。该槽容纳用于接合管状卷轴壁的内表面的保持装置，以确保与销的紧固夹持，即使是在卷轴运动时。根据一个实施例，保持装置包括至少一个弹性扩张装置42，用于以压力径向地夹持管状卷轴的内表面。根据另一个实施例，该弹性扩张装置以至少一个刀片状元件43，防止销滑出管状卷轴本体。例如，该弹性扩张装置为一个本体缠绕在支撑销上的弹簧42，该支撑销固定于槽41的壁上，弹簧具有支承部分的第一端臂44邻接槽41的基部；具有刀片状端部的第二端43相对销部分地弹性向外伸出，并朝向环状突起39。销37被设置在轴45的自由端，使其容纳在支撑体46内并能在支撑体46内自由旋转。方便地，传感器可操作地联结到轴45上，用于探测由销37传递给卷轴5的力，特别是，卷轴5上的轴向牵引力和传动扭距的作用，例如，通过探测由销加在卷轴上的旋转速度而测出。皮带用键固定在每个销的轴45上，以可操作地连接到电动机47上，从而以预定的速度旋转卷轴(图3a和图3b)。该电动机的运行和控制方式将在下面详述。
根据一个实施例，提供了独立装置用于卷轴5各端的受控旋转。
至少一对位置相对的销37沿工作路线“P”移动，并移向和移离卷轴的相对端。优选地，在用于夹持卷轴5的装置和用于移动卷轴5的装置之间设置有可操作的连接。
根据一个实施例，每一个夹持装置都可操作地连接到一个具有交叉导轨的工作台(例如一个复合工作台)，在图中示为48。具体地，用于移动卷轴的装置包括位置相对的车架49。该车架位于机器1的两侧，用于支撑夹持装置。该夹持装置包括销37和相应的用于旋转该销的电动机47。车架49可以以受控的方式沿例如平行和垂直于工作路线“P”设置的运动轴线移动。根据一个实施例，对于卷绕机的每一侧，运动轴线包括一对支架50，悬臂支撑在支撑框架的凸肩9上。在该支架上导轨51彼此平行布置并垂直于工作路线“P”。横向导轨51被间隔开，使得整个工作路线“P”，以将以下面描述的方式，包含在它们之间。横向导轨51以自由滑动的方式支撑固定在单个横梁53上的滑块52。该横梁上有平行于工作路线“P”的导轨54。横梁53可操作地连接到致动装置，用以使其在横向导轨51上通过滑块52滑动。根据一个实施例，汽缸与活塞单元56的连杆55被连接到横梁。该单元56被紧固地支持在支撑框架2的凸肩9上。例如，汽缸与活塞单元为液压或者气动类型，以将在下面详述的受控方式运行。平行导轨54以自由滑动的方式支撑载有销37的车架49。车架49可操作地连接到一个装置，该装置用于使车架49沿导轨54平行于工作路线“P”进行受控运动。根据一个实施例，牢固地固定在车架49上的齿条57与齿轮传动电动机单元58的小齿轮啮合。该单元58紧固地支撑在其中一个滑块52上。齿轮传动电动机单元58可操作地连接到一个运行与控制装置上，其连接方式将在下面更详尽地叙述(图2和图3a) 。
优选地，横向于路线“P”布置的导轨51和平行于路线“P”布置的导轨54是直的，并使夹持装置能够在工作平面“W”中运动(图3a)。
有利的是，除了移动卷轴的各端所用的独立装置之外，一对独立运动装置设置在卷绕机1的每一侧，它们能够被联结到卷轴的端部，用于其在相同工作区域中，例如，在工作平面“W”中，以一种将在下面详述的方式进行多种运动。例如，在卷绕机的每一侧设置同样的运动装置，它们相对于夹持装置运动的工作平面“W”反射对称地布置。这些反射对称的运动装置有相应的元件，这些元件以带有撇号“′”的相同标号在图中示出。成对的独立夹持装置，受控旋转装置，运动装置，和作用在卷轴5上使其压在卷绕鼓23上的装置，也这样被设置于卷绕机的每一侧或每一侧壁上。
针对位置相对的成对的销37、37′移向和移离卷轴5的运动，卷轴的运动装置还包括用于在卷绕薄片材料的过程中轴向地牵引卷轴5的装置。根据一个实施例，这个功能由可以在水平导轨51、51′上滑行的横梁53、53′执行，并且横梁被汽缸和活塞单元56、56′带动。
