CN1188332C - 胶片卷绕方法、胶片卷绕装置和胶片制造设备 - Google Patents

胶片卷绕方法、胶片卷绕装置和胶片制造设备 Download PDF

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Abstract

公开了一种胶片卷绕装置，包括多个卷绕机构，每个卷绕机构分别具有通过力矩产生器具而可旋转地安装在驱动轴上的支架、具有结合槽的结合件、用于在胶片卷绕到卷绕芯上时防止卷绕芯从支架上脱开的锁定器具，借助于装配在结合槽中的连接件，卷绕机构被结合在一起而形成结合阵列形式。此外，公开了一种胶片卷绕方法，包括预先探测支架力矩特性；探测卷绕在卷绕芯上的胶片料卷半径；计算支架卷绕张力；基于力矩特性设置驱动轴旋转速度。此外，公开了一种胶片制造设备，包括承担胶片材料张力变化并且探测张力值的辊、拉伸胶片材料以消除皱纹的辊、定位胶片材料中心的辊、将胶片材料切割成多个胶片的切割单元以及上述胶片卷绕装置。

Description

胶片卷绕方法、胶片卷绕装置和胶片制造设备
技术领域
本发明涉及一种胶片卷绕方法、一种胶片卷绕装置和一种用于从摄影感光材料的片材原料制造胶片的胶片制造装置。
背景技术
目前，用在胶片制造设备中的胶片卷绕装置用于卷绕具有10至20μm范围内的小厚度以及小宽度的带状件，例如1/2英寸或8毫米磁带。在现在的实际应用中，这些胶片卷绕装置会在卷绕时在带状件中产生±5％或以下的张力变化。
现在尚没有任何这样的胶片卷绕装置，即在卷绕具有100至150μm范围内的大厚度以及大宽度的带状件，例如摄影感光材料片材时，只在带状件中引起低张力变化。
作为示例，如附图中的图14所示，一种传统片材卷绕装置1包括一个具有布置在其中的气管2的驱动轴3和一对固定安装在驱动轴3上的轴向相隔的轴承4、5。一个用于将片材6卷绕在其上的卷绕芯7安装在轴承4、5的外圆周表面上。在径向外端布有毡件8的位移传递件9安装在气管2的一个部分上，该部分在轴承4、5之间径向对准卷绕芯7。
在压缩空气被引入气管2中后，气管2会径向扩张，以使位移传递件9径向向外移动，从而将毡件8推压和摩擦抵靠在卷绕芯7的内壁表面上。
传统片材卷绕装置1因此而被安置得能够利用毡件8摩擦卷绕芯7所产生的力矩，从而在片材6卷绕到卷绕芯7上时向片材6施加一个张力。
然而，传统片材卷绕装置1有一些缺点，即所产生的张力不稳定，其中张力变化在最佳状态下只能降低到大约±15％，而且由于其本身的原理所限，因而不能产生大的张力。由于装置会发热，因此可以产生的最大张力为大约9.8N，而且在产生更大的张力时，一些元件会因产生的热量而趋于变形。此外，由于气管2安装在驱动轴3上，而毡件8安装在位移传递件9的径向外端上，因此传统片材卷绕装置1的结构复杂，而且其保养需要有熟练的技艺。
在传统片材卷绕装置1中，轴承4、5和卷绕芯7没有通过紧固装置而彼此固定。因此，在片材6卷绕时，卷绕芯7有可能与轴承4、5脱开，因而不能精确地将片材6卷绕在卷绕芯7上。
在将卷绕着片材6的卷绕芯7从轴承4、5上拆下时，卷绕片材6上的压力会通过卷绕芯7施加到轴承4、5上。因此，为将片材6从轴承4、5上释放，需要付出高强度的劳动。
发明内容
本发明的一个总体目的是提供一种胶片卷绕方法和一种胶片卷绕装置，它们能够容易和稳定地获得理想的张力。
本发明的一个主要目的是提供一种胶片制造装置，其能够容易地释放卷绕着胶片的卷绕芯。
根据本发明，提供了一种卷绕胶片的方法，其通过驱动轴的旋转而在给定张力下环绕着固定在支架上的卷绕芯卷绕胶片，支架通过力矩产生器具而可旋转地安装在驱动轴上，上述方法包括以下步骤：预先探测上述支架的力矩特性；探测卷绕在上述卷绕芯上的胶片的料卷半径，上述半径对应于上述胶片的切割长度；计算上述支架的卷绕张力，上述张力对应于卷绕胶片的料卷半径；以及基于上述力矩特性设置上述驱动轴的旋转速度，以获得计算卷绕张力。
在胶片环绕着卷绕芯卷绕时，可以容易地始终获得稳定的卷绕张力。因此可以高精度地卷绕例如具有不同厚度的各种胶片。
上述胶片卷绕方法还具有以下步骤：基于上述支架的力矩特性设置滑动旋转速度，该滑动旋转速度定义为驱动轴的旋转速度与支架的旋转速度差值；利用上述卷绕芯的外径、上述胶片的厚度和上述胶片的切割长度计算卷绕胶片的料卷半径；设置初始张力和对应于卷绕胶片的料卷半径的张力变化率，并且计算对应于上述初始张力和上述张力变化率的上述卷绕张力；以及将上述滑动旋转速度加在上述支架的卷绕旋转速度上，以设置出上述驱动轴的旋转速度，从而获得计算卷绕张力。
