CN110621171A - 抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抓取在卷筒(152)中卷绕的材料片材(40)的端部分的设备(100)和方法，所述设备包括：适于插入卷筒中的可旋转卷筒保持器(150)；铰接臂(180)；具有接触表面(124)的吸取装置(110)，所述接触表面包括能够施加第一吸取力的第一部分(130)和能够施加不等于零的第二吸取力的第二部分(132)，其中第一吸取力高于第二吸取力，吸取装置附接到铰接臂；以及控制单元(190)，所述控制单元适于命令铰接臂的移动，使得吸取装置的接触表面的第一部分接触卷筒。本发明还涉及一种抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的方法。

Description

抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的设备和方法

本发明涉及一种抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的设备和方法。特别地，本发明涉及一种抓取用于气溶胶生成制品(例如香烟或“加热不燃烧”型含烟草产品)的片状烟草材料的端部分的设备和方法。

在制造烟草产品时，除烟草叶外，也可以使用均质化烟草材料。这种均质化烟草材料通常由例如烟草梗或烟草尘等不大适合生产切丝填料的烟草植物部分制造。通常，烟草尘是在制造期间处理烟草叶的过程中作为副产品而产生。

均质化烟草材料最常使用的形式是复原烟草片材和流延叶。形成均质化烟草材料片材的过程通常包括将烟草尘与粘合剂混合以形成浆料的步骤。接着，使用浆料产生烟草幅材，例如通过将粘稠的浆料流延到移动金属带上以产生所谓的流延叶。或者，可使用具有低黏度和高含水量的浆料在类似造纸的过程中产生复原烟草。在制备后，可以类似方式将均质化烟草幅材切割成全叶烟草，以生产适于香烟和其它吸烟制品的烟草切丝填料。均质化烟草适用于常规香烟的功能基本上受限于烟草的物理属性，如填充力、抽吸阻力、烟草条坚实度和燃烧特性。这种均质化烟草通常设计成不影响味道。用于制造这类均质化烟草的工艺例如在欧洲专利EP 0565360中公开。

在气溶胶生成制品(例如吸烟制品)的制造工艺期间，至少一个部件包括通常呈片材或箔形式的经过卷曲过程的材料。然后将卷曲材料压缩成连续条，所述连续条切割成若干部分(通常为管状，称为“棒”或“条”)。这些条是气溶胶生成制品的部件。卷曲过程使用在其间加压材料片材的两个旋转圆柱形辊。这些辊在其使片材卷曲的外部表面上具有匹配的纹理化脊槽图案(ridge-and-trough pattern)。

为了储存和输送，可以将材料片材设置成在卷筒中卷起并随后给送到轧纹辊。材料片材可能是易碎的和粘性的，所谓的烟草流延叶(TCL)材料，聚乳酸(PLA)材料和其它材料的片材常常就是如此。由于材料片材的粘性和易碎性，当在卷筒中卷起时，该材料可能难以正确地解卷。在制造气溶胶生成制品期间，卷筒可以高速解卷，使得来自卷筒的材料片材可以高速给送到轧纹辊。

这样的卷筒的操作，特别是卷筒的更换，意味着在一个阶段抓住新卷筒的松散端部分并将其连接到制造机器的特定部分，然后其可以与来自先前卷筒的箔进行拼接。

因此需要一种设备和方法以在自动化过程中安全地抓取材料片材的端部分，其中材料片材在卷筒中卷起。

根据第一方面，本发明涉及一种抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的设备，所述设备包括适于插入卷筒中的可旋转卷筒保持器；铰接臂；具有接触表面的吸取装置，所述接触表面包括能够施加第一吸取力的第一部分和能够施加不等于零的第二吸取力的第二部分，其中所述第一吸取力高于所述第二吸取力，所述吸取装置附接到所述铰接臂；以及控制单元，所述控制单元适于命令所述铰接臂的移动，使得所述吸取装置的所述接触表面的所述第一部分接触所述卷筒。

有利地，设备允许操作卷筒，特别是更换卷筒，其中吸取装置能够自动地抓住新卷筒的松散端部分并且优选地还将其连接到制造机器的特定部分。优选地，设备然后可以与来自先前卷筒的材料片材进行拼接，然后可以切割和移除先前卷筒。由于材料片材可能的脆弱性，仅在需要时，即，当需要使卷筒的自由端从卷筒的剩余部分脱离时，使用“强”吸取力。之后，使用较低的吸取力。此外，根据本发明，由于存在可以移动吸取装置的铰接臂，因此卷筒的自由端可以大致位于任何角位置。