用于移动卷绕鼓和卷轴的上述各个装置可操作地连接到相应的操作装置上，该装置，为说明的方便已用一个单一的参考元件示出，图8中示为59。这些操作装置59由一个或多个控制装置60所控制，优选地带有反馈(图8)。具体地说，用于旋转牵引鼓15的电动机16以受控方式运行，例如，通过一个与施加在薄片材料7上的张力成比例的信号，该信号由设置在滚筒17中的测力传感器所探测，并被反馈到控制装置60。根据一个实施例，施加在牵引鼓15运行上的控制构成与其以同步或者异步方式运行的卷绕组件4和卷轴供给装置3、以及卷轴的夹持装置、旋转装置和移动装置的运行参考。具体说，卷绕鼓23以受控的方式运行，具有其旋转速度的反馈是有利的，以便使其获得一个圆周速度，即，与薄片材料接触的曲面的速度，该速度大致相当于、大于、或小于牵引鼓15施加在薄片材料7上的速度(供给速度“v”)。第二卷绕鼓26也在具有其旋转速度反馈的受控方式下驱动，以便使其获得一个圆周速度，该速度大致相当于、大于、或小于薄片材料7的供给速度。通过对卷绕鼓23和26的相对速度的受控调节，可以调节薄片材料向卷轴上的卷绕，并从而调节料卷的紧密度。针对卷轴5的旋转装置，提供了具有速度反馈的受控运行的装置，该反馈依据薄片材料的厚度。例如，由于其被预定或者被适当的传感器探测，可以得到被卷绕的滚筒8的圆周速度，其大致相应于、大于或小于薄片材料7的供给速度。这样也可控制薄片材料料卷的增大或增加。分别是，在大致相当于供给速度的速度下，可以获得具有相同的紧密度的料卷；在大于供给速度的速度下，可以获得小而紧密的料卷；在较慢的速度下，可以获得松软而庞大的料卷。根据一个具体的实施例，一个用于探测传递给卷轴的力的装置插入到夹持装置和卷轴旋转控制装置之间。这个用于探测传递给卷轴的力的装置，优选可操作地连接到用于使卷轴旋转、控制卷轴旋转和轴向牵引卷轴的装置。具体地，依靠探测由旋转装置传递给卷轴的力的装置，在薄片材料的卷绕中，能够探测到薄片材料上发生的扭转的和主要的挠弯曲的振动。用于卷轴每一端的受控旋转的独立装置有利地允许了卷轴两端的同步或异步运动，以便控制卷绕的轴向一致性，并有效地抑止了料卷生成过程中产生的振动。
有利地，用于控制卷轴旋转的装置可操作地连接到用于旋转牵引鼓的装置上，以便根据薄片材料供给速度变化自动地调节被卷绕料卷紧密度的一致性。
进一步的优点，每个车架49、49′都沿着至少一条运动轴线以受控方式运行，该轴线由导轨51、54和51′、54′形成。因此，正如已经提及的，汽缸与活塞单元56、56′和齿轮传动电动机单元58、58′被可操作地连接到具有速度和/或运动反馈的操作装置59和控制装置60上，例如，通过分别地连接到运行装置56、56′和58、58′和/或滑块52、52′和车架49、49′的速度和/或运动传感器。依靠受控的操作，具有有利的反馈，可以沿着工作路线“P”移动卷轴，在任意时刻控制其与卷绕鼓23、26的相对位置，并控制卷轴从板簧35上(拾取位置“L”)拾取卷轴和其在释放位置“U”释放卷轴的步骤。汽缸和活塞单元56、56′的受控运动也使轴向牵引力能够施加在被销37的弹簧42夹持的卷轴5上，从而减少由卷轴自重和卷绕其上的薄片材料重量所引起的弯曲变形，并减少或消除了卷绕操作引起的振动。用于卷轴5移动装置的受控运动，具有有利的反馈，也使卷轴5能够受到作用，使得正在形成的料卷8持续地压在卷绕鼓23、26上，确保其在工作路线增长段被可靠地导引和支撑。
本发明所涉及的卷绕机的运行描述如下。
薄片材料被牵引鼓牵引到卷绕机中，牵引鼓以受控的方式运行，并优选地具有传递到薄片材料上的张力值的反馈，这就决定了卷绕机的生产率。机器的运行速度由控制装置设定，例如，一个设置成用于控制所有的操作的数控装置。这样，薄片材料在路线的各部分中所产生的张力和薄片材料的速度一起，受到为牵引鼓所设定的预定速度影响。
当卷绕机启动时，预定的时间规则加在牵引鼓的运行上，具体说，例如，取决于所供薄片材料类型的预定的加速规则，以便使机器能够在尽可能短的时间里达到其额定速度，同时保持组成机器的所有部分的同步运行，并确保最佳的生产质量。
被牵引鼓移动的薄片材料供给到预裁剪单元。在其中，按已知的方式，薄片材料被横向地以相同间隔预裁剪。
