CN112135786A - 用于生产纸材料的卷的复卷机 - Google Patents

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Abstract

用于生产纸卷的复卷机，该复卷机包括卷绕站，卷绕站具有由对应电动马达(M1、M2、M3)驱动的第一卷绕辊(R1)、第二卷绕辊(R2)和第三卷绕辊(R3)，复卷机包括检测系统和可编程电子单元(UE)，检测系统能够对卷绕站中形成的卷(L)的一系列直径(DE)进行检测，可编程电子单元连接至电动马达。系统将测量的直径与一系列对应直径的预定值(DT)进行比较，并且对这些值(DE、DT)之间的一序列的差(el、e2、...、en)进行计算。电子单元对与值(e1、e2、...、en)随时间变化的趋势有关的参数(a)进行确定。电子单元根据参数(a)的值对第一辊和第二辊的相对速度进行改变。

Description

用于生产纸材料的卷的复卷机
技术领域
本发明涉及一种用于生产纸材料的卷的复卷机。
背景技术
众所周知，纸卷的生产涉及在预定路径上给送由一个或更多个叠置的纸层形成的纸幅，从该纸卷获得例如卫生纸筒或厨房纸筒，在进行卷的形成之前，沿该预定路径执行各种操作，所述各种操作包括对幅进行横向预切开以形成将该幅分成可分离片材的预切割线。卷的形成通常涉及使用通常被称为“芯”的纸板管，在该芯的表面上，分布有预定量的胶粘剂，以允许将纸幅在通常称为“复卷机”的生产卷的机器中结合在逐个引入的芯上，卷绕辊布置在该复卷机中，该卷绕辊对幅在芯上的卷绕进行确定。当芯沿对应的路径穿行时，胶粘剂分布在芯上，该路径包括由于路径的凹形构造而通常被称为“支架”的末端部分。此外，卷的形成表明使用卷绕辊引起每个芯围绕该芯的纵向轴线的旋转，因此确定幅在同一芯上的卷绕。当预定数量的片材卷绕在芯上时，该过程结束，其中，最后片材的翼部粘合在因此形成的辊中的下层的一个辊上(所谓的“翼部粘合”操作)。在将预定数量的片材卷绕在芯上时，例如借助于指示朝向对应的预切割线的压缩空气射流，将完成的卷的最后片材与后续的卷的第一片材分离。此时，卷从复卷机卸载。
EP1700805公开了根据上述操作方案操作的复卷机。由此生产的卷随后输送到缓冲仓，该缓冲仓供给一个或更多个切割机，借助于该切割机对卷执行横向切割以获得具有所需长度的卷筒。
发明内容
本发明具体涉及对复卷机内部的卷的直径进行检查，并且旨在于提供控制系统，该控制系统用于根据卷的实际直径对卷绕辊的速度进行自动调节，以补偿例如由于卷绕辊的表面磨损和/或在卷绕辊的表面上存在碎屑和/或纸的表面特征所引起的任何可能的误差。换句话说，本发明允许基于卷的实际直径的测量直径与对应的预定值的比较来对所谓的“返回值”进行自动调节，该返回值(return)即，指示两个卷绕辊之间的确定形成的卷的增长的速度差的参数。
根据本发明，通过提供具有权利要求1中所述特征的复卷机来实现该结果。本发明的其他特征是从属权利要求的主题。在本发明提供的优点中，例如，提及了以下：对复卷机的控制随时间是恒定的，并且不取决于负责驱动机器的人员的经验；可以使用商业上可获得的光学设备；控制系统的成本相对于提供的优点是非常低的。
附图说明
由于以下描述和附图，本领域中的每个技术人员将更多且更好地理解本发明的这些和其他优点和特征，这些描述和附图是以示例的方式提供的，而不应被认为是限制性的，在附图中：
图1示出了用于生产纸材料的卷的复卷机的在形成卷(L)的情况下的示意性侧视图；
图2表示了图1的细节；
图3A、图3B、图3C示意性地表示了不同卷绕阶段中从端部观察的形成的卷；
图4是涉及可编程电子单元(UE)的简化框图；
图5是涉及在根据本发明的复卷机中执行的可能控制的图；
图6、图7A、图7B和图7C是示出根据本发明测量直径的示意图。
具体实施方式
