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薄片卷繞的設備和方法

2023-10-09 03:40:34 1

專利名稱:薄片卷繞的設備和方法
技術領域:
本發明涉及薄片卷繞的設備和方法。
背景技術:
一般說來,以一種連續的工藝製造諸如聚酯薄片或者其他片材的薄片並且將最終產品卷繞在輥上以便於儲放和運輸。
在將薄片卷繞在輥上的操作中,希望保證在輥上的均勻卷繞(即,無皺紋或者褶皺)並且儘可能少地將空氣留在輥上的每一個薄片層之間。
該問題對於厚度低至微米級並且速度高達1000米/分鐘的(超薄)薄膜是特別突出的。
在現有技術中,通常利用軋輥(也被稱為壓輥)高速(即,每分鐘幾百米)卷繞片材(特別是薄片)以防止夾帶過多的空氣。
在p.33 to 35 of Air Entrainment with A Forced-Loaded NipRoller,Y.Bae Chang,F.W.Chambers,J.J.Shelton,WebHandling Reseach Center,Oklahoma State University,05/1994中提出(aa)為了在高速工作時使夾帶的空氣量保持在特定水平下,最有效的方式是減小壓輥的直徑;(bb)如果壓輥(或者其包覆層)比卷繞輥軟並且會夾帶過多的空氣,那麼可利用較硬的材料製造壓輥來解決這個問題;(cc)通過增大加壓載荷不能有效地減少夾帶的空氣量,如果所述載荷太大,會帶來其他卷繞問題。
另外,該文獻提出,在減小軋輥的尺寸方面可能存在實際問題或者限制,例如,如果軋輥太細,那麼軋輥可能會變得太軟。但是,該文獻提出,由於壓輥在空氣夾帶方面的重要性而設計細長的壓輥,並且以示意圖的形式給出了可能的設計變化的兩個實施例。第一個附圖示出了在一個輥子和卷繞輥之間的細長輥,薄片從該輥子移動到細長輥,接著移動到卷繞輥。第二個附圖示出了在二個輥子和卷繞輥之間的細長輥,薄片從其中一個輥子移動到細長輥,接著移動到卷繞輥。
但是,該文獻沒有提供足以使這些原理得以實施的暗示,即,既沒有解決也沒有提及幾個關於實施的問題。第一個問題是,確保輥子與卷繞輥之間的細長輥的正確定位,這是由於細長輥的直徑小而變得柔軟。另一個問題是,確保細長輥和輥子的切向速度在它們的長度上彼此之間的每一個點處都相等以避免使薄片受到摩擦。另一個問題是,在將薄片卷繞到卷繞輥上之前確保薄片展開,即,在將薄片卷繞到卷繞輥上後薄片上可能存在皺紋。另一個問題是,使薄片卷繞容易啟動困難在於薄片在輥子和細長輥之間的通過以及在細長輥和卷繞輥之間的通過。另一個問題是,在卷繞輥的寬度上施加導致均勻的空氣排除的壓力分布。
本發明的目的是提供一種可避免上述問題的用於將薄片卷繞在卷繞輥上的設備和方法。
發明概述本發明的目的是提供一種用於將薄片卷繞在卷繞輥上的設備和方法,所述設備和方法可確保良好均勻的空氣排除、薄片無扭曲變形、薄片的良好展開以及使薄片卷繞容易啟動,從而提高卷繞的速度和質量。
權利要求1和6所涉及的設備和權利要求18-26所涉及的方法實現了上述目的。優選實施例由從屬權利要求限定。
附圖的簡要說明

圖1a到1e是本發明所涉及設備的輥的示意性側視圖,示出了所述設備的運轉;圖2是示意性側視圖,示出了輥與滑架之間的機械聯結;圖3是互鎖的支撐裝置下部的示意性側視圖;圖4是本發明一個替換實施例的示意性側視圖;圖5是本發明另一個替換實施例的示意性側視圖;圖6a和6b示出了利用本發明所涉及設備的輥使薄片卷繞的備選可能性;圖7是本發明另一個實施例的示意圖;圖8是圖7實施例的另一個示意圖;圖9是圖7實施例的頂視圖;圖10是圖7實施例的放大側視圖;
圖11示出了圖7實施例所涉及的一個輥的位移可能性;圖12是圖7實施例的另一個示意圖;圖13表示圖7實施例的一個可能的卷繞程序;圖14表示圖7實施例的一個可能的換輥程序;圖15示出了本發明的另一個實施例;圖16示出了本發明的另一個實施例。
發明詳述圖1a到1e示出了本發明所涉及設備的優選實施例的運轉,所述運轉是從啟動在卷繞輥上的卷繞的開啟狀態直到確保薄片(薄至約微米的聚酯薄片)在高速下(高達1000m/min)的高質量卷繞的工作狀態。
圖1a示出了開啟位置中的本發明所涉及的設備。薄片1(諸如聚酯箔)沿箭頭F所指示的輸送方向送達。當該設備處於開啟位置中時,薄片經由例如空轉輥10(所述空轉輥10為固定的)朝向卷繞輥2(位於較下面的位置中)轉向。為了使薄片1在卷繞輥2上的卷繞(或是人工的或是通過自動裝置)容易啟動,空轉輥10與卷繞輥2之間的通路是自由的。第一組輥(3、8、9)設在所述通路的一側上。所述第一組輥由第一可移動滑架11(未示出)攜帶。包括細長輥5的第二組輥(4、5、6、7)設在相對於所述通路與所述第一組輥相對的側部上。所述第二組輥由第二可移動滑架12(未示出)攜帶。
一旦啟動了薄片1在卷繞輥2上的卷繞,第一滑架11就朝向在空轉輥10與卷繞輥2之間延伸的薄片1的部分移動,直到到達輥3抵靠薄片1的位置。在圖1b中示出了該狀態。在抵靠薄片1之前,最好使得輥3以切向速度並沿基本對應於薄片1位移的那些方向旋轉。然而可能對於本實施例來說,所示的輥8和9並未抵靠薄片1。