当预裁剪完成后，薄片材料被供给到卷绕单元，在卷绕单元中薄片材料由卷绕鼓导引到工作路线“P”的附近，以便被卷绕鼓以下述方式收集。卷绕鼓电连接到用于操作和控制牵引鼓的装置上，使得薄片材料上的拉力保持不变，并防止其上产生过大的应力，这种过大的应力可能导致其在预裁剪点发生断裂。根据一个实施例，用于操作和控制此卷绕鼓的装置构成一个第二卷绕鼓和卷轴移动装置的参考。具体说，第二卷绕鼓电连接到操作和控制第一卷绕鼓的装置上，以允许第二卷绕鼓圆周速度的变化，从而使调节正在形成的料卷的坚固度和紧密度。此电连接也作用于销加在卷轴上的旋转速度和卷轴沿工作路线“P”增加段的运动速度。
卷轴依靠上述供给装置的间歇运动被供给到工作路线“P”的拾取位置“L”。
通过将特定时间规则施加到用于操作和控制汽缸与活塞单元的装置，以及施加到作用在车架和作用在设置在具有交叉导轨的工作台中的滑块上的齿轮传动电动机单元，实现了卷轴沿着工作路线“P”的运动。具体说，第一对位置相对的销，以反射对称和同步的方式，或者换句话说，以电补偿的方式，与放置在位于拾取位置“L”的卷轴对准，并向卷轴移动，以便将该销插入与其相对的管状端，直到每个销的环形突起与卷轴的边沿相邻接。齿轮传动电动机单元，被车架的上的齿条作用，沿着工作路线“P”引入段的运动，从带有板簧的装货装置中拔出卷轴。一旦卷轴被拾取，用于旋转销的电动机运行，以使卷轴的圆周速度大致相应于卷绕鼓的圆周速度和被其导引的薄片材料的边沿速度，便于卷轴对于薄片材料边沿的初始夹持，该卷轴被放置在两卷绕鼓之间的拾取位置“F”。当边沿被卷轴夹持时，被卷绕鼓导引着的薄片材料卷绕在卷轴上，该卷轴以受控方式卷绕，以形成料卷。在此卷绕料卷的阶段，卷轴被从夹持位置“F”移开，也即直径点，或者两卷绕鼓之间的最短距离点，沿工作路线的增加段移动。在料卷增大或增加的过程，卷轴的旋转速度减慢，使得正在形成的料卷的圆周速度大致相应于卷绕鼓的圆周速度，或者相差一个预定的速度值，以控制正在形成的料卷的紧密度或坚固度。减慢卷轴旋转速度所使用的时间规则也根据计算出的在工作路线“P”增加段的卷轴运动以及薄片材料的厚度设定。在尺寸增大或者增加过程中，卷轴移离拾取位置是有利的，使得料卷保持持续地压在卷绕鼓上。卷绕完成时，料卷同卷绕鼓所导引的薄片材料分离，例如，通过撕裂薄片材料上预先制成的预裁剪线区域。有利的是这种撕开不使用另外的装置切割或停止薄片材料。具体说，当料卷的形成完成时，赋予卷轴一个离开最终卷绕位置“E”的突然运动，并且同时或单独地，赋予卷轴一个突然的旋转加速度，从而撕开薄片材料。当撕开发生后，销通过一个轴向运动从在释放位置“U”的卷轴末端拔出，使料卷靠重力自由下落到卸货斜道。然后，销返回到拾取位置，并同步地和反射对称地运动，执行一个新的循环(图4、图5和图6)。
由于可以实现两个位置相对的、接合在卷轴末端的销的异步旋转，因而可以在卷绕时特别是开始卷绕阶段，当正在形成的料卷中出现不希望的挠曲的和/或扭动的振动时，控制和调节卷轴的扭曲。
在卷绕在卷轴上的料卷的增加阶段，卷轴受弹簧提供的轴向牵引作用。该弹簧具有带有刀片状端的臂，用于抓住卷轴的端部。此牵引作用使卷轴变硬，从而为卷绕其上的薄片材料提供足够的支撑，并抵抗由于卷轴的较长长度或轴向距离所产生的弯曲，在卷绕阶段，该弯曲将产生振动。
当一对位置相对的销执行卷绕时，第二对销为后续卷轴的运动做准备。料卷中的前一个卷轴释放之前，此第二对销执行上述卷绕循环。使得由前一卷轴运动产生的撕裂所释放的薄片材料边沿被拾取到此后续卷轴上。同时，第一对销释放其料卷，另一对销执行后续卷轴的卷绕，实现没有空载时间的连续循环。
由前述可以意识到，本发明所提出的卷绕机允许使用长卷轴。正在形成的料卷被设置成持续地压在至少一个卷绕鼓上，防止在已知中心卷绕机中会产生的不希望的弯曲。
该机的优点之一是料卷依靠在向前运动、受控旋转以及正在形成的料卷在至少一个卷绕鼓上的支撑之间的协同，可以获得希望的坚固度。具体说，本发明提出的卷绕机可以在料卷的整个厚度中，以一个预定的和均匀一致的紧密度向卷轴上卷绕薄片材料。
