CN1202868A - 测量网材卷直径的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
测量卷绕网材(N)的卷轴或卷筒直径的方法包含如下步骤:旋转该卷轴(L);至少两次检测网材上的一个给定点(Lf)经过一个预定位置的时刻;确定所说的两次经过之间所用的时间或支持滚筒(5)的旋转量(α);由所说的时间(T)和卷轴(L)的圆周速度(V)计算出卷轴(L)的直径(D),圆周速度(V)由所说的旋转量(α)和支撑滚筒的半径(R)确定。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量例如纸、薄棉纸等网材的卷轴或卷筒直径的装置和方法。
更特别的是,本发明涉及一种特别适宜于并合到一种胶粘机上的装置,这种装置用于粘结网材卷的匹尾。
这些用途的胶粘机经常用于纸的转换线上,在这些线上,一个或更多的大直径卷筒变为小的纸卷,例如卫生纸卷,家用吸湿纸卷,纸巾卷等。
背景技术
在这种转换线上,经常有一个所谓的复卷机,即,这个机器把网材复卷为卷轴或卷筒,其成卷直径和最终产品直径相等,成卷从复卷机上卸下并被送到下一个工位,在那儿所卷材料的匹尾被粘到卷轴的外表面上,以便在随后把卷筒切为最终长度的小卷并包装它们的过程中避免意外的松开。
目前有许多不同种类的用于粘结自由端的胶粘机。这些装置的例子已公开如下:美国专利Nos.4,026,752;4,2999,642;4,475,974;4,963,223;5,242,525;英国专利Nos.1,326,043;2,073,719;欧洲专利No 0 481 929和国际申请的出版物Nos.WO-A-9515902及WO-A-9515903。许多其它种类的胶粘机已经被设计、申请专利和应用,并且上述所列的那些仅是胶粘机类型中的一些例子,本发明也可以提出申请,这些将在下面见到。
目前已知的所有常规装置都应用一个匹尾退绕和定位工位,网材的匹尾借助于各种系统在那儿退绕,然后在卷绕方向上,通过转动在一对支撑滚筒等上的卷轴逐渐复卷,目的是为了在一个传感器检测的预定位置给自由端定位。一旦这个位置被确定好,胶粘剂就被用至网材,自由端就被复卷。喷胶可产生于同一粘合工位或随后的工位,在随后的位置上尽管卷轴被转动,但它不丢失相对匹尾位置的参照。胶粘剂用于退绕端或仍在卷绕的网材,对于本发明的目的,这种选择没有区别,本发明适用于任何胶粘机除非它包括了一种给自由端定位的系统。
在把大直径的转轴转换成准备包装和销售的小直径卷筒的过程中,其中一个关键方面是小卷筒的直径(及由复卷机形成的卷轴)必须保持在某个容许的范围之内以免在包装过程中出现问题。通常这很难达到,因为被卷绕成大直径卷轴的网材的厚度不是恒定的并且通常是可变的(尽管这种变化以前不知道),这不仅存在于从一个卷轴到另一个卷轴之间而且在同一个卷轴内,因为纸的被挤压,厚度从外部的一个较大值至内部的一个较小值。在复卷的过程中,如果应用的参数固定(纸的长度和张力,通过可动的卷筒施加的压力等),复卷机产生的卷轴直径的改变将不可接受。
因此希望能读出产生的卷轴的直径,目的是为了对卷绕参数采取迅速的修正措施,因而防止卷轴的实际直径与理论直径差异变得太大,一种复卷机及卷绕方法的例子公开于美国专利NO.5,267,703,它能够修正卷绕参数。这基于当卷轴仍在复卷机上时,通过一个合适的传感器来测量直径。
发明目的
本发明的目的之一是提供一种新的系统,这种系统能读取例如复卷机生产的卷轴的直径,从而在必须的地方调整卷绕参数并且修正卷绕参数,以便保持直径在一个允许的范围之内。