一旦處於圖1b的階段,第二滑架12就朝向薄片1移動直到到達一個限定位置,在該位置中,輥3和輥4之間的距離狹窄但並未相互接觸。在圖1c中示出了該狀態。為了節約操作時間,該步驟(即,使滑架12朝向薄片1移動)可與前一個步驟(即滑架11朝向薄片1位移)同步實行。第一滑架11和第二滑架12的同步位移是優選的。在圖1c的位置中,細長輥5最好位於輥4的下面略微朝向輥3的位置處,即,細長輥5抵靠輥4但未抵靠輥3。輥4和細長輥5都未抵靠薄片1。第一滑架11的輥8和輥9與第二滑架12的輥6和輥7是這樣布置的,即,使它們形成在薄片上已經閉合的夾。更確切地說,第二滑架12的輥7基本上位於第一滑架11的輥8和輥9之間,並且最好是以距離較窄但又沒有相互接觸的方式。第二滑架12的輥6基本上位於第一滑架11的輥8的下面並且最好靠近輥8。這樣,使得薄片1抵靠輥9並經過輥9向前到輥7、經過輥7向前到輥8、經過輥8向前到輥6,從而形成波浪。當由輥6、7、8和9所限定的夾靠在薄片1上時,將卷繞張力從引入張力中分離開來,所述卷繞張力可能太低或太高。可改變構成所述夾的輥數量。此外,在抵靠薄片1之前,最好使得輥6、7、8和9以切向速度並沿對應於薄片1的方向旋轉(從而避免所述輥與薄片1之間的摩擦);這樣,避免了受所述輥抵靠時在薄片1上的過多的張力(如果所述輥是空轉輥的話可能會出現)。對於具有2米的寬度並在1000米/分鐘的速度下被輸送的薄片1來說,輥6、7、8和9最好具有約120毫米的直徑。最好,輥6與輥3以水平的方式相間隔,以使得薄片1基本上沿水平的方式從輥6移動到輥3。而且,如結合圖3所描述的,為了避免輥3和輥4之間位置的相對改變,在該位置中輥3和輥4最好互鎖。
一旦處於圖1c的階段,最好使得輥4在與薄片1的速度相對應的切向速度並沿與輥3相同的方向旋轉。因此,輥4通過細長輥5抵靠輥4而導致的摩擦傳動使得細長輥5旋轉。而後使得細長輥5沿著輥4的圓周向上移動直到它通過薄片1與輥3抵靠。因此,細長輥5與輥3(通過薄片1)和輥4兩者相抵靠,並且,因此,細長輥5由那些輥3和4精確地定位。薄片1從輥3向前移動到細長輥5然後移動到卷繞輥2。細長輥5的軸線和卷繞輥2的軸線最好存在於垂直面中。在圖1d中示出了該狀態。
一旦處於圖1d的階段,滑架11和12所構成的滑車被降低(即,整個輥組件)直到細長輥5抵靠卷繞輥2,最好抵靠在卷繞輥2的頂部。在圖1e中示出了該狀態。如從圖1e中可看出的,輥3和4未與卷繞輥抵靠。可通過例如一個可垂直移動的主滑架(未示出)實現所述降低,其中滑架11和滑架12以沿水平方向可滑動的方式安裝於其上(以使得滑架11和滑架12朝向薄片1位移,如結合圖1a到圖1c所提及的)。就在細長輥5抵靠卷繞輥2之前,最好在大約10毫米的距離處,最好停止輥3和輥4的旋轉驅動,以使得它們起到空轉輥的作用;通常,這可通過離合機構的脫開而實現。當設備處於圖1e的位置中時,它是處於有效地將薄片1卷繞在卷繞輥2上的正常位置中,並且細長輥5起到軋輥的作用。
在從圖1a到圖1e的這些步驟的每一步驟期間,由於在設備的各種輥所導致的薄片1偏離過程中薄片1路徑的長度改變,因此最好使卷繞輥2的旋轉速度改變以便於保持薄片1基本恆定的張力。例如,這可通過控制在結合圖1c、1d和1e所述的步驟期間,作為輥6上的薄片1所施加的力的函數的卷繞輥2的旋轉速度來實現。
現在參照圖2,我們將描述用以確保細長輥5在輥3和輥4之間正確定位的機構。圖2隻示出了當所述設備處於圖1c位置中時與輥3和輥4以及細長輥5相關的設備的一部分。通過相應的雙動式壓力缸19使得細長輥5(用附圖標記31表示其軸線)在每端上受控制。更確切地說,細長輥5的每端被連結在相應的壓力缸19的杆20的端部。壓力缸19最好以與它們向下延伸的杆20基本垂直的方式延伸。最好使每個壓力缸19固定於一個相應臂27的端部上,通過相應的樞轉連結物28使所述臂27連結於滑架12。最好將樞轉連結物28布置於臂27的中間區域中。每個臂27的相對端通過樞轉連結物29被連結在相應壓力缸25的杆26上。通過相應的樞轉連結物30使壓力缸25都被連結在滑架12上。壓力缸25最好基本上以水平的方式延伸。這種結構可通過控制壓力缸19和25來改變細長輥5的水平和豎直位置。因此,當細長輥5從圖1b的位置移動到圖1c的位置時,細長輥5被正確地定位在輥4的下面,也就是說,通過使得壓力缸19和25的杆20和26處於舒展狀態而使細長輥5不抵靠薄片1。接著,為了從圖1c的位置移動到圖1d的位置,杆20縮回,從而細長輥5沿輥4的圓周行進直到它也通過薄片1抵靠輥3;在該操作過程中,為了使細長輥5在沒有過度強度的情況下保持抵靠在輥4上,以已知的方式控制壓力缸25中的壓力。最好,一旦細長輥5抵靠輥3,就不再向壓力缸25施加壓力,從而使得細長輥5隻是由輥3和輥4通過壓力缸19的牽引力而定位。
在卷繞期間,即,在圖1e的位置中,壓力缸19保持縮回狀態以便於在與卷繞輥2寬度無關的情況下保持細長輥5的兩端與輥3和輥4相抵靠。
