專利名稱：一種卷繞方法及其設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種將一條帶材卷繞成一個繞卷的改進方法和設備，其可控制帶材在卷繞過程中的張力，并且自動切斷帶材以開始卷繞新的繞卷及送出已繞好的繞卷。
在以往的繞帶或倒帶過程中，通常采用調(diào)節(jié)輥來補償張力變化，以此控制張力。然而，調(diào)節(jié)輥可能使較薄的膠片產(chǎn)生皺折，使得繞好的各膠片邊緣不能對齊。此外，調(diào)節(jié)輥還會在卷繞著的帶材中增加張力。在某些卷繞機中，通常采用控制電機扭矩或用一個固定輥裝置檢測張力的方法來調(diào)節(jié)張力。
一種典型的用于檢測并控制施加在帶材上的張力的裝置是調(diào)節(jié)輥。調(diào)節(jié)輥的位移激勵電位儀或類似的裝置，使其產(chǎn)生相應的電信號。由該信號可檢測到施加在帶材上的張力。在該檢測到的信號與預定值比較之后，即可控制驅(qū)動力，使調(diào)節(jié)輥回到預定的位置，從而將施加到帶材上的張力調(diào)整到預定值。這種設備的缺點在于調(diào)節(jié)輥的隨動特性、即對薄膜張力的響應特性不夠高。另外，受工作性質(zhì)的限定，調(diào)節(jié)輥要正確地監(jiān)視和操縱驅(qū)動控制，就必須在帶材上施加一定的張力。所以，這種典型的調(diào)節(jié)輥裝置不能用在被卷繞帶材的張力為零的情形。
另一種控制張力的方法通過采用一種設備來實現(xiàn)，其中，通過檢測驅(qū)動芯軸或卷繞芯轉(zhuǎn)動的電機的電流(當帶材上的張力減小時，電機的扭矩減小，因而通過電機的電流也減小)檢測施加到帶材上張力。為將帶材與預定值進行比較，將檢測到的電流信號輸入到電流控制系統(tǒng)中，在此比較電流信號與預定值，以便控制電機電流。不過，這種設備也存在一些問題，例如由于機械系統(tǒng)的慣性使得對張力控制的響應特性較差，以及帶材因為張力的變化而伸展不平。
假若將類似于用在上述卷繞機上的控制用在倒帶機上，則由于對諸如錄音膠片等帶材進行時效處理時通常在用倒帶機倒帶前要原封不動地放上幾天，所以隨膠片卷入的空氣將會逸出，從而導致已繞好的膠片產(chǎn)生偏心變形。其結果是張力的變化遠大于在卷繞時產(chǎn)生的變化，從而使倒帶無法進行。
如上所述，在現(xiàn)有的方法中存在著許多缺點。特別是，在采用調(diào)節(jié)輥的倒帶機上，由于調(diào)節(jié)輥的質(zhì)量而無法精確地測量膠片的張力，另外由于芯軸的轉(zhuǎn)速等于或高于由調(diào)節(jié)輥的質(zhì)量、支撐調(diào)節(jié)輥的支架的質(zhì)量及彈簧或用在調(diào)節(jié)輥上的其他張力元件構成的振動系統(tǒng)的共振頻率，因而不僅削弱了檢測張力的能力，而且由于調(diào)節(jié)輥的振動而使倒帶過程本身都無法實現(xiàn)。如上所述，繞好的膠片為時效目的需要保持幾天原封不動。
此外，假定將類似于用在上述卷繞機上的控制用在倒帶機上，則由于象聚乙烯泡沫塑料之類的帶材在時效處理過程中會產(chǎn)生后膨脹，同時由于已纏繞成卷的帶材被限制在一定的空間內(nèi)，因而帶材的任一膨脹都將導致繞卷中其他部分的帶材的等量的壓縮。一般地，在膨脹時，在繞卷外層的帶材將膨脹，而繞卷中的內(nèi)層將壓縮。結果是，即使在帶材用慣常的卷繞方法倒帶時，帶材的厚度仍會存在著差異。
此外，大多數(shù)熱塑膠片或膠板在加工時都會產(chǎn)生某種程度的延伸。所以，如果在一個卷繞機或倒帶機上采用上述卷繞機上所用的控制方法，則帶材將趨于保持所產(chǎn)生的延伸量，直至繞卷被打開并處于不受任何外力的自由狀態(tài)下。經(jīng)過一段時間后，帶材將在延伸的方向上產(chǎn)生收縮及復位移動，從而導致一個新的幾何尺寸。如果產(chǎn)品在未達到其復位狀態(tài)前即被模切，隨后，被模切的產(chǎn)品一旦復位后將改變其幾何尺寸。這種尺寸的變化可能會超出容許的公差范圍，從而被作為廢品。在其他諸如切片或熱成形等后處理過程中，常常要求材料具有較低的應力。然而，當采用上述卷繞機或倒帶機中所用的控制方法時，會使材料增加一些應力及定向性。
