CN112154111B - 用于生产纸卷的复卷机 - Google Patents

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Abstract

用于制造纸卷的复卷机，其包括卷绕站(W)，该卷绕站具有限定压接部(N)的第一卷绕辊(R1)和第二卷绕辊(R2)，以及位于其他辊下游的第三卷绕辊(R3)。复卷机包括光学装置以及电子单元(UE)，该光学装置用于在预定时间处对所述卷绕站(W)中每个卷的实际位置进行检测，该电子单元连接至所述光学装置并且被编程为在所述时间处对卷的所述实际位置与卷的理论位置进行比较，所述电子单元连接至对辊进行驱动的至少一个电动马达，并且被编程为当所述实际位置与理论位置之间的偏差(E；E')超过预先设定值时，对所述至少一个电动马达的速度进行修改，所述电子单元还被编程为在所述时间处对所述光学装置进行操作。

Description

用于生产纸卷的复卷机
技术领域
本发明涉及一种用于生产纸卷的复卷机。
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，在形成卷之前，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渐引入的芯上，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，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，例如借助于指引为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。然后将因此生产的卷输送到缓冲仓，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。本发明具体涉及对复卷机内的卷的位置的控制，并且致力于提供控制系统，该控制系统用于根据卷的当前位置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/或卷绕辊的表面上存在碎屑和/或由于纸的表面特征所引起的可能的位置误差。
发明内容
根据本发明，通过提供具有权利要求1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，并且不取决于驱动机器的操作者的经验；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本发明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示意性侧视图，其中，卷(L)在形成阶段中；
图2表示了图1的细节；
图3示出了图1中所示的复卷机的卷绕站中的芯的轴线的理论位置“P0”和“P”；
图4是涉及可编程电子单元(UE)的简化框图；
图5至图10是涉及在根据本发明的复卷机中执行的检查的图。
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中所示类型的复卷机(RW)的操作。复卷机包括站(W)，该站(W)用于通过第一卷绕辊(R1)和第二卷绕辊(R2)对纸进行卷绕，该第一卷绕辊和第二卷绕辊使用相应的外表面限定压接部(N)，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)卷绕以形成卷(L)。幅(3)设置有一系列横向切口，所述切口将幅本身分成连续的各个片材，并且便于各个片材的分离。横向切口是通过一对预切割辊以本身已知的方式制成的，该预切割辊沿由纸幅(3)行进的路径布置在卷绕站(W)的上游。每个卷(4)包括围绕芯(4)卷绕的预定数目的片材。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目相对应的最大值。第三卷绕辊(R3)设置在卷绕站(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)、第二辊(R2)和第三辊(R3)的旋转轴线是水平的并且彼此平行，即相对于幅(3)行进所沿的方向横向定向。第三辊(R3)连接至致动器(A3)，该致动器允许第三辊从第二辊(R2)移动离开并且移动至第二辊(R2)，也就是说，该致动器允许第三辊从上述压接部(N)移动离开并且朝向上述压接部移动。所述辊(R1，R2，R3)中的每一者绕相应辊的连接至相应的驱动构件(M1，M2，M3)的纵向轴旋转。芯(4)借助于输送机被相继引入压接部(N)中，根据图1中所示的示例，该输送机包括布置在固定板(40)下方的机动化带(5)，该固定板与带(5)协作，迫使芯(4)沿直线路径(45)以滚动的方式移动。直线路径在布置有导引器(RF)的芯给送部分与布置在第一卷绕辊(R1)下方的支架(30)之间延伸。与所述路径(45)相对应，喷嘴(6)布置成供给胶粘剂，该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至芯本身，并将最后的卷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。
