BOBINADORA DE ROLLOSfJBE UNA SOLA ESTACIÓN CON REGISTRO CONTINUO CAMPO TÉCNICO La presente invención es concerniente con bobinadoras de rollos con registro. Más en particular, la presente invención es concerniente con bobinadoras de rollos con registro con transferencia de cinta mejorada entre núcleos .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La mayoría de las bobinadoras de rollos con registro más conocidos cortan la cinta mientras que la cinta está en el aire, antes que contra un tambor. Las bobinadoras de este tipo son fabricados por Fuji Tekko. A medida que la cuchilla corta, impulsa la cinta con un nuevo núcleo. Sin embargo, debido a que la cola de la cinta es no soportada, la cinta, particularmente cintas delgadas, no se depositará uniformemente contra el núcleo y se producen arrugas sobre las envolturas exteriores. La patente norteamericana No. 4,775,110 expedida a
Welp et al, describe un sistema de enrollamiento en el cual es utilizado un sistema cortador complejo para separar la cinta. Un cortador perfora la cinta a lo largo de una linea y la cinta es frenada para cortarla. El corte no Ref.: 133405
es realizado en el vuelo. Un alambre caliente puede ser utilizado como un cortador y un vacio puede ser utilizado en el tambor de alimentación para asegurar la cinta. Algunos bobinadoras de rollo con registro de alta velocidad, continuas, que enrollan una cinta continua de material alrededor de rollos o tambores grandes transfieren la cinta a un núcleo sobre un husillo bobinadora colocado contra el tambor. En un sistema, el enrollamiento es transferido desde un husillo de enrollamiento a otro, simplemente al mover los husillos de enrollamiento contra y lejos del tambor giratorio. Sin embargo, esto requiere sincronización precisa. Cuando se transfiere del primer husillo de enrollamiento al segundo husillo de enrollamiento, el primer husillo de enrollamiento debe ser separado del tambor giratorio antes de que llegue el extremo cortado. Al hacer esto, la última porción de la cinta envuelta sobre el primer husillo de enrollamiento no es controlada y se debe impedir que se arrugue. Cuando se transfiere del segundo al primer husillo de enrollamiento, el primer husillo de enrollamiento debe ser movido contra el tambor giratorio antes de que llegue el extremo cortado. Luego, la cinta es desprendida de su núcleo sobre el segundo husillo de enrollamiento mientras que se impide que se arrugue . Una bobinadora de rollos fabricada por Stahlkontor
j,Tilir'Ír Í__^^fe Maschinenbau GmbH enrolla una cinta en solamente una ubicación de enrollamiento. La cinta, el tambor y el rollo de enrollamiento se detienen para que la cinta sea cortada antes del tambor. Después del corte, el tambor y el rollo de cinta reanudan el giro para enrollar la cola de la cinta mientras que la cinta entrante permanece detenida. Enseguida, el rollo de cinta es descargado, y un núcleo vacio es cargado en su lugar. Finalmente, la bobinadora comienza el enrollamiento sobre el nuevo núcleo. Este bobinadora no corta y transfiere la cinta en el vuelo. Si la bobinadora es utilizado para enrollar en linea al final de una máquina de elaboración de cinta continua, se requiere un acumulador para absorber la cinta entrante durante el corte y la transferencia, y las velocidades de la cinta son limitadas a 60 m/min para impedir los problemas de tensión. Adicionalmente la máquina Stahlkontor corta la cinta antes de que se ponga en contacto con el tambor, dejando la cinta propensa al arrugamiento. En el re-bobinadora de la patente norteamericana No. 4,487,377 expedida a Perini, después de que la cinta es cortada, se permite que el borde delantero de la cinta vuele hacia atrás del tambor de enrollamiento principal. Esta porción trasera plegada subsecuentemente es adherida a un núcleo para comenzar el enrollamiento de otro rollo. No se describe ninguna función para plegar hacia atrás la porción