在許多制造工藝中、如制造電纜、膠片、膠板或特別對包裝工業(yè)有工業(yè)和商業(yè)價值的其他線材或帶材制造工藝中，卷繞機是一個十分重要的設備。卷繞機所采用的一些方法和裝置在下列各個美國專利中及在其他與設計和工作方法有關的文獻中均已公開。
3，429，517號美國專利中公開了一種專用于紡織品的雙層卷繞裝置，該裝置利用兩列改變轉(zhuǎn)動方向的輥子實現(xiàn)雙卷繞過程，從而用于貯存被連續(xù)拉出的成品。
3，503，526號美國專利中公開了一種將連續(xù)的非導體帶材卷繞或打開其繞卷的設備，該設備包括一個α粒子發(fā)射裝置，該裝置指向卷繞輥或開卷輥或在帶材與輥切點之外的帶材。
3，506，211號美國專利中公開了用于切割和盤繞紙帶、波紋紙板或類似物的設備，其中包括一個卷繞桿，該卷繞桿是一根軸，軸的一端被驅(qū)動，另一端安裝在一個可移動的軸承內(nèi)，該軸承利用可移動的機械裝置而沿卷繞桿移動。
3，514，046號美國專利中公開了一種設備，其中包括一對卷繞滾筒，該滾筒的位置可選擇，以便被驅(qū)動來卷繞來自相鄰加工設備的條形材料。
3，514，047號美國專利中公開了一種設備，其中，利用一個表面纏繞裝置在卷繞鼓上形成一個繞卷芯，將帶材的端部繞該芯固定并將帶材繞在該芯上從而形成一個繞卷，然后將繞好的繞卷從卷繞鼓上推出。另外還公開了將帶材的尾端自動地與繞好的繞卷外廓連接的方法及自動清潔卷繞鼓的方法。
3，602，448號美國專利中公開了一種在轉(zhuǎn)動滾筒上纏繞帶材的設備及使帶材在繞上滾筒時平整的熨燙總成，其中包括一個位于滾筒之上的熨燙輥、一個鉸接的懸架，懸架的質(zhì)量大于熨燙輥。另外還有一個被壓縮在懸架與熨燙輥之間的彈簧，用于使懸架彈性地支撐在輥子上，從而使懸架的重量增大輥子加在帶材上的壓力。
3，630，462號美國專利中公開了一種帶材卷繞裝置，其中包括一個滾筒，繞在該滾筒上的繞卷與一個壓輥接觸，與該壓輥相連的一個電位儀監(jiān)視著繞卷的形成并控制一個直流分度電機將卷繞著的繞卷沿著背離壓輥的方向移動，以保持壓力基本恒定。還有一個電路用于在換繞卷時控制分度電機的加速度和減速度，以便使帶材的張力保持恒定。
3，677，484號美國專利中公開了一種在卷繞芯上卷繞薄層、大寬度的帶材，所采用的方法是在連續(xù)供料的同時，沿著薄層材料的橫向、在各繞層之間插入較長的、連續(xù)的、如紗線狀的材料，使得各薄層材料之間沿插入的紗線狀材料形成一定的間隙。
3，749，328號美國專利公開了一個固定在一個由一鉸接安裝的導向臂支撐的導管上的透氣元件。所述的元件置于一個磁帶芯軸上的兩凸緣之間并在磁帶條繞在芯軸轂上時，通過機械方式頂在該轂上。
3，794，268號美國專利中公開了一種用于卷繞空心的、柔性的管形材料的方法和裝置，其容許管形材料從其支座上移開，同時進行連續(xù)的填料以完成包裝或其他用途。
4，050，642號美國專利中公開了一種卷繞膠片的方法及裝置，其中設置有一個壓力空氣噴嘴，該噴嘴指向被卷繞或倒卷著的膠片上未被支撐部分的表面。
在上述的各專利中既沒有公開減少被卷繞的板材或帶材的張力的方法及裝置，也沒有公開在進行表面纏繞時通過采用一個其速度可被調(diào)整到與第一進帶輥速度不同的第二進帶輥或通過采用扭矩電機控制被卷繞著的繞卷與帶動該繞卷轉(zhuǎn)動的輥子之間的壓力來減少進帶輥施加給繞卷的壓力的方法及裝置。以往在需要減小繞在繞卷上的材料中的張力或壓力時，通常需要在卷繞或倒卷工序已完成之后，在一個位于工藝線路之外的第二道工序中松開繞卷中的材料。這樣額外增加的工序耗費人力從而也增加了產(chǎn)品的成本。此外，由于增加了處理工序也使材料更易于染上污跡或被弄臟或起皺折或受到其他形式的損壞，這將有損于材料的美觀上或功能上的特性，從而降低了材料和/或其結構的使用價值。此外，上述專利中也沒有公開輥子的表面用柔性材料制作的教導，帶有柔性外表面的輥子可使接觸表面更易于平滑，從而減少在大多數(shù)卷繞機上都會遇到的點接觸狀況。此外，上述專利中既沒有公開褶卷的裝置或褶卷輥也沒有公開用于切斷帶材的可伸縮的切割輥及割刀。
