CN1348424A - 单个工位连续圆卷材卷绕机 - Google Patents

Abstract

一种尾部间隙卷绕机通过在条带被切割之后,立即使导辊(22)枢转,以使该导辊与旋转滚筒(24)之间的距离延长,以便在条带的切割端之间形成间隙;当间隙在第一卷芯(14)位置下通过时,将该第一卷芯(14)从旋转滚筒的表面(26)上卸下;将第二卷芯移动到与旋转滚筒的表面相接触;以及将引入的切割端卷绕在第二卷芯上,来将条带(12)从第一卷芯转移到第二卷芯。导辊朝着旋转滚筒枢转,以便减小导辊与旋转滚筒之间的距离,并且在操作循环的卷绕阶段中消除条带的额外长度。

Description

单个工位连续圆卷材卷绕机

技术领域

本发明涉及圆卷材卷绕机。更具体地讲，本发明涉及在卷芯之间具有改进的条带转移的圆卷材卷绕机。

发明背景

大多数已知的圆卷材卷绕机是在条带悬空时切割条带，而不是抵靠着滚筒进行切割的。此类卷绕机是由Fuji Tekko制造的。当刀具切割时，它将条带推压到一个新的卷芯上。然而，由于条带的尾部未受支承，该条带、尤其是较薄的条带将不能平稳地下放到卷芯上，而会在外卷绕层上形成褶皱。

美国专利4,775,110号(Welp等人)描述了一种卷绕系统，其中采用了一种复杂的切割系统来切断条带。其中一个切割件沿着一条线在条带上打孔，制动条带来切断条带。该切割不是在运行时进行的。一根热的金属丝可用作为该切割件，真空源可使用在进给滚筒上，用以固定条带。

某些将连续的条带材料卷绕在较大的辊子或滚筒上的连续且高速的圆卷材卷绕机将条带转移到位于抵靠着滚筒设置的卷绕主轴上的卷芯上。在其中一种系统中，通过将卷绕主轴抵靠着旋转滚筒移离该滚筒来简单地将卷绕从一个卷绕主轴转移至另一个卷绕主轴。然而，这需要精确定时。当从第一卷绕主轴转移至第二卷绕主轴时，第一卷绕主轴必须在切割端到达之前升离旋转滚筒。在此过程中，缠绕在第一卷绕主轴上的条带的末尾部分是不受控制的，因而必须要防止其褶皱。当从第二卷绕主轴转移至第一卷绕主轴时，第一卷绕主轴必须在切割端到达之前抵靠着旋转滚筒移动。然后，将条带剥离其位于第二卷绕主轴上的卷芯，同时要防止褶皱。

由Stahlkontor Maschinenbau GmbH所制造的卷材卷绕机在仅有的一个卷绕工位上卷绕条带。条带、滚筒和卷绕卷材停下来，以使条带在滚筒之前被切割。切割后，滚筒和条带卷材重新旋转，以便卷绕条带尾部，同时引入的条带保持停止态。接着，卸下条带卷材，并将一空的卷芯装载在其位置上。最后，卷绕机开始在新的卷芯上进行卷绕。该卷绕机没有在运行时进行切割和转移条带。倘若该卷绕机用于在连续条带制造机的末尾处进行联机的卷绕的话，则需要一收集器(accumulator)来在切割和转移期间吸收引入的条带，并且条带速度被限制在60m/min，以避免张力问题。另外，Stahlkontor机器在条带接触滚筒之前切割该条带，从而导致条带易于褶皱。

在美国专利4,487,377号(Perini)的重绕机中，在条带被切割之后，条带的引导边被允许向后飞离主卷绕滚筒。该折叠的后部随后粘接到一卷芯上，以便开始卷绕另一个卷材。没有描述用于向后折叠条带的起始部分的功能。

美国专利5,346,150号(Volin)在卷绕机的切割和转移操作期间、在位于滚筒表面上的条带的切割端之间形成一间隙。在切割和转移期间，条带始终受到支承。这样就能使卷绕机以137.2m/min(450ft/min)或更高的速度在运行时来切割和转移条带。这样还允许抵靠着滚筒来卷绕和切割条带，而且还不会使条带褶皱。该系统采用两个独立的卷绕主轴，条带交替地卷绕在这两根卷绕主轴上。

