CN113165200B - 具有用于计算泊松比的装置的卷绕机及相关方法 - Google Patents

Abstract

机器(1；100)包括卷绕工位(3；101)，其适合于接收彼此同轴且彼此相邻的次级卷绕芯(T)。该机器还包括具有多个刀片(13；105)的切割装置(11；104)，其关于幅材(N)的进给方向布置在卷绕工位(3；101)的上游，并适合于将幅材纵切成多条幅材条带(S1‑S5)。还提供在线测量装置(81‑87)，用于测量幅材(N)的泊松比。

Description

具有用于计算泊松比的装置的卷绕机及相关方法

技术领域

本发明涉及对卷绕机的改进，特别涉及配备有切割构件的卷绕机或复绕机，该切割构件将所进给的幅材纵切成纵向条带以并行地产生多个卷绕材料卷筒，这些卷绕材料卷筒具有小于进入机器的幅材的宽度的轴向尺寸。特别地，本文公开的实施例涉及所谓的纵切复绕机。尤其特别地，本发明涉及对这样的复绕或卷绕机的改进，该复绕或卷绕机将来自初级卷筒或生产机器的幅材纵切成多个纵向条带，这些纵向条带被卷绕成次级卷筒。

本发明还涉及对将来自初级卷筒或生产机器的幅材卷绕或复绕成次级卷筒的方法的改进，每个次级卷筒由相应条带形成，该条带由初级卷筒的幅材纵切而来。

背景技术

在许多工业领域中，生产被卷绕成初级卷筒的幅材，即薄材料，该初级卷筒也称为母卷筒或母卷轴。为了生产打算随后使用的幅材的包装，通过复绕工艺或方法将初级卷筒的幅材退绕并复绕成较小直径的卷筒或卷轴。在一些情况下，在复绕期间，还借助于包括多个典型的盘形刀片或刀的切割装置将幅材纵切成多个相邻的纵向条带。这样，复绕机直接形成轴向尺寸小的卷筒。为此，包括纵向切割装置的复绕机也称为纵切复绕机。下面描述的实施例涉及这种类型的机器。

这些复绕机在工厂或生产线中用于处理非织造物、纸之类的层。这些材料被复绕成次级卷筒，可用作所谓的转换生产线中后续生产周期的半成品。通常，非织造物的次级卷筒用于进给转换机，用于生产婴儿尿布、卫生巾、失禁垫和类似产品。这些机器特别是考虑到物品的最终用途的情况下会非常复杂，需要高质量的卷筒，并且不允许使用有缺陷的材料。

在非织造物的特定领域中，但是在类似的领域中，例如在造纸领域中，初级卷筒可以由被称为“卷绕机”的机器成型，该机器由幅材成型线进给。

对于由这些机器生产的卷筒的用户而言，具有尽可能多的有关卷绕幅材特性的信息将是有用的。该信息对于幅材的生产者也是有用的，以便控制、修改、优化或在任何情况下干预幅材的生产工艺或初级卷筒的卷绕工艺。

发明内容

根据一个方面，公开了一种用于将幅材卷绕成多个次级卷筒的机器，该机器包括：卷绕工位，其适合于接收彼此相邻且彼此同轴的次级卷绕芯；必要时，具有多个刀片的切割装置，其布置在卷绕工位关于幅材进给路径的上游，并适合于将幅材纵切成多条幅材条带；在线测量装置，用于测量幅材的泊松比。

泊松比(或横向应变比)是用于度量经受纵向单向应力的材料的横向膨胀和收缩的温度相关系数。

在一些实施例中，可以不提供切割装置或其不起作用。在这种情况下，幅材在不用首先纵切成条带的情况下被卷绕成卷筒。

根据另一方面，提供了一种用于卷绕幅材的方法，包括以下步骤：

-沿着进给路径将幅材送入到卷绕工位，在该卷绕工位中插入一系列彼此同轴且彼此相邻的卷绕芯；

-沿着进给路径将幅材切割成多条幅材条带；

-卷绕幅材的条带并与之一起形成多个次级卷筒；

-在幅材沿着所述进给路径的向前移动期间检测幅材的泊松比。

出于多种原因，知道幅材的泊松比可能很有用。首先，这是一条可以提进给那些将使用卷筒进行转换并生产成品或半成品的人的有用信息。知道泊松比可以用于例如调节卷筒转换线的操作参数。此外，在某些情况下，知道幅材的泊松比可能会对修改、控制或管理上游生产参数很有用。例如，这对于将泊松比保持在期望值范围内，从而确保排出生产机器的产品质量稳定非常有用。通过测量实际的泊松比，可以对一个或多个上游生产参数起作用，例如，以减少或消除所测得的泊松比值与设定值之间的误差。

