用於卷繞粘性材料制的帶材的卷繞裝置及其運行方法與流程

2023-06-11 04:49:21 1

本發明涉及一種用於卷繞粘性材料制的帶材的卷繞裝置，所述卷繞裝置包括：通過驅動馬達旋轉驅動的卷繞輥、設置在該卷繞輥上遊的至少一個支承輥以及中間層輥，待卷繞的帶材通過該支承輥向卷繞輥運動，在該中間層輥上卷繞有中間層帶，所述中間層帶在帶材卷繞時被拉出且作為中間層在所述帶材的層之間被卷繞到卷繞輥上，其中設有用於影響中間層輥的速度的制動設備。本發明還汲其這種卷繞裝置的運行方法。

背景技術：

通常在帶材加工工業中，材料被提供到輥上。例如，所述材料是用於在輪胎工業中製造輪胎的鐵絲簾線帶或纖維簾線帶。對加工來說，展開卷材，以一角度切割，再拼接，引導通過生產過程並在機器設備末端再次捲起。卷繞藉助於卷繞裝置進行，該卷繞裝置通常也稱為「卷繞站」。

卷繞裝置包括通過驅動馬達旋轉的卷繞輥，以便卷繞帶材。帶材通過前置於該卷繞輥的支承輥或輥段輸送。在卷繞時，帶材通常和中間層帶一起卷繞，該中間層帶是薄膜、亞麻布等並形成了中間層，所述中間層分開了粘性帶材的各層卷。通過中間層阻止粘性帶材的粘合。中間層帶卷繞到中間層輥上，所述中間層輥同樣可旋轉地支承。且平行於帶材輸送。

然而在卷繞時，在必須同時卷繞兩個帶材層時會比較困難。尤其會在卷繞時，大多數在中間層帶中形成褶皺。

技術實現要素：

因此，本發明要解決的技術問題是：提出一種相對於此前已知的卷繞 裝置改進的卷繞裝置以實現更精確的卷繞。

為了解決該技術問題，針對前述類型的卷繞裝置根據本發明提出：設有用於檢測帶有卷繞的帶材和中間層帶的卷繞輥的實際直徑的檢測設備，其中設有基於檢測到的卷繞輥的實際直徑控制驅動馬達以設定旋轉速度的控制設備，設有用於檢測帶有卷繞的中間層帶的中間層輥的實際直徑的另一檢測設備，其中能由控制設備控制制動設備以使之基於中間層輥的實際直徑設定中間層輥的旋轉速度。

根據本發明的卷繞裝置的特徵是檢測設備，所述檢測設備既檢測卷繞輥連同卷繞的帶材和中間層帶的實際直徑也檢測中間層輥連同卷繞的中間層帶的實際直徑。連續地對在卷繞過程期間不斷變化的相應輥直徑進行檢測。卷繞輥的直徑增大，而中間層輥的直徑減小。當然，卷繞輥的直徑明顯增加更快，因為兩個帶材卷繞在該卷繞輥上，而僅一個帶材從中間層輥拉出。根據本發明，連續地檢測直徑。基於確定的直徑值在卷繞輥的驅動裝置一側進行控制，也就是說，通過相應的控制設備能基於檢測到的實際直徑控制驅動馬達，從而可設定出規定的與直徑相關的旋轉速度。與此同時地，配屬於中間層輥的制動設備通過控制設備控制，所述控制設備可以是也控制驅動馬達的相同的控制設備。在此，基於檢測到的實際直徑值控制制動設備。中間層輥本身非主動驅動，而是自由旋轉，即通過拉出的中間帶材旋轉。在此，制動設備用於，規定或調節中間層輥的旋轉速度，根據本發明，該制動設備同樣可基於直徑控制。由此確定了，中間層帶始終藉助於規定的張緊力朝著卷繞輥運動，即不下垂或不鬆弛，所述下垂或松馳會導致在卷繞時形成褶皺。