本发明的另一个目的是提出一种读取直径的方法和装置,这种方法和装置能用于胶粘机的纸转换线上。
本发明还有一个目的是提供一个控制直径的方法和装置,这种方法和装置易适用于现有的工厂而很少需要或无需机械改进。
对于那些对本领域技术人员,在读了本文其余部分后,本发明更深层的目的和优势将显而易见。
发明内容
实质上,本发明包含测量卷绕网材的卷轴或卷筒直径,这通过旋转该卷轴并且至少检测两次网材上的一个给定点经过预定位置的时刻来实现。在经过该预定位置的两个时刻的时间间隔之间,由相对于卷轴的旋转参数算出卷轴的直径。
实际上,在本发明的一个实施例中,卷轴能被置于旋转装置上,例如一对滚筒上,滚筒带动卷轴旋转,并且滚筒上装有检测装置,用来确定在网材上所说的给定点两次经过所说的预定位置这段时间间隔内该旋转装置的转动量。由这个转动量,卷轴的直径能够被推导出来。
如果借助于一个或一对滚筒产生卷轴的旋转,检测到的运动由滚筒的转角表示,假定卷轴与滚筒之间没有滑动,滚筒在给定时间间隔内扫过的转角能用于计算卷轴的周长从而计算出其直径,该时间间隔是网材上给定点第一次和第二次经过预定位置时所用的时间。
在另一个实施例中,本发明包含测量卷绕网材的卷轴或卷筒直径,这种方式通过以已知的速度转动该卷轴并且至少检测网材上的给定点经过一个预定位置的时刻两次。通过测量所说的两次经过确定位置之间所用时间,由所说的速度值和所说的时间有可能计算出卷轴的直径。
理论上,这种方法适用于网材卷轴生产的工作过程的任一点上,甚至在卷轴形成以后,例如,通过选取一些试样并完成这些试样的测量。在测量呈线性记录的地方,测量的读数可有利地用来改变卷绕参数以便避免偏离预先允许的范围。
这种可以通用的方法,如上所详述,在纸的转换线上特别有用。为此,利用在现有的转换过程阶段应用这种发明方法是有利的,即在胶粘以前定位网材匹尾的阶段应用此发明方法是有利的,应用这种方法包含如下步骤:
a)打开卷绕到卷轴上的网材的匹尾;
b)保持卷轴在正确的复卷网材的方向旋转,并且当网材上的一点(具有代表性的是匹尾)经过预定的位置时检测这个时刻;
c)在测量与卷轴运动有关的一个参数时重复(a)和(b)的操作,例如这个参数是该点第一次和第二次经过所说位置之间所用的时间或是卷轴旋转装置的位移量;
d)通过与卷轴旋转运动有关的参数计算出卷轴的直径。
在这种形式下,相应于打开并检测纸的末端的第二个操作,测量直径花费很少量的时间,也就是说所要求的时间将对卷轴产生一个完全的革命。而且,检测的完成不是在每一个卷轴上而仅是在随机的卷轴上,在胶粘以前自由端两次定位所花费的时间也缩短了。整个方法能用于现有的胶粘机上,在更改了机器的控制程序以后,如果必要,也可更改复卷机的控制程序,用胶粘机上显示的读数自动调整卷绕参数,在这里本发明方法存在着巨大的优点,这就是它能很经济地被补充上去而不需对现有的生产线作机构更改。
本发明也涉及一种实现上述方法的装置。这种装置包括:
-在卷绕方向用于旋转该卷轴的装置;
-一种用于检测所述网材上一点经过预定位置时刻的传感装置;及
-计算所说的卷轴直径的控制装置,这是根据卷轴旋转参数来计算的,例如通过转轴旋转装置的运动或该卷轴的旋转速度值及该点连续经过所说的预定位置两次所用的时间。
实际上,因为这种测量优先采用的是检测网材的匹尾经过预定位置的时刻,因此这种装置也提供退绕装置,其引起网材的尾端部分的退绕。
因为上面解释的原因,在这种情况下,这种装置有利于形成粘接网材自由端的胶粘机的一个整体部件,并且也因此用于在网材自由端粘结以前给自由端定位。
根据本发明,这种方法和装置的其它优点示出于所附权利要求中。
附图简述