下面将参考附图描述本发明的机器和方法的其他特征和实施例。

附图说明

通过下面的描述和附图，将更好地理解本发明，附图示出了本发明的非限制性实施例。更具体地说，在图中：

图1、2和3是三个不同实施例中的复绕机(纵切复绕机)的示意性侧视图；

图4是将幅材纵切成纵向条带的区域的示意图；

图4A是图4中用字母A指示的细节的放大图；

图5是在卷绕期间两个次级卷筒的示意图；

图6是根据本文所述的实施例的用于计算复绕机中的幅材的泊松比的组件的示意图；

图7是示出用于计算泊松比的参数的示意图；而

图8是用于生产直接来自生产机器的幅材的卷筒的卷绕机的示意性侧视图。

具体实施方式

在下面的描述中，将具体参考由非织造物组成的幅材的加工。然而，应当理解，仅通过非限制性示例来指示这种类型的材料。本文所述的卷绕机器(例如卷绕机或复绕机)以及卷绕和复绕方法的各方面也可有利地应用于复绕非织造物以外的幅材的条带，例如塑料膜、纸张尤其是薄纸等。

下面将具体参考复绕机器的特别有利的实施例(更具体地而言是纵切复绕机)以及用于将来自初级卷筒的幅材在纵切(切割)成单独纵向条带之后卷绕成多个次级卷筒的相关方法。

下面参考纵切复绕机和相关复绕方法描述的一些特征和优点也可以有利地应用于卷绕机器，该卷绕机器直接从生产机器接收连续幅材并且在卷绕区域上游包括纵向切割系统，将幅材纵切成单独的纵向条带，每个纵向条带被卷绕成由相同幅材并行生产的多个卷筒中的相应卷筒。

首先参考图1的实施例，整体上用附图标记1指示的复绕机包括卷绕工位3，其中从初级卷筒BP上退绕出来的幅材N被卷绕在一个或多个次级卷筒BS上。P指示幅材N(例如非织造物)从初级卷筒BP朝向卷绕工位3的进给路径。幅材N的进给方向用F指示。次级卷筒BS围绕布置在卷绕工位3中的管状卷绕芯形成。

复绕机1的整体结构可以是已知类型的。因此，下面仅描述对理解本发明有用的主要部分。

更特别地，复绕机1是所谓的纵切复绕机，其接收完整的幅材并将其纵切成多个纵向条带，每个纵向条带均被卷绕到次级卷筒BS上。在卷绕工位3中，若干个次级卷筒BS彼此相邻并基本同轴地布置，每个次级卷筒BS接收并卷绕相应幅材条带。

在一些实施例中，卷绕工位3包括卷绕支架。在图1所示的实施例中，卷绕支架包括外围卷绕构件。这些外围卷绕构件可以包括两个卷绕辊5和7，它们一起形成卷绕支架。每个卷绕辊绕例如由马达控制的轴线旋转。为此，可以设置两个单独的马达或一个带有传动系统的马达。图1示意性地示出了用于控制卷绕辊5、7的马达8。

卷绕辊5、7的旋转轴彼此平行并且位于大致水平的平面上，以便次级卷筒BS可以通过重力而搁置在卷绕辊5、7上。也可以提供其他的卷绕构件，例如第三卷绕辊，其布置在卷筒BS上并具有可移动的轴线，以在卷绕周期中跟随次级卷筒BS的增长。附图标记9指示用于从卷绕工位3卸载次级卷筒BS的卸载系统。

复绕机1还包括切割装置11，该切割装置11包括与一系列相应的对向刀片15或对向辊共同作用的一系列盘形刀或刀片13。切割装置11可以以已知的方式配置。切割装置的示例例如公开在EP1245354、EP1245519、WO96/28285、WO96/28284和US2008/0148914中。

每个刀片13和每个对向刀片15可以在横向方向上，即在与幅材N的进给路径P正交的方向上进行调节，以切割适当宽度的幅材的纵向条带。图4示意性地示出了六个切割刀片13，其将幅材N纵切成五个纵向条带S1、S2、S3、S4、S5和两个横向切边R1、R2。纵向条带的数量仅是指示性的。通常，幅材N可被纵切成“n”个条带S1-Sn。

附图标记12指示用于检测刀片13在横向方向(即，正交于该图的平面)上的位置的装置。例如，装置12可以包括编码器，该编码器在刀片定位好时检测各个刀片的绝对位移。用于检测刀片位置的系统本身是已知的，因此在此不对其进行详细描述。从下面的描述中将显而易见的是，装置12不仅可用于检测和存储刀片位置以对其进行管理，而且还可用于确定幅材条带在用刀片13和对向刀片15纵切而形成其的区域中的宽度。

沿着幅材N的进给路径P，导向辊17、19、21可以布置在切割装置11的上游，并且导向辊23、25可以布置在切割装置的下游。导向辊的数量和位置仅作为示例给出。在一些实施例中，切割装置11上游的辊之一，例如辊17，可以是铺展辊，即所谓的弓形辊，其横向拉伸幅材N以去除皱纹或折痕。