總之由此通過控制兩個影響相應輥的旋轉工作的元件，即驅動馬達和制動設備，基於相應配屬的輥的實際直徑(連續地檢測該直徑)，實現極其精確的卷繞過程。

在本發明的一改進方案中可以規定：用於檢測實際直徑的檢測設備包括用於確定卷繞輥和中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速以及用於確定支承輥的實際旋轉速度或實際轉速的裝置；控制設備基於所確定的卷繞輥和 中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速以及支承輥的實際旋轉速度或實際轉速和支承輥的已知的恆定的直徑來確定卷繞輥和中間層輥的實際直徑。根據本發明的該設計方案，間接地確定直徑，這通過根據確定的卷繞輥和中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速以及支承輥的確定的旋轉速度或轉速來確定相應的直徑來實現。那麼支承輥的已知的恆定的直徑和卷繞輥或中間層輥的實際直徑的商對應於卷繞輥或中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速和支承輥的實際旋轉速度或實際轉速的商，即

以及

其中

dT＝支承輥直徑(恆定)，

dW＝卷繞輥直徑(變化)，

dZ＝中間層輥直徑(變化)，

nT＝支承輥的實際旋轉速度或實際轉速，

nW＝卷繞輥的實際旋轉速度或實際轉速，

nZ＝中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速。

因此，如果連續地檢測相關輥的實際旋轉速度或實際轉速，則可以根據支承輥的已知的恆定的直徑確定出卷繞輥或中間層輥的相應的實際直徑。根據所確定的實際直徑相應地控制驅動馬達或制動設備。

在此，相應的實際旋轉速度或實際轉速可以直接或間接地檢測，即例如通過脈衝(Impulse)檢測，所述脈衝僅表現為實際旋轉速度或實際轉速的量度。當然也可以設想，直接檢測相應的參數dW和dZ。

間接檢測速度或轉速的一種可能方案提出，在卷繞輥、中間層輥和/或支承輥上布置有環繞的傳感器元件，為傳感器元件分別分配有位置固定的信號發生元件，所述信號發生元件在每一轉中被傳感器元件致動且把信號發送至控制設備，所述控制設備被構造成根據提供的信號確定相應的實 際旋轉速度或實際轉速。因此，在相應輥的每一轉中，向控制設備提供相應一個信號或脈衝，所述控制設備根據每單位時間到達的信號確定旋轉速度或轉速。

為此可以是，所述傳感器元件是凸輪，所述信號發生元件是直接由凸輪致動的生成器，該生成器在每次被致動時發送一個脈衝或信號至控制設備。可選地，信號發生元件可以是實施非接觸式檢測的傳感器的傳感元件，例如超聲波傳感器、雷射傳感器或霍爾傳感器。該傳感元件可以具有相應的與卷繞輥匹配的幾何形狀或者是由於其材料特性等與傳感器共同作用的、集成在輥子中的元件。

作為前述檢測方案的備選，檢測設備可以包括直接檢測卷繞輥的實際直徑和中間層輥的實際直徑的傳感器裝置。在此，傳感器設備可以分別包括雷射傳感器或超聲波傳感器，所述雷射傳感器或超聲波傳感器檢測卷繞的帶材和中間層帶的表面。在此，藉助於相應的傳感器直接掃描相應的帶材表面。

作為間接檢測實際旋轉速度或實際轉速的備選，可以設想，直接檢測這些參數。為此，可以為卷繞輥、中間層輥和/或支承輥分配有在所述卷繞輥、中間層輥和支承輥上運行的測量輪，所述測量輪在每一轉中把信號發送至控制設備，所述控制設備根據所提供的信號確定相應的實際旋轉速度或實際轉速。在此，測量輪的旋轉速度或轉速用於確定相應輥子的實際旋轉速度或實際轉速。測量輪當然在卷繞在卷繞輥上的帶材上或在從中間層輥拉出的中間層帶上運動，因為位置固定的測量輪的旋轉速度取決於相應輥子的相應的直徑。因為支承輥具有恆定的直徑，所以測量輪可以布置在支承輥的任意位置上，以便確定針對支承輥的參數。

