CN1077079C - 制造无芯卷绕带材卷筒的重复卷绕机及其方法 - Google Patents

Abstract

用来生产带材(N)的卷筒(R)的无芯重复卷绕机包括；第一卷绕滚轮(1)，带材就送到它上面；第二卷绕滚轮(3)，它朝与第一滚轮相同的方向旋转并在二者其中形成带材通过的辊隙；推动上述第二卷绕滚轮(3)的表面去往上述第一卷绕滚轮(1)的装置(15，17)；以及为卷筒(R)在其卷绕末端切断上述带材的装置。还包括用于支持形成过程中的卷筒(R2)并位于上述滚轮(1，3)之间辊隙上游的支承表面(21，21)。本发明还公开了一种改进的卷绕方法。

Description

制造无芯卷绕带材卷筒的重复卷绕机及其方法

本发明是关于一种用来生产带材卷筒的重复卷绕机，它没有在其上卷绕用的芯子。该卷绕机也没有卷绕带子的轴。

尤其是，本发明是关于一种重复卷绕机，它包括，第一卷绕滚轮，带材就送到它上面，和第二卷绕滚轮，它朝与第一卷绕滚轮相同的方向旋转，两者形成一个带材通过的辊隙；推动上述卷绕滚轮的表面互相靠近的装置；以及在一个卷筒的卷绕末端和下一个卷筒的卷绕始端切断上述带材的装置。

本发明还涉及不用中央芯子生产带材卷绕的卷绕物或卷筒的方法。

所述的这种形式的重复卷绕机在意大利专利No.1,201,220号中被揭示。该卷绕机可生产无芯带材卷筒，该已知装置包括其间有辊隙的第一和第二卷绕滚轮。在卷绕完毕后，两滚轮相互靠近以切断带材，并使切口保持在辊隙下游。接着带材的引导端在辊隙中被卷折从而开始新一轮的卷绕工序。该装置的缺点是带材引导端的初始卷折不能可靠地控制并可能失误，这主要是由于带材处于引紧状态，而这种状态可能会使卷折的引导端脱离辊隙而落至其上游侧。由于上述情况会导致机器卡死，只能停机将带材送入辊隙。因此该机的生产率不高。

本发明提供一种新的重复卷绕机和一种新方法，它们克服了原先那些工艺及机器的缺点。

本发明第一个目的是要提供一种上述型式的重复卷绕机，它可使卷筒的卷绕以一种安全和可靠的方式开始。

本发明的第二个目的是要提供一种重复卷绕机。它在形成卷筒的初始阶段，当带材的自由引导端切口开始在自身上卷绕以形成卷筒的头几圈回转时，该卷筒将不会滑出两个滚轮之间的卷绕辊隙。

按照本发明，用来生产无卷绕芯或无卷绕心轴的带材卷筒(R)的重复卷绕机包括：

-第一卷绕滚轮(1)，从上游至下游方向往它上面进给带材；

-第二卷绕滚轮(3)，它朝第一卷绕滚轮同样的方向旋转并在二者中间形成辊隙(4)，要被卷绕的带材(N)沿上游至下游方向通过该辊隙；

-装置(15，17)，它们推动上述卷绕滚轮的表面互相靠拢；

-用来在卷筒(R1)的卷绕完毕时切断上述带材的装置；

其特征在于上述重复卷绕机包括一个位于上述滚轮(1，3)之间和辊隙(4)上游的支持表面(21，21A)，该表面在卷筒纸带开始卷绕时支持卷筒(R2)。

按照本发明，一种卷绕带材(N)形成无芯卷筒的方法包括下述步骤：

a)提供携带带材(N)的第一卷绕滚轮；

b)提供第二卷绕滚轮，它与第一卷绕滚轮一起限定一个带材进给所通过的辊隙，上述两个卷绕滚轮朝相同的方向旋转；

c)带动上述带子从上游至下游位置通过上述辊隙；

d)形成上述带材的无芯卷筒；

e)在卷筒卷绕完毕时切断带材，从而产生一个上述带子的切口引导端，以便卷绕下一个卷筒；

f)推动卷绕滚轮互相靠拢，以使在卷筒纸带切口附近夹紧两滚轮之间的带材，使得卷筒纸带自我卷曲并因此开始卷绕上述带材的一个新的卷筒；

其特征是至少在初始卷绕期间保持形成期中的卷筒，并利用位于上述辊隙上游的支持表面支承上述卷筒。

由于卷绕开始于带材本身的引导端切口，没有刚性的筒芯或轴来便于卷筒开始卷绕，需要让正在形成的卷筒与卷绕机滚轮的轴线对正。本发明对这个问题提供了一个解决办法，使该卷筒能平行于卷绕滚轮的轴线立刻自我定位。