附图简介

图1、2和3依次是本发明卷绕系统的示意图。

图4是图2的放大部分，它示出了间隙。

图5是本发明一种变化形式的示意图。

详述

本发明系一种用于诸如粘合带之类的条带的圆卷材卷绕机，它只用单个卷绕工位就能实现连续条带速度卷绕和转移。而且，只用单个卷绕工位就能将卷绕从一个成品卷材转移至一新的卷芯而无须中断条带。以往，圆卷材卷绕机需要用两个或更多的卷绕工位才能实现连续操作。已知的、只用一个卷绕工位的圆卷材卷绕机须要中断条带相当长的时间(至少5秒钟)才能将卷绕转移至一新的卷材。本发明可减小连续圆卷材卷绕机的复杂性。

本发明将用于提供供诸如那些低于137.2m/min(450ft/min)的速度的较低的条带速度场合用的连续条带速度圆卷材卷绕设备。这样通过减小卷绕机的复杂性将3M公司所开发的“尾部间隙”型圆卷材卷绕机(’150专利中所描述的)的实用性扩展至较低的条带速度的场合。由于其极快的循环时间，本发明还较好地适用于产品长度极短的圆卷材。

如图1所示，本发明的卷绕系统10可与大多数已知的带材结合使用。经加工处理后的条带12在卷绕工位处被卷绕在卷芯14上。该卷绕系统10包括“尾部间隙机构”(包括辊子18、导辊22和臂件42，这些将在下文中进行描述)，并允许在运行(fly)时使条带12在卷芯14之间转移。该系统10包括多个辊子16，图中示出了其中之一，该辊子可为导辊或从动辊。该卷绕系统10还包括一固定的间隙辊18(可选用的)，条带12环绕该辊子行进。该辊子18可使条带12伸展，并在条带12行进至旋转滚筒24之前去除褶皱。在其中一个辊子16上可安装一张力传感器20，用以检测条带张力，并调节旋转滚筒24的转速，以便保持所设定的张力。或者，该张力传感器可安装在别处，例如辊子22上。条带12接着行进至置于辊子18下游的一可缩进的主间隙辊或导辊22。该导辊22可在以辊子18的中心为中心的半径范围上枢转。该导辊22和辊子18可具有相同的直径和圆周。

旋转滚筒24置于导辊22的下游，以使条带12经过导辊22之后与旋转滚筒24的表面26的一部分紧密接触地运行。旋转滚筒24的外表面26覆有聚氨酯橡胶或其它材料，它可稳固地支承条带12，这样当切割刀紧压在条带12上时，该切割刀将穿透条带12。只要能精确地控制刀具的行程，以防刀具损坏，该滚筒表面26可由钢或其它硬质材料制成。另外，该表面26可具有将与刀具接合的狭槽，这样槽的边缘将支承切口附近的条带12，而切口实际上是形成在介于槽缘之间的开放空间内。条带12可具有一粘合侧，当条带12缠绕在旋转滚筒24上时，该粘合侧通常面向外。

一对支持辊28抵靠着旋转滚筒24的表面26支承和保持卷芯14。支持辊28可在卷芯14接触旋转滚筒24(如图1所示)时所处的第一位置与远离旋转滚筒24(如图3所示)所处的第二位置之间移动，以便允许例如借助重力将第一卷芯14上的所卷绕的圆卷材40从卷绕工位中卸下，并且允许第二卷芯14抵靠着旋转滚筒24定位。这将在下文中进行描述。支持辊28可安装在支持辊臂30上，该支持辊臂可在第一与第二位置之间移动。虽然图中所示的支持辊臂是枢转的，但也可采用平移和其它运动。或者，支持辊28可安装在滑块或其它装置上。

如图5所示，二级臂54可例如通过液压缸56连接在支持辊臂30上，以便定位支持辊臂30，并向支持辊臂30施加力，并且将支持辊在第一和第二位置之间移动。这种布局可提供为装卸支持辊臂30而迅速定位该支持辊臂所需的较大的力，并且在卷绕时可提供将卷芯14抵靠着旋转滚筒24保持所需的可控的较小的力。

可选择地，二级臂54还可通过离合装置58以及液压缸56连接在支持辊臂30上。在循环的落卷和重新装载阶段中，该离合装置58可在支持辊臂30与二级臂54之间提供刚性联接，以便二级臂54的位置控制支持辊臂30的位置。在循环的卷绕阶段中，该离合装置可使两臂30与54之间自由运动，以便液压缸56可向支持辊臂30、由此向支持辊28施加预定的力。