del principio de la cinta. La patente norteamericana No. 5,346,150 expedida a Volin crea un espacio vacio entre los extremos cortados de la cinta sobre la superficie del tambor durante la operación de corte y transferencia día bobinadora. La cinta siempre es soportada durante el corte y la transferencia. Esto permite que la bobinadora corte y transfiera la cinta en el vuelo a velocidades de 137.2 m/min (450 pies/min) o mayores. Esto también permite el enrollamiento y el corte de la cinta contra el tambor y sin arrugar la cinta. Este sistema utiliza dos husillos de enrollamiento separados sobre los cuales se enrolla alternativamente la cinta.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras 1, 2 y 3 son vistas esquemáticas secuenciales del sistema de enrollamiento de la presente invención. La figura 4 es una porción ampliada de la figura 2 que muestra el espacio vacio. La figura 5 es una vista esquemática de una modificación de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Esta invención consiste de Una bobinadora de rollos con registro para cintas, tal como cinta adhesiva,
que lleva a cabo el enrollamiento de velocidad de cinta continua y se transfiere solamente con una estación de enrollamiento única. El enrollamiento es transferido de un rollo terminado a un nuevo núcleo sin detener la cinta y con solamente una estación de enrollamiento única. Previamente, las bobinadoras de rollo con registro, requirieron dos o más estaciones de enrollamiento para llevar a cabo la operación continua. Las bobinadoras de rollo con registro conocidos con solamente una estación de enrollamiento requieren una duración prolongada de cinta detenida (por lo menos 5 segundos) para transferir el enrollamiento a un nuevo rollo. Esta invención reduce la complejidad de las bobinadoras de rollo con registro continuos. Esta invención será utilizada para proporcionar equipo de enrollamiento de rollo con registro de velocidad de cinta continua para aplicaciones de velocidad de cinta inferiores, tales como aquellas a velocidades menores de
137.2 m/min (450 pies/min) . Este expande la utilidad de las bobinadoras de rollo con registro del tipo "espacio vacio de cola" desarrollados por 3M (descritos en la patente '150) a aplicaciones de velocidad de cinta inferior al reducir la complejidad día bobinadora. Esta invención es también bien adecuada para rollos con registro de longitud de producto muy corta debido a su tiempo de ciclo muy rápido. El sistema de enrollamiento 10 de la presente
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invención, mostrado e$t la figura 1, puede ser utilizado en conjunción con la mayotfla de cintas conocidas. Después de que la cinta 12 es procesada, esta es enrollada sobre un núcleo 14 en una estación de enrollamiento. El sistema de enrollamiento 10 incluye un "mecanismo de espacio vacio de cola" (que incluye un rodillo 18, un rodillo inactivo 22 y un brazo 42, descrito posteriormente en la presente) y permite la transferencia de la cinta entre núcleos 14 en el vuelo. Este sistema 10 incluye numerosos rodillos 16, uno de los cuales es mostrado, los cuales pueden ser rodillos inactivos o rodillos impulsores. El sistema de enrollamiento 10 también incluye un rodillo de espaciamiento estacionario 18 (que es opcional) alrededor del cual se desplaza la cinta 12. El rodillo 18 puede extender la cinta 12 y elimina las arrugas antes de que la cinta 12 se desplace un tambor giratorio 24. Un detector de tensión 20 puede ser montado sobre un rodillo 16 para medir la tensión de la cinta y ajustar la velocidad del tambor giratorio 24 para mantener una tensión de ajuste. Alternativamente, el detector de tensión puede ser ubicado en cualquier parte, tal como sobre el rodillo 22. La cinta 12 luego se desplaza a un rodillo de espaciamiento primario retráctil o rodillo inactivo 22, que está colocado linea abajo del rodillo 18. El rodillo inactivo 22 es giratorio sobre un radio centrado en el centro del rodillo 18. El rodillo inactivo 22 y el rodillo