至於輥3和輥4,它們都以可旋轉的方式被安裝在相應的支撐物13和14上,用附圖標記17和18來表示它們的軸線。支撐物13和14相配合以便於限定出如已提及的用於使得輥3與輥4互鎖的互鎖機構這將結合圖3進行更詳細的描述。以可滑動的方式沿豎直方向將支撐物13安裝在滑架11上(未示出導軌裝置)並通過例如雙動式壓力缸21使支撐物13以豎直的方式定位。同樣的,以可滑動的方式沿豎直方向將支撐物14安裝在滑架12上(未示出導軌裝置)並通過例如壓力缸23使支撐物14以豎直的方式定位。因此,壓力缸21和23相互平行地延伸並與它們各自的向下延伸的杆22和24垂直。壓力缸19、20和21自動地處理卷繞輥2的直徑增量。然而,它們只適用於在對應於例如幾毫米的限定檢測距離上提升輥3和輥4以及細長輥5。之後,被提升到所述限定高度上並在該新位置中堵塞的是由滑架11和12所構成的整個滑車,同時壓力缸19、21和23保持輥3和輥4與細長輥5相抵靠以及保持細長輥5與卷繞輥2相抵靠。從那裡,壓力缸19、21和23再次處理卷繞輥2的直徑變化,直到在整個滑車被再次提升等等以後從所述限定距離處被再次縮回。
參照圖3,我們將描述輥3與輥4的互鎖機構,所述互鎖機構在圖1c到1e中所示的設備狀態下使用。圖3是示出了支撐輥3的支撐物13(用附圖標記17表示其軸線)的下部和支撐輥4的支撐物14(用附圖標記18表示其軸線)的下部的示意性側視圖。支撐物13的下部表示朝向支撐物14橫向延伸的臂13a。在臂13a的自由端處布置有槽15。支撐物14的下部表示朝向支撐物13橫向延伸的臂14a。在臂14a的自由端上布置有凸頭16。臂14a自由端的形狀與臂13a自由端的形狀相匹配,更具體地說,凸頭16適配於槽15。凸頭16最好具有斜緣以有助於與槽15之間的接合。這樣,當設備處於圖1c的位置時,支撐物13和支撐物14互鎖。此外,支撐物13和14都是通過例如隨滑架11和12行動從而避免相互之間橫向脫開而保持互鎖的。這樣,支撐物13和14都構成剛性嵌段消除了支撐物11和支撐物12之間水平或豎直的相對振動。
下面我們將從機械方面的觀點來描述輥3和輥4、細長輥5和卷繞輥2之間的關係。當設備處於圖1e的位置即,有效卷繞的正常位置中時,細長輥5起到軋輥的作用。為了使得薄片1和卷繞輥2之間的夾雜空氣最小化,細長輥5的直徑最好儘可能地小。因此,細長輥5在其整個長度上變得具有撓性,並且在沒有輥3和輥4的情況下,當卷繞時可在卷繞輥2上彎曲和振動。甚至可出現共振。細長輥5的彎曲和振動都將不利地導致細長輥5和卷繞輥2之間的切向速度差,引起薄片1上的摩擦、薄片1中的張力改變以及關於薄片1展開及關於夾雜空氣的不利影響。因此,在卷繞時最好避免細長輥5的彎曲和振動。為了這個目的,輥3和輥4在細長輥5的上半圓周上與細長輥5側面相接以便於在卷繞時將細長輥5夾在它們與卷繞輥2之間。此外,為了能夠支撐細長輥5,輥3和輥4最好比細長輥5更具有剛性最好通過使輥3和輥4具有大於細長輥5的直徑來實現這一點。輥3和輥4最好都具有細長輥5直徑一到六倍的直徑,最好是具有細長輥5直徑三倍的直徑。輥3和輥4最好具有相同的直徑並位於相同的豎直面處。此外,由薄片1所包繞的輥3的表面(在該實施例中)最好是光滑的;最好,其表面為金屬性的並被拋光,其粗糙度Rt(即,該表面最高點與最低點之間的差)低於或等於25μm。因此,薄片1在不與輥3表面相接觸的情況下浮在氣動的邊界層上。這形成了展開效果。同樣地,輥4的表面最好與輥3一樣光滑。細長輥5最好存在於具有彈性塗層的芯部中,所述塗層自身與卷繞輥2的表面相一致。對於具有達2米寬度以及在1000米/分鐘的速度下輸送的薄片1來說,細長輥5最好具有約50毫米的直徑、輥3和輥4最好各具有約150毫米的直徑。這樣輥3和輥4可使細長輥5精確地定位在它們之間,因此細長輥5被正確地定位在卷繞輥2上,而且,在卷繞時輥3和輥4提供動態穩定性。
圖1d中細長輥5和卷繞輥2之間的距離最好如此小,以致於從圖1d的位置移動到圖1e的位置所需的時間很少,因此,它限定了在還未與卷繞輥相抵靠時細長輥5在輥3和輥4下面可能彎曲和振動的時間。下面將結合圖3更詳細地描述用以確保細長輥5在輥3與輥4之間正確定位的機構。
如已經描述的,當到達圖1c的位置中時支撐物13和14最好互鎖並在隨後的步驟(即對應於圖1d和1e)中保持互鎖,從而在卷繞時避免了輥3與輥4之間的相對移動,更具體地說,避免了輥3與輥4之間的振動,因此,它避免了細長輥5的不希望的彎曲和振動,所述彎曲和振動可能由輥3與輥4之間的相對移動或振動引起。
此外,以這種方式設計設備,即,當處於圖1e的位置中時,可避免滑架11和12所構成的滑車與它們的互鎖狀態下的支撐物13和14的橫向移動,更具體地說,是橫向振動,以及輥3、4和細長輥5相對於卷繞輥2的橫向移動,更具體地說,是橫向振動。然而,輥3、4和細長輥5所構成的單元的豎直位置適合卷繞輥2的直徑,而如結合圖2所描述的,卷繞輥2的直徑在卷繞期間增加。為了在卷繞輥2和細長輥5之間限定可調節的接觸壓力並且吸收可能發生的豎直振動,壓力缸21和23最好是氣化型的。壓力缸19最好也是氣動型的。如上所述的,薄片1最好基本以水平的方式從輥6移動到輥3,以使得最終殘留的輥3和細長輥5的豎直移動或振動(由於用完了卷繞輥2而導致的)不會如在薄片1是以豎直方式輸送到輥3處的情況那樣引起薄片1中張力的實質變化。