本發(fā)明的目的在于消除現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷。為此，本發(fā)明提出了一種新型的卷繞或倒卷方法，采用該方法，即使以很高的速度卷繞帶材也可避免產(chǎn)生現(xiàn)有卷繞技術和工藝中所遇到的問題。
本發(fā)明提供了一種減少卷繞著的板材或帶材的張力及表面卷繞時由進帶輥施加的壓力。由于減少了施加給卷繞著的帶材的張力和壓力，所以減少或消除了在卷繞或倒卷工序已完成之后，還需要在一個位于工藝線路之外的第二道工序中松開繞卷中的材料的情況。由于減少了該額外增加的工序，從而節(jié)省了人力，由此也降低了產(chǎn)品的成本。此外，由于減少了處理工序也減少了使材料染上污跡或被弄臟或起皺折或受到其他形式的損壞的可能，從而避免了降低材料的美觀上或功能上的特性，改善了材料和/或其結構的使用價值。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，上述目的是通過如下手段達到的在卷繞或倒卷過程中采用一個第二進帶輥帶動繞卷轉(zhuǎn)動，同時還設置了一個第一進帶輥，該輥靠近繞卷的位置但與繞卷不接觸。第一進帶輥的作用主要是將帶材以等于或大于繞卷外表面線速度的速度送往繞卷上。繞卷的轉(zhuǎn)動或速度是由第二進帶輥控制的。當繞卷表面的線速度低于將要繞在其上的帶材的速度時，則帶材將以較小的張力被卷繞在繞卷上。


圖1和圖2為所述卷繞機的示意圖。其中，圖1表示用于實施本發(fā)明方法的裝置在正常運轉(zhuǎn)位置上的橫截面視圖;圖2表示該裝置在正常的切料位置上的橫截面示意圖，所述切料的目的是將正卷繞著的帶材轉(zhuǎn)向另一新的芯子上，以卷繞一個新的卷筒。
圖中標號及其相對應的零部件及被加工件如下1.第一進帶輥2.第二進帶輥3.啟動輥4.割刀5.可伸縮的切割輥6.帶材繞卷7.自動輥脫離器8.扭矩電機10.托架11.調(diào)節(jié)輥12.帶材13.鏈條14.軸如圖1所示，被卷繞的帶材12纏繞在第一進帶輥1上。帶材12在第一進帶輥1上的包角最好不小于90°，不過，包角小于該值也可以使用。該包角是指包在進帶輥表面上的帶材12對應的圓心角。第一進帶輥1將帶材12送到帶材繞卷6上。第一進帶輥1是有其自帶的電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的，其轉(zhuǎn)速是由電位計或類似裝置控制的。在某些裝置中，第一進帶輥1的速度是由一個調(diào)節(jié)輥11來控制或調(diào)節(jié)的，即通過調(diào)節(jié)輥的移動改變卷繞著的帶材12的張力。為提高或減小卷繞著的帶材12的張力，可以改變調(diào)節(jié)輥11施加在帶材12上的壓力。
帶材12一經(jīng)繞在帶材繞卷6上便與其成一體運動。帶材12繞上帶材繞卷6后便開始與第二進帶輥2接觸，第二進帶輥2使帶材繞卷6以近似等于第二進帶輥2表面線速度的表面線速度轉(zhuǎn)動。第二進帶輥2也自帶驅(qū)動電機。第二進帶輥2的速度是按照與第一進帶輥1的速度成一定比例的函數(shù)關系進行調(diào)節(jié)的，所述比例是可調(diào)整的。所以，隨著第一進帶輥1的速度的增加或減小，第二進帶輥2的速度也增加或減小同樣的量，以保證第一進帶輥1與第二進帶輥2的速度比保持恒定。