CN111874693B - 自动卸卷上轴装置和自动卸卷上轴方法 - Google Patents

Abstract

一种自动卸卷上轴装置，包括收卷轴和位于收卷轴左右两侧的收卷支架，还设有纵向延伸的纵向导轨，在纵向导轨上安装有运载膜卷的运载小车，运载小车的顶面板左右两端分别安装有竖向支撑臂，每根竖向支撑臂包括有竖向套筒和支撑臂体，每根竖向套筒上还能水平移动地安装有水平短销，每根支撑臂体开设有水平插孔；所述收卷轴的右端部还设有凸出于收卷轴圆周表面的限位卡块；在右侧的支撑臂体的上端设有用以阻挡限位卡块转动的挡块。本发明还提供一种自动卸卷上轴装置方法。本发明能自动完成卸卷工序，并且还能自动完成上轴工序，自化程度高。

Description

自动卸卷上轴装置和自动卸卷上轴方法

技术领域

本发明属于薄膜收卷设备的技术领域，具体涉及一种自动卸卷上轴装置和自动卸卷上轴方法。

背景技术

薄膜生产出来后需要利用收卷设备卷取成为卷材。 收卷设备包括收卷轴和用于支撑收卷轴两端的收卷支架,收卷支架安装有能转动的堵头，收卷轴的左右两端分别设有与锥形堵头匹配的锥形插孔，收卷轴的两端部的锥形插孔分别与对应侧的堵头形成活动插接关系，收卷支架还安装有驱动堵头转动的收卷电机。

大部分薄在卷取过程中需要应用到纸芯筒，纸芯筒套在收卷轴外面,利用收卷轴带动纸芯筒不停转动，从而不断将膜料卷取起来在纸芯筒周围；为了使收卷轴能带动纸芯筒转动，对应的收卷轴一般为气胀轴，工作时收卷轴胀紧在纸芯筒的筒腔中，卸卷时气胀轴放气、松瘪，然后将气胀轴从纸芯筒中间拖出。这种收卷方式称为纸芯筒收卷方式。

但另外有一些薄膜在刚生产出来并被卷取成为膜卷之后还需要静置若干天，待其物理化学性能稳定之后再重新解绕展开（即解卷）,解卷的同时进行分切。这些薄膜由于在第一次收卷之后还再需要重新解卷，因此第一次收卷的过程不需要用到纸芯筒，而是直接卷取到金属收卷轴上面，这种收卷方式称为光轴收卷方式。

进行光轴收卷方式时，位于收卷支架上的收卷轴不停转动，从而不停将膜料卷取起来而形成膜卷，当卷取膜料达到设定长度、膜卷达到设定直径后，需要将膜卷连同收卷轴上从收卷支架上卸下来，这个工序称为“卸卷”。对于收卷支架而言，当卷材（连同收卷轴）从收卷支架上卸下来之后，收卷支架需要装上新的收卷轴，以便进行下一轮的卷取，这个工序过程称为“上轴”。

显然，光轴收卷方式的卸卷及上轴过程不同于及纸芯筒收卷方式的卸卷及上芯过程。

现有技术中，可以利用卸卷小车承接准备卸卷的膜卷，然后卸卷小车运载膜卷离开。该卸卷小车的顶面板能够升降，卸卷时，卸卷小车移动到膜卷下面，然后由动力机构驱动卸卷小车的顶面板上升，直至顶面板接触到膜卷。然而，上述卸卷小车只适合于涉及到纸芯筒收卷方式的膜卷卸卷过程，而不适合于光轴收卷方式的膜卷卸卷过程，这是以下几个因素共同作用的结果：第一，膜卷的重量大，卸卷小车的顶面板承载膜卷时承受的荷载大，意味着驱动卸卷小车顶面板上升的动力机构力量较大的液压机构；第二，由于膜卷的重量大，所以当将膜卷从收卷支架转移到卸卷小车顶面板时，卸卷小车顶面板必须紧密接触到膜卷下表面，即是两者之间不能留有竖向间隙，否则，膜卷会有一段自由落体的行程，会产生较大振动，甚至会冲击并损坏卸卷小车；第三，由于各种膜料的收卷直径相差较大，因而，上述动力机构在驱动卸卷小车顶面板的上升过程中，其实不可能刚好接触到膜卷表面时就停止动力输出，而是一般为了确保卸卷小车顶面板紧密接触到膜卷下表面，液压机构必定会强力向上冲撞膜卷下表面；对于纸芯筒收卷方式而言，由于存在气胀轴的气体缓冲作用和纸芯筒的纸质层缓冲作用，因而这种向上冲撞传递到收卷轴的两端时已经得到衰减；但对于光轴收卷方式而言，由于不存在气胀轴的气体缓冲作用和纸芯筒的纸质层缓冲作用，而紧致卷取的塑料膜卷硬度很大，因而这种向上冲撞力会大幅度传递到收卷轴的两端，进而损坏连接在收卷轴端部的堵头及收卷动力机构（收卷电机）。

