具有控制卷料最终直径 的装置的制造卷料重绕的机械和方法 【技术领域】
本发明涉及一种重卷机械，更具体的是涉及一种连续型或启动—停止型的表面重卷机械。在表面卷绕机械中借助由形成卷绕支架的卷绕构件传递的摩擦力通过在成形阶段保持卷料转动而卷绕薄片材料。
更具体的是，本发明涉及一种包括由卷绕辊子构成的卷绕支架式的重卷机械同时特别包括至少一个具有活动轴的辊子，该辊子保持与被形成的卷料接触并逐渐活动离开卷料的轴以使它的直径增大。
本发明还涉及制造薄片材料的卷料地方法。
下面会明白本发明可以应用于形成具有中央芯子的或中央卷绕主轴的卷料和无中央卷绕芯子的卷料的两种情况。
背景技术
当前使用表面重卷机械以制造薄片材料，特别(但不是唯一的)是纸如薄纸，例如卫生纸、厨房纸巾等的卷料。在这些机械中使构成的卷料通过以周边与卷料接触的卷绕构件的作用而旋转。通常这些卷绕构件是辊子或者(在某些情况下)皮带或辊子与皮带的组合。
表面卷绕机械可以是连续型的，即在该机械中薄片材料是连续地并以基本上恒定的速度送进，甚至在更换步骤也如此。更换步骤中，薄片材料被切断，完成的卷料从卷绕支架上卸下同时一个新的卷料的卷绕在卷绕支架上开始。表面卷纸机械也可以是起动—停止型或断续型。在这种型式中薄片材料的供送在更换步骤时是被中断的。
在重卷机械中形成的卷料依次被切成较小轴向长度的卷并将它们包装，通常成多个一包，以便出售。
当形成卷料时关键性的一方面是被卷材料的直径与数量的控制。事实上，为了使包装机械能正确工作，卷料及由它获得的卷必须具有大致相同的直径，即允差处于一个相对窄的范围。卷料在直径上过大的变化会导致问题并在后续的卷的包装中造成中断。
此外，每卷必须包括薄片材料的最小量，等同于包装上标明的数量。如果该数量低于标明的数量销售商和制造商可能以欺骗被投拆。如多于名义数量则导致制造商的经济损失。
因此，必需控制卷料的卷绕从而它们的外直径与名义值没有明显的差别，获得被卷材料的预定数量或稍稍比所述预定数量多。
尽管在最先进的和较昂贵的重卷机械中使用复杂的电子系统精确地控制这些参数，但是在装备有限的控制系统的不太昂贵的机械，在该机械中具有设定的被卷成每一卷的薄片材料的长度。通常出现一个问题，即各个卷料的外直径差别很大。这一点取决于纸的本身(特别是薄纸)的厚度的变化。
US-A-5267703公开了一种具有卷绕辊子的重卷机械，该辊子带与控制辊子运动的控制构件相关的活动轴，以确保获得包括在预定误差范围以内的直径，具有预先确立的被卷绕薄片材料的数量。此机械是有效的并具有有限的价格。但是，考虑到使用的直径控制系统，对某些市场类型它仍然是太复杂。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种重绕机械，该机械在不要求复杂控制系统的情况下可以获得具有足够均匀的直径(即处于限制的变化范围内)的卷料。
实质上，技术人员阅读下面的说明会明白，使用本发明的带卷绕辊子的表面重卷绕机械就可实现这一目的和其它目的及优点，该重绕机械中，带活动轴的卷绕辊子与一对控制辊子的运动的致动器相关连。根据本发明，两个致动器彼此相连接。所述两个致动器的一个在要形成的卷料增加的过程控制卷绕辊子轴的运动，并具有一个位置(特别是，例如，活塞—压力缸致动器的一个活塞的冲程终点位置)，该位置对应所形成的卷料的最终直径的大小。另一方面第二致动器用于使带活动轴的卷绕辊子运动以便使辊子运动离开已完成的卷料以便卸下卷料。