18 pueden tener el mismo diámetro y la misma circunferencia. El tambor giratorio 24 está colocado linea abajo del rodillo inactivo 22, de tal manera que la cinta 12 se desplaza en contacto intimo con una porción de la superficie 26 del tambor giratorio 24 después de pasar el rodillo inactivo 22. El tambor giratorio 24 tiene una superficie exterior 26 cubierta con caucho de uretano u otro material que soporta firmemente la cinta 12, de tal manera que una cuchilla cortante penetrará la cinta 12 cuando la cuchilla es presionada contra la cinta 12. La superficie 26 del tambor puede ser de acero u otro material duro, puesto que el desplazamiento de la cuchilla es controlado precisamente para evitar daños a la cuchilla. También, la superficie 26 puede tener una acanaladura angosta que acoplarla la cuchilla, de tal manera que los bordes de la acanaladura soportarían la cinta 12 cercanas al corte, mientras que el corte se realiza realmente en el espacio de aire abierto entre los bordes de la acanaladura. La cinta 12 puede tener un lado adhesivo que en general está de frente hacia afuera cuando la cinta 12 es envuelta alrededor del tambor giratorio 24. Un par de rodillos oscilantes 28 soportan y sostienen el núcleo 14 contra la superficie 26 del tambor giratorio 24. Los rodillos oscilantes 28 son movibles entre una primera posición en la cual el núcleo 14 hace contacto
- * .1J-at¡^^s. j..«>..-<.ia?_^<¡aa?r-.»a?.*<«.-t»i*_-t.->..^ .____t—> con el tambor giratorio 24 (mostrado en la figura 1) y una segunda posición espaciada del tambor giratorio 24 (mostrado en la figura 3) para permitir que un rollo con registro de enrollamiento 40 sobre un primer núcleo 14 sea retirado de la estación de enrollamiento, tal como por gravedad, y para permitir que un segundo núcleo 14 sea ubicado contra el tambor giratorio 24. Esto es discutido en detalle después en la presente. Los rodillos oscilantes 28 pueden ser montados sobre un brazo de rodillo oscilante 30 que se mueve entre la primera y la segunda posición. El brazo es mostrado como de giro, aunque se puede utilizar movimiento de traslación u otro movimiento. Alternativamente, los rodillos oscilantes 28 pueden ser montados sobre elementos corredizos u otros dispositivos . Como es mostrado en la figura 5, un brazo secundario 54 puede ser acoplado al brazo de rodillo oscilante 30, tal como mediante un cilindro hidráulico 56, para colocar en posición y aplicar fuerza al brazo de rodillo oscilante 30 y mover el rodillo oscilante entre la primera y la segunda posición. Este arreglo puede proporcionar la alta fuerza necesaria para colocar en posición rápidamente el brazo de rodillo oscilante 30 para descargar y cargar, y puede proporcionar la fuerza inferior controlable necesaria para sostener el núcleo 14 contra el tambor giratorio 24 durante el enrollamiento.
_ í^ki^u**a^^k?**a L& ?**Xui?**j?hl?J0* Opcionalmente, el brazo secundario 54 también puede ser acoplado al brazo de rodillo oscilante 30 mediante un dispositivo de embrague 58 también como el cilindro hidráulico 56. El dispositivo de embrague 58 puede proporcionar una articulación rígida entre el brazo de rodillo oscilante 30 y el brazo secundario 54 durante la parte de descarga y recarga del ciclo, de tal manera que la posición de un brazo secundario 54 controla la posición del brazo de rodillo oscilante 30. Durante la parte de enrollamiento del ciclo, el embrague puede permitir el libre movimiento entre los dos brazos 30, 54, de tal manera que el cilindro hidráulico 56 pueda aplicar una fuerza predeterminada al brazo de rodillo oscilante 30 y de esta manera a los rodillo oscilantes 28. Una cuchilla cortante 32 está ubicada linea arriba de los rodillos oscilantes y corta la cinta 12 a medida que la cinta 12 gira contra el tambor giratorio 24. La cuchilla 32 puede ser montada sobre una rueda giratoria 34. La cuchilla 32 corta la cinta 12 contra el tambor giratorio 24 que, a través de un arreglo de vacio interno, tiene los extremos cortados 36 de la cinta 12 para impedir el arrugamiento. Una lengüeta 38 puede ser aplicada sobre al menos uno de los extremos cortados 36 de la cinta 12. El corte de la cinta y la aplicación de lengüeta y etiqueta pueden ser realizados en el vuelo; estas operaciones son