因此，对于光轴收卷方式，现有技术中，其收卷之后的卸卷和上轴过程不适合采用传统结构形式的卸卷小车，主要依靠人工进行，自动化程度低，工人劳动强度大，耗费时间长。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种收卷设备的自动卸卷和上轴装置和方法，它既能自动完成卸卷工序，并且还能自动完成上轴工序，自化程度高。

其目的可以按以下方案实现：一种自动卸卷上轴装置，包括收卷轴和位于收卷轴左右两侧的收卷支架，收卷轴的中心轴线沿横向延伸，左侧的收卷支架能转动地安装有左堵头，右侧的收卷支架能转动地安装有右堵头；收卷轴的左右两端分别设有锥形插孔，收卷轴的两端部的锥形插孔分别与对应侧的堵头形成活动插接关系，插接的方向为收卷轴的轴向；在右侧的收卷轴支架上还设有驱动右堵头转动的收卷电机，在左侧的收卷轴支架上还设有驱动左堵头横向移动的堵头气缸；右堵头设有传递转动力矩的花键块，收卷轴的右端部开设有与花键块匹配的键槽；

还设有纵向延伸的纵向导轨，在纵向导轨上安装有运载膜卷的运载小车，还设有驱动运载小车沿纵向导轨移动的运载小车驱动机构；运载小车设有车架体、顶面板，还设有驱动顶面板竖向升降的顶面板竖向驱动机构；

其特征在于：运载小车的车架体上还安装有横向短轨和支座板，支座板能横向滑动地安装在车架体的横向短轨上，车架体上还设有驱动支座板沿横向短轨水平横向移动的支座板驱动气缸，所述顶面板和顶面板竖向驱动机构安装在支座板上并随同支座板同步横向移动；

运载小车的顶面板左右两端分别安装有竖向支撑臂，每根竖向支撑臂包括有竖向套筒和支撑臂体，支撑臂体上段露出在竖向套筒外面；竖向套筒固定安装在运载小车的顶面板上，支撑臂体能竖向滑动地位于竖向套筒中，竖向套筒中还安装有竖向弹簧，竖向弹簧位于支撑臂体下方并对支撑臂体施加向上推力；

每根竖向套筒上还能水平移动地安装有水平短销, 水平短销穿过竖向套筒的筒壁, 竖向套筒外面安装有驱动水平短销水平移动的短销驱动气缸；每根支撑臂体开设有水平插孔；水平短销的外径相当于水平插孔的内径，竖向套筒还设有检测支撑臂体竖向位置的第一位置检测开关；还设有中央控制器，所述第一位置检测开关连接到中央控制器，中央控制器连接所述短销驱动气缸、顶面板竖向驱动机构；

每根竖向支撑臂的支撑臂体顶部分别安装有前后两个圆形的金属支撑轮，前后两个圆形的金属支撑轮分别称为前金属支撑轮和后金属支撑轮，前后两个金属支撑轮的竖向位置平齐，各金属支撑轮的直径相等；前后两个金属支撑轮的中心距离小于金属支撑轮的直径和收卷轴的直径之和；各金属支撑轮的轴向为横向，左侧竖向支撑臂的前金属支撑轮中心轴线与右侧竖向支撑臂的前金属支撑轮中心轴线处于同一直线上，左侧竖向支撑臂的后金属支撑轮中心轴线与右侧竖向支撑臂的后金属支撑轮中心轴线处于同一直线上；在其中一根竖向支撑臂的支撑臂体上端部还安装有橡胶滚轮、驱动橡胶滚轮转动的滚轮电机，橡胶滚轮的轴向为横向，橡胶滚轮的横向位置与该根竖向支撑臂的两个金属支撑轮的横向位置错开；当收卷轴架设在运载小车左右两端的两根竖向支撑臂上面时，收卷轴左端部同时接触左侧竖向支撑臂的两个金属支撑轮，收卷轴右端部同时接触右侧竖向支撑臂的两个金属支撑轮，且橡胶滚轮也接触到收卷轴；

所述收卷轴的右端部还设有凸出于收卷轴圆周表面的限位卡块；在右侧的支撑臂体的上端设有用以阻挡限位卡块转动的挡块，当收卷轴架设在左右两根竖向支撑臂上面时，限位卡块的横向位置与挡块的横向位置相同；

在右堵头旁边还设有检测花键块转动位置的第二位置检测开关；当收卷轴架设在左右两竖向支撑臂上面、收卷轴中心轴线与右堵头中心轴线位于同一直线、且限位卡块随同收卷轴转动到接触挡块、花键块随同右堵头转动到被第二位置检测开关检测到时，所述花键块的横向投影位置对准着所述键槽的横向投影位置；第二位置检测开关也连接到中央控制器，中央控制器也连接收卷电机。