这些和进一步的目的和优点，是由于通过提供了一个表面用来在上述卷绕滚轮限定的辊隙上游支持正在形成的卷筒而获得的，对于熟悉本技术领域的人员，通过阅读后面的说明就会清楚。

该支持表面可以是梳齿形的，具有许多齿，至少在卷筒卷绕的初始阶段齿的顶尖被置于第二卷绕滚轮表面的相应环形槽沟中。这种布置有可能提供一个不间断地过渡到卷绕机第二滚轮的筒形外表面的支持表面。

当带子的自由引导端切口开始在自身上卷绕以初步形成卷筒时(大约在两个卷绕滚轮间的辊隙的中心线处)，就引起上述卷筒纸带在两个卷绕滚轮反向运动的表面之间旋转。由于正在卷绕的带材的张力(即使是最小值)作用，该卷筒还向辊隙的上游侧(带材进入处)运动。

辊隙上游支持表面的存在帮助卷筒克服第一个困难的初始卷绕阶段，这是最关键的阶段。特别是，辊隙上游的这个支持表面通过保证卷筒与滚轮的对正和防止卷筒朝进带方向滑出辊隙，在最开始形成卷筒时帮助该卷筒旋转而不撕裂带子。在这第一个卷绕阶段，亦即在经过很少几圈回转而仅形成了卷筒第一个内芯时，上述的卷筒是不坚固的(换句话说，它是相当“软的”，和易变形的)；并且能沿其轴向变长。这样的变形可以引起部分卷筒相对于它的理论和正确位置跑偏。当提供了这个支持表面时，即使卷筒的一小部分由于与第二滚轮的接触变松驰而企图往上游运动，卷筒在固定的支持表面上的旋转也会迫使上述卷筒的变形部分再次往下游朝辊隙的中心线运动。

因为卷绕滚轮表面之间的圆周速度不同，卷筒在形成过程中于是就通过辊隙，这种速度差可以是恒定的或者是可变的。在卷绕的初始阶段，亦就是当形成卷筒的最初回转时，第二卷绕滚轮的速度可能达到使卷筒略微往后(亦即往上游)运动，以致使它运动到支持表面上来。这引起最初的回转占据平行于卷绕滚轮轴线的位置。滚轮之间圆周速度的适当差别还防止卷筒在初始阶段不合乎需要的快速前进，这会引起它放松与卷绕滚轮的接触。卷筒卷绕时的控制和移位，通过滚轮表面之间的速度差完成，故要求这些滚轮的表面在其大部分长度上有高的摩擦系数。

通过下列说明和图纸将会更好地理解本发明，它们示出了本发明的实际例子(不限于这些)。

在附图中，图1至图4示出了按照本发明4个顺序操作步骤的重复卷绕机的示意图。

图2A是图2的一个局部放大图。

图5示出了本发明的略微有变化的重复卷绕机的具体设备。

图6示出了缠绕机第一滚轮略微有变化的机构的卷绕区域的详图。

该重复卷绕机，现只示出与本发明有关的其基本元件，包括第一卷绕滚轮1，带材N，例如来自众所周知的打孔机，就送至该滚轮。与第一卷绕滚轮配合动作的是第二卷绕滚轮3。这两个卷绕滚轮限定了一个辊隙4，带材N就从其中通过。

可移动的第三滚轮5与这两个卷绕滚轮1和3配合动作。如附图中所示，滚轮5由臂7支承，而该臂则绕轴A摆动，并且通过元件9和臂10与致动器11连接。致动器11控制第三滚轮5绕轴A朝箭头f5的方向运动，以允许和控制卷筒在形成过程中的直径增大。

