CN117223888A - 一种卷烟机供纸装置及纸张力控制方法 - Google Patents

Abstract

一种卷烟机供纸装置及纸张力控制方法，供纸装置包括盘纸输出机构、拉纸辊和送纸辊以及多个导纸辊，在拉纸辊和送纸辊之间的纸带输送路径上设有用于向纸带提供张紧力的张紧机构，张紧机构包括一个水平设置的用于配合纸带的张紧辊，所述的张紧辊连接有用于引导其竖向运动的引导杆，并依靠重力自由作用在纸带上，以通过张紧辊的上下浮动维持纸带的张紧力稳定。张紧辊依靠重力作用在盘纸上，采用在竖直方向上下浮动的张力调节方式，在盘纸松紧度变化时能够快速响应。张紧辊对盘纸的作用力方向和作用力大小始终不变，能够为盘纸提供恒定的张紧力。从而不需要频繁调整拉纸辊转速，减少了对盘纸的冲击，提高了盘纸输送的稳定性。

Description

一种卷烟机供纸装置及纸张力控制方法

技术领域

本发明涉及卷烟机生产设备，具体的说是一种卷烟机供纸装置及纸张力控制方法。

背景技术

卷烟机供纸装置的作为是为卷烟机的卷制机构提供包卷烟草的用纸（通常称为盘纸），在卷制之前，盘纸通常还要经过印刷、加钢印等操作。受盘纸材料、机械速度、机械传动等因素影响，盘纸的张力会出现变化。盘纸张力过大或过小则易产生盘纸断、跑条等故障，同时钢印发生偏移。因此，需要用相应的张力控制机构来保持盘纸在输送过程中的张力恒定。

为补偿盘纸张力变化，多采用张紧辊压在盘纸上对盘纸提供张紧力。现有的张力控制机构中，张紧辊均连接在摆臂上，依靠重力或弹簧力根据盘纸松紧度变化而摆动，以保持对盘纸张紧。随着摆臂旋转摆动，其分担的作用力分量会随之变化，张紧辊对盘纸的作用力大小也随之改变。因而这种张紧辊对盘纸的张紧力不是恒定的，只能在一定程度上补偿盘纸张力变化。为保持盘纸张力恒定，就要求在张紧辊的摆臂转动时，尽可能及时的调整驱动盘纸输送的拉纸辊的转速，以及时调整张力使张紧辊恢复原位。

这种方式频繁调整拉纸辊转速，会对输送过程中的盘纸产生冲击，导致输送不稳定，易造成盘纸拉损、褶皱、跑偏等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服需要频繁调整拉纸辊转速导致输送不稳定的缺陷，提供一种卷烟机供纸装置及纸张力控制方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种卷烟机供纸装置，包括用于放置盘纸并引出纸带的盘纸输出机构、用于向盘纸输出机构引出的纸带提供动力的拉纸辊和送纸辊，以及布置在拉纸辊和送纸辊之间的多个用于改变纸带走向的导纸辊，所述的拉纸辊和送纸辊在纸带输送方向上分别布置在用于对纸带进行处理操作的处理机构前后两侧，在拉纸辊和送纸辊之间的纸带输送路径上设有用于向纸带提供张紧力的张紧机构，所述的张紧机构包括一个水平设置的用于配合纸带的张紧辊，所述的张紧辊连接有用于引导其竖向运动的引导杆，并依靠重力自由作用在纸带上，以通过张紧辊的上下浮动维持纸带的张紧力稳定。

在纸带输送路径上，所述张紧辊的前后两侧均设有导纸辊，并且张紧辊前后两侧的导纸辊之间的水平距离等于所述张紧辊的直径，使引入张紧辊以及从张紧辊引出的纸带均沿竖直方向传输。

所述张紧辊的辊轴两端均连接有引导杆，且两个引导杆通过连动机构连动，使张紧辊两端同步升降。

所述的连动机构包括两个气体容器，每个气体容器内均设有能够沿其内腔上下运动的活塞，所述活塞将气体容器分隔为相互密闭隔离的上腔室和下腔室；其中一个气体容器的上腔室与另一个气体容器的下腔室连通，而下腔室与另一个气体容器的上腔室连通；所述张紧辊两端的引导杆分别与两个气体容器内的活塞连接。