较好的是，在每根竖向支撑臂中，前后两个金属支撑轮的中心距离等于金属支撑轮的直径加上0.7～1.3倍收卷轴的半径之和。

一种自动卸卷上轴方法，其特征在于采用上述自动卸卷上轴装置，依次包括以下步骤：

（1）、进行正常收卷，左堵头插在收卷轴左端的锥形插孔中，右堵头插在收卷轴右端的锥形插孔中，右堵头的花键块嵌入收卷轴右端部的键槽中，收卷电机驱动右堵头转动，右堵头带动收卷轴转动，收卷轴对塑料膜进行卷取而形成膜卷；正常收卷时，运载小车的纵向位置与膜卷错开，也与左侧收卷支架、右侧收卷支架的纵向位置错开，运载小车的顶面板处于其竖向移动轨迹的低位，支撑臂体的水平插孔竖向位置高于竖向套筒的水平短销竖向位置，支座板处于沿横向短轨移动轨迹的右端；

（2）、收卷完成时，运载小车驱动机构驱动运载小车纵向移动而来到收卷轴下方，并使每根竖向支撑臂的前金属支撑轮中心轴线到收卷轴中心轴线的距离等于后金属支撑轮中心轴线到收卷轴中心轴线的距离；

（3）、顶面板竖向驱动机构驱动顶面板竖向上升，带动两根竖向支撑臂的竖向套筒和支撑臂体及各金属支撑轮、橡胶滚轮同步上升；

（4）、当右侧竖向支撑臂的前后两个圆形的金属支撑轮接触收卷轴右端、同时左侧竖向支撑臂的前后两个圆形的金属支撑轮接触收卷轴左端之后，支撑臂体及各金属支撑轮、橡胶滚轮停止上升，此后顶面板和竖向套筒还继续上升，使竖向弹簧被压缩，支撑臂体相对于竖向套筒下降，水平插孔相对于水平短销下降；

（5）、当第一位置检测开关检测到水平插孔的竖向位置与水平短销的竖向位置平齐时，第一位置检测开关向中央控制器发出信号，中央控制器命令顶面板竖向驱动机构停止驱动顶面板竖向上升，之后中央控制器命令短销驱动气缸驱动水平短销移动，使水平短销插入支撑臂体的水平插孔；

（6）、堵头气缸驱动左堵头向左移动，使左堵头脱离收卷轴左端部的锥形插孔，收卷轴左端部完全支撑在左侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮上面；

（7）、支座板驱动气缸驱动支座板沿横向短轨向左移动，顶面板、顶面板竖向驱动机构、竖向支撑臂、金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴、膜卷随同支座板同步向左移动，使收卷轴右端部脱离右堵头，右堵头的花键块脱离收卷轴右端部的键槽，收卷轴右端部完全支撑在右侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮上面；左堵头保持脱离收卷轴左端部的锥形插孔；

（8）、运载小车驱动机构驱动运载小车沿纵向导轨移动，两根竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴、膜卷随同运载小车同步纵向移动，膜卷的纵向位置与左右两收卷支架的纵向位置错开，此后将膜卷连同收卷轴从运载小车上面卸下来，完成卸卷；

（9）、将新的收卷轴放置在运载小车的两根竖向支撑臂之间，该收卷轴左端部支撑在左侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮之间，该收卷轴右端部支撑在右侧竖向支撑臂的前后两金属支撑轮之间，橡胶滚轮也接触到收卷轴；

（10）、运载小车驱动机构驱动运载小车沿纵向导轨移动，两根竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴随同运载小车同步纵向移动，使收卷轴的中心轴线重新与左堵头、右堵头的中心轴线重合；

（11）、竖向支撑臂的滚轮电机驱动对应橡胶滚轮转动，橡胶滚轮通过摩擦力带动收卷轴转动，限位卡块随同收卷轴转动；当收卷轴右端部的限位卡块接触到右侧支撑臂体上端的挡块时，收卷轴停止转动，此后滚轮电机停止转动；

（12）、收卷电机驱动右堵头转动，花键块跟随着右堵头转动；当第二位置检测开关检测到花键块时，第二位置检测开关向中央控制器发出检测信号，中央控制器命令收卷电机暂时停止驱动右堵头转动，此时，右堵头的花键块横向投影位置对准着收卷轴右端部的键槽的横向投影位置；

（13）、支座板驱动气缸驱动支座板沿横向短轨向右移动，顶面板、顶面板竖向驱动机构、竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴随同支座板同步向右移动，使右堵头重新插入收卷轴右端部的锥形插孔，同时右堵头的花键块重新嵌入收卷轴右端部的键槽中；

（14）、堵头气缸驱动左堵头向右移动，使左堵头重新插入收卷轴左端部的锥形插孔；

（15）、短销驱动气缸驱动水平短销移动，使水平短销脱离支撑臂体的水平插孔，接着顶面板竖向驱动机构驱动顶面板竖向下降，带动两根竖向支撑臂的竖向套筒同步下降，竖向弹簧竖向伸展，支撑臂体相对于竖向套筒上升；当竖向弹簧伸展到自然常态之后，竖向弹簧不再竖向伸展，于是支撑臂体及各金属支撑轮、橡胶滚轮随同顶面板和竖向套筒同步下降，使各金属支撑轮、橡胶滚轮脱离收卷轴；