在本發明的一種改進方案中，控制設備可以基於所確定的卷繞輥的實際直徑和關於帶材至卷繞輥的實際輸送速度的信息確定用於驅動馬達的控制參數。也就是說，為了進行控制或為了確定控制參數，還額外地考慮帶材的實際輸送速度。此外，控制設備可以基於所確定的中間層輥的實際直徑和關於制動設備的實際制動力或者實際控制參數的信息確定用於制動設 備的控制參數。在此，實際制動力或實際控制參數也額外地被用於最終確定製動設備控制參數。

其中在卷繞工作期間可能發現，從中間層輥拉出的中間層帶沿側向略與粘性帶材錯開。這是因為中間層帶經一個或多個轉向輥延伸到卷繞輥，且因為經輥子引導的幅面具有運動離開軌道的傾向，便會出現這種錯開。為了補償這種效應，根據本發明規定了，能沿著垂直於中間層帶的輸送方向的方向使中間層輥移動。即如果存在中間層帶相對於粘性帶材的可能的錯位，則該錯位可以通過移動中間層輥來補償。為此有利的是，設有用於檢測向卷繞輥運行的中間層帶的至少一個縱向邊緣的位置的邊緣檢測設備，其中能基於檢測到的邊緣位置控制使中間層輥移動的驅動馬達。即藉助於邊緣檢測設備連續地檢測一個，優選兩個中間層帶邊緣的邊緣位置。如果由該檢測得到相對於對比位置的錯位，則可以通過相應地調整或移動中間層輥來補償這種錯位。必要時也可以為此檢測輸入卷繞輥的粘性帶材的邊緣位置，從而可以關聯相應的邊緣位置信息。

為了邊緣檢測，邊緣檢測設備可以包括至少一個檢測邊緣的光學傳感器或攝相機，其信息通過相應的控制設備處理，所述控制設備必要時也控制驅動馬達以使中間層輥移動。如所述地那樣，當不能藉助於具有相應大小的圖像拍攝區域的共同的照相機檢測兩個邊緣時，優選設置兩個這種傳感器或照相機用於檢測彼此對置的帶材邊緣。

除了卷繞裝置本身外，本發明還涉及一種用於運行卷繞裝置的方法，所述卷繞裝置用於卷繞由粘性材料製成的帶材，尤其是鋼絲簾線帶或纖維簾線帶，所述卷繞裝置包括：通過驅動馬達旋轉驅動的卷繞輥、設置在該卷繞輥上遊的至少一個支承輥以及中間層輥，待卷繞的帶材通過該支承輥向卷繞輥運動，在該中間層輥上卷繞有中間層帶，所述中間層帶在帶材卷繞時被拉出且作為中間層在所述帶材的層之間被卷繞到卷繞輥上，其中設有用於影響中間層輥的速度的制動設備。根據本發明的方法的特徵是，藉助於檢測設備檢測卷繞輥連同卷繞的帶材和中間層帶的實際直徑，其中控制設備基於檢測到的卷繞輥的實際直徑控制驅動馬達以設定旋轉速度，以 及藉助於檢測設備檢測中間層輥連同卷繞的中間層帶的實際直徑，由控制設備控制制動設備以使之基於中間層輥的實際直徑設定中間層輥的旋轉速度。

在一改進方案中可以規定，通過檢測設備藉助於確定設備檢測卷繞輥和中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速以及藉助於確定設備檢測支承輥的旋轉速度或轉速，控制設備基於確定的卷繞輥和中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速以及支承輥的實際旋轉速度或實際轉速和支承輥的已知的恆定的直徑確定出卷繞輥和中間層輥的實際直徑。

此外還可以設計為，在卷繞輥、中間層輥和/或支承輥上分別布置有環繞的傳感器元件，為傳感器元件分別分配有位置固定的信號發生元件，所述信號發生元件在每一轉中被傳感器元件致動且把信號發送至控制設備，所述控制設備根據提供的信號確定相應的實際旋轉速度或實際轉速