第二卷绕滚轮3由臂13支承，按箭头f3绕轴B摆动。这种摆动是由致动器15操纵的，它通过元件17(例如气动活塞)传递运动。

虽然有所示的卷绕滚轮3朝卷绕滚轮1的运动，但是也可能卷绕滚轮3不摆动而卷绕滚轮1朝卷绕滚轮3运动。

图1中还示出了一个打孔机，由6简略地表示，它在带材上打出间距均匀的孔线，带子可如已公知那样沿该线断开。

图1示出了在最后一步卷绕中的卷筒(R1)。该卷筒被保持在1、3、5三个滚轮所限定的空间内，滚轮朝箭头指示的方向旋转。当完成卷筒(R1)时，就通过改变滚轮3和5中的一个或二个的转速，使卷筒往表面19退出。例如，滚轮(5)可以被加速，从而使卷筒(R1)往滚轮3的表面上滚动。

为了让已形成的卷筒R1退出和因此开始一个新卷筒的卷绕，必须在一个预定的时刻切断带材N。在图1至图4的具体设备中，带材N的断开和新卷筒的开始缠绕是通过滚轮3靠紧滚轮1获得的。图2示出当时滚轮3充分靠紧滚轮1，结果夹断滚轮1和3之间的带材N。

图2A示出了接触区的放大详图，表示1和3两个滚轮如何作用在带材N上而形成活结S。由于1和3两个滚轮的圆周运动是反向的，带材的夹断就起到下述作用；一方面带子停止前进，从而造成带子在活结S和刚完成的卷筒R1之间横向断裂，同时由于因此而发生的自由引导端切口的卷曲，新卷筒的卷绕也一齐开始了。图3示出了新卷筒R2开始卷绕的那个工序，同时由于滚轮5和3表面速度之间的差异，已完成的卷筒R1滚向表面19。

通常在本发明可以应用的那种型式的机器中处理的带材，一般是由一张或一张以上极薄的纸做成，以便生产卫生纸卷，各种用途的擦巾，如餐巾和类似的物品。这种材料很轻，并且以很高的速度送入，速度范围为每分钟400到800米。从打孔机至卷绕滚轮的进给以恒速进行，而当依靠这些滚轮的旋转作用切断带子时，带材就势必会在自身上卷绕。但是，卷绕材料的最初几转，由于没有支撑物(即没有卡片纸板芯，也没有轴或芯杆)来支持和给予它们一个规矩的筒型，这就要求精确控制来防止它们变形和过早地从滚轮间的辊隙中退出(朝一个方向或另一个方向)，从而引起机器的堵塞(或卡住和停止)。

本发明通过提供一个装设在臂13上的支持表面21并与卷绕滚轮3合作，便于正确地开始带材在自身上的卷绕。支持表面21为梳齿状结构，带有许多齿21A(图2A和图6)，这些齿伸展到滚轮3筒形表面上形成的相应环形槽沟23中。用这种方法，就形成了一个实际上连续的表面，这部分地由支持表面21及其相应的齿21A组成，而且部分地由滚轮3的筒形表面组成。

当滚轮1和3互相靠扰并且带材N的自由端切口开始在自身上卷绕时，如果形成卷筒芯子部分的最初几转不平行于滚轮1和3的轴线C和D，则正在形成的卷筒的最里部分将与不旋转的运行表面21、21A发生接触。这就引起推力作用，迫使发展中的卷筒纠正其轴线而与轴线C和D平行。

支持表面21的存在就有可能防止最初卷绕工序期间卷筒的歪斜(就是说，当时自由端切口的卷曲只形成了几转)，并且因此防止卷筒因为纸带中甚至极小的拉力而被从辊隙4往回拉。

为了保证正在形成的卷筒相对于卷绕滚轮的轴线更好的对正，并且同时为了防止卷筒过早地离开辊隙4去往滚轮5，可以使第二卷绕滚轮3暂时具有比滚轮1稍高的圆周速度。这个初始速度差将势必使卷筒朝支持表面21运动。因为支持表面21是不动的，该卷筒势必会保持在齿21A(这里它们是在滚轮3的环形槽沟内)附近，从而使得卷筒占据平行于轴线C、D的位置。