（16）、运载小车驱动机构驱动运载小车沿纵向导轨移动，两根竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮随同运载小车同步纵向移动，使运载小车的纵向位置与左右两收卷支架的纵向位置重新错开，完成上轴过程；此后开始下一轮的正常收卷过程；如此不断重复。

本发明具有以下优点和效果

一、本发明能自动完成卸卷工序，并且还能完成上轴工序，自化程度高，减轻工人劳动强度，节省卸卷工序、上轴工序所耗费的时间；

二、卸卷前，当卸卷小车要从收卷支架承接膜卷时，不管膜卷直径如何变化，都能保证竖向支撑臂的各金属支撑轮切实接触收卷轴端部，而且卸卷小车不会向上强力冲撞收卷轴端部，而膜卷也不会因竖向落差而冲撞卸卷小车。

附图说明

图1是本发明具体实施例一处于正常收卷状态时的主视示意图。

图2是本发明具体实施例一处于正常收卷状态时的侧视示意图。

图3是本发明具体实施例一处于正常收卷状态时的俯视示意图。

图4是图1所示状态的运载小车的立体结构示意图。

图5是图1所示状态的运载小车的右侧竖向支撑臂的结构示意图。

图6是图1所示状态的运载小车的左侧竖向支撑臂的结构示意图。

图7是图1所示状态的运载小车的两根竖向支撑臂的剖面结构示意图。

图8是收卷轴的剖面结构示意图。

图9是收卷轴右端部的立体结构示意图。

图10是左堵头的安装结构示意图。

图11是右堵头的安装结构示意图。

图12是本发明具体实施例二的步骤（2）的结果状态示意图。

图13是本发明具体实施例二的步骤（4）的中间状态示意图。

图14是本发明具体实施例二的步骤（5）结果状态示意图。

图15是图14所示状态的局部放大示意图。

图16是本发明具体实施例二的步骤（6）结果状态示意图。

图17是本发明具体实施例二的步骤（7）结果状态示意图。

图18是本发明具体实施例二的步骤（8）的中间状态示意图。

图19是本发明具体实施例二的步骤（8）的结果状态示意图。

图20是本发明具体实施例二的步骤（9）结果状态示意图。

图21是本发明具体实施例二的步骤（10）结果状态示意图。

图22是本发明具体实施例二的步骤（11）结果状态示意图。

图23是本发明具体实施例二的步骤（13）结果状态示意图。

图24是本发明具体实施例二的步骤（14）结果状态示意图。

图25是本发明具体实施例二的步骤（15）结果状态示意图。

图26是本发明具体实施例二的步骤（16）结果状态示意图。

具体实施方式

实施例一

图1、图2、图3所示，该一种自动卸卷上轴装置包括收卷轴1和位于收卷轴左侧的收卷支架11、位于收卷轴右侧的收卷支架12，收卷轴1的中心轴线沿横向延伸，左侧的收卷支架11能转动地安装有左堵头21，右侧的收卷支架12能转动地安装有右堵头22。图8、图9、图10、图11所示，收卷轴1的左右两端分别设有锥形插孔10，收卷轴的两端部的锥形插孔10分别与对应侧的堵头形成活动插接关系，插接的方向为收卷轴1的轴向；在右侧的收卷轴支架12上还设有驱动右堵头转动的收卷电机23，在左侧的收卷轴支架11上还设有驱动左堵头横向移动的堵头气缸24；右堵头22设有传递转动力矩的花键块25，收卷轴1的右端部开设有与花键块25匹配的键槽26。图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，还设有纵向延伸的纵向导轨9，纵向导轨9安装在地面上，在纵向导轨9上安装有运载膜卷的运载小车3，运载小车的车轮30安装在纵向导轨9上，还设有驱动运载小车3沿纵向导轨移动的运载小车驱动机构37。

