CN101687380A - 带有用于卷绕心轴的磁性支撑的型芯卷绕机 - Google Patents

Abstract

一种机器，包括：成形心轴(4)，一个或多个幅材条带(S1，S2)卷绕在所述成形心轴(4)上；在成形心轴上卷绕幅材条带并使之形成管状产品(T)的卷绕单元(5)；将管状产品切割成单个的管材的切割单元(21)。该机器还包括至少一个支撑成形心轴以减少其弯曲变形的磁性装置。

Description

带有用于卷绕心轴的磁性支撑的型芯卷绕机

技术领域

本发明涉及一种型芯卷绕机，即一种通过将一个或多个相互重叠并部分交错的幅材材料条带进行卷绕来生产管材的机器。

背景技术

这种类型的机器通常用于生产纸板或其他片材的管材，其用于卷绕幅材，例如纸、薄页纸、塑料膜、铝箔或类似物。这样生产的管材可以具有各种各样的形状和横截面，即圆形、正方形、矩形等等。这些管材不仅可用于卷绕幅材以形成卷筒，并且还设计用于其他用途，即用作食品、皂粉或其他应用的容器。后面，本说明书将提到用作幅材的卷绕型芯的圆形横截面管材的形成，但是，本发明的范围不局限于这种应用，而是要理解为扩展到有关由一个或多个卷绕的幅材条带形成管材的所有领域。

幅材的卷绕可通过在成形心轴上螺旋地卷绕一个或多个条带而执行，正如参照后面示出的实施例所表示和描述的那样；或者也可以通过往复地纵向进给相互重叠的两个或更多个条带直到它们的边拼合在一起并且将它们卷绕在成形心轴上而得到，例如在WO-94/20281中所公开的那样。

所以，术语″卷绕″应当理解为：幅材条带可以覆盖成形心轴，它们相对于心轴的轴线倾斜地进给(螺旋卷绕)，或者与所述轴线平行地进给(纵向卷绕)。

为了通过螺旋卷绕一个或多个重叠并交错的条带来生产纸板或其他材料的管材，使用一种型芯卷绕机；该型芯卷绕机通常包括：卷绕心轴，一个或多个条带螺旋地卷绕在所述卷绕心轴上以连续地形成管材，使得该管材沿着心轴前进；用于在心轴上进给并卷绕条带的装置；至少一个切刀，用于切断形成的所述管材的单个的部分，所述切刀进行与心轴平行的交替运动；位于所形成的管材内部的对向切刀，其具有与所述切刀的平移运动同步的平移运动。

这种类型的型芯卷绕机在例如美国专利号5,873,806中有所披露。这种类型的其他机器披露在美国专利2,502,638；2,623,445；3,150,575；3,220,320；3,636,827；3,942,418；4,378,966以及WO-A-2004/101265和WO-A-2004/106017中。

在这些机器中，通过在卷绕心轴上卷绕两个或更多个相互交错的幅材条带，例如纸或纸板，而连续地形成管材，所述卷绕心轴以悬臂方式安装，或固定或旋转(优选空转)。该连续的管材必须切割成用于最终用途的单个的部分，例如用于卷绕纸以生产卷筒。切割用一个或多个盘形切割器完成，所述盘形切割器可以是电动的，或者空转并通过与管材的摩擦引入旋转。切刀的切割刃可以是光滑的或锯齿状的，这取决于机器的构造。切刀具有平行于心轴轴线并由此平行于所形成的管材的旋转轴线，并且压靠在管材的外圆柱表面且与所述管材一起平行于成形心轴的轴线前进。在管材的旋转和前进期间，根据与所形成的管材的轴线正交的切割平面，由一个或多个切刀进行切割。在完成全部的切割之后，刀刃便离开管材的轴线，并返回到下次切割开始的位置。

在所形成的管材内部设有对向切刀，布置在管材外面的一个或多个切刀与所述对向切刀相配合。该对向切刀在切割期间必须随着所述一个或多个切刀运动，并因此必须与所形成的管材同步前进，直到切割完成，然后回到所述一个或多个切刀回到开始下次切割的位置。在有些机器中，通过将所述对向切刀设置在形成所述成形心轴的延伸部分的导杆上并且在通过切刀压靠在待切割材料上而产生的摩擦力的作用下而将所述对向切刀临时约束在所述切刀上，而获得这种运动。这样，对向切刀与切刀一起前进。当切刀离开管材时，对向切刀通过弹簧返回到其初始位置。

