CN102795500B - 不停机收卷换卷装置和方法 - Google Patents

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夏海波
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汕头市依明机械股份有限公司
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Abstract

一种不停机收卷换卷装置,在机架上安装有膜料导辊,膜料导辊旁边对称设有两套收卷机构;每套收卷机构设有用以夹持料芯两端的料芯夹持机构、驱动料芯贴近或离开膜料导辊的料芯控制机构,所述膜料导辊为真空吸附辊:真空吸附辊外表面设有一凹槽,真空吸附辊旁边设有一切刀辊,切刀辊表面上凸出安装有一切刀,还设有驱动切刀辊贴近或离开真空吸附辊的切刀辊移动机构、驱动切刀辊自转的切刀辊伺服驱动机构;在真空吸附辊旁边还活动安装有一牵拉辊。本发明可以自动实现换卷,且换卷时膜料运行平稳,换卷过程自动化程度高。本发明还提供一种不停机收卷换卷方法。

Description

不停机收卷换卷装置和方法
技术领域
[0001] 本发明属于收卷技术领域,具体涉及一种不停机收卷换卷装置和方法。
背景技术
[0002] 塑膜或纸张等卷材(以下简称膜料)收卷时,由料芯不断卷取膜料,料芯通常呈圆筒形,有中空的圆形内腔,通常料芯的两端由料芯夹持机构夹持,且料芯控制机构将料芯压在膜料导辊上,料芯可利用被卷取材料的表面摩擦力使料芯转动,即表面收卷。当料芯上卷取的膜料达到设定长度时,需要换上新的料芯进行收卷,称为“换卷”,而已经卷取膜料的料芯,需要从机架上卸下,称为“卸卷”,卸卷后必须装上新的料芯。换卷时,切刀将膜料切断,使膜料分切成为膜料切口后段和膜料切口前段。通常,料芯的外表面可以带有粘性,该粘性可以使膜料切口后段的前沿贴上料芯的外表面,又称“上卷”。
[0003] 传统的收卷装置为了保持工作的连续性,一般采用储料装置来保证供料系统的连续供料。换卷时,由无芯气缸对膜料进行切断,切断时切口处的膜料必须暂时停止运动,由储料装置暂时把上游源源不断送来的膜料暂时储存起来,当剪切完毕,新料芯上卷后必须以比正常收卷更快的速度收卷,直至将储料装置暂时储存的膜料吸收,这样存在以下问题:
1、由于换卷时膜料难以保持匀速运行,膜料在换卷过程中运行不平稳;2.由于需要使用到储料装置,而储料装置的储料速度及储料长度相当有限,因此,整机的速度难以提高,一般工作速度在30m/min以下;3.膜料切口后段的前沿上卷困难,必须由人工辅助,上卷过程自动化程度低,而且膜料切口后段的前沿粘上新料芯时,粘贴质量不可靠;4、由于采用无芯气缸夹住刀片对材料进行剪切,刀片的工作面小,因此刀片的磨损速度较快,需要频繁更换刀片,而且膜料切口的平整性较差,导致废料较多。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种不停机收卷换卷装置和方法,它可以自动实现换卷,且换卷时膜料运行平稳,换卷过程自动化程度高。
[0005] 本发明可以按以下方案实现:一种不停机收卷换卷装置,包括机架,机架上安装有与料芯接触的膜料导辊,膜料导辊旁边设有收卷机构;每套收卷机构设有用以夹持料芯两端的料芯夹持机构、驱动料芯贴近或离开膜料导辊的料芯控制机构,其特征在于:所述膜料导辊为真空吸附辊,该真空吸附辊由真空吸附辊伺服驱动机构驱动;真空吸附辊的辊面设有多个吸气孔,吸气孔连通真空吸附辊的内腔,真空吸附辊的内腔连接有真空抽吸设备:真空吸附辊外表面设有一凹槽,凹槽的延伸方向与真空吸附辊的转轴平行;真空吸附辊旁边设有一切刀辊,切刀辊表面上凸出安装有一切刀,切刀刀刃的延伸方向与凹槽的延伸方向平行,还设有驱动切刀辊贴近或离开真空吸附辊的切刀辊移动机构、驱动切刀辊自转的切刀辊伺服驱动机构;在真空吸附辊旁边还活动安装有一牵拉辊,还设有驱动牵拉辊相对于真空吸附辊移动的牵拉辊移动机构;所述收卷机构的数量为两套,两套收卷机构对称布置在真空吸附辊的左右两侧;还设有中央控制器,中央控制器分别连接并控制料芯控制机构、真空吸附辊伺服驱动机构、切刀辊移动机构、切刀辊伺服驱动机构、牵拉辊移动机构。
[0006] 较好的是,所述每套收卷机构的料芯控制机构包括前后两个可转动的十字形支架、可左右摆动的前后两根摆臂、安装在摆臂的上端的两根压辊、驱动摆臂左右摆动的摆臂伺服驱动机构;前后两个十字形支架的转轴位于同一纵向直线上,前后两个十字形支架由十字架伺服驱动机构驱动而转动;左侧十字形支架、右侧十字形支架、真空吸附辊三者的水平转轴平行且位于同一竖向位置;每个十字形支架的四个分支末端分别安装有气缸,气缸活塞杆安装方向为前后方向;前后两个十字形支架的八个气缸分为四组,每一组的两个气缸分别位于前后两个十字形支架上,每一组的两个气缸活塞杆位于同一直线上且相向布置,每一组的前后两个气缸形成所述料芯夹持机构,各气缸活塞杆中心轴线与十字形支架水平转轴之间的距离相等;