如本文中所使用，术语“片材”表示宽度和长度基本上大于其厚度的板状元件。

如本文中所使用，术语“纵向方向”是指沿着或平行于片材或幅材的长度延伸的方向。

如本文中所使用，术语“轴向”或“轴向地”是指沿着或平行于条的圆柱轴线延伸的方向。

如本文中所使用，术语“条”表示具有大体上圆形或卵形横截面的大致为圆柱形的元件。

如本文中所使用，术语“均质化烟草材料”表示通过聚结颗粒烟草而形成的材料。

均质化烟草材料可呈片材形式。均质化烟草材料可以具有以干重计大于约5％的气溶胶形成剂含量。或者，均质化烟草材料可具有以干重计约5重量％与约30重量％之间的气溶胶形成剂含量。可通过聚结用研磨或其它方式粉碎烟草叶片和烟草叶梗中的一种或两种所获得的颗粒烟草来形成均质化烟草材料片材；替代地或另外，均质化烟草材料片材可包括在例如处理、处置和运送烟草期间形成的烟草尘、烟草碎屑和其它颗粒烟草副产品中的一种或多种。均质化烟草材料的片材可包括作为烟草内生粘合剂的一种或多种固有粘合剂、作为烟草外生粘合剂的一种或多种外来粘合剂或其组合，以帮助聚结颗粒烟草；替代地或另外，均质化烟草材料的片材可包括其它添加剂，包含但不限于烟草和非烟草纤维、气溶胶形成剂、保湿剂、增塑剂、香料、填充剂、水性溶剂和非水性溶剂以及其组合。

均质化烟草材料可以形成气溶胶形成基质的部分或全部。气溶胶形成基质可以是固体气溶胶形成基质。或者，气溶胶形成基质可包括固体和液体组分两者。气溶胶形成基质可以包括含烟草材料，其含有在加热后从基质释放的挥发性烟草香味化合物。此外，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成基质可以进一步包括气溶胶形成剂。适合的气溶胶形成剂的实例是丙三醇和丙二醇。

如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，则所述固体气溶胶形成基质可以包括例如以下中的一种或多种：粉末、颗粒、小球、碎片、细条、条状物或片材，所述材料含有草本植物叶、烟叶、烟草肋料、复原烟草、均质化烟草、挤压烟草和膨胀烟草中的一种或多种。固体气溶胶形成基质可呈松散形式，或可提供于合适的容器或筒中。举例来说，固态气溶胶形成基质的气溶胶形成材料可以包含在纸或其它包装材料内，并且具有棒的形式。在气溶胶形成基质为棒的形式的情况下，包括任何包装纸的整体棒被认为是气溶胶形成基质。

如本文中所使用，气溶胶形成制品是在气溶胶形成基质受热时生成可吸入气溶胶的任何制品。所述术语包含包括由电加热元件等外部热源加热的气溶胶形成基质的制品。气溶胶形成制品可以是不可燃气溶胶形成制品，这是一种在不燃烧气溶胶形成基质的情况下释放挥发性化合物的制品。气溶胶形成制品可以是加热式气溶胶形成制品，这是一种包括预期被加热而非燃烧以便释放可形成气溶胶的挥发性化合物的气溶胶形成基质的气溶胶形成制品。所述术语包含包括气溶胶形成基质和一体式热源的制品，所述一体式热源例如可燃热源。

气溶胶生成制品可以是加热式气溶胶生成制品，这是一种包括预期被加热而非燃烧以便释放可形成气溶胶的挥发性化合物的气溶胶形成基质的气溶胶生成制品。加热式气溶胶生成制品可包括形成气溶胶生成制品的部分的板载加热构件，或可配置成与形成单独气溶胶生成装置的部分的外部加热器相互作用。

气溶胶生成制品可类似于可燃吸烟制品，例如香烟。气溶胶生成制品可包括烟草。气溶胶生成制品可以是可丢弃的。或者，气溶胶生成制品可以是部分可重复使用的，且包括可补充或可更换的气溶胶形成基质。

气溶胶生成制品可以是大体上圆柱形的形状。气溶胶生成制品可以是大体上细长的。气溶胶生成制品可具有长度和大体上垂直于所述长度的外周。气溶胶形成基质可以是大体上圆柱形的形状。气溶胶形成基质可以是大体上细长的。气溶胶形成基质也可具有长度和大体上垂直于所述长度的外周。气溶胶形成基质可接收在气溶胶生成装置中，使得气溶胶形成基质的长度大体上平行于气溶胶生成装置中的气流方向。气溶胶冷却元件可以是大体上细长的。

本发明的设备用于自动抓取和输送在卷筒中卷起的材料片材的松散端部。优选地，材料片材是包括生物碱的材料。更优选地，片材包含含有生物碱的植物材料。甚至更优选地，片材包含例如呈均质化烟草材料形式的烟草。

“含生物碱的材料”是含有一种或多种生物碱的材料。在生物碱中，尼古丁是优选的，其可以在烟草中找到。

生物碱是一组天然存在的化合物，主要含有碱性氮原子。该组还包括一些具有中性甚至弱酸性的相关化合物。一些具有类似结构的合成化合物也称为生物碱。除碳、氢和氮之外，生物碱也可以含有氧、硫，以及更罕见地，其它元素，例如氯、溴和磷。

生物碱由包括细菌、真菌、植物和动物的多种生物体产生。它们可以通过酸碱提取而从这些生物体的粗提取物中得以纯化。咖啡因、尼古丁、可可碱、阿托品、筒箭毒碱是生物碱的实例。

