CN111527038B - 张力调节性直接从动的辊吊架 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于控制幅材材料中的张力的幅材处理系统和方法。例如，所述幅材处理系统特别适合于在工艺的临时中断期间诸如在拼接操作期间将幅材张力保持在预定的设定点内。所述幅材处理系统包括在向下游进给所述材料时累积一定量的所述材料的累积器或吊架。所述吊架内的至少一个导向辊联接到驱动装置，诸如马达。所述系统还包括至少一个张力感测装置。所述驱动装置基于从所述张力感测装置获得的信息使所述导向辊加速或减速。在一个实施方案中，所述系统还包括在被退绕的卷材与所述吊架内的所述导向辊之间的电子齿轮配置，以更好地同步并进一步使张力摆动最小化。所述电子齿轮装置可包括基于从动导向辊的速度反馈的针对被退绕的所述卷材的直径计算器。

Description

张力调节性直接从动的辊吊架

背景技术

诸如一次性吸收制品的产品的制造涉及使用柔性材料。以举例说明的方式，柔性材料可包括非织造材料、弹性材料、胶带、聚合物膜、防粘纸、机械紧固材料、纸幅等。在产品形成期间，这些材料通常从相对大的卷上退绕并进给到工艺中，在该工艺中材料(可能与其他材料组合)被操纵并形成产品。

在将卷材进给到工艺中时，典型的退绕系统可包括被配置为保持卷材并使材料退绕的退绕装置。此类系统还可包括拼接装置和吊架。

拼接装置用于在包含第一材料的卷被耗尽并且需要用第二完整卷材替换时将第一材料拼接到第二材料。

吊架(可放置在退绕装置的下游)被设计为累积并暂时保持有限长度的材料。然后，在连续材料的处理被临时中断时，释放累积的材料或累积额外的长度。此类临时中断可以是例如在将第一材料拼接到第二材料时。

吊架可包括例如与一排底部惰辊间隔开的一排顶部惰辊。顶部惰辊连接到滑架，该滑架允许辊朝向和远离底部惰辊移动。材料通过在底部惰辊和顶部惰辊之间来回贯穿而穿梭通过吊架。这样，吊架能够累积所需量的材料。为了释放材料，顶部惰辊朝底部惰辊移动，从而减少吊架中的材料量。同样，为了增加吊架的容量，顶部惰辊可移动远离底部惰辊。

在例如拼接操作期间，第一卷材的速度被降低至相对于处理速度较慢的速度或甚至停止。一旦幅材的速度降低，拼接装置就将第二卷材拼接到第一卷材上。在这段时间期间，吊架中累积的材料继续将材料进给到工艺中而不中断。然后第二卷材被加速至处理速度。第二卷材可被加速至大于处理速度的速率以便再补给吊架。如果这样，一旦吊架已累积了足够量的材料，就将第二卷材的退绕速度降低至处理速度。在上述拼接操作期间，结合材料被退绕的速率使吊架中包含的惰辊加速和减速。

由于系统中的张力扰动，拼接序列期间发生的幅材速度变化可引起幅材处理问题。低基重材料(诸如低模量非织造幅材)易受张力摆动的影响，这可导致幅材受损。例如，由于主轴加速和减速、空转惯性、轴承摩擦、空气阻力等可能发生张力变化。在高速运输轻质幅材时张力浮动可使幅材材料在张力增大时容易“颈缩”，在张力减小时容易起皱或折叠。因此，需要在拼接序列期间、机器加速或减速阶段期间以及稳态运行条件期间调节和控制张力，以避免材料损坏和/或由于材料损坏或工艺波动造成的系统停机。

发明内容

本公开整体涉及用于使卷材退绕的系统和方法。更具体地，本公开涉及用于控制和调节被退绕并进给到工艺中的幅材材料中的张力(特别是在暂时中断或工艺中的幅材速度变化期间)的系统和方法。例如，本公开的系统和方法特别适用于在吸收制品的构造期间将材料进给到生产线中。

在一个实施方案中，本公开涉及幅材处理系统，该幅材处理系统包括监测被进给到工艺中的幅材材料中的张力的张力感测装置。张力感测装置例如可包括测力传感器。测力传感器可与幅材材料在其上行进的辊可操作相关联地放置。

幅材处理系统还可包括吊架或累积器。吊架可包括间隔开的第一组导向辊和第二组导向辊。第一组导向辊和第二组导向辊可朝向彼此和远离彼此移动。吊架累积足够的材料量以在退绕过程期间维持暂时停工。吊架可包括至少约四个导向辊。例如，吊架可包括一个上游导向辊、多个中游导向辊和一个下游导向辊。

根据本公开，驱动装置联接到至少一个导向辊，诸如上游导向辊。驱动装置例如可包括直接联接或通过链接带(诸如皮带、链条或齿轮箱)联接到导向辊的马达。根据本公开，该系统还包括控制器，该控制器被配置为从张力感测装置接收信息并且基于该信息控制驱动装置以便使从动导向辊加速和/或减速，从而控制幅材中的张力。

在一个实施方案中，该系统还可包括用于使卷材退绕的退绕装置。退绕装置可位于张力感测装置的上游。该系统还可包括用于监测幅材材料从退绕装置退绕的速度的速度感测装置。速度感测装置可与控制器通信。控制器可从速度感测装置接收信息，并且基于该信息以某种方式控制驱动装置，使得幅材材料被退绕的速度与幅材在上游导向辊上行进的速度基本上匹配。如本文所用，术语“基本上匹配”表示幅材在上游导向辊处的速度在幅材在退绕装置处的速度的50％(±50％、)之内。在一个实施方案中，例如，幅材在上游导向辊处的速度比幅材在退绕装置处的速度低约50％至高约50％，诸如低约10％至高约10％。

