膠片卷繞方法、膠片卷繞裝置和膠片製造設備的製作方法
2023-05-01 07:40:51
專利名稱：膠片卷繞方法、膠片卷繞裝置和膠片製造設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種膠片卷繞方法、一種膠片卷繞裝置和一種用於從攝影感光材料的片材原料製造膠片的膠片製造裝置。
現在尚沒有任何這樣的膠片卷繞裝置，即在卷繞具有100至150μm範圍內的大厚度以及大寬度的帶狀件，例如攝影感光材料片材時，只在帶狀件中引起低張力變化。
作為示例，如附圖中的
圖14所示，一種傳統片材卷繞裝置1包括一個具有布置在其中的氣管2的驅動軸3和一對固定安裝在驅動軸3上的軸向相隔的軸承4、5。一個用於將片材6卷繞在其上的卷繞芯7安裝在軸承4、5的外圓周表面上。在徑向外端布有氈件8的位移傳遞件9安裝在氣管2的一個部分上，該部分在軸承4、5之間徑向對準卷繞芯7。
在壓縮空氣被引入氣管2中後，氣管2會徑向擴張，以使位移傳遞件9徑向向外移動，從而將氈件8推壓和摩擦抵靠在卷繞芯7的內壁表面上。
傳統片材卷繞裝置1因此而被安置得能夠利用氈件8摩擦卷繞芯7所產生的力矩，從而在片材6卷繞到卷繞芯7上時向片材6施加一個張力。
然而，傳統片材卷繞裝置1有一些缺點，即所產生的張力不穩定，其中張力變化在最佳狀態下只能降低到大約±15％，而且由於其本身的原理所限，因而不能產生大的張力。由於裝置會發熱，因此可以產生的最大張力為大約9.8N，而且在產生更大的張力時，一些元件會因產生的熱量而趨於變形。此外，由於氣管2安裝在驅動軸3上，而氈件8安裝在位移傳遞件9的徑向外端上，因此傳統片材卷繞裝置1的結構複雜，而且其保養需要有熟練的技藝。
在傳統片材卷繞裝置1中，軸承4、5和卷繞芯7沒有通過緊固裝置而彼此固定。因此，在片材6卷繞時，卷繞芯7有可能與軸承4、5脫開，因而不能精確地將片材6卷繞在卷繞芯7上。
在將卷繞著片材6的卷繞芯7從軸承4、5上拆下時，卷繞片材6上的壓力會通過卷繞芯7施加到軸承4、5上。因此，為將片材6從軸承4、5上釋放，需要付出高強度的勞動。
本發明的一個主要目的是提供一種膠片製造裝置，其能夠容易地釋放卷繞著片材的卷繞芯。
根據本發明，一種膠片卷繞方法預先探測一個支架的力矩特性，支架上固定安裝著一個卷繞芯並且隨著一個驅動軸的旋轉而被一個力矩產生器具帶動著旋轉。與片材的切割長度相對應的卷繞在卷繞芯上的片材卷料半徑被探測，而對應於卷繞片材料卷半徑的卷繞張力被計算出來。驅動軸的旋轉速度基於力矩特性而設置，以獲得計算卷繞張力。
在片材環繞著卷繞芯卷繞時，可以容易地始終獲得穩定的卷繞張力。因此可以高精度地卷繞例如具有不同厚度的各種片材。
膠片卷繞方法還具有以下步驟基於支架的力矩特性設置滑動旋轉速度；利用卷繞磁芯外徑、片材厚度和片材切割長度計算卷繞片材的料卷半徑；設置初始張力和對應於卷繞片材料卷半徑的張力變化率，並且計算對應於初始張力和張力變化率的卷繞張力；以及將滑動旋轉速度加在支架卷繞旋轉速度上，以設置出驅動軸旋轉速度，從而獲得計算卷繞張力。因此，可以通過簡單的控制而在理想卷繞應力下高精度地卷繞片材，並且有效地應付片材的厚度變化。
根據本發明，一種片材卷繞裝置具有多個卷繞機構，它們每個分別具有一個支架，其通過一個力矩產生器具而可旋轉地安裝在一個驅動軸上；結合件，它們具有結合槽；以及鎖定器具，其用於在片材卷繞到卷繞芯上時防止卷繞芯從支架上脫開；卷繞機構被裝配在結合槽中的連接件結合在一起，從而構成結合陣列。
力矩產生器具包括選擇性地安裝在驅動軸和支架上的磁體和銅板。因此，可以利用簡單的結構獲得相對較大的張力，而且可以高精度地將具有大厚度的片材卷繞到卷繞芯上。
鎖定器具優選包括擋塊，它們用於將卷繞芯向支架的外側推壓；以及移動器具，它們用於在片材卷繞到卷繞芯上之前沿著導致施加到卷繞芯上的壓力增大的方向移動擋塊，並且在卷繞芯帶著其上卷繞的片材從支架上拆下後沿著導致施加到卷繞芯上的壓力減小的方向移動擋塊。優選的結構是，移動器具具有設置在支架中並且帶有傾斜底表面的容腔，擋塊可旋轉地布置在容腔中，並且具有從支架的外圓周表面向外伸出的部分。
利用上述結構，可以在片材繞著卷繞芯卷繞時防止卷繞芯在壓力的作用下從支架上脫開。在片材卷繞結束後，卷繞芯沿著與片材卷繞方向相反的方向旋轉，從而消除擋塊向支架外側施加到卷繞芯上的壓力，因此可以容易地將卷繞芯從卷繞機構上釋放下來。
