CN101274718A - 芯管锁定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种芯管锁定装置，其包括多个元件，用于将所述芯管锁定装置(10)锁定到在支承辊复卷机上卷绕的纸卷的卷轴中，有利地，锁定到纸卷的芯管中。所述芯管锁定装置(10)设置在与所述复卷机相关设置的导轨(27；57)上。当进行卷绕时，所述芯管锁定装置(10)与形成的纸卷的中心(18)一起移动。所述芯管锁定装置(10)包括弹性元件(23；31；40)，用于隔离沿形成的纸幅卷半径方向的运动，而且，通过所述弹性元件(23；31；40)，限制所述芯管锁定装置(10)参与受迫振动的部分，从而使所述芯管锁定装置(10)处于受迫振动中的部分最小化。

Description

芯管锁定装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的芯管锁定装置。
背景技术
如从现有技术所知，在机器纸卷没有卷绕起来的分条复卷机上(slitter-winder)，宽纸幅在分条部分被分条成为若干个较窄的子纸幅，所述较窄的子纸幅围绕例如芯管的卷轴在卷绕部分中被卷绕成为用户纸卷。当用户纸卷完成时，停止分条复卷机，并且从机器上取下多个纸卷(即所谓的纸卷组)，其后，继续进行新组的卷绕过程。这些步骤周期性重复，直到机器纸卷用完，从而更换机器纸卷，并且再次开始运行新机器纸卷的卷绕。在卷绕部分中(即在复卷机上)，纵向连续的芯管作为芯管列通过芯管锁定装置锁定在合适的位置上，所述芯管锁定装置设置在该列的两端。在分条复卷机上，通常使用支承辊复卷机(carrier-roll winder)作为复卷机，在该复卷机上，多个子纸幅由两个支承辊支撑，通过第二支承辊和所形成的纤维纸幅卷之间的压区(nip)而卷绕成为子纸卷。设置在两个导纸辊(lead roll)周围的带装置(即所谓的带辊组)也可用作支承辊。
而且，分条复卷机可从现有技术获知，在现有技术中，支承辊复卷机用于在纸幅或纸板幅分条后卷绕子纸卷。本发明涉及支承辊式复卷机，其中分条的子纸幅卷绕在例如芯管的卷轴的周围，所述卷轴由两个辊或由一个辊和一个辊组支撑。在下面的说明和权利要求中，当支承辊指的是支承辊式复卷机的支撑辊/辊组时，即包括支承辊和带辊组两种含义时，该术语支承辊用于简化。另外，在本说明书中，术语芯管也指的是用于和适用于支承辊式复卷机上的其他类型的卷轴。而且，在本说明书中，根据上下文，如果没有特别说明，复卷机上卷绕的子纸幅和形成的纸幅卷指单个或多个，甚至指的是复卷机上处理的所有子纸幅和纸幅卷。一个/多个边缘纸卷指的是纸卷阵列两端最外边的纸卷。从现有技术还可以知道多种结构的支承辊复卷机，其中支撑纸卷的一个或两个支承辊都是可移动的(displaceable)。在这样结构可变的分条复卷机上，所形成的纸卷的中心位置取决于支承辊相对于彼此的位置和纸卷的直径。
从现有技术可知，当纸卷直径增加时，设置在与复卷机相关设置的导轨上的芯管锁定装置可随纸卷中心移动而移动。因此，芯管锁定装置的位置在运行过程中改变。当一个或两个辊在结构可变的复卷机上随着卷绕的进行而移动时，在导轨上向上移动的芯管锁定装置的位置也基本沿机器方向改变。因此，芯管锁定装置的任务是沿横跨机器方向(即沿芯管的轴向)支撑芯管(即卷轴)。芯管锁定装置的目的是在整个卷绕过程中将芯管沿轴向保持在相同位置中，但是允许芯管几乎无阻力地沿垂直方向移动，并经常沿机器方向移动。从现有技术还已知，芯管和芯管锁定装置通过刚性芯管座(socket)紧固在彼此之中。