在一个实施方案中，退绕装置包括从动主轴。卷材可被放置在用于使材料退绕并将材料供给到工艺中的主轴上。在一个实施方案中，速度感测装置可测量工艺期间主轴的旋转速度，并且可计算或测量被退绕卷材的直径，以用于确定驱动装置是否应影响上游导向辊的旋转速度。使幅材在退绕装置处的速度与幅材在上游导向辊处的速度基本上匹配进一步降低了系统中的张力波动和变化。

在一个实施方案中，该系统可包括至少一个其他驱动装置。例如，第二驱动装置可联接到第二导向辊，诸如中游导向辊或下游导向辊中的一者。该系统可包括第二张力感测装置。第二张力感测装置可被定位在第二导向辊的上游或下游。控制器可被配置为从第二张力感测装置接收信息，并且基于该信息使联接到第二驱动装置的第二导向辊加速和/或减速，以进一步控制吊架中和下游的张力。

并入系统中的控制器可包括任何合适的可编程装置。例如，控制器可包括与幅材处理系统结合操作的一个或多个微处理器。

在一个实施方案中，该系统可包括用于使第一卷材退绕的第一退绕装置和用于使第二卷材退绕的第二退绕装置。这些退绕装置中的每一者可与拼接装置通信。拼接装置用于将卷材拼接在一起以继续将材料进给到工艺中而仅暂时中断幅材材料的速度。如上所述的幅材处理系统允许在不中断幅材下游处理的情况下进行拼接操作，同时控制幅材中的张力以防止幅材损坏或防止其他任何工艺中断。

本公开还涉及用于使卷材退绕进入下游过程的方法。该方法包括以下步骤：将幅材材料从卷上退绕。在第一位置处监测卷被退绕时幅材材料中的张力。将幅材材料进给到吊架中。吊架包括多个可旋转导向辊，包括一个上游导向辊、多个中游导向辊和一个下游导向辊。根据本公开，基于监测到的幅材中的张力主动地使导向辊中的一者加速或减速。例如，导向辊可由联接到该辊的驱动装置来加速或减速。驱动装置例如可包括马达。导向辊被加速或减速以控制和调节幅材在进给通过吊架时的张力。

在一个实施方案中，该方法还可包括以下步骤：监测幅材材料被退绕装置退绕的速度。导向辊可由驱动装置控制，使得幅材材料在退绕装置处的速度与幅材材料在上游导向辊处的速度基本上匹配。

在一个实施方案中，该方法或过程还可包括在第二位置处监测幅材的张力。然后基于监测到的张力使第二导向辊加速或减速。可使用第二驱动装置使第二导向辊加速或减速。这样，可进一步控制和调节吊架内的幅材的张力。

在一个实施方案中，在拼接程序期间可由驱动装置来控制上游导向辊和一个或多个中游导向辊或下游导向辊，以便控制幅材中的张力。在拼接操作期间，可使用第一退绕装置使第一卷材退绕。然后降低卷材被退绕的速率，从而使吊架中包含的累积材料量被释放，以便使材料的下游速度基本上保持不变。将第二退绕装置上的第二卷材拼接到第一卷材上并退绕。根据本公开，当第一卷材被退绕的速率降低时，主动地使吊架中的一个或多个导向辊减速。由对应的驱动装置基于监测到的幅材中的张力并且任选地还基于幅材在第一退绕装置处或第二退绕装置处的速度主动地使一个或多个导向辊减速。

在将第二卷材拼接到第一卷材之后，使用第二退绕装置使第二卷材加速。然后主动地使从动导向辊加速，以遵循退绕材料的速度并控制材料中的张力。

在一个实施方案中，该系统可包括两个以上的驱动装置。例如，该系统可包括用于主动地使第三导向辊加速或减速的第三驱动装置。该系统可包括可被定位在第三导向辊的上游或下游的第三张力感测装置。控制器可被配置为从第三张力感测装置接收信息，并且基于该信息控制第三驱动装置以便在幅材材料行进通过吊架时使第三导向辊加速或减速。

一般来讲，本公开的系统可包括用于吊架内包含的每个导向辊的驱动装置和对应的张力感测装置。可使用单个控制器或多个控制器控制所有驱动装置。

本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。

附图说明

在说明书的其余部分中并参考附图更具体地提出了本公开全面并使之能够实施的公开内容，在附图中：

图1是根据本公开制造的退绕系统的一个实施方案的侧视图；

图2是图1所示实施方案的侧视图，其示出了导向辊朝彼此移动；

图3是图1所示的退绕系统的实施方案的另一侧视图；

图4是根据本公开制造的退绕系统的另一实施方案的侧视图；

图5是根据本公开制造的退绕系统的另一实施方案的侧视图；

图6是根据本公开制造的退绕系统的另一实施方案的侧视图；

图7是根据本公开制造的退绕系统的另一实施方案的侧视图；

图8是根据本公开制造的退绕系统的另一实施方案的侧视图；以及

图9是根据本公开制造的退绕系统的另一实施方案的侧视图。

在本说明书和附图中对附图标记的反复使用旨在代表本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

本领域的普通技术人员应当理解，本讨论仅是对示例性实施方案的描述，而无意限制本公开的更广泛的方面。

一般来讲，本公开涉及一种被设计为用于将材料进给到工艺中的退绕系统。根据本公开，可使任何合适的材料退绕。例如，可根据本公开进行处理的代表性材料包括非织造材料、弹性材料、胶带、聚合物膜、机械紧固材料、纸幅、薄纸产品等。这些材料可在各种不同类型的产品形成期间被进给到工艺中。例如，这些材料可被进给到工艺中并操纵，以便形成个人护理制品、尿布、失禁垫、女性卫生产品、薄纸产品等。

本公开的系统通常包括被配置为使卷材退绕的退绕装置。材料从退绕装置被进给到吊架中并且任选地围绕浮动辊，然后经历下游处理。

系统中包含的吊架被设计为在稳态操作下保持被进给到工艺中的材料累积。吊架也被设计为在材料被退绕的速率与材料进行下游处理的速率之间存在速度差时释放材料或累积更大量的材料。