íís realizadas sin detener el proceso de enrollamiento, de tal manera que los rollos con registro 40 pueden ser reenrollados en línea y a velocidades en la máquina en una base continua, El rodillo inactivo 22 es montado sobre un brazo 42 que gira alrededor del centro del rodillo 18. El rodillo inactivo 22 gira desde una primera posición en la cual se presenta el re-enrollamiento y una segunda posición que alarga la distancia, conocida como la línea de paso, entre el rodillo inactivo 22 y el tambor giratorio 24 para crear un espacio vacío 44 entre los extremos cortados 36 de la cinta 12. Inmediatamente después de que la cinta 12 es cortada, el rodillo inactivo 22 gira para alargar la línea de paso para provocar que la cinta 12 se deslice sobre la superficie 26 del tambor giratorio 24 y cree el espacio vacío 44 entre los extremos cortados 36 de la cinta 12. El rodillo inactivo 22 es girado mediante un mecanismo de graduación (no mostrado) que puede ser una leva mecánica o un accionamiento eléctrico de tal manera que la velocidad de giro es una función de la velocidad de línea. El tambor giratorio 24 incluye una serie de agujeros 48 sobre su superficie que son unidos a una fuente de vacío 50. El tambor 24 puede ser hueco, como es mostrado en la figura 1, o el tambor puede ser sólido con pasajes 49 que unen los agujeros 48 a la fuente de vacío 50, como es
mostrado en las figura 2 y 3. Se puede utilizar cualquier método de atracción al vacío. La fuente de vacío 50 proporciona un mecanismo para incrementar la fricción entre la cinta 12 y el tambor giratorio 24 y para mantener la cinta 12 en estrecho contacto con el tambor giratorio 24 durante el enrollamiento. El vacío puede ser variado mediante cualquier método conocido de modo que la fricción entre la cinta 10 y el tambor 24 pueda ser variada en diferentes puntos en la operación del sistema. La fricción puede ser reducida mientras que la cinta 12 se desliza sobre la superficie del tambor 24. Cuando la cinta 12 se desliza sobre la superficie 26 del tambor giratorio al girar el rodillo inactivo 22, el vacío 50 controla la fuerza de deslizamiento de la cinta 12 sobre el tambor giratorio 24 para mantener una tensión de línea constante. El vacío c aplicado a la superficie 26 del tambor 24 puede ser constante. Alternativamente, tal como cuando se enrollan cintas de vmilo que son fácilmente estiradas, puede ser aplicado un vacío variable. Una fuerza de vacío inferior es utilizada mientras que se incrementa el espacio vacío para impedir el estiramiento, y una fuerza de vacío superior es utilizada durante el resto del ciclo para mantener el contacto entre la cinta 12 y el tambor 24, La operación del sistema de enrollamiento 10 es como sigue. Como se muestra en la figura 1, la cinta 12
primero pasa alrededor del rodillo 18 a medida que el detector de tensión 20 proporciona una señal para el uso en el mantenimiento de tensión de la cinta. La cinta 12 luego se desplaza a y alrededor del, rodillo tensión retráctil 22 antes de ser envuelta parcialmente alrededor del tambor giratorio 24 con el lado adhesivo de la cinta 12, si existe uno, de frente hacia afuera. Esto impide que la cinta 12 se adhiera a la superficie del tambor 26 y permite que la cinta 12 se transfiera a los núcleos mediante adhesión. La transferencia de adhesión a los núcleos con cintas no adhesivas puede ser llevada a cabo al colocar adhesivo directamente sobre los núcleos. La cinta 12 se desplaza en contacto íntimo con el tambor 24 a medida que la rotación del tambor giratorio 24 pasa la cinta 12 sobre el núcleo 14. (Si un lado adhesivo está enfrente de la superficie 26 del tambor, la superficie del tambor puede ser una superficie no pegajosa que facilita que la cinta 12 sea retirada del tambor 24 durante la operación normal) . La cinta 12 comienza el re-enrollamiento alrededor de un primer núcleo 14 en la estación de enrollamiento. Cuando se enrolla sobre el primer núcleo 14, el núcleo 14 está ubicado contra el tambor giratorio 24. Cuando el primer núcleo 14 ha recibido la longitud requerida de cinta 12, la rueda con cuchilla 34 gira a una velocidad de superficie igual a la velocidad de superficie del tambor giratorio 24.