在卷筒的卷绕正常开始之后，并且一旦卷筒开始获得有效的尺寸，它可以通过辊隙4被移向滚轮1、(3)和5之间的卷绕区。这是依靠滚轮3(以稍低的圆周速度旋转)和滚轮1之间的速度差获得的。卷筒纸带通过辊隙4的运动速度取决于圆周速度的这种差别的大小，并且是伴随有滚轮1和3互相离开的渐进运动。这样的分开运动，开始于带子引导端切口开头几转的形成，可以借助于致动器15或甚至依靠元件17产生回弹。上述的分开运动的大小和法则取决于卷筒通过辊隙的速度，且因此取决滚轮1和3圆周速度之间的差别。

根据滚轮3的圆周速度和卷筒的直径之间的关系，还有辊隙瞬时或临时的宽度，可以采用一定措施改变卷筒纸带通过辊隙4时下部卷绕滚轮3的旋转速度。

机器的中央控制单元2提供输出加速和减速操作数据给马达(未示出)，而马达驱动和控制第三滚轮5和第二滚轮3的速度。控制单元2还可以达到控制滚轮1和3互相合扰和分开的运动，以及与滚轮1、3有关的滚轮5的运动。它还可以使打孔机6和其它机器部件同步，以便在给带材打孔时使打孔线正确定位。控制单元2仅示于图1而在其余附图中略去以求清晰。

滚轮1和3圆周速度之差可以是恒定的，或者是可变的。在后一种情况中，可以预设较大的速度差，以使卷筒纸带较快地通过辊隙4。况且，改变滚轮3的速度的可能性允许在比滚轮1稍大的速度下开始卷绕(为了上述目的)，而然后通过使滚轮3减速并继续卷绕。使得卷筒纸带通过辊隙4。

图3和图4示出了卷筒R2被移到卷绕空间同时退出先前形成的卷筒R1的转换工序的两个连贯的时刻。在一种机器远行的简化的解决办法中，使滚轮5以等于滚轮1速度的恒速运行。在这种情况下，滚轮3减速使已完成的卷筒R1朝退出滑道19滚动。为了防止已完成的卷筒R1在滚轮1、3和5之间旋转太长时间，在带子已被切断以便开始新的卷筒R2之后，最好在滚轮1和3的表面互相压靠之前就开始下部滚轮3的减速。卷筒对正(在这个阶段卷筒正在由带材的头几转形成)的控制，在这种情况下，是依靠支持表面21和滚轮1和3表面的适当的摩擦系数的综合作用来提供的，以防止小纸卷在其上打滑。

图5示出了改进过的具体设备，在那里带材N被位于辊隙4上游的切割或撕裂系统打孔。其中同样的标号表示与图1至图4具体设备中相应的部件。

在此实施例中，滚轮1和3互相靠紧的运动仅仅让引导端切口在它自身上开始卷绕，同时带子的切割由切割元件25实现，该元件安装在切割筒27上，且与滚轮1同步旋转。切割元件与滚轮1表面形成的槽道29配合动作。在槽道29附近有一排吸气孔31，它在切割纸带后保持住引导端切口，并且携带着切口前往辊隙(滚轮1和3互相最接近的区域)，卷绕就在这里开始。切割元件25可以活动地安装在筒27上，或者筒27可以支承在活动轴上以便使它向滚轮1靠拢。这个改进过的具体设备的卷绕操作类似于与图1至图4有关的已经说明的情况，尤其是关于支持表面21的功能。

图6示出了卷筒开始卷绕时其所在区域的详图。在这张图中，滚轮1稍微作了改进，并且设置了一个扇形块33，它在滚轮1上径向可动，而且基本上延伸覆盖住滚轮1的整个长度。该扇形块垂直座在凹口内，以便其外表面与滚轮1的筒形表面完全对齐。当带材必须被切断以开始新卷筒的卷绕时，滚轮3可以靠近滚轮1而无须与它接触，但保持预行确定的一个最小距离。带材在这种情况下是在滚轮3和扇形块33的外表面之间被夹断，后者的外表面在那个时刻而且为了夹断的目的，高出滚轮1的表面十分之几毫米。扇形块33延伸的作用机理可能类似于意大利专利申请No.1,213,822号所述的机理，本说明书涉及的范围包括了它的内容。在以前的专利中，描述了使切割刀刃运动的装置，它也可以应用于扇形块33的运动。当然，其它装置也可以用于使扇形块33运动。