说明书和附图将对本发明提供一个较清楚的理解,后者实际上示出了本发明一个非限制性的实例。
在一个可能的实施例中,根据本发明方法,图1至图7示意性地示出了七个连续的步骤。
图8和图9示出了两个改进的实施例。
优选实施例的详细说明
现在,结合被卷绕网材的匹尾粘接到卷轴的过程来对本发明的方法进行描述,但是应该看到,尽管这是优选的方式,本发明方法不必用一个限制性的概念来理解,这种发明方法也能用于粘结以前的一个单独步骤,甚至能用于匹尾未被粘结的过程。
因为有许多本发明方法能适用的胶粘机,并且对于理解本发明,对胶粘机的各机械部件的详细说明不是必需的,所以在通常条件下,随后的叙述仅指胶粘机的实质部件。对于可能应用本发明方法的机器的更详细说明可以看同一领域的上面列举的早期专利或其它专利。那些对这个领域技术人员来说,在随后所述的基础上,能在任何胶粘机上或是在仅有胶粘机部分元件的简单机器上应用本发明。
图1所示是粘住网材N的卷轴L的匹尾Lf过程的第一步骤。卷轴L放置于一个位置并且由一对滚筒3和5支撑,滚筒3和5以一个已知的并且最好是恒定的速度同向旋转。吹气嘴7位于两个滚筒3和5之上,当卷轴L旋转自由端经过图1所示位置时,吹气嘴7吹起自由端Lf。这引起自由端Lf和网材N的一部分退绕并且跌落到表面9上,如图2所示,表面9是真空箱11的一个顶壁并且适当地打有孔以便真空箱11内的真空能抓住落在表面9上的网材N。
位于支持面9上的图中标号为13的是一个光学传感器,或是一个其它合适类型的传感器,如果需要,其位置可以调节。这个传感器用于检测匹尾Lf的边经过一个预定点,这个预定点在表面9上。更特别的是,当自由端Lf位于图3所示位置的一瞬间,传感器13发出一个信号。匹尾Lf能到达这个位置是因为两个滚筒3和5仍在旋转并逐渐复卷匹尾Lf。
迄今为止,在常规类型的胶粘机中,所给说明符合给卷轴L匹尾Lf定位的一般步骤。有鉴于在传统的胶粘机中,定位步骤现已完成后,卷轴继续转动至胶粘步骤,相比较而言,本发明包含继续转动滚筒3和5直至上述相同的操作重复第二次。这在随后的图4和图5中已被示出。
由于滚筒3和5的转速已知,因此卷轴L的圆周速度v也能知道(合理地假设卷轴L与滚筒3和5之间没有滑动),读出传感器13发出第一个信号(图3所示的瞬间)和同一传感器发出第二个信号(图5所示的瞬间)之间所用时间间隔T,可以高度精确地计算出卷轴直径D,用等式:D=V*T/π计算。
一个中央处理单元15(为简单起见,仅如图5所示)收到来自传感器13的两个连续信号,并且已知滚筒3和5的旋转速度,在卷轴L随后的操作执行前,中央处理单元15能计算出直径D。如果直径D的计算值在理论值D0允许范围之外,中央处理单元15发给复卷机(或给一些其它控制复卷机的中央处理单元,未示出)一个修正信号以更改卷绕参数。这个修正当然仅在卷轴直径被测量且信号同时产生后影响继续卷绕,但它足以避免过大偏离理论值D0。
因为计算直径D所需时间是匹尾Lf定位所需时间量的两倍,因此在每一个卷轴上运用直径检测装置是不可取的,仅在一些卷轴上运用直径检测装置,例如十个卷轴运用一个,这实际上使检测时间可以忽略并且使胶粘机能吸收上游复卷机的输出而无任何问题(或喂给胶粘机的部分输出,在这种情况下,一个复卷机给几个胶粘机提供输出)。在一些卷轴而不是所有卷轴上的周期性检测仍足以确保在卷绕参数适当修正下使直径在允许的直径范围内。
在测量直径并把匹尾置于一个正确位置后,开始实施胶粘,在所述的例子中,这种操作示于图6、胶粘剂C是通过一个沿卷轴L轴线平行移动的喷嘴17供应的,这种作用可发生于实施定位的同一工位或不同工位,并且可以通过一个可移动的喷嘴(例中所示)或其它已知系统或其它方式来完成,例如通过在一个平面内转动卷轴的同时打开一个狭缝,通过狭缝,胶粘剂被发放至卷轴。把卷轴转移至胶粘工位实施胶粘的方法,和随后的封匹尾操作如图7示意表示,这些与本发明的目的无关。