壓力可以被卷繞在支架上的彈性件通過擋塊而施加到卷繞芯上。向內推壓支架的軟墊件可以藉助於彈性件而保持抵靠在支架的外圓周表面上。
驅動軸產生的力矩可以通過擋塊傳遞到卷繞芯上。卷繞芯可以具有一個設定在其中的槽，軟墊件裝配在槽中。支架和卷繞磁芯可以因此而彼此牢固地固定在一起。
連接件可以由樹脂製成。如果採用了樹脂連接件，則結合著的卷繞機構的重量可以減小，並且可以防止在卷繞機構操作時產生不良噪音。由於不需要利用連接件連接驅動軸以結合卷繞機構，因此沒有額外的負載施加到驅動軸上，而且可以防止驅動軸過度變形。
卷繞機構的結合陣列具有連接在其相反端部的螺栓，以防止卷繞機構脫開。即使是在驅動軸旋轉時，片材也能夠光滑地卷繞，而沒有卷繞機構脫開的危險。
一種根據本發明的膠片製造設備具有一個用於承擔片材的張力變化並且探測張力值的輥；一個用於拉伸片材以消除皺紋的輥；一個用於定位片材中心的輥；一個切割單元，其具有刀片，用於將片材切割成多個片材；以及多個卷繞機構，它們用於環繞著相應的卷繞芯卷繞切割的片材。利用這種結構，可以始終施加穩定的卷繞張力，以使切割為理想長度的片材能夠高精度地卷繞在卷繞芯上，並且提高片材的縫隙寬度精度和切割表面質量。設備可以高效和高精度地製造膠捲。
本發明的上述以及其他目的、特徵和優點可以從下面結合附圖所作的詳細描述中更加清楚地展現出來，附圖中通過解釋性實例顯示了本發明的優選實施例。
圖7是沿著圖6中的箭頭VII所示方向所作的側視圖；圖8是根據第一個實施例的卷繞裝置中的力矩傳輸件的透視圖；圖9是根據第一個實施例的卷繞裝置中的擋塊的放大剖視圖；圖10A是用於顯示在卷繞芯安裝之前擋塊在容腔中的位置的放大剖視圖；圖10B是用於顯示在卷繞芯安裝之後擋塊在容腔中的位置的放大剖視圖；圖10C是用於顯示在卷繞芯旋轉並固定在支架上時擋塊在容腔中的位置的放大剖視圖；圖11是張力變化與卷繞膠片直徑之間的關係的曲線圖；圖12是局部以框圖表示的採用了根據本發明第二個實施例的卷繞裝置的膠片製造設備示意圖；圖13是切割長度、卷繞片材半徑和旋轉速度之間的關係的曲線圖；圖14是一種傳統片材卷繞裝置的剖切俯視圖。
優選實施例詳細描述圖1中示出了根據本發明第一個實施例的膠片製造設備10。
如圖1所示，膠片製造設備10包括一個供應裝置12，其用於將片材22從卷料形式的片材原料20供應出來，一個進給裝置14，其用於將供應裝置12供應的片材22進給到一個切割裝置(切割單元)16，以及一個根據本發明第一個實施例的卷繞裝置18，其用於卷繞被切割裝置16從片材22上連續切割出來的小寬度(例如攝影膠片的寬度)片材24。
供應裝置12具有一個支承軸28，其可以被一個電機26旋轉，以將片材22從片材原料20供應出來，以及一個邊緣位置探測器30，其用於探測片材22的邊緣相對於進給裝置14的進給輥32的端部的偏差。
進給裝置14具有多個進給輥32，它們沿著片材22被切割之前的進給路徑布置。進給裝置14還具有一個浮動輥單元34，其用於承擔被進給的片材22上的張力變化，浮動輥單元34連接著一個用於探測片材22的張力變化值的探測器(未示出)；一個吸輥36，其用作主進給輥，以控制片材22的進給速度；以及三個筒形輥38，它們用於拉伸片材22，以消除皺紋。
吸輥36具有多個形成在其外圓周表面上的進氣孔(未示出)，用於吸附片材22，從而防止在吸輥36上滑動。
如圖2A和2B所示，浮動輥單元34包括一個導板48，其由塑料或金屬製成並且在其內部形成了一個豎直狹縫46；上下輥50、52，它們布置在導板48上；一條皮帶54，其套在上下輥50、52上；一個浮動輥56，其在狹縫46附近連接著一段皮帶54，並且可在導板48外側沿著狹縫46豎直滑動；以及一個配重58，其安裝在皮帶54上。配重58在浮動輥56的相反側安置在另一段皮帶54上，以防止浮動輥56在重力作用下快速滑落，並且防止浮動輥56在片材22進給時快速上升。
切割裝置16具有一個上刀片40和一個下刀片42，用於將進給裝置14供應的片材22切割成多個狹窄片材24，上刀片40和下刀片42具有彼此面對著的相應切割刃。被切割裝置16切割出的片材24被卷繞裝置18中的多個路徑輥44對中定位，然後被輸送到卷繞機構100中，後者將片材24卷繞在相應的卷繞芯上。
下面描述如此構造的膠片製造設備10的操作。