有利地，根据本发明，对在预定时间时站(W)中所形成卷的实际位置与同时沿预定路径形成的卷理论上应占据的位置之间进行比较。通过改变卷绕辊中的一个或更多个卷绕辊的角速度，对与实际位置和理论位置之间超过预定限定值的差异相对应的可能的位置误差进行校正。假设芯(4)的直线路径(RP)在压接部(N)的下游，则可以例如基于以下公式确定在每个时间“t”的卷的理论位置：
Figure BDA0002783317090000041
其中，P是在时间t处芯(4)的轴线的位置，t0是芯(4)进入压接部(N)中的时间，即芯(4)在该时间处穿行通过压接部(N)的预定点(P0)，Vp1是第一卷绕辊(R1)的圆周速度，并且Vp2是第二卷绕辊(R2)的圆周速度。位置(P)在预定的坐标系中确定。参照描述的示例，所述坐标系为二维笛卡尔坐标系，其中原点在竖向平面中的预定点(OS)中，该竖向平面即与辊(R1，R2，R3)的旋转轴正交的平面。例如，点(OS)是从第二卷绕辊(R2)的旋转轴线以预定值(例如200mm)间隔开的点。例如，点(OS)位于如图3中所示的所述轴线的右侧。如果第二卷绕辊(R2)为可移动类型的卷绕辊，即为移动到上部辊(Rl)以及从上部辊(R1)移动离开的类型的卷绕辊，则该点(OS)可以是例如属于第二卷绕辊(R2)的振荡轴线的点。
因为芯(4)进入压接部(N)的时间t0是已知的，并且辊(R1)和辊(R2)的外部直径和角速度也是已知的，所以t0、Vpl和Vp2的值是已知的。卷的理论位置(P)的计算由存储或输入t0、Vp1和Vp2的值的计算单元(PL)执行。
为了检测芯(4)的实际位置，例如，可以使用光学视觉系统，该光学视觉系统包括适于对卷绕站(W)中的芯(4)的图像进行拍摄的相机(5)。相机(5)定位成以便对所形成的卷的一个端部的图像进行拍摄。因此，由相机(5)检测的每个卷(L)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”算法执行的光强度的不连续性分析进行检测。这些算法基于原理，根据该原理，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 FHL 550控制器的OMRON FHSM 02相机实施了实验测试。相机(5)与可编程电子单元(UE)连接，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)提供所述坐标系中的卷的中心(CL)和直径。在该示例中，所述控制器(50)被编程为对穿行通过如前提及的检测的边缘(EL)的三点、优选为四点(H)的圆周的方程进行计算，并对该边缘的中心(CL)进行计算。由此计算的中心(CL)的位置被认为是卷绕站(W)中的卷(L)的实际位置。例如，所述时间“t”是致动器(A3)实现辊(R3)的下降时的时间。该时间“t”是已知的数据。
单元(UE)通过计算单元(PL)对计算的芯的轴线的理论位置(P)进行比较，从而以值和符号对值(P)与值(CL)之间的偏差(E)进行确定。特别地，单元(UE)对部段CL-P0的长度和部段P-P0的长度进行计算。偏差(E)是这些长度的在值和符号方面的差异。偏差(E)如果不为零，则表示卷的位置中形成了相对于位置(P)的误差，该卷应该理论上占据在所选的参照系中的位置(P)。
如果误差(E)超过预定限定值，则单元(UE)对辊(R1)与辊(R2)之间的相对速度变化进行控制，以使误差(E)回到比预设极限定值低的值。如果误差为正(如图6示意性所示，卷的实际位置相对于卷的理论位置前置)，则辊R1与辊R2之间的相对速度减小。相反，如果所述误差为负(卷L的实际位置在卷的理论位置之后)，则辊R1与辊R2之间的相对速度增加。例如，可以对辊(R2)的角速度单独进行修改。因此，例如，如果误差(E)为正，则辊(R2)的角速度被增加；如果误差(E)为负，则辊(R2)的角速度减小。
可以根据误差(E)的绝对值对辊(R2)的角速度的增加或减小进行预先确定。例如，如果E>5mm，则辊(R2)的角速度的增加或减小可以为0.3％。此外，例如，如果E＜5mm，则辊(R2)的角速度的增加或减小可以为0.1％。
优选地，值(E)通过在以预定次数“n”连续检测卷L的实际位置(例如n＝5)时检测到的误差的值的算术平均值被给出，使得在执行所述“n”次检测之后实施包括修改辊(R1，R2)的相对速度的纠正措施。换句话说，优选地，辊(R1，R2)之间的相对速度没有立即改变，而是在以预定次数“n”连续检测卷L的实际位置之后改变。