除了卷绕中卷轴的支撑之外，位置相对的电动机驱动的销的设置，使卷轴的旋转能被直接传递，以便获得对卷绕精确的控制并直接影响所卷绕薄片材料的紧密度，同时防止料卷中产生挠曲的和扭动的振动。
通过差分卷轴端部的旋转速度，可以影响正在形成的卷的振动。
卷轴的每端都能独立于另一端而移动，使得可以调节料卷轴线相对于卷绕鼓轴线的平行度，并使得可以控制料卷的形成，也即，防止料卷两端之间的卷绕变形。
对卷轴施加轴向牵引力的能力，使得卷轴变硬，进一步减少其弯曲和薄片材料的卷绕变形。
本发明提出的卷绕机避免了使用单独而复杂的装置，用于用刃切割或以停止的方式撕裂薄片材料，并使得卷好的料卷同薄片材料简单地以卷轴的加速旋转和/或料卷突然的向上加速的方式分开，以获得机器结构的简单性和更可靠的运行。
两对位置相对的销的设置，使得能够获得料卷生产的连续性，避免薄片材料突然的减速和加速。
依靠卷轴沿工作路线引入段的初步旋转，卷轴和薄片材料之间的接触是轻微的。这防止了薄片材料在卷绕的第一阶段发生不希望的破裂，最为重要的，防止被卷在卷轴上的第一圈薄片材料被拉伸，避免料卷产生不好的质量。
很明显，上述实施例可以变化和/或添加。
作为如图所示的实施例的可替代项，除了使用用于在工作路线上移向和移离卷轴的汽缸和活塞单元以及齿条和小齿轮，可以使用再循环滚珠螺旋可操作地连接到电动机上，或优选地，使用线性电动机。
作为上述实施例的可替代项，销可以直接用键连接到电动机的轴上或，换句话说，设置直接驱动销，或电动机驱动销。
卷轴的支撑装置、受控旋转装置以及运动装置(具有交叉导轨的工作台)独立地形成是有利的，以保障在至少一个卷绕鼓上正在形成的料卷的连续支撑，使其依照中心卷绕方式运行。
作为上述实施例的一种选项，可以提供一个包括两个半轴的卷轴，它们彼此可以连接，并能从卷绕其上的料卷中移出，以形成没有卷轴的料卷。
有利的是，可以为卷轴沿工作路线“P”运动的控制提供一个同薄片材料厚度成比例的信号作反馈，以便对正在形成的料卷的坚固度构成进一步控制。
为满足临时和特定的要求，本领域的普通技术人员可以在上述卷绕机的优选实施例上做许多修改、改进和功能相同的元件替换而并不背离所附权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于向卷轴卷绕薄片材料以形成料卷的卷绕机，包括以预定的供给速度供应薄片材料的供应装置；以大致相应于供给速度的圆周速度旋转并构成薄片材料导向件的卷绕鼓；用于支撑卷轴的紧夹装置；用于沿工作路线移动卷轴的装置，该工作路线位于拾取位置与释放位置之间，并延伸穿过卷轴与导引在卷绕鼓上的薄片材料的初始接触位置和其后的最后卷绕位置；控制卷轴旋转的装置，以便将薄片材料卷绕于卷轴上以形成料卷；以一种方式对卷轴起作用的装置，该方式中，在向卷轴卷绕薄片材料的同时，料卷在工作路线的整个增加段始终压在卷绕鼓上，该工作路线形成在初始接触位置和最后卷绕位置之间。
2.根据权利要求1所述的卷绕机，包括一个供给装置，用于将卷轴设置在拾取位置上。
3.根据权利要求1或2所述的卷绕机，包括在释放卷绕好的料卷的位置的卷轴释放装置。
4.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中卷绕鼓以受控方式运行，以便使其圆周速度大致相当于、大于、或小于薄片材料的供给速度。
5.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中该卷绕鼓是一套卷绕鼓中的第一卷绕鼓；该套卷绕鼓包括一个与第一卷绕鼓间隔开的第二旋转卷绕鼓。
6.根据权利要求5所述的卷绕机，其中第一卷绕鼓和第二卷绕鼓间的间隔大致相当于卷轴的横向尺寸。
7.根据权利要求5、6中任意一项所述的卷绕机，包括以一种方式作用卷轴的装置；这种方式使得在向卷轴上卷绕薄片材料的同时，料卷在整个工作路线的增加段保持压在第一卷绕鼓和第二卷绕鼓上。
