CN1057062C - 一种卷绕方法及其设备 - Google Patents

Abstract

一种用于置备带材绕卷的方法及设备，其中，利用一个表面卷绕元件在一个第一进带辊上自动形成一个卷绕芯，并自动地切断带材，以使其绕到另一个新的卷绕芯上。第一进带辊将带材输送到转动的卷绕芯上，一个第二进带辊驱动该卷绕芯转动，从而使带材在该卷绕芯上缠绕，进而形成一个绕卷。利用第一进带辊与第二送料辊的速度差控制带材卷绕的张力。本发明还包括一个可伸缩的切割辊及割刀总成。该总成在移到其工作位置上时可切断带材。

Description

一种卷绕方法及其设备

本发明涉及的是一种将一条带材卷绕成一个绕卷的改进方法和设备，其可控制带材在卷绕过程中的张力，并且自动切断带材以开始卷绕新的绕卷及送出已绕好的绕卷。

在以往的绕带或倒带过程中，通常采用调节辊来补偿张力变化，以此控制张力。然而，调节辊可能使较薄的胶片产生皱折，使得绕好的各胶片边缘不能对齐。此外，调节辊还会在卷绕着的带材中增加张力。在某些卷绕机中，通常采用控制电机扭矩或用一个固定辊装置检测张力的方法来调节张力。

一种典型的用于检测并控制施加在带材上的张力的装置是调节辊。调节辊的位移激励电位仪或类似的装置，使其产生相应的电信号。由该信号可检测到施加在带材上的张力。在该检测到的信号与预定值比较之后，即可控制驱动力，使调节辊回到预定的位置，从而将施加到带材上的张力调整到预定值。这种设备的缺点在于调节辊的随动特性、即对薄膜张力的响应特性不够高。另外，受工作性质的限定，调节辊要正确地监视和操纵驱动控制，就必须在带材上施加一定的张力。所以，这种典型的调节辊装置不能用在被卷绕带材的张力为零的情形。

另一种控制张力的方法通过采用一种设备来实现，其中，通过检测驱动芯轴或卷绕芯转动的电机的电流(当带材上的张力减小时，电机的扭矩减小，因而通过电机的电流也减小)检测施加到带材上张力。为将带材与预定值进行比较，将检测到的电流信号输入到电流控制***中，在此比较电流信号与预定值，以便控制电机电流。不过，这种设备也存在一些问题，例如由于机械***的惯性使得对张力控制的响应特性较差，以及带材因为张力的变化而伸展不平。

假若将类似于用在上述卷绕机上的控制用在倒带机上，则由于对诸如录音胶片等带材进行时效处理时通常在用倒带机倒带前要原封不动地放上几天，所以随胶片卷入的空气将会逸出，从而导致已绕好的胶片产生偏心变形。其结果是张力的变化远大于在卷绕时产生的变化，从而使倒带无法进行。

如上所述，在现有的方法中存在着许多缺点。特别是，在采用调节辊的倒带机上，由于调节辊的质量而无法精确地测量胶片的张力，另外由于芯轴的转速等于或高于由调节辊的质量、支撑调节辊的支架的质量及弹簧或用在调节辊上的其他张力元件构成的振动***的共振频率，因而不仅削弱了检测张力的能力，而且由于调节辊的振动而使倒带过程本身都无法实现。如上所述，绕好的胶片为时效目的需要保持几天原封不动。

此外，假定将类似于用在上述卷绕机上的控制用在倒带机上，则由于象聚乙烯泡沫塑料之类的带材在时效处理过程中会产生后膨胀，同时由于已缠绕成卷的带材被限制在一定的空间内，因而带材的任一膨胀都将导致绕卷中其他部分的带材的等量的压缩。一般地，在膨胀时，在绕卷外层的带材将膨胀，而绕卷中的内层将压缩。结果是，即使在带材用惯常的卷绕方法倒带时，带材的厚度仍会存在着差异。

此外，大多数热塑胶片或胶板在加工时都会产生某种程度的延伸。所以，如果在一个卷绕机或倒带机上采用上述卷绕机上所用的控制方法，则带材将趋于保持所产生的延伸量，直至绕卷被打开并处于不受任何外力的自由状态下。经过一段时间后，带材将在延伸的方向上产生收缩及复位移动，从而导致一个新的几何尺寸。如果产品在未达到其复位状态前即被模切，随后，被模切的产品一旦复位后将改变其几何尺寸。这种尺寸的变化可能会超出容许的公差范围，从而被作为废品。在其他诸如切片或热成形等后处理过程中，常常要求材料具有较低的应力。然而，当采用上述卷绕机或倒带机中所用的控制方法时，会使材料增加一些应力及定向性。

