CN106458493B - 用于控制包装材料卷材中张力的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于控制作用在从第一卷轴(104)卷绕到第二卷轴(102)的包装材料卷材(106)上的纵向力的装置，所述装置包括具有第一旋转轴线(116)的第一辊(112)和具有第二旋转轴线(118)的第二辊(114)，其特征在于，所述第一旋转轴线(116)是固定的，而所述第二旋转轴线(114)是能移动的。

Description

用于控制包装材料卷材中张力的装置

技术领域

本发明涉及卷材处理领域，特别涉及在用于处理包装材料卷材的机器中使用的包装材料卷材的张力控制。本发明涉及用于所述控制的装置以及方法。

背景技术

在包装技术领域中，通常使用配置用于单次使用的消费包装。这种包装容器可以由包括纸或纸板芯和外保护层或塑料(例如聚乙烯)涂层的层压包装材料制造。塑料层提供对芯层的保护以免其受到来自包装容器内部的产品的湿气或包装容器外部的湿气的影响。包装层压材料还可以包括另外的层，所述另外的层适于提供阻止气体(例如氧气)通过的阻挡层或阻止光通过的阻挡层。一个这样的另外的层可以是布置在芯层和至少一个防潮层之间的金属箔。通常使用铝箔。任选地，芯层可以用非纤维素材料代替。值得强调的是，包装层压材料的领域是不断发展的研究领域，并且由于本公开不涉及包装层压材料本身，因此将不再对其进一步讨论。本公开的应用不应限于给出的实施例，而是本发明可以用于任何包装层压材料的处理。

由包装层压材料制成的包装容器对大多数人而言是公知产品。在现代处理线中，这样的包装容器在包装线或填充线中被制造并填充，其中来自卷轴或以单个坯件的形式的包装层压材料在其一端被供给到机器，并且经填充的由包装层压材料制成的容器在另一端退出。长话短说，在填充线中，包装层压材料已经形成、填充和密封。与包装层压材料的情况一样，填充线的领域本身是广泛的领域，并且不是本公开的首要问题。而且，在一个实例中，包装材料卷材被供给到填充机。在填充机中，卷材形成为管，并且其纵向边缘彼此密封，从而形成具有纵向密封的中空圆柱体。中空圆柱体逐渐填充有可倾倒产品，并且通过在管中的产品水平面下方进行横向密封来形成枕形的填充的包装容器链。然后可以将链切断成单个的包装容器，其形成为例如具有平行六面体形状的包装容器。这种容器的实例是TetraBrik。如果每隔一个横向密封件偏移90°，就可以形成著名的包装Tetra Classic。在其他构思中，单个坯料-而不是从卷轴馈送的包装材料卷材-被供给到填充线。从仓库将坯料一个一个地进给到填充线中，其中每个坯料被折叠成在一端被密封的包装容器。在包装容器已被填充之后，其在其另一端被密封和折叠。这种构思中的典型包装容器是Tetra Rex和Tetra Top。

更接近本发明的领域，上述类型的层压包装材料或包装层压材料在工业规模上由形成为卷的纸或纸板卷材制造。卷材(即卷的自由端)被引导到第一处理站，其中卷材的一侧使用合适的印刷技术设置有具有美学或信息特征的重复的装饰或图案，其中存在一些合适的印刷技术。在相同的处理站中或在相邻的处理站中，卷材设置有同样重复的弱化线图案。弱化线或折痕线的目的可以是便于在稍后阶段折叠由包装材料形成的包装容器。折痕线的装饰和图案当然应该彼此对准，以使得每个形成的包装容器具有相同的外观。

在随后的处理站中，卷材设置有塑料和/或箔的阻挡层。

处理步骤的顺序可以变化；在一些构思中，仅举一个例子，在阻挡层已经布置之后执行印刷。

在该处理的这个阶段，卷材具有对应于若干个包装容器的宽度，并且该卷材纵向地分成“单包装宽度卷材”或子卷材，其被卷成卷以供以后在填充线中使用。在下文中，词语“卷材”将主要指这些子卷材，但是作为一般原理，将要公开的技术也可以应用于原始较大卷材或完全不同的卷材。