信號發生元件可以是由形式為凸輪的傳感器元件直接致動的生成器。備選地，信號發生元件可以是實施非接觸式檢測的傳感器的傳感元件，例如超聲波傳感器、雷射傳感器或霍爾傳感器。

作為通過傳感器元件和信號發生元件檢測旋轉速度或轉速的備選，可以為卷繞輥、中間層輥和/或支承輥分配有在所述卷繞輥、中間層輥和支承輥上運行的測量輪，所述測量輪在每一轉中把信號發送至控制設備，所述控制設備根據所提供的信號確定相應的實際旋轉速度或實際轉速。

作為前述檢測工作方式的備選，卷繞輥的實際直徑和中間層輥的實際直徑藉助於相應的傳感器設備直接檢測。為此，可以使用分別包括雷射傳感器或超聲波傳感器的傳感器設備，所述雷射傳感器或超聲波傳感器檢測卷繞的帶材和中間層帶的表面。

在所述方法的一改進方案中可以規定，控制設備基於所確定的卷繞輥的實際直徑和關於帶材至卷繞輥的實際輸送速度的信息確定用於驅動馬達的控制參數，並且基於所確定的中間層輥的實際直徑和關於制動設備的實際制動力或者實際控制參數的信息確定用於制動設備的控制參數。

此外，中間層輥可以沿垂直於中間層帶的輸送方向的方向移動，以便 能夠補償中間層帶相對於粘性帶材的可能的側向錯位並通過這種方式避免卷繞誤差。

在此，根據本方法可以藉助於邊緣檢測設備檢測朝著卷繞輥運動的中間層帶的至少一個縱向邊緣的位置，其中基於檢測到的邊緣位置控制引起中間層輥的移動的驅動馬達。

邊緣檢測設備可以使用至少一個檢測邊緣的光學傳感器或照相機，優選兩個檢測彼此對置的邊緣的傳感器或照相機。

附圖說明

由在下文中描述的實施例以及根據附圖得到本發明的其它優點和細節。附圖中：

圖1是根據本發明的卷繞裝置在第一工作位置中的原理圖；

圖2是圖1中的卷繞裝置在第二工作位置中的原理圖；

圖3是圖1中的卷繞裝置連同額外的帶材邊緣檢測設備和可動中間層輥的示意圖；

圖4是根據圖3的卷繞裝置的俯視圖；

圖5是用於解釋確定卷繞輥和中間層輥的實際直徑的檢測設備的原理圖；

圖6是用於解釋根據第一實施方案確定用於卷繞輥和中間層輥的驅動馬達和制動設備的控制參數的流程圖；以及

圖7是用於解釋根據第二實施方案確定用於驅動馬達和制動設備的控制參數的流程圖。

具體實施方式

圖1示出根據本發明的卷繞裝置1，所述卷繞裝置用於處理由粘性材料製成的帶材2，尤其是鐵絲簾線帶或纖維簾線帶。所述卷繞裝置包括卷繞輥3和中間層輥4，中間層帶5卷繞在中間層輥上。粘性帶材2通過包括多個支承輥7的輥單元6從通過迴環控制裝置產生的迴環8出來被朝著 卷繞輥3引導。卷繞輥3包括驅動馬達9，即主動旋轉。

同時，中間層帶5從中間層輥4開卷，其通過多個轉向輥10同樣朝著卷繞輥3運動並和帶材2一起被卷繞。在每個帶材層之間存在中間層帶，從而帶材2不會粘合。當該中間層帶通過被驅動的卷繞輥3拉入時，中間層帶5的拉出或中間層輥4的旋轉僅僅通過作用到中間層帶5上的拉力進行。為了始終把中間層帶5保持在規定的張緊力中，設置了制動設備11，該制動設備是氣動制動設備或機電式的制動設備。機電式的制動設備是一種驅動馬達，然而如此控制該驅動馬達，即驅動馬達使中間層輥減速至規定的速度。驅動馬達9以及制動設備11的工作通過上級的控制設備12，優選可存儲器編程的控制設備來控制。