复绕机1可以包括退绕机31，该退绕机31设置有用于退绕初级卷筒BP的构件。退绕机31可以是复绕机1的组成部分，也可以是与复绕机1组合的单独机器。退绕机31包括退绕构件，例如尾架，其轴向接合初级卷筒BP。在其他实施例中，如图1中示意性示出的那样，退绕机包括外围退绕构件33，其可以包括围绕皮带轮37、39驱动的一条或多条连续皮带35，这些皮带轮37、39之一(例如皮带轮37)是电动的。在图1中，附图标记38示意性地指示电动皮带轮的马达。可以设置导向辊41、43，以将幅材N导向弓形辊17。在其他实施例中，中央和外围退绕构件可以组合地设置。

图1的复绕机1设置有幅材评估系统，该幅材评估系统包括第一摄像头51和第二摄像头53。摄像头51、53可以容纳在地板PC下面的坑(复绕机1的主要结构立于该坑上)中，并且可以与幅材N的进给路径P相距一定距离地布置以成像幅材N的整个宽度。

摄像头51、53可以与照明装置结合。在所示的实施例中，为第一摄像头51提供了第一照明装置55，而为第二摄像头53提供了第二照明装置57。在图1的实施例中，第一摄像头51和第一照明装置55布置在进给路径P的相对侧上。因此，第一摄像头51采集幅材N的透明图像。反过来，摄像头53和第二照明装置57布置在进给路径P的同一侧上，因此第二摄像头53采集反射图像。“透明的”或“透明”是指幅材N在照明装置和摄像头之间通过，因此其关于摄像头是背光的。相反，“反射的”或“反射”是指在关于摄像头和照明装置的相对侧上布置对比网屏。有时，该网屏最好由一种辊组成，而幅材N围绕该辊被驱动。在这种情况下，摄像头的聚焦更容易。

如果摄像头不能在横向方向上成像整个幅材N，则为了分析幅材N的整个宽度，可以提供彼此对齐的多台摄像头(通常是两到四台)。

在图1的配置中，具有相应照明装置55、57的摄像头51和53布置在幅材N的进给路径P的最后段中，即紧接在第一卷绕辊5的上游。实际上，在摄像头所成像的区域与幅材条带被卷绕到次级卷筒BS上的点之间没有布置其他机械构件。以这种方式，可以在将幅材N卷绕在次级卷筒BS上时精确地拍摄幅材N的图像，而无需在幅材N上执行可能会导致缺陷或以其他方式改变幅材条带的特征的其他操作。

在其他实施例中，摄像头可以布置在比图1所示的地方更上游的位置，但是优选布置在切割装置11的下游。

在图1的示意图中，附图标记50指示金属检测器，该金属检测器可以位于切割装置或单元11的下游，例如位于导向辊23和25之间。在该位置上，可以检测是否存在例如可能从刀片和/或对向刀片分离而来的金属颗粒。

图2示出了根据本发明的复绕机1的第二实施例。相同的附图标记指示与参考图1所描述的那些部分相同或等同的部分，将不再对其进行描述。在图2的实施例中，两个摄像头51、53分别设置有相应照明装置55和57，其适合于采集透明和反射图像，类似于图1所示。然而，在该第二实施例中，两个摄像头51、53沿进给路径P布置在稍稍上游的位置，并且更确切地说，布置在被布置在卷绕辊5之前的两个导向辊23、25之间。这允许将具有相应照明装置63的第三摄像头61直接布置在第一卷绕辊5的上游。在该实施例中，第三摄像头61拍摄反射图像。它可以设置成成像幅材N与卷绕辊5接触的那部分，或者如图5所示，幅材N与漫射或反射网屏65接触的那部分，例如直接邻近卷绕辊5的那部分。

参考图1和2描述的摄像头的布置和数量仅以示例方式给出，其他布置也是可行的。例如，图3示出了复绕机1，其与先前的复绕机的不同之处主要在于摄像头的不同布置。在这种情况下，第一反射摄像头53被设置有如图1所示地布置的相应照明装置55，而第二摄像头61被设置有如图2所示地布置的相应照明装置63，但是没有摄像头51。

在未示出的其他实施例中，基于反射或者优选地基于透明系统，可以仅提供一个摄像头(或摄像头阵列)。

摄像头可以与以附图标记71示意性表示的可编程控制和处理单元(例如PLC或计算机)对接。可编程单元71收集并处理(实时或延迟时间)由复绕机1所设置有的摄像头拍摄的图像。

例如，可以对图像进行处理，以识别幅材N中的任何缺陷或临界点。由于摄像头被布置成成像幅材N在非常接近卷绕点(卷绕辊5、7)的区域中的条带，所以既可以例如当将幅材纵切成条带时识别在最近的处理步骤中在幅材上产生的缺陷，又可以精确地定位所检测到的缺陷位于哪一个次级卷筒BS中。

一般而言，本文所述的摄像头系统的目的是在幅材形成过程和幅材处理过程结束时检查幅材，以便检测由于这两个过程(幅材形成和其处理，例如其切割和复绕)而引起的缺陷。因此，该系统不用于准备那种允许操作者在复绕阶段从幅材中去除缺陷的缺陷图，而是用于认证由非织造物或其他幅材N的制造商所生产的次级卷筒BS的质量。