使用这种型式的装置当在卷绕支架上形成卷料时带活动轴的卷绕辊子被逐渐抬高并运动离开构成卷绕支架的其余构件(例如另一对卷绕辊子)。要构成的卷料直径增大，引起卷绕辊子逐渐的抬高，在薄片材料的总量被卷绕完之前，带活动轴的卷绕辊子的运动停止，致动器控制到达其行程终止位置。薄片材料最后部分的卷绕与卷料上增加的压力一起发生，该卷料可以不再增加直径。这意味着，被卷绕材料的末一圈是更紧且更结实。这一点不会造成特别的缺点，同时，此外，确保所完成的卷料直径的大小处于相对有限的误差范围以内，这将不会在后续处理和特别在从切断卷料获得的卷的最终包装过程中引起问题。在某些情况中，存在一定数目的更结实地卷绕的外圈甚至可能是一个优点，由于它保护卷料防止可能的机械应变。这对于柔软的卷料是特别如此，该柔软卷料以有限的紧密性被卷绕。
在带活动轴的辊子停止之后围绕卷料卷绕的圈数取决以前的圈是如何被卷绕的。以前的圈越松，则在卷料达到其预定的最终直径之后仍要卷绕的薄片材料的量也就越大。在具有活动轴的卷绕辊子的抬高运动停止之前进行的卷绕越结实，则在围绕卷料以较大卷绕压力，并因此在增加紧密性的条件下继续绕的圈的数目就越少。
由于通过使第一致动器达到其行程终点可方便地停止带活动轴的卷绕辊子的运动，使用第二致动器就获得为卷绕辊子运动远离完成的卷料并允许后者从卷绕辊子上卸下所需要的在相同方向的后续运动。
更概括地说，本发明基于这样的构想，即借助于以停止位置为特征的控制构件控制带活动轴的卷绕辊子在要形成的卷料上的作用，也就是在一位置上它停止卷绕辊子轴的进一步运动。在卷料结束之前达到此位置，即在要求的薄片材料量在其上被卷绕完之前。因而要卷绕的薄片材料的剩余量将被卷在卷料上主要防止其直径的增加。
此构想也可以用单个致动器来实现，而不是两个组合的致动器，例如当达到前述位置时通过提供一个系统以停止带活动轴的辊子的运动。
活动的卷绕辊子(也称为加压辊子)的轴的运动可以是平移运动。但是在本发明的一个优选实施例中，带活动轴的卷绕辊子由一对摆动臂支撑。因此其运动将为绕一固定轴转动的一个运动。
尽管不排除使用旋转致动器，但是根据本发明的一个特别便利的实施例两个致动器是线性致动器。优选地，两个线性致动器彼此对准安装。例如，可以使用彼此刚性连接的两个活塞—压力缸致动器，方便的是气动式的，特别如果是压力相对的。虽然，例如有可能将所述致动器的一个的杆刚性地连接到另一压力缸上，但可以通过将两个致动器的两个压力缸彼此刚性连接以获得一种特别简单和机械的理想构形。压力缸可以是并排放置并联动在一起。然而，该二压力缸最好是彼此靠近以后背零件相接触并彼此紧靠。这样就得到一种双线性致动器，该双线性致动器是特别紧凑且结构简单。具有双活塞—压力缸致动器的系统也可以由里面是两个活塞滑动的单一压力缸构成(而不是由安装在一起的两压力缸构成)。
彼此结合的双活塞—压力缸致动器构成一个组装件，它可以由该两个致动器的两个相对着的杆分别地铰接到带活动轴的卷绕辊子的二个摆动臂的至少一个上并铰接到机械结构的一固定点上。
为了能够制造具有不同大小直径并保持有关不同卷料有效直径的允差的前述优点，虽然在这些条件下第一个致动器经常达到相同行程的末端位置，优选地，活动轴的卷绕辊子的位置在卷绕的终点是可调节的，为此目的，例如，具有可调尺寸的连接杆件可以与致动器结合。当第一致动器达到其行程末端位置时带活动轴的卷绕辊子的位置通过调节该连接杆件的长度是可调节的。该连接杆件可方便地与第二活塞—压力缸致动器的杆结合。
根据另一方面，本发明的目的是提供一种简单的以足够均匀的直径以便后续包装操作的目的的制造薄片材料的卷料方法。