根据本发明，提供了一种卷绕胶片的装置，包括多个卷绕机构，每个卷绕机构分别具有：一个支架，其通过一个力矩产生器具而可旋转地安装在一个驱动轴上；结合件，其具有结合槽；以及锁定器具，其用于在胶片卷绕到卷绕芯上时防止卷绕芯从上述支架上脱开；借助于装配在上述结合槽中的连接件，上述多个卷绕机构被结合在一起，从而形成结合阵列的形式。
上述力矩产生器具包括安装在上述驱动轴和上述支架上的磁体和铜板。因此，可以利用简单的结构获得相对较大的张力，而且可以高精度地将具有大厚度的胶片卷绕到卷绕芯上。
上述锁定器具优选包括：挡块，用于将上述卷绕芯向上述支架的外侧推压；以及移动器具，用于在上述胶片卷绕到上述卷绕芯上之前沿着导致施加到上述卷绕芯上的压力增大的方向移动上述挡块，并且在卷绕芯带着其上卷绕的胶片从上述支架上拆下后沿着导致施加到上述卷绕芯上的压力减小的方向移动上述挡块。优选的结构是，上述移动器具具有设置在上述支架中并且带有倾斜底表面的容腔，上述挡块可旋转地布置在上述容腔中，并且具有从上述支架的外圆周表面向外伸出的部分。
利用上述结构，可以在胶片绕着卷绕芯卷绕时防止卷绕芯在压力的作用下从支架上脱开。在胶片卷绕结束后，卷绕芯沿着与胶片卷绕方向相反的方向旋转，从而消除挡块向支架外侧施加到卷绕芯上的压力，因此可以容易地将卷绕芯从卷绕机构上释放下来。
压力可以被卷绕在支架上的弹性件通过挡块而施加到卷绕芯上。向内推压支架的软垫件可以借助于弹性件而保持抵靠在支架的外圆周表面上。
驱动轴产生的力矩可以通过挡块传递到卷绕芯上。卷绕芯可以具有一个设定在其中的槽，软垫件装配在槽中。支架和卷绕磁芯可以因此而彼此牢固地固定在一起。
连接件可以由树脂制成。如果采用了树脂连接件，则结合着的卷绕机构的重量可以减小，并且可以防止在卷绕机构操作时产生不良噪音。由于不需要利用连接件连接驱动轴以结合卷绕机构，因此没有额外的负载施加到驱动轴上，而且可以防止驱动轴过度变形。
卷绕机构的结合阵列具有连接在其相反端部的螺栓，以防止卷绕机构脱开。即使是在驱动轴旋转时，胶片也能够光滑地卷绕，而没有卷绕机构脱开的危险。
一种根据本发明的胶片制造设备包括：一个用于承担胶片材料的张力变化并且探测张力值的辊；一个用于拉伸胶片材料以消除皱纹的辊；一个用于定位上述胶片材料的中心的辊；一个切割单元，其具有刀片，用于将上述胶片材料切割成多个胶片；以及多个卷绕机构，用于环绕着相应的卷绕芯卷绕切割的胶片。每个上述卷绕机构分别具有：一个支架，其可旋转地安装在一个驱动轴上；结合件，其具有结合槽；以及锁定器具，其用于在胶片卷绕到卷绕芯上时防止卷绕芯从上述支架上脱开；借助于装配在上述结合槽中的连接件，上述多个卷绕机构被结合在一起，从而形成结合阵列的形式。
本发明的上述以及其他目的、特征和优点可以从下面结合附图所作的详细描述中更加清楚地展现出来，附图中通过解释性实例显示了本发明的优选实施例。
附图说明
图1是根据本发明第一个实施例的胶片制造设备的示意性正视图；
图2A是胶片制造设备的浮动辊单元的前视图；
图2B是浮动辊单元的剖切俯视图；
图3是根据第一个实施例的用在胶片制造设备中的卷绕装置的卷绕机构结合阵列的局部的剖切俯视图；
图4是卷绕机构之间的结合部的放大剖切俯视图；
图5是卷绕机构结合阵列的局部的放大剖切俯视图；
图6是一个卷绕机构的剖切俯视图；
图7是沿着图6中的箭头VII所示方向所作的侧视图；
图8是根据第一个实施例的卷绕装置中的力矩传输件的透视图；
图9是根据第一个实施例的卷绕装置中的挡块的放大剖视图；
图10A是用于显示在卷绕芯安装之前挡块在容腔中的位置的放大剖视图；
图10B是用于显示在卷绕芯安装之后挡块在容腔中的位置的放大剖视图；
图10C是用于显示在卷绕芯旋转并固定在支架上时挡块在容腔中的位置的放大剖视图；
图11是张力变化与卷绕胶片直径之间的关系的曲线图；
图12是局部以框图表示的采用了根据本发明第二个实施例的卷绕装置的胶片制造设备示意图；
图13是切割长度、卷绕片材半径和旋转速度之间的关系的曲线图；
图14是一种传统片材卷绕装置的剖切俯视图。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明第一个实施例的胶片制造设备10。
如图1所示，胶片制造设备10包括：一个供应装置12，其用于将片材(胶片材料)22从卷料形式的片材原料20供应出来，一个进给装置14，其用于将供应装置12供应的片材22进给到一个切割装置(切割单元)16，以及一个根据本发明第一个实施例的卷绕装置18，其用于卷绕被切割装置16从片材22上连续切割出来的小宽度(例如摄影胶片的宽度)狭窄片材(胶片)24。
