CN101395077B - 用于在开卷机中移动卷筒的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在其类型为其中几乎空的卷筒(1)沿着多个操作工位之间的预定路径移动的开卷机中移动纸张卷筒的设备，在每个工位中卷筒(1)自由地绕着其纵向轴线旋转。该设备布置和作用于所述操作工位之间并且包括：将要支撑几乎空的卷筒(1)并且可在所述操作工位之间移动的托架(4)，卷筒(1)在托架(4)上自由地绕着其纵向轴线旋转；支撑所述托架(4)的结构(5)；用于在所述操作工位之间移动所述托架(4)的装置；用于对所述用于移动托架(4)的装置进行控制的装置。

Description

用于在开卷机中移动卷筒的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于在开卷机中移动卷筒的设备和方法。
背景技术
已知开卷机用来将卷带材料从卷筒开卷以将其供应至预定工作循环中位于下游的一个或多个机器。
在一种可能的已知构造中，开卷机包括支撑结构，两个圆锥形支架布置于其上以接合两个双向地插入卷筒中心管状核心的相应心轴，也称为“芯部”，以使得卷筒可自由地绕着相应轴线转动并且允许相应卷带的自由开卷。
在开卷机的使用期间一个主要的步骤是更换卷筒，也就是允许将几乎空的卷筒用新的替换的操作。在该操作期间必须确保卷带至位于下游机器的供应的连续性，最常见地是在两个卷筒都停止时以几乎完全手工的方式执行。实际上，几乎空的第一卷筒从支架圆锥体移走，在两个支架圆锥体之间操作者借助于机械式提升器的帮助随后安装将要开卷的新卷筒。WO 2004/080869、WO 2004/080867、WO2004/043827、US 6679451和EP 822912公开了机械式开卷机的例子，其中减少了人的干预。美国专利US1949238公开了一种片材输送或供给机构，其设有用于从卷筒上开卷片材的装置，该开卷机构使卷筒保持相同的表面速度，而无论卷筒的直径如何，从而保持不变的均匀的输送，而无论卷筒的直径如何或者由于卷带的移除的变化如何。
大体上，在卷筒更换步骤期间，存在着与由几乎空的卷筒供应的纸张的张紧控制以防止过度松弛或者相反地不期望的撕裂。
发明内容
本发明的主要目的是解决上述缺点。
这个结果根据本发明由于致动具有独立权利要求所述特征的设备和方法的思想已经实现。本发明的其它特征是从属权利要求的主题。
由于本发明，能以受控的方式移动正在完成(几乎空)的纸张卷筒，在卷筒更换期间向卷筒施加平移和旋转，并且操作速度易于一直确保纸张朝着下游的张紧的最佳控制。这些特征确定了更加简单、更加有效、更加可靠且可自动操作的卷筒更换。而且，按照本发明的设备相对简单、制造经济并且在长期使用之后仍然可靠。
附图说明
本领域技术人员在阅读下面结合作为本发明实际示例而非限制性意义的附图给出的描述之上能最好地理解本发明的这些和其它优点和特点，在附图中：
图1表示开卷机的示意性侧视图，其提供有根据本发明第一实施例的设备；
图2表示开卷机的示意性侧视图，其提供有根据本发明第二实施例的设备；
图3表示图2所示例子修改的特征，其中示出了由按照本发明的设备所支撑的几乎空的卷筒1；
图4类似于图3，除了为了更好地表示附图的其它部件没有示出卷筒1之外；
图5表示相应于托架两个侧面之一的横截面视图，其中为了简单起见没有表示托架的输送链；
图6表示与作用在几乎空的卷筒的支架和移动托架上的制动机构相关的方案；
图7表示相应于托架两个侧面之一的示意性透视图；
图8表示控制和指令系统的简化图；
图9表示重绕机的示意性侧视图，其提供有按照本发明的设备，根据本发明的另一实施例；
图10表示图9的放大细节，并且一些部件省略以更好地示出其它部件；
图11A-11C示意性地表示在工位SN中圆锥体从施加于几乎空的卷筒的芯部上的心轴脱离的顺序。
具体实施方式
减少至其主要结构并且参照图1-4的附图中所示的例子，根据本发明的设备能用于其类型为其中几乎空的卷筒从第一工位SN传送至第二工位SI的开卷机中，卷筒在第一工位绕着其纵向轴线旋转直到其处于“几乎全部开卷”的状态(其中其直径达到小于初始直径的预定值的状态)，第二工位布置于距第一工位SN一预定距离处，并且再从所述第二工位SI传送至第三工位SP，在该处卷筒能继续绕着其纵向轴线旋转直到其完全开卷，也就是直到新的卷筒布置于第一工位SN中。
在附图中，参考标记1和2分别标识几乎空的卷筒和用来替换几乎空的卷筒的新卷筒；参考标记S标识开卷机。