根据本发明的控制系统可应用于例如控制图1和图2中示出类型的复卷机(RW)的操作。复卷机包括纸卷绕站(W)，该卷绕站具有第一卷绕辊(R1)和第二卷绕辊(R2)，该第一卷绕辊和第二卷绕辊能够使用相应的外表面对压接部(N)进行限界，由一个或更多个纸层形成的纸幅(3)被给送通过压接部，该纸幅用于围绕管状芯(4)卷绕以形成纸卷(L)。幅(3)设置有一系列横向切口，所述切口将幅分成连续的各个片材，并且便于将各个片材的分离。每个纸卷(4)由围绕芯(4)卷绕的预定数量的片材形成。在卷的形成期间，卷的直径增大到与幅(3)的预定长度或片材的预定数量相对应的最大值。第三卷绕辊(R3)布置在卷绕站(W)中，该第三卷绕辊相对于幅(3)行进所沿的方向(F3)布置在第一卷绕辊(R1)和第二卷绕辊(R1、R2)的下游。此外，第二卷绕辊(R2)放置在比第一卷绕辊(R1)低的水平处。
根据附图中所示的示例，第一辊(R1)的旋转轴线、第二辊(R2)的旋转轴线和第三辊(R3)的旋转轴线是水平的并且彼此平行，即相对于带(3)的原始的方向横向地定向。第三辊(R3)连接至致动器(A3)，该致动器允许第三辊移动离开第二辊(R2)以及朝向第二辊(R2)移动，也就是说，该致动器允许第三辊移动离开上述压接部(N)以及朝向上述压接部移动。所述辊(R1、R2、R3)中的每一者围绕辊自身的连接至相应的马达(M1、M2、M3)的轴而旋转。芯(4)借助于输送机被相继引入压接部(N)中，在图1中所示的示例中，该输送机包括布置在固定板(40)下方的机动化带(7)，该固定板与带(7)协作，迫使芯(4)通过沿直线路径(45)以滚动的方式移动。直线路径被包括在布置有导引器(RF)的用于给送芯的部分与布置在第一卷绕辊(R1)下方的支架(30)之间。喷嘴(6)设置成与所述路径(45)相对应，借助于该喷嘴将胶粘剂施用至每个芯(4)，以允许每个新的卷的第一片材粘附在芯本身上，并将卷的最后片材粘合在下层片材上。上述类型的复卷机的操作本身是已知的。
应当理解，出于本发明的目的，用于将芯给送至卷绕站(W)的系统以及将胶粘剂分配到芯(4)上的方法和装置可以以任何其他方式实现。
马达(M1、M2、M3)和致动器(A3)由下面另外描述的可编程电子单元(UE)来控制。
根据本发明，例如，提供了包括相机(5)的光学视觉系统，该相机适于对形成的卷的一个端部进行拍摄。因此，由相机(5)检测的每个卷(L)的端部的图像与二维形状相对应，该二维形状的边缘通过使用所谓的“边缘检测”算法的光强度的不连续性分析进行检测。
这些算法基于下述原理：图像的边缘可以被认为是两个不相似区域之间的边界，对象的轮廓基本上与发光强度的水平中的急剧变化相对应。申请人使用具有OMRON FH L550控制器的OMRON FHSM 02相机实施了实验测试。相机(5)连接至可编程电子单元(UE)，该可编程电子单元接收由相同相机产生的信号。该相同相机为可编程单元(UE)提供卷的直径。在该示例中，控制器(50)被编程为：对通过如前提及的检测的边缘(EL)的三个点的圆周的方程进行计算，并对该边缘的直径进行计算。实际上，对布置在已形成的卷的外圆周上的三个点(H)的识别确定了对应直径的值的实现。
由单元(UE)以预定时间间隔操作相机(5)预定次数，以获得对于已形成的卷的直径的对应值。换句话说，相机(5)在卷(L)的形成期间执行多次检测，其中这些检测随时间的分布可能不是恒定的。实际上，已经证实，可以通过在卷的形成的初始部分中执行相当多部分的检测来实现最佳检测；例如，发明人认为，在卷绕的与整个卷绕周期的大致30％相对应的初始部分中执行大约70％的检测，并且在卷绕周期的其余70％中执行其余部分的测量(大约30％)是更加有效的。
实际上，在形成卷(L)期间，相机(5)执行了一系列的检测，所述一系列的检测对已形成的卷的实际直径(DE)的一系列对应值进行确定。处理单元(UE)可以包括PLC控制系统(由图4中的框PL标记)，该处理单元将从读数(DE)获得的值与卷在对应卷绕阶段处应显示的对应预设值(DT)进行比较。实际上，系统将实际测量的直径(DE)的一系列值与对应的一序列理论参考直径(DT)进行比较。
