CN1027155C - 卷筒架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一卷筒架，用以向印刷机(2)或其它生产机械从一开卷卷筒(13)上展开一材料薄膜(60)，并当开卷卷筒用空至一定程度时不停机地自动换位到一新卷筒(5)。根据本发明，采用装置(63，68，72)检测材料薄膜中的张力，该薄膜在被制动的同时输入生产机械。装置(73)根据所述检测调节向或从功率接收或供给装置提供的动力，以这种方式材料薄膜中的张力可保持不变。

Description

本发明涉及一种卷筒架，它设计成从卷筒架上的一开卷卷筒向一印刷机或其它生产机械展开一材料薄膜，并当开卷卷筒用空至一定程度时不停机地自动转换到一新卷筒。本发明也涉及一种展开并更换一材料薄膜的方法。

通常自动卷筒换位的卷筒架被用于高速旋转印刷机上。这类自动操作卷筒架以这种方式设计，即当开卷卷筒几乎用完时，新卷筒自动地或通过人工起动信号由中心装置或驱动带驱动而开始转动，驱动带被压抵在卷筒的周边上。经多次试验证明的操纵系统被用以实现这一连接，即所谓卷筒纸自动接纸。

为了在开卷卷筒的速度和新卷筒的圆周速度之间达到同步，采用了传统的电子比较系统，包括脉冲变换器，电流转换器和类似装置。这些系统比较复杂并且不能保证完全同步。此外，各种控制系统常用于制动和加速，它们在各阶段被要求与换位过程相连，这就形成附加的复杂因素。

此外，有时有必要侧向地装载卷筒架，而不是像传统方式那样在印刷单元之间装载，然后朝属于印刷机的卷筒架推进。其原因是希望 使整个工厂建筑的更凑，然而，这就使同时获取简易但很有效的卷筒换位更为困难。

本发明的目的是为上述的设备和方法提供一种改进。这些和其它目的的可根据附加的权利要求书达到。

本发明附加的特征和方面以及优点将在对下面最佳实施例的描述中叙述。

在下文中，参照附图，将更详细地描述本发明的最佳实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的一卷筒架及设备的主要部件;

图2是卷筒架的顶视图;

图3是设备之一个卷筒臂的侧视图;和

图4示出了将将在卷筒换位之前根据本发明的方法，在该图中也示意性地示出了根据本发明的控制系统。

形成设备一部分的图1中大部分部件及图4中某些部件只是示意性地示出。然而，图3也确实只示出了对于理解发明原理至为重要的这些部件，同时为了更清楚地说明根据本发明什么是主要的，其它细节已经省略。

首先参照图1，一卷筒架通常以1表示，一印刷机通常以2表示，后者被安装于卷筒架上方。示出了印刷机的两个印刷辊3。

在卷筒架1上安装有两个第一卷筒臂4，在第一薄膜材料卷筒 的各侧各有一个，该卷筒通常以5表示并在下文中称之为“新卷筒”。参照图3，将更详细地解释第一卷筒臂4的设计。第一卷筒臂4安装于一机架21上并借助于一图4示意性示出的摆动装置7绕一固定轴线6′在一第一水平轴6上摆动，由卷筒臂4支承的新卷筒5的中心可沿一圆弧8占据任何位置。在图1中以点划线4′，4″和4′″示了出卷筒臂的几个可能位置。

在图1和4中以点划线示意性地示出了两个附加卷筒臂10。这些附加臂（图2中未示出）具有一固定轴心线11并借助于一气缸12可绕该固定轴线摆动。它们被设计来保持一开卷卷筒13。由于后者明显轻于新卷筒5，所以这些臂不必作的像第一卷筒臂4那样牢固，但其余方面它们可以类似的方式设计。开卷卷筒13之中心的中心点，当该卷筒由附加卷筒臂10保持时，沿上述圆弧形线8定位。为了取出所谓空卷筒（即包括一带有少量剩余薄膜材料的卷轴），卷筒臂10可摆动到机架21外面，卷筒中心沿一圆弧9移动。