复绕机1中摄像头的这种创新布置具有许多优点，下面列出其中一些优点。

例如，该系统可以核实复绕机的操作者已经有效地去除了由安装在卷绕机上游的第一视觉系统(和/或金属检测器)(未示出)检测到的所有缺陷。实际上，有可能发生这样的情况，即错误地将原本打算丢弃的产品卷绕到原本用于销售的次级卷筒BS中。例如，当开始生产某种类型的非织造物时，由于技术原因，会生产出非压延的非织造物，它们原本是要被浪费的，通常不包括在复绕过程中，但是由于操作者的失误，它可能会卷绕在原本用于销售的次级卷筒上。根据本发明的摄像头的创新布置防止了这种情况。

如上所述布置的摄像头允许核实在切割和复绕过程中没有形成纵向折痕。实际上，在幅材N已经被纵切成条带S1-Sn之后，还由于在复绕步骤中幅材的速度明显高于在成形步骤中幅材的速度(大约高2-3倍)的事实，可能会形成纵向折痕。这些是由于空气动力学效应而形成的，该空气动力学效应在幅材高速前进时存在，而在幅材低速前进时消失。也就是说，折痕是在正常卷绕时形成的，但是当卷绕次级卷筒的外层时消失。

实际上，当复绕机处于减速斜坡步骤时，即，当幅材的速度降低时，卷绕次级卷筒BS的外匝。因此，对次级卷筒BS的外部进行简单的目视检查不能识别卷筒内部是否具有纵向折痕。相反，本文描述的摄像头的布置使得有可能独立于缺陷出现的步骤来识别该缺陷。

本文所述的摄像头的布置允许检测条带由于空气动力学效应而引起的任何横向移动。因为这些移动可能会损坏卷筒头的平整度，所以必须避免它们。可以很容易地检测到此缺陷，并可以采取措施避免损害次级卷筒的质量或丢弃该卷筒。下面将参考具体实施例描述可用于控制这些现象的方法的更多细节。

上述摄像头的布置允许控制切削刃的质量，以便监视盘形刀片13的切削刃的磨损。

摄像头还允许核实刀片13是否已经停止切割，从而损害了在卷绕周期中卷绕的整个辅助BS卷筒系列的良好质量。实际上，如果刀片13之一停止切割，则整个机器很容易发生卷绕，这会损害整个系列卷筒的卷绕。

摄像头还允许检查所有条带S1-Sn的存在，并核实它们是否沿期望的方向移动以形成相应次级卷筒BS。如果由于任何问题(条带断裂或其他问题)，条带的路径发生了变化，并且条带开始被卷绕在另一个机械构件上，则将导致复绕机构件出现故障和破损，从而造成停机时间增加和产量损失。因此，如上所述那样通过使用摄像头来迅速通知这种情况在节省时间和减少维护成本及备件方面具有显着的优点。

摄像头可以构成用于测量条带的宽度和各条带S1-Sn之间的所谓缩颈的宽度(即在相邻纵向条带的边缘之间由于服从幅材张力的其横向收缩而导致的相互距离)的系统。缩颈是一个条带的边缘与相邻条带的边缘之间的距离。下面将参考一些特定的操作方法进一步说明该方面。

出于各种原因，确定缩颈是有用的。特别地，尽管不是排他地，但确定给定幅材的缩颈有助于预测用不同配方生产的幅材的缩颈。

有时，在通过使用次级卷筒BS的幅材生产的尿布或其他成品中发现缺陷。例如，可能发现被困在尿布层中的昆虫。在这种情况下，总是很难确定缺陷是在非织造物或其他幅材N的制造商的工厂产生的，还是在生产尿布或其他成品的加工厂中产生的。在这种情况下，利用紧接在卷绕之前安装的视觉系统，更容易核实职责。

卷绕的幅材的条带宽度是次级卷筒BS的质量指标。形成次级卷筒BS的条带宽度越恒定，卷筒的质量就越高。在其他成分(如胶水、松紧带、绒毛等)沉积在生产成品(尿布或其他产品)的转换机中退绕的幅材上的情况下，此条件是必要的。实际上，如果幅材比所示的窄，则存在沉积的成分离开正在退绕的幅材的边缘并且不与其连接的风险。视觉系统通过即时计算幅材条带的宽度，可以认证卷绕在每个次级卷筒BS内部的幅材条带的宽度处于允许的范围内。取决于该允许量，如有必要，可以将次级卷筒BS分类为不同的质量等级，例如，第一选择卷筒和第二选择卷筒。

不使用本文所述的幅材评估系统，仅通过破坏待评估的次级卷筒来核实宽度是可行的。即，该质量测试是破坏性测试，因此当前仅随机进行。用于评估幅材的新系统避免了这些弊端，并节省了材料，因为它避免了破坏性检查，还允许测试所有生产的卷筒，而不仅是随机地测试一些样品。

卷筒质量的另一个指标是其端面的平整度。形成各个次级卷筒BS的各个条带S1-Sn的边缘的绝对位置的测量是次级卷筒BS的端面的平整度的间接指标。幅材的评估系统允许通过控制幅材条带的边缘位置，将次级卷筒BS的这一特征也保持在控制之下。

