具有用于扁平膜的张力控制装置的卷绕设备的制作方法

本实用新型属于食品行业，并且更具体地属于用于香肠和肉制品的肠衣。具体地，本实用新型涉及具有张力控制装置的卷绕设备以用于将意于装食品的扁平的管状肠衣进行缠绕。

背景技术：

在生产基于纤维型聚合物材料的肠衣或膜的过程中、并且特别是在生产用于装食品的管状膜的过程中，出于其贮存以进行后续处理以及转化成具有适于不同预期用途的尺寸的产品单元的目的，成品材料最终被卷绕 (缠绕)。

由挤压形成的连续的且筒状的柔性管在借助于比如例如由马达致动的成对的夹持辊的张力作用单元在该柔性管上施加张力时沿该柔性管的轴线方向线性地输送，张力作用单元在管经过时使管变得扁平，从而为呈扁平条或扁平带形式的变得扁平的管提供出口，该出口的扁平宽度与呈筒形形式的管的周长的一半相同。膜通过沿着所述膜的路径的一系列类似单元的张力输送至卷绕工位，从而在膜中产生了一系列张力，而所述一系列张力必须保持处于一定范围内，以不会在任何时候过多地拉伸膜也不会使膜变得松弛。在卷绕区域中，膜上的最后的张力元件是卷本身，也就是说，是由卷的轴线所施加的马达扭矩。

材料的卷在被转换成消耗单元之前有时必须经受一些相对后期的调节步骤例如以获得其含水量，或者经受其他物理过程，或者经受例如调温处理。在其他情况下，材料的卷在被转化成能够由消费者处理的单元之前，除了其他处理之外，材料的卷必须被印刷、干燥、涂覆、层压、穿孔。所述单元几乎总是成品管的个体化区段，这些个体化区段最终可以被缝合、粘合、夹紧、系结以及连成串、卷住并且以管状方式大幅卷曲并压紧，从而形成小的杆状件。

因此，材料的卷是材料的承载件，在某些情况下，材料的卷可以在不解绕的情况下经受对其的一些处理，并且在其他情况下，材料的卷必须解绕以供给至材料将要接受最终处理的工位并且甚至需要在其通常转换成杆状件的最终转换之前的中间步骤中重新卷绕。

在对卷直接进行处理的情况下，卷需要具有规则的形状(也就是说，形状不是偏心的，或者材料的层不会相对于彼此移动而形成凹入卷或伸缩卷)，并且构成卷的被分成多个环的材料保持均匀的密度。

密度源自于绕中心轴线构成材料的盘绕的层之间的紧密度程度，密度必须是均匀的，使得任何处理可以同等地涉及所有的缠绕材料。例如，如果卷必须经受热处理，或者如果卷必须保持在特定的气氛中以例如获得一定程度的水分，则紧密性程度是关键。同样地，如果卷已经以具有一定程度的水分的方式缠绕或者已经涂覆有对过度压力敏感的材料，则不均匀的紧密性会导致密集或受压区域的连续层之间出现粘合状况，这在之后的处理步骤、比如解绕中会导致许多问题。此外，卷以前面提及的变形的方式不规则地缠绕的情况将在解绕、例如以进行印刷、涂覆或层压处理时产生问题。

卷绕张力是最关键的，原因在于此时材料具有其最大聚集值或者接近其最大聚集值，并且卷必须正确地缠绕以便于对其进行后续输送及处理。

退绕及重新卷绕区域中的张力是非常动态的。辊的直径不断地变化，因此马达的扭矩和速度必须随着辊的直径变化而不断地调节。

如果带由于张力不足而变得松弛，则带将会起皱并且可能被缠住。如果张力过大，则将会在带中产生伸展纹、皱褶并可能破损。在这两种情况下，会生产出质量较差的产品并且机器效率不高。

因此，必须考虑到控制卷的紧密性，在卷绕之前设置确保材料密度的均匀性以及卷的正确的三维结构的膜的张力自动控制系统是至关重要的。

有若干种方法可以用于保持张力恒定。最常见的是：卷的直径的跟随器、计算卷的直径的预测系统、浮动(跳动)辊和张力转换器(载荷传感器)。

为带提供一定水平的张力所需的马达扭矩是通过带的旋转半径测得的总张力。这意味着，为了保持张力恒定，将重新卷绕轴线推进卷绕机中的扭矩必须相对于辊的直径以线性关系增大，因为重新卷绕辊的尺寸在机器的操作期间增大。

马达扭矩的计算由表达式TQ＝R×T来定义；所述等式是线性的，因此，如果张力(T)根据表达式T＝TQ/R要被保持恒定，则马达扭矩在卷的半径增大的卷绕中将必须随着半径(R)线性地增大。因此，如果半径增大例如10倍，则扭矩将也需要增大10倍来保持张力恒定。

然而，当卷缠绕时，每一层积累的压缩力会导致内部层向芯部折叠。如果这些压缩力变得更大，则将会产生起皱且变得扁平的芯部。为了减轻这些压缩力，可以在张力控制中的一些张力控制中执行被称为“锥形张力”的调节，锥形张力使带的张力能够随着卷的展开而减小。锥形张力的量通常测量为所调节的张力的百分比。例如，如果锥形张力被调节至50％，则张力将从芯部向外线性地减小，因此，辊外部的张力将达芯部的张力的一半。

在上述用于保持张力恒定的装置内，基于带中的实际张力来控制张力的装置为浮动(跳动)辊和载荷传感器。这些是“闭环”控制。闭环控制是非常精确的，因为闭环控制实际上测量的是带中的张力并控制盘状件，以相对于所建立的点保持张力恒定。这两种类型的装置将补偿例如在辊重新卷绕时由于辊的直径变化而引起的张力变化。这两种类型的装置还将补偿由于配件、轴承、机械损失引起的张力变化和沿机器方向作用在带上的力中的任何力引起的张力变化。尽管如此，由于是闭环，这些控制装置无法在没有外部入口的情况下检测辊的直径，因此，它们自身不能为重新卷绕区域中的应用提供锥形张力。