开卷机S具有支撑结构SF，其具有操作前部FO，其上相应于所述第一工位SN限定了用于卷筒2两个轴向端部的支撑座AP。这种端部由两个能在相对侧上插入卷筒芯部N中的圆锥形元件C形成，所述圆锥形元件从卷筒的两侧部分地突出并且允许卷筒在所述支撑座上空转。在指令从工位SN至工位SI的传送之前，所述圆锥形元件C从卷筒芯部N脱离。
开卷机的结构和功能是本领域技术人员已知的，并且因此省略更详细的描述。
作为本发明目标的移动设备布置和作用于所述工位SI和SP之间并且其包括：
-用于将几乎空的卷筒1从所述第一工位SN传送至所述第二工位SI的装置3；
-易于支撑几乎空的卷筒1并且可在所述第二工位SI和所述第三工位SP之间移动的托架4；
-用于支撑所述托架4的结构5；
-用于在所述第二工位SI和所述第三工位SP之间移动所述托架4的装置；
-用于控制所述传送装置3和所述托架4移动装置的装置。
执行几乎空的卷筒1从第一工位SN至第二工位SI的传送的装置3包括，按照附图所示的例子，两个作用于插入置于第一工位SN中的卷筒的芯部N中的所述圆锥体C上(也就是在卷筒从所述座AP突出的两端上)的推动件30，以将卷筒朝着第二工位SI推动，并且更具体地，朝着布置于备用状态下的托架4推动。在该例子中，所述两个推动件30的每个由其端部之一铰接至结构SF的固定部分的杠杆形成，铰接轴线31平行于卷筒1的轴线；杠杆在相对的端部处连接至致动器32，其在致动时确定所述杠杆绕着铰接轴线31的旋转。所述推动件布置于支撑座AP的外部。在附图中仅一个推动件可见，因为仅示出了设备的一侧。每个所述杠杆30具有中心附件33，其具有凹形端部34以与卷筒1的相应端部更好地接合。箭头“A”表示致动器32的致动，也就是各个杆的延伸，其相应于杠杆30如箭头“B”所示的旋转(在附图中逆时针)。致动器32的去激励，也就是相关杆的撤回，涉及杠杆30的反向旋转，并且因此涉及如图3和4所示这个机构的通常备用或休息状态的恢复。
然而，用于将卷筒1从第一工位SN传送至第二工位SI的具体机构可能是任何其它类型。所述托架4由形成于所述第二和第三工位SI，SP之间的结构5支撑，也就是在第一工位SI相对于纸张从开卷机离开的方向UC的上游。
更具体地，所述结构5提供有两个主要纵向地形成的水平侧面50，每个具有外部直线导轨51，如下进一步描述的用作托架4的导向元件。在附图中，仅示出了结构5的一个侧面50。在该例子中，所述导轨51是水平的。
所述托架4包括两个叉40，每个叉用于结构5的两个侧面50中的一个。每个所述叉在其外侧上提供有较低的“L”形附件41，其端部在结构5的相应侧面50的导轨51中滑动。这样，托架4在结构5上导向。在附图中，仅一个所述叉40可见。
每个所述叉40支撑两个具有相同外径的空转橡胶轮6。这两个轮6安装有平行于卷筒1纵向轴线b-b的相应轴线r-r，也就是关于相应叉40的两个臂正交地定向。在该例子中，两个轮6在叉40上的安装借助于两个相应的销60来实现，销的轴线r-r布置于相同的水平平面上并且其距离使得在给定轮6的外径的情况下，芯部N从卷筒1突出的相应端部能支撑于轮6上以绕着其轴线b-b自由旋转。换言之，如图3和5所示，由每个叉40支撑的两个轮6共线地布置并且两个轮的轴线之间的距离使得芯部N从卷筒1突出的端部的表面部分能支撑于轮的上部内段6S上。实际上，托架4是支撑几乎空的卷筒1的支架，所述卷筒1可绕着其纵向轴线自由旋转。
所述托架4借助于一机构沿着支撑结构5移动，所述机构对于托架两侧中的每个包括环形链7，所述环形链7与固定在电机减速器71的输出70上的有齿线轴相适合并且接合多个导向有齿线轴72。链的一部分固定在相应叉40的内侧上。实际上，链7由电机减速器71驱动的运动确定了托架4的运动。
在附图中，尤其在图1、图2和图9的方案中，托架4以多个操作位置表示，也就是在工位SI中，在工位SP中和在工位SN中。
链7由电机减速器71双向地驱动，在工位SI和SP之间交替地移动托架4，如双箭头G所示。
托架4在其每个侧面上提供有制动器，其作用于轮6上，并且因此减缓卷筒1绕着其轴线b-b的旋转，如下进一步描述的。
在图6和7给出的例子中，所述制动器由凹形前表面连接至线性致动器80的主体8形成，线性致动器80又固定在托架4的相应侧面的两个叉之一的内表面上，以使得主体8位于一个轮6后面。在该例子中，制动器布置于这对轮的后轮6后面，并且致动器水平地定向。所述主体8和轮6之间由致动器80的致动所确定的接触涉及轮的制动，并且因此涉及如前所述其芯部N由托架4的轮6所支撑的卷筒1的制动。