一个用以制动和加速新卷筒5的第一制动和加速装置以15表示。该装置是一皮带（本文中称之为制动/加速带），并可绕一安装在驱动轴16上的带轮16b沿带轮16b，导辊17和一张紧辊18之间的轨迹运转。驱动轴16和辊17，18安装于制动/加速带15两侧的两个窄长的零件上，该等窄长零件共同形成一制动/加速臂23，它仅以点划线示意性地示于图1和4中。图2示出了形成制动/加速臂23的所述零件的一部分。此外，驱动轴16安装于一端板24上。一转轴19 安装于机架21上。制动/加速臂23以及端板24固定地安装于转轴19上。借助于一气缸25制动/加速臂23可绕转轴19的中心轴线19′转动。

在驱动轴16的一端固定地安装有一带齿皮带轮16a，在转轴19的一端在转轴19上可转动地安装有一个较宽的带齿皮带轮19a。至于其它，带齿皮带轮16a，16b和19a则具有相同的尺寸，并在带齿皮带轮19a和16a之间有一带齿皮带26，它在带齿皮带轮19a和制动/加速带15之间完成无变速齿轮传动。

一用以制动开卷卷筒13的第二制动带29被设计成绕一驱动带轮30运动，带轮30的驱动轴31安装于两个窄长板件上，它们共同形成一第二制动臂32，第二制动臂32安装于在所述第一轴6上的一套筒28上并可借助于一气缸33随着套筒28绕轴6的固定轴线6′转动。制动带29也绕位于所述第二制动臂32之端部上的一导辊34和一张紧辊35运转。驱动轴31安装在制动臂32上并带有一安装于其端部之一上的带齿皮带轮36。

一直流电机以40表示。该电机被设计成起一电动机以及一发电机的作用。当它起一电动机的作用时，向它供给来自一控制单元73的励磁电流，图4。后者包括整流器和已知类型的附加控制设备，如一带有一四象限电流方向单元的可控硅控制装置，当电机起发电机作用时可向动力源再输入。直流电机的输出轴带有一带齿皮带轮41，它通过一带齿皮带42连接于一个位于中间轴44上的第一带齿 皮带轮43。在同一中间轴44上，在其一端有一第二带齿皮带轮45，并在一环绕中间轴44相对部分之一部分的套筒47上有一第三带齿皮带轮46。第一带齿皮带轮43大于所述第二和第三带齿皮带轮45，46并通过一联接头牢固安装而可与中间轴44一起旋转。通过一轴向受控的接通和切断联接器48第二带齿皮带轮45可被接入而与中间轴44啮合。

通过一联接器50可使套筒47与中间轴44一起绕其转动轴线旋转，从而驱动固定安装于套筒47上的所述第三带齿皮带轮46。此外，采用了一盘形制动器49，当套筒47被切换成与中间轴44脱离啮合时，用以快速制动套筒47和带齿皮带轮46。

一长的带齿皮带52在位于中间轴44上的所述第二带齿皮带轮45和位于导向轴19上的带齿皮带轮19a之间运转，该导向轴19在属于新卷筒5的制动/加速臂23上。而且，一带齿皮带53在第三带齿皮带轮46（它安装在中间轴42上的套筒47上）和第一轴6上之套筒28上的一带齿皮带轮54之间运转，并从同一带齿皮带轮54一带齿皮带55运行至第二制动带29之驱动轴31上的带齿皮带轮36。

一材料薄膜以60表示。该薄膜可由纸，硬纸，塑料材料之类的薄膜材料或复合材料制成。在卷筒架上的开卷卷筒13和印刷机2上的印刷辊3之间，材料薄膜60通过一切刀辊66，一压力辊61，一导向辊62，一摆辊63和一导向辊64。压力辊61是换位机构（通常以65表示）的一部分。在该换位机构中（它可以传统方式设计并且这种设 计不是本发明的一部分），按已知方式也包括刀辊和切刀66，换位机构65可绕一固定轴线62′转动。