供应装置12具有：一个支承轴28，其可以被一个电机26旋转，以将片材22从片材原料20供应出来，以及一个边缘位置探测器30，其用于探测片材22的边缘相对于进给装置14的进给辊32的端部的偏差。
进给装置14具有多个进给辊32，它们沿着片材22被切割之前的进给路径布置。进给装置14还具有：一个浮动辊单元34，其用于承担被进给的片材22上的张力变化，浮动辊单元34连接着一个用于探测片材22的张力变化值的探测器(未示出)；一个吸辊36，其用作主进给辊，以控制片材22的进给速度；以及三个筒形辊38，它们用于拉伸片材22，以消除皱纹。
吸辊36具有多个形成在其外圆周表面上的进气孔(未示出)，用于吸附片材22，从而防止在吸辊36上滑动。
如图2A和2B所示，浮动辊单元34包括：一个导板48，其由塑料或金属制成并且在其内部形成了一个竖直狭缝46；上下辊50、52，它们布置在导板48上；一条皮带54，其套在上下辊50、52上；一个浮动辊56，其在狭缝46附近连接着一段皮带54，并且可在导板48外侧沿着狭缝46竖直滑动；以及一个配重58，其安装在皮带54上。配重58在浮动辊56的相反侧安置在另一段皮带54上，以防止浮动辊56在重力作用下快速滑落，并且防止浮动辊56在片材22进给时快速上升。
切割装置16具有一个上刀片40和一个下刀片42，用于将进给装置14供应的片材22切割成多个狭窄片材24，上刀片40和下刀片42具有彼此面对着的相应切割刃。被切割装置16切割出的狭窄片材24被卷绕装置18中的多个路径辊44对中定位，然后被输送到卷绕机构100中，后者将狭窄片材24卷绕在相应的卷绕芯上。
下面描述如此构造的胶片制造设备10的操作。
从被支承轴28旋转的片材原料20上展开的片材22移过边缘位置探测器30，并且被校正片材22的边缘相对于进给装置14的进给辊32的端部的偏差。之后，片材22被输送到浮动辊单元34。
浮动辊单元34上连接着一个张力探测器(未示出)，用于探测片材22的张力。基于探测到的张力，浮动辊56被一个调节器(未示出)移动，以调节片材22的张力，从而向片材22施加理想的张力。
被浮动辊单元34适宜地张紧了的片材22通过交错的进给辊32输送到筒形辊38中的一个上，后者用于拉伸片材22，以消除皱纹。之后，片材22到达吸辊36。
当片材22到达吸辊36上后，吸辊36吸入空气以吸附片材22。随着吸辊36的旋转，片材22被输送通过其他进给辊32和筒形辊38，从而到达切割装置16。之后，片材22被切割装置16的上下刀片40、42切割成多个狭窄片材24。
狭窄片材24随后被卷绕装置18的路径辊44对中定位，再被相应的卷绕机构100卷绕。
下面参照图3至11详细描述根据本发明第一个实施例的卷绕装置18中的卷绕机构100。
如图3所示，卷绕机构100通过一系列内置于它们之间的垫块250而彼此结合。卷绕机构100具有：相应的力矩传递件(结合件)106，它们分别具有设定在其中的六个结合槽118a至118f；支承件108、110，它们分别具有与结合槽118a 118f径向面着的三个槽119a至119c；以及树脂材料键(连接件)252，它们装配在结合槽118a至118f和槽119a至119c中。如此装配在结合槽118a至118f和槽119a至119c中的键252可以将卷绕机构100轴向结合在一起(见图4)。
螺栓256(见图5)安装在卷绕机构结合阵列的相反端部上，以防止卷绕机构100脱开。螺栓256轴向推压固定在驱动轴104上的支承件254，以防止卷绕机构100脱开。
由于树脂键252用于将卷绕机构100结合在一起，因此结合着的卷绕机构100的重量可以减小，并且可以防止在卷绕机构100操作时产生不良噪音。由于不需要利用键连接驱动轴104以结合卷绕机构100，因此没有额外的负载施加到驱动轴104上，而且可以防止驱动轴104过度变形。
下面参照图6至9详细描述一个卷绕机构100。如图6至7所示，卷绕机构100包括：一个驱动轴104，其内具有一个轴向延伸空间102；一个力矩传递件106，其固定安装在驱动轴104上，以便随着驱动轴104的旋转而传递力矩；一对金属支承件108、110，它们轴向固定在力矩传递件106上；以及一个支架116，其通过第一轴承112和第二轴承114可旋转地安装在驱动轴104上。