或另一种可取的方式是，扇形块33可以装在滚轮3上而不装在滚轮1上。

为了便于在辊隙(在此滚轮1和3互相靠拢)和已完成的卷筒R1之间切断带材，可动的扇形块33(当它安装在滚轮1上时)分成33A和33B两部分，它们具有不同的特性。33A这部分可能是光滑的或者至少摩擦系数很低，例如一个抛光的钢表面。

在这种结构下，通过使滚轮3和扇形块33的运动与打孔机6在带材N上造成的打孔线位置的适当同步，就可能(当滚轮3和扇形块33互相接触时)让打孔线在带材夹在滚轮3和扇形块33之间的那个瞬间位于表面33A上(或刚巧在它的下游)。因为该带子在滚轮3和表面33B之间比在滚轮3和表面33A之间被夹得更紧，在表面33A上就发生带材的向后滑动，结果使它沿打孔线被撕开。

具有高摩擦系数的部分33B，在撕开动作之后立即滑过，从而便于初始形成卷筒期间卷绕的开始和带子头几圈旋转的控制。

以上的结构设计也可以在图1到图4的具体设备中采用，这要通过在滚轮1的表面制造一个轴向纵长窄条，使其摩擦系数低于滚轮1表面的其余部分，和/或通过适当的表面处理达到这一目的。低摩擦力表面的存在使得撕开更加容易，甚至当带子没有打孔线时。

当卷绕滚轮的表面互相接触引起带材切断和卷绕开始的时候，带材可能有在辊隙上游变得“松驰”或松动的倾向。可以提供适当的装置来防止带材上游这种张力降落的进一步发展。适合于这个目的装置可以包括一个小滚轮，它或者是马达驱动的或者是惰轮式的，在它绕滚轮1支托处使之与带材相接触。这样一个小滚轮在图1中用虚线示出并标以数字101。滚轮101把带子压在滚轮1上而因此防止带材N在滚轮101的上游变松。

可以提供进一步的装置来防止松驰，例如滚轮1筒壁中的许多吸气孔103(见图6)，它使得带材附着到上述的滚轮1的表面。应当理解的是这两种解决办法是可以互换的或者可以结合的，并且可以作为选择来采用，或者结合附图中所示的各具体设备来采用。当使用吸气系统时，孔103内侧的抽真空可以用技术上已知的方法来实现。

为了避免滚轮1和3之间在它们夹压其中的带子时过度地碰撞或挤压负荷，而且为了便于开始卷绕，至少一个上述的表面可以由塑性材料制造，例如橡胶，对于滚轮1如图1中所示。该塑性部分也可以限于与滚轮3发生接触的单独的一纵长条表面。另一种选择是，塑性表面可以是滚轮3的开槽表面。

可以理解附图示出了一个仅作为本发明的实际示范所给出的例子，尽管这个结构在形成和布置方面可以改变，但还是没有离开本发明所基于的设计思想。在附加的权利中可能存在的参考数字，目的是便于描述，而并不限制权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.用来生产无卷绕芯或无卷绕心轴的带材卷筒(R)的重复卷绕机包括：

-第一卷绕滚轮(1)，从上游至下游方向往它上面进给带材；

-第二卷绕滚轮(3)，它朝第一卷绕滚轮同样的方向旋转并在二者中间形成辊隙(4)，要被卷绕的带材(N)沿上游至下游方向通过该辊隙；

-装置(15，17)，它们推动上述卷绕滚轮的表面互相靠拢；

-用来在卷筒(R1)的卷绕完毕时切断上述带材的装置；

其特征在于上述重复卷绕机包括一个位于上述滚轮(1，3)之间和辊隙(4)上游的支持表面(21，21A)，该表面在卷筒纸带开始卷绕时支持卷筒(R2)。

2.根据权利要求1的重复卷绕机，其特征在于上述支持表面(21，21A)是梳齿形的，并且包括许多齿(21A)，这些齿与上述第二卷绕滚轮(3)表面上的相应环形槽沟合作，至少在卷筒卷绕的初始阶段上述齿的顶尖被配置在上述环形槽沟中，并且上述支持表面的一部分设置在上述环形槽沟(23)的上游。