所述的引导杆从气体容器的下方穿入气体容器内，并经过活塞后从气体容器的上方穿出；气体容器的上下两端与引导杆密封配合，并对所述引导杆形成导向。

所述的引导杆处设有用于检测张紧辊上下移动幅度的位移检测机构。

所述的位移检测机构为分别对应于在张紧辊行程上下限位置和原始位置的接近传感器。

所述的拉纸辊由伺服电机驱动，并连接有转速检测编码器。

本发明还提供一种纸张力控制方法，在供纸过程中，利用所述张紧辊在重力作用下对纸带的压紧作用维持纸带的张力稳定，并在此过程中，通过位移检测机构检测张紧辊的上下移动幅度；依据张紧辊上下移动的幅度控制所述拉纸辊的转速；控制拉纸辊转速的具体方法为：

（1）、当张紧辊上下移动的幅度达到设定的限值时，控制拉纸辊提高转速或降低转速，使张紧辊恢复原位后，再将拉纸辊的转速恢复至调整之前；

（2）、当张紧辊连续达到同一方向设定限值的次数超过预定值时，根据设定限值位置到张紧辊原始位置的距离和张紧辊达到设定限值的时间计算纸带线速度差值和拉纸辊转速差值，并基于拉纸辊转速差值增大或减小拉纸辊转速，该转速作为下次调整的初始转速。

在所述步骤（2）中，张紧辊达到设定限值的时间为前一次调整拉纸辊转速使张紧辊回到原位后，从张紧辊第一次偏离其原始位置，到张紧辊运动到设定限值所用的时间。

本发明的有益效果是：张紧辊依靠重力作用在盘纸上，采用在竖直方向上下浮动的张力调节方式，在盘纸松紧度变化时能够快速响应。张紧辊对盘纸的作用力方向和作用力大小始终不变，能够为盘纸提供恒定的张紧力。因此，可仅在张紧辊运动到其行程限位后再通过调整盘纸输送速度使其恢复到原来位置，从而不需要频繁调整拉纸辊转速，减少了对盘纸的冲击，提高了盘纸输送的稳定性。

附图说明

图1是本发明卷烟机供纸装置盘纸输送路径的一个实施例示意图。

图2是本发明供纸装置中张紧辊两端连动结构的实施例示意图。

图3是本发明供纸装置中张紧辊及其连动机构的侧向示意图。

图中标记：1、纸带，2、拉纸辊，3、送纸辊，4、导纸辊，5、处理机构，6、张紧机构，601、张紧辊，602、引导杆，7、连动机构，701、气体容器，702、活塞，703、上腔室，704、下腔室，705、气管，8、位移检测机构，9、压辊。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明。下面实施例所列出的具体内容不限于权利要求记载的技术方案要解决的技术问题所必须的技术特征。同时，所述列举是实施例仅仅是本发明的一部分，而不是全部实施例。

卷烟机供纸装置包括盘纸输出机构、拉纸辊和送纸辊。盘纸输出机构用于放置成卷的盘纸并向外引出纸带，引出的纸带经导向后绕至拉纸辊，由拉纸辊提供动力将纸带从盘纸输出机构拉出。图1所示为从盘纸输出机构引出的纸带1输送路径的一个实施例示意图，图中未显示盘纸输出机构的具体结构，其结构可参照现有技术。从拉纸辊2开始，纸带1经由一系列导纸辊4改变走向绕至送纸辊3，由送纸辊3对纸带1提供继续向前输送的动力。所述送纸辊3输送纸带1的线速度略微大于拉纸辊2，可以通过设置辊径或调整转速实现，以适应纸带1的材料拉伸，使送纸辊3和拉纸辊2之间的纸带1保持张紧。送纸辊3通常按照设定的转速恒速旋转，用以向后续机构稳定供纸。拉纸辊2由伺服电机驱动，并设置编码器检测其转速。通过调整拉纸辊2的转速可调整拉纸辊2与送纸辊3之间纸带1的张力大小。

如图1所示，拉纸辊2和送纸辊3之间的纸带输送路径上布置有用于对纸带1进行处理操作的处理机构5，例如在纸带上印制文字图案的机构或加钢印的机构，在形式上可以具有一个用于印刷或加钢印的操作辊，以及一个将纸带压在该操作辊上的压纸辊。拉纸辊2和送纸辊3之间的纸带保持张紧，有利于印刷或钢印操作。