如图6至8所示，力矩传递件106具有六个结合槽118a至118f，如前所述，它们沿着驱动轴104设定在力矩传递件中，以将卷绕机构100与树脂键252结合在一起，以及一个圆周槽121，其设定在力矩传递件106的内圆周表面上。
支承件108、110采用在内部设有空间120的金属环形件的形式，并且具有与结合槽118a至118f径向面着设置在其中的三个槽119a至119c。环形无缝铜板122a、122b推压在支承件108、110的侧面上，上述支承件未固定在力矩传递件106上。
支架116具有内圆周表面124、126和多个通过磁体支架128、130布置在内圆周表面124、126上的永磁体132。永磁体132以相等的间距布置着，以提供出永磁体阵列134、136。环形无缝铜板122a、122b和永磁体阵列134、136在驱动轴104的径向彼此面对着，从而彼此结合而构成一个力矩产生器具137。
三个橡胶制软垫件142a至142c保持抵靠在支架116的外圆周表面138的中央区域上，并且环绕着驱动轴104以大约120°的角间隔相隔。软垫件142a至142c的纵向与驱动轴104的圆周方向相同。软垫件142a至142c的纵向长度优选在30mm至70mm的范围内，更优选在30mm至50mm的范围内。
支架116具有三个容腔146a至146c，它们在软垫件142a至142c之间设定在支架的外圆周表面上，并且具有相应的倾斜底表面144a至144c(见图10A至10C)。如图9和10A所示，挡块154布置在相应容腔146a至146c中，并且具有从支架116的外圆周表面向外伸出的相应部分。
挡块154具有一个设有圆周槽150的中心轴148和固定在中心轴140的相应相反两端上的一对圆柱件152a、152b。挡块154可以在相应容腔146a至146c的倾斜底表面144a至144c上移动。
一个弹簧(弹性件)156布置在支架116的外圆周表面138上，用于在常态下将软垫件142a至142c径向向内推压在支架116上，从而将软垫件142a至142c牢固地保持在支架116上。弹簧156在支架116附近延伸插入挡块154的中心轴148中的槽150的一部分中，以将挡块154径向向外推压在支架116上。
挡块154保持抵靠在一个装于支架116上的卷绕芯200的内圆周表面202上。弹簧156的压力通过挡块154施加到卷绕芯200上，并且在狭窄片材24卷绕到卷绕芯200上时起作用。
一个槽204对中设置在卷绕芯200的外圆周表面202上，并且沿着圆周方向延伸。槽204中容纳着软垫件142a至142c。通过槽204接收软垫件142a至142c，卷绕芯200被牢固地锁紧在支架116上，以防止被拆下，即使是在狭窄片材24向卷绕芯200上卷绕时。
设有一个冷却器具，用于至少冷却驱动轴104和支架116。冷却器具包括一个穿通形成于力矩传递件106和驱动轴104中的冷却孔140和一个连接着驱动轴104一端的抽吸装置(未示出)。
在抽吸装置启动后，外界冷却空气通过压紧在金属支承件108、110上的环形无缝铜板122a、122b与永磁体阵列134、136之间的间隙以及永磁体132之间的间隙而被引入支架116中，被引入支架116中的冷却空气通过冷却孔140而被引入驱动轴104中的空间102中。外界冷却空气还通过支承件108、110中的空间120而被引入到支架116中，被引入支架116中的冷却空气通过冷却孔140而被引入驱动轴104中的空间102中。冷却器具用于将支架116外侧的冷却空气引入支架116和位于驱动轴104中的空间102中。
根据第一个实施例的卷绕装置18如上所述构造出来。下面参照图10A至11描述卷绕装置18的操作和优点。
首先，卷绕芯200通过一个锁定器具而被牢固地固定在支架116上。锁定器具用于在狭窄片材24卷绕之前沿着一个方向移动布置在支架116中的挡块154，该方向可以导致向支架116外侧施加在卷绕芯200上的压力增大。
布置在设定于支架116中的相应容腔146a至146c中的挡块154被安置在容腔146a至146c的倾斜底表面144a至144c的最低位置上(见图10A)。此时，挡块154具有从支架116的外圆周表面向外伸出的相应部分。
之后，被弹簧156推向支架116内侧的软垫件142a至142c被装配在设定于卷绕芯200的内圆周表面202中的槽204中。卷绕芯200现在安装在支架116中，其中挡块154被向支架116外侧推压在卷绕芯200上(见图10B)。此时，支架116和卷绕芯200具有彼此对准的相应中央位置。