切割刀32位于支持辊的上游，当条带12抵靠着旋转滚筒24旋转时，该切割刀切割该条带12。该切割刀32可安装在一转轮34上。该切割刀32抵靠着旋转滚筒24切割条带12，该旋转滚筒通过一种内部真空配置来保持条带12的切割端36，以防褶皱。可在条带12的至少一个切割端36上施加一突部38。条带的切割和突部的施加可在运行时进行；执行这些操作无须中断卷绕操作，这样圆卷材40就能被连续地以机器速度进行卷绕。

导辊22安装在环绕辊子18的中心枢转的臂件42上。该导辊22自发生卷绕的第一位置枢转至使导辊22与旋转滚筒24之间的距离、称之为“通过路线”延长的第二位置，以便在条带12的切割端36之间形成间隙44。紧接着，在条带12被切割之后，导辊22枢转，以使通过路线延长，以便使条带12在旋转滚筒24的表面26上滑动，并在条带12的切割端36之间形成间隙44。导辊22藉由转位(index)机构(未图示)进行枢转，该转位机构可为机械凸轮或电子驱动器，这样枢转速度就是线速度的函数。

旋转滚筒24在其表面上具有与真空源50相连通的一系列孔48。该滚筒24可以是空心的，如图1所示，或者该滚筒可以是实心的，同时带有使孔48与真空源50相连通的通道49，如图2和3所示。可采用任何抽真空的方法。真空源50提供了用于增大条带12与旋转滚筒24之间的摩擦力、且用于在卷绕期间使条带12保持与旋转滚筒24紧密接触的机构。可通过任何已知的方法来改变真空，这样就能在系统操作中的不同的点上改变条带10与滚筒24之间的摩擦力。当条带12在滚筒24的表面上滑动时，可减小摩擦力。当条带12通过使导辊22枢转而在旋转滚筒的表面26上滑动时，真空50控制条带12在旋转滚筒24上的滑动力，以使线张力保持恒定。施加到滚筒24的表面26上的真空可以是恒定的。或者，例如当卷绕容易伸长的乙烯基条带时，可施加变化的真空。当增大间隙以防伸长时，要采用较小的真空力，而在循环的其它阶段中则要采用较高的真空力，以使条带12与滚筒24之间保持接触。

卷绕系统10的操作如下。如图1所示，条带12首先绕过辊子18，此时张力传感器20提供一用于保持条带张力的信号。接着，条带12在局部缠绕在旋转滚筒24上之前先行进且绕过可缩进的导辊22，其中倘若条带12存在粘合侧的话，则该粘合侧面向外。这样可防止条带12粘合到滚筒表面26上，并且可使条带12通过粘合转移到卷芯上。通过在卷芯上直接设置粘合剂可使非粘性条带粘合转移至卷芯。条带12与滚筒24紧密接触地行进，同时旋转滚筒24的转动使条带12转移到卷芯14上。(倘若粘合侧面向滚筒表面26，则该滚筒表面可为粘不住的表面，这样利于在正常操作期间，使条带12脱离滚筒24。)

条带12在卷绕工位上开始卷绕在第一卷芯14上。当卷绕在第一卷芯14上时，该卷芯14抵靠着旋转滚筒24设置。当第一卷芯14已接收所需长度的条带12时，刀轮34以与旋转滚筒24的表面速度相等的表面速度转动。该刀轮34可藉由刀具驱动器(未图示)来转动，该驱动器可与滚筒24机械或电气联接。当已卷绕预定长度的条带12时，可致动刀具驱动器。可改变刀轮34的中心与滚筒24之间的距离，以便调节刀具穿透到滚筒24的聚氨酯覆层中的深度。

当刀轮34转动且抵达条带12时，刀具32的切割边缘触及条带12。该刀具32切割条带12，此时该条带12抵靠着旋转滚筒24旋转，并且可通过突条52向条带的切割端施加突部38，如图2所示，该突条可位于转轮34上、靠近刀具32。突条52将突部施加到条带12上、与条带12的切割端36对齐。也可采用另一种突部施加组件。