摆辊63可转动地安装于一摆臂68上，摆臂68按本身已知的方式设计并可绕固定轴线71转动。气缸70被设计成与材料薄膜60内的张力（它影响摆辊63）一起作用于摆臂68，以便使其保持在一个一定的中性位置或零位置。摆臂68从该零位置的偏离由传感器72检测，根据摆臂的位置它向控制单元73发出信号以调节直流电机40。

设备的工作模式如下：首先解释将一新卷筒5装于卷筒架1上的方式，然后解释进行换位的方式及使新卷筒和开卷卷筒之圆周速度同步的方式，旧卷筒的被切终端与新卷筒的始端连接而不产生问题。

假定在初始情况下，开卷卷筒13处于其开卷位置并且材料薄膜60从卷筒13上展开。卷筒13由第二卷筒臂10支承。由于印刷辊3拉动材料薄膜60，同时制动带29制动（它借助于第二制动臂32通过气缸33压抵在卷筒13的周边上），所以进行开卷。经过带齿皮带55，带齿皮带轮54，带齿皮带53，带齿皮带轮46，套筒47，联接器50，中间辊44，带齿皮带轮43，带齿皮带42和带齿皮带轮41，制动力矩被传递到直流电机40上。后者起一发电机或一电动机（如果摩擦力大于薄膜张力）的作用，制动力矩导致一定的电功率，该电功率经控制单元73输送到动力源，或作为另一种选择从动力源取出，该控制单元73根据摆臂67的偏离量控制直流电机40，以便通过调整 直流电机40的制动作用或作为另一种选择通过在卷筒13上施加一驱动力使摆臂67争取到达预置的零位置。

在装载一新卷筒之前，卷筒臂4处于升高的位置。将新卷筒5置于一个没有心轴的支架上。卷筒正确定位于一轴向位置。使两个卷筒臂4下降到这样的程度，即当它们跨在卷筒5的两侧上时它们通过卷筒的中心，取决于卷筒5之直径该位置可与圆圈75组的较小圆圈的任何一个对应。然后，将心轴79插入卷筒中心，随后再次升高卷筒臂44以为心轴提供两个支承表面81，82，然后心轴接触各侧上的两个唇部76，77（图4），然后借助于位于两个可转动顶盖80上的第三唇部78将心轴79固定在该位置。如果卷筒臂设有所述唇部76，77和支承表面81，82，对卷筒5之侧向位置的精确度的要求当然就不是很大，这是因为当卷筒臂4抬高时由于支承表面81，82，唇部76，77和心轴79之间的配合卷筒将自动对中，这样心轴79及卷筒5将在顶盖80和唇部78的帮助下固定在所占位置。

卷筒臂4升高新卷筒5，直到其运动自动地停止于一上部位置，其中卷筒5的周边到达点85，该点对应于换位位置。现在可以取下支架（在其上新卷筒5已经例如通过完全的轴向运动沿侧向装入卷筒架1）。同时，卷筒13在其开卷位置继续开卷，借助于制动带29以上述方式保持材料薄膜60内的张力不变。

当卷筒13已经展开后（仅剩少量的残余），发出一人工或自动的换位指令。借助于气缸25（图4）使制动/加速臂23绕其固定的轴线 19′顺时针转动以将制动/加速带15压在新卷筒5的周边上。联接器48现在工作-开始有一滑移以柔性地起动-以便经带齿皮带42和大带齿皮带52和中间轴44上的带齿皮带轮43和45在直流电机40和制动/加速带15之间建立一驱动链。新卷筒5开始逐渐地转动。这意味着必须从开卷卷筒的制动动力中取出动力以加速新卷筒5。在这种情况下该功率是不够的，直流电机从起发电机的作用转换到起一电动机的作用。任何时候以一调节压力作用于气缸70的摆臂68，通过传感器72和控制单元73控制直流电机40，决定它是用作一电动机还是一发明机，及多少功率被消耗或返回以使摆臂平衡于其中性位置并从而使薄膜张力保持不变。传动零件的摩擦力也影响直流电机40的操作。