前述光学系统还可以用于对已完成的卷的送出阶段进行自动调节。
同样在这种情况下，对每个卷沿预定路径理论上应占据的位置与卷的实际位置之间进行比较。同样在这种情况下，预定路径是直线路径，该直线路径在卷绕阶段结束时卷的轴线占据的位置(在时间t0'处占据的位置)与下一时间t’时相同轴线所占据的位置(在与纸的卷绕预定量(例如300毫米)相对应的时间之后占据的位置)之间延伸。
假设芯(4)沿着直线路径(EP)行进，以下公式给出了一般时间t'处送出阶段中的卷的理论位置：
Figure BDA0002783317090000061
其中，P'是在时间t'处芯(4)的轴线的位置，t0'是卷绕阶段结束的时间，即纸幅在芯(4)上卷绕完成时的时间，Vp3是第三卷绕辊(R3)的外周速度，并且Vp2是第二卷绕辊(R2)的外周速度。位置P'在上述坐标系中被计算。因为时间t0'与完成预定量的纸在芯(4)上的卷绕的作为已知数据的时间相对应，所以t0'、Vp3和Vp2的值是已知的，并且辊(R3)和辊(R2)的外部直径以及角速度也是已知的。卷的理论位置(P)的计算由上述计算单元(PL)来执行。
在该阶段中，如前提及，由相机(5)产生的图像被处理，以对已完成的卷(LK)的端部的边缘进行检测。与相机(5)相关联的控制器(50)被编程为对穿行通过如前提及的检测的边缘的一组四个点(K1，K2，K3，K4)中的三个点的三个圆周的方程进行计算，并且对上述坐标系中的每个圆周的中心(C1，C2，C3)进行计算。根据本发明，控制器(50)被编程为将所有所述圆周中仅较小直径的圆周的中心呈现为有效中心(CE)。在图10中的图中，用实线画的圆周是具有最小直径的圆周(中心CE)，用点划线画的圆周是具有中间直径的圆周(中心C3)，用虚线画的圆周是最大直径的圆周(中心C1)。在图8和图10的图中，点“K4”是卷的最终边缘的点，该点总体可以与卷的其余部分保持一定距离。
可编程电子单元(UE)对部段P0'-CE与P0'-P'的长度之间的差异(E')进行计算，因此对值和符号方面的任何偏差或误差进行检测。如果误差为正(卷的位置相对于理论位置前置)，则第三卷绕辊(R3)的角速度减小。相反，如果误差为负(卷的实际位置在卷的理论位置之后)，则第三卷绕辊(R3)的角速度增加。同样在这种情况下，可以根据误差(E')的绝对值对辊(R3)的角速度的增加或减小进行预先确定。例如，如果E'>5mm，则辊(R3)的角速度的增加或减小可以为0.3％。此外，例如，如果E'＜5mm，则辊(R3)的角速度的增加或减小可以为0.1％。
优选地，同样在这种情况下，值(E')通过在以预定次数“n”连续检测卷L的实际位置(例如n＝5)时检测到的误差的值的算术平均值被给出，在执行所述“n”次测量之后实施包括修改辊(R2，R3)的相对速度的纠正措施。换句话说，优选地，辊(R2，R3)之间的相对速度没有立即改变，而是在以预定次数“n”连续检测卷L的实际位置之后改变。
因此，根据本发明的复卷机的特征在于光学装置(5，50)和可编程电子单元(UE)，光学装置(5，50)能够在预定的检测时间处对所述卷绕站(W)中的每个卷的实际位置进行检测，可编程电子单元(UE)连接至所述光学装置(5，50)，并且被编程为在所述检测时间处对所述实际位置与卷的预定理论位置进行比较，所述电子单元(UE)连接至所述电动马达(M1；M2；M3)中的至少一个电动马达(M1；M2；M3)，并且还被编程为当所述实际位置与所述理论位置之间的偏差(E；E')超过预先设定值时，对所述至少一个电动马达(M1；M2；M3)的角速度进行修改，所述至少一个电动马达(M1；M2；M3)的角速度根据所述偏差(E；E')的正号或负号而增加或减小，所述电子单元还被编程为在所述检测时间处对所述光学装置进行操作。
根据本发明，所述电子单元(UE)可以被编程为当所述实际位置与所述理论位置之间的偏差超过预先设定值时，对所述至少一个电动马达(M1；M2；M3)的角速度进行逐步修改。
此外，所述电子单元(UE)可以被编程为使驱动第二卷绕辊(R2)的马达(M2)的角速度改变，或者该电子单元可以被编程为使驱动第三卷绕辊(R2)的马达(M3)的角速度改变。
根据本发明，在卷从卷绕站(W)送出的阶段或卷形成阶段期间，卷的实际位置与卷的理论位置之间的偏差被检测。
根据本发明，所述电子单元(UE)被编程为根据在所述实际位置与所述理论位置之间的偏差(E，E')的值将所述至少一个电动马达(M1；M2；M3)的角速度修改了预定值。
实际上，在不脱离所采用技术的范围并且因此保持在由根据所附权利要求的本专利限定的保护范围内的情况下，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进行变化。

Claims (11)