在整个工艺期间，监测包装层压材料的质量，使得可以解释物理或外观错误。记录每个严重的缺陷，并且在单独的处理中，“修补(doctor)”包装材料卷材，这意味着卷材的缺陷部分被去除，然后将形成的自由端拼接在一起以形成连续卷材。以这种方式，在使用包装材料卷材的填充线中稍后出现问题的风险降低。

用于上述目的的传统设计的修补线在其一端具有第一水平可旋转轴，在其另一端具有相应的第二水平可旋转轴。包装材料卷材在第一端处被布置在可旋转轴上的卷轴上，被引导通过修补线并且卷绕在布置在第二可旋转轴上的卷轴上。在修补线中，存在设置成定位检测到的错误并去除卷材的段并将形成的自由端拼接在一起的设备。卷材从第一卷轴被卷绕到第二卷轴，并且当错误被定位时，卷材停止并且开始修补序列，然后重新开始卷绕。对于一个单卷包装层压材料，可以重复启动修补序列，并且在每个修补序列中，成段的卷材将被废弃。

修补线通常是卷和卷轴以及用于卷材通过的压区(nip)和制动器的复杂构造，并且当新的包装材料卷布置在第一卷轴上时，卷材的前端需要通过修补线。

修补线的一个部分是“牵引和制动”装置。牵引和制动装置的一个目的是通过控制卷材速度来控制卷材输送。现有的牵引和制动装置如图8所示。该装置包括四个辊，其中三个具有固定的旋转轴线。第一和第二辊布置在相同的高度上，而第二辊在第一辊和第三辊之间的中心线上向下偏移。显著且明显地，上/下、左/右等仅作为示例给出，以便于理解一个现有技术的装置。卷材通过第一辊上方、第二辊下方以及第三辊上方，基本上形成为U形。在第二辊下方布置有第四辊。第四辊可在上/下方向上移动，并且其用于以可变的力将包装材料卷材夹持在第二辊和第四辊之间。通过力的变化，可以控制包装材料卷材中的张力。可以理解的是，这种牵引和制动装置的穿料(threading)是复杂的过程，并且由于需要对每卷包装材料至少进行一次该操作，因此其需要投入相当大的努力。

本公开的一个目的是提供一种改进的牵引和制动装置，其便于修补线的穿料或至少其牵引和制动布置的穿料。根据本发明的一些实施方式，该新颖装置的效果是显著简化了在修补过程中形成的废弃物的处理。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种用于控制作用在从第一卷轴卷绕到第二卷轴的包装材料卷材上的纵向力的装置，所述装置包括具有第一旋转轴线的第一辊和具有第二旋转轴线的第二辊。在该装置中，第一旋转轴线是固定的，而第二旋转轴线是能移动的，导致将在详细描述中以及下面进一步描述的几个有利效果。

在一个或多个实施方式中，第二旋转轴线可以是沿着圆弧段能移动的，并且在其他的和相关的实施方式中，圆弧的中心点可以与第一旋转轴线重合。这将使得第二辊能够围绕第一辊以对称的方式沿着圆弧移动。在一个或多个实施方式中，圆弧的半径大约对应于第一辊的半径和第二辊的半径之和，并且可选地对应于包装材料卷材的厚度。这使得第二辊能够在移动的同时总是与第一辊接触，或者使第一辊能够在其周边的几个位置与第二辊接触。

在一个或多个实施方式中，第二旋转轴线还可以是沿着直线路径能移动的。这使得第二辊能够移动成与第一辊不接触或不接合以及与第一辊接触或接合。在一个或多个相关实施方式中，直线路径可以具有沿着从第一旋转轴延伸的半径的延伸部。

上述特征中的一个或几个可以通过悬挂第二辊以使其沿着机构上的直线路径移动来实现，其中该机构进而被布置为能绕第一旋转轴线旋转。以这种方式，圆形和线性这两种运动分别可以去耦合并容易实现。

根据第二构思，本发明涉及包括前述权利要求中任一项所述的装置的卷材处理线，其中，所述卷材被配置成在穿料位置沿着直线路径穿过所述装置，而在操作位置，所述卷材被布置成与所述装置接合，其中通过所述装置(即通过所述第二辊的移动)能够实现从所述穿料位置到所述操作位置的切换。在一个或多个实施方式中，卷材处理线是修补线。