[0007] 真空吸附辊的水平转轴与十字形支架水平转轴之间的距离大于气缸活塞杆的半径、真空吸附辊的半径、气缸活塞杆公转半径三者之和;
[0008] 所述摆臂的下端为固定端而上端为摆动端,摆臂的上端位于真空吸附辊和十字形支架的转轴之间;中央控制器连接并控制摆臂伺服驱动机构、十字架伺服驱动机构;在每个十字形支架的上方设有用以储存料芯的三角形储料斗,在每个十字形支架的下方设有用以收集已经卷取膜料的料芯的收料槽;右侧收卷机构的三角形储料斗的左侧壁下端可弹性变形或弹性位移,左侧收卷机构的三角形储料斗的右侧壁下端可弹性变形或弹性位移;三角形储料斗下部开口位于对应的十字形支架的水平转轴正上方。
[0009] 所述每套收卷机构的料芯控制机构包括两根摆臂及驱动该两根摆臂摆动的摆臂伺服驱动机构;所述每套收卷机构的料芯夹持机构安装在摆臂上端;中央控制器连接并控制摆臂伺服驱动机构。
[0010] 一种不停机收卷换卷方法,其特征在于采用上述的不停机收卷换卷装置,左右两套收卷机构轮流成为主收卷机构、备用收卷机构,包括以下步骤:
[0011] (I)、主收卷机构正常收卷时,牵拉辊处于正常工作位置,膜料绕过牵拉辊和真空吸附辊,中央控制器命令真空吸附辊伺服驱动机构动作,使真空吸附辊不停自转,主收卷机构的料芯控制机构将料芯压在真空吸附辊上而进行收卷;同时,备用收卷机构的料芯夹持机构夹持着备用料芯,备用料芯处于脱离真空吸附辊的位置;
[0012] (2)、需要换卷时,真空吸附辊保持不停自转,真空抽吸设备使真空吸附辊的吸气孔保持负压,中央控制器根据真空吸附辊伺服驱动机构的信号判断凹槽的转动位置,同时根据切刀辊伺服驱动机构的信号判断切刀的转动位置,当真空吸附辊的凹槽转动到接近切刀辊时,中央控制器命令切刀辊移动机构动作,使切刀辊移动并贴靠到真空吸附辊表面,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构带动切刀辊自转,切刀绕切刀辊中心轴线转动,并切入真空吸附辊的凹槽中,同时中央控制器命令牵拉辊移动机构动作,驱动牵拉辊相对于真空吸附辊移动,将膜料张紧,于是切刀将膜料切断,分切成切口前段和切口后段;
[0013] (3)、膜料切断后,在真空吸附辊的负压作用下,膜料的切口前段和切口后段仍然保持吸附在真空吸附辊的表面并随同真空吸附辊转动;膜料切断后,真空吸附辊保持不停自转,中央控制器命令切刀辊移动机构动作,使切刀辊移动并离开真空吸附辊表面;膜料切断后,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构使切刀辊继续旋转180°〜330°后停止自转;膜料切断后,膜料切口位置附近的张力消失,膜料收缩,膜料切口前段和切口后段之间在真空吸附辊表面的凹槽处出现周向间隙,且中央控制器命令牵拉辊移动机构继续动作,牵拉膜料,使膜料切口后段和膜料切口前段之间的周向间隙加大;主收卷机构的料芯继续将剩余的膜料切口前段全部收卷,然后中央控制器命令主收卷机构的料芯控制机构动作,驱动已经卷取膜料的料芯离开真空吸附辊,原来的主收卷机构变成新的备用收卷机构,将新的备用收卷机构上已经卷取膜料的料芯卸料,并在新的备用收卷机构装上备用料芯;膜料切断后,中央控制器根据凹槽的转动位置判断膜料周向间隙的转动位置,当膜料周向间隙转动到接近原来的备用收卷机构的备用料芯时,命令原来的备用收卷机构的料芯控制机构驱动备用料芯贴靠真空吸附辊,且贴靠点位于膜料的周向间隙,于是膜料切口后段的前沿粘上原来的备用收卷机构的备用料芯,实现上卷,原来的备用收卷机构的备用料芯开始将膜料切口后段正常收卷,原来的备用收卷机构变成新的主收卷机构;在新的主收卷机构正常收卷过程中,中央控制器命令牵拉辊移动机构动作,驱动牵拉辊返回到正常工作位置;
[0014] 上述过程不断循环,实现收卷过程不停机换卷。
[0015] 较好的是,所选用的料芯外径相当于三角形储料斗下部开口的宽度的1.05〜1.3倍;所选用的料芯内径相当于气缸活塞杆43半径的3〜20倍;
[0016] 在上述步骤(I)中,正常收卷时,主收卷机构的十字形支架的左右两分支的气缸处于同一高度位置,其中一个分支的气缸靠近真空吸附辊,该分支上的前后两气缸活塞杆松配合地插在一个料芯内腔的两端,主收卷机构的摆臂上端的两根压辊将该料芯压向真空吸附辊实现收卷;
[0017] 在上述步骤(I)中,正常收卷时,备用收卷机构的十字形支架的左右两分支的气缸处于同一高度位置,其中一个分支的气缸靠近真空吸附辊,该分支上的前后两气缸活塞杆松配合地插入一个备用料芯内腔的两端,备用收卷机构的摆臂上端的两根压辊脱离该备用料芯,备用料芯自由悬吊在该前后两气缸活塞杆上,备用料芯接近真空吸附辊但两者存在间隙;
[0018] 在上述步骤(3 )中,主收卷机构的料芯将膜料切口前段全部卷取膜料后,中央控制器命令主收卷机构的摆臂伺服驱动机构动作,使摆臂伺服驱动机构驱动摆臂上端摆动,使主收卷机构的两根压辊离开已卷取膜料的料芯,接着中央控制器命令主收卷机构的十字架伺服驱动机构动作,驱动十字形支架转动90°,使已卷取膜料的料芯向下转动90°而离开真空吸附辊,原来的主收卷机构变成新的备用收卷机构;