圖1示出在卷繞過程開始時的卷繞裝置1，也就是說，在卷繞輥3上還沒有卷繞帶材，而是兩個帶材2和5剛剛被連上。因此可見卷繞輥3的直徑最小，而包括卷繞的中間層帶5的中間層輥4的直徑最大。

隨著卷繞工作的進行，直徑比例變化，也就是說，卷繞輥3或卷繞的帶材卷的直徑明顯增加，參見圖2，而中間層輥4的直徑明顯減小。由於該變化的直徑，輥3和4相應的旋轉速度必然變化，因此在控制設備12方面，因為控制參數是與直徑相關的，所以必須連續地重新計算用於驅動馬達9以及制動設備11的控制參數。對此下文仍將討論。

圖3示出根據本發明的卷繞裝置1的實施方案，該卷繞裝置對應於圖1的卷繞裝置。也設置有卷繞輥3和包括中間層帶5的中間層輥4，該中間層帶和粘性帶材2一起卷繞到卷繞輥3上。然而在該設計方案中，中間層輥4可沿垂直於帶材輸送方向的方向移動，也就是說，其可以沿其旋轉軸運動。為此，中間層輥4布置在支架13上，該支架可通過直線導引裝置14運動，為此設置有相應的驅動馬達15或伺服驅動裝置。

此外設置了邊緣檢測設備16，例如參見圖4，所述邊緣檢測設備包括兩個傳感器17，所述傳感器用於檢測中間層帶5的帶材邊緣18的位置。如果在該邊緣檢測的範圍內證明中間層帶的邊緣18相對於粘性帶材2的邊緣19存在錯位，則可以由控制設備12確定相應的參數，通過該參數可操 控驅動馬達15，以如圖4雙箭頭P所示地移動中間層輥4或支架13。通過這種方式可以補償邊緣錯位。

圖5示出用於解釋重要的參數或信息的檢測的原理圖，所述參數或信息用於確定驅動馬達9或制動設備11的控制參數。所述控制設備12是檢測設備的一部分，通過該檢測設備確定卷繞輥3以及中間層輥4的實際直徑。

為此，為卷繞輥3分配有用於確定卷繞輥的實際旋轉速度或實際轉速的設備20。相應地，為中間層輥4分配有用於確定卷繞輥的實際旋轉速度或實際轉速的設備21。最後，為支承輥7(優選直接連接在卷繞輥3之前的支承輥)同樣分配了用於確定支承輥的實際旋轉速度或實際轉速的設備22。

設備20包括布置在卷繞輥3上形式為凸輪的傳感器元件23，以及形式為生成器的信號發生元件24，在卷繞輥3的每一轉中該生成器通過傳感器元件23，即凸輪直接操縱。該信號發生元件24，即生成器把相應的信號發送至控制設備12，所述控制設備由每單位時間到達的信號的數量確定卷繞輥的實際速度。

相應地，設備21包括形式為凸輪的傳感器元件25，以及形式為生成器的信號發生元件26。傳感器元件25固定在中間層輥5上，即和中間層輥一起旋轉並在每一轉中操縱信號發生元件26，即生成器。在每次操縱時，信號發生元件26發送信號至控制設備12，該控制設備根據到達的信號確定中間層輥5的實際旋轉速度。

以相同方式裝備支承輥7。同樣在其上固定了形式為凸輪的傳感器元件27，該傳感器元件和支承輥一起旋轉。還設置了形式為生成器的信號發生元件28，該生成器又直接由傳感器元件27操縱。在每次操縱時，其同樣把信號發送至控制設備12，該控制設備由此檢測支承輥7的實際旋轉速度。作為相應實際旋轉速度檢測的備選，也可以確定實際轉速。

根據該檢測到的實際旋轉速度或實際轉速以及支承輥7的已知的恆定的且不變的直徑值可以實現，連續地確定卷繞輥的實際直徑(下文稱為 dW)，以及中間層輥的實際直徑(下文稱為dZ)。下述關係適用：