從被支承軸28旋轉的片材原料20上展開的片材22移過邊緣位置探測器30，並且被校正片材22的邊緣相對於進給裝置14的進給輥32的端部的偏差。之後，片材22被輸送到浮動輥單元34。
浮動輥單元34上連接著一個張力探測器(未示出)，用於探測片材22的張力。基於探測到的張力，浮動輥56被一個調節器(未示出)移動，以調節片材22的張力，從而向片材22施加理想的張力。
被浮動輥單元34適宜地張緊了的片材22通過交錯的進給輥32輸送到筒形輥38中的一個上，後者用於拉伸片材22，以消除皺紋。之後，片材22到達吸輥36。
當片材22到達吸輥36上後，吸輥36吸入空氣以吸附片材22。隨著吸輥36的旋轉，片材22被輸送通過其他進給輥32和筒形輥38，從而到達切割裝置16。之後，片材22被切割裝置16的上下刀片40、42切割成多個狹窄片材24。
狹窄刀片24隨後被卷繞裝置18的路徑輥44對中定位，再被相應的卷繞機構100卷繞。
下面參照圖3至11詳細描述根據本發明第一個實施例的卷繞裝置18中的卷繞機構100。
如圖3所示，卷繞機構100通過一系列內置於它們之間的墊塊250而彼此結合。卷繞機構100具有相應的力矩傳遞件(結合件)106，它們分別具有設定在其中的六個結合槽118a至118f；支承件108、110，它們分別具有與結合槽118a至118f徑向面著的三個槽119a至119c；以及樹脂材料鍵(連接件)252，它們裝配在結合槽118a至118f和槽119a至119c中。如此裝配在結合槽118a至118f和槽119a至119c中的鍵252可以將卷繞機構100軸向結合在一起(見圖4)。
螺栓256(見圖5)安裝在卷繞機構結合陣列的相反端部上，以防止卷繞機構100脫開。螺栓256軸向推壓固定在驅動軸104上的支承件254，以防止卷繞機構100脫開。
由於樹脂鍵252用於將卷繞機構100結合在一起，因此結合著的卷繞機構100的重量可以減小，並且可以防止在卷繞機構100操作時產生不良噪音。由於不需要利用鍵連接驅動軸104以結合卷繞機構100，因此沒有額外的負載施加到驅動軸104上，而且可以防止驅動軸104過度變形。
下面參照圖6至9詳細描述一個卷繞機構100。如圖6至7所示，卷繞機構100包括一個驅動軸104，其內具有一個軸向延伸空間102；一個力矩傳遞件106，其固定安裝在驅動軸104上，以便隨著驅動軸104的旋轉而傳遞力矩；一對金屬支承件108、110，它們軸向固定在力矩傳遞件106上；以及一個支架106，其通過第一軸承112和第二軸承114可旋轉地安裝在驅動軸104上。
如圖6至8所示，力矩傳遞件106具有六個結合槽118a至118f，如前所述，它們沿著驅動軸104設定在力矩傳遞件中，以將卷繞機構100與樹脂鍵252結合在一起，以及一個圓周槽121，其設定在力矩傳遞件106的內圓周表面上。
支承件108、110採用在內部設有空間120的金屬環形件的形式，並且具有與結合槽118a至118f徑向面著設置在其中的三個槽119a至119c。環形無縫銅板122a、122b推壓在支承件108、110的側面上，上述支承件未固定在力矩傳遞件106上。
支架116具有內圓周表面124、126和多個通過磁體支架128、130布置在內圓周表面124、126上的永磁體132。永磁體132以相等的間距布置著，以提供出永磁體陣列134、136。環形無縫銅板122a、122b和永磁體陣列134、136在驅動軸104的徑向彼此面對著，從而彼此結合而構成一個力矩產生器具137。
三個橡膠製軟墊件142a至142c保持抵靠在支架116的外圓周表面138的中央區域上，並且環繞著驅動軸104以大約120°的角間隔相隔。軟墊件142a至142c的縱向與驅動軸104的圓周方向相同。軟墊件142a至142c的縱向長度優選在30mm至70mm的範圍內，更優選在30mm至50mm的範圍內。
支架116具有三個容腔146a至146c，它們在軟墊件142a至142c之間設定在支架的外圓周表面上，並且具有相應的傾斜底表面144a至144c(見圖10A至10C)。如圖9和10A所示，擋塊154布置在相應容腔146a至146c中，並且具有從支架116的外圓周表面向外伸出的相應部分。
擋塊154具有一個設有圓周槽150的中心軸148和固定在中心軸140的相應相反兩端上的一對圓柱件152a、152b。擋塊154可以在相應容腔146a至146c的傾斜底表面144a至144c上移動。