实质上，根据这一方面，本发明提供一种卷绕方法，其中刚好在每个卷料卷绕完成前，在薄片材料的预定量被卷绕到卷料上之前活动的卷绕辊子的轴的运动被停止和薄片材料的卷绕被完成保持卷绕辊子处于基本上固定的位置。通常，在到达带活动轴的辊子的停止位置时，该辊子进行另一次打开运动以便卸下卷料，虽然也可以另一方法卸下卷料，例如通过使构成卷绕支架的不同构件运动来卸下卷料。
根据本发明的方法和机械的另一些优点和实施例在所附的相关权利要求中说明。
【附图说明】
通过以下的说明与附图将更好地理解本发明，附图示意地表示本发明的非限制的实际的实施例。在附图中，等效的零件用相同的标号来表示。
图1至3表示一个卷料的卷绕循环过程中卷绕构件的三个不同的和连续的位置；以及
图4表示一个不同的实施例。
【具体实施方式】
在附图中表示本发明应用于启动—停止型，即间断型的重卷绕机械，其中在卷绕每个卷料的终点停止薄片材料向卷绕支架的送进。但是，从以下介绍将显见，必需理解本发明也可应用于连续式的机械，即在该机械中也在更换步骤过程中，即卸下完成的卷料并启动卷绕一个新卷料的步骤，薄片材料连续地不停地被送进。
仅仅指出对理解本发明的重卷绕机械重要的零件，因为这些机械本身是已知的。
首先参见图1至3的，重卷绕机械包括具有平行轴并与第三辊子5一起限定一个卷绕支架7的第一和第二卷绕辊子1、3。尽管卷绕辊子1和3具有(在这个例子)一固定的轴，该第三卷绕辊子5由一对绕摆动轴11铰接的摆动臂9承载。因此，第三卷绕辊子5的轴是可活动的，因此该辊子5可活动远离和向着辊子1和3。
摆动臂9的摆动运动由一对活塞—压力缸致动器13和15控制，其中标号13C和15C表示压力缸而13A和15A表示各个活塞的杆。该两活塞—压力缸致动器13、15彼此对准并在各个压力缸13C、15C的后端刚性地连接。
致动器13的杆13A在销17处铰接到臂9的一个上，该臂在相对于摆动轴线11的辊子5的相对侧。杆15A借助于具有可调节长度19的连接杆连接到机械结构的一固定点21上。
装备一个指示器25(例如一个灯)的传感器23与活塞—压力缸13相结合。此传感器监测行程的末端位置，即致动器13的最大的缩回位置，用于所述的目的。
此前描述的机械的工作如下：图1表示薄片材料N的第一卷料R的卷绕的开始步骤。围绕卷绕芯子或主轴卷绕材料N的几圈，该芯子或主轴的最外面和三个辊子1、3、5接触，虽然其它方案(如用一个空转辊子)也是可行的，但用三个辊子可方便地为电机驱动。辊子5由致动器13里面的流体的压力确定的压力压靠在要形成的卷料上。此压力可以适当地保持大致的恒定或者(当机械具有较复杂的构形时)在卷绕过程中可以变化，例如作为一对摆动杆9的角位置的函数变化。通常，由致动器13作用的力部分地补偿辊子5的重量，可以作用到要形成的卷料上的应力小于由辊子5的整个重量将作用的应力。在任一情形下，装配件13、15控制卷绕辊子5对要形成的卷料的作用，这是就在通过该作用把根据制造需要确定和调节的应力加到卷料的意义上来说。
图2表示卷绕的结束步骤。卷料R的直径增加同时因而臂9(沿图中)反时针旋转以使带活动轴的卷绕辊子5能抬起。活塞—压力缸致动器13缩回以便允许此运动，而致动器15则保持完全地伸出。图2表示活塞压力缸致动器13的完全缩回的位置。但是卷料R的卷绕仍未完成，因为设定的薄片材料的量尚未被达到。卷绕薄片材料N的最后几圈保持辊子5在图2的适当位置并因此有效地防止卷料R直径的增加。因此这些最后几圈相对于前面的圈以增加的紧凑性而被卷绕。在卷料上被卷绕的薄片材料的长度可以用任何已知的方法测量，例如，用围绕其驱动薄片材料的几个辊子的一个上的一个编码器来测量。