3.根据权利要求1或2的重复卷绕机，其特征在于上述第二卷绕滚轮包括一个支持装置(13)，上述支持表面(21，21A)被固定到上述支持装置(13)上。

4.根据权利要求1或2的重复卷绕机，其特征在于包括中央控制单元(2)，它用来控制与第一卷绕滚轮(1)有关的上述第二卷绕滚轮(3)的速度，从而至少在为了形成卷筒的初始卷绕工序期间，维持第二卷绕滚轮(3)的圆周速度低于第一卷绕滚轮(1)的圆周速度。

5.根据权利要求1或2所述的重复卷绕机，其特征在于用来切断带材(N)的装置(25，27，29)布置在所述辊隙的上游，位于上述卷绕滚轮(1)上的保持装置(103)至少在切割线的上游保持带材切口的引导端并输送上述引导端进入上述辊隙(4)。

6.根据权利要求1或2的重复卷绕机，其特征在于它包括第三可动的卷绕滚轮(5)，它用于控制卷筒在形成过程中的直径。

7.一种卷绕带材(N)形成无芯卷筒的方法，它包括下述步骤：

a)提供携带带材(N)的第一卷绕滚轮；

b)提供第二卷绕滚轮，它与第一卷绕滚轮一起限定一个带材进给所通过的辊隙，上述两个卷绕滚轮朝相同的方向旋转；

c)带动上述带子从上游至下游位置通过上述辊隙；

d)形成上述带材的无芯卷筒；

e)在卷筒卷绕完毕时切断带材，从而产生一个上述带子的切口引导端，以便卷绕下一个卷筒；

f)推动卷绕滚轮互相靠拢，以使在卷筒纸带切口附近夹紧两滚轮之间的带材，使得卷筒纸带自我卷曲并因此开始卷绕上述带材的一个新的卷筒；

其特征是至少在初始卷绕期间保持形成期中的卷筒，并利用位于上述辊隙上游的支持表面支承上述卷筒。

8.根据权利要求7的方法，其特征是控制上述第一和第二卷绕滚轮中至少一个的速度，以便在带材的初始卷绕期间暂时使第二卷绕滚轮以比第一卷绕滚轮圆周速度高些的圆周速度旋转，圆周速度的差别达到这样的程度，即一开始推动形成过程中的卷筒朝上游去往上述支持表面。

9.根据权利要求7或8的方法，其特征是所述的带材在卷绕滚轮限定的辊隙上游被切断。

10.根据权利要求7或8的方法，其特征是通过夹紧卷绕滚轮表面之间的带材来切断它。

11.根据前述权利要求7或8的方法，其特征为：

a)在第一和第二卷绕滚轮的下游提供第三卷绕滚轮，上述第三滚轮随卷筒在形成过程中直径的增长是可以移动的；

b)通过执行上述两个滚轮之间的卷绕循环的第一道工序，使卷筒初始只与第一和第二卷绕滚轮接触而握持住形成过程中的卷筒，接着随卷筒直径的增加逐渐推动上述第一和第二滚轮互相离开；

c)把形成过程中的卷筒从辊隙输送至由第一、第二和第三卷绕滚轮限定的卷绕空间，并且然后完成卷绕。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于通过提供一个伺服机构控制的运动或通过提供由卷筒直径增加引起的变形力，逐渐使第一和第二卷绕滚轮互相离开。

13.根据权利要求11的方法，其特征是在两个滚轮间的卷筒卷绕的第一阶段，随着上述两个滚轮轴线间距离的变化，改变第一和第二卷绕滚轮圆周速度之差。

14.根据权利要求11的方法，其特征是通过使第二卷绕滚轮降速并在夹紧第一和第二卷绕滚轮间的带子之前就开始降速，来使已完成的卷筒退出。

15.根据权利要求7或8的方法，其特征在于至少部分地，依靠上述卷绕滚轮之一的一段表面大致径向上的移动，使第一和第二卷绕滚轮表面相互接近。

16.根据权利要求7或8的方法，其特征为在上述带材上大致等间距地加工横向打孔线。

17.根据权利要求16的方法，其特征在于在夹紧上述卷绕滚轮间的带材期间，相对于带材的前进方向使一条打孔线紧靠所述第一和第二滚轮的夹紧点且位于其下游。

Images