La rueda con cuchilla 34 puede ser girada mediante un accionamiento de cuchilla (no mostrado) que es articulado ya sea mecánica o eléctricamente al tambor 24. El accionamiento de cuchilla puede ser accionado cuando una longitud predeterminada de cinta 12 sea enrollado. La distancia entre el centro de la rueda con cuchilla 34 y el tambor 24 se pueden cambiar para ajustar la profundidad de penetración de la cuchilla a la cubierta de uretano del tambor 24. A medida que la rueda con cuchilla 34 gira y alcanza la cinta 12, el borde cortador de la cuchilla 32 hace contacto con la cinta 12. La cuchilla 32 corta la cinta 12 a medida que la cinta 12 gira contra el tambor giratorio 24 y una lengüeta 38 puede ser aplicada al extremo cortado de la cinta mediante una barra de lengüeta 52 que, como es mostrada en la figura 2, puede ser ubicada sobre la rueda giratoria 34 adyacente a la cuchilla 32. La barra de lengüetas 52 aplica una lengüeta sobre la cinta 12 en registro con el extremo cortado 36 de la cinta 12. Se pueden utilizar montajes de aplicación de lengüeta o cinta alternativos. Inmediatamente después de que la cuchilla 32 corta la cinta 12, el rodillo inactivo 22 es girado sobre su brazo de giro 42 sobre un radio centrado en el centro del rodillo 18 lejos del rodillo giratorio 24 para alargar la línea de paso entre el rodillo inactivo 22 y el tambor 24. El rodillo
t_áJ_ ¿__l_«___A_i^____*__ »*r- inactivo 22 gira a una velocidad aproximadamente igual a la velocidad de la cinta. Esto puede provocar que la cinta 12 se deslice sobre la superficie 26 del tambor 24. Puesto que el tambor giratorio 24 continua girando a una velocidad constante, esto crea un espacio vacío 44 entre los extremos cortados 36 de la cinta 12 como es mostrado en las figuras 2 y 4. (Alternativamente, el tambor 24 puede variar su rotación durante esta etapa de operación) . El espacio vacío 44 es igual al incremento de longitud de la línea de paso. Otra manera de considerar el espacio vacío es que este es la longitud de la circunferencia del tambor 24 que pasa un punto sin cinta 12 después de que la cuchilla 32 corta la cinta 12. El incremento en la longitud de la línea de paso y por consiguiente el espacio vacío 44 puede ser de 15 cm (6 pulgadas) . Al utilizar un brazo 42 más largo, se puede incrementar el espacio vacío 44. Se pueden utilizar espacios vacíos de 44 o 45 cm (18 pulgadas) o mayores. (El incremento del espacio vacío puede ajustar las velocidades de enrollamiento de la cinta más rápidas) . Cuando el espacio vacío 44 llega a la estación de enrollamiento única, los rodillos oscilantes 28 se mueven lejos del rollo terminado 40 de cinta de producto 12, permitiendo que caiga desde la posición de enrollamiento por gravedad, como es mostrado en la figura 3, Al mismo tiempo, un mecanismo inserta un nuevo núcleo 14 en contacto con la
superficie 26 del tambor giratorio. Luego, los rodillos oscilantes 28 se mueven hacia el tambor 24 para sostener el núcleo. El tambor 24 continua girando de modo que cuando el extremo cortado entrante 36 de la cinta recubierta con adhesivo toca el nuevo núcleo, se comienza el enrollamiento de un nuevo rollo con registro. Durante la porción de enrollamiento del ciclo de operación, el rodillo inactivo 22 gira lentamente hacia el tambor giratorio 24 y regresa a su posición de línea de paso corta mostrada en la figura 1. Conforme el rodillo inactivo 22 se mueve hacia esta posición, la longitud de la línea de paso entre el rodillo inactivo 22 y el tambor giratorio 24 disminuye mientras que la velocidad del tambor 24 puede incrementarse ligeramente para mantener la tensión de línea constante y tomar la longitud extra de la cinta 12. El incremento de velocidad del tambor depende sobre la velocidad de regreso real y es realizada en el accionamiento para el tambor 24 y es modificada mediante la señal del detector de tensión. El proceso luego se repite. Alternativamente, una velocidad de tambor constante puede ser utilizada con resbalamiento de la cinta variable sobre el tambor. Este sistema de enrollamiento 10 incrementa el tiempo disponible para realizar la transferencia entre los dos núcleos 14 en una estación de enrollamiento única con un