一個彈簧(彈性件)156布置在支架116的外圓周表面138上，用於在常態下將軟墊件142a至142c徑向向內推壓在支架116上，從而將軟墊件142a至142c牢固地保持在支架116上。彈簧156在支架116附近延伸插入擋塊154的中心軸148中的槽150的一部分中，以將擋塊154徑向向外推壓在支架116上。
擋塊154保持抵靠在一個裝於支架116上的卷繞芯200的內圓周表面202上。彈簧156的壓力通過擋塊154施加到卷繞芯200上，並且在狹窄片材24卷繞到卷繞芯200上時起作用。
一個槽204對中設置在卷繞芯200的外圓周表面202上，並且沿著圓周方向延伸。槽204中容納著軟墊件142a至142c。通過槽204接收軟墊件142a至142c，卷繞芯200被牢固地鎖緊在支架116上，以防止被拆下，即使是在狹窄片材24向卷繞芯200上卷繞時。
設有一個冷卻器具，用於至少冷卻驅動軸104和支架116。冷卻器具包括一個穿通形成於力矩傳遞件106和驅動軸104中的冷卻孔140和一個連接著驅動軸104一端的抽吸裝置(未示出)。
在抽吸裝置啟動後，外界冷卻空氣通過壓緊在金屬支承件108、110上的環形無縫銅板122a、122b與永磁體陣列134、136之間的間隙以及永磁體132之間的間隙而被引入支架116中，被引入支架116中的冷卻空氣通過冷卻孔140而被引入驅動軸104中的空間102中。外界冷卻空氣還通過支承件108、110中的空間120而被引入到支架116中，被引入支架116中的冷卻空氣通過冷卻孔140而被引入驅動軸104中的空間102中。冷卻器具用於將支架116外側的冷卻空氣引入支架116和位於驅動軸104中的空間102中。
根據第一個實施例的卷繞裝置18如上所述構造出來。下面參照圖10A至11描述卷繞裝置18的操作和優點。
首先，卷繞芯200通過一個鎖定器具而被牢固地固定在支架116上。鎖定器具用於在狹窄片材24卷繞之前沿著一個方向移動布置在支架116中的擋塊154，該方向可以導致向支架116外側施加在卷繞芯200上的壓力增大。
布置在設定於支架116中的相應容腔146a至146c中的擋塊154被安置在容腔146a至146c的傾斜底表面144a至144c的最低位置上(見圖10A)。此時，擋塊154具有從支架116的外圓周表面向外伸出的相應部分。
之後，被彈簧156推向支架116內側的軟墊件142a至142c被裝配在設定於卷繞芯200的內圓周表面202中的槽204中。卷繞芯200現在安裝在支架116中，其中擋塊154被向支架116外側推壓在卷繞芯200上(見圖10B)。此時，支架116和卷繞芯200具有彼此對準的相應中央位置。
如此安裝在支架116上的卷繞芯200將沿著卷繞狹窄片材24的方向，即沿著驅動軸104的旋轉方向旋轉。在卷繞芯200旋轉時，擋塊154在卷繞芯200的內圓周表面202與傾斜底表面144a至144c之間滾動到容腔146a至146c的傾斜底表面144a至144c的最上方位置上(見圖10C)。
隨著擋塊154在傾斜底表面144a至144c上向上滾動，擋塊154上的從支架116的外圓周表面向外伸出的部分將增大，從而導致擋塊154沿著從卷繞芯200的內圓周表面202向支架116外側的方向推壓在卷繞芯200上的壓力增大。
卷繞在支架116上的彈簧156的壓力通過擋塊154向支架116外側施加到卷繞芯200上。由於來自擋塊154的壓力和來自彈簧156的壓力向支架116外側施加到卷繞芯200上，因此卷繞芯200被牢固鎖緊在支架116上。
即使是在狹窄片在24被卷繞到卷繞芯200上時，卷繞芯200也會在被來自擋塊154的壓力和來自彈簧156的壓力牢固鎖緊在支架116上。因此，狹窄片材24可以被精確地卷繞在卷繞芯200上，同時可以防止卷繞軸200從支架116上脫開。
在卷繞芯200被牢固安裝在支架116上後，驅動軸104旋轉。固定在驅動軸104上的力矩傳遞件106將與驅動軸104一起旋轉，從而導致銅板122a、122b推壓固定在力矩傳遞件106上的金屬支承件108、110，以使銅板橫向穿過永磁體陣列134、136中的永磁體132所產生的磁通。
因此，渦流電流將產生在銅板122a、122b中，而渦流電流產生的二級磁通將與永磁體132產生的磁通相互吸引，以產生一個大致與滑動旋轉速度N(驅動軸104的旋轉速度與支架116的旋轉速度差值)成正比的力矩。所產生的力矩通過布置在形成於支架116中的相應容室146a至146c中的擋塊154而傳遞到安裝在支架116上的卷繞芯200上。