与从现有技术中已知的芯管锁定装置相关的问题是发生在卷绕过程中的振动。与从现有技术已知的芯管锁定装置相关的另一个问题是芯管锁定装置的偏心旋转运动，其也被描述为芯管锁定装置的摇动(shaking)。摇动通常发生在卷绕的中间步骤和最后步骤中，并且其是由边缘纸卷芯管的偏心引起。纸卷的偏心指的是芯管没有位于纸卷的旋转中心的情况。边缘纸卷的偏心造成芯管锁定装置受迫振动，通常偏心率越大所述振动越强。
例如，由于接触不到压榨辊(press roll)，所以边缘纸卷可能形成偏心。此外，接触不到压榨辊通常是由于厚度形状误差造成的组中纸卷的直径偏差。典型地，问题是边缘纸卷小于中心纸卷，从而边缘纸卷易于形成偏心。如果由于纸幅的形状误差，中心纸卷的直径较小，则偏心纸卷也可形成在组中间。如果芯管锁定装置以起始形成步骤中的偏心率适当共振，则芯管锁定装置可能会增强边缘纸卷的偏心率。当偏心已经形成之后，由于芯管锁定装置沿纸卷半径方向相对较小的结构刚度，实际上不可能通过芯管锁定装置影响边缘纸卷来改变偏心率。
此外，芯管锁定装置的摇动在结构中产生疲劳载荷，疲劳载荷可使芯管锁定装置断裂，这造成分条复卷机上的生产中断。由于摇动，还可能降低分条复卷机的运行速度，由此减小产量。
关于现有技术部分，我们参照FI 116281专利说明书，该专利说明书描述了一种芯管锁定装置，所述装置包括多个元件，所述元件用于将该装置锁定在由支承辊复卷机卷绕的纸卷的卷轴中，有利地为芯管中。所述装置设置在与支承辊复卷机相关设置的导轨上，当卷绕进行时，所述锁定装置沿导轨随形成的纸卷的中心移动。所述装置包括致动器，所述致动器用于产生在芯管锁定装置的变化位置中由芯管锁定装置的质量产生的力的反作用力。所述装置的致动器可设置为主动或被动阻尼器，并且还用作检测和/或消除摇动(bouncing)现象的装置。摇动现象指的是一个或多个纸卷沿机器方向从一个支承辊到另一个支承辊摇动的卷绕问题。但是，这种已知的装置不能解决所有与摇动相关的问题。
关于现有技术部分，我们还参照DE 102005000050公开申请，其描述了复卷装置，该装置用于卷绕材料纸幅，具体地，将纸或纸板幅在芯管周围卷绕成纸卷。在该装置中，纸卷位于卷绕台中，该卷绕台位于两个从其端侧通过导向头(guide head)轴承安装(bearing-mounted)的支承辊之间。所述导向头可以通过依靠导轨支架对应于纸卷直径的直线导轨而设置成沿垂直方向移动。导轨头包括弹性元件，具体为橡胶元件，在该弹性元件上方，导轨头轴承安装到导轨元件中，从而将导轨元件结合到导轨支架上。因为这种已知的装置构造为在轴向上具有弹性，所以这种装置仍然不能消除与摇动相关的问题，而且消除与摇动相关的问题特别需要沿径向上的弹性。关于等同类型的现有技术部分，我们还参照DE 102005039302公开申请。
发明内容
本发明的目的是提供一种芯管锁定装置，其中，现有技术的装置中发生的上述问题将被消除或者至少最小化。
本发明的目的还提供一种装置，其中，具体地，芯管锁定装置的摇动已经消除或至少基本上减小。
为了实现上述目的和以后出现的目的，根据本发明的芯管锁定装置的主要特征在于权利要求1的特征部分中所提出的特征。
根据本发明，芯管锁定装置包括弹性元件，通过所述弹性元件减少参与芯管锁定装置受迫振动的部分，从而消除或至少基本上减小摇动。于是，通过本发明提供沿轴向具有足够刚度的芯管锁定装置，并且通过所述芯管锁定装置可以得到所需的沿径向的弹性，以消除与摇动相关的问题。