本文所述的幅材评估系统还具有其他优点。

实际上，内部具有缺陷的次级卷筒BS由包装机分类，使得它们不作为优质卷筒出售，而是在物流系统中走不同的路径。例如，它们可以作为次品卷筒出售，也可以用于回收原材料。因此，基于缺陷的存在对次级卷筒BS进行分类。根据现有技术，该分类基于安装在卷绕机之前的视觉系统的信号，并且基于卷筒BP进入次级卷筒的分布图。该图基于刀片13的位置和卷绕在卷绕周期中卷绕在每个系列的次级卷筒BS上的幅材的标称长度而准备的。然而，跟踪初级卷筒BP的图也会受到难以评估的参数的影响，这些参数例如是：

a.幅材由于卷绕机中的卷绕张力以及在复绕步骤中的卷绕张力而导致的伸长，

b.在复绕步骤中丢弃的幅材的长度，

c.由于非织造物的高值泊松比以及卷绕张力(在卷绕机中)和在复绕步骤中的卷绕张力而导致的幅材的横向收缩。当幅材受到张力时，这种收缩导致缺陷朝向中心线移动。因此，当绘制图时，难以精确地确定纵向切口的位置，因此难以确定哪个次级卷筒BS将发生在卷绕机上游检测到的缺陷。

d.在退绕初级卷筒BP并复绕成次级卷筒BS的步骤中，弓形辊17趋向于使幅材变宽，即趋于使缺陷从中心线移开。因此，在卷筒分布图中，很难准确地确定次级卷筒的“边界”，并且这使得很难知道缺陷是否与一个或另一个次级卷筒有关，特别是如果在边界区域中发现了缺陷尤其如此。本文公开的新系统允许直接读取缺陷及其位置，从而使得可以知道在哪个卷筒上发生特定缺陷。

为了借助于切割装置11的刀片或刀13将幅材N纵向切割成纵向条带S1-Sn，必须对幅材施加纵向张力。一旦幅材N已经被纵切成纵向条带，由于由纵向牵引力引起的横向收缩，每个条带的宽度小于形成所述条带的刀片13的切削刃之间的距离。也就是说，切割后的条带由于张力和幅材的高值泊松比而收缩。

该现象示意性地示出在图4A中。两个相邻条带的相邻边缘之间的距离称为“缩颈”，在图4A中用NI指示。在图4A中示出了在条带S2的纵向边缘B2和相邻条带S3的纵向边缘B3之间的缩颈。

在本文所述类型的复绕机1中，刀片13和相应的对向刀片15在横向上的定位由计算机或可编程控制单元71控制，该计算机或可编程控制单元71基于要生产的幅材N的纵向条带S1-Sn的宽度来计算刀片应位于的不同位置。用于定位刀片13的计算程序要求操作者输入数据，包括待获得的每个条带的宽度和收缩值(缩颈值)。每个刀片被定位在缩颈的中心线上(或处于这样一个中间位置，其至刀片13左侧的部分缩颈与条带S1-Sn至刀片13左侧的宽度成比例。所述刀片，而在刀片13右侧的部分缩颈与所述刀片右侧的条带宽度成比例。其他替代比例标准也是可行的。

此外，市场需求之一是，在次级卷筒BS中，至少有两个原因，管状卷绕芯没有任何部分突出到卷筒的平坦表面之外。

首先，当次级卷筒BS被包装并准备好运送到转换工厂时，它们以其旋转轴处于竖直位置的方式堆叠，以便在运输过程中卷筒不会呈椭圆形。为了使卷筒堆叠稳定，管状卷绕芯不得从卷筒轴向突出。

其次，在转换步骤中，当将次级卷筒BS退绕以生产最终产品(例如尿布、卫生巾、湿纸巾和其他物品)时，将它们定位于转换机的退绕芯轴上。正确的轴向位置通过面对提供在芯轴上的轴向基准放置管状卷绕芯来确定。管状卷绕芯关于卷筒平端面的任何突出都会导致定位错误，对成品的生产产生负面影响。

尽管可以轻松评估带材宽度值，但由于它们代表了生产的目标，因此很难确定缩颈值。缩颈的宽度受许多因素影响，这些因素包括：幅材的机械性能；与缩颈相邻的条带的宽度；复绕过程中幅材的温度；幅材所经受的张力；弓形辊17或任何其他系统对放大幅材的效应。

关于条带和缩颈宽度的数据由应该将次级卷筒BS的管状卷绕芯切割并定位在卷绕棒或轴上的机器来使用，然后将卷绕棒或轴插入卷绕工位3中以围绕每个管状卷绕芯成型相应的次级卷筒BS。根据上述数据，通过切割具有较大轴向长度的管子来形成管状卷绕芯，并将其定位在卷绕棒或轴上，使得卷绕芯的边缘与卷筒的平坦表面对齐。这些预备操作可以借助于例如在US8096948和US 6655629中公开的已知机器来执行，更多细节可以参考这些文献。

