CN1109644C - 送进带材的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

送到用户装置(4)的带状包装材料(2)在上游工位(5)中从卷筒(3)上展开，然后依靠真空被拉入平衡室(7)中，在室(7)内带材(2)形成一个行进中的圈(21)。一个模拟传感器(20)连续地测量圈(21)的长度(L)，它至少与一个双稳定压力传感器(19)联合工作，后者位于室(7)内给定的高度上，由此确定了长度(L)的变化范围，如超过该范围则测量被略去不计；因此，可在选定的变化范围内用模拟传感器(20)精确地检测圈的长度，并依靠压力传感器(19)的作用把长度(L)保持在上述范围内。

Description

送进带材的方法和设备
本发明涉及了送进带材的方法。
尤其是，本发明涉及了把连续的带材送到用户机器，例如送到自动卷烟制造或包装机中的方法。
在把带材送到用户机器的常规设备中，通常从位于展开工位的卷筒上把带材拉出，并通过真空平衡室传送到用户机器的一个装置上。
平衡室基本上是一个装有真空装置的空腔，设计成可产生一个不变的力，由此吸引带材并使它在空腔内形成一条长度可变的圈。因此，在带材通过送进设备期间，带材的张力保持稳定并等于真空力。
在展开工位上带材脱离卷筒的速率可根据平衡室内带材形成的圈长度来调节；例如，长度增加就意味着需要更慢地展开带材，因为圈的伸长意味着带材速率超过了正由机器利用的同一带材的速率。
所以根据上述，必须迅速和精确地检测在平衡室内带材形成的圈长，显然这一点是很重要的；事实上，圈长读数的误差和滞后易于引起带材内张力的显著改变，造成材料断裂或影响它为机器使用的质量。
另外，通常能保证展开速率为最佳控制的系统将利用PID类型的算法，它在理想上需要得到基准量的瞬时和连续产生的读数，在此例子中是平衡室内带材形成的圈长读数。但是，在把带材送进到用户机器的常规设备中，通常不能采用可产生连续输出的传感器(如光学或超声类型)，因为它们仅能在预定和有限的圈长变化范围内才可保证正确的测量。如果由于不正常的工作条件(如用户机器突然减速)，带材长度记录显示出超出该预定范围，则由连续输出类型传感器提供的读数将出错，从而根据该读数作出的决定展开速率的控制功能将变得不可靠。
本发明的目的是提供一种送进带材的方法，它在实施时简单而经济，并且还可以迅速而精确地读出在平衡室内行进的带材所形成的圈长。
根据本发明可实现上述目的，它采用了把带材送进到用户装置的一种方法，方法包括如下步骤：操纵展开装置，由此把带材从位于展开工位中的卷筒上拉出；经过真空平衡室的出入口把带材送进到用户装置上；把行进中的带材吸入平衡室，使它形成一个圈；以及保持圈长在选定的变化范围内，至少由一个位于平衡室内并提供双重输出的第一传感器来确定这个变化范围，方法的特征在于：它还包括另外的步骤：至少采用一个位于平衡室内并提供连续输出的第二传感器来测量在选定变化范围内的圈长，使得可引导展开装置的工作来保持圈长基本上等于预定值。
本发明也涉及了送进带材的设备。
送进带材到用户装置的本发明设备包括：位于展开工位中把带材从卷筒上拉出的展开装置；位于展开工位和用户装置之间的送进线路，沿着它把带材引到用户装置上；位于送进线路上的真空型平衡室，由此吸入行进中的一部分带材，并使它形成伸进该室内的一个圈；以及至少一个第一传感器，它提供双重输出，位于真空平衡室内并用于确定适于所测圈长的选定变化范围，设备的特征在于：它至少包括一个位于真空平衡室内并提供连续输出的第二传感器，由此来测量圈长，以及一个支配展开装置工作的控制装置，使得可保持圈长基本上等于预定值；设备特征还在于：控制装置与第一和第二传感器连接，使得依靠第一传感器来保持圈长在选定变化范围内，以及依靠第二传感器来测量在选定变化范围内的圈长。
现借助于附图，以举例方式来详细描述本发明，其中：
图1表示了送进带材设备的优选实施例，采用示意图来说明，并为了清楚起见略去了某些部分；
图2表示了所讨论的送进设备的另一个实施例，采用示意图来说明，并为了清楚起见略去了某些部分。
参照附图1和2，1在整体上表示了一个送进带材2(通常为纸)的设备，从卷筒3把带材展开并引到用户装置4，例如卷烟制造或包装机器上。这种设备1包括一个展开工位5(为常规的实施例)，在那里把带材2从卷筒3上拉出，一个位于展开工位5和用户装置4之间的送进路线6(也是常规方式)，沿着送进路线6把带材2引到上述装置4，一个位于送进路线上的平衡室7，以及一个控制装置8。