根据本发明的实施例，芯管锁定装置的弹性元件包括球窝接头(balljoint)以及与所述球窝接头相关设置的多个阻尼元件，通过所述元件，参与受迫振动的芯管锁定装置的部分受限且抑制振动。球窝接头允许芯管锁定装置的轴端在纸卷侧旋转，并且接纳轴向运动，由此处于仅端部参与摇动运动、其他芯管锁定装置静止的可能摇动情况。根据本发明有利的附加特征，可通过制动装置来辅助芯管锁定装置的其他部分的稳定性(stabilisation)，通过所述制动装置将摇动运动抑制(stiffened)。
根据本发明的实施例，芯管锁定装置(即芯管锁)包括轴向移动部分，所述轴向移动部分包括一组阻尼接头，所述接头放开沿纸卷半径方向的自由度，所述接头组位于所卷绕的纸卷的卷绕芯管(winding core)的外径内。
根据本发明另一个实施例，芯管锁定装置(即芯管锁)包括轴向移动部分，所述轴向移动部分包括阻尼机构，该阻尼机构放开沿纸卷半径方向的自由度，所述机构基本位于所述轴向移动部分的中心线中，和/或与所述轴向移动部分同心。
根据本发明有利的附加特征，芯管锁定装置包括在受迫振动中稳定的坚固主体(sturdy body)。
与本发明有利相关地，芯管锁定装置的垂直运动可通过与芯管锁定装置相关设置的制动装置来抑制/衰减。而且，芯管锁定装置的旋转主体的运动可有利地通过与芯管锁定装置的主体相关设置的第二制动器来抑制/衰减。
根据本发明的芯管锁定装置的质量通常为100-200kg，并且由偏心引起的参与受迫振动的部分的质量为10-50％，有利地，最多20％。
根据本发明实施例，与芯管锁定装置相关设置了浮动芯管座，所述浮动芯管座能够使芯管少量移动，由此芯管的振动不会传递到芯管锁定装置。浮动芯管座包括：两个相对于彼此基本成直角的轴承；以及卷簧或等同物。所述卷簧能够使所述芯管座移动并且对中。通过所述轴承，所述芯管座能够相对于芯管锁定装置偏心浮动，由此，将轴承挤压在一起的所述卷簧弯曲而产生偏心，同时将轴承保持为一体。有利地，在所述座的端部设置凸缘，当从芯管上取下锁定装置时，所述凸缘防止轴承打开。
现在将参照附图中的图对本发明进行更详细的描述，但是，本发明决不是要狭窄地限制为所述的细节。
附图说明
图1A-图1B示意性示出芯管锁定装置的实施例。
图2A-图2B示意性示出芯管锁定装置的另一个实施例。
图3示意性示出本发明的实施例。
图4示出图3的局部放大示意图。
图5示意性示出根据本发明附加特征的、与本发明结合使用的连接器机构的应用示例。
图6A-图6D示意性示出本发明的实施例。
附图中，如果没有特别说明，相同的附图标记用于彼此对应的部件。
具体实施方式
图1A-图1B以及图2A-图2B示意性示出分条复卷机的复卷机芯管锁定装置(即芯管锁10)的一些示例。在根据图1A-图1B的实施例中，芯管锁10在卷绕过程中的运动是通过垂直运动P和旋转运动K的合成运动而形成。在根据图2A-图2B的实施例中，芯管锁10在卷绕过程中的运动是通过垂直运动P和水平运动V的合成运动而形成。本发明也可用作很多其他类型的分条复卷机的复卷机芯管锁定装置，特别是与利用支承辊式复卷机的这种分条复卷机有关的复卷机芯管锁定装置。
在图1A-图1B中所示的实施例中，当进行卷绕时，芯管锁10与纸卷的中心18一起沿两个直线导轨27在垂直方向P移动，所述直线导轨27彼此相距一定距离设置。芯管锁10的支架28通过多个轴承29而轴承安装于直线导轨27上。在芯管锁10的主体19中，在旋转运动K中旋转的臂16通过枢轴17进行枢转，所述臂与轴22结合，所述轴22的端部具有心轴21，所述心轴21设置在纸卷中心18中的芯管中。与芯管锁相关，设置了多个致动器(图未示)，例如液压缸，用于执行垂直运动P和旋转运动K。