根据现有技术，基于工作经验或基于逐次逼近的尝试来估算缩颈。这种方法不能令人满意。

通过幅材评估系统，本文所述的复绕机的一些实施例允许测量在适当位置且优选紧接在卷绕点之前纵切成纵向条带S1-Sn的幅材N的边缘的位置，以便将必要的数据传输到准备在其上插入管状卷绕芯的卷绕棒或轴的机器。目的是循环闭合包括以下步骤的操作链：

-定位刀片13和对向刀片15以切割幅材N，

-切割管状卷绕芯，

-将管状卷绕芯定位在卷绕棒或轴上，

-考虑到上述的收缩及其上述原因，将幅材的条带卷绕到次级卷筒BS中。

实质上，在将幅材N切割并纵切成纵向条带S1-Sn之后，本文所述的幅材N评估系统允许准确地检测每个纵向边缘(例如，图4A中的边缘B2、B3)的位置，然后确定或核实每个条带宽度和每对相邻条带之间的缩颈NI(请参见图4A)。基于这些数据，可以准备正确轴向长度的管状卷绕芯，并将其精确地定位在相应的卷绕棒或轴上。以这种方式，管状卷绕芯的边缘将与条带S1-Sn的边缘重合，而不需要操作者干预以处理和输入数据。因此，每个管状卷绕芯的端部关于相应的次级卷筒BS的平坦表面必定处于正确的位置。

可以借助于机器1设置有的一个或多个摄像头来检测在切割装置11下游的条带S1-Sn的纵向边缘的位置。

为了更好地理解上面所解释的内容，在图5中示意性地示出了一对次级卷筒BS1、BS2，幅材N的两个条带S1和S2分别卷绕在其上。B1和B2指示条带S1和S2彼此相邻的纵向边缘。次级卷筒BS1、BS2卷绕在管状芯T上，其插入并锁定在卷绕棒或轴A上。该轴可以以已知的方式(例如气动方式)膨胀。可以将数量不定的管状卷绕芯安装到轴上，这个数量与同时形成的次级卷筒的数量相对应。

如图5的示意图所示，其中以局部剖视图示出了卷筒BS1，管状芯T的端部在头部表面的内侧或优选地与头部表面(即次级卷筒BS1、BS2的平坦前表面BSF1和BSF2)齐平。以此方式，管状卷绕芯T不构成对次级卷筒BS的后续处理和转换的障碍。

根据本文所述的方法，可以使用不同的技术来检测缩颈NI，即，相邻纵向边缘B2、B3(图4A)或B1、B2(图5)之间的距离。例如，可以使用视觉系统，该视觉系统包括至少一个摄像头或彼此对齐的几个摄像头，如参考图1、图2和图3所述。有利地，一个或多个摄像头可以被布置成成像紧接在卷绕点上游纵切成条带的幅材N，例如如图1中针对摄像头51或图2和图3中针对摄像头61所示。以此方式，关于条带S1-Sn的宽度和缩颈的尺寸的数据被精确地确定并且不能由于卷绕之前的进一步处理而被修改。

代替使用摄像头和相关的图像处理软件，为了确定条带S1-Sn的宽度和缩颈，可以使用其他替代系统，例如激光扫描仪、光电管、静电系统等。

在复绕机1的一些实施例中，幅材评估系统可包括用于测量泊松比即横向应变系数的装置。图6示出了复绕机1的一些部分的简化图，其中幅材N的评估系统的构件的可能布置对于检测泊松比是有用的。在图6中，相同的附图标记指示已经参考图1至图3描述过的部分。用于测量泊松比的评估系统元件可以包括第一装置81，该第一装置81用于获取关于幅材在进给路径P的第一位置上的第一宽度(即，关于进给方向的横向尺寸)的信息。还可以提供第二装置83，用于获取关于幅材在进给路径P的第二位置上的第二宽度的信息。装置81和83可以是摄像头或摄像头的线性布置，或适合于检测幅材N的宽度的上述类型的任何其他装置。装置81、83还可包括以上参考图1至图3的示意图所描述过的一个或多个摄像头，例如摄像头51、53、61。

在图6的示意图中，第一装置81所布置在的第一位置紧邻切割装置11的下游或放置在切割装置11处。以此方式，可以检测通过纵向切割幅材N而获得的每个单独的条带S1-Sn的宽度，或者仅检测一个或一些条带的宽度。第二装置83布置在第一装置的下游，并且在图6的示例中，布置在卷绕辊5的前方。

装置81和83的上述两个位置仅作为示例给出，可以提供不同的位置。一般而言，这两个位置使得幅材的进给速度在两个位置上略有不同，以便幅材经受纵向伸长，从而经受由于不同进给速度引起的张力而导致的横向收缩。

尽管在图6中将测量幅材的宽度的两个位置布置在切割装置11的下游(或在切割装置11处)，但是在未示出的其他实施例中，在切割装置11的上游检测该宽度和进给速度，以便在将幅材N纵切成条带S1-Sn之前计算幅材N的泊松比。例如，装置81可以与退绕机31的退绕构件33相关联。