如图1所示，在拉纸辊2和送纸辊3之间的纸带输送路径上还设有张紧机构6，其用于向纸带1提供预设的张紧力，一方面调节张紧力大小，另一方面在因纸带材料或机械传动等原因导致纸带张力变化时，迅速做出适应性调整以保持张紧力恒定。张紧机构6预紧力的大小可以通过改变其重量等因素来实现。图中所示的张紧机构6包括一个水平设置的张紧辊601，张紧辊601的轴向长度大于纸带的宽度，其表面与纸带1贴合用以压紧纸带对其提供张紧力。所述的张紧辊（601）连接有引导杆602，该引导杆602起到导向的作用，使张紧辊601只能上下竖向运动。张紧辊601依靠重力自由作用在纸带1上。当拉纸辊2和送纸辊3之间的纸带收紧时，张紧辊601向上运动以放松纸带，而当拉纸辊2和送纸辊3之间的纸带放松时，张紧辊601则向下运动以拉紧纸带。通过张紧辊601的上下浮动维持纸带的张紧力稳定。

如图所示，引入张紧辊601以及从张紧辊引出的纸带1均沿竖直方向传输，两侧的纸带对张紧辊601的牵拉力（即纸带张力）均沿竖直方向，并且两侧牵拉力的合力始终等于张紧辊601对纸带1施加的下压力（重力）。在张紧辊601重量不变的情况下，纸带1的张力始终不变。纸带1的方向可以通过设置导纸辊4来改变，例如图中所示，在张紧辊601的前后两侧均设有导纸辊4，并且张紧辊601前后两侧的导纸辊4在水平方向的距离等于张紧辊601的直径（纸带厚度忽略不计），使引入张紧辊以及从张紧辊引出的纸带均沿竖直方向传输。

为了保持张紧辊601的水平，可以在张紧辊601的辊轴两端均设置引导杆602。引导杆602可以直接与辊轴连接，也可以如图3所示通过连接件与辊轴间接连接。两侧的引导杆602均匀导向机构配合，例如滑套。通过导向机构限制引导杆602偏转，进而限制张紧辊601偏转。更进一步的，可以将两个引导杆602通过连动机构连接使两侧连动，使张紧辊601两端同步升降。

图2为连动机构7的一个实施例示意图。该实施例中连动机构7包括两个气体容器701，类似于气缸的形式。气体容器701固定在卷烟机内的机架上，其竖向设置，上下两端由端盖封闭，每个气体容器701内均设有能够沿其内腔上下运动的活塞702。活塞702将气体容器701上下分隔为上腔室703和下腔室704。上腔室703和下腔室704之间由活塞702密闭隔离。张紧辊601两端的引导杆602分别从两个气体容器下部的端盖穿入其下腔室，并与活塞702连接，使活塞随引导杆602上下运动。两个气体容器701的上腔室703和下腔室704通过气管705交叉连接。如图示实施例，左侧气体容器的上腔室与右侧气体容器的下腔室连通，同时左侧气体容器的下腔室与右侧气体容器的上腔室连通。当左侧气体容器中的活塞向下移动时，其下腔室704的气体被压入右侧气体容器的上腔室，使右侧气体容器上腔室压力升高。而左侧气体容器的上腔室因活塞下移会从右侧气体容器下腔室抽气，使右侧气体容器下腔室压力降低。由于右侧气体容器上腔室压力升高，而下腔室压力降低，右侧气体容器的活塞相应的也会向下运动。由此即可实现张紧辊601两端同步上下运动。这种结构相对于依靠滑套等导向机构限制引导杆602偏转的方式相比，引导杆602不承受侧向力，不会发生卡滞现象，更为可靠。

如图所示，从气体容器701的下方穿入气体容器内的引导杆602经过活塞702后，继续向上从气体容器701上方的端盖穿出，使气体容器701的上腔室703和下腔室704中都穿设有等径的引导杆602。在活塞702移动时，上腔室703和下腔室704的空间变化量是相同的，气压可以保持稳定，不会经由活塞和引导杆改变张紧辊601向下的作用力。