例如，在许多工艺中，期望以恒定速度将材料进给到下游过程中。吊架可被用于在即使退绕装置使材料暂时停止退绕或另选地使材料被退绕的速率临时加快的情况下确保幅材的速度保持不变。例如，退绕装置通常在第一卷材被耗尽时中断，并且有必要将第二完整卷材拼接到几乎退绕完的第一卷材上。

吊架通常包含与第二排导向辊间隔开的第一排导向辊。被退绕的材料来回穿梭通过导向辊，从而允许材料累积。在一个实施方案中，顶部导向辊可与滑架相关联，该滑架朝向和远离底部导向辊移动。另选地，底部导向辊可与滑架相关联，该滑架朝向和远离顶部导向辊移动。在又一实施方案中，顶部导向辊和底部导向辊可朝向和远离彼此移动。当不同组的导向辊朝向彼此移动时，储存在吊架中的材料量减少。另一方面，当不同组的辊移动远离彼此时，储存在吊架中的材料量增加。

为了在吊架中累积或从吊架中释放材料，可改变幅材材料进入吊架的速度。例如，增加将幅材材料进给到吊架中的速度使得吊架累积更大的材料量。例如，在一个实施方案中，将卷材从旋转主轴进给到吊架中。因此，主轴的旋转速度可直接影响吊架的位置。

在稳态处理期间，导向辊中的每一者以近似相同的速度旋转，并且滑架保持在设定位置。然而，在材料被退绕的速率中断期间，吊架中的材料或被释放或吊架中储存的材料量增加。在这些情况期间，导向辊的速度因辊而异。例如，如果退绕装置发生暂时停工，则这些导向辊的速度可从上游端部处的零变化到下游端部处的全速。

在过去，通过吊架积聚材料张力是为了使导向辊减速，而降低材料张力是为了使导向辊加速。因此，在退绕中断期间，吊架中发生张力摆动。材料中的最小张力和最大张力是退绕减速和加速速率、导向辊惯性、吊架容量、机器速度、吊架压力、轴承阻力、空气阻力和其他因素的函数。工艺中暂时中断期间的这些张力摆动可使幅材材料在张力增大时缩颈，或使幅材材料在张力降低时形成折叠和皱纹。实际上，低强度材料中的张力摆动会引起断裂，从而导致工艺完全停工。

就这点而言，本公开涉及用于控制被进给通过吊架并进入下游过程的幅材材料中的张力的方法和系统。如将在下文详细解释的，本公开的方法和系统允许幅材材料以更快的速度被处理，同时减轻幅材中的任何干扰，从而使幅材的折叠、褶皱、幅材断裂等最小化。

在一个实施方案中，根据本公开制造的吊架包括与运行穿过吊架的材料的速度和材料特性无关的张力控制策略。根据本公开，至少一个驱动装置联接到吊架内的至少一个导向辊，诸如最远的上游导向辊。驱动装置联接到导向辊以在发生张力波动时(诸如在拼接操作期间和幅材速度的其他中断期间)使导向辊加速和减速。该系统还可包括张力感测装置，诸如测力传感器。测力传感器向驱动装置提供反馈，使得吊架内的直接从动的辊可用比例积分控制策略来调节张力。在一个实施方案中，该系统和方法还可包括在被退绕的卷材与吊架内的一个或多个驱动装置之间的电子齿轮装置。电子齿轮装置用于使幅材材料在退绕装置处和驱动装置处的速度匹配。使用电子齿轮装置反馈来使幅材在系统中不同位置处的速度相匹配允许更好的同步性并减少对幅材张力的影响。在一个实施方案中，基于编码器反馈使用直径比例检测器来计算幅材材料在退绕装置处的速度。如将在下文更详细解释的，直径计算器生成更有效的速度参考，以更好地控制和调节下游跨度中的张力。

参见图1-3，示出了根据本公开制造的退绕系统的一个实施方案。如图所示，在该实施方案中，该系统包括用于使第一卷材12退绕的第一退绕装置10和用于使第二卷材14退绕的第二退绕装置11。第二卷材14是在第一卷材快要被耗尽时被拼接到第一卷材12的分段卷。这样，幅材可被连续地进给到工艺中。

第一退绕装置10包括被设计为保持卷材12的主轴16。类似地，第二退绕装置11包括用于保持和使第二卷材14退绕的主轴18。例如，在一个实施方案中，每个退绕装置可包括使主轴16和18旋转以便使材料退绕的中心退绕驱动机构。另选地，驱动机构可包括与辊轧材料的外表面接合以使材料退绕的表面退绕装置。例如，在一个实施方案中，表面退绕装置可包括与卷材接触的移动带。在又一个实施方案中，中心退绕装置可与表面退绕装置结合使用。

如图1所示，材料20从卷12上退绕并围绕惰辊22进给。材料20从惰辊22穿过拼接装置24。拼接装置24用于在卷材中的一者被耗尽时将卷材拼接在一起。因此，拼接装置24以周期性间隔被致动。

在该实施方案中，来自拼接装置24的幅材材料20与辊23接合。在辊23处或附近，系统可包括张力感测装置25。张力感测装置25测量幅材材料中的张力。一般来讲，可使用任何合适的张力感测装置。例如，在一个实施方案中，辊23可与测力传感器可操作相关联地放置，该测力传感器可用于测量或得出幅材中的张力。

材料通常从辊23被进给穿过吊架26，围绕从动进给辊41、浮动辊28和惰辊40。如图所示，由于辊38的位置，材料在穿过从动进给辊41上方时为“S”形环绕构型。材料20可围绕进给辊41至少环绕约180度。材料20的行进速度受退绕装置10和从动进给辊41的影响。一旦离开惰辊40，就根据需要操纵和处理材料20，以形成期望的产品或制品。