特别是，考虑图1的例子，展开工位5中装有一个支承卷筒3的销轴9，它绕着垂直于图示平面的轴线10转动，许多自由转动的滚轮11(图中仅表示了一个)，以及一对夹紧辊子12(在实施例中为常规方式)，它与驱动装置13连接，驱动装置13的工作由控制装置8来引导，使得可保证带材2以预定的速率从卷筒3上展开。
送进路线6包括许多自由转动的滚轮14，其中两个的位置与室7的出入口15一致，室7呈细长形状并且截面不变。在所示的两个实施例(图1和图2)中，送进设备1还包括一个真空泵16，泵与控制装置8连接，并依靠管道17与室7连通，管道17基本上在底部18通过室壁，使得在室7内可产生预定常值的负压。
19表示了两个可提供双重输出的压力传感器的一个，它可以是UK专利号A 1 469 683中公布的类型，它位于室7之内，并设计成可确定在室内的压力相对于大气压力是否为负。
在图1的例子中，设备还包括了一个传感器20，它装在室7的底部18上，并提供连续的输出，通常是一种超声或光学装置(例如激光传感器或CCTV摄影机)，其功能是检测在室7内行进的带材2所形成的圈21长度L。根据圈21的极端点22和室7的底部18之间距离的测量，上述长度L通常可由间接方式读出。
第二传感器20产生的长度L读数被精确保证在由上述两个第一传感器19所界定的选定变化范围之内。
在室7内还有一个压力传感器23，用于检测室内压力的有效值。所有传感器19，20和23均与控制装置8连接。
在图2的例子中，展开工位5中装有一个支承卷筒3的销轴9a，它绕着垂直于图示平面的轴线10转动，许多自由转动的滚轮11(图中仅表示了一个)，以及一对夹紧辊子12(在实施例中为常规方式)，它与驱动装置13连接，驱动装置13的工作由控制装置8来引导，使得可保证带材2以预定的速率从卷筒3上展开。更确切地说，销轴9a与受到控制装置8引导的驱动装置24相连接，使得卷筒3以预定的速度转动，在任何时刻上与它的直径成正比，因而也可在任何时刻上，使得带材2展开的线速度恒等于由夹紧辊子12把带材2送进到用户装置4的速度。
送进路线6包括许多自由转动的滚轮14，其中两个的位置与室7的出入口15一致，在图2的实施例中室7呈现出一个细长而不规则的纵向截面，基本上是截锥形，其小端与出入口15一致，大端与室的底部18一致。与图1的实施例相同，在图2所示的设备中包括位于室7中的两个压力传感器19，它们提供双重输出，并用于指示室内的压力相对于大气压力是否为负。
在图2的例子中，平衡室7基本上为水平放置，并从左面(从图中看)的出入口15向右面的底部18延伸，在本例中底部基本上为垂直。从纵向截面看，大致为水平的最上面的第一壁25(从底部18顶端到出入口15作延伸)和下面的第二壁26(从底部18底端到出入口15作延伸)从两侧界定了室7。室的第二壁26相对于底部18作向内倾斜，由此形成了预定值的锐角α。
与图1所示的设备一样，图2设备中也装有传感器20，它提供了连续的输出，并用于检测室7内行进的带材2所形成的圈21长度L。此时传感器20包括一个具光学信号的发射器27，例如激光发射器，它装在室的底部18中并具有预定的纵向尺寸D，以及一个接收器/转换器28，它沿着第二壁26作延伸，其功能是接受和转换从发射器27来的光学信号，它具有预定的纵向尺寸D1，D1尺寸决定于相应发射器尺寸D和底部18与壁26之间角度α。
从图2的说明可清楚看出，与第二壁26相联结的接收器/转换器28，以相同的角度α相对于发射器27作倾斜，而发射器27基本上垂直放置，并与底部18相联结。对于这种构形，接收器/转换器28横向放置，并与从发射器27发出的信号方向形成预定角度α，因此它能够在室7内没有带材2的情形下，接受和转换发射器27产生的所有信号。
在图2的例子中，当设备1工作时，带材2被拉入室7中并形成圈21，通过由泵16产生的部分真空效应，圈的下分支21a被迫与室7的第二壁26接触，从而至少与接收器/转换器28的一部分28a接触；因此，防止了发射器27产生的信号到达由圈21下分支21a盖住的接收器/转换器28的上述区28a。因此，如图2所示，由发射器27产生的信号仅射到未被圈21下分支21a盖住的接收器/转换器28的给定部分21b上，计算接收器/转换器长度D1和曝露区28b(它无遮挡地为发射器27的信号所射到)长度D1x之间的差值，通常可用间接方式来得出圈21的长度L。显然，如果接收器/转换器28的总长度D1已知，则由控制装置8完成的该长度D1和曝露区28b长度D1x之间的差值计算，将给出在室7内占有的圈21长度。