利用根據第一個實施例的卷繞裝置18，由於不與支架116接觸就可以通過力矩產生器具137產生力矩，因此張力變化可以降低到±5％或以下，而且即使是在卷繞具有100至150μm範圍內的大厚度以及大寬度的帶狀件例如攝影感光材料片材(攝影膠片)時，也能夠容易和穩定地產生大的張力。
由於可以獲得穩定的卷繞張力，因此可以減小卷繞片材沿其橫向(沿縫隙寬度方向)的任何位移(卷繞形狀故障)。例如，過去在2.0至5.0mm範圍內的這種位移可以降低到大約0.5至1.0mm的範圍內。其結果是，已經卷繞的各圈片材的邊緣磨損可以消除，因此卷繞片材受到的任何損傷均可以降低，而且邊緣磨損也可以減小。
卷繞裝置不但能夠有效地卷繞攝影感光材料片材(攝影膠片)，而且還能夠卷繞厚度在50至300μm範圍內而寬度在大約15至70mm範圍內的相對薄且寬的帶狀件(例如紙、布或類似物)。
在第一個實施例中，由於卷繞裝置沒有諸如氈件等接觸件，而且不需要在驅動軸104中安置氣管，因此不需要考慮因卷繞裝置的元件磨損而影響使用壽命的問題，而且卷繞裝置容易維護。
在卷繞裝置卷繞具有10至20μm範圍內的小厚度以及小寬度的帶狀件時，由於張力可以較小，因此卷繞裝置產生的熱量較小，而卷繞裝置可以自己自然冷卻。然而，在卷繞具有100至150μm範圍內的大厚度以及大寬度的帶狀件例如攝影感光材料片材時，由於卷繞裝置產生的熱量較大，因此如果卷繞裝置不被冷卻的話，則狹窄片材24有可能在熱量作用下變形。
然而，根據第一個實施例，由於卷繞裝置具有冷卻器具，因此可以有效地冷卻在狹窄片材24卷繞時產生的熱量，從而避免狹窄片材24在熱量作用下產生的任何變形。
驅動軸104、力矩傳遞件106、支承件108和110以及環形無縫銅板122a、122b整體保持在一起，而且驅動軸104、力矩傳遞件106、支承件108和110以及環形無縫銅板122a、122b均由金屬製成。因此，銅板122a、122b在狹窄片材24卷繞時產生的熱量可以容易地通過支承件108和110以及力矩傳遞件106而傳遞到驅動軸104上，從而提高冷卻效率。
根據第一個實施例，兩個軸承112、114用於一個支架116。為了降低上述軸承112、114之間的力矩變化，在上述軸承被清潔而脫脂後，幾滴粘度在SAE 20至30範圍內的潤滑油被加到軸承112、114中。
此外，根據第一個實施例，所有永磁體132均在通過磁體支架128、130而等距安裝到支架116的內圓周表面124、126上之前被測量所產生的磁力強度。
此後，在永磁體132被磁體支架128、130安裝為支架116上的永磁體陣列134、136上後，具有強磁力的上述永磁體132與具有弱磁力的上述永磁體132被交替布置，以使永磁體陣列134、136產生的磁力均勻化(儘可能增多永磁體132的數量)。其結果是，磁力被均勻化，而磁通密度被降低，從而使滑動旋轉速度N減小，而且產生的熱量減小。
狹窄片材24的卷繞存在一個理想張力曲線。通常，當狹窄片材24被卷繞機構100卷繞時，卷繞在支架116上的狹窄片材24的料卷直徑會隨著狹窄片材24的持續卷繞而增大，而支架116的旋轉速度會降低。如圖11所示，隨著狹窄片材24的料卷直徑增大，張力曲線a可能會降落而從離開理想張力曲線b。為了避免這種張力曲線變化，通常保持恆定的驅動軸104的旋轉速度被提高20至30％，以使張力曲線緊密接近理想張力曲線b。
理想張力曲線b根據卷繞在支架116上的帶狀件的材料和尺寸而變化。通過基於帶狀件的料卷直徑而選擇驅動軸104的旋轉速度，張力曲線可以接近於帶狀件的最佳張力曲線。
在片材24卷繞結束後，由於卷繞片材24的壓力施加到卷繞芯200上，因此傳統卷繞裝置1(見圖14)需要利用高強度的勞動而將卷繞芯200從卷繞裝置1上釋放下來。
然而，在卷繞機構100中，當卷繞著狹窄片材24的卷繞芯200沿著狹窄片材24的卷繞方向的反向旋轉時，即沿著驅動軸104的旋轉方向的反向旋轉時，擋塊154會滾動到容腔146a至146c的傾斜底表面144a至144c的最下方位置上(見圖10A)。
因此，擋塊154和彈簧156向支架116外側施加到卷繞芯200上的壓力會減小，以使卷繞芯200能夠容易地從支架116上釋放下來。