diseño muy simplificado, Al crear un espacio vacío de cola 44, el extremo cortado dé la cinta 36 es jalado lejos de la cuchilla 32 después de que la cinta 12 es cortada para impedir que los extremos cortados 36 de la cinta 12 se peguen entre sí o a la cuchilla 32, El corte y la transferencia se hacen en el vuelo. Esto significa que se hace a la velocidad de la línea máxima, con la velocidad de la cinta corriente arriba y la inercia rotacional a través del rodillo 18 y el rodillo inactivo 22 que permanecen constantes. Esto elimina los trastornos relacionados con la inercia y la velocidad del equipo corriente arriba. Este sistema puede ser utilizado sobre bobinadoras de tambor de velocidad continua o no continua, con cintas ranuradas o no ranuradas y con cintas recubiertas o no recubiertas con adhesivo. Este sistema también puede ser utilizado donde portaherramientas giratorios u otros mecanismos mueven los rodillos oscilantes a la posición de enrollamiento. Sin embargo, el espacio vacío de cola simplifica la operación de transferencia a un grado suficiente para evitar la necesidad de mecanismos de portaherramientas giratorios. Además, este sistema de enrollamiento es más simple, menos costoso, más versátil y más confiable que las máquinas de enrollamiento conocidas. Este sistema de enrollamiento 10 proporciona un espacio vacío sin ocasionar trastornos de tensión de la
cinta de la inercia del rollo. Debido a que la velocidad de la cinta a través del sistema y por consiguiente la velocidad rotacional de los rodillo permanece constante en toda la generación de espacio vacío, no hay trastornos de tensión provocados por la inercia de los rodillos inactivos. Esto es realizado simplemente mediante la geometría del sistema 10, Los problemas de inercia del rollo pueden ser superados mediante otros sistemas. Por ejemplo, un accionamiento de precisión podría ser utilizado sobre cada rodillo afectado por los cambios de velocidad rotacionales para accionar el rodillo al perfil de velocidad preciso requerido para igualar la velocidad de la cinta en ese rodillo e impedir que la inercia del rollo transtorne la tensión de la cinta. También, los rodillos podrían ser reemplazados por barras de deslizamiento o de flotación sobre las cuales la cinta se desliza libremente para evitar el transtorno de tensión de la cinta. Este sistema de enrollamiento 10 minimiza el tiempo requerido para retirar un rollo terminado de la estación de enrollamiento, recargar un núcleo a la estación de enrollamiento y regresar los rodillos oscilantes al tambor para estar listo para el enrollamiento. Esto se puede realizar en menos de 0.25 segundos. Este tiempo de ciclo rápido hace posible llevar a cabo la operación de velocidad constante, continua, para Una bobinadora de bajo costo con
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únicamente una estación de enrollamiento. Esto no es posible o concebible con los sistemas conocidos. El sistema de enrollamiento 10 crea Una bobinadora continuo de menor costo a través de la combinación no obvia de un mecanismo creador de espacio con una estación de enrollamiento única. Este puede operar a velocidades de línea máximas de hasta 61 m/min (200 pies/min) y superiores. El incremento de la longitud de espacio vacío puede ajustar las velocidades de la cinta mayores. Esta invención opera continuamente a velocidad máxima y elimina las arrugas en la transferencia. Además, este bobinadora es de costo menor, haciéndolo más económicamente viable que las bobinadoras de posición múltiple para aplicaciones dentro de su capacidad de velocidad. También, al ciclo de transferencia muy rápido, este bobinadora puede producir económicamente rollos con registro de longitud de producto muy cortos. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.