专利名称：用于将辊加速至目标的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制辊驱动，并且更具体地涉及在预定时间段内将具有未知初始位置的辊加速至优选速度和位置。
背景技术：
在与造纸有关的一些机器中，需要接合机器卷筒的纸幅，使得能够以连续方式施加后处理。例如，在不是造纸机的一部分的涂布机中，机器卷筒通过涂布机逐一退绕，使得以全速粘接(splice)纸张。纸幅粘接是指以下处理:其中，一旦机器卷筒变为空，来自新机器卷筒的纸张附接至来自先前卷筒的纸张，使得后处理机能够以连续的方式运行。
在粘接中，来自新机器卷筒的纸张在先前卷筒中的材料到末端之前被胶合或带粘(tape)至先前卷筒的纸张。经由辊直径的变化率、纸张厚度计算结果和速度来估计剩余的材料长度。通过将胶粘剂或双面胶带沿着卷筒的宽度置于材料的表面来准备材料的新卷筒。将新卷筒加速，使得新卷筒的表面速度对应于来自先前卷筒的幅速度。在发生粘接且来自先前卷筒的材料用完之前，相当提前地发起新母辊加速，以使得完全准备好且是稳定的。粘接的预见时间有一些不准确，这是在开始点添加充足的时间裕度的原因。
当新卷筒达到期望速度和位置时，单独的粘接辊或刷将来自先前卷筒的幅推向新卷筒的表面。所涂敷的胶粘剂或胶带将幅附接到一起，此后切割来自先前卷筒的幅。后处理机(诸如离线机型涂布机)的这种方式可以无中断地连续运行。
在粘接过程中，尝试使在变空的卷筒中剩余的材料的量最小化，使得浪费尽可能少的材料。此外，变空的卷筒中的材料的尾部有些问题，因为在切割幅之后，来自先前卷筒的材料在停止之前仍保持退绕几秒。该悬垂(hanging)的尾部在其或其部分以新幅的路径结束时会导致不想要的幅断裂。大的机械制动被用于制动变空的卷筒以尽快使其停止，用于避免与悬垂的尾部有关的问题。
文献W000/40491公开了尝试使在变空的卷筒中剩余的材料的量最小化的方法。通过在卷筒的底部附近将纸层胶合到一起来进行最小化，由此防止纸张退绕越过该点。利用这种方式需要非常接近地发生的粘接和切割，但是仍在胶合的底层出现之前，使得切割和悬垂的尾部将通过胶粘剂停止任何过量的退绕。幅的边缘中的预标记向系统告知底部胶粘剂的位置，即之前的固定距离。预标记在涂布机之前在辊准备区域中与底部胶粘剂一起完成。
在已知的粘接方法中，诸如US4077580中的方法，当旧卷筒的直径达到特定值时，将新卷筒加速至所需要的粘接速度。以恒定参数进行加速。加速的开始发生在实际粘接之前的适当的时间处，以使得新卷筒可以旋转片刻。
当满足粘接条件，S卩旧卷筒的直径达到另一限制时，新卷筒的角位置是未知的或者至少不能预测。这意味着必须延迟粘接时刻，直到新卷筒到达已知位置并且然后到达开始粘接的需要的位置。这会占用新卷筒的一圈(one rotation)来等待已知且需要的位置，并且通常仅在新卷筒的再一圈之后开始粘接。因此，当满足粘接条件时，新卷筒仍必须旋转一至两圈，这近似等于来自旧卷筒的纸张的10至22米。与上述方法相关联的缺点之一是这些方法仍对变空的卷筒留下不需要的尾部。该尾部可能高达下述长度:该长度对应于新卷筒的整周长加上距与切割装置相切的变空的卷筒纸张的距离加上安全裕度。此外，新卷筒旋转略长于所需要的时间，这会影响粘接的粘着性，因为旋转辊的表面上的胶粘剂或胶带会迅速干燥。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和用于实现该方法的设备以解决上述问题。本发明的目的通过以独立权利要求中所阐述的内容为特征的方法和设备来实现。从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。本发明基于以下构思:使用指示胶粘剂位置的指示符，用于控制新卷筒的旋转。基于该信息，可以将机器卷筒加速，使得卷筒处于所需要的角位置并且达到所需要的速度，以在预定的时刻进行粘接。在加速之前，机器卷筒处于静置状态并且处于任意角位置。胶粘剂或双面胶带的位置被标记在卷筒的侧面中并且该标记用于计算加速度，使得在加速结束时获得所需要的速度和角位置。对位置的优化加速和控制使得可以进一步将在变空的卷筒中剩余的材料的量最小化。这进一步缓解了与长的悬垂尾部有关的问题。另一个优点是卷筒不会不必要地旋转，从而使胶粘剂为粘性的。由于在所需要的时刻处开始新机器卷筒的加速，所以为卷筒的准备留下更多时间。
下面，参照附图，借助优选实施例更详细地描述本发明，在附图中:图1示出了粘接之前的退绕机站的示例；图2示出了粘接期间的退绕机站的示例；以及图3示出了在粘接之前的加速期间使用的速度/加速度分布的示例。