8.根据权利要求5到7中任意一条所述的卷绕机，其中第二卷绕鼓以受控的方式运行，以便使其圆周速度大致相当于、大于或小于薄片材料的供给速度。
9.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中其卷轴是一个管状卷轴。
10.根据权利要求9所述的卷绕机，其中夹紧卷轴的装置包括位置相对的销，该销可以可操作地与管状卷轴端部的内侧相连接。
11.根据权利要求10所述的卷绕机，其中该销包括一个截头圆锥体的插入端。
12.根据权利要求10或11所述的卷绕机，其中每一个销都包括一个与管状卷轴壁的内表面接合的保持装置。
13.根据权利要求12所述的卷绕机，其中该保持装置包括至少一个位于销所提供的至少一个纵向槽中的弹性扩张装置；该装置优选地包括至少一个刀片状元件，防止销滑出。
14.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中夹紧装置可操作地与卷轴的旋转装置相联接。
15.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中每个卷轴的旋转装置都是受控的，使得被卷绕的卷轴获得一个大致相应于、小于或大于薄片材料供给速度的圆周速度。
16.根据权利要求15所述的卷绕机，其中卷轴的旋转装置包括一个以受控方式运行的电动机。
17.根据权利要求16所述的卷绕机，其中该电动机可操作地连接于控制装置。
18.根据权利要求17所述的卷绕机，其中控制装置可操作地连接到一个用于控制供给装置的装置上。
19.根据权利要求15到18中任意一项所述的卷绕机，其中夹紧装置和受控旋转装置之间插入了一个装置，用于探测它们之间传递的力；该装置可操作地连接到一个用于卷轴的旋转装置的受控运行的装置。
20.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中设置独立的装置用于卷轴每一端的受控旋转。
21.根据权利要求20所述的卷绕机，其中用于旋转卷轴的独立装置可操作地连接到一个控制装置，用于它们的同步或异步的运行。
22.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，包括在卷绕薄片材料过程中轴向地牵引卷轴的装置。
23.根据权利要求22所述的卷绕机，其中用于轴向地牵引卷轴的装置包括朝向卷轴端部、可以在横向放置在工作路线上的导轨上进行滑动的位置相对的车架。
24.根据权利要求23所述的卷绕机，其中每个相对的车架都可操作地连接到一个受控的致动装置上。
25.根据权利要求24所述的卷绕机，其中每个车架的致动装置包括一个液压或者气动的汽缸和活塞单元，或者一个线性电动机，以受控方式运行。
26.根据权利要求24所述的卷绕机，其中每个车架的致动装置包括一个可操作地连接到一台电动机上的齿条和小齿轮单元，以受控方式运行。
27.根据权利要求24所述的卷绕机，其中每个车架的致动装置包括一个再循环滚珠螺旋单元，可操作地连接到一个电动机上，以受控方式运行。
28.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中卷轴的夹紧装置可操作地连接到卷轴的移动装置上。
29.根据权利要求28所述的卷绕机，其中该移动装置包括在卷轴端部附近相互面对设置的车架，车架以具有交叉导轨的工作台的方式可以沿着平行于和垂直于工作路线的运动轴线移动。
30.根据权利要求29所述的卷绕机，其中每个车架被至少一个致动装置驱动，沿该轴线运动。
31.根据权利要求30所述的卷绕机，其中每一车架的至少一个致动装置包括至少一个液压或气动的汽缸和活塞单元。
32.根据权利要求30所述的卷绕机，其中每一车架的至少一个致动装置包括至少一个可操作地连接到一台电动机上的齿条和小齿轮单元。
33.根据权利要求30所述的卷绕机，其中每一车架的至少一个致动装置包括至少一个可操作地连接到一台电动机上的再循环滚珠螺旋单元。