均质化烟草片材是含生物碱的片材。含生物碱的片材因此可以用作气溶胶形成基质。

含生物碱的材料(例如均质化烟草材料)可通过将若干成分与水混合以获得浆料而形成。在另一步骤中，通过将浆料流延到支撑物上而在支撑物上产生均质化材料的连续幅材。然后优选将流延片材干燥并且然后卷绕在卷筒中。

将材料片材的卷筒放入卷筒保持器中。通常，优选卷筒保持器和卷筒是同轴的。卷筒保持器优选地围绕轴线可旋转。

卷筒可以具有任何形状，并且它优选为圆柱形。优选地，卷筒限定外表面和自由端部分，所述自由端部分代表卷筒的端部。

此外，为了自动地脱离在卷筒中卷绕的片材的自由端部分，自由端部分然后可以与不同卷筒的另一端部分拼接在一起，本发明的设备包括吸取装置。吸取装置适于吸取卷筒的自由端部分，以便使其从卷筒脱离。为此，吸取装置包括适于接触卷筒的一部分的接触表面。

为了获得接触，包括接触表面的吸取装置借助于铰接臂移动。可以存在一个以上的铰接臂，例如形成四杆连杆机构。由于设置了铰接臂，接触表面可以基本上到达卷筒的外表面上的任何位置。

设备的铰接臂允许吸取装置相对于卷筒到达多个位置。特别地，吸取装置的位置可以连续地调节。有利地，可以调节吸取装置的面向卷筒的接触表面和卷筒之间的距离和/或吸取装置的面向卷筒的外表面和卷筒的圆周表面之间的角度。优选地，吸取装置的面向卷筒的接触表面可以与卷筒的表面相切地定向。吸取装置可以自动地接触并抓住材料片材的端部，其第一部分的外表面具有较高的吸取力，而第二部分可以用于将材料片材拖离卷筒。

铰接臂的移动优选地由控制单元控制。控制单元还可以控制卷筒或设备的其它装置的旋转速度。

接触表面包括第一和第二部分。第一部分易于施加第一吸取力并且第二部分易于施加第二吸取力，第一和第二吸取力两者均不为零。

优选地，吸取装置可以根据待处理的材料进行调整适应。吸取装置可以设置有透气孔。对于易碎的材料片材，孔可以比较强的材料片材大，原因是吸取力与孔的表面相关。例如，大孔将产生与具有三分之一直径但是分布在九倍大的表面上的较小孔相同的吸取力。

优选地，当需要抓取材料片材的端部分时，吸取装置的第一部分定位成比吸取装置的第二部分更靠近卷筒。第一吸取装置的第一部分的接触表面在卷筒的外表面处，特别是在卷筒的外表面处的材料片材的松散端处接触卷筒。第一部分以高的第一吸取力抓取松散端。第二部分用于在将材料片材从卷筒解卷时将材料片材与卷筒分离。为了将材料片材与卷筒分离，与第一吸取力相比较低的吸取力是足够的。优选地，吸取装置的接触表面的距离和角度可以根据在从卷筒解卷材料片材期间卷筒的直径变化而动态地调节。如果吸取装置的第一和第二部分的接触表面彼此成直线，使得第一和第二部分的外表面构成设置为接触材料片材的吸取装置的均匀外表面，则这是有利地。

由于某些片材的脆弱性，一旦端部分从卷筒脱离，就使用第二较低的吸取力。因此，优选地，自由端部分首先与接触表面的第一部分接触，然后与第二部分接触，使得吸取力减小并且可以使损坏材料片材的风险最小化。

优选地，设备包括适于确定卷筒的直径的直径传感器，直径传感器电连接到控制单元，以便向控制单元发送关于卷筒直径的信号。优选地，根据本发明的设备，特别是设备的控制单元，接收和使用与卷筒的当前直径相关的信息。优选地，实时接收信息。卷筒的当前直径允许正确地将吸取装置相对于卷筒的外表面定位。通常使用指向卷筒的光学传感器捕获这样的信息。

优选地，设备包括适于确定卷筒保持器的角速度的角速度传感器，角速度传感器电连接到控制单元，以便向控制单元发送关于卷筒保持器的角速度的信号。优选地，根据本发明的设备，特别是设备的控制单元，接收和使用与可旋转卷筒保持器的当前角速度相关的信息。特别地，实时接收信息。关于可旋转卷筒保持器的角速度和卷筒的当前直径的信息可以用于使吸取装置以与输出材料片材相同的速度移动。因此，可以高效地拖动材料片材。可旋转卷筒保持器的角速度和卷筒的当前直径允许评估输出材料片材的速度，即角速度乘以卷筒的圆周。可以向设备提供关于吸取装置下游的拖动轧纹辊的速度的信息。因此，可以提供期望的材料片材制造速度。

这允许关于离卷筒的距离和/或吸取装置的接触表面相比于卷筒的接触表面的角度自动且优选连续定位连接到材料片材的吸取装置的接触表面。通过根据所需水平在材料片材上局部地分配吸取力，可以产生整体期望的吸取效果，同时防止损坏材料片材。而且，一旦吸取装置将材料片材的松散端从卷筒抓取并分离，就需要较小的吸取力来保持材料片材并将其朝向其他机器部分(例如轧纹级等)输送到吸取装置的远端。在轧纹级中，材料片材在一侧或两侧上设有波纹。材料片材中的波纹便于收集材料片材并制备气溶胶生成制品的条。