如此安装在支架116上的卷绕芯200将沿着卷绕狭窄片材24的方向，即沿着驱动轴104的旋转方向旋转。在卷绕芯200旋转时，挡块154在卷绕芯200的内圆周表面202与倾斜底表面144a至144c之间滚动到容腔146a至146c的倾斜底表面144a至144c的最上方位置上(见图10C)。
随着挡块154在倾斜底表面144a至144c上向上滚动，挡块154上的从支架116的外圆周表面向外伸出的部分将增大，从而导致挡块154沿着从卷绕芯200的内圆周表面202向支架116外侧的方向推压在卷绕芯200上的压力增大。
卷绕在支架116上的弹簧156的压力通过挡块154向支架116外侧施加到卷绕芯200上。由于来自挡块154的压力和来自弹簧156的压力向支架116外侧施加到卷绕芯200上，因此卷绕芯200被牢固锁紧在支架116上。
即使是在狭窄片材24被卷绕到卷绕芯200上时，卷绕芯200也会在被来自挡块154的压力和来自弹簧156的压力牢固锁紧在支架116上。因此，狭窄片材24可以被精确地卷绕在卷绕芯200上，同时可以防止卷绕轴200从支架116上脱开。
在卷绕芯200被牢固安装在支架116上后，驱动轴104旋转。固定在驱动轴104上的力矩传递件106将与驱动轴104一起旋转，从而导致铜板122a、122b推压固定在力矩传递件106上的金属支承件108、110，以使铜板横向穿过永磁体阵列134、136中的永磁体132所产生的磁通。
因此，涡流电流将产生在铜板122a、122b中，而涡流电流产生的二级磁通将与永磁体132产生的磁通相互吸引，以产生一个大致与滑动旋转速度N(驱动轴104的旋转速度与支架116的旋转速度差值)成正比的力矩。所产生的力矩通过布置在形成于支架116中的相应容室146a至146c中的挡块154而传递到安装在支架116上的卷绕芯200上。
利用根据第一个实施例的卷绕装置18，由于不与支架116接触就可以通过力矩产生器具137产生力矩，因此张力变化可以降低到±5％或以下，而且即使是在卷绕具有100至150μm范围内的大厚度以及大宽度的带状件例如摄影感光材料片材(摄影胶片)时，也能够容易和稳定地产生大的张力。
由于可以获得稳定的卷绕张力，因此可以减小卷绕片材沿其横向(沿缝隙宽度方向)的任何位移(卷绕形状故障)。例如，过去在2.0至5.0mm范围内的这种位移可以降低到大约0.5至1.0mm的范围内。其结果是，已经卷绕的各圈片材的边缘磨损可以消除，因此卷绕片材受到的任何损伤均可以降低，而且边缘磨损也可以减小。
卷绕装置不但能够有效地卷绕摄影感光材料片材(摄影胶片)，而且还能够卷绕厚度在50至300μm范围内而宽度在大约15至70mm范围内的相对薄且宽的带状件(例如纸、布或类似物)。
在第一个实施例中，由于卷绕装置没有诸如毡件等接触件，而且不需要在驱动轴104中安置气管，因此不需要考虑因卷绕装置的元件磨损而影响使用寿命的问题，而且卷绕装置容易维护。
在卷绕装置卷绕具有10至20μm范围内的小厚度以及小宽度的带状件时，由于张力可以较小，因此卷绕装置产生的热量较小，而卷绕装置可以自己自然冷却。然而，在卷绕具有100至150μm范围内的大厚度以及大宽度的带状件例如摄影感光材料片材时，由于卷绕装置产生的热量较大，因此如果卷绕装置不被冷却的话，则狭窄片材24有可能在热量作用下变形。
然而，根据第一个实施例，由于卷绕装置具有冷却器具，因此可以有效地冷却在狭窄片材24卷绕时产生的热量，从而避免狭窄片材24在热量作用下产生的任何变形。
驱动轴104、力矩传递件106、支承件108和110以及环形无缝铜板122a、122b整体保持在一起，而且驱动轴104、力矩传递件106、支承件108和110以及环形无缝铜板122a、122b均由金属制成。因此，铜板122a、122b在狭窄片材24卷绕时产生的热量可以容易地通过支承件108和110以及力矩传递件106而传递到驱动轴104上，从而提高冷却效率。
根据第一个实施例，两个轴承112、114用于一个支架116。为了降低上述轴承112、114之间的力矩变化，在上述轴承被清洁而脱脂后，几滴粘度在SAE 20至30范围内的润滑油被加到轴承112、114中。
此外，根据第一个实施例，所有永磁体132均在通过磁体支架128、130而等距安装到支架116的内圆周表面124、126上之前被测量所产生的磁力强度。
此后，在永磁体132被磁体支架128、130安装为支架116上的永磁体阵列134、136上后，具有强磁力的上述永磁体132与具有弱磁力的上述永磁体132被交替布置，以使永磁体阵列134、136产生的磁力均匀化(尽可能增多永磁体132的数量)。其结果是，磁力被均匀化，而磁通密度被降低，从而使滑动旋转速度N减小，而且产生的热量减小。