在图3中要形成的卷料R已经完成。为了允许进行更换步骤，即卸下完成的卷料R并在其中的卷绕支架中引入一个新的卷绕芯子，活动卷绕辊子5必需相对于图2中的位置进一步被抬高。致动器15用于此目的。如在图3中可以看到的，致动器15的回缩导致辊子5的进一步抬起，因此允许从支架7上卸下完成的卷料R。切割或切断薄片材料、卸下卷料、插入新的卷绕芯子以及将初始的自由端粘接到新的芯子上以开始卷绕后续的卷料等的操作不予详述，因为这可用对本专业技术人员已知的任何方法进行。
在更换步骤之后，用此处描述的相同程序开始卷绕一新的卷料。
可能需要改变卷绕在每个卷料R上的薄片材料的量，或卷绕的密度，修改由卷绕不同的各圈密实性变化引起的辊子5作用在要形成的卷料上的压力。通过变化这些参数获得最终卷料的直径改变。例如，如果要求用同样被卷材料的长度得到比较不太紧凑的卷料，则致动器13的压力缸13C里面的压力将增加，以便降低辊子5加在要卷的卷料上的重量。因而，卷料的最终直径将增加。另一方面，可以要求以相同的卷绕密度在每个卷料上卷绕较大量的薄片材料N，以使最终直径增加。
由于最终直径是由致动器13的行程终点位置设定，设置可调节的连接杆19使可能修正这些卷绕参数。如果希望卷绕较大量的薄片材料和/或得到紧凑性差一些的卷绕，同时，因此，达到较大的最终卷绕直径，该连接杆19被缩短，因此，当致动器13已达到其行程终点位置时卷绕辊子5的终点位置将比较高，即距卷绕辊子1和3较远。
就卷料的最终直径言，设置传感器23和指示器25以方便通过调节连接杆19的长度而设定该机械。传感器23和指示器25可以组合使用或交替使用以便考虑到卷绕紧凑性修改机械的工作状态，这是通过影响到压力缸13C里面的压力来设定和修改。
当该致动器13已经达到行程终点位置并因此已经达到卷料R的最终直径时(图2所示)传感器23和指示器25可告知操作者。该操作者可以例如通过一计数器或者已知的适当的接口告知在达到此行程终点位置的这个时间已经卷绕多少薄片材料以及在最后几圈中还必需卷多少材料。如果操作者看到在设定的参数(薄片材料N的厚度、卷绕压力、要卷绕材料的长度)下，过早达到致动器13的行程终点位置并因此过早达到最终直径以及因此卷料的很多外圈将非常紧实地被卷绕时，该操作者可缩短连接杆19。在相反状态下将进行反过来的伸长操作，即，例如，如果在被卷绕薄片材料的量不足以保持卷料的最终直径的情况。
当活动辊子5没有达到终点位置而达到薄片材料所设定的量同时因此完成的卷料尚未达到进行正常包装设定的直径，该操作者可增加压力缸13C里面的压力值。
图4表示一修改的实施例，其中等效的或对应的零件将使用在图1至3中使用的相同标号来指示。这样，控制卷绕辊子5的运动的两致动器就由单一的压力缸15构成，在该压力缸里面有两个活寒13A、15A滑动，各活塞装有各自的连杆。从图4中的位置，在卷料卷绕和直径增加的过程中辊子被抬起，压力缸15C里面的活塞13A回缩。当达到此位置时，完成该卷料，和通过压力缸15C里面的二活塞13A、15A同时的回缩而使辊子5运动远离辊子1和3，便可以卸下该卷料。
致动器装置—或通常说带有活动轴的辊子的控制构件—可以和图示的不同。例如，该致动器可以设置在摆动臂9的上面而不是下面和/或可以铰接于辊子5的轴与臂摆动的轴之间的一个中间点上。因而，行程末端的位置将不同。
应当理解附图仅仅表示本发明的一个实际的实施例，但该实施例的形式与布置可以不偏离本发明下概念的范围而变化。在所附权利要求中所附的任何标号仅仅为便于根据此前的描述与附图来阅读，同时不限制任何保护范围。