此外，由于第二送料輥2的傳動速度可大于或小于第一進帶輥1的速度，所以，通過改變第二進帶輥2的速度可以調(diào)整帶材繞卷6的速度，從而提高或減小繞在帶材繞卷6上的帶材12的張緊度，由此提供了一種前所未有的控制和操縱帶材繞卷上帶材12的張力的方法。若在第二進帶輥2上包覆一層在壓到帶材繞卷6上時可被壓縮的柔性材料，則效果更好。若第二進帶輥2的包覆層被壓縮，則可為帶材繞卷6的提供一個更為平滑的接觸面。進帶輥2的外表面平滑可減小繞在帶材繞卷6上的帶材12的壓力。這種壓力通常發(fā)生在兩個輥子點接觸的情形、特別是在第二進帶輥2表面材料較硬的情形。
帶材繞卷6安裝在軸14上，該軸的兩端支撐在托架10上。托架10支撐著軸承14的兩端，同時在帶材12繞在帶材繞卷6上時容許帶材繞卷轉(zhuǎn)動。隨著帶材12在帶材繞卷6上的卷繞，帶材繞卷6的直徑不斷增大，從而推動托架10逐漸遠離第二進帶輥2，而帶材繞卷6卻始終與第二進帶輥2保持接觸并隨其轉(zhuǎn)動。各托架10是通過鏈條及中間軸總成相互連接的。該總成的運動是有一個扭矩電機8控制的。扭矩電機8可將托架移進或移出，或者可以控制帶材繞卷6施加給第二進帶輥2的壓力。
圖2表示換繞卷時的狀態(tài)。一旦繞在帶材繞卷6上的帶材12達到所需要的長度時，一個可伸縮的切割輥5及割刀4移到切割帶材12的位置，使帶材轉(zhuǎn)向一啟動輥3上，以便卷繞新的帶材繞卷6。在帶材12被轉(zhuǎn)向到啟動輥3上并準備開始卷繞新的帶材繞卷之后，可伸縮的切割輥5及割刀4又縮會回到裝置運轉(zhuǎn)位置，在該位置上，切割輥與割刀不會妨礙新的起動輥3的卷繞。
權利要求
1.一種用于卷繞的設備，其中包括(a)通過轉(zhuǎn)動收集帶材的卷繞裝置；(b)將帶材輸送到所述卷繞裝置上的輸送裝置；(c)驅(qū)動所述卷繞裝置轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置；(d)使所述驅(qū)動裝置與所述輸送裝置之間的速度比保持恒定的調(diào)節(jié)裝置。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述的卷繞裝置是一個柱形軸。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述的輸送裝置是一個柱形輥。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述的驅(qū)動裝置是一個柱形輥。
5.如權利要求3所述的設備，其特征在于，帶材是繞所述輸送裝置被輸送的，帶材在輸送裝置上的包角至少為90°。
6.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)裝置是一個驅(qū)動所述驅(qū)動裝置的驅(qū)動電機，該電機相應于所述輸送裝置上的表面線速度的變化而變化。
7.如權利要求1所述的設備，其特征在于，纏繞著的帶材的張力是由一個調(diào)節(jié)輥控制的。
8.如權利要求1所述的設備，其特征在于，通過改變所述驅(qū)動裝置相對于所述輸送裝置的表面線速度之比來調(diào)節(jié)帶材的張力。
9.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述驅(qū)動裝置上設置有隔襯件，用于減少由于點接觸而產(chǎn)生的壓力，當隔襯件被壓向卷繞著的繞卷上時將被壓縮。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述隔襯件是一個壓縮特性低于被卷繞著的帶材的特性的泡沫塑料。
11.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述隔襯件包括一個在所述驅(qū)動裝置表面的一個有多股絞線外伸的區(qū)域，該區(qū)域的壓縮特性低于卷繞著的帶材。