图2、图4、图5、图6、图7所示，运载小车3设有车架体31、顶面板33，还设有驱动顶面板竖向升降的顶面板竖向驱动机构35；运载小车的车架体31上还安装有横向短轨34和支座板32，支座板32能横向滑动地安装在车架体的横向短轨34上，车架体31上还设有驱动支座板32沿横向短轨34水平横向移动的支座板驱动气缸36，所述顶面板33和顶面板竖向驱动机构35安装在支座板上并随同支座板32同步横向移动；运载小车的顶面板33左右两端分别安装有竖向支撑臂4，每根竖向支撑臂4包括有竖向套筒41和支撑臂体42，支撑臂体42上段露出在竖向套筒41外面；竖向套筒41固定安装在运载小车的顶面板33上，支撑臂体42能竖向滑动地位于竖向套筒41中，竖向套筒41中还安装有竖向弹簧43，竖向弹簧43位于支撑臂体42下方并对支撑臂体42施加向上推力； 每根竖向套筒41上还能水平移动地安装有水平短销51, 水平短销51穿过竖向套筒41的筒壁, 竖向套筒41外面安装有驱动水平短销51水平移动的短销驱动气缸52；每根支撑臂体42开设有水平插孔5；水平短销51的外径相当于水平插孔5的内径，竖向套筒41还设有检测支撑臂体42竖向位置的第一位置检测开关；还设有中央控制器，所述第一位置检测开关连接到中央控制器，中央控制器连接所述短销驱动气缸52、顶面板竖向驱动机构35；每根竖向支撑臂的支撑臂体42顶部分别安装有前后两个圆形的金属支撑轮6，前后两个圆形的金属支撑轮6分别称为前金属支撑轮和后金属支撑轮，前后两个金属支撑轮6的竖向位置平齐，各金属支撑轮6的直径相等，前后两个金属支撑轮6的中心距离等于金属支撑轮6的直径加上收卷轴1的半径之和；各金属支撑轮6的轴向为横向；左侧竖向支撑臂的前金属支撑轮6中心轴线与右侧竖向支撑臂的前金属支撑轮6中心轴线处于同一直线上，左侧竖向支撑臂的后金属支撑轮6中心轴线与右侧竖向支撑臂的后金属支撑轮6中心轴线处于同一直线上；在左侧竖向支撑臂的支撑臂体42上端部还安装有橡胶滚轮61，橡胶滚轮61的轴向为横向，橡胶滚轮61的横向位置与该根竖向支撑臂的两个金属支撑轮6的横向位置错开，在左侧竖向支撑臂上还设有驱动橡胶滚轮6转动的滚轮电机60；当收卷轴1架设在运载小车左右两端的两根竖向支撑臂4上面时，收卷轴1左端部同时接触左侧竖向支撑臂的两个金属支撑轮6，收卷轴1右端部同时接触右侧竖向支撑臂的两个金属支撑轮6，且橡胶滚轮61也接触到收卷轴1。

图4、图5、图9、图10、图11所示，所述收卷轴1的右端部还设有凸出于收卷轴圆周表面的限位卡块71；在右侧的支撑臂体42的上端设有用以阻挡限位卡块71转动的挡块72，当收卷轴1架设在左右两根竖向支撑臂上面时，限位卡块71的横向位置与挡块72的横向位置相同。

在右堵头22旁边还设有检测花键块25转动位置的第二位置检测开关；当收卷轴架设在左右两竖向支撑臂4上面、收卷轴1中心轴线与右堵头22中心轴线位于同一直线、且限位卡块71随同收卷轴1转动到接触挡块72、花键块25随同右堵头22转动到被第二位置检测开关检测到时，所述花键块25的横向投影位置对准着所述键槽26的横向投影位置；第二位置检测开关连接到中央控制器，中央控制器也连接收卷电机23。

实施例二

一种自动卸卷上轴方法，采用上述实施例一的自动卸卷上轴装置，依次包括以下步骤：

（1）、进行正常收卷，左堵头21插在收卷轴左端的锥形插孔10中，右堵头22插在收卷轴右端的锥形插孔10中，右堵头的花键块25嵌入收卷轴右端部的键槽26中，收卷电机23驱动右堵头22转动，右堵头22带动收卷轴1转动，收卷轴1对塑料膜进行卷取而形成膜卷8；正常收卷时，运载小车3的纵向位置与膜卷的纵向位置错开（当然，运载小车3的纵向位置也与左侧的收卷支架11、右侧的收卷支架12的纵向位置错开），运载小车的顶面板33处于其竖向移动轨迹的低位，支撑臂体的水平插孔5竖向位置高于竖向套筒的水平短销51竖向位置，支座板32处于其沿横向短轨34移动轨迹的右端，如图1、图2、图3、图5、图6、图7所示；

（2）、收卷完成时，运载小车驱动机构37驱动运载小车3纵向移动而来到收卷轴1下方，并使每根竖向支撑臂的前金属支撑轮6中心轴线到收卷轴中心轴线的距离等于后金属支撑轮6中心轴线到收卷轴1中心轴线的距离，即前后两金属支撑轮6的中心轴线的中间线位于收卷轴1中心轴线的正下方，如图12所示；

（3）、顶面板竖向驱动机构35驱动顶面板33竖向上升，带动两根竖向支撑臂的竖向套筒41和支撑臂体42及各金属支撑轮6、橡胶滚轮61同步上升；

（4）、当右侧竖向支撑臂的前后两个圆形的金属支撑轮6接触收卷轴1右端段、同时左侧竖向支撑臂的前后两个圆形的金属支撑轮6接触收卷轴1左端段之后，如图13所示，支撑臂体42及各金属支撑轮6、橡胶滚轮61停止上升，此后顶面板33和竖向套筒41还继续上升，使竖向弹簧43被压缩，支撑臂体42相对于竖向套筒41下降，水平插孔5相对于水平短销51下降；

（5）、当第一位置检测开关检测到水平插孔5的竖向位置与水平短销51的竖向位置平齐时，第一位置检测开关向中央控制器发出信号，中央控制器命令顶面板竖向驱动机构35停止驱动顶面板33竖向上升，之后中央控制器命令短销驱动气缸52驱动水平短销51移动，使水平短销51插入支撑臂体的水平插孔5，如图14、图15所示；

