測量網材卷直徑的方法和裝置的製作方法

2023-10-05 20:16:34 2

專利名稱：測量網材卷直徑的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量例如紙、薄棉紙等網材的捲軸或捲筒直徑的裝置和方法。
更特別的是，本發明涉及一種特別適宜於併合到一種膠粘機上的裝置，這種裝置用於粘結網材卷的匹尾。
這些用途的膠粘機經常用於紙的轉換線上，在這些線上，一個或更多的大直徑捲筒變為小的紙卷，例如衛生紙卷，家用吸溼紙卷，紙巾卷等。
背景技術：
在這種轉換線上，經常有一個所謂的復卷機，即，這個機器把網材復卷為捲軸或捲筒，其成卷直徑和最終產品直徑相等，成卷從復卷機上卸下並被送到下一個工位，在那兒所卷材料的匹尾被粘到捲軸的外表面上，以便在隨後把捲筒切為最終長度的小卷並包裝它們的過程中避免意外的鬆開。
目前有許多不同種類的用於粘結自由端的膠粘機。這些裝置的例子已公開如下美國專利Nos.4,026,752；4,2999,642；4,475,974；4,963,223；5,242,525；英國專利Nos.1,326,043；2,073,719；歐洲專利No 0 481 929和國際申請的出版物Nos.WO-A-9515902及WO-A-9515903。許多其它種類的膠粘機已經被設計、申請專利和應用，並且上述所列的那些僅是膠粘機類型中的一些例子，本發明也可以提出申請，這些將在下面見到。
目前已知的所有常規裝置都應用一個匹尾退繞和定位工位，網材的匹尾藉助於各種系統在那兒退繞，然後在卷繞方向上，通過轉動在一對支撐滾筒等上的捲軸逐漸復卷，目的是為了在一個傳感器檢測的預定位置給自由端定位。一旦這個位置被確定好，膠粘劑就被用至網材，自由端就被復卷。噴膠可產生於同一粘合工位或隨後的工位，在隨後的位置上儘管捲軸被轉動，但它不丟失相對匹尾位置的參照。膠粘劑用於退繞端或仍在卷繞的網材，對於本發明的目的，這種選擇沒有區別，本發明適用於任何膠粘機除非它包括了一種給自由端定位的系統。
在把大直徑的轉軸轉換成準備包裝和銷售的小直徑捲筒的過程中，其中一個關鍵方面是小捲筒的直徑(及由復卷機形成的捲軸)必須保持在某個容許的範圍之內以免在包裝過程中出現問題。通常這很難達到，因為被卷繞成大直徑捲軸的網材的厚度不是恆定的並且通常是可變的(儘管這種變化以前不知道)，這不僅存在於從一個捲軸到另一個捲軸之間而且在同一個捲軸內，因為紙的被擠壓，厚度從外部的一個較大值至內部的一個較小值。在復卷的過程中，如果應用的參數固定(紙的長度和張力，通過可動的捲筒施加的壓力等)，復卷機產生的捲軸直徑的改變將不可接受。
因此希望能讀出產生的捲軸的直徑，目的是為了對卷繞參數採取迅速的修正措施，因而防止捲軸的實際直徑與理論直徑差異變得太大，一種復卷機及卷繞方法的例子公開於美國專利NO.5,267,703，它能夠修正卷繞參數。這基於當捲軸仍在復卷機上時，通過一個合適的傳感器來測量直徑。
發明目的本發明的目的之一是提供一種新的系統，這種系統能讀取例如復卷機生產的捲軸的直徑，從而在必須的地方調整卷繞參數並且修正卷繞參數，以便保持直徑在一個允許的範圍之內。
本發明的另一個目的是提出一種讀取直徑的方法和裝置，這種方法和裝置能用於膠粘機的紙轉換線上。
本發明還有一個目的是提供一個控制直徑的方法和裝置，這種方法和裝置易適用於現有的工廠而很少需要或無需機械改進。
對於那些對本領域技術人員，在讀了本文其餘部分後，本發明更深層的目的和優勢將顯而易見。

發明內容
實質上，本發明包含測量卷繞網材的捲軸或捲筒直徑，這通過旋轉該捲軸並且至少檢測兩次網材上的一個給定點經過預定位置的時刻來實現。在經過該預定位置的兩個時刻的時間間隔之間，由相對於捲軸的旋轉參數算出捲軸的直徑。