根据第三构思，本公开涉及一种用于在卷材处理线的操作期间控制任何前述或下述描述的装置的方法。所述方法可以包括：将所述第二辊布置在所述第一辊的一个第一侧，这些辊不接触；布置材料卷材以遵循直线路径在第一辊和第二辊之间通过；将第二旋转轴线沿直线路径以及沿圆形路径平移，使得所述第二辊布置在所述第一辊的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对。现在，所述第一辊和所述第二辊布置在操作位置。该方法可以以任何顺序进行，例如，直线运动可以在沿圆形路径的运动之前、期间或之后执行，以及事件的顺序可以相反，即从操作位置到穿料位置的运动，或反之亦然。在详细描述中，还存在废弃位置的公开，其也可以形成如所要求保护的本公开的实施方式的一部分。

附图说明

所有附图是用于说明本发明的操作原理的示意图。

图1是具有根据本发明第一实施方式的处于其卷绕模式的牵引和制动装置的修补线的侧视图。

图2是根据第一实施方式的牵引和制动装置的隔离侧视图

图3是具有根据本发明第一实施方式的处于其穿料模式的牵引和制动装置的修补线的侧视图。

图4是具有根据本发明的第一实施方式的处于其废弃模式的牵引和制动装置的修补线的侧视图。

图5是处于图1的模式中的牵引和制动装置的详细视图。

图6是处于图3的模式中的牵引和制动装置的详细视图。

图7是处于图4的模式中的牵引和制动装置的详细视图。

图8是根据现有技术的牵引和制动装置的详细视图。

具体实施方式

在图1中示出了修补线100。修补线具有第一旋转轴或卷轴102和第二旋转轴或卷轴104。包装材料卷材106从第一卷轴102卷绕到第二卷轴104，并且可以以合适的方式在由矩形108指示的修补站中去除潜在的缺陷。如何执行修补将不在本公开中详细讨论，而是对于本发明的一些实施方式可以实现的小贡献进行详细讨论。

本公开的牵拉和制动装置110包括第一辊112和第二辊114，第一辊112和第二辊114均被设置为分别围绕第一旋转轴线116和第二旋转轴线118旋转。在修补过程中，装置110的操作位置是使得沿着S形路径引导卷材通过该装置。在本公开的设置中，第一辊112布置在第二辊114上方。如从第一卷轴102观察的，卷材在其远侧上被引导到第二辊的下方并围绕第二辊的约一半，然后跟随第二辊围绕其大约半个圆周，然后继续朝向修补站和第二卷轴。

在装置110上游和其下游的卷材的路径使得如果其不是针对第二辊114，那么当第二辊114在操作位置被布置在该辊的与第一侧相对的第二侧上时卷材将在第一辊的第一侧上通过，从而能够形成S形路径。

第一辊112的旋转轴线(第一旋转轴线116)可以静态布置，而第二辊114的旋转轴线(第二旋转轴线118)可以能移动地布置。将参照图2的详细视图描述第二旋转轴线的运动，即第二辊的运动。

图2以实线示出了第一辊112，而用虚线示出了第二辊114的多种位置。存在与图1所示的位置相对应的位置P1；“操作位置”。存在对应于“接合位置”的位置P2，该“接合位置”更多是在其它位置之间移动时通过的位置。存在“废弃位置”P3，其中该装置将向下引导通过的卷材。还存在“穿料位置”，其中第二辊114与第一辊112完全脱离，使得卷材仅仅通过遵循直线路径可以方便地布置(或穿料)通过装置110。第一辊112被布置为围绕第一轴线116旋转并且具有半径R1。第二辊114布置成围绕第二轴线118旋转并且具有半径R2。第一和第二辊平行布置，具有平行的旋转轴线。在一个或多个实施方式中，两个辊仅从其轴向一侧悬挂，基本上对应于一端连接到构造装置而第二端自由的每个辊的旋转轴线。

返回图2，第二辊能移动地布置，使得其可以仅通过允许第二旋转轴遵循弧形路径120(即，圆形路径的段)而从位置P1旋转到位置P2。从位置P2，第二辊可以进一步旋转到位置P3，或者其可以沿着直线路径122在直线方向上移动到位置P4。