WO-A-2007/072531披露了一种用于生产幅材管筒的机器，其中所述对向切刀可滑动地安装在管材成形心轴上，并且通过一磁性系统沿着该心轴进行交替运动，以随着所述切刀运动。一组磁体被约束在承载切刀的托架上，它们同与承载对向切刀的套筒一体形成的一组磁体相配合。

在这些机器中，成形心轴受到由卷绕单元、切割系统以及心轴重量引起的挠曲力的作用，这可能导致所述心轴的弯曲变形。

发明内容

依照一个方面，本发明的目的是改进已有的型芯卷绕机。

本发明的一个实施例的目标是提供一种心轴，其尤其能够抵抗弯曲应力。

在一个实施例中，本发明提供了一种用于通过卷绕一个或多个幅材条带生产管材的机器，其包括：成形心轴或卷绕心轴，一个或多个幅材条带卷绕在所述成形心轴或卷绕心轴上；在成形心轴上卷绕一个或多个幅材条带并使之形成管状产品的卷绕单元；将管状产品切割成单个的管材或管材部分的切割单元。其特征在于，成形心轴在至少一个位置由至少一个固定的磁性支撑装置支撑，所述至少一个固定的磁性支撑装置限制了该心轴的弯曲变形。

磁性支撑允许在心轴上施加一约束力，该约束力能够减少其弯曲变形，不会妨碍在心轴上形成的管状材料的连续前进。

依照一些实施例，磁性支撑装置相对于管状产品的前进方向布置在切割单元的下游。依照其他实施例，设置有若干个磁性支撑单元，它们沿着成形心轴的纵向延伸部分布置在各个不同的位置。在一些实施例中，一磁性支撑装置设置在卷绕单元与切割装置或切割单元之间。

依照本发明的优选实施例，一磁性支撑件布置在卷绕心轴的远端，即布置在与将成形心轴约束在机器的固定结构上所用的支撑件相对的位置上。

在一些实施例中，磁性支撑装置包括多个第一磁体，所述第一磁体围绕成形心轴的轴线布置，并被约束在至少部分地绕心轴轴线延伸的固定载荷支承结构上，所述第一磁体可以与机器的载荷支承结构形成一体。优选地，所述多个第一磁体中的磁体与多个第二磁体相配合，所述第二磁体由成形心轴支撑，并绕其轴线布置，所述多个第二磁体定向成与多个第一磁体相配合，用以产生减少成形心轴的弯曲变形的磁力。优选地，磁体可以是永久磁体。依照一些实施例，由环绕心轴的固定结构承载的外部磁体可具有板状的展开形状(development)，而由心轴支撑的磁体优选具有环状结构，其外径近似等于或略小于围绕心轴所形成的管材的直径。外部磁体，即由环绕心轴的结构承载的那些磁体也可以具有环形的延伸部。优选地，设置有由心轴支撑的两组磁体和约束到载荷支承结构上的两组相应磁体。这样，就实现了对支撑和加强心轴尤其有效的磁力布置，从而减少其弯曲变形。

依照一些实施例，由成形心轴承载的磁体可以支撑在插在心轴的中心杆上的套筒或大体上圆柱形的元件上，可以绕该心轴的轴线旋转，以便于在心轴上所形成的管材的前进运动。

依照一些实施例，机器包括盘形切刀，所述盘形切刀与滑动安装以沿着成形心轴交替运动的对向切刀相配合。在一些实施例中，所述对向切刀的前进和返回运动由位于与所述对向切刀一体形成的磁体和与承载所述切刀的托架一体形成的磁体之间的磁性耦合件以已知的方式控制。

本发明进一步的有利特征和实施例将在下面描述并在附带的权利要求书中指出，权利要求书形成本说明书的不可分割的部分。

附图说明

图1显示了型芯卷绕机，即，用于通过在成形心轴上卷绕幅材条带形成管材的机器的示意性侧视图，本发明结合在其中；和

图2显示了成形心轴的末端部分的纵向横截面图，切刀、对向切刀和磁性支撑件应用于成形心轴的远端。

具体实施方式

图1总体上显示了应用于本发明的型芯卷绕机的可行实施例。但是，必须明白，本发明也可以应用于带有不同结构的机器，只要它们装备有用于形成管材的卷绕心轴，所述卷绕心轴可以固定或绕其轴线旋转(有利的是空转地支撑)，并需要有切割装置以将绕心轴连续形成的管材切割成管状部分或产品。