在图2所示的例子中，托架4相应于其每一侧具有侧向附件42，侧向附件42具有朝着顶部和朝着轮6转动的凹形侧面。所述附件42的功能在下面描述。
参照图1的方案，设备可能的操作循环如下。光电管9控制布置为其芯部的端部处于工位SN的支撑座AP上的卷筒2的直径；当光电管感测到卷筒的直径已经减小至预定值时，同一光电管发出信号，该信号被传输至其结构和功能为工业自动化领域技术人员所已知的可编程控制单元UE，其指令致动器32的致动，并且因此杠杆30的旋转B。因此，卷筒从工位SN传送至工位SI，在工位SI托架4布置以接收几乎空的卷筒1。仅在图8的方案中可见的光电管90感测到卷筒1在托架4上的存在并且借助于单元UE供应用于电机减速器71致动的同意信号，电机减速器71相应地驱动链7，以预定的速度沿着结构5移动托架4直到托架置于工位SP中。同时，卷筒1不会绕着其轴线b-b旋转，并且因此继续将纸张供应至置于开卷机S下游的机器；而且，单元UE指令机械臂MA的降低、致动相应致动器A1，A2和臂，在臂上新的卷筒已经准备好替换从工位SN移除的卷筒。臂MA对于本领域技术人员来说是已知的。当托架4到达工位SP时，在图8的方案中表示的另一光电管91借助于单元UE供应同意信号，用于致动器80的致动，并且因此用于轮6的制动。这样，几乎空的卷筒1的旋转速度得到控制。这决定了卷筒1更加准确和有效的开卷，而没有可能损卷筒更换操作的纸张过度松弛。
开卷机S包括用来将由新卷筒2供应的纸张的初始边缘或前缘与由布置于工位SP中的卷筒1供应的纸张的最后边缘或后缘连接的装置，其可以是本领域技术人员已知的类型。开卷机还包括用来一旦所述连接执行就切断由布置于工位SP中的卷筒1供应的纸张的后缘的装置，其可以是本领域技术人员已知的类型。这些操作不再详细描述，因为这些能根据已知技术进行。
废的卷筒1然后借助于桥式起重机(附图中不可见)或者使用开卷机的工厂中通常可用的任何其它装备从工位SP移除。最后，托架4被带回到工位SI中以准备另一循环。
参照图2的方案，本设备的操作循环的不同之处仅在于，托架4也用来将废的卷筒1传送到输送带或将废的卷筒从开卷机移除的类似装置NT。更具体地，所述输送机NT相对于结构5布置在上游并且降低，所述输送机被定向为平行于卷筒1，2的轴线。而且，结构5在其后部向下延长，从而实现倾斜且向下定向的凹入部分，以使得托架4能越过输送机NT。当具有卷筒1的托架4在已经经过工位SP之后相应于输送机NT到达时，在托架4向下运动时卷筒1(其芯部由托架的附件42支撑)由输送带截取，使其从由所述附件42构成的钩上脱离。在图2中，托架4表示在工位SN中，相应于输送机NT，同时其将卷筒1传送至输送机，并且在相对于输送机降低且更远的位置中，也就是卸载。因此，托架4所遵循的路径的一部分是水平的并且后续部分是斜的或者大致垂直的。
在附图中，参考标号92指示用来感测卷筒存在的传感器，其在两个轮6之间安装在托架4上。
参照附图的图9至11所示的例子，按照本发明的设备能用于下述类型开卷机中，其中几乎空的卷筒从工位SN传送，卷筒绕着其纵向轴线旋转直到获得初始耗尽状态(其中卷筒的直径达到小于初始值的预定值)，达到工位SP，在工位SP卷筒能继续绕着其纵向轴线旋转直到完全耗尽，也就是直到新的卷筒定位于第一工位SN中替换几乎空的卷筒。对于图1所示的例子，几乎空的卷筒直接从工位SN传送至工位SP：尤其，在前述工位SI中没有中间通道并且无需前述传送机构3。更具体地，在工位SN中，通常被开卷的卷筒由插在芯部N的两个轴向端部的心轴CO中的圆锥体C所支撑，如图11A所示。当卷筒的直径减小至预设值，在由上述传感器9感测到时，圆锥体C从心轴CO脱离，如图11B所示意性地示出。因而，不再由圆锥体C支撑的卷筒1，由于重力，倚靠在等待在下面的备用位置中的托架4的轮6上。此时，一旦借助于传感器92感测到卷筒1，托架4就运载到工位SP，如前所述。与此同时，机械臂MA将新的卷筒2放在工位SN中。一旦卸载，托架4返回至其初始位置，也就是在正常开卷阶段中卷筒2的下面。关于这个方面，观察到托架4的工作位置设置使得轮6能自由地经过卷筒2的心轴C下面，而没有任何干扰，因此托架4能相应于工位SN被自由地带回，即使新的卷筒2已经定位在相同的工位中。
具有相关的抽出/缩回机构且与卷筒的轴向端部上的心轴CO接合/脱离接合的圆锥体C相应于其两侧由开卷机S的结构支撑。所述圆锥体C的功能和结构对本领域技术人员来说是已知的，并且因此不再详细描述。