气体容器701上下两端的端盖与引导杆602密封配合，一方面保持上腔室703和下腔室704封闭，另一方面可以进一步对对引导杆602形成竖直方向的导向。在该实施例中，气体容器701内的气压可以设定为常压。气体容器701内部与外部气压一致，因此对其密封性不需要过高要求，在活塞运动时能够满足气体优先从一个气体容器流动至另一个气体容器即可。

如图3所示，所述的引导杆602处设有位移检测机构8，用以检测张紧辊上下移动幅度。位移检测机构8可以是直线位移传感器，也可以在引导杆602侧面位于其运动行程的几个关键点布置几个接近传感器。利用接近传感器检测引导杆602上设置的检测点的位置，通过检测引导杆602的运动位置和幅度来检测与之相连的张紧辊601的运动位置和幅度。如图所示，在引导杆602上检测点对应于张紧辊601原始位置（即初始阶段张力调整到位后张紧辊601所处位置）处设置一个接近传感器，在分别对应于张紧辊601行程上下限位置处各设置一个接近传感器。行程上下限位置的接近传感器用于限定张紧辊601的运动区间，原始位置处的接近传感器用于判断张紧辊601是否调整回到原始位置。

本发明对纸张力的控制可采用如下方法，首先，在供纸过程中，利用张紧辊601在重力作用下对纸带1施加的恒定的压紧作用维持纸带的张力稳定。纸带1在一般情况下的松紧度波动由张紧辊601适应调节。在此过程中，通过位移检测机构8检测张紧辊601的上下移动幅度。当上下限位的接近传感器检测到信号时，表明张紧辊上下移动的幅度已经达到设定限值，此时需要将张紧辊调整会原位。如果是达到上限位，表明纸带1的过度张拉，此时需要增大拉纸辊2转速，例如转速增加3转/分，使拉纸辊2与送纸辊3之间的纸带放松。如果是达到下限位，则表明纸带过于放松，此时需要减小拉纸辊2转速，例如转速减小3转/分，进一步张拉拉纸辊2与送纸辊3之间的纸带，等到张紧辊恢复原位后，再将拉纸辊的转速恢复至调整之前。

在以上调整的过程中，记录张紧辊601连续运动到上限位置的次数n_上和连续运动到下限位置的次数n_下，当上限位置检测到信号时，n_上加1，并将n_下赋值为0。当下限位置检测到信号时，n_下加1，并将n_上赋值为0。n_上和n_下设定一个预定值，例如3次。当张紧辊连续达到同一方向设定限值的次数超过预定值时，即n_上或n_下大于3时，可以相应的增大或减小拉纸辊的转速，该转速调整后不再调回，作为下次调整的初始转速。转速调整幅度根据张紧辊偏移速度确定。在设备开始运转时或者前一次调整拉纸辊转速使张紧辊回到原位之后，记录从张紧辊第一次偏离其原始位置开始，到张紧辊运动到设定限值位置为止，期间所用的时间记为张紧辊达到设定限值的时间t。优选时间t为几次连续运动到限值的平均时间。张紧辊设定限值位置到其原始位置的距离为设定值L。拉纸辊和送纸辊之间纸带长度的变化量是张紧辊运动距离的两倍，记为2L。在该过程中，引起拉纸辊和送纸辊之间纸带长度变化的纸带线速度差值为2L/t。根据拉纸辊的半径能够确定其输送线速度与转速的比例关系，根据计算得到的纸带线速度差值为2L/t，可以计算出拉纸辊转速差值v。该转速v即为拉纸辊要增加或减小的转速。

通过本发明的控制方法，在盘纸张紧度一般波动时由张紧辊自适应调整维持张力恒定。拉纸辊的转速不需要调整，从而避免频繁增减转速导致对盘纸的冲击。仅当张紧辊运动幅度达到限值，或因材质问题引起盘纸拉伸、拉纸辊与送纸辊速度不匹配或其它机械传动问题导致纸带频繁松弛或拉紧的情况下，根据所述方法调整拉纸辊2转速，使张紧辊恢复原位或者使拉纸辊的转速与盘纸输送相匹配，从而保持盘纸稳定、恒张力的输送供纸。