简要地并限于涉及本说明书的内容，图1中整体由附图标记1表示的机器包括载荷支承结构3，心轴4由该载荷支承结构3以悬臂方式支撑，心轴4的第一端经套筒8连接于载荷支承结构3。心轴4的另一相对端在管材被切割的区域附近终止。然后输送器或类似装置(未显示)将由通过切割管材T获得的单个的管状产品移走，所述管材T绕心轴4按照如下方式连续形成。

为了形成管材T，一个或多个纸板或其他连续幅材条带被进给至管材成形机器1。在所示的例子中，采用了由附图标记S1和S2表示的两个条带。它们在进料卷绕装置5的帮助下进给并螺旋地卷绕在心轴4上，在所示的例子中，所述进料卷绕装置5包括环形带7，所述环形带7具有围绕两个皮带轮9和17并由其驱动的两个分支7A和7B，两个皮带轮9和17各自的旋转轴线用附图标记9A和17A表示。分支7A形成围绕心轴4和围绕所卷绕的幅材条带S1和S2的螺旋圈。附图标记19表示使主动皮带轮17旋转从而导致环形带7运动的马达。

由皮带轮9、17、环形带7以及马达19形成的组件的倾斜度可使用螺纹杆20和手轮22进行调节，从而调节由两个条带S1、S2绕心轴4的轴线所形成的螺旋圈的倾斜度。

两个条带S1和S2卷绕成重叠、交错的状态，使得由最外面的条带S1的圈形成的螺旋与由最里面的条带S2的圈形成的螺旋重叠、交错例如半个螺距。

将胶合剂以已知但未示出的方式涂覆于外层条带S1的内表面和/或内层条带S2的外表面，使得两个圈彼此粘合在一起。

管材T是连续地生产的，所以必须被切割成所需长度的部分。为此提供一切割装置，其整体由附图标记21表示，所述切割装置相对于沿卷绕心轴4的管材的进给方向fT设置在卷绕系统7、9、17、19的下游。

图1中所表示的切割装置21可以以任何已知的方式设计，例如，可以是美国专利5,873,806中详细描述的那种类型，该专利的内容在此引入作为参考。但是，必须明白，所使用的切割装置也可以是其他类型，其条件是装备有至少一个切刀，优选装备有绕与心轴4的轴线平行的轴线旋转的盘形切刀，在图1中用A-A表示心轴4的轴线。这里，切割装置的具体构造并不重要。只要注意到其由托架23组成就够了，所述托架23配置有与卷绕心轴4的轴线A-A相平行的双箭头f23相应的交替运动。这种运动允许将连续管材T切割成单个的部分，不会停止由于条带S1、S2的进给以及皮带轮9、17的旋转而连续产生的管材的前进。众所周知，当托架23位于切割开始的位置时，一个或多个切刀径向压靠在所形成的管材T上。然后使托架与心轴4平行地前进一段距离，该距离等于进行切割所需的时期内所形成的管材T的前进距离。实际上，当用单个切刀进行切割时，管材T必须围绕其轴线进行至少一个周转以完成切割。当用例如两个切刀进行切割时，这个距离可以较小，正如US-A-5,873,806所述的实施例中具体示出的那样，在这种情况下，管材绕其轴线旋转180°就足以完成管材部分的切割。

至少一个切刀51，例如旋转盘形切刀由托架23承载。该切刀与一对向切刀相配合，依照一些实施例，所述对向切刀可以配置成由沿心轴滑动的套筒承载的环形形状，所述套筒通过安放在环形元件69内部的磁体组件引入平移运动，所述环形元件69通过一个或多个支架67约束到具有交替运动的托架23上。

图2显示了用附图标记71表示的对向切刀的可行构造的示意性纵剖面，所述对向切刀71固定在套筒73上，套筒73在形成心轴4的中心部分的内杆75上滑动。磁体对77、79与套筒73一体形成，它们与和套筒或环形元件69一体形成的磁体81、83相配合。磁体77、79和81、83之间的磁性相互作用使得承载对向切刀71的套筒73和与托架23一体形成的环形元件69一起被引入与双箭头f23相应的交替运动，以便对向切刀71附随于切刀51运动。对向切刀71可以空转地安装在套筒73上，以便与切刀以及在心轴4上形成的管材一起旋转。