对这些数据进行处理以用于对以上提及的所谓的“返回值”进行自动调节，即，自动确定下辊(R2)的速度相对于上辊(R1)的速度必须如何改变，辊(R1、R2)的两个马达(M1、M2)均由所述处理单元(UE)进行控制。
实际上，在卷(L)的形成阶段期间，即，在与卷绕站(W)的辊相对应的卷的形成期间，相机(5)在预设时间处执行一系列的检测。对于每个照片(即，对于在图中指示的三个点H的每次检测)，确定实际直径(DE)的值，对于每次检测，将该值与由处理单元(UE)或控制单元(PL)存储的对应参考值或理论直径(DT)进行比较。对于每次检测和每次比较，基于实际直径(DE)与对应理论直径(DT)之间比较，处理单元(UE)对与直径的随时间的误差、即在卷的卷绕期间有关的误差进行确定。图6示出了两条曲线，所述两条曲线定性地示出了与实际值(DE)和预定理论值(DT)有关的直径随时间变化的可能趋势。在该示例中，呈现出误差在卷绕周期期间逐渐减小。
图3A至图3C中的图表示了在三个不同时间中的误差检测的三种可能的情况。在图3A中，基于点(H)的位置测量的直径小于理论直径(以虚线示出的圆周)；在图3B中，检测的直径大于理论直径；在图3C中，检测的直径与理论直径一致。
在附图中，附图标记(CL)指示卷的中心。
在图5中，附图标记(ED)表示两个上述直径(DT、DE)之间的差。
图7A、图7B和图7C表示在连续的时刻(t1、t2、...、tn)中检测的直径的误差(e1、e2、...、en)的三种可能趋势，其中在每次检测中，误差通过检测的直径(DE)与理论直径(DT)之间的差给出，直线(r)是表示以下公式的线：该公式是通过将例如最小二乘法应用至成组的值(el、e2、...、en)的单元(UE)来确定的。在任何情况下，线性相关性在所述值(e1、e2、...、en)之间建立，该线性相关性倾向于指示误差(e1、e2、...、en)的时间发展，如图7A、图7B和图7C中示意性示出，该相关性允许建立误差是否随时间减少、增加或保持恒定。
为了简化附图，在图7A、图7B和图7C的曲线图中以等间距的方式示出了执行测量的时间，但是，如前提及的，检测中的大多数检测优选地在卷绕的初始部分中执行。
上述趋势由直线(r)相对于时间轴线的斜率(a)来表示。
实际上，如图7A中示意性所示，如果误差(e1、e2、...、en)趋于减小，则线(r)具有负斜率(a)。
如图7B中示意性所示，如果误差(e1、e2、...、en)趋于增加，则线(r)具有正斜率(a)。
最后，如图7C中示意性所示，如果误差(e1、e2、...、en)为大致恒定的值，则线(r)具有大致为零的斜率(a)。
根据直线(r)的斜率(a)，处理单元(UE)可以对返回值的对应校正进行确定。
例如，对于小于零的值(a)(如图7A中所示)，处理单元(UE)执行对所谓的返回值的增加，即，该处理单元驱动成使辊(R2)相对于辊(R1)的旋转速度的降低。
对于大于零的值(a)(如图7B中所示)，处理单元(UE)执行对返回值的降低，即，该处理单元驱动成使辊(R2)相对于辊(R1)的旋转速度的增大。
对于大致等于零的值(a)(如图7C中所示)，例如对于介于-0.1和+0.1之间的值，处理单元(UE)不执行任何校正。
前述值(a)以更通常的术语表示成与形成所述一系列差的值(e1、e2、...、en)随时间变化的趋势有关的参数。
根据上述示例，其中(a)是直线(r)的斜率，当该参数在包含零值的值的预定范围之外时，处理单元(UE)对所述第一辊(R1)和第二辊(R2)的相对速度进行修改。
可能的校正在卷的卷绕周期完成之后被驱动，因此将影响随后在复卷机的卷绕站中形成的卷。处理单元(UE)可以设置有显示装置，以用于显示例如检测的实际直径的值、相对于理论参考值的误差的值、误差随时间变化的趋势、以及与上辊的速度有关的下辊速度的可能的变化。相同的处理单元(UE)可以包括适用于在(a)的值恒定等于零时提醒操作者的信令装置。
实际上，在不脱离所采用解决方案的思想的范围的情况下并且因此保持在本专利的由权利要求书的限定的保护范围之内的情况下，关于所描述和说明的各个元件及其相互布置，实施的细节在任何情况下都可以以等同的方式变化。