實際上，在本發明的一個實施例中，捲軸能被置於旋轉裝置上，例如一對滾筒上，滾筒帶動捲軸旋轉，並且滾筒上裝有檢測裝置，用來確定在網材上所說的給定點兩次經過所說的預定位置這段時間間隔內該旋轉裝置的轉動量。由這個轉動量，捲軸的直徑能夠被推導出來。
如果藉助於一個或一對滾筒產生捲軸的旋轉，檢測到的運動由滾筒的轉角表示，假定捲軸與滾筒之間沒有滑動，滾筒在給定時間間隔內掃過的轉角能用於計算捲軸的周長從而計算出其直徑，該時間間隔是網材上給定點第一次和第二次經過預定位置時所用的時間。
在另一個實施例中，本發明包含測量卷繞網材的捲軸或捲筒直徑，這種方式通過以已知的速度轉動該捲軸並且至少檢測網材上的給定點經過一個預定位置的時刻兩次。通過測量所說的兩次經過確定位置之間所用時間，由所說的速度值和所說的時間有可能計算出捲軸的直徑。
理論上，這種方法適用於網材捲軸生產的工作過程的任一點上，甚至在捲軸形成以後，例如，通過選取一些試樣並完成這些試樣的測量。在測量呈線性記錄的地方，測量的讀數可有利地用來改變卷繞參數以便避免偏離預先允許的範圍。
這種可以通用的方法，如上所詳述，在紙的轉換線上特別有用。為此，利用在現有的轉換過程階段應用這種發明方法是有利的，即在膠粘以前定位網材匹尾的階段應用此發明方法是有利的，應用這種方法包含如下步驟a)打開卷繞到捲軸上的網材的匹尾；b)保持捲軸在正確的復卷網材的方向旋轉，並且當網材上的一點(具有代表性的是匹尾)經過預定的位置時檢測這個時刻；c)在測量與捲軸運動有關的一個參數時重複(a)和(b)的操作，例如這個參數是該點第一次和第二次經過所說位置之間所用的時間或是捲軸旋轉裝置的位移量；d)通過與捲軸旋轉運動有關的參數計算出捲軸的直徑。
在這種形式下，相應於打開並檢測紙的末端的第二個操作，測量直徑花費很少量的時間，也就是說所要求的時間將對捲軸產生一個完全的革命。而且，檢測的完成不是在每一個捲軸上而僅是在隨機的捲軸上，在膠粘以前自由端兩次定位所花費的時間也縮短了。整個方法能用於現有的膠粘機上，在更改了機器的控制程序以後，如果必要，也可更改復卷機的控制程序，用膠粘機上顯示的讀數自動調整卷繞參數，在這裡本發明方法存在著巨大的優點，這就是它能很經濟地被補充上去而不需對現有的生產線作機構更改。
本發明也涉及一種實現上述方法的裝置。這種裝置包括-在卷繞方向用於旋轉該捲軸的裝置；-一種用於檢測所述網材上一點經過預定位置時刻的傳感裝置；及-計算所說的捲軸直徑的控制裝置，這是根據捲軸旋轉參數來計算的，例如通過轉軸旋轉裝置的運動或該捲軸的旋轉速度值及該點連續經過所說的預定位置兩次所用的時間。
實際上，因為這種測量優先採用的是檢測網材的匹尾經過預定位置的時刻，因此這種裝置也提供退繞裝置，其引起網材的尾端部分的退繞。
因為上面解釋的原因，在這種情況下，這種裝置有利於形成粘接網材自由端的膠粘機的一個整體部件，並且也因此用於在網材自由端粘結以前給自由端定位。
根據本發明，這種方法和裝置的其它優點示出於所附權利要求中。
附圖簡述說明書和附圖將對本發明提供一個較清楚的理解，後者實際上示出了本發明一個非限制性的實例。
在一個可能的實施例中，根據本發明方法，

圖1至圖7示意性地示出了七個連續的步驟。
圖8和圖9示出了兩個改進的實施例。
優選實施例的詳細說明現在，結合被卷繞網材的匹尾粘接到捲軸的過程來對本發明的方法進行描述，但是應該看到，儘管這是優選的方式，本發明方法不必用一個限制性的概念來理解，這種發明方法也能用於粘結以前的一個單獨步驟，甚至能用於匹尾未被粘結的過程。