以上对具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的技术构思及其核心思想，尽管本文使用了特定的优选实施例对技术方案进行了描述和说明，但其不应理解为对本发明自身的限制。本领域技术人员在不脱离本发明技术构思的前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。这些轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷烟机供纸装置，包括用于放置盘纸并引出纸带（1）的盘纸输出机构、用于向盘纸输出机构引出的纸带提供动力的拉纸辊（2）和送纸辊（3），以及布置在拉纸辊和送纸辊之间的多个用于改变纸带走向的导纸辊（4），所述的拉纸辊（2）和送纸辊（3）在纸带输送方向上分别布置在用于对纸带（1）进行处理操作的处理机构（5）前后两侧，在拉纸辊（2）和送纸辊（3）之间的纸带输送路径上设有用于向纸带（1）提供张紧力的张紧机构（6），其特征在于：所述的张紧机构（6）包括一个水平设置的用于配合纸带（1）的张紧辊（601），所述的张紧辊（601）连接有用于引导其竖向运动的引导杆（602），并依靠重力自由作用在纸带（1）上，以通过张紧辊（601）的上下浮动维持纸带的张紧力稳定。

2.如权利要求1所述的一种卷烟机供纸装置，其特征在于：在纸带输送路径上，所述张紧辊（601）的前后两侧均设有导纸辊（4），并且张紧辊（601）前后两侧的导纸辊（4）之间的水平距离等于所述张紧辊（601）的直径，使引入张紧辊以及从张紧辊引出的纸带均沿竖直方向传输。

3.如权利要求1所述的一种卷烟机供纸装置，其特征在于：所述张紧辊（601）的辊轴两端均连接有引导杆（602），且两个引导杆（602）通过连动机构（7）连动，使张紧辊（601）两端同步升降。

4.如权利要求3所述的一种卷烟机供纸装置，其特征在于：所述的连动机构（7）包括两个气体容器（701），每个气体容器（701）内均设有能够沿其内腔上下运动的活塞（702），所述活塞（702）将气体容器（701）分隔为相互密闭隔离的上腔室（703）和下腔室（704）；其中一个气体容器的上腔室与另一个气体容器的下腔室连通，而下腔室与另一个气体容器的上腔室连通；所述张紧辊（601）两端的引导杆（602）分别与两个气体容器内的活塞（702）连接。

5.如权利要求4所述的一种卷烟机供纸装置，其特征在于：所述的引导杆（602）从气体容器（701）的下方穿入气体容器内，并经过活塞（702）后从气体容器（701）的上方穿出；气体容器（701）的上下两端与引导杆（602）密封配合，并对所述引导杆（602）形成导向。

6.如权利要求1所述的一种卷烟机供纸装置，其特征在于：所述的引导杆（602）处设有用于检测张紧辊上下移动幅度的位移检测机构（8）。

7.如权利要求6所述的一种卷烟机供纸装置，其特征在于：所述的位移检测机构（8）为分别对应于张紧辊（601）行程上下限位置和原始位置的接近传感器。

8.如权利要求1所述的一种卷烟机供纸装置，其特征在于：所述的拉纸辊（2）由伺服电机驱动，并连接有转速检测编码器。

9.一种利用权利要求1—8任一项所述卷烟机供纸装置的纸张力控制方法，其特征在于：在供纸过程中，利用所述张紧辊（601）在重力作用下对纸带（1）的压紧作用维持纸带的张力稳定，并在此过程中，通过位移检测机构（8）检测张紧辊（601）的上下移动幅度；依据张紧辊上下移动的幅度控制所述拉纸辊（2）的转速；控制拉纸辊转速的具体方法为：

（1）、当张紧辊上下移动的幅度达到设定的限值时，控制拉纸辊提高转速或降低转速，使张紧辊恢复原位后，再将拉纸辊的转速恢复至调整之前；

（2）、当张紧辊连续达到同一方向设定限值的次数超过预定值时，根据设定限值位置到张紧辊原始位置的距离和张紧辊达到设定限值的时间计算纸带线速度差值和拉纸辊转速差值，并基于拉纸辊转速差值增大或减小拉纸辊转速，该转速作为下次调整的初始转速。

10.如权利要求9所述的纸张力控制方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，张紧辊达到设定限值的时间为前一次调整拉纸辊转速使张紧辊回到原位后，从张紧辊第一次偏离其原始位置，到张紧辊运动到设定限值所用的时间。