34.根据权利要求30到33中任意一项所述的卷绕机，其中每一个车架沿至少一条移动轴线以受控的方式移动。
35.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中设置独立的装置用于移动卷轴的每端。
36.根据权利要求35所述的卷绕机，其中每个移动卷轴的独立装置都可操作地连接到一个控制装置上，用于它们的同步或异步运行。
37.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中设置有成对的独立夹紧装置，该夹紧装置可以与卷轴端部在卷绕机同侧或同侧壁相联结。
38.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中设置成对的用于控制卷轴旋转的独立装置，该独立装置可与卷轴端部在卷绕机同侧或同侧壁相联结。
39.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中设置成对的用于移动卷轴的独立装置，该独立装置可以与卷轴端在卷绕机同侧或同侧壁相联结。
40.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中具有成对的、用于作用于压在卷绕鼓上的卷轴的独立装置，设置在卷绕机的每一边。
41.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中该供给装置包括一个用于牵引薄片材料的鼓；该鼓可操作地连接到一个以受控方式运行的电动机上。
42.根据权利要求41所述的卷绕机，其中该电动机可操作地连接于一个用于牵引鼓运行的控制装置，该牵引鼓与卷绕鼓、以及夹紧装置和用于移动、旋转和作用于压在卷绕鼓上的卷轴的装置同步或异步运行。
43.根据权利要求41或42所述的卷绕机，其中在牵引鼓和电动机之间具有一检测装置，用于检测它们之间传递的力；该装置可操作地连接到一个控制电动机的装置上。
44.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中具有检测薄片材料厚度的装置。
45.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中检测薄片材料厚度的装置被可操作地连接到控制卷轴运动的装置上，该卷轴用于使薄片材料卷绕在其上。
46.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中供给装置包括一个斜道，用于向布置在卷绕鼓附近的保持装置传输卷轴，形成了拾取位置。
47.根据上述任一权利要求所述的卷绕机，其中作用于压在卷绕鼓上的卷轴的装置包括至少一个弹性装置。
48.根据权利要求47所述的卷绕机，其中作用于压在卷绕鼓上的卷轴的装置包括一个弹簧或气动装置。
49.一种用于向卷轴(5)上卷绕薄片材料(7)以形成料卷(8)的卷绕机(1)，其中薄片材料被供给到卷绕鼓(23)，并且薄片材料被传送到卷轴以形成料卷；其特征在于，卷轴被以受控的方式支撑、旋转，并沿一条路线(P)传输；在该路线上被卷绕在卷轴上的薄片材料料卷增大，同时该料卷持续地压在卷绕鼓上。
50.一种向卷轴上卷绕薄片材料以形成料卷的方法，其中薄片材料以一个预定的供给速度被供给；在卷绕区，薄片材料以一个大致相应于供给速度的速度被导引；卷轴以一种具有预定圆周速度的方式被支撑和旋转；卷轴沿着工作路线移动；该路线位于拾取位置和释放位置之间，从卷轴与薄片材料初始接触以拾取薄片材料的位置通过，并通过薄片材料卷绕到卷轴上形成料卷的增加段延伸到一个最终卷绕位置；卷轴以一种方式被作用；在该方式下，薄片材料卷绕到卷轴上的同时，形成的料卷在整个工作路线的增加段，保持压在卷绕鼓上。
51.根据权利要求50所述的卷绕薄片材料的方法，其中当料卷被卷完时，卷轴在工作路线上的释放位置被释放。