这样，为了加速新卷筒5，部分地利用了借助于制动带29通过带齿皮带55和53从制动开卷卷筒13中获得的动力，也可以部分地利用经带齿皮带42从直流电机40（它此时用作一电动机）获得的动力。制动带29和直流电机/电动机40的驱动力矩，或制动力矩汇集于中间轴44，并且所汇集的驱动力矩从中间轴通过长带齿皮带52被传递到制动/加速带15上。这样，在此阶段制动/加速带15和制动带29就被同时衔接并分别使新卷筒5加速并使开卷卷筒13制动，直到新卷筒5达到与开卷卷筒13相同的圆周速度。

当两个卷筒5和13获得相同的圆周速度并满足关于换位的要求时，换位机构65开始工作。带切刀66和压力辊61的换位臂从其 上部位置沿顺时针方向朝材料薄膜转动到换位位置。压力辊61将展开的纸薄膜压抵在新卷筒5的圆周上，卷筒5的始端已用已知方式经过处理而带有粘接料，以便将开卷薄膜的终端连接于新卷筒5的始端，随后所述终端被切断，新卷筒5开始被开卷。

一旦材料薄膜被切刀66切断，联接器50就断开制动带29和中间轴44之间的驱动链，随后借助于制动器49经所述第二卷筒臂10快速制动空卷筒。

当切刀切断终端时，带15将从加速变换到制动，制动力矩由薄膜张力控制并通过带控制单元73之传感器和直流电机40以及这样一种方式调整，该方式与参照制动开卷卷筒13之控制所描述的类似。

现在使第二卷筒臂10顺时针摆动出卷筒架1，其中心遵循圆形线9，随后取出由臂10支承的空卷筒及辅助心轴，并且随后使臂10返回到图1或4所示的位置。当新卷筒5开卷到一定的直径，它将通过第一卷筒臂4的转动被移动（卷筒心轴的轴线遵循圆形轨迹8）而与圆形轨迹9相交，在该点第一卷筒臂将新卷筒交给第二卷筒臂10。在此整个运动期间，第二制动/加速臂23都将通过绕其固定摆动轴线19′转动而跟着，并且当新卷筒5到达圆形轨迹8和9之间所述交点上的开卷位置时，当它变成“新的”开卷卷筒时，使第二制动臂32通过绕固定转动轴线6′（第一轴6也用此轴线）而逆时针摆动，随后制动带29将制动新的开卷卷筒13。这时，第一制动/加速臂23 将通过绕固定轴线19′转动而返回到其垂直的起始位置（图1），开卷卷筒13的制动完全由制动带29代之执行并按所述方式加以控制。联接器48从中间轴44上释放制动带15。这样，就完成了一次功能循环。

总之，本发明是基于下述原理：

薄膜张力被用作一控制装置的调节制动和加速装置。该张力由为此目的设计的装置检测，根据本发明该装置包括一个位于摆臂上的摆动辊以及一个检测摆臂从零位置偏离的传感器。薄膜张力可采用一气缸中的压力调整。而且，也可以采用其它检测装置代替摆臂，例如一测力计。所述张力检测调节输入和输出功率接收和功率提供装置的动力，使输入生产机械内的材料薄膜的张力保持不变。根据最佳实施例所述功率接收或功率提供装置是一直流电机，它可以交替地作为一电动机或一发电机操作。而且，在原理上也有可能采用一感应电动机，并且采用一四象限频率转换器代替控制单元中的电流转换器（可向动力源再输入），或任何适当控制单元。而且，也有可能通过一伺服机构采用一个整个印刷机（生产机械）共用的驱动轴，该伺服机构允许驱动轴接受来自一动力源的动力。该伺服机构在本例中可以是一差动齿轮;由例如一伺服电机调节并由摆臂之类的检测薄膜张力的装置控制。不管薄膜张力检测和功率接收器/功率供给器的类型如何，可以说薄膜张力检测器记录下分别来自卷筒和数个卷筒之制动的效果，以及分别来自新卷筒之加速及其它干扰因素（如 摩擦和速度变化），以这种方式薄膜张力就可以保持不变，这是因为使得功率接收或功率供给装置接收或供给动力。