[0019] 在新的备用收卷收卷机构十字形支架开始转动时,该十字形支架靠近三角形储料斗开口的一组气缸活塞杆将最下端的一个料芯从三角形储料斗开口拖出,使该料芯成为新的备用收卷机构的备用料芯,在拖出该最下端的料芯过程中,三角形储料斗的侧壁弹性变形或弹性位移,三角形储料斗开口暂时张开,该最下端的料芯从三角形储料斗开口拖出后,三角形储料斗的侧壁恢复正常状态,三角形储料斗开口恢复到正常宽度,上方的另一个料芯自然掉落到开口处,成为新的最下端料芯,该新的最下端料芯被暂时卡在开口处;
[0020] 在新的备用收卷机构十字形支架转动90°过程中,该十字形支架已卷取膜料的分支的前后两气缸活塞杆缩入,前后两气缸活塞杆从已卷取膜料的料芯的内腔两端抽出,已卷取膜料的料芯自然下掉到收料槽中,完成所述卸料过程;
[0021] 在新的备用收卷机构十字形支架转动90°后,新的备用料芯从三角形储料斗开口处被带动转移到接近真空吸附辊的位置;
[0022] 在新的备用收卷机构十字形支架转动90°后,备用收卷机构的十字形支架的另一分支的气缸转动到接近三角形储料斗下部开口的位置,使该分支的前后两气缸活塞杆伸出,松配合地插入三角形储料斗中新的最下端料芯的内腔两端;
[0023] 在上述步骤(3 )中,膜料切断后,当膜料周向间隙转动到靠近原来备用收卷机构的备用料芯时,中央控制器命令原来的备用收卷机构的摆臂伺服驱动机构动作,使该摆臂伺服驱动机构驱动摆臂上端摆动,使原来的备用收卷机构的两根压辊将该备用料芯压向真空吸附辊,且两者的贴靠点位于膜料的周向间隙,于是膜料切口后段的前沿粘上该备用料芯而实现上卷,该备用料芯开始将膜料切口后段进行正常收卷,该备用料芯转化成为正在收卷的料芯,原来的备用收卷机构转化成为新的主收卷机构。
[0024] 所谓前后方向,是指真空吸附辊的中心轴线延伸的方向;所谓左右方向,是指垂直于真空吸附辊中心轴线的方向。
[0025] 所谓气缸活塞杆公转半径,是指气缸活塞杆中心轴线绕十字形支架中心轴线转动的半径。
[0026] 所谓每一组两个气缸活塞杆相向布置,是指该两个气缸活塞杆互相指向对方。
[0027] 本发明具有以下优点和效果:
[0028] 1、本发明的左右收卷机构轮流工作进行正常收卷,当其中一套收卷机构正常收卷时另一套收卷机构备用,且交接时自动转接,使系统能够不间断地连续工作,不影响整套系统的生产速度,换卷时真空吸附辊可保持正常速度旋转,膜料不停止运行平稳且运行速度无需变化;另一方面,换卷时由于无需储存膜料,不存在限制膜料运转速度的问题,因此可保持高速运转。
[0029] 2、由于膜料导辊为设有凹槽的真空吸附辊,使膜料切断后,膜料切口前段和膜料切口后段保持吸附在膜料导辊表面,另外还容许保持附着的膜料在导辊表面移动以形成周向间隙。
[0030] 3、牵拉辊移动机构既可使膜料切断时保持较高张力,又可使膜料切断后形成较大的周向间隙。由于膜料有较大的周向间隙,有利于确保新的料芯压向真空吸附辊时,新料芯可从容地从膜料周向间隙介入,确保能够粘到膜料切口后段的最前沿,使膜料前沿可平整地贴在新的料芯上,上卷质量可靠;而周向间隙的另一作用是能够避免新料芯粘到膜料切口前段的后沿,顺利实现换卷。
[0031] 4.由于切刀切入凹槽切断膜料时,切刀辊保持转动,意味着切刀切入时的运动方式是转动切入,在切断瞬间,切刀可与膜料同步转动运行,进而带来以下优点:(I)、使膜料切口处平整,不粘连,减少废料;(2)、由于膜料切断时可保持运转,避免了膜料暂停运行带来的系列问题,膜料切口线完全垂直于膜料前进方向;(3)、刀片的工作面大,因此刀片的磨损速度较慢,避免频繁更换刀片。
[0032] 5.自动化程度高,不但换卷过程自动化,而且卸卷自动化化,还能够不断自动将料斗中的空料芯装上十字架,特别是适合于小卷径、频繁更换料芯的材料的收卷。
附图说明
[0033] 图1是本发明第一种具体实施例的结构原理示意图。
[0034] 图2是图1中真空吸附辊、切刀辊、牵拉辊配合关系示意图。
[0035] 图3是图1中右边收卷机构的料芯控制机构的示意图。
[0036] 图4是图1中十字形支架的结构示意图。
[0037] 图5是真空吸附辊的水平转轴与十字形支架水平转轴位置关系示意图。
[0038] 图6是十字形支架的气缸夹持料芯的状态侧视示意图。
[0039] 图7是气缸卸下料芯的状态示意图。
[0040] 图8是右边收卷机构刚处于正常收卷状态、左边收卷机构处于备用状态时的示意图。
[0041] 图9是图8中真空吸附棍与两侧料芯的位直关系不意图。
[0042] 图10是右边收卷机构收卷接近完成时的状态示意图。
[0043] 图11是换卷时切断膜料的方式示意图。
[0044] 图12是换卷时左边收卷机构的备用料芯介入膜料周向间隙的示意图。
[0045] 图13是换卷后左边收卷机构开始收卷而右边收卷机构已经卷取膜料的料芯离开真空吸附辊的过程示意图。