载荷传感器具有转换器元件。位于载荷传感器内的转换器是基于现有的机械力提供电信号的检测元件。载荷传感器的壳体除了支承并保护转换器之外还将来自带的力传递至转换器元件。输出信号传递至调节器并在调节器中被传递至观察装置和张力调节装置(从而控制马达或离合器)。

载荷传感器张力控制器使用张力计和其他重量测量装置来测量由于张力而施加在惰辊(未被拉动)上的“重量”。由于材料中的张力而施加在惰辊上的力与所述材料绕该辊的环绕角度成比例。载荷传感器张力控制器可以在至多180°的任何环绕角度下工作。绕使用载荷传感器的自由辊的环绕角度不能根据辊的直径的变化而变化；因此，这些控制器使用输入导辊和输出导辊。

机器的操作员建立所需的张力。基于辊/载荷传感器的设计——辊/载荷传感器的设计又取决于在机器中行进的带的宽度，可以在惰辊的两侧或者在单个点处产生测量信号，并且所述信号引入到控制单元或调节器中。调节器将所述信号一起进行处理。将处理值与所建立的值进行比较并生成输出，所述输出发送至变速器以保持张力恒定。

本实用新型的设备的宗旨是在卷绕步骤中成品膜的张力的自动控制，目的是形成具有适于制造膜的材料的一定紧密性程度的完全同心的卷。

技术实现要素：

通过本实用新型的卷绕设备能够解决上述缺点，从而提供了下面将要描述的其他优点。

本实用新型的卷绕设备包括在卷绕工位之前对扁平管的带的张力进行控制的控制单元，本实用新型的目的在于保持带的完整性，并且同时保持卷的紧密度，从而防止卷随着其半径的增大而变形以及防止在所缠绕的材料的径向上产生具有不同密度的区域，这防止了不同转化处理中出现后续问题，其中，在不同转换处理期间，卷将需要供给至其他处理工位。

本实用新型的设计使得在卷绕期间能够简单且有效地满足所有的张力控制需求。

因此，本实用新型的具有用于扁平膜的张力控制装置的卷绕设备包括：a)受致动的一组双辊；b)一组双惰辊；c)带有具转换器的载荷传感器的辊，该辊以小于180°、优选地小于90°并且更优选地为45°的环绕角度安置在扁平膜的下方，并且该辊于两组辊a)与b)之间等距离地插入；以及d)自动张力控制器，其中，膜的施加在载荷传感器上的力转换成到达控制器的信号，所述信号在控制器处被处理并被发送至由所述设备控制的致动器(例如，对卷进行致动的马达和/或离合器)。

扁平膜是通过对纤维聚合材料进行管状挤压形成的变得扁平的柔性管，该扁平膜的扁平宽度优选地小于等于300mm。

自动张力控制器是商用电子装置，该自动张力控制器能够通过适于适应重新卷绕过程中卷的张力控制中的所有需求的软件而编程，从而对马达和离合器进行控制。自动张力控制器可以在开环中使用，从而例如借助于超声波传感器获取卷的直径的信息，或者通过使用来自具有线速度和角速度的编码器(安置在辊上或膜上)的信息来计算直径，或者自动张力控制器可以在具有载荷传感器的闭环中使用，就像本实用新型的情况一样，或者在具有浮动辊装置的闭环中使用。所有功能都能够通过PC或该设备的键盘进行参数设置，这进一步使得能够存储若干种不同的配置。该控制器优选地具有使得不同参数能够被观察到的显示器。

适用于扁平膜的卷绕的张力控制装置的设计以及张力控制装置在设备的方向上的安装使得能够改变卷的供给角度，这使得能够简化设计，同时在卷绕工位中保持张力控制的有效性。

附图说明

根据本实用新型的实际实施方式的优选示例，出于帮助更好地理解本实用新型的特征的目的，所述描述附带着构成本实用新型的不可缺少的一部分的附图进行，本实用新型通过说明性且非限制性的方式给出下述描述：

图1示出了根据本实用新型的实施方式的具有用于扁平膜的张力控制装置的卷绕设备的立体图，其中详细示出了卷绕设备的一部分。

具体实施方式

在优选实施方式中，本实用新型的具有用于扁平膜的张力控制装置的卷绕设备由具有带转换器2的载荷传感器1的辊构成；所述辊以小于180°、优选地小于90°并且更优选地为大约45°的环绕角度安置在扁平膜的带的下方。具有载荷传感器1的辊等距离地插入在两组双辊之间，其中由辊7 和辊8构成的一组双辊不被拉动(惰辊)，而由辊9和辊10构成的第二组双辊由具有变速器4的齿轮马达控制。所述辊和载荷传感器1的装置使得膜的张力变化能够在不改变膜在该传感器上的环绕角度的情况下借助于施加在载荷传感器1上的力而被捕获。膜被转换成直接到达自动张力控制器3的信号。

一旦控制器3接收到输入信号的载荷信号和其余信号，就会在显示器上观察到这些信号。控制器进行处理并将对应的信号发送至由所述设备控制的对卷6进行致动的致动器，其中，所述致动器例如为马达4′的变速器或卷绕机5的离合器。

尽管已经参照了本实用新型的具体实施方式，但是对于本领域技术人员明显的是，可以对所描述的调节系统进行多种变型和改变，并且在不偏离由所附权利要求限定的保护范围的情况下可以通过其他技术上等同的细节来替代所有上述细节。