因為有許多本發明方法能適用的膠粘機，並且對於理解本發明，對膠粘機的各機械部件的詳細說明不是必需的，所以在通常條件下，隨後的敘述僅指膠粘機的實質部件。對於可能應用本發明方法的機器的更詳細說明可以看同一領域的上面列舉的早期專利或其它專利。那些對這個領域技術人員來說，在隨後所述的基礎上，能在任何膠粘機上或是在僅有膠粘機部分元件的簡單機器上應用本發明。
圖1所示是粘住網材N的捲軸L的匹尾Lf過程的第一步驟。捲軸L放置於一個位置並且由一對滾筒3和5支撐，滾筒3和5以一個已知的並且最好是恆定的速度同向旋轉。吹氣嘴7位於兩個滾筒3和5之上，當捲軸L旋轉自由端經過圖1所示位置時，吹氣嘴7吹起自由端Lf。這引起自由端Lf和網材N的一部分退繞並且跌落到表面9上，如圖2所示，表面9是真空箱11的一個頂壁並且適當地打有孔以便真空箱11內的真空能抓住落在表面9上的網材N。
位於支持面9上的圖中標號為13的是一個光學傳感器，或是一個其它合適類型的傳感器，如果需要，其位置可以調節。這個傳感器用於檢測匹尾Lf的邊經過一個預定點，這個預定點在表面9上。更特別的是，當自由端Lf位於圖3所示位置的一瞬間，傳感器13發出一個信號。匹尾Lf能到達這個位置是因為兩個滾筒3和5仍在旋轉並逐漸復卷匹尾Lf。
迄今為止，在常規類型的膠粘機中，所給說明符合給捲軸L匹尾Lf定位的一般步驟。有鑑於在傳統的膠粘機中，定位步驟現已完成後，捲軸繼續轉動至膠粘步驟，相比較而言，本發明包含繼續轉動滾筒3和5直至上述相同的操作重複第二次。這在隨後的圖4和圖5中已被示出。
由於滾筒3和5的轉速已知，因此捲軸L的圓周速度v也能知道(合理地假設捲軸L與滾筒3和5之間沒有滑動)，讀出傳感器13發出第一個信號(圖3所示的瞬間)和同一傳感器發出第二個信號(圖5所示的瞬間)之間所用時間間隔T，可以高度精確地計算出捲軸直徑D，用等式D＝V*T/π計算。
一個中央處理單元15(為簡單起見，僅如圖5所示)收到來自傳感器13的兩個連續信號，並且已知滾筒3和5的旋轉速度，在捲軸L隨後的操作執行前，中央處理單元15能計算出直徑D。如果直徑D的計算值在理論值D0允許範圍之外，中央處理單元15發給復卷機(或給一些其它控制復卷機的中央處理單元，未示出)一個修正信號以更改卷繞參數。這個修正當然僅在捲軸直徑被測量且信號同時產生後影響繼續卷繞，但它足以避免過大偏離理論值D0。
因為計算直徑D所需時間是匹尾Lf定位所需時間量的兩倍，因此在每一個捲軸上運用直徑檢測裝置是不可取的，僅在一些捲軸上運用直徑檢測裝置，例如十個捲軸運用一個，這實際上使檢測時間可以忽略並且使膠粘機能吸收上遊復卷機的輸出而無任何問題(或餵給膠粘機的部分輸出，在這種情況下，一個復卷機給幾個膠粘機提供輸出)。在一些捲軸而不是所有捲軸上的周期性檢測仍足以確保在卷繞參數適當修正下使直徑在允許的直徑範圍內。
在測量直徑並把匹尾置於一個正確位置後，開始實施膠粘，在所述的例子中，這種操作示於圖6、膠粘劑C是通過一個沿捲軸L軸線平行移動的噴嘴17供應的，這種作用可發生於實施定位的同一工位或不同工位，並且可以通過一個可移動的噴嘴(例中所示)或其它已知系統或其它方式來完成，例如通過在一個平面內轉動捲軸的同時打開一個狹縫，通過狹縫，膠粘劑被發放至捲軸。把捲軸轉移至膠粘工位實施膠粘的方法，和隨後的封匹尾操作如圖7示意表示，這些與本發明的目的無關。
在本發明的另一個實施例中，一個連接於兩個滾筒3，5中的一個的編碼器17(為簡單起見，僅示於圖5，編碼器連到滾筒5上)檢測到滾筒5在一個時間間隔內轉過的角度，這段時間是傳感器13得到的第一次和第二次讀數之間所用時間。給定滾筒5的直徑並且假設捲軸L和滾筒5(例如，通過給滾筒5一層高摩擦係數的包覆)之間沒有滑動，應用公式D＝αR/π，能用編碼器17測得的角度推導出捲軸L的直徑D。在公式中，R是滾筒5的直徑；α是編碼器測得的角度，它以弧度表示。值αR有效地表達了在一個時間間隔內，滾筒5圓周速度的積分值，這個時間間隔是匹尾Lf兩次經過其前面傳感器13時刻的時間間隔。