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(R1)和所述第二卷绕辊(R2)适于通过所述第一卷绕辊(R1)和所述第二卷绕辊(R2)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(N)，所述纸幅(3)用于在所述卷绕站(W)中被卷绕成形成卷(L)，相对于所述纸幅(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，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纸幅(3)被给送的所述方向(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(A3)允许所述第三卷绕辊(R3)循环地移动离开所述压接部(N)以及朝向所述压接部(N)移动，使得在所述卷的生产期间所述第三卷绕辊(R3)的位置相对于所述第一卷绕辊(R1)和所述第二卷绕辊(R2)变化，并且其中，所述第一卷绕辊(R1)绕第一卷绕辊自身的连接至第一电动马达(M1)的轴旋转，所述第二卷绕辊(R2)绕第二卷绕辊自身的连接至第二电动马达(M2)的轴旋转，以及所述第三卷绕辊(R3)绕第三卷绕辊自身的连接至第三电动马达(M3)的轴旋转，所述复卷机的特征在于，所述复卷机还包括光学装置(5，50)以及可编程电子单元(UE)，所述光学装置(5，50)能够在预定的检测时间处对所述卷绕站(W)中的每个卷的实际位置进行检测，所述可编程电子单元(UE)连接至所述光学装置(5，50)并且被编程为在所述检测时间处对所述卷(L)的所述实际位置与所述卷(L)的预定的理论位置进行比较，所述可编程电子单元(UE)连接至所述第一电动马达(M1)、第二电动马达(M2)、第三电动马达(M3)中的至少一个电动马达，并且还被编程为当所述实际位置与所述理论位置之间的偏差(E；E')超过预先设定值时，对所述至少一个电动马达的角速度进行修改，所述至少一个电动马达的所述角速度根据所述偏差(E；E')的正号或负号而增加或减小，所述可编程电子单元(UE)还被编程为在所述检测时间处对所述光学装置(5，50)进行操作。
2.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述可编程电子单元(UE)被编程为当所述实际位置与所述理论位置之间的偏差超过预先设定值时，对所述至少一个电动马达的所述角速度进行逐步修改。
3.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述可编程电子单元(UE)被编程为使驱动所述第二卷绕辊(R2)的所述第二电动马达(M2)的角速度改变。
4.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述可编程电子单元(UE)被编程为使驱动所述第三卷绕辊(R3)的所述第三电动马达(M3)的角速度改变。
5.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，在卷形成阶段期间，所述卷(L)的所述实际位置与所述理论位置之间的所述偏差被检测。
6.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，在从所述卷绕站(W)送出所述卷(L)的阶段中，所述卷(L)的所述实际位置与所述理论位置之间的所述偏差被检测。
7.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述可编程电子单元(UE)被编程为：根据在所述实际位置与所述理论位置之间的所述偏差(E，E')的值而将所述至少一个电动马达的角速度修改了预定值。
8.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述可编程电子单元(UE)被编程为：如果所述实际位置与所述理论位置之间的所述偏差(E，E')超过5mm，则将所述至少一个电动马达的角速度修改0.3％。
9.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述可编程电子单元(UE)被编程为：如果所述实际位置与所述理论位置之间的所述偏差(E，E')不为零且小于5mm，则将所述至少一个电动马达的角速度修改0.1％。
10.根据权利要求1所述的复卷机，其特征在于，所述偏差(E，E')与在预定次数(n)的检测中所检测到的偏差的平均值相对应。
11.根据权利要求10所述的复卷机，其特征在于，检测的所述预定次数(n)为5次。
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