在圖1e的位置中,如下所述那樣分配關於細長輥5的強度。
輥3和輥4(互鎖著的)的重量W由卷繞輥2通過細長輥5支撐。輥3和輥4最好具有相同的重量。然而,它們的重量W中的至少一小量ΔW最好由位於所述輥3和輥4各個端部的壓力缸21和23支撐,所述壓力缸在每端處向上拉動所述量的一半,即,ΔW/2。最好,這樣選擇量ΔW,即,使得其足以實現由細長輥5作用在卷繞輥2上的壓力在細長輥5的中間中最大,並且朝向其邊緣逐漸減少。然而,如此限定壓力缸21和23的牽引力ΔW/2以使得細長輥5在薄片1的整個寬度上保持與卷繞輥2相抵靠。因此,當它在細長輥5與卷繞輥2的抵靠區域中從薄片1的中間向邊緣驅除夾雜在薄片1和卷繞輥2之間的空氣時,進一步提高了細長輥5減少薄片1和卷繞輥2之間的夾雜空氣的效果。實際上,壓力缸21和23所產生在每端上的向上的拉力ΔW/2最好通過為差動式的壓力缸21和23(在每端)供以產生W/2向上恆力的第一壓力(a)和產生(W/2-ΔW/2)向下力的第二壓力(b)而獲得這樣,輥3和輥4每端上的合力為指向上方的ΔW/2。
關於細長輥5抵靠於輥3和輥4上,由於輥3和輥4的至少一部分重量由卷繞輥2通過細長輥5支撐所導致的細長輥5在輥3和輥4上的反作用力最好保持得儘可能低,輥3和輥4恰好避免細長輥5的彎曲和振動並確保其正確定位。這樣,將細長輥5與輥3之間的薄片1的壓縮保持較低,因此,避免損害薄片1。從這點上來看,由細長輥5的軸線界定並包含輥3軸線的半平面與由細長輥5的軸線界定並包含輥4軸線的半平面之間的角度最好儘可能低,例如,為130°。因此,如果相關的話,對於從卷繞輥2作用在細長輥5上的給定強度來說,使得細長輥5作用在輥3和輥4上的強度最小化。
實際上,由於卷繞輥2本身的重量以及其支撐於其端部上的這個事實,卷繞輥2略微向下彎曲。然而,如果適當地設計,卷繞輥2會比細長輥5和輥3及輥4更具有剛性,因此,卷繞輥2可能比細長輥5和輥3及輥4向下彎曲的程度小。所以,事實上,細長輥5和輥3及輥4與卷繞輥2彎曲相同量,如前面所述的,所述卷繞輥2至少在薄片1的寬度上連續支撐細長輥5。然而,最好壓力缸19在細長輥5的每端處產生足以確保對於卷繞輥2的任何寬度來說細長輥5的端部區域都與輥3和輥4相抵靠的向上壓力。
最好如圖1e所示的那樣,細長輥5抵靠在卷繞輥2的頂部(或者,在另一個實施例中,卷繞輥2抵靠在細長輥5的頂部)。這樣,卷繞輥2與細長輥5的切向速度以及細長輥5與輥3的切向速度對於薄片1寬度上的每一點來說都基本相同,因此在薄片1上不會產生摩擦。如果細長輥5以橫向的方式抵靠卷繞輥2的話就不能實現這一點,(這樣,輥3和輥4會橫向地與細長輥5側面相接)。實際上,輥3和輥4都基本向下彎曲相同的定量(如果它們是以相同的方式設計的),並且卷繞輥2以另一種量向下彎曲,當卷繞在卷繞輥2上的薄片1導致卷繞輥2直徑增加時,所述量進一步變化。因此,輥3和輥4沒有在其整個長度上將細長輥5正確定位在卷繞輥2上,因此,導致了輥3與細長輥5的切向速度向量以及細長輥5與卷繞輥2的切向速度向量上的差異,從而引起了薄片1上的摩擦。此外,由於細長輥5在其整個長度上不再被正確夾持在(一方面)輥3和輥4與(另一方面)卷繞輥2之間,因此細長輥5甚至可略微振動。
在另一個優選實施例中,提出了與目前所述相同的設備,但是具有與圖1a到1e的步驟相比進行修正的步驟。設備的初始位置是圖1a的位置。以與前述從圖1a移動到圖1c相同的方式進行第一滑架11和第二滑架12的位移,但是橫向位移距離改變了,因此該設備到達圖4的狀態而不是到達圖1c的狀態。接著,如前述的從圖1c移動到圖1d,使細長輥5沿輥4移動直到它與輥3相接觸。接著,為了進入圖1d的位置中,使得第一滑架11和第二滑架12所構成的滑車(其支撐物13和14如前述那樣互鎖)橫向移動,然後,移動到圖1e的位置。
在另一個優選實施例中,提出了一種相似的設備,所述設備可沿水平方向增加空間。在結合圖1a到1e所示的實施例中,輥3相對於輥8和輥9橫向位移,所述輥8和輥9以基本豎直對準的方式示出。同樣地,輥4和細長輥5相對於輥6和輥7橫向位移,所述輥6和輥7也以基本對準的方式示出。這樣,當該設備處於如圖1a中所示的打開位置中時,它沿水平方向佔據了一些空間。例如可將輥3安裝於一個滑架上而將輥8和輥9安裝於另一個滑架上,所述兩個滑架沿橫向方向都可移動。同樣地,可將輥4和細長輥5安裝於一個滑架上而將輥6和輥7安裝於另一個滑架上,所述兩個滑架沿橫向方向都可移動。這樣,當設備處於先前圖1a實施例中所示的打開狀態下時,可近似於以豎直的方式將輥3、輥8和輥9對齊在空轉輥10與卷繞輥2之間的薄片1通路的一側上,並且可近似於以豎直的方式將輥3、輥8和輥9對齊在所述通路的另一側上。因此,可節省先前將輥8和輥9與輥3相分離的水平距離以及將輥4和細長輥5與輥6和輥7相分離的水平距離。因此,可使得載有輥3以及載有輥8和輥9的滑架都朝向薄片1同步移動以抵靠所述薄片1,然後(也可能同步)使得載有輥4和細長輥5以及載有輥8和輥9的滑架都朝向薄片1同步移動,直到輥3和輥4以及細長輥5都處於先前圖1c所示的位置中。在該階段,輥8和輥9以及輥6和輥7構成了先前所述的靠近薄片1的夾(jaw),但是如圖5中所示的,所述夾隨後基本以豎直的方式與輥3和輥4以及細長輥5對準。輥6相對於該豎直位置位於輥3和輥4的略微上方。輥8和輥9以及輥6和輥7的滑架從這個位置上沿水平方向同步地移動以到達圖1c中所示的位置,接著正常執行先前實施例的隨後步驟。然而,在進行所述移動之前,可預先實行先前實施例中所述的從圖1c中所示設備的位置移動到圖1d位置的步驟。