[0046] 图14是本发明第二种具体实施例的右边收卷机构处于收卷状态、左边收卷机构处于备用状态时的示意图。
[0047] 图15是本发明第二种具体实施例的左边收卷机构处于收卷状态、右边收卷机构处于备用状态时的示意图。
具体实施方式
[0048] 实施例一
[0049] 图1、图2所示的一种不停机收卷换卷装置包括机架,机架上安装有用于与料芯接触的膜料导辊1,该膜料导辊为真空吸附辊1,该真空吸附辊由真空吸附辊伺服驱动机构驱动而转动;真空吸附辊的辊面设有多个吸气孔,吸气孔连通真空吸附辊的内腔,真空吸附辊的内腔连接有真空抽吸设备:真空吸附辊外表面设有一凹槽11,凹槽11的延伸方向与真空吸附辊的转轴平行,即沿着前后方向延伸;真空吸附辊I旁边设有一切刀辊2,切刀辊表面上凸出安装有一切刀21,切刀21刀刃的延伸方向与凹槽11的延伸方向平行,还设有驱动切刀辊贴近或离开真空吸附辊的切刀辊移动机构22、驱动切刀辊自转的切刀辊伺服驱动机构;在真空吸附辊旁边还活动安装有一牵拉辊3,还设有驱动牵拉辊相对于真空吸附辊移动的牵拉辊移动机构31。
[0050] 图1、图8、图13所示,真空吸附辊I旁边设有两套收卷机构,两套收卷机构对称布置在真空吸附辊的左右两侧;每套收卷机构设有用以夹持料芯两端的料芯夹持机构、驱动料芯贴近或离开膜料导辊的料芯控制机构。
[0051] 图1、图3、图4、图6所示,所述每套收卷机构的料芯控制机构包括前后两个十字形支架4、可左右摆动的前后两根摆臂5、安装在摆臂的上端的两根压辊52、驱动摆臂左右摆动的摆臂伺服驱动机构51 ;前后两个十字形支架4的转轴44位于同一纵向直线上,前后两个十字形支架由十字架伺服驱动机构驱动而转动;左侧十字形支架、右侧十字形支架、真空吸附辊三者的水平转轴平行且位于同一竖向位置,即所处高度位置相同;每个十字形支架4设有四个分支41,四个分支41末端分别安装有气缸42,各气缸活塞杆中心轴线与十字形支架水平转轴之间的距离相等,气缸的活塞杆43安装方向为前后方向;前后两个十字形支架的八个气缸分为四组,每一组的两个气缸分别位于前后两个十字形支架上,每一组的两个气缸活塞杆43位于同一直线上且相向布置,每一组的前后两个气缸42形成所述料芯夹持机构。所述摆臂的下端为固定端而上端为摆动端,摆臂的上端位于真空吸附辊I和十字形支架的转轴44之间;
[0052] 图1所示,每个在气缸旁边安装有一个接近开关,用于控制对应的气缸42动作;在机架上安装有有一圆形部件7,用于向各接近开关提供开关信号,从而使各气缸转动到设定位置时,对应的气缸活塞杆产生相应的动作。具体地说,当气缸42转动到十字架的最高点时,气缸活塞杆产生伸出动作(即夹入料芯内腔,如图6中位于最上方的一组气缸所示),当气缸从真空吸附辊旁边时离开并向下转动过程中,气缸活塞杆产生缩入动作(即卸下料芯,如图7中所示。卸卷后的气缸不再夹持着料芯,如图6中位于最下方的一组气缸所示)。
[0053] 图5所示,真空吸附辊的水平转轴与十字形支架水平转轴之间的距离AB大于气缸活塞杆的半径、真空吸附辊的半径、气缸活塞杆公转半径三者之和;所谓气缸活塞杆公转半径,是指气缸活塞杆中心轴线绕十字形支架中心轴线转动的半径,图5中的虚线圆是指气缸活塞杆绕十字形支架中心轴线转动的轨迹圆,气缸活塞杆公转半径即虚线圆的半径。在图5中,A点代表十字形支架中心轴线(即十字形支架的转轴44),B点代表真空吸附辊中心轴线,C点代表气缸活塞杆中心轴线,C位于虚线圆上,当活塞杆43公转到最靠近真空吸附辊I时(C点位于线段AB上),气缸活塞杆43和真空吸附辊I之间留有间隙。
[0054] 图1所示,在每个十字形支架的上方设有用以储存料芯的三角形储料斗8,在每个十字形支架4的下方设有用以收集已经卷取膜料的料芯的收料槽81 ;右侧收卷机构的三角形储料斗的左侧壁下端可弹性变形,左侧收卷机构的三角形储料斗的右侧壁下端可弹性变形。三角形储料斗8下部开口位于对应的十字形支架4的水平转轴正上方。
[0055] 还设有中央控制器,中央控制器连接并控制摆臂伺服驱动机构、十字架伺服驱动机构、真空吸附辊伺服驱动机构、切刀辊移动机构、切刀辊伺服驱动机构、牵拉辊移动机构。
[0056] 实施例二
[0057] 在该实施例二中,只有每套收卷机构的料芯控制机构、料芯夹持机构与实施例一存在区别。
[0058] 图14、图15所示,在实施例二中,所述每套收卷机构的料芯控制机构包括两根摆臂5及驱动该两根摆臂摆动的摆臂伺服驱动机构51,该摆臂伺服驱动机构为摆臂驱动伺服电机;每套收卷机构的料芯夹持机构42安装在摆臂上端,该料芯夹持机构42为可安装料芯的收卷轴;中央控制器连接并控制摆臂驱动伺服电机。
[0059] 其余与实施例一相同。
[0060] 实施例三
[0061] 一种不停机收卷换卷方法,采用实施例一所述的不停机收卷换卷装置,所选用的料芯92外径m相当于三角形储料斗8下部开口的宽度的1.15倍;所选用的料芯内径η相当于气缸活塞杆43半径a的10倍(即料芯内腔半径相当于气缸活塞杆43半径a的5倍);左右两套收卷机构轮流成为主收卷机构、备用收卷机构,包括以下步骤:
[0062] (I)、当右边收卷机构作为正常收卷的主收卷机构时,牵拉辊3处于正常工作位置,膜料91绕过牵拉辊3和真空吸附辊1,如图1所示,中央控制器命令真空吸附辊伺服驱动机构动作,使真空吸附辊不停自转,右边收卷机构(主收卷机构)的十字形支架4的左右两分支的气缸42处于同一高度位置(都与十字形支架的转轴44处于同一高度位置),其中一个分支(即图8、图9中右边收卷机构的左分支)的气缸42靠近真空吸附辊,该分支上的前后两气缸活塞杆43松配合地插在料芯92内腔的两端,右边收卷机构(主收卷机构)的摆臂上端的两根压辊52将该料芯92压向真空吸附辊I实现收卷,收卷过程中右边收卷机构的料芯92逐渐卷取膜料91,随着膜卷直径增大,料芯92的中心轴线逐渐远离真空吸附辊1,如图10所示;
[0063] 右边收卷机构(主收卷机构)正常收卷时,备用收卷机构(左边收卷机构)的十字形支架的左右两分支的气缸处于同一高度位置(都与十字形支架4的转轴44处于同一高度位置),如图8、图9、图10所示,其中一个分支41 (图8、图9中左边十字形支架的右分支)的气缸靠近真空吸附辊1,该分支上的前后两气缸活塞杆松配合地插入备用料芯内腔的两端而夹持着备用料芯92,备用收卷机构(左边收卷机构)的摆臂上端的两根压辊52脱离备用料芯92,左边收卷机构的备用料芯92自由悬吊在该前后两气缸活塞杆43上,备用料芯92的中心轴线所处位置位于对应的活塞杆中心轴线的正下方,该备用料芯92接近真空吸附辊但两者存在间隙,如图8、图9、图10所示;
[0064] (2)、需要换卷时,真空吸附辊I保持不停自转,真空抽吸设备使真空吸附辊内腔、吸气孔保持负压,中央控制器根据真空吸附辊伺服驱动机构的信号判断凹槽11的转动位置,同时根据切刀辊伺服驱动机构的信号判断切刀21的转动位置,当真空吸附辊的凹槽11转动到接近切刀辊时,中央控制器命令切刀辊移动机构22动作,使切刀辊2移动并贴靠到真空吸附辊I表面,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构带动切刀辊2自转,切刀21绕切刀辊中心轴线转动,并切入真空吸附辊的凹槽11中,同时中央控制器命令牵拉辊3移动机构动作,驱动牵拉辊相对于真空吸附辊移动而将膜料91张紧,于是切刀21将膜料91切断,分切成切口前段911和切口后段912,如图11所示;
[0065] (3)、膜料切断后,真空吸附辊I保持不停自转,中央控制器命令切刀辊移动机构动作,使切刀辊2移动并离开真空吸附辊I表面,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构使切刀辊继续旋转300°后停止自转;膜料切断后,膜料切口位置附近的张力消失,膜料收缩,膜料切口前段911和切口后段912之间在真空吸附辊表面的凹槽处出现周向间隙913,且中央控制器命令牵拉辊移动机构继续动作,牵拉膜料,使膜料切口后段912和膜料切口前段911之间的周向间隙913加大,如图12所示;膜料91切断后,在真空吸附辊I的负压作用下,膜料的切口前段911和切口后段912仍然保持吸附在真空吸附辊的表面并随同真空吸附辊转动,如图12所示;主收卷机构(右边收卷机构)的料芯继续将剩余的膜料切口前段911全部收卷;
[0066] 在上述步骤(3)中,主收卷机构(右边收卷机构)的料芯将膜料切口前段911全部卷取膜料后,中央控制器命令主收卷机构(右边收卷机构)的摆臂伺服驱动机构动作,使该摆臂伺服驱动机构驱动右摆臂5上端摆动,使主收卷机构(右边收卷机构)的两根压辊52顺时针摆动而离开已卷取膜料的料芯,如图13所示,接着中央控制器命令主收卷机构(右边收卷机构)的十字架伺服驱动机构动作,驱动右边的十字形支架转动90°,使已卷取膜料的料芯向下转动90°而离开真空吸附辊1,原来的主收卷机构(右边收卷机构)变成新的备用收卷机构;
[0067] 图13中表示右边十字形支架转动90°过程中的一个中间状态。在新的备用收卷机构(右边收卷机构)十字形支架转动90°过程中,该十字形支架4已卷取膜料的分支(图13中的左下分支)的前后两气缸活塞杆43缩入,前后两气缸活塞杆43从已卷取膜料的料芯92的内腔两端抽出,如图7所示,使已卷取膜料的料芯自然下掉到收料槽81中,由此将新的备用收卷机构(右边收卷机构)上已经卷取膜料的料芯卸料,完成所述卸料过程;
[0068] 在新的备用收卷收卷机构(右边收卷机构)十字形支架4开始转动时,该十字形支架4靠近三角形储料斗开口的一组气缸活塞杆将最下端的一个料芯92从三角形储料斗8开口拖出,使该料芯成为新的备用收卷机构的备用料芯,在拖出该最下端的料芯92过程中,该三角形储料斗的侧壁弹性变形,三角形储料斗开口暂时张开,该最下端的料芯92从三角形储料斗开口拖出后,该三角形储料斗的侧壁恢复正常状态,三角形储料斗开口恢复到正常宽度,上方的另一个料芯自然掉落到开口处,成为新的最下端料芯,该新的最下端料芯被暂时卡在三角形储料斗开口处;