浮动辊28的主要目的是减轻幅材20中的张力扰动。例如，此类张力扰动可能是意料之外的，但下游设备发出的正常振动、原材料的可变性、卷辊差异以及轴承阻力的变化和离开吊架的张力变化可能是意料之内的。浮动辊28向材料20施加力，以使材料20在基本恒定的张力下进给到工艺中。

在一个实施方案中，浮动辊28可与向辊28施加向上力的装置相关联地放置。例如，辊28可与一个或多个气压缸或液压缸相关联地放置。一个或多个缸可将力施加到浮动辊28上，然后该浮动辊将力施加到幅材20上。

浮动辊28可朝向和远离处于固定位置的从动进给辊41和惰辊40移动。一般来讲，在某种程度上工艺卸料速度超过材料被供应给浮动辊的速度，则浮动辊上的静力使得浮动辊在其工作窗口内向下移动。在一个实施方案中，当浮动辊向下移动时，位置上的变化可通过例如位置转换器来感测，该位置转换器给从动进给辊41发送校正信号以增加速度。从动进给辊的速度增加到足以使浮动辊返回其操作窗口的中点。

通过推论，如果卸料速度滞后于材料被供应给浮动辊的速度，则浮动辊上的静力使浮动辊在其工作窗口内向上移动。当浮动辊向上移动时，可感测位置上的变化，以使从动辊41的速度降低，从而使浮动辊返回到稳态位置。

通过将浮动辊28保持在相对于惰辊40的相同位置，使幅材材料20内的张力保持基本上恒定，在即使幅材的下游速度发生变化的情况下也是如此。在另选的实施方案中，可去掉浮动辊。在该实施方案中，可使用吊架本身来将幅材保持在相对恒定的张力下。

如上所述，吊架26的目的是累积确定长度的材料20。基于材料20在退绕装置10处、进给辊41处和下游位置处的速度之间的差异，吊架26被设计为或释放吊架中包含的材料或在吊架中接受更大量的材料。例如，如果退绕速度小于材料的下游处理速度，则吊架26释放材料。另选地，如果退绕速度大于下游处理速度，则吊架被配置为增加容量。这样，速度变化可发生在退绕装置10处，而不影响材料被进给到工艺中的下游速度。

如图1所示，吊架26包括一排底部导向辊42A、42B、42C、42D、42E、42F和42G和一组顶部导向辊44A、44B、44C、44D、44E、44F和44G。例如，吊架26可包括上游导向辊42A、下游导向辊44G以及在它们之间的多个中游导向辊。在该实施方案中，顶部导向辊44全部连接到滑架46。滑架46可朝向和远离底部导向辊42移动。底部导向辊42处于固定位置。未示出，滑架46可与一个或多个液压缸或法码可操作相关联地放置。每个缸或法码在滑架上提供被幅材张力抵消的向上力。

如图所示，材料20在底部导向辊42和顶部导向辊44之间来回穿梭。这样，吊架26累积确定长度的材料。当滑架46朝底部导向辊42移动时，包含在吊架26中的材料被释放到工艺中。另选地，当滑架46移动远离底部导向辊42时，吊架26的容量增加并且在吊架中累积更大长度的材料。

在稳态操作期间，吊架26可类似于浮动辊28操作。特别地，如果吊架滑架46由于幅材张力而向下移动，则退绕装置可被配置为自动增大材料被退绕的速度。类似地，如果滑架46由于幅材张力而向上移动，则退绕装置可被配置为自动降低材料被退绕的速度，以便将滑架保持在预定位置。这样，在一些实施方案中，浮动辊28可从系统中去掉。

在所示的实施方案中，吊架26包括十四(14)个导向辊。然而，应当理解，在吊架中可包含更多或更少的导向辊。例如，在其他实施方案中，吊架可包含约两(2)个至约二十(20)个辊，并且具体地约四(4)个至约十八(18)个辊。

根据本公开，吊架26内的导向辊中的至少一者与驱动装置联接。例如，在如图1-3所示的一个实施方案中，上游导向辊42A可联接到驱动装置50A。驱动装置50A用于控制导向辊42A的减速和/或加速速率。尽管在本文中描述为连接到导向辊42A，但应当理解，在其他实施方案中，中游导向辊42B-42G、44A-44F中的任一者都可代替上游导向辊42A连接到驱动装置50A。

驱动装置50A响应于在幅材材料20中感测到的张力波动而使上游导向辊42A加速和/或减速。例如，驱动装置50A可用于在拼接序列期间、退绕过程的其他临时中断期间或工艺停工和启动期间使上游导向辊42A加速和/或减速。主动地增加或降低上游导向辊42A的旋转速度允许更好的张力控制和调节，并且可使通过吊架的张力摆动最小化。

根据本公开，上游导向辊42A由驱动装置50A基于导向辊42A上游或下游幅材材料的张力变化来控制。例如，如图1-3所示，驱动装置50A与控制器52通信。类似地，张力感测装置25也与控制器52通信。这样，控制器52被配置为从张力感测装置25接收信息，并且基于该信息控制驱动装置50A以使上游导向辊42A加速和/或减速。因此，当通过张力传感器25感测到幅材材料20中的张力波动时，上游导向辊42A的旋转速度可被改变和修改以便抵消该张力波动并使幅材材料20返回至恒定张力状态。

作为一个示例，当张力感测装置25感测到当前幅材张力值减小时，控制器52可控制驱动装置50A，使驱动装置50A加快导向辊42A的旋转速度。另选地，当张力感测装置25感测到当前幅材张力值增大时，控制器52可控制驱动装置50A，使导向辊42A减速。

另外，应当理解，在一些实施方案中，张力感测装置25可被定位在驱动装置50A的下游。在此类实施方案中，就相对于改变感测到的幅材张力而进行加速和减速而言，驱动装置50A的控制可与其中张力感测装置25被定位在驱动装置50A上游的实施方案相反。即，当张力感测装置25感测到当前幅材张力值减小时，控制器52可控制驱动装置50A，使导向辊42A减速。当张力感测装置25感测到当前幅材张力值增大时，控制器52可控制驱动装置50A，使导向辊42A加速。