狭窄片材24的卷绕存在一个理想张力曲线。通常，当狭窄片材24被卷绕机构100卷绕时，卷绕在支架116上的狭窄片材24的料卷直径会随着狭窄片材24的持续卷绕而增大，而支架116的旋转速度会降低。如图11所示，随着狭窄片材24的料卷直径增大，张力曲线a可能会降落而从离开理想张力曲线b。为了避免这种张力曲线变化，通常保持恒定的驱动轴104的旋转速度被提高20至30％，以使张力曲线紧密接近理想张力曲线b。
理想张力曲线b根据卷绕在支架116上的带状件的材料和尺寸而变化。通过基于带状件的料卷直径而选择驱动轴104的旋转速度，张力曲线可以接近于带状件的最佳张力曲线。
在狭窄片材24卷绕结束后，由于卷绕狭窄片材24的压力施加到卷绕芯200上，因此传统卷绕装置1(见图14)需要利用高强度的劳动而将卷绕芯200从卷绕装置1上释放下来。
然而，在卷绕机构100中，当卷绕着狭窄片材24的卷绕芯200沿着狭窄片材24的卷绕方向的反向旋转时，即沿着驱动轴104的旋转方向的反向旋转时，挡块154会滚动到容腔146a至146c的倾斜底表面144a至144c的最下方位置上(见图10A)。
因此，挡块154和弹簧156向支架116外侧施加到卷绕芯200上的压力会减小，以使卷绕芯200能够容易地从支架116上释放下来。
图12中以局部框图的形式示意性显示了采用了根据本发明第二个实施例的卷绕装置的胶片制造设备300。胶片制造设备300中的那些与根据第一个实施例的胶片制造设备100中相同的部件以相同的附图标记表示，并且不再详细描述。
胶片制造设备300具有一个进给装置302、一个切割装置304和一个根据第二个实施例的卷绕装置306。如需要，可将一个张力拾取器308布置在切割装置304与卷绕装置306之间。切割装置304具有一个圆盘形上刀片40a和一个圆盘形下刀片42a，用于将片材22切割成多个狭窄片材，上刀片40a和下刀片42a具有彼此面对着的相应切割刃。
胶片制造设备300还具有用于旋转吸辊36的第一伺服电机310、用于旋转下刀片42a的第二伺服电机312和用于旋转驱动轴104的第三伺服电机314。第一至第三伺服电机310、312、314通过相应的第一至第三伺服电机驱动器316、318、320而被一个控制器322控制。
胶片制造设备300还包含用于探测吸辊36的旋转速度的第一脉冲发生器324、用于探测第二伺服电机312的旋转速度的第二脉冲发生器326和用于探测第三伺服电机314的旋转速度的第三脉冲发生器328。第一至第三脉冲发生器324、326、328向第一至第三伺服电机驱动器316、318、320和控制器322发送脉冲信号。
控制器322具有一个计算电路330，其用于基于供应的片材22的厚度t而计算将要卷绕到卷绕芯200上的片材卷料的半径R，以及一个PI控制电路332，其用于基于PI控制程序而控制内部设置的卷绕张力特性信息，其中包括片材卷绕时将要获得的初始张力和张力变化率(斜度)。计算电路330和PI控制电路332产生输出信号，以用作驱动信号而通过第三伺服电机320激励第三电机314。
下面描述如此构造的胶片制造设备300中的卷绕装置306的操作。
计算单元330利用将要卷绕的片材22的长度(切割长度)L、片材22的厚度t和卷绕芯200的直径D0而计算将要卷绕到卷绕芯200上的片材卷料的直径D。具体的讲，直径D可以根据下面的方程(1)计算：
π 4 D 2 = π 4 D 0 2 + tL
· · · D = 4 tL π + D 0 2 - - - ( 1 )
如图13所示，可以得到片材22的切割长度L与可以获得的卷绕片材料卷半径R之间的关系，而对应于卷绕片材料卷半径R的卷绕张力可以计算出来。作为示例，初始张力被设置为1000g，而对应于卷绕片材料卷半径R的变化的张力变化率(斜度)可以确定出来。
计算电路330被第一脉冲发生器324供应吸辊36的旋转速度，还被始终供应片材324的切割长度L，并且计算出对应于切割长度L的卷绕片材料卷半径R。控制器322计算出对应于卷绕片材料卷半径R的卷绕张力，还要计算出对应于计算卷绕张力的卷绕力矩。
如图13所示，片材22的卷绕旋转速度N(rpm)被设置得与切割长度L相对应，为获得计算卷绕张力所需的滑动旋转速度，即与计算卷绕力矩相对应的滑动旋转速度，被加到卷绕旋转速度N上，以设置出力矩旋转速度N1，即驱动轴104的旋转速度。滑动旋转速度表示驱动轴104的旋转速度与支架116的旋转速度差值，即支架116的力矩特性，并且已经基于与卷绕力矩的关系并通过试验而确定出来了。