在與先前所述不同的一個實施例中,當設備處於標準卷繞位置(即,圖1e中所示的位置)中時,薄片1穿過輥3和細長輥5之間,而後穿過細長輥5和卷繞輥2之間。或者,可卷繞穿過包括輥3和4以及細長輥5的裝置中的不同通路的薄片1,以便於將薄片1卷繞在卷繞輥2上。
例如,如圖6a中所示的,薄片1可首先穿過輥4和細長輥5之間、接著穿過輥3和細長輥5之間,最後穿過細長輥5和卷繞輥2之間。因此,該設備最好具有一個打開位置,其中在卷繞輥2上卷繞期間細長輥5位於薄片1通路的一側上,而在卷繞輥2上卷繞期間輥3和輥4位於薄片1通路的另一側上。接著,當使得設備處於標準卷繞位置(即,通過使得輥3、輥4和細長輥5朝向其位置可被固定的卷繞輥2移動,或通過使得細長輥5和卷繞輥2朝向其位置可被固定的輥3和輥4移動)時,可隨之卷繞薄片1。
如圖6b中所示的,薄片1可在沒有穿過輥3和細長輥5之間或輥4和細長輥5之間的情況下直接穿過細長輥5和卷繞輥2之間。這樣,該設備最好具有一個打開位置,其中在卷繞輥2上卷繞期間輥3和輥4以及細長輥5都位於薄片1通路的同一側上。而且,輥3和輥4以及細長輥5最好使它們的相對位置都對應於標準卷繞位置中的相對位置。接著,當使得設備處於其標準卷繞位置(即,通過使得輥3、輥4和細長輥5朝向其位置可被固定的卷繞輥2移動,或通過使得卷繞輥2朝向其位置可被固定的細長輥5以及輥3和輥4移動)時,可隨之卷繞薄片1。
在圖6a和6b的實施例中,設備最好還具有用於自動地將細長輥5定位於標準卷繞位置中的輥3和輥4之間的裝置。此外,在卷繞輥2為可移動的情況中,為了與卷繞輥2的直徑適配,最好是卷繞輥2在卷繞過程中在標準卷繞位置中移動。
在結合圖1到5所述的實施例中,當設備處於其標準卷繞位置時,薄片1穿過輥3和細長輥5之間而後穿過細長輥5和卷繞輥2之間。此外,輥3和輥4以及細長輥5從打開位置到標準卷繞位置是可移動的,卷繞輥2的位置被固定。為了便於更容易的卷繞,還存在這樣的可能性,即限定輥的固定或可移動的位置。例如,為了進入到標準卷繞位置中,可使得輥4和細長輥5的位置固定(然而,設備最好還具有用於自動地將細長輥5定位於所述標準卷繞位置中的輥3和輥4之間的裝置),而使得輥3和卷繞輥2可移動。接著,為了與卷繞輥2的直徑適配,它最好是在卷繞過程中在標準卷繞位置中移動的卷繞輥2。
應該理解的是,在本發明所示的實施例中,用於將薄片1卷繞在卷繞輥2上的包括輥3、輥4和細長輥5的三輥系統可獨立於輥6、7、8和9所構成的夾使用。
與一些現有生產線相對應,本發明還非常適合於在基本水平(例如+/-10°,尤其是+/-5°,最好正好水平)的平面中的輥3、4和5的布置。
圖7示出了一種水平輥布置。膜穿過輥3和輥5之間,然後穿過輥5和輥2之間,箭頭指示卷繞輥2的形狀。在所示出的情況中,第一輥3是上部輥,而第二輥4是下部輥。該平面布置非常適合於寬生產線,具體為5到15m寬,特別是7到11m寬。在這種情況中,可使輥5的直徑改變為例如150-300mm,最好是200-280mm,而輥3和輥4的直徑可為例如300-900mm,最好是420-500mm。構成材料可與先前所述的相同。輥4和輥5可為任何型式的,包括雙缸約束輥。所述輥還可為分段的或可由獨立輥製成。
在水平布置的情況下,可依照圖8的實施例布置輥3、輥4和輥5。如圖8中所示的,具有載有輥3和輥5的一個滑架32,同時輥4被安裝在一個獨立滑架33上,所述滑架33最好以可滑動的方式安裝於滑架32上。滑架32本身以可滑動的方式安裝於滑架34上。滑架34是機械滑架,當卷繞輥2的直徑增加時所述滑架34縮回。箭頭指示每個滑架的位移。
圖9是上述實施例的頂視圖。輥5裝配有端軸或軸35a和35b,軸35a和35b本身被安裝於滑動臺36a和36b上。每個滑動臺包括相互垂直的兩個滑軌。因此,由於滑動臺是空轉滑動臺,所以每個軸35a和35b都可在二維平面中自由移動。所述滑動臺與滑架32相連結。當輥5抵靠在卷繞輥2上時,這通過輥5相對於輥3、輥4和輥2的自動居中使得輥5與輥3、輥4和輥2具有均勻的接觸。