控制器可以是例如任何合适的可编程装置，诸如微处理器。此外，控制器52可以是单个可编程装置或多个可编程装置。在一个实施方案中，本公开的系统是闭环系统，其中控制器基于来自张力感测装置25的输入自动进行改变并控制驱动装置50A，以将幅材材料20保持在张力设定点范围内。

驱动装置50A可以是能够使导向辊加速或减速的任何合适的装置。例如，当驱动装置仅被配置为使导向辊减速时，驱动装置可包括制动装置。合适的制动装置包括任何摩擦制动器或机械制动器。其他制动装置可包括压电装置。

当不仅期望使导向辊减速而且期望使导向辊加速时，驱动装置可包括马达。可使用的合适的马达包括DC步进马达或伺服马达。在图1-3所示的实施方案，驱动装置50A通过链接带51A联接到上游导向辊42A。链接带51A可以是例如皮带、链条或任何其他合适的联接装置。另选地，驱动装置50A可通过齿轮箱联接到上游导向辊42A。在又一实施方案中，驱动装置50A可直接联接到上游导向辊42A。

在一个实施方案中，不仅可响应于从张力感测装置25接收到的信息，而且还可相对于幅材材料20在退绕装置10处从卷材12退绕的速度来控制上游导向辊42A。例如，如图1-3所示，该系统还可包括感测幅材材料20被退绕的速度的速度感测装置60。例如，第一退绕装置可包括速度感测装置60A，而第二退绕装置11可包括速度感测装置60B。速度感测装置60A和60B可与控制器52通信。控制器52可被进一步编程或配置为控制驱动装置50A，使得幅材在上游导向辊42A处的速度与幅材在相应的退绕装置处的速度基本上匹配。例如，该系统可操作以使得幅材材料20在上游导向辊42处的速度比幅材材料20在退绕装置处的速度小约50％至大约50％。更特别地，幅材在上游导向辊42A处的速度可比幅材20在退绕装置处的速度高约10％至低约10％，诸如比幅材20在退绕装置处的速度高约5％至低约5％。

使移动幅材20在退绕装置处的速度与幅材在吊架入口处的速度基本上匹配还可用于消除幅材中可能经历的张力摆动或张力波动。特别地，使幅材在不同位置处的速度基本上匹配可维持并调节两个从动辊(即退绕主轴和从动上游导向辊)之间的跨度张力。

一般来讲，在本公开的系统中可使用任何合适的速度感测装置60。速度感测装置例如可包括激光速度传感器、在幅材移动时与幅材接触的接触轮、导向辊上的编码器等。在一个实施方案中，例如，通过监测退绕装置10处主轴16的转速，以使幅材材料20在不同位置处的速度基本上匹配。例如，在一个实施方案中，本公开的系统可包括一种类型的电子齿轮装置，该电子齿轮装置将退绕主轴16与驱动装置50A电子联接以便提供更好的同步和对幅材张力更小的影响。例如，在一个实施方案中，本公开的系统可包括退绕辊的直径计算器，该直径计算器生成用于控制驱动装置50A的更有效的速度参考。

例如，特别是在拼接操作期间，被退绕的卷材的直径可影响系统中的张力性能。就这点而言，本公开的一个方面涉及退绕装置与从动辊之间更好地同步，以在较高速度下产生较低的张力。电子齿轮装置被设定成使得退绕主轴16为主动轴，而驱动装置50A为从动轴。通过计算退绕辊的直径来确定两个旋转部件部分之间的传动比。

例如，在一个实施方案中，通过计算幅材材料20在上游导向辊42A处的速率或速度与退绕装置10处主轴16的旋转速度之间的比例来确定被退绕的卷的直径。例如，幅材20在上游导向辊42A处的速度可由与驱动装置50A相关联的编码器来获得，该速度可乘以导向辊直径。

一旦计算出被退绕的卷材的直径，就可在退绕装置10处的主轴16与驱动装置50A之间发生电子齿轮传动，使得幅材在退绕装置处的速度与幅材在吊架入口点处或上游导向辊42A处的速度基本上匹配。如图1-3所示，这些计算可由控制器52执行。控制器52还可被配置为自动控制驱动装置50A和/或主轴16，以便控制和调节张力。因此，在一个实施方案中，可由控制器52不仅基于从张力检测装置25接受到的信息而且还基于从速度传感装置60A和60B接收到的信息来控制驱动装置50A。例如，在一个实施方案中，控制器可被配置为基于从速度感测装置60A和60B接收到的信息使用驱动装置50A来使导向辊42A加速或减速。就这点而言，控制器可被配置为使幅材被退绕的速度与幅材穿过导向辊42A的速度基本上匹配。使幅材在两个位置处的速度基本上匹配可防止张力波动，并从而防止控制器不得不基于从张力感测装置25接收到的信息来对驱动装置50A进行调节。就这点而言，在稳态期间，驱动装置50B通常由控制器52根据从速度感测装置60A和60B接收到的信息来控制。另一方面，当注意到张力波动时，可使用从张力感测装置25接收到的信息进行进一步的调节。

然而，在工艺中断期间，诸如在拼接事件期间，控制器52可被配置为主要基于从张力感测装置25接收到的信息来控制驱动装置50A。在又一个实施方案中，控制器52可被编程为以某种方式使用从张力感测装置25以及速度感测装置60A和60B接收到的信息，其中这些信息被一起用于控制驱动装置50A。

在一个实施方案中，本公开的幅材处理系统可仅包括与导向辊42或44中的一者结合的单个驱动装置50A。然而，在其他实施方案中，可将另外的驱动装置并入吊架中以调节和控制张力。例如，参见图1-3，中游导向辊42E被示出为通过链接带51B联接到驱动装置50B。驱动装置50B与控制器52通信。

还如图1-3所示，该系统包括可与导向辊72相关联地定位的第二张力感测装置70。张力感测装置70和导向辊72被定位在吊架26的下游。张力感测装置70也与控制器52通信。在一实施方案中，张力感测装置70可包括集成到导向辊72中的测力传感器。