因此，根据第二个实施例，基于第一脉冲发生器324供应的吸辊36的旋转速度，片材22的切割长度L被供应到计算电路330，而卷绕张力被计算电路330基于卷绕片材料卷半径R而计算出来。为了获得计算卷绕张力，基于支架166的力矩特性的滑动旋转速度被加在支架116的卷绕旋转速度N上，以设置出驱动轴104的旋转速度(力矩旋转速度N1)。
卷绕装置306因此而始终以稳定的张力将片材22卷绕在卷绕芯200上，从而可以以高精度卷绕。卷绕装置306能够容易地应付片材22的厚度t的变化，因而可以在简单的控制下高效和精确地将胶片卷绕成各种半径R。
与第一个实施例一样，卷绕装置306采用了设有磁体支架的力矩产生器具137，用于产生力矩，而不必与支架116接触。因此，卷绕装置306能够容易和稳定地获得大的张力，如第一个实施例那样。
如图12所示，装有张力拾取器308，以探测因老化和温度变化而导致的力矩变化。探测到的力矩变化被反馈回来以校正力矩，从而获得稳定的卷绕力矩。
第一至第三伺服电机310、312、314可以包括与变速器组合在一起的AC伺服电机或DC伺服电机。
利用根据本发明的胶片卷绕方法和装置，如前所述，对应于片材料卷半径的支架卷绕张力被计算出来，而驱动轴的旋转速度被设置，以获得计算旋转张力。驱动轴旋转，以导致力矩产生器具控制支架的旋转速度，从而始终在稳定的卷绕张力下将片材卷绕固定在支架上。因此，胶片卷绕方法和装置可以高精度地将各种厚度和不同切割长度的片材卷绕到卷绕芯上。
利用根据本发明的胶片卷绕装置，张力变化可以降低到±5％或以下，而且即使是在卷绕具有100至150μm范围内的大厚度以及大宽度的带状件例如摄影感光材料片材(摄影胶片)时，也能够容易和稳定地产生大的张力。胶片制造设备便于保养，而且卷绕着片材的卷绕芯容易取下。
尽管前面显示和详细描述了本发明的一些特定实施例，但应当理解，在不脱离附属权利要求书中的范围的前提下，可以做出各式各样的变化和改型。

Claims (21)

1.一种胶片卷绕方法，其通过驱动轴(104)的旋转而在给定张力下环绕着固定在支架(116)上的卷绕芯(200)卷绕胶片(24)，支架通过力矩产生器具(137)而可旋转地安装在驱动轴(104)上，上述方法包括以下步骤：
预先探测上述支架(116)的力矩特性；
探测卷绕在上述卷绕芯(200)上的胶片(24)的料卷半径，上述半径对应于上述胶片(24)的切割长度；
计算上述支架(116)的卷绕张力，上述张力对应于卷绕胶片(24)的料卷半径；以及
基于上述力矩特性设置上述驱动轴(104)的旋转速度，以获得计算卷绕张力。
2.根据权利要求1所述的胶片卷绕方法，还包括以下步骤：
基于上述支架(116)的力矩特性设置滑动旋转速度，该滑动旋转速度定义为驱动轴(104)的旋转速度与支架(116)的旋转速度差值；
利用上述卷绕芯(200)的外径、上述胶片(24)的厚度和上述胶片(24)的切割长度计算卷绕胶片(24)的料卷半径；
设置初始张力和对应于卷绕胶片(24)的料卷半径的张力变化率，并且计算对应于上述初始张力和上述张力变化率的上述卷绕张力；以及
将上述滑动旋转速度加在上述支架(116)的卷绕旋转速度上，以设置出上述驱动轴(104)的旋转速度，从而获得计算卷绕张力。
3.一种胶片卷绕装置，包括多个卷绕机构(100)，
每个卷绕机构分别具有：一个支架(116)，其通过一个力矩产生器具(137)而可旋转地安装在一个驱动轴(104)上；结合件(106)，其具有结合槽(118a至118f)  以及锁定器具，其用于在胶片(24)卷绕到卷绕芯(200)上时防止卷绕芯(200)从上述支架(116)上脱开；
借助于装配在上述结合槽(118a至118f)中的连接件(252)，上述多个卷绕机构(100)被结合在一起而形成结合阵列的形式。
4.根据权利要求3所述的胶片卷绕装置，其特征在于，上述力矩产生器具(137)包括安装在上述驱动轴(104)和上述支架(116)上的磁体(132)和铜板(122a，122b)。
5.根据权利要求3所述的胶片卷绕装置，其特征在于，上述锁定器具包括：
挡块(154)，用于将上述卷绕芯(200)向上述支架(116)的外侧推压；以及
移动器具，用于在上述胶片(24)卷绕到上述卷绕芯(200)上之前沿着导致施加到上述卷绕芯(200)上的压力增大的方向移动上述挡块(154)，并且在卷绕芯(200)带着其上卷绕的胶片(24)从上述支架(116)上拆下后沿着导致施加到上述卷绕芯(200)上的压力减小的方向移动上述挡块(154)。