在工作时，首先参照图1说明的设备1的实施例，带材2以预定的速率由夹紧辊子12从卷筒3上拉出，并通过室7由送进路线6送向用户装置4，在室7中由真空泵16保持不变的负压值。泵16的工作与控制装置8相联结，并被引导来响应传感器23的反馈信号，传感器23指示出在室7中的负压值。
由于在室7内形成圈21的带材2，封闭的空间被分成保持大气压力的上区和由泵16保持部分真空的下区。更确切地说，带材2承受着使带材拉入室7的吸力，其值等于大气压和由真空泵16产生的负压之差乘以室7的横截面积。因此，带材2被与吸力相等的力所张紧。
只要圈21的长度L保持在预定变化范围之内，第二传感器20的输出信号可使得控制装置8从一个时刻到下一个时刻以基本上连续的方式检测着长度值L，并根据这个值，控制着带材2从卷筒3展开的速率，引导着驱动装置13的工作，使得在整个时间内圈长L基本上保持不变，并等于选定的值。
图2说明的设备的工作与图1说明的设备基本上没有差别，因而不再作进一步描述。
尽管如此，值得提出的是：控制装置8将按程序来引导与销轴9a(在销轴9a上卷筒3绕其轴线10作转动)联结的驱动装置24的工作，并且同时在销轴9a使卷筒3转动时，使得夹紧辊子12转动而展开带材2，从而能以预定的角速度拉出带材2，并通过室7，沿着路线6送到用户装置4，在室7中由泵16保持着数值稳定的部分真空。与图1例相同的情形，真空泵16通过反馈回路与控制装置8连接，依靠传感器23，控制装置8检测着室7内的实际压力。观察图2可看到，由行进的带材2形成的圈21把室7分成保持大气压的左侧区和由泵16保持部分真空的右侧区。因此带材2承受着室7内的吸力，并被与该吸力相等的力所张紧。
发射器27把连续的激光信号束射向接收器/转换器28，这个信号的一部分将被占有室7的圈21所截断。未被圈21截断的信号落在接收器/转换器28的曝露区28b上。控制装置8计算着接收器/转换器28总长度D1和由圈21下分支21a遮挡的区域28a长度D1x之间的差，就能确定占有室7的圈21的长度。如果圈21长度在上述变化范围内，则控制装置8以基本上连续的方式检测着长度L值，并根据当前的长度L，引导着驱动装置24来控制销轴9a的转速，也引导着夹紧辊子12的驱动装置13来支配从卷筒3上展开带材2的线速度，使得长度L在整个时间内基本保持在不变的预定值上。
在图1和图2两个实施例中任一个的情形都一样，如果长度L增加，即如果展开的带材2量超过下游装置4利用的量，则将降低速率，而如果长度L减少，就意味着展开的带材量少于被利用的量，则将提高速率。
只要圈21的极端点22沿室7移动并通过压力传感器19，则传感器19被有效地从室7的一个区域移到另一个区域，例如从上面的大气区移到下面的抽空区，由此其输出状态改变(从0到1，反过来也一样)。因此两个第一压力传感器19提供了一种装置，由此控制装置8可把圈21的长度L保持在选定的变化范围之内。，并在实际上保持在两个传感器19所包围的室7部分之内。
如果由于长度L移出所确定的变化范围之外，使第一压力传感器19之一的状态改变时，则控制装置8将暂时忽略由第二传感器20给出的读数，因为当长度L超出选定范围时这个读数是不可靠的，并通过驱动装置13来作出适当的修正，设法使得长度L回到选定范围之内。例如，如果由于带材2的通过量不足而使最上面传感器19的输出改变，则控制装置8将使驱动装置13加速，使圈21回到由两个传感器19包围所区域之内。一旦长度L回到选定变化范围内的值，则可恢复正常的方式，即依靠控制装置8，使驱动装置13与第二传感器20的读数相联结。
送进设备1的一个替代的实施例(未作图说明)可只包括一个压力传感器19，由此由圈21上面或下面的单个基准点来确定长度L的选定变化范围。
在另一个可能的实施例(未作图说明)中，送进设备1可包括一对替换使用的第二传感器20，即用一个作为备份，或一起用来给出两个长度L读数的平均值。在所有的情形下，所描述和说明的送进设备1中，采用产生连续输出的传感器20(无论是超声或其它光学类型)来检测室7内圈21长度L的办法，有助于得到精确和基本上连续的实时读数。