在芯管锁10的主体19中，通过枢轴17枢转的旋转臂16的旋转运动K可通过例如液压致动装置的制动装置14来抑制。所述制动装置14由制动盘15进行制动，所述制动盘15通过芯管锁10的主体19中的中间件19A紧固。在液压制动装置14和旋转臂16之间具有功率传感器16A，通过所述功率传感器16A可测量影响旋转臂16的侧向力。
在卷绕的起始步骤中，通过使用制动装置14抑制芯管锁10的旋转臂16的运动K。通过功率传感器16A控制制动装置14，以使制动装置14非常迅速地打开和闭合，由此，由芯管锁10中的纸卷产生的力不会增大到超过一定限度。
在图2A-图2B所示的实施例中，当进行卷绕时，芯管锁10的第一支架28与纸卷的中心18一起在垂直方向P沿两个直线导轨27移动，所述两个直线导轨27彼此间隔一定距离设置。芯管锁10的支架28通过轴承29而轴承安装于直线导轨27上。在支架28中，通过轴承59设置于其中的第二导轨57结合第二支架58。当进行卷绕时，第二支架58以水平运动V移动。对芯管锁10的轴22来说，纸卷中心18中的芯管紧固在心轴21的端部，在第一支架28中制作能进行水平运动V的开口。
根据图3，芯管锁10的轴(例如管状轴22)可沿轴向移动，并且其最适合通过两个滑动轴承固定器24、25来轴承安装，在其后面的一个是刚性滑动轴承固定器24，在其前面的一个是弹性滑动轴承固定器25。弹性滑动轴承固定器25允许管轴22围绕刚性滑动轴承固定器24的中心旋转。弹性滑动轴承固定器25为振动阻尼且基本无间隙。
根据图4，在心轴21和管状轴22之间具有弹性元件，例如球窝接头23和弹性元件23A。球窝接头23允许心轴21围绕球窝接头23的中心旋转。旋转由弹性和阻尼元件23A进行限制，所述弹性和阻尼元件23为设置在与管轴22相同中心轴线上的橡胶套管23A或等同元件。通过调节橡胶套管23A的径向刚度设置旋转刚度。径向刚度通常为1000-2000N/mm2，最合适为2000-10000N/mm2。
当在复卷机上进行卷绕的边缘纸卷形成偏心并且开始受迫振动时，控制芯管锁10以通过制动装置14尽量使芯管锁10的主体19保持刚度。如果边缘纸卷仍然偏心，则边缘纸卷的芯管内部的心轴21必需能够由于偏心而移动。该移动通过心轴21和芯管锁10之间的球窝接头23和滑动轴承24、25形成的被抑制的枢转而得以进行。第一枢转发生在弹性球窝接头23中。第二枢转由管状轴22形成，由于弹性滑动轴承固定器25的径向弹性，管状轴22能够围绕其后面的滑动轴承固定器24的中心旋转。这两个枢轴23、25形成了允许心轴21沿边缘纸卷的半径方向运动的、同时对中和抑制该移动的机构。
因为邻近(abut in)例如球窝接头23的弹性元件，芯管锁10参与受迫振动的部分以及因此处于摇动影响下的部分变得轻微并且受到抑制。于是，由于易受摇动影响的部分受限，所以与现有技术装置比较，减小或消除了芯管锁10在边缘纸卷中增强偏心的形成的倾向。因此，由于所述移动与阻尼的弹性一样可控制地发生在有限的区域中，所以还消除了加载在芯管锁10结构上的摇动的影响。
图5示出通过所谓的Oldham型连接器实现弹性元件，从而实现心轴21沿纸卷半径方向的自由度的示例。连接器31包括三个部分32、33、34。连接器31在中间部分33的不同侧包括两对彼此垂直的滚柱轴承单元37A、37B，所述滚柱轴承与形成在外部部分32、34中的凹部38A、38B结合，且所述滚柱轴承装置37A、37B在芯管中传递芯管锁的轴向力，同时允许径向运动。可以例如参照上述的实施例的原理，在Oldham连接器31中设置径向弹性被抑制的结构。