优选地，吸取装置的接触表面在第一部分处的宽度比吸取装置的接触表面在第二部分处的宽度宽。吸取装置可以具有第一和第二部分的不同宽度以用于在这些部分中提供不同的吸取力。优选地，第一部分的宽度可以大于第二部分的宽度。吸取力可以用传送带中的孔生成。优选地，吸取力可以通过孔的数量和/或孔的尺寸和/或包含孔的区域控制。

设备可包括圆柱形元件，其圆柱轴线平行于材料片材并且平行于吸取装置的外表面。该圆柱形元件可以例如使用导轨、链条、驱动器等沿着吸取装置的输送方向移动。材料片材在圆柱形元件和吸取装置之间移动。通过将圆柱形元件朝向卷筒移动，可以通过吸取装置重定向施加到材料片材的拖力，使得力实际上在卷筒的径向方向上作用，有助于将材料片材从卷筒脱开并且因此有助于从卷筒解卷材料片材。

有利地，设备包括引导装置，所述引导装置大致平行于吸取装置的接触表面定位并且与第二部分的一部分重叠，适于在吸取装置的表面和引导装置之间引导材料片材的端部分。材料片材可以容易地在引导装置上滑动。优选地，引导装置可以具有平坦的外表面。更优选地，外表面可以平行于吸取装置的接触表面布置，特别是平行于旨在与材料片材配合的吸取装置的接触表面布置。优选地，引导装置相对于卷筒的位置布置在吸取装置的远端处，其与旨在从卷筒抓取材料片材的吸取装置的第一部分的位置相对。优选地，引导装置在进入的材料片材到达的一侧具有特定的尖端形状。该尖端可以在指向材料片材的端部处是圆形的或成角度的。尖端可以在朝向卷筒的相对侧是平面的，使得圆形/成角度侧从卷筒轻轻地拉动材料片材而不呈现可以切割材料片材的锐角。另一方面，指向卷筒的尖端的平面侧允许圆形侧(如果需要的话)尽可能靠近卷筒，使得材料片材在从卷筒分离的早期阶段以略微增大的角度分离。

有利地，设备包括存在传感器，所述存在传感器位于吸取装置的表面处，适于确定吸取装置的表面上的片材部分的存在。存在传感器允许确定材料片材的一部分是否与吸取装置接触。因此，可以可靠地控制吸取装置的功能。在优选实施例中，存在传感器是光学传感器，例如，存在传感器可以是与光敏传感器联接的激光发射二极管。存在传感器可以朝向正确抓取时应当定位材料片材的区域。在材料片材确实处于正确位置的情况下，激光器的光将反射在材料片材上并且将由光敏传感器检测。在这样的实施例中，当箔在中心传送带和滑板形部分之间通过时光学传感器定位成指向材料片材。为了避免由引导装置错误地检测激光束的反射(即使当材料片材不在预期位置时，其也可能被误解为材料片材的存在)，在关于光学传感器的引导装置中存在孔。通过该配置，在材料片材不在适当位置的情况下，激光器发出的光将通过孔并且不会由引导装置反射。

有利地，吸取装置包括传送带。传送带易于控制。可以经由传送带上的孔提供吸取力。吸取力的大小可以受到每单位面积的孔的数量和/或孔的尺寸和/或传送带的区域的尺寸影响。

优选地，吸取装置包括三个传送带，所述三个传送带定位成一个与另外两个侧向相邻，以便限定中心传送带和两个侧向传送带，中心传送带比侧向传送带长，吸取装置的表面的第一部分包括中心传送带和两个侧向传送带的表面部分，并且吸取装置的接触表面的第二部分仅包括中心传送带的表面部分。第一和第二部分的宽度差由形成第一或第二部分的传送带的数量给出。有利地，传送带由共同的驱动单元驱动。这允许传送带的同步移动和移动的容易控制。

有利地，吸取装置的接触表面是可移动的。可移动接触表面可以以平缓且受控的方式容易地移动材料片材。

可以相对于卷筒调节吸取装置的位置。例如，吸取装置的位置可以相对于卷筒的当前直径进行调节。

有利地，设备包括适于确定接触表面的速度的速度传感器。卷筒保持器的角速度和吸取装置的输送速度(特别是传送带的输送速度)可以同步。可以避免材料片材的应力和损坏。

优选地，控制单元适于根据卷筒保持器的角速度调节吸取装置表面的速度。特别地，可以调节吸取装置的传送带的输送速度以匹配卷筒保持器的角速度。当材料片材由吸取装置抓取并拉离卷筒时，可以减小材料片材的应力。当卷筒解卷时，可以减小材料片材的损坏。

有利地，设备的铰接臂包括两个铰接点。在优选实施例中，一个铰接点在与可旋转卷筒保持器相同的轴线中。因此，铰接臂可围绕与可旋转卷筒保持器相同的轴线移动。铰接臂连接卷筒保持器和布置在卷筒的远侧的吸取装置的出口端。铰接臂可以由马达驱动。