在圖8所示的實施例中，捲軸旋轉裝置由單個驅動滾筒5和一個傾斜支持板6組成，支持板6具有一個低摩擦係數，例如塗以一些適當的合成樹脂，與驅動滾筒5相連的編碼器17檢測到滾筒的旋轉角度α。來自編碼器17和傳感器13的信號被送至中央處理單元15，其操作已如上所述。不用角度編碼器17，通過一個基於時間和速度的測量技術，旋轉角度也能被測出，這與以前所述技術相似。
圖9示出了一個實施例，在這個實施例中，捲軸L由皮帶21引起旋轉。皮帶21環繞著兩個帶輪23、25運行，捲軸L緊壓於皮帶21和空轉滾筒4上，儘管後者能被一個與圖8表面6相似的支持面取代。中央處理單元15接受到一個表示位移或速度的信號，這個信號可由一個編碼器或運行帶21環繞的帶輪23，25中的一個產生。相反地，這個信號可由傳感器27獲得，傳感器27讀出一系列等距離的參考標記21A或其它的適於提供皮帶移動信息的參照，參照標記21A位於皮帶21的一個面上。用已述方法中的一個，這個數據能用來計算出捲軸L的直徑。
這裡面所述的實施例可以彼此多種組合。
應該明白附圖純粹通過一個發明實際演示示出了一個例子，由於考慮到形狀和設置，這個發明有可能被更改。但是不會偏離構成發明的概念範圍。在所附的權利要求中，說明書和圖形的任何參考數字其目的是為了方便對權利要求的閱讀，它並不限定權利要求代表的保護範圍。
權利要求
1.測量卷繞網材(N)的捲軸或捲筒直徑的方法，其特徵在於旋轉該捲軸(L)；至少檢測兩次網材上的一個給定點(Lf)經過一個預定位置的時刻；及至少由所說的一個旋轉參數(T；α)計算出捲軸(L)的直徑(D)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於確定網材上所說的給定點(Lf)第一次和第二次經過所說的位置之間所用的時間(T)，及由捲軸的旋轉速度(V)和該時間(T)確定捲軸(L)的直徑(D)。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於放置所述捲軸(L)，使其與引起它旋轉的裝置(3，5；21)接觸；由該裝置(3，5；21)在所說的兩次經過之間的移動量，確定捲軸的周長，從而確定其直徑。
4.根據權利要求1，2或3所述的方法，其特徵在於如下步驟a)打開卷繞在捲軸(L)上的網材(N)的匹尾；b)使捲軸(L)沿正確的方向旋轉使網材(N)復卷，及檢測網材上的給定點(Lf)經過所說的預定位置的時刻；c)在測量所說的點(Lf)第一次和第二次經過預定位置之間捲軸旋轉參數時重複(a)和(b)的操作；及d)由所說參數計算出捲軸直徑(D)。
5.根據權利要求3和4所述的方法，其特徵在於所說參數由所說的兩次通過之間捲軸(L)的旋轉裝置(3，5)的移動量來表示。
6.根據權利要求2和4所述的方法，其特徵在於所說參數由所說的兩次通過之間所用時間來表示，捲軸(L)的轉速已知。
7.根據一個或多個前述權利要求所述的方法，其特徵在於定位過程的一個步驟被完成並且用膠粘劑粘住卷繞到該捲軸(L)上的網材(N)的匹尾(Lf)。
8.根據一個或多個前述權利要求所述的方法，其特徵在於網材(N)上的所說點由網材自己的匹尾(Lf)邊表示。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於-把一系列捲軸(L)逐個轉送至一個用於膠粘每個捲軸(L)匹尾(Lf)的裝置；及-測量一些捲軸的直徑(D)，但不是逐個測量所有轉運捲軸(L)的直徑。