实现这种运动模式的一种方便的方式是将第二辊的一端布置在滑板(未示出)上，该滑板被构造成沿着直线方向在板或轨道上执行平移运动，该板或轨道又被布置成围绕旋转轴线旋转。平移运动可以通过伺服电机使用气动缸、液压缸或任何其他合适的装置来进行。板或轨道的旋转运动可以用任何合适的驱动器进行，驱动器直接作用在旋转轴上或者通过合适的连杆间接地作用在旋转轴上。可以容易地理解这样的布置如何能够使运动模式如图2所示。如果板或轨道的旋转轴线与第一旋转轴线重合，则运动被简化。第二辊移动所沿的路径的半径R3对应于第一辊的半径R1和第二辊的半径R2之和，至少对应于近似值。然而，在第一辊将从第一位置P1移动到第四位置P4的情况下，可以在给出另一半径的旋转运动之前执行径向移动。

能够启动第二轴线的平移运动的驱动器也可以用于改变朝向第一辊按压第二辊的力。

图3是示出在穿料操作中(即，当包装材料卷材的自由端特别是首次将被引导通过修补装置和牵引和制动装置时)第二辊的位置的视图。在穿料之前，第二辊移动到位置P4。当布置在位置P4时，可以沿着直线路径牵引包装材料卷材通过该装置。容易理解的是，如果第二辊已经处于操作位置P1，则穿料的操作将更麻烦。在卷材被拉动通过该装置之后，第二辊可以移动到位置P2，将卷材夹紧在第一和第二辊之间。此后，第二辊可以向下旋转到操作位置P1，从而结束穿料操作。

在图4的视图中，第二辊已经布置在废弃位置P3。在该位置中，第二辊与第一辊接触，与卷材106的中间部分接触，并且该接触的切线方向向下，使得能够在可选方向上引导卷材。在本实施方式中，卷材被引向由回收箱示意性指示的废弃物组件。包装材料的废弃可以是在卷材的穿料之后的第一操作。这意味着第一辊从位置P4移动到位置P2，然后移动到废弃位置P3。另一个示例可以是第二辊从第一位置P1直接移动到废弃位置P3。不管情况如何，本装置仍然能够使得第二辊处于位置P3。

在详细描述中还参考附图描述了作为相关效果的一些特征。已经详细描述了本发明，但是这仍然不应被解释为限制由所附权利要求限定的本发明的一般构思。从能够实施的实施方式和相关描述中，本领域技术人员将能够相比已描述的实施方式来构造新的实施方式而不脱离所附权利要求的范围。

Claims (9)

1.一种用于控制作用在从第一卷轴卷绕到第二卷轴的包装材料卷材上的纵向力的装置，所述装置包括具有第一旋转轴线的第一辊和具有第二旋转轴线的第二辊，所述第一旋转轴线是固定的，而所述第二旋转轴线是能移动的，所述第二辊布置在所述第一辊的第一侧上，所述第一辊和所述第二辊不接触，其特征在于，所述第二旋转轴线能够沿着直线路径和圆形路径移动，使得所述第二辊能够移动到所述第一辊的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述圆形路径包括一段圆弧。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述圆弧的中心点与所述第一旋转轴线重合。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述圆弧的半径对应于所述第一辊的半径和所述第二辊的半径之和。

5.根据权利要求3所述的装置，其中所述圆弧的半径对应于所述第一辊的半径和所述第二辊的半径之和，并且对应于所述包装材料卷材的厚度。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述直线路径具有沿着从所述第一旋转轴线延伸的半径的延伸部。

7.一种包括前述权利要求中任一项所述的装置的卷材处理线，其中，所述卷材被配置成在穿料位置沿着直线路径通过所述装置，而在操作位置，所述卷材被布置成与所述装置接合，其中通过所述装置，即通过所述第二辊的运动，能够实现从所述穿料位置到所述操作位置的切换。

8.根据权利要求7所述的卷材处理线，其中所述卷材处理线是卷材修补线。

9.一种用于在卷材处理线的操作期间控制根据权利要求1-6中任一项所述的装置的方法，其包括：

-将所述第二辊布置在所述第一辊的第一侧，所述第一辊和所述第二辊不接触，

-布置材料卷材以遵循直线路径在所述第一辊和所述第二辊之间通过，

-沿着直线路径以及沿着圆形路径平移所述第二旋转轴线，使得所述第二辊布置在所述第一辊的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对。