圖10是上述實施例的放大側視圖。軸35a首先延伸到輥5中足夠的長度,例如為輥5直徑的1倍和3倍之間。軸35a和輥5通過(滾動)軸承(未示出)相連接。軸35a在其另一端與滑動臺36a相連接。滑動臺由兩個元件示意性地表示,一個元件緊固於滑架32而另一個表示滑動元件。通過球接頭37a執行軸35a和滑動臺36a之間的連接。該球接頭可確保滑動臺和軸之間的全形自由度,以便於確保輥(5)相對於輥(3)、輥(4)和輥(2)之間的自動對準功能。軸35a與槓桿38a相連接。槓桿38a的目的是為軸35a施加彎矩,進而為輥5施加彎矩。槓桿38a在其另一端與移動活塞39a相連接。移動活塞39a(最好為壓力缸)依照箭頭F1所示的移動槓桿28a的一端。而所述槓桿將在軸35a上隨後在輥5上施加彎矩,如箭頭F2所示的。移動活塞39a還進一步與滑軌40a相連接,所述滑軌40a可沿一條直線(所述直線作為第三半面基本上是水平的)自由地移動。滑動臺36a與滑軌40a通過鉸接杆件41a相連接。位移可能性如圖11中示意性表示的,在圖11中,A1和A2表示活塞39和球接頭37a的初始位置、A3和A4表示其移動後的位置,而A3和A5表示其在進一步旋轉後的位置。因此,輥5到輥3、4和2之間的自動中心的自由移動不會被彎曲機構削弱,所述彎曲機構包括槓桿38a和活塞39a,所述彎曲機構只跟隨輥5位移。
相同的布置還可適用於另一軸35b;兩個布置都以平行的方式進行,或者如果需要的話,依照獨特的程序進行。
應該注意的是,本實施例可適用於任何系統,不必非是以水平方式布置的。本實施例尤其適用於圖1-6中所示的系統。
圖12示出了另一個實施例,其中輥裝有與壓力缸19和25相關的所描述的系統相同的系統。在該示例中,缸42a和43a固定於滑架32上。這些缸可在輥5的端部上施加水平和豎直的力。
在標準卷繞位置中,缸39a,b和42a,b在水平面中分別施加彎矩和力,為了使得輥5與輥3和輥4在其整個長度上進行緊密均勻的接觸,最好一起施加彎矩和力。實際上輥3和輥4可具有非直線的彎曲線,輥5必須與所述彎曲線相一致。
在換輥結構中,缸39a,b和42a,b在水平面中施加彎矩和力也是有用的。事實上,在該步驟期間,輥5以其標準速度轉動,所述標準速度相當高,但是輥5不會抵靠卷繞輥2上。在這種情況下,存在振動的危險,所述振動對於總穩定性以及對於膜質量來說都是不利的。當被施以彎矩和水平力時,輥5被迫在其整個長度上朝向輥3和輥4,從而徹底地減少振動。
在卷繞模式中,當輥3處於縮回位置中時,缸43a,b可施加豎直力以便於壓迫輥5與輥4和輥2相接觸。
圖13示出了一個可行性卷繞程序。
步驟1(圖13a).薄片1穿過輥3與輥4和5之間,載有輥3的滑架33位於上部位置中。接著薄片被卷在芯部2′上,首先在輔助輥46B上傳遞。轉動架47包括芯部2和2′,以及輔助輥46A和46B。這允許通過轉動架47的上側人工卷繞。
步驟2(圖13b).使滑架34移動靠近輥2,以使得輥4、輥5和輥2相接觸。此時,作業線速可為,例如150m/min。
步驟3(圖13c).使滑架33下降以便於使得輥3與輥5相接觸。此時,可增加作業線速。
步驟4(圖13d).滑架32從芯部2處向後移,並且轉動架47沿逆時針方向旋轉360°。
步驟5(圖13e).滑架32再次向輥2移動;以標準方式啟動切削機構(未示出)以便於切割薄片並使其卷繞在芯部2上。
還可具有以下順序步驟1;步驟4、步驟2、步驟3;或步驟1;步驟4、步驟3、步驟2。
圖14示出了一個可行性換輥程序。
步驟1(圖14a).滑架32從卷繞輥2處向後移。
步驟2(圖14b).轉動架47沿逆時針方向旋轉180°。
步驟3(圖13c).滑架32再次向輥2′移動;以標準方式啟動切削機構(未示出)以便於切割薄片並使其卷繞在芯部2′上。
在另一個實施例中,在標準狀態下向輥3、輥4和輥5中至少一個施加驅動轉矩,以防止剪切力作用在膜受夾的位置上。該實施例與結合圖1a、1b或1c所描述的實施例(其中為了避免輥的任何撕裂出於啟動程序的目的使得輥旋轉)不同。這可避免滾動摩擦。
圖15示出了這樣一個實施例。此處的系統是「豎直」系統。薄片1穿過輥3和輥5之間。輥4(該輥不直接與薄片相接觸)與滑輪48相連接,由傳動帶49驅動。帶49本身由滑輪50驅動,而滑輪50本身又由帶51驅動。帶51由滑輪52驅動,所述滑輪52與馬達(未示出)的軸相連接,所述馬達本身固定在滑架12上。兩個鉸接槓桿49a和51a支撐滑輪50並可拉緊所述帶。更確切地說,槓桿49a的一端鉸接於輥4,而另一端鉸接於槓桿51a。槓桿51a進一步在作為滑輪52中心的同一位置被鉸接。該系統在不明顯增加其慣性質量的情況下跟隨輥4位移。因此慣性質量保持常量。
此外,在滑輪48與50的直徑都相同的情況下,輥4的可能豎直位移(由於例如輥2用完而導致)在輥4的旋轉速度上沒有影響。
該滾動摩擦-減少設備可適用於前述任何裝置(豎直或水平)。
在不脫離其精神的條件下可對本發明進行各種修正。例如,可使得附加輥與輥3和輥4相接觸。在圖16中示出了這種情況。事實上,可使用任何多輥布置。
當然,本發明不局限於以上所述的實施例。
權利要求