具体实施例方式图1示出了具有用于粘接材料幅的设备的退绕机站。在该站中，来自新卷筒Uwl的材料幅被粘接到来自旧卷筒Uw2的材料幅。如图1所见，新卷筒具有标记4，标记4表示所涂敷的胶粘剂或双面胶带5的位置。在新卷筒的表面上，胶粘剂被敷在材料幅的开始处。按照使得可以由该站中静止地定位的阅读器6读取标记4的方式来定位新卷筒。来自旧卷筒的纸幅被馈送到滚筒(drum)2周围的后处理机。图1还示出了用于在粘接过程中切割幅的切割刀3。在本发明的方法中，当接收到用于粘接的命令时，开始粘接过程。该命令在接收到接近的底部胶粘剂的指示之后被接收。该指示可以是由检测来自旧卷筒的材料要到末端的阅读器接收到的预标记。出于此目的，标记卷筒中的材料的末端。当阅读这种标记时，获知卷筒中剩余的材料量。由于材料幅的速度也是已知的，所以获知剩余时间。因此，当检测到标记时，根据幅的速度和幅材料的剩余量确定粘接时刻。在检测标记之后，还通过计算所使用的加速度分布来为加速准备驱动，并且在这些计算之后，接收用于粘接的命令。
在确定了粘接时刻之后，新纸张卷筒Uwl将在前适时地启动。起初，卷筒处于未知的角位置，因此卷筒中的所涂敷的胶粘剂或胶带连同材料幅的开始处于任意角位置。在图1的示例中，用附图标记7示出了标记4的初始位置，因此，卷筒Uwl已从其初始位置开始旋转。在卷筒Uwl的加速期间，利用阅读器6检测到卷筒的侧面中的标记4。阅读器6与控制系统通信，控制系统向控制卷筒Uwl旋转的电机发送命令。在本发明的优选实施例中，以已知的加速度分布来将卷筒加速。当卷筒中的材料的密度、材料卷筒的直径和机构的惯性是已知的时，能够以已知的方式计算整个卷筒的惯性力矩。已知的惯性力矩被馈送到控制系统，并且驱动卷筒的电机驱动器可以被控制成使得获得所需要的加速度分布。当加速度分布是已知的时，卷筒Uwl可以在正确的时刻启动，使得卷筒不会不必要地旋转很长时间。 在本发明的优选实施例中，测量了从开始加速到首次阅读标记的时刻的时间。因此，伴随卷筒的旋转开始，启动定时器。当阅读器6检测到标记4时，阅读定时器的值。一旦已知经过的时间连同已知的加速度分布，就可以向后计算标记4的初始位置。在优选的实施例中，首先以零速度参考启动使卷筒Uwl旋转的电机驱动器。在零速度参考已经施加了短时间段之后，根据指定的分布使卷筒加速。一旦释放了速度或加速度参考，就启动上述定时器。使用零速度参考，以使得驱动器没有延迟地对给定参考做出反应。一旦检测到新卷筒的胶粘剂或胶带上的位置，就以下述方式控制卷筒的旋转:该方式使得在确定的粘接时刻，卷筒的速度和粘胶剂的位置是所需要的速度和位置。所需要的新卷筒的表面速度是来自旧卷筒的幅正在行进的速度。为了粘接成功，旧卷筒和新卷筒的表面速度需要基本相同。所需要的胶粘剂的位置是指其中可以完成粘接的胶粘剂或双面胶带的位置。在图1中用附图标记8示出了该目标位置。因此，利用电机驱动器以下述方式控制新卷筒:该方式使得在之前确定的粘接时刻，辊具有所需要的速度并且粘胶剂或双面胶带的位置是期望的。期望位置是指可以进行粘接的位置。在一个实施例中，以线性增加加速度启动卷筒。使用增加加速度不一定是指实际的驱动器接收到加速度的参考值。通常包含频率转换器或相似的旋转速度控制器的驱动器可以接收产生所需要的加速度的速度参考。图3示出了用于控制实施例的卷筒Uwl的速度和加速度分布的示例。分布包括线性增加加速度、恒定加速度、线性减小加速度和恒定运行速度。当以增加加速度使卷筒加速时，卷筒的速度也增加。图3的速度分布示出了加速度线性增加时的分布开始处的弧形(rounding)。根据一个实施例，进行线性增加加速，该方式使得在线性增加加速度期间将首次检测到标记4。在图3的示例中,在时刻t4a处检测到标记。在时刻t4a处,计算标记的初始位置，并且更具体地，计算对设定的分布的所需要的修正，使得标记4在粘接时刻将处于所需要的位置。在卷筒的加速度分布的下弧形(lower rounding)期间直到首次检测到标记4为止的标记4在辊表面上的行进长度可以被计算为
I ,^ =TaJla
6其中，ax是加速度的当前值，t4a是检测到标记时从开始起所经过的时间。Sx描述从阅读器6开始向后的标记4的行进长度。因此，所显示的行进长度Sx连同已知的加速度分布向我们给出信息，以在完全不进行修正的情况下计算粘接时的标记4的最终位置。
未修正情况下所计算的标记4的最终位置与粘接时的优选位置之间的差是要完成的长度上的期望修正。该期望修正是
Δ s[m](I)
其取决于使用Sx和系统的几何结构计算的初始位置以及取决于所选择的尾部长度的最终目标位置。
修正方向总是向后，即缩短在粘接之前Uwl转动的总长度。最大修正总是小于Uwl的一圈，即长度小于Uwl的一周。