在换位过程中，采用了一机械联接器，它在制动和加速装置之间具有相同的传动比，并作用于两个卷筒，以便精确地使它们保持相同的圆周速度。一旦换位完成，在卷筒周边之间通过机械传动装置的该机械联接就被断开，并快速制动已开卷的空卷筒。

而且，本发明的一个重要特征是为了加速新卷筒，将部分地利用来自其它制动装置（它们被压抵在开卷卷筒的周边上）的制动力矩并部分地利用附加动力，在总括该两力矩（它们被调整以保持薄膜张力不变）中，两个作用效果被汇集于一中间轴上，该轴机械地连接于直接压抵在新卷筒周边上的加速装置上。以一种简化的方式可以这样说，通过来自印刷机对薄膜材料的拉力，正在开卷的卷筒使卷筒架上的新卷筒加速，在来自印刷机的拉力不足以加速新卷筒（通常它是不够的）而不增加调节的薄膜张力的情况下，就要加入来自功率供给装置的所需附加力矩，该力矩由薄膜张力控制以保持薄膜张力不变。

上面描述了包括在根据本发明最佳实施例中某些装置的某些选择。确实也可采用其它变化而不超出本发明的范围。例如可用制动辊代替制动带，用链条代替传动链中的带齿皮带，万向节等代替卷筒臂，当在卷筒架上装卷筒并取下卷筒时，可不按上述方式设计卷筒的处置方法。这样，由专利保护的内容将不受上面的描述或最佳实施例 的限制。

Claims (5)

1、一种卷筒架，用于从卷筒架上的一开卷卷筒(13)上为一印刷机(2)或其它生产机械展开材料薄膜(60)，并且用于当开卷卷筒用空至所需程度时不停机地自动换位到一新卷筒(5)，其特征在于：

a)第一制动和加速装置(15)，设计成压抵并作用于新卷筒(5)的周边以便根据情况制动或加速该卷筒；

b)第二制动装置(29)，设计成压抵并作用于开卷卷筒(13)的周边；

c)至少一个装置(40)，设计成分别从或向所述第一和/或第二制动和/或加速装置接收或供给动力；

d)第一机械操纵传动装置(26，52，53，55)，设计成被连接于所述第一(15)和第二(29)制动和加速装置之间，以便在卷筒换位之前使开卷卷筒以及新卷筒获得相同的圆周速度；

e)第二机械传动装置(分别为26，52，6，42和55，53，6，42)，位于部分地在一侧上的所述第一制动和加速装置(当该等装置压抵并作用于新卷筒周边上以制动和加速新卷筒时)和第二制动装置(当该等装置压抵并作用于开卷卷筒的周边上时)，以及另一侧上的所述功率接收或供给装置(40)之间；

f)装置(63，68，72)，设计成检测材料薄膜中的张力，该薄膜在卷筒架上被制动时被输入生产机械；和

g)装置(73)，设计成根据所述检测调节向或从所述功率接收或供给装置的功率传递，以保持输入生产机械的材料薄膜中之张力不变。

2、如权利要求1所述的卷筒架，其特征在于所述第二机械传动装置包括一中间轴，当所述第一制动和加速装置及所述第二制动装置分别作用于新卷筒和开卷卷筒上时，所述中间轴被迫使机械地连接于所述第一制动和加速装置，所述第二制动装置，以及所述功率接收或供给装置。

3、如权利要求1所述的卷筒架，其特征在于所述第一制动和加速装置包括一制动带（15），还在于装置（25）被设计成使所述制动带移至和移远新卷筒的周边。

4、如权利要求1所述的卷筒架，其特征在于第二制动装置包括一制动带（29），还在于装置（33）被设计成使所述第二制动带移至并移远开卷卷筒的周边。

5、如权利要求1所述的卷筒架，其特征在于所述功率接收和供给装置是一直流电机，被设计成作为一电动机及一发电机工作。

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