在图6A-图6D中，示于本发明的实施例中的、用于实现弹性元件的浮动芯管座40能够使芯管相对于芯管锁10移动约±10mm，由此，偏心的芯管的振动将不会传递到芯管锁10中。浮动芯管座40包括两个相对于彼此基本成90度角的轴承42、43以及能够使座40移动并且对中的卷簧41。通过轴承42、43，座40能够相对于芯管锁10偏心浮动。由此，将轴承42、43挤压在一起的卷簧41弯曲，从而能够偏心，同时将轴承42、43保持为一体。当将座40拉出芯管时，座40端部的凸缘44防止轴承42、43打开。
仅参照本发明的一些有利实施例在上面对本发明进行了描述，但是本发明决不是要狭窄地限制为所述的细节。

Claims (8)

1.一种芯管锁定装置，该装置包括：多个元件，用于将所述芯管锁定装置(10)锁定到在支承辊复卷机上卷绕的纸卷的卷轴中，有利地，锁定到所述纸卷的芯管中；所述芯管锁定装置(10)设置在与所述复卷机相关设置的导轨(27，57)上；当进行卷绕时，所述芯管锁定装置(10)与形成的纸卷的中心(18)一起移动；该装置的特征在于，所述芯管锁定装置(10)包括弹性元件(23；31；40)，所述弹性元件用于隔离在形成的纸幅卷的半径方向的运动；而且，通过所述弹性元件(23；31；40)，限制所述芯管锁定装置(10)参与受迫振动的部分，从而使所述芯管锁定装置(10)处于受迫振动中的部分最小化。
2.根据权利要求1所述的芯管锁定装置，其特征在于，所述芯管锁定装置(10)包括轴向运动部分(22)，在所述轴向运动部分(22)中具有放开在纸卷半径方向的自由度的受抑制的枢转件(24，25)，所述枢转件位于卷绕的纸卷的卷绕芯管的外径内。
3.根据权利要求1或2所述的芯管锁定装置，其特征在于，所述芯管锁定装置的弹性元件由球窝接头(23)形成，所述球窝接头(23)以与所述心轴(21)间隔一定距离的方式，与所述芯管锁定装置的轴向运动部分(22)相关设置在所述心轴(21)的一侧，以使所述芯管锁定装置(10)参与受迫振动的部分邻近所述球窝接头(23)；所述心轴(21)设置在其纸卷的中心(18)中。
4.根据权利要求3所述的芯管锁定装置，其特征在于，在位于所述心轴(21)一侧的所述球窝接头(23)的附近设置限制旋转的弹性和阻尼元件(23A)。
5.根据权利要求1或2所述的芯管锁定装置，其特征在于，所述芯管锁定装置(10)包括轴向运动部分(22)，在所述轴向运动部分(22)中具有阻尼机构(31)，所述机构(31)放开在纸卷半径方向的自由度，其基本上位于所述轴向运动部分的中心线上和/或与所述轴向运动部分同心。
6.根据权利要求1或2所述的芯管锁定装置，其特征在于，与所述芯管锁定装置(10)相关设置浮动芯管座(40)，所述浮动芯管座包括两个相对于彼此基本上成直角的轴承(42，43)以及能够使所述座(40)运动并且对中的卷簧(41)或等同物。
7.根据前述任一权利要求所述的芯管锁定装置，其特征在于，所述芯管锁定装置(10)包括在受迫振动中稳定的坚固主体(19)。
8.根据前述任一权利要求所述的芯管锁定装置，其特征在于，所述芯管锁定装置(10)包括制动装置(14)，用于当需要时抑制所述芯管锁定装置(10)的所述主体(19)的运动。
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