如同在附图的其它附图中，在图9中托架4表示在工位SN中和在工位SP中。
按照本发明的操作方法包括，在开卷机中的卷筒更换循环中，将几乎空的卷筒1从其中卷筒1绕着其纵向轴线旋转直到获得初始耗尽状态(其中直径达到小于初始值)的预设值的工位SN传送至其中其能继续绕着纵向轴线旋转直到完全开卷(也就是直到新的卷筒放置在第一工位SN中并替换几乎空的卷筒)的工位SP的步骤，所述传送沿着预定的路径以预定的传送速度操作。
而且，按照本发明的操作方法包括在所述传送路径结束时控制所述几乎空的卷筒1的旋转速度的步骤。
实际上，按照本发明的操作方法包括沿着预设路径以受控的速度移动几乎空的卷筒1，所述路径形成于开卷机的多个操作工位之间。按照本发明的操作方法还包括尤其相应于所述传送路径的终点控制卷筒1的旋转速度的步骤。
参照前述例子，几乎空的卷筒1沿着包括于工位SN和工位SP之间的路径的传送可能是连续的或直接的，或者不连续，具有中间传送。
实际上，构造细节可能以任何等同的方式变化，只要形状、尺寸、元件布置、所使用材料的性质相关，而不会脱离所采用的解决方案思想的范围，并且从而仍然在授权给本专利的保护范围内。

Claims (22)

1.一种用于在开卷机中移动纸张卷筒的设备，其中几乎空的卷筒(1)沿着多个操作工位之间的预定路径移动，在每个工位中卷筒(1)自由地绕着其纵向轴线旋转，所述设备被布置和作用于所述操作工位之间并且包括：
托架(4)，其用于支撑几乎空的卷筒(1)并且可在所述操作工位之间移动，卷筒(1)在托架(4)上自由地绕着其纵向轴线旋转；
支撑所述托架(4)的结构(5)；
用于在所述操作工位之间移动所述托架(4)的装置；
用于控制移动所述托架(4)的所述装置的装置；
其特征在于，所述托架(4)在其每一侧上设有制动器和两个轮(6)，所述制动器作用于所述轮(6)上，用于减慢所述卷筒(1)绕着其纵向轴线(b-b)的旋转。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述路径包括在第一工位(SN)和第三工位(SP)之间，在第一工位(SN)，卷筒绕着其纵向轴线旋转直到获得初始耗尽状态，在所述第三工位(SP)卷筒能继续绕着其纵向轴线旋转直到完全耗尽，即直到新的卷筒(2)放置在所述第一工位(SN)中替换几乎空的卷筒。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述路径包括在中间工位(SI)和第三工位(SP)之间，卷筒(1)从卷筒绕着其纵向轴线旋转直到获得初始耗尽状态的第一工位(SN)被传送到中间工位(SI)，在第三工位(SP)，卷筒能继续绕着其纵向轴线旋转直到其完全耗尽。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述设备包括自动装置(3)，用于将所述卷筒(1)从卷筒绕着其纵向轴线旋转直到获得初始耗尽状态的所述第一工位(SN)传送至布置于所述路径开始的所述中间工位(SI)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，执行将几乎空的卷筒(1)从所述第一工位(SN)传送至所述中间工位(SI)的所述装置(3)包括两个作用于卷筒(1)两端上的推动件(30)，以将卷筒朝着中间工位(SI)推动，所述卷筒的两端从用于支撑卷筒两个轴向端部的支撑座(AP)突出。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，执行将几乎空的卷筒(1)从所述第一工位(SN)传送至所述中间工位(SI)的所述装置(3)包括两个作用于卷筒(1)两端上的推动件(30)，以将卷筒朝着在其中等待的托架(4)推动，所述卷筒的两端从用于支撑卷筒两个轴向端部的支撑座(AP)突出。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，每个所述推动件(30)由在其一端处铰接至开卷机的固定结构(SF)的固定部分并且在相对端处连接至致动器(32)的杠杆构成，铰接轴线(31)平行于卷筒(1)的轴线，所述致动器(32)在致动时确定所述杠杆绕着相应铰接轴线(31)的旋转。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述结构(5)具有两个水平侧面(50)，每个水平侧面设有外部线性导轨(51)，所述外部线性导轨(51)限定托架(4)的导向元件。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述导轨(51)是水平的。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述托架(4)包括两个侧向叉(40)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，每个所述叉在其外侧上提供有较低的“L”形附件(41)，所述“L”形附件(41)的端部在结构(5)的相应侧面(50)的导轨(51)中滑动。