另一铰接点具有靠近可旋转卷筒保持器的轴线的轴线。铰接臂围绕靠近可旋转卷筒保持器的轴线的轴线可旋转。从该可旋转部分的端部到大致在吸取装置的中间的区域提供连接部分。仅使用其角度可以彼此独立地调节的两个机动可旋转部件的这种结构允许吸取装置的精确定位，使得吸取装置的外表面(例如与从卷筒出来的材料片材接触的传送带的表面)可以朝向卷筒移动，同时保持向卷筒报告的相同切向角。

优选地，设备包括传感器以检测在放置在卷筒保持器上的卷筒中卷绕的材料片材的部分的位置。这种传感器优选地是接近传感器。传感器用于在吸取装置的适当位置操作以便使卷筒的端部分从卷筒脱离。

根据本发明的第二方面，提出了一种抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的方法，所述方法包括使卷筒的外表面与吸取装置接触；用第一吸取力吸取片材的被接触表面以便使片材部分从所述卷筒脱离；以及在使片材从所述卷筒脱离之后，用第二吸取力吸取已用第一吸取力吸取的片材部分，其中所述第二吸取力低于所述第一吸取力。

本发明设备的优点已经参考本发明的第一方面进行描述，并且在此不再重复。

该方法允许自动抓取在卷筒中卷绕的材料片材的松散端，并且以高速将材料片材供应到材料片材的进一步处理，例如轧纹过程。材料片材优选是气溶胶生成材料(例如烟草等)的片材。

有利地，使卷筒的外表面与吸取装置接触包括与外表面相切地接触外表面。即使材料片材是粘性且易碎的，这也允许轻轻地抓取材料片材。可以避免在卷筒和吸取装置之间的界面处弯曲材料片材。防止材料片材损坏。

有利地，该方法包括在形成于吸取装置中的通道内引导脱离的片材部分。优选地，为了引导脱离的片材部分，引导装置大致平行于吸取装置的接触表面定位并且与第二部分的一部分重叠。引导装置适于在吸取装置的表面和引导装置之间引导材料片材的端部分。材料片材可以容易地在引导装置上滑动。优选地，引导装置可以具有平坦的外表面。更优选地，外表面可以平行于吸取装置的接触表面布置，特别是平行于旨在与材料片材配合的吸取装置的接触表面布置。优选地，引导装置相对于卷筒的位置布置在吸取装置的远端处，其与旨在从卷筒抓取材料片材的吸取装置的第一部分的位置相对。优选地，引导装置在进入的材料片材到达的一侧具有特定的尖端形状。

有利地，该方法包括检测片材的一部分是否已从卷筒脱离。为了检测片材的一部分是否已从卷筒脱离，设备优选地包括位于吸取装置的表面处的存在传感器。存在传感器适于确定吸取装置的表面上的片材部分的存在。存在传感器允许确定材料片材的一部分是否与吸取装置接触。因此，可以可靠地控制吸取装置的功能。在优选实施例中，存在传感器是光学传感器，例如，存在传感器可以是与光敏传感器联接的激光发射二极管。

将参考附图仅作为实例进一步描述本发明，在附图中：

图1以简化的方式示出了包括根据本发明的设备的制造机器的一部分的等距视图，该设备配置成在包括两个辊的轧纹级的上游抓取材料片材的松散端，材料片材将在所述两个辊之间进行处理；

图2示出了根据本发明的图1中的设备的吸取装置；

图3示出了图2中的吸取装置的示意性侧视图；

图4示出了与材料片材的脱离部分接触的图2中的吸取装置的示意性侧视图；

图5示出了根据本发明的设备的实施例的示意性侧视图，其中吸取装置处于第一位置；

图6示出了根据本发明的设备的实施例的示意性侧视图，其中吸取装置处于第二位置；以及

图7示出了本发明的方法的流程图。

初始参考图1，该图以简化的方式示出了用于使用在卷筒152中递送的片材形式的材料40制造气溶胶生成制品的制造机器1的一部分的等距视图。这种材料可以是例如TCL(烟草流延叶)，包括干燥的烟叶，其被切成箔，所述箔被卷绕成卷筒152以用于储存和输送。诸如TCL的材料可能既有粘性又易碎，这使材料难以处理以解卷。每个卷筒152限定外部或外表面154和在卷筒中卷绕的材料片材40的松散端(不可见)。

制造机器1包括根据本发明的设备100，设备100配置成抓取在卷筒152中卷起的材料片材40的松散端。设备100包括在下面的附图中详细描述的吸取装置110以用于抓取片材40的松散端。

作为示例，卷筒152布置在制造机器1的轧纹级10的上游。在制造工艺期间，特定机器一次一个地解卷这些卷筒152，以便例如使用材料片材40产生气溶胶生成制品的一部分。从卷筒解卷的材料片材在轧纹级10中使用。

轧纹级10包括两个轧纹辊11、21，材料片材40将在所述两个轧纹辊之间进行处理。片材40的输送方向30用指向图中左前方的箭头指示。

第一和第二面对的轧纹辊11、21分别限定第一和第二旋转轴线17、27。辊11、21的表面12、22设置有脊和槽图案16、26，其以简化的方式由每个辊11、21的表面上的两条圆周线表示。当材料片材40在轧纹级10的两个轧纹辊11、21之间在输送方向30上移动时，辊11、21的脊和槽图案16、26在材料片材40中产生波纹。