在图1-3所示的实施方案，第二张力感测装置70被定位在驱动装置50B的下游并且位于吊架26的外部。然而，应当理解，张力感测装置可被放置在系统内的许多不同位置处。例如，张力感测装置70可位于吊架26内并且可被定位在驱动装置50B的上游或下游。此外，张力感测装置70可沿底部导向辊42或沿顶部导向辊44定位。

在一个实施方案中，控制器可被配置为从张力感测装置70接收信息，并且基于该信息控制驱动装置52以基于在幅材中注意到的任何张力波动来使中游导向辊42E加速或减速。因此，附图中所示的系统包括：第一驱动装置50A，其用于调节和校正幅材材料20进入吊架26时的张力波动；以及第二驱动装置50B，其用于调节和减轻在吊架26下游可能注意到的张力波动。

如图1-3所示的控制器52可基于从张力感测装置72接收到的信息来控制驱动装置50B。此外，控制器52也可使用来自速度感测装置60A和60B的信息，基于主轴16和18与导向辊42E之间的电子齿轮传动来控制驱动装置50B。这样，驱动装置50B可在拼接事件期间基于比例因子来跟踪主轴速度。

在操作期间，控制器52(可包括一个或多个微处理器)可基于幅材速度和幅材张力的变化来控制驱动装置50A和50B。通常，在处理期间，基于幅材20的速度变化对导向辊42A和42E的旋转速度进行小的调节。由幅材张力装置25和70感测到的幅材张力波动可用于进一步控制驱动装置50A和50B，以使对应的导向辊42A和42E加速或减速。通常，驱动装置50A和50B可彼此独立地被控制。

例如，如果由张力感测装置25感测到幅材张力减小或增大，则控制器52可控制驱动装置50A以使导向辊42A的旋转速度增大或减小。类似地，如果张力感测装置70感测到幅材张力的减小或幅材张力的增大，则控制器可控制驱动装置50B以使导向辊42E的旋转速度减小或增大。

在附图所示的实施方案中，该系统包括两个驱动装置50A和50B，每个驱动装置使对应的导向辊加速和/或减速。但是，应当理解，如果需要，该系统可包括更多个驱动装置。事实上，驱动装置可与位于吊架26内的所有或任何导向辊42或44相关联。

参见图1-3，示出了使用本公开的方法和系统的拼接序列。在拼接序列或工艺的其他中断期间，本公开的方法和系统被设计为将幅材张力保持在限定的限值内同时使幅材的速度变化发生在上游。因此，本公开的系统被设计为将幅材张力保持在预定范围内，在即使幅材被退绕到工艺中的速度相对于幅材在吊架之后被进给到工艺中的速度发生了巨大变化的情况下也是如此。

在拼接序列期间，第一卷材被拼接到第二卷材上以便第二卷材可被进给到整个工艺中。在拼接序列期间，期望材料的下游速度保持不变。参见图1，示出了处于稳态操作的本公开的系统。在稳态操作期间，驱动装置可保持不活动。如图所示，第一卷材12被退绕并进给到吊架26中，然后进入下游过程。还示出了分段卷14，该分段卷旨在在第一卷材12被耗尽时替换第一卷材。吊架已累积了材料，这些材料将在拼接序列期间被进给到工艺中。

在一个实施方案中，在要将第二卷14与第一卷12拼接的时候，增大材料20的退绕速度。当发生这种情况时，吊架26的滑架46移动远离底部导向辊42，使得在吊架内发生更大的材料累积(参见图1中的箭头)。接下来，使材料20的退绕速度减速或停止。然后，拼接装置24将材料拼接到第一材料上。

在卷绕工艺中断期间，如图2所示，吊架26的滑架46朝底部导向辊组42移动，从而释放吊架中储存的材料。

在材料20的减速期间，吊架26中的某些导向辊也减速。例如，如果材料20的速度停止，则吊架内导向辊的速度将从导向辊42A处的零变化到导向辊72处的材料下游速度。

在序列期间，驱动装置50A和50B可由控制器基于从张力感测装置和速度感测装置接收到的信息来致动，从而使对应的导向辊减速。例如，张力感测装置25和70可指示由于幅材材料被退绕的速度降低，幅材材料20中的张力增大。控制器可被配置为将张力控制在一定范围内。当张力传感装置中的一者指示幅材中的张力已增大至超过预定设定点时，然后控制器可控制驱动装置50A和50B使对应的导向辊42A和42E减速，以便减小增大的张力并使幅材的张力返回至预定范围。

参见图3，在已发生拼接后，退绕装置将第二卷材14退绕到工艺中。在拼接序列的该时刻，滑架46继续塌缩，直到主轴和导向辊加速回到线速度。如果需要，然后调节主轴速度或材料的退绕速度，以便使吊架滑架返回至运行位置。例如，任选地，可以大于材料的下游速度的速度将材料20进给到吊架中。当发生这种情况时，吊架26的滑架46移动远离底部导向辊42，使得在吊架内发生材料累积。

在该系列事件期间，导向辊42可被加速。在材料20的加速期间，驱动装置50可由控制器致动，从而使对应的导向辊加速。例如，张力感测装置25和/或70可向控制器指示幅材的张力低于设定点。作为响应，控制器可控制驱动装置50A和50B使对应的导向辊42A和42E加速，以便使幅材中的张力增大回到期望的范围。在这些调节期间，控制器还可从速度感测装置60A和60B接收信息，并且还可调节导向辊的旋转速度。如上所述，使幅材材料在退绕位置处的速度与材料在导向辊处的速度匹配可防止张力波动，并且在观察到张力波动时可更好地使需要进行的校正量最小化。