紧接着，在刀具32切割条带12之后，导辊22在其枢转臂42上、在以辊子18的中心为中心的半径范围上枢转远离旋转滚筒24，以使导辊22与滚筒24之间的通过路线延长。该导辊22以与条带速度近似相等的速度进行枢转。这样可使条带12在滚筒24的表面26上滑动。由于旋转滚筒24以恒定的转速连续旋转，因而在条带12的切割端36之间形成间隙44，如图2和4所示。(或者，在该操作阶段中，滚筒24可改变其转速。)间隙44与通过路线的增加长度相等。另一种说法是，该间隙是在刀具32切割条带12之后，滚筒24通过没有条带12的点的圆周长度。通过路线中的增加长度、并由此间隙44可为15厘米(6英寸)。通过使用较长的臂件42，可增加间隙44。可采用45厘米(18英寸)或更大的间隙44。(增加间隙可适应更快的条带卷绕速度。)

当间隙44到达单个卷绕工位时，支持辊28移离产品条带12的成品卷材40，使其借助重力从卷绕位置掉落，如图3所示。与此同时，一机构插入一新的卷芯14而使其与旋转滚筒的表面26相接触。接着，支持辊28移向滚筒24，以便保持该卷芯。滚筒24连续旋转，以便当覆有粘合剂的条带的引入的切割端36触及该新的卷芯时，开始卷绕新的圆卷材。

在操作循环的卷绕阶段中，导辊22朝着旋转滚筒24缓慢地枢转，并返回到如图1所示的、其较短的通过路线的位置上。随着导辊22朝着这个位置移动，导辊22与旋转滚筒24之间的通过路线的长度减小，而滚筒24的转速可略有增加，以使线张力保持恒定，并消除条带12的额外长度。滚筒转速的增加取决于实际返回速度，并由用于滚筒24的驱动器来实现，且由张力传感器的信号来改变。然后，该过程重复进行。或者，可将恒定的滚筒转速与条带在滚筒上变化的滑移相结合。

该卷绕系统10增加了可用于用一种大大简化的设计在单个卷绕工位上进行两个卷芯14之间的转移的时间。通过形成尾部间隙44，条带12被切割之后，其切割端36被拖离刀具32，以便防止条带12的切割端36彼此粘接在一起、或者粘合到刀具32上。该切割和转移是在运行时进行的。这意味着它是以全线速度进行的，其中上游的条带速度和通过辊子18和导辊22的旋转惯性保持恒定。这样就使上游设备免受速度和与惯性有关的扰乱。

该系统可使用在用于卷绕有切口或没有切口的条带、以及涂有粘合剂或者未涂粘合剂的条带的连续或非连续速度滚筒卷绕机上。在转台(turret)或其它机构将支持辊移动到卷绕位置中的情况下，也可采用该系统。然而，尾部间隙使转移操作简化得足以不再需要转台机构。此外，该卷绕系统较已知的卷绕机而言更简单、更廉价、更通用、且更可靠。

该卷绕系统10提供了一间隙，而不会使条带张力因卷材惯性而扰乱。由于条带通过系统的速度、并由此辊子的转速在整个间隙产生阶段中保持恒定，因而不会因导辊的惯性而引起张力扰乱。这可简单地由系统10的几何形状来得以实现。卷材的惯性问题可由其它的系统来克服。例如，可在受到转速变化影响的各辊子上使用一精度驱动器，以便以要求匹配在辊子上的条带速度所需的精确的速度分布来给予该辊子动力，并防止卷材惯性扰乱条带张力。另外，也可用滑块或浮条来取代辊子，条带在该滑块或浮条上自由地滑动，以避免扰乱条带张力。

该卷绕系统10将使一成品卷材从卷绕工位上卸下、向卷绕工位重新装载一卷芯、以及使支持辊返回至滚筒以备卷绕所需的时间减至最少。这一切可在0.25秒钟内实现。该快速的循环时间使得只用一个卷绕工位就能实现用于低成本卷绕机的连续、恒速操作成为可能。而这用已知的系统是不可能实现或不可想象的。该卷绕系统10通过间隙形成机构与单个卷绕工位的非显而易见的组合形成了一种低成本的连续卷绕机。它可以高达61m/min(200ft/min)或更高的全线速度来进行操作。增加间隙的长度可适应更高的条带速度。本发明以全速连续操作，并消除了转移褶皱。另外，该卷绕机的成本较低，这就使它对于在其速度能力范围内的应用比多工位卷绕机更为经济。另外，由于极快的转移循环，该卷绕机可经济地生产成品长度极短的圆卷材。