[0069] 在新的备用收卷机构(右边收卷机构)十字形支架转动90°后,刚被拖出的新备用料芯从三角形储料斗开口处转移到接近真空吸附辊的位置;
[0070] 在新的备用收卷机构(右边收卷机构)十字形支架转动90°后,备用收卷机构(右边收卷机构)的十字形支架的另一分支的气缸转动到接近右边三角形储料斗下部开口的位置,该分支的前后两气缸活塞杆伸出,松配合地插入右边三角形储料斗中新的最下端料芯的内腔两端(如图6中上方的料芯92所示,也如图8中右边收卷机构的上方分支41所示);
[0071] 膜料91切断后,中央控制器根据凹槽11的转动位置判断膜料周向间隙913的转动位置,当膜料周向间隙913转动到接近原来的备用收卷机构(左边收卷机构)的备用料芯时,中央控制器命令原来的备用收卷机构(左边收卷机构)的摆臂伺服驱动机构动作,使该摆臂伺服驱动机构驱动左摆臂5上端摆动,使原来的备用收卷机构(左边收卷机构)的两根压辊92将该备用料芯压向真空吸附辊1,且两者的贴靠点位于膜料91的周向间隙,如图12所示,于是膜料切口后段912的前沿粘上该备用料芯92而实现上卷,该备用料芯92开始将膜料切口后段912进行正常收卷,该备用料芯92转化成为正在收卷的料芯,原来的备用收卷机构(左边收卷机构)转化成为新的主收卷机构;在新的主收卷机构(左边收卷机构)正常收卷过程中,中央控制器命令牵拉辊移动机构31动作,驱动牵拉辊3返回到正常工作位置;
[0072] 上述过程不断循环,其中,新的主收卷机构重复原来的主收卷机构的动作,新的备用收卷机构重复原来的备用收卷机构的动作;实现收卷过程不停机换卷。
[0073] 实施例四
[0074] 一种不停机收卷换卷方法,采用实施例二所述的不停机收卷换卷装置,左右两套收卷机构轮流成为主收卷机构、备用收卷机构,如图14、图15所示,包括以下步骤:
[0075] (I)、主收卷机构(右边收卷机构)正常收卷时,牵拉辊处于正常工作位置,膜料绕过牵拉辊和真空吸附辊,中央控制器命令真空吸附辊伺服驱动机构动作,使真空吸附辊不停自转,主收卷机构(右边收卷机构)的摆臂伺服驱动机构51对右摆臂5对施加逆时针转矩,将右摆臂5上端的收卷轴42上的料芯压在真空吸附辊I上而进行收卷;同时,备用收卷机构(左边收卷机构)的摆臂伺服驱动机构51使左摆臂上端的收卷轴42停留在离开真空吸附辊的备用位置,左收卷轴42夹持着备用料芯,备用料芯处于脱离真空吸附辊的位置,如图14所示;
[0076] (2)、需要换卷时,真空吸附辊I保持不停自转,真空抽吸设备使真空吸附辊的吸气孔保持负压,中央控制器根据真空吸附辊伺服驱动机构的信号判断凹槽的转动位置,同时根据切刀辊伺服驱动机构的信号判断切刀的转动位置,当真空吸附辊的凹槽转动到接近切刀辊时,中央控制器命令切刀辊移动机构动作,使切刀辊移动并贴靠到真空吸附辊表面,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构带动切刀辊自转,切刀绕切刀辊中心轴线转动,并切入真空吸附辊的凹槽中,同时中央控制器命令牵拉辊移动机构动作,驱动牵拉辊相对于真空吸附辊移动,将膜料91张紧,于是切刀将膜料切断,分切成切口前段和切口后段,该动作与实施例三的对应动作相同;
[0077] (3)、膜料91切断后,真空吸附辊保持不停自转,中央控制器命令切刀辊移动机构动作,使切刀辊移动并离开真空吸附辊表面,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构停止动作,使切刀辊停止自转;膜料切断后,膜料切口位置附近的张力消失,膜料收缩,膜料切口前段和切口后段之间在真空吸附辊表面的凹槽处出现周向间隙,且中央控制器命令牵拉辊移动机构继续动作,牵拉膜料,使膜料切口后段和膜料切口前段之间的周向间隙加大;膜料切断后,在真空吸附辊的负压作用下,膜料的切口前段和切口后段仍然保持吸附在真空吸附辊的表面并随同真空吸附辊转动;主收卷机构(右边收卷机构)的料芯继续将剩余的膜料切口前段全部收卷,然后中央控制器命令主收卷机构(右边收卷机构)的摆臂伺服驱动机构动作,摆臂伺服驱动机构驱动右边摆臂顺时针转动,使已经卷取膜料的料芯(右边料芯)离开真空吸附辊,原来的主收卷机构变成新的备用收卷机构,将新的备用收卷机构(右边收卷机构)上已经卷取膜料的料芯卸料,并在新的备用收卷机构(右边收卷机构)装上备用料芯;膜料切断后,中央控制器根据凹槽的转动位置判断膜料周向间隙的转动位置,当膜料周向间隙转动到接近原来的备用收卷机构(左边收卷机构)的备用料芯时,命令原来的备用收卷机构的摆臂伺服驱动机构51驱动左边摆臂顺时针转动,使原来的备用料芯(左边摆臂上收卷轴42安装的左边料芯)贴靠真空吸附辊,且贴靠点位于膜料的周向间隙,于是膜料切口后段的前沿粘上原来的备用收卷机构的备用料芯(左边料芯),实现上卷,原来的备用料芯开始将膜料切口后段正常收卷,原来的备用收卷机构(左边收卷机构)变成新的主收卷机构,原来的备用料芯(左边料芯)转化成为正在收卷的料芯;接着,中央控制器命令牵拉辊移动机构动作,驱动牵拉辊返回到正常工作位置;如此不断循环,实现收卷过程不停机换卷。