特征在于，依照本发明，为了减少由作用在心轴4上的应力(由切刀51引起和/或由卷绕单元5或其重量引起)使心轴4受到的弯曲变形，进一步优选地，在心轴4的远端4A(即与以悬臂方式相对于固定结构3支撑心轴4的接头8相对的一端)附近布置有环形磁体87。在图2中示出了磁体87的极性。这些磁体87与固定的例如板状磁体89相配合。在图2中还示出了磁体89的极性。磁体89由与载荷支承结构3一体形成的结构91承载，并因此相对于机器底座固定。在一些实施例中，所述结构91可以具有圆形或半圆形延伸部分，以至少部分地环绕心轴4。支撑件91和磁体87、89形成磁性支撑单元，其整体用附图标记100表示。

磁体89、87布置成使得在其间产生带有径向分量的、即方向正交于心轴4的轴线A-A的吸引力和排斥力。这些磁性力形成在一定程度上可与互锁约束相比的约束，该约束基本上减少了与心轴4相互作用的那些机械部件作用在心轴4上的载荷而使心轴4受到的弯曲变形。

也可以将带有相关支撑件91的该组磁体87、89布置在沿着心轴的轴向延伸部分的不同位置上，例如布置在卷绕单元5的附近。在一些实施例中，可以提供一个以上的磁性支撑组，而不是如图2所示的单个磁性支撑组。

磁体87优选是永久磁体。同样，磁体89也优选是永久磁体，不过也可以使用电磁体，特别是因为磁体89由一固定结构承载，所以可以供电，而不会妨碍在心轴4上形成的管状材料的前进。

在磁体87与磁体89之间留有允许在心轴4上连续形成的管状元件通过的足够径向尺寸的通孔L，这样磁性支撑件100不会妨碍形成的管材的前进。

应当理解，附图只表示仅仅作用本发明的实际举例说明而提供的一个例子，可以改变其形式和配置，但不会脱离本发明基于的构思的范围。在附带的权利要求书中提供的任何参考标记纯粹是为了便于参照说明书和附图进行阅读，它们不限制由权利要求表示的保护范围。

Claims (16)

1.一种通过卷绕一个或多个幅材条带生产管材的机器，其包括：用于卷绕的成形心轴，一个或多个幅材条带卷绕在所述成形心轴上；在成形心轴上卷绕所述一个或多个幅材条带并使之形成管状产品的卷绕单元；将管状产品切割成单个的管材的切割单元；其特征在于，至少一个磁性支撑装置，用于支撑所述成形心轴。

2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述磁性支撑装置相对于心轴基本上固定。

3.如权利要求1或2所述的机器，其特征在于，所述磁性支撑装置相对于管状产品沿着所述成形心轴的前进方向设置在切割单元的下游。

4.如权利要求1、2或3所述的机器，其特征在于，所述磁性支撑装置布置在所述成形心轴的自由端附近。

5.如前述权利要求中的一个或多个所述的机器，其特征在于，所述磁性支撑装置包括围绕成形心轴的轴线布置的多个第一磁体。

6.如权利要求5所述的机器，其特征在于，所述多个第一磁体由一围绕成形心轴的轴线布置的固定结构支撑。

7.如权利要求5或6所述的机器，其特征在于，所述磁性支撑装置包括与成形心轴一体形成的多个第二磁体，所述多个第二磁体绕所述成形心轴的轴线布置，并定向成使得与所述多个第一磁体相互配合以产生磁性力，从而减少成形心轴的弯曲变形。

8.如权利要求7所述的机器，其特征在于，所述第二磁体是永久磁体。

9.如权利要求5-8中的一个或多个所述的机器，其特征在于，所述第一磁体是永久磁体。

10.如权利要求1-4中的一个或多个所述的机器，其特征在于，所述磁性支撑装置包括由成形心轴承载的第一组磁体和与位于所述成形心轴周围的一载荷支承结构一体形成的第二组磁体，一用于管状产品的通孔限定在第一组磁体和第二组磁体之间。

11.如权利要求10所述的机器，其中，所述载荷支撑结构相对于机器的框架固定。

12.如权利要求10或11所述的机器，其特征在于，第一组中的磁体和第二组中的磁体布置成：在所述心轴上产生带有对抗成形心轴的弯曲变形的径向分量的磁性力。

13.如权利要求10、11或12所述的机器，其特征在于，所述第一组磁体中的磁体基本上为环形形状。

14.如权利要求10-13中的一个或多个所述的机器，其特征在于，所述第一组磁体安装在心轴上，以便绕该心轴的轴线旋转。

15.如前述权利要求中的一个或多个所述的机器，其特征在于，与切割单元的至少一个刀片相配合的对置元件或对向刀片沿着所述成形心轴滑动。

16.如权利要求15所述的机器，其特征在于，所述滑动对置元件可移动至与所述磁性支撑装置基本上对应的位置。

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