可以首先通过检测盘形切割刀片13的切削刃的位置来测量条带的宽度。在这种情况下：第一测量位置与盘形切割刀片13沿着幅材进给路径的位置重合，并且第一测量装置可以是检测盘形切割刀片13的横向位置(即，与幅材进给方向正交的方向上的位置)的装置。

还可以提供一对以上的装置来例如在切割装置的上游和下游检测幅材的宽度。

为了计算泊松比，还设置有：第一测量装置85，用于测量幅材N在进给路径的第一位置上的第一进给速度；以及第二测量装置87，用于测量幅材N在进给路径的第二位置上的第二进给速度。速度测量装置85、87可以包括例如激光系统(在市场上已知)，或者用于测量与幅材N接触并且其圆周速度等于幅材的圆周速度的旋转构件的转速的装置。为此，例如可以设置感应传感器、检测沿辊圆周适当布置的一个或多个反射面的激光器、检测沿辊圆周适当布置的一个或多个磁体的磁传感器。

用附图标记81和83示意性指示的装置可以是上述一种或多种用于确定幅材N或幅材N纵切成的条带S1-Sn的边缘的位置的装置。

在一些实施例中，如图6示意性所示，布置装置81和85的第一位置可以与盘形刀片13和对向刀片15进行纵向切割的点匹配。这样，条带的宽度等于切割条带的刀片的切削刃之间的距离。在这种情况下，装置81可以直接就是检测刀片13的切削刃的位置的装置。因此，不需要其他的检测部件来知道条带在第一位置上的宽度。

在第一位置上，可以通过光学部件检测纵向速度。或者，在对向刀片由被幅材N包裹的对向辊形成的情况下，如果幅材N与对向辊之间没有相对滑动，则幅材N的速度可以等于对向辊的圆周速度。可以轻松地检测到对向辊的旋转速度。

图7示意性地示出了幅材N在进给路径的第一位置和第二位置上的两个部分。更特别地，处于第一位置的幅材由实线指示，而处于第二位置的幅材由虚线指示。由于施加到幅材上的牵引力(例如，由于两个位置的进给速度不同而引起的)，幅材在纵向上伸长而在横向上收缩，如图7所示。

泊松比由以下公式给出：

其中L1和L2是幅材N在第一位置上的长度(在纵向MD上的尺寸)和宽度(在横向CD上的尺寸)。值ΔL1和ΔL2是由于幅材在两个位置之间的段中要经受的牵引力而导致的长度和宽度的变化。

根据与幅材的速度和长度相关的运动学公式，可以轻松地得出以下定义泊松比CP的公式：

其中(另请参见图7)：

L2a是由用以获取有关幅材宽度信息的第一装置所检测到的幅材宽度，

L2b是由用以获取有关幅材宽度信息的第二装置所检测到的幅材宽度，

V1a是幅材在第一位置上的进给速度，

V1b是幅材在第二位置上的进给速度。

在上面的描述中，已经具体参考了包括卷绕工位的纵切复绕机，该卷绕工位被进给有一系列的幅材条带，该幅材条带是通过纵向切割来自在退绕机中退绕的初级卷筒的幅材而获得的。上述某些特征还可用于直接从变形机(例如连续纸生产机或用于生产非织造物的机器)中接收连续幅材的卷绕机中。

图8示出了这种类型的卷绕机100的示意图。机器100包括卷绕工位101，该卷绕工位101例如适合于接收彼此相邻并同轴的次级卷绕芯。再次在该实施例中，如在先前的情况中一样，卷绕芯可以插入到可膨胀的卷绕棒或轴上。卷绕机100还包括具有多个刀片105和一个或多个对向刀片107的切割装置104。切割装置104关于幅材N的沿着进给路径P的进给方向布置在卷绕工位的上游，并且被配置为将幅材N纵切成多个条带S1-Sn。

卷绕工位101可包括卷绕辊103，来自切割装置104的幅材条带围绕辊103被驱动。导向辊109、111、113、114和115可以沿着幅材N的进给路径P布置在切割装置104的上游和下游。

在一些实施例中，卷绕机100包括幅材评估系统。该评估系统可以包括例如金属检测器125，其具有与参考图1所描述的金属检测器50相同的功能。该金属检测器可以沿着进给路径P在导向辊114和115之间的段设置，最好设置在切割装置104的下游。

附加地或替代地，幅材评估系统可以包括一个或多个摄像头，如参考图1至图3所述。在图8中，示出了两个摄像头121和122，出于与上述相同的目的和原因，其布置成成像在切割装置104下游的幅材进给路径，并且最好尽可能地靠近卷绕辊103。用附图标记123和124示意性指示的相应照明装置与这两个摄像头121、122相关联。包括摄像头121和照明装置123的光学系统以透明方式工作，而包括摄像头122和照明装置124的光学系统以反射方式工作。仅以示例的方式给出了摄像头的数量和布置，在进一步的实施例中，可以提供更多数量的摄像头或其不同位置。

摄像头可以是固定的或可移动的，例如关于幅材进给路径可横向(即垂直于图8)移动。此外，每个摄像头121、122可以是横向于进给路径P对齐的一组摄像头或摄像头线性阵列之一。