根据一个实施例，加速度被冻结为其在检测到标记的时刻具有的值ax。值ax小于最终恒定加速度a。因此，当在时刻t4a阅读标记时，停止加速度的增加，并且以恒定加速度继续卷筒的加速。与停止加速度的增加同时地，计算时间段tx。^是保持加速度恒定的时间段，以提供最终长度的优选修正As。
改变加速度的目的是以如下方式减慢卷筒的加速:该方式使得在粘接时刻满足所需要的卷筒位置。通过改变加速度/速度分布来补偿该长度。
作为期望修正Λ s的函数的、延迟最终加速度a的时间段tx可以被计算为
权利要求
1.一种粘接纸幅的方法，在所述方法中，来自新卷筒的纸幅粘接至来自变空的卷筒的纸幅，并且标记胶粘剂或双面胶带在所述新纸张卷筒的表面中的位置，所述方法包括步骤: 接收用于粘接的命令； 确定粘接时刻； 将所述新纸张卷筒加速； 检测所述胶粘剂或胶带； 基于所检测的胶粘剂或胶带，按照使得所述新纸张卷筒的旋转速度和所述胶粘剂或胶带的位置是在所述粘接时刻所需要的速度和位置的方式来控制所述新纸张卷筒的旋转；以及 在所述粘接时刻粘接所述纸幅。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述新纸张卷筒加速包括步骤: 使用预定加速度分布来将所述新纸张卷筒加速，所述预定加速度分布包括线性增加加速度、恒定加速度和线性减小加速度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述线性增加加速度期间首次检测到所述胶粘剂或胶带，并且在所述检测之后，计算修正时段(tx)， 在所述修正时段(tx)内使所述 加速度为检测时刻的值，以及 在所述修正时段之后，以线性增加加速度将所述卷筒加速，直到达到预定加速度(a)为止。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在达到所述预定加速度(a)之后，所述方法包括: 以恒定加速度(a)将所述卷筒加速，以及 以线性减小加速度将所述卷筒加速，直到所述加速度减小至零为止。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法包括: 在所述卷筒的每次旋转期间检测所述胶粘剂或双面胶带，以及 计算在所述加速期间所述卷筒的表面已经行进的实际距离， 根据已知的加速度分布来计算所述卷筒的表面应行进的距离， 计算所计算的距离之间的误差，以及 基于所计算的距离误差来改变线性减小加速度的开始时刻和线性减小加速度的斜坡。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，改变线性减小加速度的开始时刻包括: 按照使得在所述减小加速度期间获得的速度与在所述减小加速度的预定斜坡情况下的速度相同的方式来改变所述线性减小加速度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在所述线性减小加速度之后，所述方法包括: 以恒定速度旋转所述卷筒，直到所述粘接时刻为止。
8.一种用于粘接纸幅的设备，在所述设备中，来自新卷筒的纸幅粘接至来自变空的卷筒的纸幅，并且标记胶粘剂或双面胶带在所述新纸张卷筒的表面中的位置，所述设备包括: 用于接收用于粘接的命令的装置；用于确定粘接时刻的装置； 用于将所述新纸张卷筒加速的装置； 用于检测所述胶粘剂或胶带的装置； 用于基于所检测的胶粘剂或胶带，按照使得新纸张卷筒的旋转速度和所述胶粘剂或胶带的位置是在所述粘接时刻所需要的速度和位置的方式来控制所述新纸张卷筒的旋转的装置；以及 用于在所述粘接时刻粘接所述纸幅的装置。
9.一种包括计算机程序代码的计算机程序产品，其中，在计算机中执行所述程序代码使得所述计算机进行根据权利 要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
全文摘要
提供了一种粘接纸幅的方法和设备，在该方法中，来自新卷筒的纸幅粘接至来自变空的卷筒的纸幅，并且标记胶粘剂或双面胶带在新纸张卷筒的表面中的位置，所述方法包括步骤接收用于粘接的命令；确定粘接时刻；将新纸张卷筒加速；检测胶粘剂或胶带；基于所检测的胶粘剂或胶带，按照使得新纸张卷筒的旋转速度和胶粘剂或胶带的位置是在粘接时刻所需要的速度和位置的方式来控制新纸张卷筒的旋转；以及在粘接时刻粘接纸幅。
文档编号B65H19/18GK103144986SQ201210524248
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者塔皮奥·塔尔维蒂耶 申请人:Abb公司