用于解卷卷筒152的设备100包括可旋转卷筒保持器150和布置在铰接臂(在图5-6中可见)处的吸取装置110。铰接臂设置成适应吸取装置110相对于卷筒152的外表面154的位置。可旋转卷筒保持器150适于插入卷筒152中。然后卷筒保持器150旋转并解卷卷筒，同时来自卷筒152的材料片材40由轧纹级10的特定辊拖动。在制造期间，卷筒以高速解卷，使得来自卷筒152的材料片材40可以以通常在约200至约400米每分钟之间的速度被处理。

设备100还包括速度传感器192、直径传感器194和存在传感器196。

速度传感器192联接到可旋转卷筒保持器150并且适于确定卷筒保持器150的角速度。可旋转卷筒保持器150的角速度可以与材料片材40的所需输送速度同步。

直径传感器194靠近卷筒152布置并且适于确定卷筒152的直径。卷筒152的直径有助于知道例如卷筒152何时接近耗尽并且必须更换。此外，可以根据卷筒152的当前直径来定位吸取装置110。

存在传感器196定位在吸取装置110的接触表面124处，下面更详细地描述并且在图1中不可见，并且适于确定吸取装置110的接触表面上的片材部分的存在。存在传感器196确定材料片材40是否由吸取装置110正确拖动。优选地，存在传感器196是光学传感器。例如，光学传感器可以包括与光敏传感器联接的激光发射二极管，并且当由吸取装置110正确抓取时指向材料片材40应当定位的位置。在材料片材40确实处于正确位置的情况下，材料片材40将反射将由光敏传感器捕获的激光器的光。在这样的实施例中，当材料片材40通过吸取装置110的特定部分时光学传感器定位成指向材料片材40。

优选地，特定部分在吸取装置110的引导装置160的区域中(在图1中也不可见并且在下面更详细地描述)，其中材料片材40在正确定位时将在引导装置160和吸取装置110的接触表面之间通过。为了避免捕获激光从其他部分的反射(即使在不存在材料片材40的情况下其也可能被误解为存在材料片材40)，关于光学传感器的引导装置160中存在开口。因此，在材料片材40不在适当位置的情况下，激光器发出的光将通过开口并且将不会由引导装置反射。

速度传感器192、直径传感器194和存在传感器196电连接到控制单元190，以便向控制单元190发送分别关于可旋转卷筒保持器150的角速度、卷筒152的直径以及存在来自卷筒152的材料片材40的片材部分的信号。

控制单元190适于命令铰接臂(在该图中未示出)的移动。控制单元190适于根据卷筒保持器152的角速度来调节吸取装置110的表面的速度。

卷筒152的操作，并且特别是新卷筒152的安装，意味着在一个级处抓取新卷筒152的材料片材40的松散端部分并将其连接到制造机器的特定部分，然后其可以与来自先前卷筒的材料片材进行拼接，然后可以将其切割并从制造机器移除。有利地，本发明的设备100允许安全地抓取新卷筒152的材料片材40的松散端部分。

图2示出了根据本发明的图1中的设备100的吸取装置110的实施例。吸取装置110包括接触表面124，所述接触表面具有能够施加第一吸取力的第一部分130和能够施加不等于零的第二吸取力的第二部分132。第一吸取力高于第二吸取力。吸取装置110附接到铰接臂(在该图中未示出)。优选地，吸取装置110的接触表面124是可移动的。当材料片材与吸取装置110接触时这允许在输送方向上移动材料片材。

吸取装置110的接触表面124在第一部分130处的宽度比吸取装置110的表面124在第二部分132处的宽度宽。

吸取装置110包括至少一个传送带。优选地，吸取装置110包括三个传送带140、142、144，所述三个传送带定位成一个与另外两个侧向相邻，以便限定中心传送带140和两个侧向传送带142、144。中心传送带140比侧向传送带142、144长。吸取装置110的表面124的第一部分包括中心传送带140的表面部分和两个侧向传送带142、144的表面部分，并且第二部分132包括中心传送带140的表面部分。传送带140、142、144中的开口134(作为示例仅有两个用附图标记进行标记)。吸取装置110包括空气系统(未示出)，其允许外部空气由空气系统吸取，使得它可以对与吸取装置110接触的外部材料产生吸取作用。

传送带142、144的相对定位使得与材料片材40接触的它们的表面是共面的。此外，传送带140、142、144具有它们从其延伸的公共端。从该公共端，卷筒152的松散端将由吸取装置110抓取。为了容易地协调传送带140、142、144的速度，传送带140、142、144优选地在具有公共轴线127的它们的驱动滑轮121中共用相同的驱动。传送带140、142、144可以包括附加滑轮122、123。其它滑轮122、123可以是具有轴线128、129的空转滑轮。

使用多个传送带140、142、144，特别是三个传送带140、142、144，允许将吸取作用分布在相对大的表面上，这将产生整体强的吸取强度，同时防止损坏材料片材40。