12.如權利要求1所述的設備，其特征在于，它還包括在卷繞基本完成時將帶材切斷的切割裝置。
13.如權利要求12所述的設備，其特征在于，所述的切割裝置是一個可伸縮的切割輥及割刀總成。
14.如權利要求13所述的設備，其特征在于，所述的可伸縮的切割輥是由所述的輸送裝置驅(qū)動的。
15.如權利要求13所述的設備，其特征在于，所述的可伸縮的切割輥是由其自帶的電機驅(qū)動的并與所述輸送裝置的表面速度同步轉(zhuǎn)動。
16.如權利要求13所述的設備，其特征在于，所述割刀總成包括一組刀片，其排成一列并指向被卷繞的帶材通過的區(qū)域。
17.如權利要求14所述的設備，其特征在于，所述的可收縮的切割輥是由所述輸送裝置與一個可變速的減速器驅(qū)動的。
18.如權利要求12所述的設備，其特征在于，它還包括一個轉(zhuǎn)換裝置，該裝置在帶材被切斷后將帶材轉(zhuǎn)到一個新的啟動輥上以便開始卷繞一個新的繞卷。
19.如權利要求18所述的設備，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換裝置是一個輥。
20.如權利要求18所述的設備，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換裝置也是所述的驅(qū)動裝置。
21.如權利要求18所述的設備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置是一個褶卷裝置。
22.如權利要求1所述的設備，其特征在于，它還包括扭矩裝置，用于控制由所述卷繞裝置施加給所述輸送裝置或所述驅(qū)動裝置上的壓力。
23.如權利要求22所述的設備，其特征在于，所述扭矩裝置是一個扭矩電機。
24.如權利要求23所述的設備，其特征在于，所述扭矩電機是可逆電機。
25.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述驅(qū)動裝置和所述輸送裝置分別有各自的驅(qū)動源，所述的驅(qū)動源是同步的，以便使其表面速度比保持恒定。
26.一種用于減少繞在繞卷上的連續(xù)的帶材上的張力的方法，其中包括如下步驟(a)將一條連續(xù)的帶材經(jīng)由輸送裝置送到卷繞裝置上;(b)通過一個與卷繞裝置上的帶材接觸的驅(qū)動裝置使卷繞裝置轉(zhuǎn)動;(c)通過維持驅(qū)動裝置和輸送裝置表面速度比恒定的方法控制作用在驅(qū)動裝置和卷繞裝置上的帶材之間的壓力。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，用一個扭矩電機控制作用在驅(qū)動裝置和卷繞裝置上帶材之間的壓力。
28.如權利要求26所述的方法，其特征在于，輸送裝置是一個柱形輥，連續(xù)的帶材以至少90°的包角繞過該柱形輥。
29.如權利要求26所述的方法，其特征在于，它還包括通過改變卷繞裝置與輸送裝置之間的表面速度比，來調(diào)整連續(xù)輸送的帶材中的張力。
30.如權利要求26所述的方法，其特征在于，驅(qū)動裝置有一個表面上的材料比卷繞著的帶材更柔軟的材料構成的表面。
全文摘要
一種用于置備帶材繞卷的方法及設備，其中，利用一個表面卷繞元件在一個第一進帶輥上自動形成一個卷繞芯，并自動地切斷帶材，以使其繞到另一個新的卷繞芯上。第一進帶輥將帶材輸送到轉(zhuǎn)動的卷繞芯上，一個第二進帶輥驅(qū)動該卷繞芯轉(zhuǎn)動，從而使帶材在該卷繞芯上纏繞，進而形成一個繞卷。利用第一進帶輥與第二送料輥的速度差控制帶材卷繞的張力。本發(fā)明還包括一個可伸縮的切割輥及割刀總成。該總成在移到其工作位置上時可切斷帶材。
文檔編號B65H19/22GK1102393SQ94107459
公開日1995年5月10日 申請日期1994年7月22日 優(yōu)先權日1993年7月23日
發(fā)明者丹尼斯A·諾斯 申請人:丹尼斯A·諾斯