6.根据权利要求5所述的胶片卷绕装置，其特征在于，上述移动器具具有设置在上述支架(116)中并且带有倾斜底表面(144a至144c)的容腔(146a至146c)，上述挡块(154)可旋转地布置在上述容腔(146a至146c)中，并且具有从上述支架(116)的外圆周表面向外伸出的部分。
7.根据权利要求5所述的胶片卷绕装置，还包括：
一个弹性件(156)，其卷绕在上述支架(116)上，以通过上述挡块(154)向上述卷绕芯(200)施加压力。
8.根据权利要求7所述的胶片卷绕装置，还包括：
软垫件(142a至142c)，上述软垫件保持抵靠在上述支架(116)的外圆周表面上，并且借助于上述弹性件(156)而向内推压上述支架(116)。
9.根据权利要求5所述的胶片卷绕装置，其特征在于，上述驱动轴(104)产生的力矩通过上述挡块(154)传递到上述卷绕芯(200)上。
10.根据权利要求8所述的胶片卷绕装置，其特征在于，上述卷绕芯(200)具有一个设定在其中的槽(204)，上述软垫件(142a至142c)装配在上述槽(204)中。
11.根据权利要求3所述的胶片卷绕装置，其特征在于，上述连接件(252)由树脂制成。
12.根据权利要求3所述的胶片卷绕装置，其特征在于，上述卷绕机构(100)的结合阵列具有连接在其相反端部的螺栓(256)，以防止卷绕机构(100)脱开。
13.一种胶片制造设备，包括：
一个用于承担胶片材料(22)的张力变化并且探测张力值的辊(56)；
一个用于拉伸胶片材料(22)以消除皱纹的辊(38)；
一个用于定位上述胶片材料(22)的中心的辊(44)；
一个切割单元(16)，其具有刀片(40，42)，用于将上述胶片材料(22)切割成多个胶片(24)；以及
多个卷绕机构(100)，用于环绕着相应的卷绕芯(200)卷绕切割的胶片(24)；
每个上述卷绕机构(100)分别具有：
一个支架(116)，其可旋转地安装在一个驱动轴(104)上；
结合件(106)，其具有结合槽(118a至118f)；以及
锁定器具，其用于在胶片(24)卷绕到卷绕芯(200)上时防止卷绕芯(200)从上述支架(116)上脱开；
借助于装配在上述结合槽(118a至118f)中的连接件(252)，上述多个卷绕机构(100)被结合在一起而形成结合阵列的形式。
14.根据权利要求13所述的胶片制造设备，其特征在于，上述锁定器具包括：
挡块(154)，其用于将上述卷绕芯(200)向上述支架(116)的外侧推压；以及
移动器具，其用于在上述胶片(24)卷绕到上述卷绕芯(200)上之前沿着导致施加到上述卷绕芯(200)上的压力增大的方向移动上述挡块(154)，并且在卷绕芯(200)带着其上卷绕的胶片(24)从上述支架(116)上拆下后沿着道之施加到上述卷绕芯(200)上的压力减小的方向移动上述挡块(154)。
15.根据权利要求14所述的胶片制造设备，其特征在于，上述移动器具具有设置在上述支架(116)中并且带有倾斜底表面(144a至144c)的容腔(146a至146c)，上述挡块(154)可旋转地布置在上述容腔(146a至146c)中，并且具有从上述支架(116)的外圆周表面向外伸出的部分。
16.根据权利要求14所述的胶片制造设备，还包括：
一个弹性件(156)，其卷绕在上述支架(116)上，以通过上述挡块(154)向上述卷绕芯(200)施加压力。
17.根据权利要求16所述的胶片制造设备，还包括：
软垫件(142a至142c)，上述软垫件保持抵靠在上述支架(116)的外圆周表面上，并且借助于上述弹性件(156)而向内推压上述支架(116)。
18.根据权利要求14所述的胶片制造设备，其特征在于，上述驱动轴(104)产生的力矩通过上述挡块(154)传递到上述卷绕芯(200)上。
19.根据权利要求17所述的胶片制造设备，其特征在于，上述卷绕芯(200)具有一个设定在其中的槽(204)，上述软垫件(142a至142c)装配在上述槽(204)中。
20.根据权利要求13所述的胶片制造设备，其特征在于，上述连接件(252)由树脂制成。
21.根据权利要求13所述的胶片制造设备，其特征在于，上述卷绕机构(100)的结合阵列具有连接在其相反端部的螺栓(256)，以防止卷绕机构(100)脱开。
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