在许多制造工艺中、如制造电缆、胶片、胶板或特别对包装工业有工业和商业价值的其他线材或带材制造工艺中，卷绕机是一个十分重要的设备。卷绕机所采用的一些方法和装置在下列各个美国专利中及在其他与设计和工作方法有关的文献中均已公开。

3,429,517号美国专利中公开了一种专用于纺织品的双层卷绕装置，该装置利用两列改变转动方向的辊子实现双卷绕过程，从而用于贮存被连续拉出的成品。

3,503,526号美国专利中公开了一种将连续的非导体带材卷绕或打开其绕卷的设备，该设备包括一个α粒子发射装置，该装置指向卷绕辊或开卷辊或在带材与辊切点之外的带材。

3,506,211号美国专利中公开了用于切割和盘绕纸带、波纹纸板或类似物的设备，其中包括一个卷绕杆，该卷绕杆是一根轴，轴的一端被驱动，另一端安装在一个可移动的轴承内，该轴承利用可移动的机械装置而沿卷绕杆移动。

3,514,046号美国专利中公开了一种设备，其中包括一对卷绕滚筒，该滚筒的位置可选择，以便被驱动来卷绕来自相邻加工设备的条形材料。

3,514,047号美国专利中公开了一种设备，其中，利用一个表面缠绕装置在卷绕鼓上形成一个绕卷芯，将带材的端部绕该芯固定并将带材绕在该芯上从而形成一个绕卷，然后将绕好的绕卷从卷绕鼓上推出。另外还公开了将将带材的尾端自动地与绕好的绕卷外廓连接的方法及自动清洁卷绕鼓的方法。

3,602,448号美国专利中公开了一种在转动滚筒上缠绕带材的设备及使带材在绕上滚筒时平整的熨烫总成，其中包括一个位于滚筒之上的熨烫辊、一个铰接的悬架，悬架的质量大于熨烫辊。另外还有一个被压缩在悬架与熨烫辊之间的弹簧，用于使悬架弹性地支撑在辊子上，从而使悬架的重量增大辊子加在带材上的压力。

3,630,462号美国专利中公开了一种带材卷绕装置，其中包括一个滚筒，绕在该滚筒上的绕卷与一个压辊接触，与该压辊相连的一个电位仪监视着绕卷的形成并控制一个直流分度电机特卷绕着的绕卷沿着背离压辊的方向移动，以保持压力基本恒定。还有一个电路用于在换绕卷时控制分度电机的加速度和减速度，以便使带材的张力保持恒定。

3,677,484号美国专利中公开了一种在卷绕芯上卷绕薄层、大宽度的带材，所采用的方法是在连续供料的同时，沿着薄层材料的横向、在各绕层之间***较长的、连续的、如纱线状的材料，使得各薄层材料之间沿***的纱线状材料形成一定的间隙。

3,749,328号美国专利公开了一个固定在一个由一铰接安装的导向臂支撑的导管上的透气元件。所述的元件置于一个磁带芯轴上的两凸缘之间并在磁带条绕在芯轴毂上时，通过机械方式顶在该毂上。

3,794,268号美国专利中公开了一种用于卷绕空心的、柔性的管形材料的方法和装置，其容许管形材料从其支座上移开，同时进行连续的填料以完成包装或其他用途。

4,050,642号美国专利中公开了一种卷绕胶片的方法及装置，其中设置有一个压力空气喷嘴，该喷嘴指向被卷绕或倒卷着的胶片上未被支撑部分的表面。

在上述的各专利中既没有公开减少被卷绕的板材或带材的张力的方法及装置，也没有公开在进行表面缠绕时通过采用一个其速度可被调整到与第一进带辊速度不同的第二进带辊或通过采用扭矩电机控制被卷绕着的绕卷与带动该绕卷转动的辊子之间的压力来减少进带辊施加给绕卷的压力的方法及装置。以往在需要减小绕在绕卷上的材料中的张力或压力时，通常需要在卷绕或倒卷工序已完成之后，在一个位于工艺线路之外的第二道工序中松开绕卷中的材料。这样额外增加的工序耗费人力从而也增加了产品的成本。此外，由于增加了处理工序也使材料更易于染上污迹或被弄脏或起皱折或受到其他形式的损坏，这将有损于材料的美观上或功能上的特性，从而降低了材料和/或其结构的使用价值。此外，上述专利中也没有公开辊子的表面用柔性材料制作的教导，带有柔性外表面的辊子可使接触表面更易于平滑，从而减少在大多数卷绕机上都会遇到的点接触状况。此外，上述专利中既没有公开褶卷的装置或褶卷辊也没有公开用于切断带材的可伸缩的切割辊及割刀。