以及

其中

dT＝支承輥直徑(恆定)，

dW＝卷繞輥直徑(變化)，

dZ＝中間層輥直徑(變化)，

nT＝支承輥的實際旋轉速度或實際轉速，

nW＝卷繞輥的實際旋轉速度或實際轉速，

nZ＝中間層輥的實際旋轉速度或實際轉速。

因為控制設備中連續地存在支承輥7、卷繞輥3以及中間層輥4的實際旋轉速度或實際轉速，所以可以根據上述公式分別算出卷繞輥3或中間層輥4的實際直徑。相應的公式分別可根據dW或dZ解出。

根據卷繞輥3和中間層輥4的已知的實際直徑和其卷繞的帶材卷，控制設備12可以確定用於驅動馬達9以及制動設備11的相應的控制參數。

可從圖6示例性得到用於確定該控制參數的流程圖。在圖6中示出卷繞輥3、中間層輥4和支承輥7。通過包括相應的傳感器元件和信號發生元件的相應的設備20、21和22確定相應的信號，所述信號是用於實際旋轉速度或實際轉速的參量，其中在圖6中利用SW(＝卷繞輥信號)、SZ(＝中間層輥信號)和ST(＝支承輥信號)標誌這些信號。

因此在控制設備12方面在此根據上述公式在相應的確定模塊29、30中處理所述信號，從而在模塊29、30的出口處輸出相應的卷繞輥的實際直徑dW以及中間層輥的實際直徑dZ。

相應的實際直徑被分別提供給另外的計算模塊31和32，所述計算模塊用於確定驅動馬達9和制動設備11的相應控制參數。在被供給實際直徑dW的計算模塊31中還提供涉及實際帶材速度，即帶材2的瞬時輸送速度 的信息，所述實際帶材速度以vB表示。例如，該實際帶材速度通過合適的檢測設備在相應的、前置於卷繞輥3的位置處檢測或者由支承輥7的實際旋轉速度或實際轉速導出並提供給控制設備12。基於信息dW以及vB確定一控制參數，所述控制參數用於控制驅動馬達9，從而該驅動馬達可以相應地基於直徑調節旋轉速度。

為計算模塊32提供直徑值dZ。在此同樣提供了涉及由制動設備11瞬時施加的實際制動力的信息，該信息在圖6中以FZ表示。該信息可以是已經給出的控制參數，利用所述控制參數操控制動設備11，即例如電動機，或者該信息可以是其它規定製動力的信息。在計算模塊32中處理值dZ和FZ，以便確定用於調節制動力的直徑相關的控制參數，通過該制動力主動地制動中間層輥4，以便保持帶材張緊力。該控制參數在此提供給制動設備11，然後藉此操控所述制動設備。

當然連續地確定相應的控制參數，因為相應的輥直徑在卷繞工作期間必然不斷地變化，從而需要連續的更新控制參數。

圖7最終示出一種實施例，其中直接檢測直徑dW和dZ，即不需要計算。當例如相應的檢測設備20和21通過超聲波傳感器或雷射傳感器直接檢測相應的輥子的直徑值時，可實現這一點。相應的超聲波傳感器或雷射傳感器位置固定地布置且對準相應的帶材卷。伴隨著卷繞工作，帶材卷的外側面至相應的傳感器的距離必然變化，其在卷繞輥3的情況下變小，因為卷繞輥的直徑增大，而其在中間層輥4的情況下增大，因為其卷繞直徑減小。即直接進行直徑檢測。相應的值dW和dZ又被提供給相應的計算模塊31和32，在所述計算模塊中所述值又利用信息vB或FZ處理，以便確定用於驅動馬達9或制動設備11的相應的控制參數。

此外，在控制設備12方面也可以檢測卷繞的帶材長度。這可根據為支承輥7檢測的實際旋轉速度或實際轉速進行。因為其直徑不變，所以其實際旋轉速度或其轉速是經過其的帶材長度的直接量度。則伴隨著支承輥7的每一轉朝著卷繞輥引導了特定(長度)的帶材段。