（6）、堵头气缸24驱动左堵头21向左移动，使左堵头21脱离收卷轴左端部的锥形插孔10，收卷轴1左端部完全支撑在左侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮6上面（即收卷轴1左端部不再支撑在左堵头21上），如图16所示；

（7）、支座板驱动气缸36驱动支座板32沿横向短轨34向左移动，顶面板33、顶面板竖向驱动机构35、竖向支撑臂4、各金属支撑轮6、橡胶滚轮61、收卷轴1、膜卷8随同支座板32同步向左移动，使收卷轴1右端部脱离右堵头，右堵头的花键块25脱离收卷轴右端部的键槽26，收卷轴1右端部完全支撑在右侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮6上面（即收卷轴1右端部不再支撑在右堵头22上）；左堵头21保持脱离收卷轴左端部的锥形插孔10，如图17所示；

（8）、运载小车驱动机构37驱动运载小车3沿纵向导轨9移动，两根竖向支撑臂4、各金属支撑轮6、橡胶滚轮61、收卷轴1、膜卷8随同运载小车3同步纵向移动，膜卷8的纵向位置与左右两收卷支架的纵向位置错开，如图18所示，此后将膜卷8连同收卷轴1从运载小车3上面卸下来，完成卸卷，如图19所示；

（9）、将新的收卷轴1放置在运载小车的两根竖向支撑臂4之间，如图20所示，该收卷轴1左端部支撑在左侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮6之间，该收卷轴右端部支撑在右侧竖向支撑臂的前后两金属支撑轮6之间，橡胶滚轮61也接触到新的收卷轴1；

（10）、运载小车驱动机构37驱动运载小车3沿纵向导轨移动，两根竖向支撑臂4、各金属支撑轮6、橡胶滚轮61、收卷轴1随同运载小车3同步纵向移动，使收卷轴1的中心轴线重新与左堵头21、右堵头22的中心轴线重合，如图21所示；

（11）、竖向支撑臂的滚轮电机60驱动对应橡胶滚轮61转动，橡胶滚轮61通过摩擦力带动收卷轴1转动，收卷轴1右端部的限位卡块71随同收卷轴转动；当收卷轴1右端部的限位卡块71接触到右侧支撑臂体上端的挡块72时，收卷轴1停止转动，如图22所示，此后滚轮电机60停止转动；

（12）、收卷电机23驱动右堵头22转动，花键块25跟随着右堵头22转动；当第二位置检测开关检测到花键块25时，第二位置检测开关向中央控制器发出检测信号，中央控制器命令收卷电机23暂时停止驱动右堵头22转动，此时，右堵头的花键块25横向投影位置对准着收卷轴右端部的键槽26的横向投影位置；

（13）、支座板驱动气缸36驱动支座板22沿横向短轨34向右移动，顶面板33、顶面板竖向驱动机构35、竖向支撑臂4、各金属支撑轮6、橡胶滚轮61、收卷轴1随同支座板32同步向右移动，使右堵头22重新插入收卷轴右端部的锥形插孔10，同时右堵头的花键块25重新嵌入收卷轴右端部的键槽26中，如图23所示；

（14）、堵头气缸24驱动左堵头21向右移动，使左堵头21重新插入收卷轴左端部的锥形插孔10，如图24所示；

（15）、短销驱动气缸52驱动水平短销15移动，使水平短销51脱离支撑臂体的水平插孔5，接着顶面板竖向驱动机构35驱动顶面板33竖向下降，带动两根竖向支撑臂的竖向套筒41同步下降，而支撑臂体42及各金属支撑轮6、橡胶滚轮61暂时不动，竖向弹簧43竖向伸展，支撑臂体42相对于竖向套筒41上升，当竖向弹簧43伸展到自然常态之后，竖向弹簧43不再竖向伸展，于是支撑臂体42及各金属支撑轮6、橡胶滚轮61随同顶面板和33和竖向套筒41同步下降，下降后的状态如图25所示，使各金属支撑轮6、橡胶滚轮61脱离收卷轴1，竖向套筒41和支撑臂体42恢复到图7所示状态；

（16）、运载小车驱动机构37驱动运载小车3沿纵向导轨9移动，两根竖向支撑臂4、各金属支撑轮6、橡胶滚轮61随同运载小车3同步纵向移动，使运载小车3的纵向位置与左侧收卷支架11、右侧收卷支架12的纵向位置重新错开，如图26所示，完成上轴过程；此后开始下一轮的正常收卷过程；如此不断重复。

上述实施例中，在每根竖向支撑臂中，前后两个金属支撑轮6的中心距离可以改为等于金属支撑轮6的直径加上0.7倍收卷轴1的半径之和；或者可以改为等于金属支撑轮6的直径加上1.3倍收卷轴1的半径之和。

Claims (3)