Claims (6)

1.一种用于生产纸材料的卷的复卷机，所述复卷机包括卷绕站(W)，所述卷绕站用于通过第一卷绕辊(R1)和第二卷绕辊(R2)对纸进行卷绕，所述第一卷绕辊和所述第二卷绕辊适于通过所述第一卷绕辊和所述第二卷绕辊的相应的外表面来限定压接部(N)，包括有一个或更多个纸层的纸幅(3)被给送通过所述压接部，所述纸幅用于在所述站(W)中被卷绕以形成卷(L)，并且相对于所述幅(3)被给送的方向(F3)，在所述第一卷绕辊(R1)和所述第二卷绕辊(R2)的下游定位有第三卷绕辊(R3)，其中，所述第二卷绕辊(R2)定位在比所述第一卷绕辊(R1)低的水平处，其中，所述第一卷绕辊(R1)的旋转轴线、所述第二卷绕辊(R2)的旋转轴线和所述第三卷绕辊(R3)的旋转轴线是水平的并且彼此平行，即，所述第一卷绕辊(R1)的旋转轴线、所述第二卷绕辊(R2)的旋转轴线和所述第三卷绕辊(R3)的旋转轴线横向于所述幅(3)被给送的方向(F3)定向，其中，所述第三卷绕辊(R3)连接至致动器(A3)，所述致动器允许所述第三卷绕辊循环地移动离开所述压接部(N)以及移动朝向所述压接部(N)，使得在所述卷的生产期间，所述第三卷绕辊(R3)的位置相对于其他两个卷绕辊(R1、R2)变化，并且其中，所述卷绕辊(R1、R2、R3)中的每一者绕卷绕辊自身的连接至对应的电动马达(M1、M2、M3)的轴旋转，所述复卷机的特征在于，所述复卷机包括检测系统和可编程电子单元(UE)，所述检测系统具有光学装置(5、50)，所述光学装置能够在一系列预定的检测时间中对所述卷绕站(W)中形成的卷(L)在这些预定的检测时间中所呈现的一系列直径(DE)进行检测，所述可编程电子单元(UE)连接至所述电动马达(M1、M2、M3)以及所述光学装置(5、50)，其中，所述单元(UE)被编程为：将由所述光学装置(5、50)测量的所述直径(DE)与一系列对应直径的预定值(DT)进行比较，并且对这些值(DE、DT)之间的一序列的差(el、e2...、en)进行计算，并且其中，所述可编程电子单元(UE)对与形成所述一序列的差的值(e1、e2、...、en)随时间变化的趋势有关的参数(a)进行确定，并且其中，所述单元(UE)根据所述参数(a)的值来改变所述第一辊(R1)和所述第二辊(R2)的相对速度。
2.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述参数(a)是用于使所述一序列的差的值(e1、e2、...、en)与时间相互关联的线(r)的斜率。
3.根据权利要求2所述的复卷机，其特征在于，当所述斜率的值在值的预定范围之外时，所述处理单元(UE)对所述第一辊(R1)和所述第二辊(R2)的相对速度进行修改，其中，在所述值的预定范围内包含有零值。
4.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，由所述光学装置(5、50)检测到的所述一系列直径中的每个直径(DE)是通过检测系统(5、50)经由下述方式来确定的：所述方式为在所述一序列检测时刻中对由所述光学装置(5、50)检测到的所述卷(L)的一个端部的边缘(EL)的一系列图像中的三个点(H)进行检测。
5.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述处理单元(UE)设置有显示装置，通过所述显示装置呈现下述中的一项或更多项：实际测量的直径的值、相对于理论参考值的误差的值、误差随时间变化的趋势、与上辊相比所确定的下辊的速度方面的任何变化。
6.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述复卷机设置有用于对芯(4)进行给送而形成卷的装置(7)，所述装置(7)用于将芯(4)按顺序引入到所述压接部(N)中。
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