12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，每个所述叉(40)支撑两个所述轮(6)。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述两个轮(6)的轴线(r-r)平行于卷筒(1)的纵向轴线(b-b)，即相对于相应叉(40)的臂垂直地定向。
14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述两个轮(6)借助于两个相应的销(60)安装在叉(40)上，所述销(60)的轴线(r-r)布置在相同的水平面上并且其距离设置成使得在给定轮(6)的外径的情况下，芯部(N)从卷筒(1)突出的相应端部能支撑在轮(6)上而自由地绕着其自身的轴线(b-b)旋转。
15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述托架(4)借助于一个机构移动，该机构对于托架两侧的每一侧包括连接至电机减速器(71)并且环形封闭在多个传输线轴(72)上的链(7)。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述链(7)由电机减速器(71)双向地致动，从而在开卷机的所述操作工位(SN；SI；SP)之间交替地移动托架(4)。
17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述制动器包括具有主体(8)的制动器，所述主体(8)具有连接至线性致动器(80)的凹形前表面，所述线性致动器(80)又固定在托架(4)上，所述主体(8)位于一个轮(6)的后面。
18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述托架(4)相应于其每个侧面提供有具有凹形部分的侧向附件(42)。
19.一种能够在开卷机中更换卷筒循环期间执行的操作方法，该方法包括以下步骤：将几乎空的卷筒(1)从第一工位(SN)传送至第三工位(SP)，在所述第一工位(SN)，卷筒(1)绕着其自身纵向轴线旋转直到获得初始耗尽状态，在第三工位(SP)，卷筒(1)能继续绕着其纵向轴线旋转直到完全耗尽，也就是直到新的卷筒(2)放置于第一工位(SN)中以替换几乎空的卷筒，所述将几乎空的卷筒(1)从第一工位(SN)传送至第三工位(SP)的步骤沿着预定路径以预定的速度执行，所述方法包括控制所述几乎空的卷筒(1)的旋转速度的步骤，其特征在于，所述控制几乎空的卷筒(1)的旋转速度的步骤通过降低几乎空的卷筒(1)的旋转速度而在所述将几乎空的卷筒(1)从第一工位(SN)传送至第三工位(SP)的步骤的结束时执行。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述传送在两个连续步骤中操作，即从其中卷筒(1)绕着其纵向轴线旋转直到获得初始耗尽状态的所述第一工位(SN)传送至中间工位(SI)的步骤和从所述中间工位(SI)传送至其中卷筒(1)能继续绕着其纵向轴线旋转直到完全耗尽的所述第三工位(SP)的步骤。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，在卷筒(1)能继续绕着其纵向轴线旋转直到完全耗尽的所述第三工位(SP)中传送所述卷筒(1)之后，所述方法包括将耗尽的卷筒定位在输送机(NT)上的步骤，所述输送机(NT)将所述卷筒从开卷机上移除。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在将耗尽的卷筒定位于所述输送机(NT)上期间，耗费的卷筒被导向。
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