1.一种自动卸卷上轴装置，包括收卷轴和位于收卷轴左右两侧的收卷支架，收卷轴的中心轴线沿横向延伸，左侧的收卷支架能转动地安装有左堵头，右侧的收卷支架能转动地安装有右堵头；收卷轴的左右两端分别设有锥形插孔，收卷轴的两端部的锥形插孔分别与对应侧的堵头形成活动插接关系，插接的方向为收卷轴的轴向；在右侧的收卷轴支架上还设有驱动右堵头转动的收卷电机，在左侧的收卷轴支架上还设有驱动左堵头横向移动的堵头气缸；右堵头设有传递转动力矩的花键块，收卷轴的右端部开设有与花键块匹配的键槽；

还设有纵向延伸的纵向导轨，在纵向导轨上安装有运载膜卷的运载小车，还设有驱动运载小车沿纵向导轨移动的运载小车驱动机构；运载小车设有车架体、顶面板，还设有驱动顶面板竖向升降的顶面板竖向驱动机构；

其特征在于：运载小车的车架体上还安装有横向短轨和支座板，支座板能横向滑动地安装在车架体的横向短轨上，车架体上还设有驱动支座板沿横向短轨水平横向移动的支座板驱动气缸，所述顶面板和顶面板竖向驱动机构安装在支座板上并随同支座板同步横向移动；

运载小车的顶面板左右两端分别安装有竖向支撑臂，每根竖向支撑臂包括有竖向套筒和支撑臂体，支撑臂体上段露出在竖向套筒外面；竖向套筒固定安装在运载小车的顶面板上，支撑臂体能竖向滑动地位于竖向套筒中，竖向套筒中还安装有竖向弹簧，竖向弹簧位于支撑臂体下方并对支撑臂体施加向上推力；

每根竖向套筒上还能水平移动地安装有水平短销, 水平短销穿过竖向套筒的筒壁,竖向套筒外面安装有驱动水平短销水平移动的短销驱动气缸；每根支撑臂体开设有水平插孔；水平短销的外径相当于水平插孔的内径，竖向套筒还设有检测支撑臂体竖向位置的第一位置检测开关；还设有中央控制器，所述第一位置检测开关连接到中央控制器，中央控制器连接所述短销驱动气缸、顶面板竖向驱动机构；

每根竖向支撑臂的支撑臂体顶部分别安装有前后两个圆形的金属支撑轮，前后两个圆形的金属支撑轮分别称为前金属支撑轮和后金属支撑轮，前后两个金属支撑轮的竖向位置平齐，各金属支撑轮的直径相等；前后两个金属支撑轮的中心距离小于金属支撑轮的直径和收卷轴的直径之和；各金属支撑轮的轴向为横向，左侧竖向支撑臂的前金属支撑轮中心轴线与右侧竖向支撑臂的前金属支撑轮中心轴线处于同一直线上，左侧竖向支撑臂的后金属支撑轮中心轴线与右侧竖向支撑臂的后金属支撑轮中心轴线处于同一直线上；在其中一根竖向支撑臂的支撑臂体上端部还安装有橡胶滚轮、驱动橡胶滚轮转动的滚轮电机，橡胶滚轮的轴向为横向，橡胶滚轮的横向位置与该根竖向支撑臂的两个金属支撑轮的横向位置错开；当收卷轴架设在运载小车左右两端的两根竖向支撑臂上面时，收卷轴左端部同时接触左侧竖向支撑臂的两个金属支撑轮，收卷轴右端部同时接触右侧竖向支撑臂的两个金属支撑轮，且橡胶滚轮也接触到收卷轴；

所述收卷轴的右端部还设有凸出于收卷轴圆周表面的限位卡块；在右侧的支撑臂体的上端设有用以阻挡限位卡块转动的挡块，当收卷轴架设在左右两根竖向支撑臂上面时，限位卡块的横向位置与挡块的横向位置相同；

在右堵头旁边还设有检测花键块转动位置的第二位置检测开关；当收卷轴架设在左右两竖向支撑臂上面、收卷轴中心轴线与右堵头中心轴线位于同一直线、且限位卡块随同收卷轴转动到接触挡块、花键块随同右堵头转动到被第二位置检测开关检测到时，所述花键块的横向投影位置对准着所述键槽的横向投影位置；第二位置检测开关也连接到中央控制器，中央控制器也连接收卷电机。

2.根据权利要求1所述的自动卸卷上轴装置，其特征在于：在每根竖向支撑臂中，前后两个金属支撑轮的中心距离等于金属支撑轮的直径加上0.7～1.3倍收卷轴的半径之和。

3.一种自动卸卷上轴方法，其特征在于采用权利要求1所述的自动卸卷上轴装置，依次包括以下步骤：

（1）、进行正常收卷，左堵头插在收卷轴左端的锥形插孔中，右堵头插在收卷轴右端的锥形插孔中，右堵头的花键块嵌入收卷轴右端部的键槽中，收卷电机驱动右堵头转动，右堵头带动收卷轴转动，收卷轴对塑料膜进行卷取而形成膜卷；正常收卷时，运载小车的纵向位置与膜卷错开，也与左侧收卷支架、右侧收卷支架的纵向位置错开，运载小车的顶面板处于其竖向移动轨迹的低位，支撑臂体的水平插孔竖向位置高于竖向套筒的水平短销竖向位置，支座板处于沿横向短轨移动轨迹的右端；