52.根据权利要求51所述的卷绕薄片材料的方法，其中在卷轴被释放之前，卷轴的旋转被加速和/或，一起或者单独地，卷轴突然从卷绕鼓移开，以将已经卷绕到卷轴上的薄片材料和被供给的薄片材料分开。
53.根据权利要求52所述的卷绕薄片材料的方法，其中这种分开是以撕开的方式完成。
54.根据权利要求50到53中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中形成的料卷受到作用，同时压在另一第二卷绕鼓上。
55.根据上述任一权利要求所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴在工作路线增加段的向前运动是受控的，以作用于正在形成的料卷，使其压在卷绕鼓上。
56.根据权利要求50到55中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴被设置在拾取位置；从该位置卷轴被拾取并沿工作路线移动。
57.根据权利要求56所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴在拾取位置以在两端部被支撑的方式被拾取。
58.根据权利要求50到57中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴的两端部以同步或异步方式相互独立地旋转。
59.根据权利要求50到58中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴的扭转振动，通过其旋转速度的差分由其端部以一种受控和独立旋转的方式所补偿。
60.根据权利要求50到59中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中在薄片材料的卷绕阶段，卷轴受一个轴向的牵引力作用。
61.根据权利要求50到60中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴的两端部，沿工作路线相互以同步或异步方式独立地移动。
62.根据权利要求50到61中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中薄片材料在卷轴上卷绕的不一致性被通过沿着工作路线独立地移动其两端部来补偿。
63.根据权利要求50到62中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴在接触到薄片材料之前旋转，使其圆周速度大致等于被拾取以卷绕到卷轴上的薄片材料的移动速度。
64.根据权利要求50到63中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中在卷绕薄片材料到卷轴的过程中，旋转速度降低，以在整个卷绕阶段保持正在形成的料卷的预定的圆周速度。
65.根据权利要求50到64中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中检测为了以预定速度供给薄片材料而传递到薄片材料上的力。
66.根据权利要求50到65中任一项所述的卷绕薄片材料的方法，其中检测薄片材料的厚度。
67.根据权利要求66所述的卷绕薄片材料的方法，其中卷轴沿着增加路线的移动和/或旋转根据包括检测到的厚度在内的操作参数来控制。
全文摘要
一种用于向卷轴(5)上卷绕薄片材料以形成料卷(8)的卷绕机(1)，其具有精确调整卷绕的能力，薄片材料被供给到卷绕鼓(23、26)并被传送到卷轴以形成料卷。卷轴(5)被以受控的方式支撑和旋转，并被沿一条路线传送，在该路线上卷轴上所卷绕的薄片材料料卷在持续地压在卷绕鼓上的同时，料卷增大。
文档编号B65H18/20GK1533349SQ01822035
公开日2004年9月29日 申请日期2001年1月16日 优先权日2001年1月16日
发明者阿尔韦托·雷卡米, 朱利亚诺·帕利亚尼, 诺 帕利亚尼, 阿尔韦托 雷卡米 申请人:法比奥·泼尼股份公司, 法比奥 泼尼股份公司