为消除现有技术中存在的上述缺陷。本发明的目的是提供一种减少卷绕着的板材或带材的张力及表面卷绕时由进带辊施加的压力的卷绕方法和设备。

本发明提供一种用于卷绕的设备，其中包括：(a)通过转动收集带材的卷绕装置；(b)将带材输送到所述卷绕装置上的输送装置；(c)驱动所述卷绕装置转动的驱动装置；(d)使所述驱动装置与所述输送装置之间的速度比保持恒定的调节装置。

本发明还提供一种用于减少绕在绕卷上的连续的带材上的张力的方法，其中包括如下步骤：(a)将一条连续的带材经由输送装置送到卷绕装置上；(b)通过一个与卷绕装置上的带材接触的驱动装置使卷绕装置转动；(c)通过维持驱动装置和输送装置表面速度比恒定的方法控制作用在驱动装置和卷绕装置上的带材之间的压力。

由于减少了施加给卷绕着的带材的张力和压力，所以减少或消除了在卷绕或倒卷工序已完成之后，还需要在一个位于工艺线路之外的第二道工序中松开绕卷中的材料的情况。由于减少了该额外增加的工序，从而节省了人力，由此也降低了产品的成本。此外，由于减少了处理工序也减少了使材料染上污迹或被弄脏或起皱折或受到其他形式的损坏的可能，从而避免了降低材料的美观上或功能上的特性，改善了材料和/或其结构的使用价值。

图1和图2为所述卷绕机的示意图。其中，图1表示用于实施本发明方法的装置在正常运转位置上的横截面视图；图2表示该装置在正常的切料位置上的横截面示意图，所述切料的目的是将正卷绕着的带材转向另一新的芯子上，以卷绕一个新的卷筒。

图中标号及其相对应的零部件及被加工件如下：

1.第一进带辊

2.第二进带辊

3.启动辊

4.割刀

5.可伸缩的切割辊

6.带材绕卷

7.自动辊脱离器

8.扭矩电机

10.托架

11.调节辊

12.带材

13.链条

14.轴

如图1所示，被卷绕的带材12缠绕在第一进带辊1上。带材12在第一进带辊1上的包角最好不小于90°，不过，包角小于该值也可以使用。该包角是指  包在进带辊表面上的带材12对应的圆心角。第一进带辊1将带材12送到带材绕卷6上。第一进带辊1是有其自带的电机驱动转动的，其转速是由电位计或类似装置控制的。在某些装置中，第一进带辊1的速度是由一个调节辊11来控制或调节的，即通过调节辊的移动改变卷绕着的带材12的张力。为提高或减小卷绕着的带材12的张力，可以改变调节辊11施加在带材12上的压力。

带材12一经绕在带材绕卷6上便与其成一体运动。带材12绕上带材绕卷6后便开始与第二进带辊2接触，第二进带辊2使带材绕卷6以近似等于第二进带辊2表面线速度的表面线速度转动。第二进带辊2也自带驱动电机。第二进带辊2的速度是按照与第一进带辊1的速度成一定比例的函数关系进行调节的，所述比例是可调整的。所以，随着第一进带辊1的速度的增加或减小，第二进带辊2的速度也增加或减小同样的量，以保证第一进带辊1与第二进带辊2的速度比保持恒定。此外，由于第二送料辊2的传动速度可大于或小于第一进带辊1的速度，所以，通过改变第二进带辊2的速度可以调整带材绕卷6的速度，从而提高或减小绕在带材绕卷6上的带材12的张紧度，由此提供了一种前所未有的控制和操纵带材绕卷上带材12的张力的方法。若在第二进带辊2上包覆一层在压到带材绕卷6上时可被压缩的柔性材料，则效果更好。若第二进带辊2的包覆层被压缩，则可为带材绕卷6的提供一个更为平滑的接触面。进带辊2的外表面平滑可减小绕在带材绕卷6上的带材12的压力。这种压力通常发生在两个辊子点接触的情形、特别是在第二进带辊2表面材料较硬的情形。