在这方面，传送带140、142、144中的开口134的尺寸或直径可以根据将要处理的材料进行调节。对于易碎材料，开口134可以比较强材料大，原因是压力/吸取与开口134的表面相关。例如，大开口将产生与具有三分之一直径但分布在九倍大的表面上的较小开口相同的吸取作用。

图3和4分别在有或没有材料片材40的一部分脱离并拉离卷筒152的情况下示出了图2的吸取装置110的示意性侧视图。

在侧视图中，包括施加第一吸取力的第一部分130和施加不等于零的第二吸取力的第二部分132的接触表面124是可见的。当存在材料片材40时，吸取装置110的接触表面124面向材料片材40，如图4中所示。此外，引导装置60是可见的，其已结合存在传感器196提及。

引导装置160大致平行于吸取装置110的接触表面124定位并且与第二部分132的一部分重叠。引导装置160适于在吸取装置110的表面124和引导装置160之间引导材料片材40的端部分。引导装置160可以具有类似滑板的形状。引导装置160有助于在解卷材料片材时将材料片材与卷筒152(图1)分离。材料片材可以在引导装置160上滑动。

引导装置160具有大致平坦的表面，表面的平面平行于传送带的接触表面124。引导装置160位于吸取装置110的端部处，所述端部与吸取装置从卷筒152抓取材料片材40的位置相对。引导装置160具有进入的材料片材40到达的特定尖端形状。该尖端朝向材料片材40是圆形的(或成角度的)并且在朝向卷筒152的另一侧是平面的，使得圆形侧有助于从卷筒152轻轻地拉动材料片材40而不会呈现可能切割材料片材40的锐角，如果需要，平坦部分允许圆形侧尽可能靠近卷筒152，使得材料片材40以稍微增大的角度提前分离。

当吸取装置110与材料片材40接触时，吸取装置110的接触表面124布置成与卷筒152的外表面154相切(参见例如图4，其中示出了片材40)。

一旦抓住材料片材的松散端，就必须将其与卷筒152分离。这通过传送带140、142、144的协调拖动动作来完成。传送带140、142、144的表面对准，使得它们与卷筒152的外表面154相切地定位，并且以与卷筒152的外表面154相同的速度移动。传送带140、142、144优选地在材料片材40的该区域上以协调方式工作。

一旦松散端已从卷筒152脱离，需要施加较小的强度来保持材料片材40并将其拖到吸取装置110的端部。优选地，仅有一个传送带140存在于吸取装置110的第二部分132中。然而，为了在材料片材40的输送方向上从吸取装置110的第一部分130行进时保持足够的吸取力，中心传送带140的宽度可以大于其它传送带142、144，例如比与两个较短的传送带142、144大1/3并因此具有多1/3的空气吸取孔。

三个传送带140、142、144的指示结构将旨在与材料片材40接触的吸取装置的区域分成用于吸取装置110的两个部分，具有强吸取力的一个部分(具有三个传送带的区域)和具有较小吸取力的一个部分(具有一个传送带140的区域)，在吸取装置110的使用中提供了很大的灵活性。

设备100还可以包括圆筒126(见图4)，其可以设置在吸取装置110的接触表面124处，圆筒轴线垂直于材料片材40的方向并平行于接触表面124。例如，可以使用导轨、链条和驱动器沿着接触表面124的输送方向移动该圆筒126。材料片材40在圆筒126和吸取装置110的接触表面124之间行进。通过朝向靠近卷筒152的吸取装置110的端部移动圆筒126，可以通过吸取装置110重定向施加到材料片材40的拖力，使得该力相当径向地作用于卷筒152，有助于使材料片材40从卷筒152脱离，并且因此支持解卷卷筒152。

图5和6示出了根据本发明的设备100的实施例的示意性侧视图，其中吸取装置110分别处于第一位置和第二位置。

设备100还包括铰接臂180和可旋转臂188，所述可旋转臂与吸取装置110连接，以便在卷筒的基本上任何位置移动吸取装置。铰接臂180优选地具有两个铰接点182、184，一个大致位于吸取装置110的纵向伸长部的中间，特别是中心传送带140的中间，并且一个位于两个臂段181、183之间。第一臂段181附接到吸取装置110并且围绕第一铰接点182可枢转。另一臂段183是附接到枢转接头119的机动部件，所述枢转接头具有靠近可旋转卷筒保持器150(图1)的枢转轴线118。

可旋转臂188围绕与可旋转卷筒保持器150(图1)相同的轴线117可枢转，并且连接可旋转卷筒保持器150(图1)和吸取装置110的远端。可旋转臂188在枢转接头185处连接到吸取装置110，所述枢转接头布置在吸取装置110的远离卷筒152(图1)的端部处。

仅使用其角度可以彼此独立地调节的两个机动旋转部分的这种结构允许吸取装置110的精确定位，使得与从卷筒152出来的材料片材40接触的吸取装置110的接触表面124可以朝向卷筒150移动，同时相对于卷筒152保持相同的切向角。