Claims (9)

1.一种用于在运行时、在单个卷绕工位上将条带12卷绕在卷芯14上、并且用于将条带转移至连续的诸卷芯上的卷绕系统10，包括：

具有表面26的旋转滚筒24，其中所述条带与所述旋转滚筒的表面的一部分相接触地行进；

位于旋转滚筒的上游附近的可缩进的导辊22，其中所述导辊可移向和移离旋转滚筒；

用于切割条带的装置32；

用于在条带被切割之后、立即将所述导辊移离旋转滚筒、以使导辊与旋转滚筒之间的距离延长、从而在条带的切割端之间形成间隙的装置42；以及

用于在所述单个卷绕工位上邻近旋转滚筒支承卷芯、以便允许条带卷绕在所述卷芯上的装置，其中所述用于支承卷芯的装置包括用于在运行时将其上绕有条带的第一卷芯移离单个卷绕工位、并用于将第二卷芯移动到在单个卷绕工位上与旋转滚筒相接触、以使条带卷绕在所述第二卷芯上而无须中断卷绕操作的装置。

2.如权利要求1所述的卷绕系统10，其特征在于，所述用于支承卷芯的装置包括至少两个支持辊28，所述支持辊可在它们邻近所述旋转滚筒24支承卷芯14时所处的第一位置与它们使所述卷芯从旋转滚筒附近卸下、并允许插入另一个卷芯时所处的第二位置之间移动。

3.如权利要求2所述的卷绕系统10，其特征在于，所述用于支承卷芯的装置还包括用于将所述支持辊28在所述第一和第二位置之间移动的装置，其中所述用于移动支持辊的装置包括：与支持辊臂30相连接的二级臂30，和用于定位所述支持辊臂、且向其施加力的装置。

4.如权利要求1所述的卷绕系统10，其特征在于，还包括用于将所述导辊22移向所述旋转滚筒24、以便减小导辊与旋转滚筒之间的距离、同时滚筒转速增大、以便在卷绕期间使线张力保持恒定、并消除条带的额外长度的装置。

5.如权利要求1所述的卷绕系统10，其特征在于，还包括所述条带绕其行进的第一辊子16；其中所述旋转滚筒24位于所述第一辊子的下游；所述可缩进的导辊22位于第一辊子与旋转滚筒之间；导辊在以第一辊子的中心为中心的半径范围上枢转。

6.如权利要求1所述的卷绕系统10，其特征在于，所述旋转滚筒24包括用于增大所述条带12与旋转滚筒24之间的摩擦力、并且用于使条带在卷绕期间与旋转滚筒保持接触的装置，其中所述使摩擦力增大且保持接触的装置包括通过旋转滚筒24供给至条带的真空源50，其中当通过使所述导辊枢转而使条带在旋转滚筒上滑动时，所述真空源控制所述条带在旋转滚筒上的滑动力，并使线张力保持恒定。

7.一种在条带被输送至且绕过可缩进的导辊22、局部缠绕在旋转滚筒24上、以便所述条带与所述滚筒的表面26的一部分相接触地行进、并从所述旋转滚筒转移到第一卷芯上、且卷绕在所述第一卷芯上、直到第一卷芯已接收了预定长度的条带为止、并且所述条带被切割之后，用于在运行时、在单个卷绕工位上将条带12的卷绕从第一卷芯14转移至第二卷芯14的方法，所述方法包括下列步骤：

在所述条带已被切割之后，使所述导辊与旋转滚筒之间的距离延长，以便在条带的切割端之间形成间隙；

当所述间隙在所述卷绕工位位置下通过时，使所述第一卷芯移离旋转滚筒的表面；

当第一卷芯离开时，将第二卷芯移动到与旋转滚筒的表面相接触；以及

在运行时、在单个卷绕工位上将引入的切割端卷绕在所述第二卷芯上，而无须中断卷绕操作。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：减小所述导辊22与所述旋转滚筒24之间的距离，同时滚筒转速增大，以便在操作循环的卷绕阶段中使线张力保持恒定，并消除条带12的额外长度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述延长步骤包括将所述导辊22移离所述旋转滚筒24，并且所述减小步骤包括将该导辊移向旋转滚筒。

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