摄像头可以用于执行参考前述实施例所描述的功能，尤其还用于确定泊松比，管理幅材的缩颈并执行上述其他功能。除摄像头外，卷绕机还可以包括用于检测幅材的进给速度和切割刀片位置的装置，例如用于计算泊松比的装置。

已经参考各种具体实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离所附权利要求所限定的保护范围的情况下，可以进行许多修改、改变和省略。

例如，在上述实施例中，总是提供将幅材纵切成条带的切割装置，并且将条带卷绕在并行且同时在卷绕工位中形成的多个次级卷筒中。然而，在其他实施例中，机器可以不具有切割装置，或者切割装置可能不起作用。在这种情况下，在卷绕工位中形成的次级卷筒的轴向长度等于进给到机器的幅材的宽度，但是例如可以具有比进给幅材的母卷筒的直径更小的直径。即使在这种情况下，也可能有利于在线(即在进给幅材的同时)测量泊松比，以便具有对上述目的或对有益于幅材制造商和/或有益于下游卷绕次级卷筒的转换过程的其他目的的实时值。

Claims (9)

1.一种用于将幅材(N)卷绕成多个次级卷筒(BS)的机器(1；100)，其包括：

幅材进给路径(P)；

卷绕工位(3；101)，其适合于接收一个或多个次级卷绕芯(T)并在其周围形成幅材的次级卷筒；

在线测量装置(81-87)，其用于测量幅材(N)的泊松比，其中，所述在线测量装置适合于测量沿着所述进给路径(P)进给的幅材上的泊松比；

其中用于测量泊松比的所述在线测量装置(81-87)以组合方式包括：

第一测量装置(85)，其适合于测量幅材(N)在幅材(N)朝向所述卷绕工位(3)的进给路径(P)的第一位置上的第一进给速度，所述第一位置紧邻切割装置(11)的下游或放置在切割装置(11)处；

第二测量装置(87)，其适合于测量所述幅材(N)在幅材(N)朝向所述卷绕工位(3)的进给路径(P)的第二位置上的第二进给速度，该第二位置位于所述进给路径的第一位置的下游；

第一装置(81)，其适合于获取关于幅材(N)在所述进给路径(P)的第一位置上的第一宽度的信息；

第二装置(83)，其适合于获取关于幅材(N)在所述进给路径的第二位置上的第二宽度的信息。

2.根据权利要求1所述的机器，还包括切割装置(11；104)，其具有多个刀片(13；105)，关于幅材(N)的进给方向布置在所述卷绕工位(3；101)的上游，并适合于将幅材纵切成多条幅材条带(S1-S5)。

3.根据权利要求1所述的机器，包括可编程处理单元(71)，其被配置为基于以下公式来计算泊松比：

其中：

L2a是由用于获取关于幅材(N)的宽度信息的所述第一装置(81)所检测到的幅材宽度，

L2b是由用于获取关于幅材(N)的宽度信息的所述第二装置(83)所检测到的幅材宽度，

V1a是幅材在所述第一位置上的进给速度，

V1b是幅材在所述第二位置上的进给速度。

4.根据权利要求2所述的机器，其中用于测量泊松比的所述在线测量装置适合于测量借助于所述切割装置形成的幅材条带的泊松比。

5.一种用于卷绕幅材的方法，包括以下步骤：

沿着朝向卷绕工位(3；101)的进给路径(P)进给幅材(N)；

卷绕所述幅材并用其形成多个次级卷筒(BS)；

在幅材沿所述进给路径(P)向前移动时，以下列方式测量沿着所述进给路径(P)进给的该幅材的泊松比：

测量幅材(N)在幅材(N)朝向所述卷绕工位(3)的进给路径(P)的第一位置上的第一进给速度，所述第一位置紧邻切割装置(11)的下游或放置在切割装置(11)处；

测量所述幅材(N)在幅材(N)朝向所述卷绕工位(3)的进给路径(P)的第二位置上的第二进给速度，该第二位置位于所述进给路径的第一位置的下游；

获取关于幅材(N)在所述进给路径(P)的第一位置上的第一宽度的信息；

获取关于幅材(N)在所述进给路径的第二位置上的第二宽度的信息。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：将幅材沿着所述进给路径(P)切割成多条幅材条带(S1-S5)；并且其中在每个卷绕周期中，在所述卷绕工位中插入一系列卷绕芯，所述卷绕芯彼此相邻并且彼此同轴，所述幅材条带卷绕在所述卷绕芯上以同时形成一系列次级卷筒。

7.根据权利要求5所述的方法，其中根据以下公式计算泊松比：

其中：

L2a是在所述第一位置上的幅材宽度，

L2b是在所述第二位置上的幅材宽度，

V1a是幅材在所述第一位置上的进给速度，

V1b是幅材在所述第二位置上的进给速度。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其中在所述进给路径的位于切割装置(11；104)下游的一部分中检测幅材的泊松比，所述切割装置将幅材(N)切割成幅材条带(S1-S5)。

9.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其中从初级卷筒(BP)退绕幅材(N)。

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