在图6中，与在图6中用粗箭头指示的图5中的位置相比，吸取装置110通过铰接臂180和可旋转臂188的移动已向下移动。可旋转臂188具有与可旋转卷筒保持器150相同的轴线117，并且铰接臂180具有与可旋转卷筒保持器150相邻的轴线118，同时保持接触表面124相对于可旋转的卷筒保持器150的相同对准。

根据本发明，可以将吸取装置110相对于卷筒152定位并使其实时跟随卷筒152的外表面154(见图1)，同时使卷筒152解卷，保持相同的平面对准。一旦正确定位，吸取装置110可以抓取并拖动卷筒152的松散端。

仅在图1中示出的控制单元190适于命令铰接臂180的移动，使得吸取装置110的接触表面124的第一部分130接触卷筒152。控制单元190(图1)适于根据可旋转卷筒保持器150的角速度调节吸取装置110的表面124的速度。

为了正确地工作，控制单元190优选地实时接收关于卷筒152的当前直径的信息，以便能够关于卷筒152的外表面154正确地定位吸取装置110，实时接收关于可旋转卷筒保持器150的角速度和卷筒152的当前直径的信息，以使吸取装置110的接触表面124以与输出材料片材40相同的速度移动，从而高效地拖动它。可旋转卷筒保持器150的角速度和卷筒152的当前直径允许评估输出材料片材40的速度(角速度乘以卷筒152的圆周)。

替代方式是使传送带140、142、144适应制造机器的其它部分的牵引辊11、21(图1)的速度，例如材料片材40的希望制造速度。

图7示出了抓取在卷筒152中卷绕的材料片材40的端部分的本发明的方法的流程图。

在步骤200中，使卷筒的外表面154与吸取装置110接触。步骤200可以包括与外表面相切地接触外表面。

在步骤202中，用第一吸取力将片材的被接触表面朝向吸取装置的接触表面124吸取，以便使片材部分从卷筒脱离。

在使片材从卷筒脱离之后，在步骤204中，将已用第一吸取力吸取的片材部分用第二吸取力朝向吸取装置的接触表面124吸取，其中第二吸取力小于第一吸取力。可选地，步骤204可以包括在吸取装置中形成的通道内引导脱离的片材部分。进一步可选地，步骤204可以包括检测片材的一部分是否已从卷筒脱离。

Claims (16)

1.一种抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的设备，所述设备包括：

o适于插入卷筒中的可旋转卷筒保持器；

o铰接臂；

o具有接触表面的吸取装置，所述接触表面包括能够施加第一吸取力的第一部分和能够施加不等于零的第二吸取力的第二部分，其中所述第一吸取力高于所述第二吸取力，所述吸取装置附接到所述铰接臂；以及

o控制单元，所述控制单元适于命令所述铰接臂的移动，使得所述吸取装置的所述接触表面的所述第一部分接触所述卷筒。

2.根据权利要求1所述的设备，其包括适于确定所述卷筒的直径的直径传感器，所述直径传感器电连接到所述控制单元，以便向所述控制单元发送关于所述卷筒的直径的信号。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其包括适于确定所述卷筒保持器的角速度的角速度传感器，所述角速度传感器电连接到所述控制单元，以便向所述控制单元发送关于所述卷筒保持器的角速度的信号。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其包括引导装置，所述引导装置大致平行于所述吸取装置的所述接触表面定位并且与所述第二部分的一部分重叠，适于在所述吸取装置的所述接触表面和所述引导装置之间引导材料片材的端部分。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其包括存在传感器，所述存在传感器位于所述吸取装置的所述接触表面处，适于确定所述吸取装置的所述接触表面上的片材部分的存在。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述吸取装置包括传送带。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述吸取装置的所述接触表面在所述第一部分处的宽度比所述吸取装置的所述接触表面在所述第二部分处的宽度宽。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其中所述吸取装置包括三个传送带，所述三个传送带定位成一个与另外两个侧向相邻，以便限定中心传送带和两个侧向传送带，所述中心传送带比所述侧向传送带长，所述吸取装置的所述接触表面的所述第一部分包括所述中心传送带和所述两个侧向传送带的表面部分，并且所述吸取装置的所述表面的所述第二部分仅包括所述中心传送带的表面部分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述吸取装置的所述接触表面是可移动的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其包括适于确定所述接触表面的速度的速度传感器。

11.根据权利要求9或10所述的设备，其中所述控制单元适于根据所述卷筒保持器的速度调节所述吸取装置的所述接触表面的速度。

12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述铰接臂包括两个铰接点。

13.一种抓取在卷筒中卷绕的材料片材的端部分的方法，所述方法包括：

o使卷筒的外表面与吸取装置接触；

o用第一吸取力吸取片材的被接触表面以便使片材部分从所述卷筒脱离；以及

o在使片材从所述卷筒脱离之后，用第二吸取力吸取已用第一吸取力吸取的片材部分，其中所述第二吸取力低于所述第一吸取力。

14.根据权利要求13所述的方法，其中使所述卷筒的外表面与吸取装置接触包括与所述外表面相切地接触所述外表面。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其包括：

o在形成于所述吸取装置中的通道内引导脱离的片材部分。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其包括：

o检测片材的一部分是否已从所述卷筒脱离。