圖12中以局部框圖的形式示意性顯示了採用了根據本發明第二個實施例的卷繞裝置的膠片製造設備300。膠片製造設備300中的那些與根據第一個實施例的膠片製造設備100中相同的部件以相同的附圖標記表示，並且不再詳細描述。
膠片製造設備300具有一個進給裝置302、一個切割裝置304和一個根據第二個實施例的卷繞裝置306。如需要，可將一個張力拾取器308布置在切割裝置304與卷繞裝置306之間。切割裝置304具有一個圓盤形上刀片40a和一個圓盤形下刀片42a，用於將片材22切割成多個狹窄片材，上刀片40a和下刀片42a具有彼此面對著的相應切割刃。
膠片製造設備300還具有用於旋轉吸輥36的第一伺服電機310、用於旋轉下刀片42a的第二伺服電機312和用於旋轉驅動軸104的第三伺服電機314。第一至第三伺服電機310、312、314通過相應的第一至第三伺服電機驅動器316、318、320而被一個控制器322控制。
膠片製造設備300還包含用於探測吸輥36的旋轉速度的第一脈衝發生器324、用於探測第二伺服電機312的旋轉速度的第二脈衝發生器326和用於探測第三伺服電機314的旋轉速度的第三脈衝發生器328。第一至第三脈衝發生器324、326、328向第一至第三伺服電機驅動器316、318、320和控制器322發送脈衝信號。
控制器322具有一個計算電路330，其用於基於供應的片材22的厚度t而計算將要卷繞到卷繞芯200上的片材卷料的半徑R，以及一個PI控制電路332，其用於基於PI控制程序而控制內部設置的卷繞張力特性信息，其中包括片材卷繞時將要獲得的初始張力和張力變化率(斜度)。計算電路330和PI控制電路332產生輸出信號，以用作驅動信號而通過第三伺服電機320激勵第三電機314。
下面描述如此構造的膠片製造設備300中的卷繞裝置306的操作。
計算單元330利用將要卷繞的片材22的長度(切割長度)L、片材22的厚度t和卷繞芯200的直徑D0而計算將要卷繞到卷繞芯200上的片材卷料的直徑D。具體的講，直徑D可以根據下面的方程(1)計算4D2=4D02+tL]]> 如圖13所示，可以得到片材22的切割長度L與可以獲得的卷繞片材料卷半徑R之間的關係，而對應於卷繞片材料卷半徑R的卷繞張力可以計算出來。作為示例，初始張力被設置為1000g，而對應於卷繞片材料卷半徑R的變化的張力變化率(斜度)可以確定出來。
計算電路330被第一脈衝發生器324供應吸輥36的旋轉速度，還被始終供應片材324的切割長度L，並且計算出對應於切割長度L的卷繞片材料卷半徑R。控制器322計算出對應於卷繞片材料卷半徑R的卷繞張力，還要計算出對應於計算卷繞張力的卷繞力矩。
如圖13所示，片材22的卷繞旋轉速度N(rpm)被設置得與切割長度L相對應，為獲得計算卷繞張力所需的滑動旋轉速度，即與計算卷繞力矩相對應的滑動旋轉速度，被加到卷繞旋轉速度N上，以設置出力矩旋轉速度N1，即驅動軸104的旋轉速度。滑動旋轉速度表示驅動軸104的旋轉速度與支架116的旋轉速度差值，即支架116的力矩特性，並且已經基於與卷繞力矩的關係並通過試驗而確定出來了。
因此，根據第二個實施例，基於第一脈衝發生器324供應的吸輥36的旋轉速度，片材22的切割長度L被供應到計算電路330，而卷繞張力被計算電路330基於卷繞片材料卷半徑R而計算出來。為了獲得計算卷繞張力，基於支架166的力矩特性的滑動旋轉速度被加在支架116的卷繞旋轉速度N上，以設置出驅動軸104的旋轉速度(力矩旋轉速度N1)。
卷繞裝置306因此而始終以穩定的張力將片材22卷繞在卷繞芯200上，從而可以以高精度卷繞。卷繞裝置306能夠容易地應付片材22的厚度t的變化，因而可以在簡單的控制下高效和精確地將膠片卷繞成各種半徑R。
與第一個實施例一樣，卷繞裝置306採用了設有磁體支架的力矩產生器具137，用於產生力矩，而不必與支架116接觸。因此，卷繞裝置306能夠容易和穩定地獲得大的張力，如第一個實施例那樣。
如圖12所示，裝有張力拾取器308，以探測因老化和溫度變化而導致的力矩變化。探測到的力矩變化被反饋回來以校正力矩，從而獲得穩定的卷繞力矩。
第一至第三伺服電機310、312、314可以包括與變速器組合在一起的AC伺服電機或DC伺服電機。