在本发明的另一个实施例中,一个连接于两个滚筒3,5中的一个的编码器17(为简单起见,仅示于图5,编码器连到滚筒5上)检测到滚筒5在一个时间间隔内转过的角度,这段时间是传感器13得到的第一次和第二次读数之间所用时间。给定滚筒5的直径并且假设卷轴L和滚筒5(例如,通过给滚筒5一层高摩擦系数的包覆)之间没有滑动,应用公式D=αR/π,能用编码器17测得的角度推导出卷轴L的直径D。在公式中,R是滚筒5的直径;α是编码器测得的角度,它以弧度表示。值αR有效地表达了在一个时间间隔内,滚筒5圆周速度的积分值,这个时间间隔是匹尾Lf两次经过其前面传感器13时刻的时间间隔。
在图8所示的实施例中,卷轴旋转装置由单个驱动滚筒5和一个倾斜支持板6组成,支持板6具有一个低摩擦系数,例如涂以一些适当的合成树脂,与驱动滚筒5相连的编码器17检测到滚筒的旋转角度α。来自编码器17和传感器13的信号被送至中央处理单元15,其操作已如上所述。不用角度编码器17,通过一个基于时间和速度的测量技术,旋转角度也能被测出,这与以前所述技术相似。
图9示出了一个实施例,在这个实施例中,卷轴L由皮带21引起旋转。皮带21环绕着两个带轮23、25运行,卷轴L紧压于皮带21和空转滚筒4上,尽管后者能被一个与图8表面6相似的支持面取代。中央处理单元15接受到一个表示位移或速度的信号,这个信号可由一个编码器或运行带21环绕的带轮23,25中的一个产生。相反地,这个信号可由传感器27获得,传感器27读出一系列等距离的参考标记21A或其它的适于提供皮带移动信息的参照,参照标记21A位于皮带21的一个面上。用已述方法中的一个,这个数据能用来计算出卷轴L的直径。
这里面所述的实施例可以彼此多种组合。
应该明白:附图纯粹通过一个发明实际演示示出了一个例子,由于考虑到形状和设置,这个发明有可能被更改。但是不会偏离构成发明的概念范围。在所附的权利要求中,说明书和图形的任何参考数字其目的是为了方便对权利要求的阅读,它并不限定权利要求代表的保护范围。
Claims (20)
1.测量卷绕网材(N)的卷轴或卷筒直径的方法,其特征在于:旋转该卷轴(L);至少检测两次网材上的一个给定点(Lf)经过一个预定位置的时刻;及至少由所说的一个旋转参数(T;α)计算出卷轴(L)的直径(D)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:确定网材上所说的给定点(Lf)第一次和第二次经过所说的位置之间所用的时间(T),及由卷轴的旋转速度(V)和该时间(T)确定卷轴(L)的直径(D)。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:放置所述卷轴(L),使其与引起它旋转的装置(3,5;21)接触;由该装置(3,5;21)在所说的两次经过之间的移动量,确定卷轴的周长,从而确定其直径。
4.根据权利要求1,2或3所述的方法,其特征在于如下步骤:
a)打开卷绕在卷轴(L)上的网材(N)的匹尾;
b)使卷轴(L)沿正确的方向旋转使网材(N)复卷,及检测网材上的给定点(Lf)经过所说的预定位置的时刻;
c)在测量所说的点(Lf)第一次和第二次经过预定位置之间卷轴旋转参数时重复(a)和(b)的操作;及
d)由所说参数计算出卷轴直径(D)。
5.根据权利要求3和4所述的方法,其特征在于:所说参数由所说的两次通过之间卷轴(L)的旋转装置(3,5)的移动量来表示。