10.根據一個或多個前述權利要求所述的方法，其特徵在於把所述直徑的測量值(D)與參考值(D0)比較，並且當該直徑的測量值(D)在參考值(D0)允許範圍之外時，產生一個信號去修正捲軸(L)的卷繞參數。
11.測量卷繞網材(N)的捲軸或捲筒(L)直徑的裝置，其特徵在於，它包括-用於沿卷繞方向轉動所說捲軸(L)的裝置(3，5；4，21)；-一個傳感裝置(13)，用於檢測網材(N)上的一點(Lf)經過一個預定位置的時刻；及-由一個所說捲軸(L)旋轉的參數，計算出該捲軸(L)直徑的控制裝置(15)，捲軸(L)的旋轉位於所說的點(Lf)連續經過所說的預定位置之間。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於所說控制裝置(15)編程後，由捲軸(L)的旋轉速度和所說的兩次經過之間所用時間(T)計算出該直徑(D)。
13.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於所說控制裝置(15)編程後，由該裝置(3；5；4；21)帶動所說的捲軸旋轉的位移量來計算出所說直徑(D)，安裝有一個檢測裝置(17；21A，27)用以確定此運動。
14.根據權利要求11，12或13所述的裝置，其特徵在於此裝置也包括退繞裝置(7)，其用於退繞網材(N)的尾端部分。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於此裝置也是膠粘機的一部分，該膠粘機用於粘結形成所說捲軸(L)的網材(N)的匹尾(Lf)；所說的捲軸(L)旋轉裝置(3，5)，所說的退繞裝置(7)和所說的傳感裝置(13)組成了為網材(N)的匹尾(Lf)定位的裝置，通過一個膠粘劑(c)發放器(17)，網材匹尾定位後實施膠粘。
16.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於所說的捲軸(L)旋轉裝置(3，5)至少包括一個滾筒(3)，滾筒(3)和捲軸(L)產生接觸，並且在所說的點(Lf)連續兩次經過一個預定位置的時間內，所說的檢測裝置(17)檢測該滾筒的旋轉角(α)。
17.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於所說的捲軸(L)旋轉裝置(21)包括一個環狀柔韌件(21)並且所說的檢測裝置(27)檢測該柔韌件的速度或位移。
18.膠粘裝置，用於粘住卷繞網材的捲軸或捲筒的匹尾，其特徵在於至少在部分所說的捲軸上，該裝置被編程用於完成同一捲軸上的兩個連續定位，及通過測量所說的兩個定位之間的捲軸(L)旋轉參數(T；α)來計算捲軸直徑。
19.根據權利要求18所述的膠粘裝置，其特徵在於該裝置被編程用以確定所說的兩次定位之間的所用時間(T)並由所說的時間和旋轉速度(V)計算出所說的直徑(D)。
20.根據權利要求18所述的膠粘裝置，其特徵在於該裝置被編程以確定所說的兩次定位之間所說的捲軸(L)的旋轉量(α)，由所說的旋轉量計算出所說的直徑(D)。
全文摘要
測量卷繞網材(N)的捲軸或捲筒直徑的方法包含如下步驟:旋轉該捲軸(L);至少兩次檢測網材上的一個給定點(Lf)經過一個預定位置的時刻;確定所說的兩次經過之間所用的時間或支持滾筒(5)的旋轉量(α);由所說的時間(T)和捲軸(L)的圓周速度(V)計算出捲軸(L)的直徑(D),圓周速度(V)由所說的旋轉量(α)和支撐滾筒的半徑(R)確定。
文檔編號B65H19/29GK1202868SQ96198615
公開日1998年12月23日 申請日期1996年11月22日 優先權日1995年11月28日
發明者古列爾莫·比亞焦蒂 申請人:法比奧－潑尼股份公司