1.一種用於將至少一個薄片(1)卷繞在卷繞輥(2)上的設備,所述設備至少包含相互平行並平行於所述卷繞輥(2)的第一輥(3)、第二輥(4)和第三輥(5),所述設備具有標準卷繞位置,其中所述第一和第二輥(3、4)和所述卷繞輥(2)都與所述第三輥(5)相接觸;在所述第一輥(3)和所述第二輥(4)之間、所述第一輥(3)和所述卷繞輥(2)之間以及所述第二輥(4)和所述卷繞輥(2)之間不存在接觸;在由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括所述第一輥(3)軸線(17)的第一半面與由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括所述第二輥(4)軸線(18)的第二半面之間所形成的第一角度小於180°;在由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括所述卷繞輥(2)軸線的第三半面與由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括相交線的第四半面所形成的第二角度大於90°,所述相交線被定義為所述第一角度的平分線平面與包括所述第一輥(3)軸線(17)和所述第二輥(4)軸線(18)的平面之間的相交線。其中,所述薄片(1)至少穿過所述第三輥(5)和所述卷繞輥(2)之間,並且其中在標準卷繞位置中,所述第三半面基本上是水平的。
2.依照權利要求1所述的設備,其特徵在於,所述輥(5)還包括用於向所述輥(5)施加彎矩的裝置。
3.依照權利要求2所述的設備,其特徵在於,所述彎曲裝置包含在第四半面中。
4.依照權利要求2或3所述的設備,其特徵在於,用於向所述輥(5)施加彎矩的所述彎曲裝置包括安裝於所述輥(5)中並通過球接頭(37a、37b)與輥支撐物(32)相連接的軸(35a、35b),所述軸再與槓桿(38a、38b)相連接,所述槓桿由活塞(39a、39b)驅動,從而活塞在其一端移動槓桿,導致槓桿向軸(35a、35b)和所述軸安裝於其中的輥傳遞彎矩。
5.依照權利要求4所述的設備,其特徵在於,所述軸(35a、35b)通過正交的滑動臺(36a、36b)與輥支撐物(32)相連接,並且活塞與導軌(40a、40b)相連接,其中所述滑動臺和導軌通過鉸接杆件(41a、41b)相連接。
6.一種用於將至少一個薄片(1)卷繞在卷繞輥(2)上的設備,所述設備至少包含相互平行並平行於所述卷繞輥(2)的第一輥(3)、第二輥(4)和第三輥(5),所述設備具有標準卷繞位置,其中所述第一和第二輥(3、4)和所述卷繞輥(2)都與所述第三輥(5)相接觸;在所述第一輥(3)和所述第二輥(4)之間、所述第一輥(3)和所述卷繞輥(2)之間以及所述第二輥(4)和所述卷繞輥(2)之間不存在接觸;在由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括所述第一輥(3)軸線(17)的第一半面與由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括所述第二輥(4)軸線(18)的第二半面之間所形成的第一角度小於180°;在由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括所述卷繞輥(2)軸線的第三半面與由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括相交線的第四半面所形成的第二角度大於90°,所述相交線被定義為所述第一角度的平分線平面與包括所述第一輥(3)軸線(17)和所述第二輥(4)軸線(18)的平面之間的相交線,其中,所述薄片(1)至少穿過所述第三輥(5)和所述卷繞輥(2)之間,並且其中所述輥(5)還包括用於向所述輥(5)施加彎矩的裝置。
7.依照權利要求6所述的設備,其特徵在於,所述彎曲裝置包含在第四半面中。
8.依照權利要求6或7所述的設備,其特徵在於,用於向所述輥(5)施加彎矩的所述彎曲裝置包括安裝於所述輥(5)中並通過球接頭(37a、37b)與輥支撐物(32)相連接的軸(35a、35b),所述軸再與槓桿(38a、38b)相連接,所述槓桿由活塞(39a、39b)驅動,從而活塞在其一端驅動槓桿,導致槓桿向軸(35a、35b)和所述軸安裝於其中的輥傳遞彎矩。
9.依照權利要求8所述的設備,其特徵在於,所述軸(35a、35b)通過正交的滑動臺(36a、36b)與輥支撐物(32)相連接,並且活塞與導軌(40a、40b)相連接,其中所述滑動臺和導軌通過鉸接杆件(41a、41b)相連接。
10.依照權利要求1到9中任何一項所述的設備,其特徵在於,所述輥(3、4、5)被安裝於滑架(32)上,所述滑架(32)本身被安裝於機械滑架(34)上,其中輥(4)又被安裝於滑架(33)上,所述滑架(33)本身被安裝於滑架(32)上。
11.依照權利要求1到10中任何一項所述的設備,包括裝置(36a、36b),所述裝置(36a、36b)用於,當所述設備處於所述標準卷繞位置中和處於換輥位置中時,使得第三輥(5)在所述第一和第二輥(3、4)與所述卷繞輥(2)之間自由地定位和對準。
12.依照權利要求11所述的設備,其特徵在於,用於使得第三輥(5)定位和對準的所述裝置包括正交的滑動臺(36a、36b)。
13.依照權利要求1到12中任何一項所述的設備,其特徵在於,在所述標準卷繞位置中,所述第二角度基本為180°。
14.依照權利要求1到13中任何一項所述的設備,包括裝置(42a、42b;43a、43b),所述裝置用於將兩種力施加到與其軸線相垂直的輥(5)的每端上,第一力位於第四半面中並指向輥(3)和輥(4),第二力垂直於第一力並指向輥(4)和輥(2)。