6.根据权利要求2和4所述的方法,其特征在于:所说参数由所说的两次通过之间所用时间来表示,卷轴(L)的转速已知。
7.根据一个或多个前述权利要求所述的方法,其特征在于:定位过程的一个步骤被完成并且用胶粘剂粘住卷绕到该卷轴(L)上的网材(N)的匹尾(Lf)。
8.根据一个或多个前述权利要求所述的方法,其特征在于:网材(N)上的所说点由网材自己的匹尾(Lf)边表示。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:
-把一系列卷轴(L)逐个转送至一个用于胶粘每个卷轴(L)匹尾(Lf)的装置;及
-测量一些卷轴的直径(D),但不是逐个测量所有转运卷轴(L)的直径。
10.根据一个或多个前述权利要求所述的方法,其特征在于:把所述直径的测量值(D)与参考值(D0)比较,并且当该直径的测量值(D)在参考值(D0)允许范围之外时,产生一个信号去修正卷轴(L)的卷绕参数。
11.测量卷绕网材(N)的卷轴或卷筒(L)直径的装置,其特征在于,它包括:
-用于沿卷绕方向转动所说卷轴(L)的装置(3,5;4,21);
-一个传感装置(13),用于检测网材(N)上的一点(Lf)经过一个预定位置的时刻;及
-由一个所说卷轴(L)旋转的参数,计算出该卷轴(L)直径的控制装置(15),卷轴(L)的旋转位于所说的点(Lf)连续经过所说的预定位置之间。
12.根据权利要求11所述的装置,其特征在于:所说控制装置(15)编程后,由卷轴(L)的旋转速度和所说的两次经过之间所用时间(T)计算出该直径(D)。
13.根据权利要求11所述的装置,其特征在于:所说控制装置(15)编程后,由该装置(3;5;4;21)带动所说的卷轴旋转的位移量来计算出所说直径(D),安装有一个检测装置(17;21A,27)用以确定此运动。
14.根据权利要求11,12或13所述的装置,其特征在于:此装置也包括退绕装置(7),其用于退绕网材(N)的尾端部分。
15.根据权利要求14所述的装置,其特征在于:此装置也是胶粘机的一部分,该胶粘机用于粘结形成所说卷轴(L)的网材(N)的匹尾(Lf);所说的卷轴(L)旋转装置(3,5),所说的退绕装置(7)和所说的传感装置(13)组成了为网材(N)的匹尾(Lf)定位的装置,通过一个胶粘剂(c)发放器(17),网材匹尾定位后实施胶粘。
16.根据权利要求13所述的装置,其特征在于:所说的卷轴(L)旋转装置(3,5)至少包括一个滚筒(3),滚筒(3)和卷轴(L)产生接触,并且在所说的点(Lf)连续两次经过一个预定位置的时间内,所说的检测装置(17)检测该滚筒的旋转角(α)。
17.根据权利要求14所述的装置,其特征在于:所说的卷轴(L)旋转装置(21)包括一个环状柔韧件(21)并且所说的检测装置(27)检测该柔韧件的速度或位移。
18.胶粘装置,用于粘住卷绕网材的卷轴或卷筒的匹尾,其特征在于:至少在部分所说的卷轴上,该装置被编程用于完成同一卷轴上的两个连续定位,及通过测量所说的两个定位之间的卷轴(L)旋转参数(T;α)来计算卷轴直径。
19.根据权利要求18所述的胶粘装置,其特征在于:该装置被编程用以确定所说的两次定位之间的所用时间(T)并由所说的时间和旋转速度(V)计算出所说的直径(D)。
20.根据权利要求18所述的胶粘装置,其特征在于:该装置被编程以确定所说的两次定位之间所说的卷轴(L)的旋转量(α),由所说的旋转量计算出所说的直径(D)。
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