利用根據本發明的膠片卷繞方法和裝置，如前所述，對應於片材料卷半徑的支架卷繞張力被計算出來，而驅動軸的旋轉速度被設置，以獲得計算旋轉張力。驅動軸旋轉，以導致力矩產生器具控制支架的旋轉速度，從而始終在穩定的卷繞張力下將片材卷繞固定在支架上。因此，膠片卷繞方法和裝置可以高精度地將各種厚度和不同切割長度的片材卷繞到卷繞芯上。
利用根據本發明的膠片卷繞裝置，張力變化可以降低到±5％或以下，而且即使是在卷繞具有100至150μm範圍內的大厚度以及大寬度的帶狀件例如攝影感光材料片材(攝影膠片)時，也能夠容易和穩定地產生大的張力。膠片製造設備便於保養，而且卷繞著片材的卷繞芯容易取下。
儘管前面顯示和詳細描述了本發明的一些特定實施例，但應當理解，在不脫離附屬權利要求書中的範圍的前提下，可以做出各式各樣的變化和改型。
權利要求
1.一種卷繞片材(22)的方法，其通過驅動軸(104)的旋轉而在給定張力下環繞著固定在支架(116)上的卷繞芯(200)卷繞片材，支架通過力矩產生器具(137)而可旋轉地安裝在驅動軸(104)上，上述方法包括以下步驟預先探測上述支架(116)的力矩特性；探測卷繞在上述卷繞芯(200)上的片材(22)的料卷半徑，上述半徑對應於上述片材(22)的切割長度；計算上述支架(116)的卷繞張力，上述張力對應於卷繞片材(22)的料卷半徑；以及基於上述力矩特性設置上述驅動軸(104)的旋轉速度，以獲得計算卷繞張力。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟基於上述支架(116)的力矩特性設置滑動旋轉速度；利用上述卷繞磁芯(200)的外徑、上述片材(22)的厚度和上述片材(22)的切割長度計算卷繞片材(22)的料卷半徑；設置初始張力和對應於卷繞片材(22)的料卷半徑的張力變化率，並且計算對應於上述初始張力和上述張力變化率的上述卷繞張力；以及將上述滑動旋轉速度加在上述支架(116)的卷繞旋轉速度上，以設置出上述驅動軸(104)的旋轉速度，從而獲得計算卷繞張力。
3.一種卷繞片材(24)的裝置，包括多個卷繞機構(100)，它們每個分別具有一個支架(116)，其通過一個力矩產生器具(137)而可旋轉地安裝在一個驅動軸(104)上；結合件(106)，它們具有結合槽(118a至118f)；以及鎖定器具，其用於在片材(24)卷繞到卷繞芯(200)上時防止卷繞芯(200)從上述支架(116)上脫開；上述卷繞機構(100)被裝配在上述結合槽(118a至118f)中的連接件(252)結合在一起，從而構成結合陣列。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，上述力矩產生器具(137)包括選擇性地安裝在上述驅動軸(104)和上述支架(116)上的磁體(132)和銅板(122a，122b)。
5.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，上述鎖定器具包括擋塊(154)，它們用於將上述卷繞芯(200)向上述支架(116)的外側推壓；以及移動器具，它們用於在上述片材(24)卷繞到上述卷繞芯(200)上之前沿著導致施加到上述卷繞芯(200)上的壓力增大的方向移動上述擋塊(154)，並且在卷繞芯(200)帶著其上卷繞的片材(24)從上述支架(116)上拆下後沿著導致施加到上述卷繞芯(200)上的壓力減小的方向移動上述擋塊(154)。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，上述移動器具具有設置在上述支架(116)中並且帶有傾斜底表面(144a至144c)的容腔(146a至146c)，上述擋塊(154)可旋轉地布置在上述容腔(146a至146c)中，並且具有從上述支架(116)的外圓周表面向外伸出的部分。
7.根據權利要求5所述的裝置，還包括一個彈性件(156)，其卷繞在上述支架(116)上，以通過上述擋塊(154)向上述卷繞芯(200)施加壓力。
8.根據權利要求7所述的裝置，還包括軟墊件(142a至142c)，它們保持抵靠在上述支架(116)的外圓周表面上，並且藉助於上述彈性件(156)而向內推壓上述支架(116)。
9.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，上述驅動軸(104)產生的力矩通過上述擋塊(154)傳遞到上述卷繞芯(200)上。