除了拼接序列之外，本公开的系统和方法可在其他处理条件期间使用，诸如在工艺启动和停工事件期间。

如上所述，驱动装置的位置、驱动装置的数量以及张力感测装置的位置可根据具体的应用和期望的结果而变化。例如，在一个实施方案中，可将多于两个驱动装置(诸如多于三个驱动装置、诸如多于四个驱动装置)并入系统中。例如，在一个实施方案中，驱动装置可与吊架内的每个和各个导向辊相关联。此外，驱动装置可与吊架上游和吊架下游的导向辊相关联。现在参见图4-9，示出了根据本公开制造的幅材处理系统的各种其他实施方案。使用类似的附图编号指示相似的元件。

例如，图4所示的实施方案类似于图1所示的实施方案。然而，张力感测装置70被示为与位于吊架26内的导向辊42F相关联的测力传感器。在图1和图4两者中，张力感测装置70被定位在驱动装置50B的下游。然而，应当理解，在其他实施方案中，张力感测装置70可被定位在驱动装置50B的上游。

参见图5，示出了根据本公开制造的系统的另一实施方案。在图5所示的实施方案中，该系统包括联接到三个对应的导向辊42A、42C和42E的三个驱动装置50A、50B和50C。

类似于图1所示的实施方案，驱动装置50A与张力感测装置25相关联，并且驱动装置50B与张力感测装置70相关联。然而，在图5所示的实施方案中，张力感测装置70被定位在驱动装置50B的上游。在图5所示的实施方案中，该系统还包括与第三张力感测装置80相关联的第三驱动装置50C。张力感测装置80被定位在驱动装置50C的下游。然而，在其他实施方案中，张力感测装置80可被定位在驱动装置50C的上游。在图5所示的实施方案中，导向辊42A、42C和42E均可在处理期间彼此独立地被加速和减速，以便将幅材材料20中的张力保持在预设限值内。

如上所述，在一个实施方案中，驱动装置和从动导向辊可被定位在吊架26的外部。例如，如图6所示，驱动装置50A被定位在吊架26的上游。在图6所示的实施方案中，一系列导向辊92、94、96、98、90和23被定位在吊架26的上游，并且被设计为将幅材材料导向到吊架中。驱动装置50A被示为联接到导向辊90。此外，该系统包括张力感测装置25，该张力感测装置可以是与导向辊94相关联的测力传感器。控制器52可从张力感测装置25接收信息并且监测幅材材料中的张力。当幅材材料内的张力在预设范围之外时，控制器可控制驱动装置50A以使导向辊90加速或减速，以便使幅材中的张力增大或减小。例如，在一个实施方案中，导向辊90可被加速以增大张力，并且可被减速以减小张力。

参见图7，示出了根据本公开的幅材处理系统的又一实施方案。图7所示的系统类似于图6所示的系统。然而，在图7中，驱动装置50A联接到两个导向辊90A和90B。导向辊90A和90B被定位成使得幅材材料20在围绕两个辊90A和90B被导向时具有“S”形环绕构型。驱动装置50A联接到两个辊上以使两个辊同时加速或减速，以便在幅材张力超出预设限值时使幅材张力增大或减小。

参见图8，示出了根据本公开的幅材处理系统的又一实施方案。在图8所示的实施方案中，该系统包括单个驱动装置50A。驱动装置50A联接到导向辊42E。此外，该系统包括与导向辊42C相关联的张力感测装置25。在图8所示的实施方案中，驱动装置50A和从动辊42E位于吊架20的中间。张力感测装置25也与吊架内的导向辊42C相关联。还如图8所示，导向辊42C和42E在吊架中与其他导向辊略微不对齐。以图8所示的方式定位导向辊可提高系统的准确性和响应性。

参见图9，示出了根据本公开的幅材处理系统的又一实施方案。在图9中，该系统包括联接到导向辊44B的驱动装置50A。该系统还包括与导向辊44A相关联地放置的张力感测装置25。在图9所示的实施方案中，从动导向辊44B沿上部导向辊组被定位在滑架46上。

如上所述，本公开的系统可用于退绕各种材料，包括非织造材料、织造材料、弹性材料、聚合物膜、胶带、机械紧固材料、纸幅等。在一个实施方案中，本公开的系统可用于在吸收制品(诸如尿布、训练裤、失禁用制品和护垫、女性卫生产品等)的形成期间退绕材料。例如，本公开的系统和方法可用于生产吸收制品，该吸收制品包括定位在衬里材料和外覆材料之间的吸收结构。例如，本公开的系统和方法可用于将衬里材料和/或外覆材料进给到用于生产吸收制品的生产线中。

在不脱离在所附权利要求中更具体地描述的本发明的精神和范围的情况下，本发明的这些和其他修改和变型可由本领域的普通技术人员实践。此外，应当理解各种实施方案的方面可整体或部分互换。此外，本领域的普通技术人员将会知道，以上描述仅仅是举例，而无意限制此类所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (23)

1.一种幅材处理系统，包括：

幅材进给装置，所述幅材进给装置包括至少一个导向辊；

张力感测装置，所述张力感测装置监测被进给到所述幅材处理系统的第一幅材材料中的张力；

吊架，所述吊架被定位在所述幅材进给装置和所述张力感测装置的下游，所述吊架包括间隔开的第一组导向辊和第二组导向辊，所述第一组导向辊和所述第二组导向辊可朝向彼此或远离彼此移动；

驱动装置，所述驱动装置联接到所述张力感测装置下游的所述第一组导向辊或第二组导向辊中的导向辊中的一者，所述驱动装置构造成单独控制所联接的导向辊；以及

控制器，所述控制器被配置为从所述张力感测装置接收信息并且基于从所述张力感测装置接收到的所述信息控制所述驱动装置，以便使所联接的导向辊旋转地加速或减速，从而控制幅材材料中的张力，其中所述控制器能独立地控制所述驱动装置，使得在所述第一幅材材料中的张力被保持在预定范围内。