带材绕卷6安装在轴14上，该轴的两端支撑在托架10上。托架10支撑着轴承14的两端，同时在带材12绕在带材绕卷6上时容许带材绕卷转动。随着带材12在带材绕卷6上的卷绕，带材绕卷6的直径不断增大，从而推动托架10逐渐远离第二进带辊2，而带材绕卷6却始终与第二进带辊2保持接触并随其转动。各托架10是通过链条及中间轴总成相互连接的。该总成的运动是有一个扭矩电机8控制的。扭矩电机8可将托架移进或移出，或者可以控制带材绕卷6施加给第二进带辊2的压力。

图2表示换绕卷时的状态。一旦绕在带材绕卷6上的带材12达到所需要的长度时，一个可伸缩的切割辊5及割刀4移到切割带材12的位置，使带材转向一启动辊3上，以便卷绕新的带材绕卷6。在带材12被转向到启动辊3上并准备开始卷绕新的带材绕卷之后，可伸缩的切割辊5及割刀4又缩会回到装置运转位置，在该位置上，切割辊与割刀不会妨碍新的起动辊3的卷绕。

Claims (30)

1.一种用于卷绕的设备，其中包括：

(a)通过转动收集带材的卷绕装置；

(b)将带材输送到所述卷绕装置上的输送装置；

(c)驱动所述卷绕装置转动的驱动装置；

(d)使所述驱动装置与所述输送装置之间的速度比保持恒定的调节装置。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的卷绕装置是一个柱形轴。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的输送装置是一个柱形辊。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的驱动装置是一个柱形辊。

5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，带材是绕所述输送装置被输送的，带材在输送装置上的包角至少为90°。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述的调节装置是一个驱动所述驱动装置的驱动电机，该电机的速度相应于所述输送装置上的表面线速度的变化而变化。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，缠绕着的带材的张力是由一个调节辊控制的。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，通过改变所述驱动装置相对于所述输送装置的表面线速度之比来调节带材的张力。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动装置上设置有隔衬件，用于减少由于点接触而产生的压力，当隔衬件被压向卷绕着的绕卷上时将被压缩。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述隔衬件是一个压缩特性低于被卷绕着的带材的特性的泡沫塑料。

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述隔衬件包括一个在所述驱动装置表面的一个有多股绞线外伸的区域，该区域的压缩特性低于卷绕着的带材。

12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，它还包括：

在卷绕基本完成时将带材切断的切割装置。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述的切割装置是一个可伸缩的切割辊及割刀总成。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述的可伸缩的切割辊是由所述的输送装置驱动的。

15.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述的可伸缩的切割辊是由其自带的电机驱动的并与所述输送装置的表面速度同步转动。

16.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述割刀总成包括一组刀片，其排成一列并指向被卷绕的带材通过的区域。

17.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述的可收缩的切割辊是由所述输送装置与一个可变速的减速器驱动的。

18.如权利要求12所述的设备，其特征在于，它还包括：

一个转换装置，该装置在带材被切断后将带材转到一个新的启动辊上以便开始卷绕一个新的绕卷。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述的转换装置是一个辊。

20.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述的转换装置也是所述的驱动装置。

21.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述转换装置是一个褶卷装置。

22.如权利要求1所述的设备，其特征在于，它还包括：

扭矩装置，用于控制由所述卷绕装置施加给所述输送装置或所述驱动装置上的压力。

23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述扭矩装置是一个扭矩电机。

24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述扭矩电机是可逆电机。

25.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动装置和所述输送装置分别有各自的驱动源，所述的驱动源是同步的，以便使其表面速度比保持恒定。

26.一种用于减少绕在绕卷上的连续的带材上的张力的方法，其中包括如下步骤：

(a)将一条连续的带材经由输送装置送到卷绕装置上；

(b)通过一个与卷绕装置上的带材接触的驱动装置使卷绕装置转动；

(c)通过维持驱动装置和输送装置表面速度比恒定的方法控制作用在驱动装置和卷绕装置上的带材之间的压力。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，用一个扭矩电机控制作用在驱动装置和卷绕装置上带材之间的压力。

28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，输送装置是一个柱形辊，连续的带材以至少90°的包角绕过该柱形辊。

29.如权利要求26所述的方法，其特征在于，它还包括：

通过改变驱动装置与输送装置之间的表面速度之比来调整连续输送的带材中的张力。

30.如权利要求26所述的方法，其特征在于，驱动装置有一个表面上的材料比卷绕着的带材更柔软的材料构成的表面。

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