[0078] 在上述实施例一中,右侧收卷机构的三角形储料斗的左侧壁、左侧收卷机构的三角形储料斗的右侧壁也可改为刚性壁,但刚性壁下端可转动而使料斗的开口张开,并设有对刚性壁下端施加压力的复位弹簧。相应的,在上述实施例三中,当三角形储料斗中最下端的一个料芯被拖出后,三角形储料斗的侧壁弹性变形改为弹性位移,即在刚性壁下端转动使料斗的开口张开、最下端料芯被拖出后,复位弹簧马上使刚性壁下端复位,料斗的开口重新缩小而卡住新的最下端料芯,实现刚性壁下端的弹性位移。
[0079] 在上述实施例一中,中央控制器也可连接并控制各气缸,而省去控制各气缸的接近开关。(各气缸的动作在什么时候发生并不需要十分精确)
[0080] 在上述实施例三,所选用的料芯92外径m也可改为相当于三角形储料斗8下部开口的宽度的1.05倍,或改为1.3倍。
[0081] 在上述实施例三,所选用的料芯内径η也可改为相当于气缸活塞杆43半径a的3倍,或改为20倍。
[0082] 在上述实施例三,膜料91切断后,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构使切刀辊继续旋转的角度可以改为180°,旋转后180°停止自转;或改为继续旋转330°后停止自转。

Claims (5)

1.一种不停机收卷换卷装置,包括机架,机架上安装有与料芯接触的膜料导辊,膜料导辊旁边设有收卷机构;每套收卷机构设有用以夹持料芯两端的料芯夹持机构、驱动料芯贴近或离开膜料导辊的料芯控制机构,其特征在于:所述膜料导辊为真空吸附辊,该真空吸附辊由真空吸附辊伺服驱动机构驱动而转动;真空吸附辊的辊面设有多个吸气孔,吸气孔连通真空吸附辊的内腔,真空吸附辊的内腔连接有真空抽吸设备:真空吸附辊外表面设有一凹槽,凹槽的延伸方向与真空吸附辊的转轴平行;真空吸附辊旁边设有一切刀辊,切刀辊表面凸出安装有一切刀,切刀刀刃的延伸方向与凹槽的延伸方向平行,还设有驱动切刀辊贴近或离开真空吸附辊的切刀辊移动机构、驱动切刀辊自转的切刀辊伺服驱动机构;在真空吸附辊旁边还活动安装有一牵拉辊,还设有驱动牵拉辊相对于真空吸附辊移动的牵拉辊移动机构;所述收卷机构的数量为两套,两套收卷机构对称布置在真空吸附辊的左右两侧;还设有中央控制器,中央控制器分别连接并控制料芯控制机构、真空吸附辊伺服驱动机构、切刀辊移动机构、切刀辊伺服驱动机构、牵拉辊移动机构。
2.根据权利要求1所述的不停机收卷换卷装置,其特征在于:所述每套收卷机构的料芯控制机构包括前后两个可转动的十字形支架、可左右摆动的前后两根摆臂、安装在摆臂上端的两根压辊、驱动摆臂左右摆动的摆臂伺服驱动机构;前后两个十字形支架的转轴位于同一纵向直线上,前后两个十字形支架由十字架伺服驱动机构驱动而转动;左侧十字形支架、右侧十字形支架、真空吸附辊三者的水平转轴平行且位于同一竖向位置;每个十字形支架的四个分支末端分别安装有气缸,气缸活塞杆安装方向为前后方向;前后两个十字形支架的八个气缸分为四组,每一组的两个气缸分别位于前后两个十字形支架上,每一组的两个气缸活塞杆位于同一直线上且相向布置,每一组的前后两个气缸形成所述料芯夹持机构,各气缸活塞杆中心轴线与十字形支架水平转轴之间的距离相等; 真空吸附辊的水平转轴与十字形支架水平转轴之间的距离大于气缸活塞杆的半径、真空吸附辊的半径、气缸活塞杆公转半径三者之和; 所述摆臂的下端为固定端而上端为摆动端,摆臂的上端位于真空吸附辊和十字形支架的转轴之间;中央控制器连接并控制摆臂伺服驱动机构、十字架伺服驱动机构;在每个十字形支架的上方设有用以储存料芯的三角形储料斗,在每个十字形支架的下方设有用以收集已经卷取膜料的料芯的收料槽;右侧收卷机构的三角形储料斗的左侧壁下端可弹性变形或弹性位移,左侧收卷机构的三角形储料斗的右侧壁下端可弹性变形或弹性位移;三角形储料斗下部开口位于对应的十字形支架的水平转轴正上方。
3.根据权利要求1所述的不停机收卷换卷装置,其特征在于:所述每套收卷机构的料芯控制机构包括两根摆臂及驱动该两根摆臂摆动的摆臂伺服驱动机构;所述每套收卷机构的料芯夹持机构安装在摆臂上端;中央控制器连接并控制摆臂伺服驱动机构。
4.一种不停机收卷换卷方法,其特征在于采用权利要求1所述的不停机收卷换卷装置,左右两套收卷机构轮流成为主收卷机构、备用收卷机构,包括以下步骤: (1)、主收卷机构正常收卷时,牵拉辊处于正常工作位置,膜料绕过牵拉辊和真空吸附辊,中央控制器命令真空吸附辊伺服驱动机构动作,使真空吸附辊不停自转,主收卷机构的料芯控制机构将料芯压在真空吸附辊上而进行收卷;同时,备用收卷机构的料芯夹持机构夹持着备用料芯,备用料芯处于脱离真空吸附辊的位置; (2)、需要换卷时,真空吸附辊保持不停自转,真空抽吸设备使真空吸附辊的吸气孔保持负压,中央控制器根据真空吸附辊伺服驱动机构的信号判断凹槽的转动位置,同时根据切刀辊伺服驱动机构的信号判断切刀的转动位置,当真空吸附辊的凹槽转动到接近切刀辊时,中央控制器命令切刀辊移动机构动作,使切刀辊移动并贴靠到真空吸附辊表面,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构带动切刀辊自转,切刀绕切刀辊中心轴线转动,并切入真空吸附辊的凹槽中,同时中央控制器命令牵拉辊移动机构动作,驱动牵拉辊相对于真空吸附辊移动而将膜料张紧,于是切刀将膜料切断,分切成切口前段和切口后段; (3)、膜料切断后,在真空吸附辊的负压作用下,膜料的切口前段和切口后段仍然保持吸附在真空吸附辊的表面并随同真空吸附辊转动;膜料切断后,真空吸附辊保持不停自转,中央控制器命令切刀辊移动机构动作,使切刀辊移动并离开真空吸附辊表面;膜料切断后,中央控制器命令切刀辊伺服驱动机构使切刀辊继续旋转180°〜330°后停止自转;膜料切断后,膜料切口位置附近的张力消失,膜料收缩,膜料切口前段和切口后段之间在真空吸附辊表面的凹槽处出现周向间隙,且中央控制器命令牵拉辊移动机构继续动作,牵拉膜料,使膜料切口后段和膜料切口前段之间的周向间隙加大;主收卷机构的料芯继续将剩余的膜料切口前段全部收卷,然后中央控制器命令主收卷机构的料芯控制机构动作,驱动已经卷取膜料的料芯离开真空吸附辊,原来的主收卷机构变成新的备用收卷机构,将新的备用收卷机构上已经卷取膜料的料芯卸料,并在新的备用收卷机构装上备用料芯;膜料切断后,中央控制器根据凹槽的转动位置判断膜料周向间隙的转动位置,当膜料周向间隙转动到接近原来的备用收卷机构的备用料芯时,命令原来的备用收卷机构的料芯控制机构驱动备用料芯贴靠真空吸附辊,且贴靠点位于膜料的周向间隙,于是膜料切口后段的前沿粘上原来的备用收卷机构的备用料芯,实现上卷,原来的备用收卷机构的备用料芯开始将膜料切口后段正常收卷,原来的备用收卷机构变成新的主收卷机构;在新的主收卷机构正常收卷过程中,中央控制器命令牵拉辊移动机构动作,驱动牵拉辊返回到正常工作位置; 上述过程不断循环,实现收卷过程不停机换卷。
5.根据权利的要求4所述不停机收卷换卷方法,其特征在于:采用权利要求2所述的不停机收卷换卷装置,所选用的料芯外径相当于三角形储料斗下部开口的宽度的1.05〜1.3倍;所选用的料芯内径相当于气缸活塞杆半径的3〜20倍; 在上述步骤(I)中,正常收卷时,主收卷机构的十字形支架的左右两分支的气缸处于同一高度位置,其中一个分支的气缸靠近真空吸附辊,该分支上的前后两气缸活塞杆松配合地插在一个料芯内腔的两端,主收卷机构的摆臂上端的两根压辊将该料芯压向真空吸附辊实现收卷; 在上述步骤(I)中,正常收卷时,备用收卷机构的十字形支架的左右两分支的气缸处于同一高度位置,其中一个分支的气缸靠近真空吸附辊,该分支上的前后两气缸活塞杆松配合地插入一个备用料芯内腔的两端,备用收卷机构的摆臂上端的两根压辊脱离该备用料芯,备用料芯自由悬吊在该前后两气缸活塞杆上,备用料芯接近真空吸附辊但两者存在间隙; 在上述步骤(3 )中,主收卷机构的料芯将膜料切口前段全部卷取膜料后,中央控制器命令主收卷机构的摆臂伺服驱动机构动作,使摆臂伺服驱动机构驱动摆臂上端摆动,使主收卷机构的两根压辊离开已卷取膜料的料芯,接着中央控制器命令主收卷机构的十字架伺服驱动机构动作,驱动十字形支架转动90°,使已卷取膜料的料芯向下转动90°而离开真空吸附辊,原来的主收卷机构变成新的备用收卷机构; 在新的备用收卷收卷机构十字形支架开始转动时,该十字形支架靠近三角形储料斗开口的一组气缸活塞杆将最下端的一个料芯从三角形储料斗开口拖出,使该料芯成为新的备用收卷机构的备用料芯,在拖出该最下端的料芯过程中,三角形储料斗的侧壁弹性变形或弹性位移,三角形储料斗开口暂时张开,该最下端的料芯从三角形储料斗开口拖出后,三角形储料斗的侧壁恢复正常状态,三角形储料斗开口恢复到正常宽度,上方的另一个料芯自然掉落到开口处,成为新的最下端料芯,该新的最下端料芯被暂时卡在开口处; 在新的备用收卷机构十字形支架转动90°过程中,该十字形支架已卷取膜料的分支的前后两气缸活塞杆缩入,前后两气缸活塞杆从已卷取膜料的料芯的内腔两端抽出,已卷取膜料的料芯自然下掉到收料槽中,完成卸料过程; 在新的备用收卷机构十字形支架转动90°后,刚被拖出的新备用料芯从三角形储料斗开口处被带动转移到接近真空吸附辊的位置; 在新的备用收卷机构十字形支架转动90°后,备用收卷机构的十字形支架的另一分支的气缸转动到接近三角形储料斗下部开口的位置,使该分支的前后两气缸活塞杆伸出,松配合地插入三角形储料斗中新的最下端料芯的内腔两端; 在上述步骤(3)中,膜料切断后,当膜料周向间隙转动到靠近原来备用收卷机构的备用料芯时,中央控制器命令原来的备用收卷机构的摆臂伺服驱动机构动作,使该摆臂伺服驱动机构驱动摆臂上端摆动,使原来的备用收卷机构的两根压辊将该备用料芯压向真空吸附辊,且两者的贴靠点位于膜料的周向间隙,于是膜料切口后段的前沿粘上该备用料芯而实现上卷,该备用料芯开始将膜料切口后段进行正常收卷,该备用料芯转化成为正在收卷的料芯,原来的备用收卷机构转化成为新的主收卷机构。
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