2.如权利要求1所述的幅材处理系统，其中所述张力感测装置包括测力传感器。

3.如权利要求2所述的幅材处理系统，其中所述测力传感器与定位在所联接的导向辊上游的惰辊可操作地相关联。

4.如权利要求1所述的幅材处理系统，其中所述驱动装置包括联接到所述第一组导向辊或第二组导向辊中的导向辊中的一者的制动装置或通过链接带联接到所述第一组导向辊或第二组导向辊中的导向辊中的一者的马达中的至少一个。

5.如权利要求1所述的幅材处理系统，其中所述幅材进给装置包括用于使卷材退绕的退绕装置，所述退绕装置位于所述张力感测装置的上游。

6.如权利要求5所述的幅材处理系统，还包括用于监测幅材材料从所述退绕装置退绕的速度的速度感测装置，所述速度感测装置与所述控制器通信，所述控制器从所述速度感测装置接收信息，并且基于来自所述速度感测装置的所述信息，以某种方式控制所述驱动装置，使得所述幅材材料从所述退绕装置退绕的速度与所述幅材材料在所述所联接的导向辊上行进的速度基本上匹配。

7.如权利要求6所述的幅材处理系统，其中所述速度感测装置监测主轴的旋转速度，所述主轴保持被退绕的所述卷材，并且其中所述幅材处理系统被配置为根据所述主轴的所述旋转速度计算所述幅材材料被退绕的速度。

8.如权利要求6所述的幅材处理系统，其中所述速度感测装置包括非接触式速度传感器或接触式速度传感器。

9. 如权利要求5所述的幅材处理系统，其中所述幅材处理系统包括用于使第一卷材退绕的第一退绕装置和用于使第二卷材退绕的第二退绕装置，所述系统还包括用于将所述卷材拼接在一起的拼接装置。

10.如权利要求1所述的幅材处理系统，包括

第一驱动装置，所述第一驱动装置联接到第一导向辊；

第一张力感测装置，所述第一张力感测装置与所述控制器通信，并且其中所述控制器被配置为从所述第一张力感测装置接收信息，并且基于从所述第一张力感测装置接收到的所述信息，控制所述第一驱动装置以便使所述第一导向辊加速或减速;

联接到第二导向辊的第二驱动装置；

第二张力感测装置，所述第二张力感测装置与所述控制器通信，并且其中所述控制器被配置为从所述第二张力感测装置接收信息，并且基于从所述第二张力感测装置接收到的所述信息，控制所述第二驱动装置以便使所述第二导向辊加速或减速，其中所述控制器被配置为彼此独立地控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置，从而可以独立地调节第一导向辊和第二导向辊的速度。

11.如权利要求10所述的幅材处理系统，其中所述第二张力感测装置被定位在所述第二导向辊的下游或上游。

12.如权利要求10所述的幅材处理系统，还包括联接到第三导向辊的第三驱动装置，所述幅材处理系统还包括第三张力感测装置，所述第三张力感测装置与控制器通信，并且其中所述控制器被配置为从所述第三张力感测装置接收信息，并且基于从所述第三张力感测装置接收到的所述信息，控制所述第三驱动装置以便使所述第三导向辊加速或减速。

13.如权利要求1所述的幅材处理系统，其中所述控制器包括一个或多个微处理器。

14.如权利要求10所述的幅材处理系统，其中所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均包括马达，并且其中所述第一张力感测装置和所述第二张力感测装置均包括测力传感器。

15.如权利要求1所述的幅材处理系统，其中所述吊架中的所述第一组导向辊和所述第二组导向辊包括一个上游导向辊、多个中游导向辊和一个下游导向辊，所述驱动装置联接到所述上游导向辊。

16.一种用于将卷材退绕到下游过程中的方法，包括：

将卷材从退绕装置退绕，所述卷材包括幅材材料；

在第一位置处用张力感测装置监测被退绕的所述幅材材料中的张力；

将所述幅材材料进给到被定位在所述张力感测装置的下游的吊架中，所述吊架包括被退绕的所述材料穿梭通过的多个可旋转导向辊，所述吊架包括一个上游导向辊、多个中游导向辊和一个下游导向辊，所述吊架在所述导向辊之间累积一定长度的所述幅材材料；以及

使用控制器基于所监测到的所述幅材中的张力主动地使所述导向辊中的一者旋转地加速或减速，使用单独联接到所述导向辊的驱动装置主动地使所述导向辊旋转地加速或减速，所述导向辊被旋转地加速或减速以便将所述幅材的张力控制在预定范围内，其中所述控制器能独立地控制所述驱动装置，使得在所述幅材材料中的张力被保持在预定范围内。

17.如权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：监测在所述退绕装置处所述幅材材料从所述卷材上退绕的速度，并且利用所述驱动装置控制所述上游导向辊，以便使所述幅材材料在所述退绕装置处的速度与所述幅材材料在所述上游导向辊处的速度基本上匹配。

18.如权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：

降低所述卷材在所述退绕装置处被退绕的速率，从而使所述吊架中累积的材料向下游释放；

在所述速率降低期间将第二卷材拼接到被退绕的所述卷材上；

当所述卷材被退绕的速率降低时，基于所述监测到的张力，主动地使所述吊架中的所述导向辊减速；并且

在将所述第二卷材拼接到所述卷材上之后，使用第二退绕装置使所述第二卷材加速并且主动地使所述导向辊加速，以便遵循所述退绕材料的速度并控制所述材料中的张力。

19. 如权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：

在第二位置处监测所述幅材材料中的张力；以及

基于在所述第二位置处监测到的所述幅材材料中的张力，主动地使第二导向辊加速或减速。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述第二导向辊由联接到所述第二导向辊的第二驱动装置主动地加速或减速。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述第二导向辊为中游导向辊。

22.如权利要求17所述的方法，其中将所述卷材从主轴上退绕，并且其中所述主轴的旋转速度被监测以便确定被退绕的所述幅材材料的速度。

23.如权利要求22所述的方法，其中使用电子齿轮装置根据所述主轴的所述旋转速度确定所述幅材材料的速度。