（2）、收卷完成时，运载小车驱动机构驱动运载小车纵向移动而来到收卷轴下方，并使每根竖向支撑臂的前金属支撑轮中心轴线到收卷轴中心轴线的距离等于后金属支撑轮中心轴线到收卷轴中心轴线的距离；

（3）、顶面板竖向驱动机构驱动顶面板竖向上升，带动两根竖向支撑臂的竖向套筒和支撑臂体及各金属支撑轮、橡胶滚轮同步上升；

（4）、当右侧竖向支撑臂的前后两个圆形的金属支撑轮接触收卷轴右端、同时左侧竖向支撑臂的前后两个圆形的金属支撑轮接触收卷轴左端之后，支撑臂体及各金属支撑轮、橡胶滚轮停止上升，此后顶面板和竖向套筒还继续上升，使竖向弹簧被压缩，支撑臂体相对于竖向套筒下降，水平插孔相对于水平短销下降；

（5）、当第一位置检测开关检测到水平插孔的竖向位置与水平短销的竖向位置平齐时，第一位置检测开关向中央控制器发出信号，中央控制器命令顶面板竖向驱动机构停止驱动顶面板竖向上升，之后中央控制器命令短销驱动气缸驱动水平短销移动，使水平短销插入支撑臂体的水平插孔；

（6）、堵头气缸驱动左堵头向左移动，使左堵头脱离收卷轴左端部的锥形插孔，收卷轴左端部完全支撑在左侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮上面；

（7）、支座板驱动气缸驱动支座板沿横向短轨向左移动，顶面板、顶面板竖向驱动机构、竖向支撑臂、金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴、膜卷随同支座板同步向左移动，使收卷轴右端部脱离右堵头，右堵头的花键块脱离收卷轴右端部的键槽，收卷轴右端部完全支撑在右侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮上面；左堵头保持脱离收卷轴左端部的锥形插孔；

（8）、运载小车驱动机构驱动运载小车沿纵向导轨移动，两根竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴、膜卷随同运载小车同步纵向移动，膜卷的纵向位置与左右两收卷支架的纵向位置错开，此后将膜卷连同收卷轴从运载小车上面卸下来，完成卸卷；

（9）、将新的收卷轴放置在运载小车的两根竖向支撑臂之间，该收卷轴左端部支撑在左侧竖向支撑臂的前后两个金属支撑轮之间，该收卷轴右端部支撑在右侧竖向支撑臂的前后两金属支撑轮之间，橡胶滚轮也接触到收卷轴；

（10）、运载小车驱动机构驱动运载小车沿纵向导轨移动，两根竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴随同运载小车同步纵向移动，使收卷轴的中心轴线重新与左堵头、右堵头的中心轴线重合；

（11）、竖向支撑臂的滚轮电机驱动对应橡胶滚轮转动，橡胶滚轮通过摩擦力带动收卷轴转动，限位卡块随同收卷轴转动；当收卷轴右端部的限位卡块接触到右侧支撑臂体上端的挡块时，收卷轴停止转动，此后滚轮电机停止转动；

（12）、收卷电机驱动右堵头转动，花键块跟随着右堵头转动；当第二位置检测开关检测到花键块时，第二位置检测开关向中央控制器发出检测信号，中央控制器命令收卷电机暂时停止驱动右堵头转动，此时，右堵头的花键块横向投影位置对准着收卷轴右端部的键槽的横向投影位置；

（13）、支座板驱动气缸驱动支座板沿横向短轨向右移动，顶面板、顶面板竖向驱动机构、竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮、收卷轴随同支座板同步向右移动，使右堵头重新插入收卷轴右端部的锥形插孔，同时右堵头的花键块重新嵌入收卷轴右端部的键槽中；

（14）、堵头气缸驱动左堵头向右移动，使左堵头重新插入收卷轴左端部的锥形插孔；

（15）、短销驱动气缸驱动水平短销移动，使水平短销脱离支撑臂体的水平插孔，接着顶面板竖向驱动机构驱动顶面板竖向下降，带动两根竖向支撑臂的竖向套筒同步下降，竖向弹簧竖向伸展，支撑臂体相对于竖向套筒上升；当竖向弹簧伸展到自然常态之后，竖向弹簧不再竖向伸展，于是支撑臂体及各金属支撑轮、橡胶滚轮随同顶面板和竖向套筒同步下降，使各金属支撑轮、橡胶滚轮脱离收卷轴；

（16）、运载小车驱动机构驱动运载小车沿纵向导轨移动，两根竖向支撑臂、各金属支撑轮、橡胶滚轮随同运载小车同步纵向移动，使运载小车的纵向位置与左右两收卷支架的纵向位置重新错开，完成上轴过程。

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