10.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，上述卷繞芯(200)具有一個設定在其中的槽(204)，上述軟墊件(142a至142c)裝配在上述槽(204)中。
11.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，上述連接件(252)由樹脂製成。
12.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，上述卷繞機構(100)的結合陣列具有連接在其相反端部的螺栓(256)，以防止卷繞機構(100)脫開。
13.一種膠片製造設備，包括一個輥(56)，其用於承擔片材(22)的張力變化並且探測張力值；一個輥(38)，其用於拉伸片材(22)，以消除皺紋；一個輥(44)，其用於定位上述片材(22)的中心；一個切割單元(16)，其具有刀片(40，42)，用於將上述片材(22)切割成多個片材(24)；以及多個卷繞機構(100)，它們用於環繞著相應的卷繞芯(200)卷繞切割的片材(24)；每個上述卷繞機構(100)分別具有一個支架(116)，其可旋轉地安裝在一個驅動軸(104)上；結合件(106)，它們具有結合槽(118a至118f)；以及鎖定器具，其用於在片材(24)卷繞到卷繞芯(200)上時防止卷繞芯(200)從上述支架(116)上脫開；上述卷繞機構(100)被裝配在上述結合槽(118a至118f)中的連接件(252)結合在一起，從而構成結合陣列。
14.根據權利要求13所述的設備，其特徵在於，上述鎖定器具包括擋塊(154)，它們用於將上述卷繞芯(200)向上述支架(116)的外側推壓；以及移動器具，它們用於在上述片材(24)卷繞到上述卷繞芯(200)上之前沿著導致施加到上述卷繞芯(200)上的壓力增大的方向移動上述擋塊(154)，並且在卷繞芯(200)帶著其上卷繞的片材(24)從上述支架(116)上拆下後沿著道之施加到上述卷繞芯(200)上的壓力減小的方向移動上述擋塊(154)。
15.根據權利要求14所述的設備，其特徵在於，上述移動器具具有設置在上述支架(116)中並且帶有傾斜底表面(144a至144c)的容腔(146a至146c)，上述擋塊(154)可旋轉地布置在上述容腔(146a至146c)中，並且具有從上述支架(116)的外圓周表面向外伸出的部分。
16.根據權利要求14所述的設備，還包括一個彈性件(156)，其卷繞在上述支架(116)上，以通過上述擋塊(154)向上述卷繞芯(200)施加壓力。
17.根據權利要求16所述的設備，還包括軟墊件(142a至142c)，它們保持抵靠在上述支架(116)的外圓周表面上，並且藉助於上述彈性件(156)而向內推壓上述支架(116)。
18.根據權利要求14所述的設備，其特徵在於，上述驅動軸(104)產生的力矩通過上述擋塊(154)傳遞到上述卷繞芯(200)上。
19.根據權利要求17所述的設備，其特徵在於，上述卷繞芯(200)具有一個設定在其中的槽(204)，上述軟墊件(142a至142c)裝配在上述槽(204)中。
20.根據權利要求13所述的設備，其特徵在於，上述連接件(252)由樹脂製成。
21.根據權利要求13所述的設備，其特徵在於，上述卷繞機構(100)的結合陣列具有連接在其相反端部的螺栓(256)，以防止卷繞機構(100)脫開。
全文摘要
一種用於卷繞狹窄片材(24)的卷繞機構(100)具有一個驅動軸(104),其上固定安裝著一個力矩傳遞件(106),以及一個支架(116),其可旋轉地安裝在驅動軸(104)上,其中一個彈簧(156)環繞著支架(116)的外圓周表面(138)布置並在它們之間疊加著軟墊件(142a至142c)。擋塊(154)分別布置在設置於支架(116)中的三個容腔(146a至146c)中。一個槽(204)設置在用於卷繞狹窄片材(24)的卷繞芯(200)的內圓周表面(202)中,而軟墊件(142a至142c)裝配在槽(204)中。彈簧(156)的壓力通過擋塊(154)施加到裝於支架(116)上的卷繞芯(200)上。
文檔編號B65H23/195GK1354120SQ01136179
公開日2002年6月19日 申請日期2001年11月19日 優先權日2000年11月20日
發明者渡邊賢司, 廣井昭夫, 桑原不二雄 申請人:富士膠片株式會社