15.依照權利要求1到14中任何一項所述的設備,其中輥(3)和輥(4)中至少一個是分段的或由獨立輥製成。
16.依照權利要求1到15中任何一項所述的設備,其特徵在於,所述第三輥(5)具有5到15m的長度以及150-300mm的直徑,所述第一輥(3)和所述第二輥(4)具有300-900mm的直徑。
17.依照權利要求6到16中任何一項所述的設備,其特徵在於,在所述標準卷繞位置中,所述第三半面基本上是水平的。
18.一種使用依照權利要求1到17中任何一項所述的設備將至少一個薄片(1)卷繞在卷繞輥(2)上的方法,其中,在所述標準卷繞位置中,所述薄片(1)穿過所述第一輥(3)和所述第三輥(5)之間、然後穿過所述第三輥(5)和所述卷繞輥(2)之間,但是不穿過所述第二輥(4)和所述第三輥(5)之間。
19.一種使用依照權利要求1到17中任何一項所述的設備將至少一個薄片(1)卷繞在卷繞輥(2)上的方法,其中,在所述標準卷繞位置中,所述薄片(1)穿過所述第二和第三輥(4、5)之間、然後穿過所述第一和第三輥(3、5)之間,最後穿過所述第三輥(5)和所述卷繞輥(2)之間。
20.一種使用依照權利要求1到17中任何一項所述的設備將至少一個薄片(1)卷繞在卷繞輥(2)上的方法,其中,在所述標準卷繞位置中,所述薄片(1)穿過所述第三輥(3)和所述卷繞輥(2)之間,但是既不穿過所述第二和第三輥(4、5)之間,也不穿過所述第一和第三輥(3、5)之間。
21.依照權利要求18或19所述的方法,使用依照權利要求17所述的設備,其中輥(3)是上部輥,而輥(4)是下部輥。
22.依照權利要求18或19所述的方法,使用依照權利要求17所述的設備,其中輥(3)是下部輥,而輥(4)是上部輥。
23.依照權利要求18到24中任何一項所述的方法,其中位於第四半面中的所述彎矩和所述第一力被施加於輥(5),以使得輥(5)與輥(3)和輥(4)均勻緊密地接觸。
24.依照權利要求18所述的方法,包括以下步驟(i)使所述設備採取所述打開位置,從而所述第一輥(3)位於朝向所述卷繞輥(2)的所述薄片(1)通路的一側上,而所述第二和第三輥(4、5)位於朝向所述卷繞輥(2)的所述薄片(1)通路的另一側上;(ii)啟動所述薄片(1)在所述卷繞輥(2)上的卷繞;(iii)使得所述第一、第二和第三輥(3、4、5)與所述卷繞輥(2)更接近,直到它們採取所述標準卷繞位置。
25.依照權利要求24所述的方法,其特徵在於,步驟(iii)包括兩個子步驟(a)使得所述第一、第二和第三輥(3、4、5)更接近,直到形成指定形狀,在所述形狀中,所述第三輥(5)與所述第一輥(3)和所述第二輥(4)相接觸,所述第三輥(5)不與所述卷繞輥(2)相接觸;(b)使得所述卷繞輥(2)與由所述第一、第二和第三輥(3、4、5)所形成的單元更接近,直到所述第三輥(5)與所述卷繞輥(2)相接觸。
26.一種用於將至少一個薄片(1)卷繞在卷繞輥(2)上的方法,使用依照權利要求1到17中任何一項所述的設備,其中,在所述標準卷繞位置中,所述薄片(1)穿過所述第一輥(3)和所述第三輥(5)之間、然後穿過所述第三輥(5)和所述卷繞輥(2)之間,但是不穿過所述第二輥(4)和所述第三輥(5)之間,所述方法包括以下步驟(i)在轉動架中提供與輥(2)相連接的又一個芯部(2′),並且在薄片穿過以定距離間隔的輥(3)和輥(5)之間時將薄片卷繞在芯部(2′)上,輥(3)處於縮回位置中並與薄片相接觸,輥(4)、(5)和(2)不與薄片(1)相接觸;(ii)使卷繞輥(2)與由所述第一、第二和第三輥(3、4、5)所形成的單元聚集,以使得輥(4)、(5)和(2)相接觸;(iii)將輥(4)、(5)和(2)加速到薄片(1)速度,同時向輥(5)的端部上施加力以保持輥(5)與輥(4)和(2)相接觸;(iv)使得輥(3)與輥(5)相接觸;(v)分離由輥(3、4、5)所形成的所述單元,同時向輥(5)的端部上施加力和彎矩以保持輥(5)與輥(3)和(4)相接觸;(vi)為了使薄片(1)包繞輥(2)和(5),將轉動架旋轉360°;(vii)使卷繞輥(2)與由輥(3、4、5)所形成的單元再次聚集,以使得輥(5)和(2)相接觸;(viii)在輥(2)和(2′)之間橫切薄片(1),使得所述薄片卷繞在輥(2)上。
全文摘要
本發明涉及一種用於將至少一個薄片(1)卷繞在卷繞輥(2)上的一種設備,所述設備至少包括相互平行並平行於所述卷繞輥(2)的第一輥(3)、第二輥(4)和第三輥(5),所述設備具有標準卷繞位置,其中,所述薄片(1)至少穿過所述第三輥(5)和所述卷繞輥(2)之間,其中,在所述標準卷繞位置中,由所述第三輥(5)的軸線劃分並包括所述卷繞輥(2)的軸線的所述半平面基本上是水平的。
文檔編號B65H19/30GK1529674SQ01820950
公開日2004年9月15日 申請日期2001年12月19日 優先權日2000年12月20日
發明者L·尼科萊, D·瓦格, L 尼科萊 申請人:美國杜邦泰津膠片合伙人有限公司

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