采用两个压力传感器19也保证了第二传感器20仅在预定变化范围内检测圈21的长度L，在该范围内传感器20能以最佳状态工作，并保证精确的读数。
由此，按照本发明的送进设备1，可把采用产生连续输出的传感器的主要优点，即精度、速度和连续读数，与压力传感器提供的优点，即在任何工作条件下使设备正确起作用的能力相互结合。

Claims (12)

1.一种把带材送进到用户装置(4)的方法，包括如下步骤：操纵展开装置(12；9a)，由此把带材(2)从位于展开工位(5)中的卷筒(3)上拉出；经过真空平衡室(7)的出入口(15)把带材(2)送进到用户装置(4)上；把行进中的带材(2)吸入平衡室(7)，使它形成一个圈(21)；以及保持圈(21)长(L)在选定的变化范围内，至少由一个位于平衡室(7)内并提供双重输出的第一传感器(19)来确定这个变化范围，
其特征在于：它还包括另外的步骤：至少采用一个位于平衡室(7)内并提供连续输出的第二传感器(20；27，28)来测量在选定变化范围内的圈(21)长(L)，使得可引导展开装置(12；9a)的工作来保持圈(21)长(L)基本上等于预定值。
2.权利要求1中的方法，其中：一对位于平衡室(7)内并提供双重输出的第一传感器(19)确定了选定的变化范围。
3.权利要求1或2中的方法，其中：第一传感器(19)是提供双重输出的压力传感器。
4.权利要求1，2或3中的方法，其中：第二传感器(20；27，28)是超声装置。
5.权利要求1，2或3中的方法，其中：第二传感器(20；27，28)是光学装置。
6.权利要求5中的方法，其中：第二传感器(20；27，28)包括一个光学信号发射器(27)，它与用于接受和转换发射器(27)信号的接收器/转换器(28)联合工作，它们一个相对于另一个地被放置成：至少由室(7)内带材(2)形成的圈(21)的一个分支(21a)至少遮挡了接收器/转换器(28)的一部分(28a)，由此从发射器(27)射出的光学信号被带材(2)部分地截断，并且仅射到未被圈(21)分支(21a)遮挡的接收器/转换器(28)的余下区域(28b)上。
7.一种送进带材到用户装置(4)的设备包括：位于展开工位(5)中把带材(2)从卷筒(3)上拉出的展开装置(12；9a)；位于展开工位(5)和用户装置(4)之间的送进线路(6)，沿着它把带材(2)引到用户装置(4)上；位于送进线路(6)上的真空型平衡室(7)，由此吸入行进中的一部分带材(2)，并使它形成伸进该室(7)内的一个圈(21)；以及至少一个第一传感器(19)，它提供双重输出，位于真空平衡室(7)内并用于确定适于所测圈(21)长(L)的选定变化范围，
其特征在于：它至少包括一个位于真空平衡室(7)内并提供连续输出的第二传感器(20；27，28)，由此来测量圈(21)长(L)，以及一个支配展开装置(12；9a)工作的控制装置(8)，使得保持圈长(L)基本上等于预定值；
其特征还在于：控制装置(8)与第一和第二传感器(19，20，27，28)连接，使得依靠第一传感器(19)来保持圈(21)长(L)在选定变化范围内，以及依靠第二传感器(20；27，28)来测量在选定变化范围内的圈(21)长(L)。
8.权利要求7中的设备，包括一对第一传感器(19)，它们提供双重输出，位于平衡室(7)内，并用于确定选定的变化范围。
9.权利要求7或8中的设备，其中：第一传感器(19)是提供双重输出的压力传感器。
10.权利要求7，8或9中的设备，其中：第二传感器(20；27，28)是超声装置。
11.权利要求7，8或9中的设备，其中：第二传感器(20；27，28)是光学装置。
12.权利要求11中的设备，其中：第二传感器(20；27，28)包括一个光学信号发射器(27)，它与用于接受和转换发射器(27)信号的接收器/转换器(28)联合工作，它们一个相对于另一个地被放置成：至少由室(7)内带材(2)形成的圈(21)的一个分支(21a)至少遮挡了接收器/转换器(28)的一部分(28a)，由此从发射器(27)射出的光学信号被带材(2)部分地截断，并且仅射到未被圈(21)分支(21a)遮挡的接收器/转换器(28)的余下区域(28b)上。
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