CN1093675A - 无芯轴带材卷的形成装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种生产无中央卷绕芯轴的带材卷(R)的重卷 机具有带材绕其驱动的第一卷绕筒(11)和与第一卷 绕筒一起形成带材从中通过的咬合区的第二卷绕筒 (13)。设有一活动件(21)可相对于第一卷绕筒活动 且周期性地移向第一卷绕筒的表面，带材则处于活动 件和第一卷绕筒之间，这样使带材在活动件和第一卷 绕筒之间受到冲压和制动，从而撕开带材并使带材中 断形成的自由边缘开始自我卷绕。

Description

本发明涉及生产带材料（如纸）卷的重卷机，这种带材卷没有中央卷绕芯轴，也就是说不使用常用于形成带材卷的筒形支承件。更具体来说，本发明涉及的这种重卷机包括一第一卷绕筒和一个第二卷绕筒，带材绕第一卷绕筒被驱动，第二卷绕筒和第一卷绕筒形成一个带材通过的咬合区。

意大利专利第1，201，220号描述发这样一种重卷机，在该专利中，第二卷绕筒能够移近带材绕其被驱的第一卷绕筒。两卷绕筒之间的接触使带材在形成的卷和筒间接触区之间撕开。由于撕开产生输入带材的自由边缘的卷曲，因而所述接触使下一个带材卷开始卷绕。

这种已知装置的缺点在于，活动的第二卷绕筒具有高惯性，大大限制了进行带材撕开操作和开始卷绕下一带材的速度。这影响了纸带的送进速度，因而限制了重卷机的的生产率。另外，在卷绕结束时，下部卷绕筒不仅必须撕开带材，卷绕带材以开始下一卷，而且还要卸下刚刚卷成的带材卷。这就是说难对于使上述运动和卷的卸下保持同步。

与意大利专利第1，201，220号相对比，无芯轴带材卷的卷绕是由中央重卷机进行的，在这种重卷机中，带材是卷绕在特殊形状的中央心轴上的，在带材卷绕完之后，再将上述轴抽走。例如在美国专利第4，487，378号中描述了这种装置。卷绕无芯卷的上述装置和传统方法的明显缺点在于：需要设置一根必须通过附加操作抽走的特殊形状的心轴，这会影响生产速度和工厂的生产率。

美国专利第3，250，484号公开了一种大厚度带材如油毡等的卷绕装置。在该已知装置中，设有三个卷绕筒，其中一个卷绕筒具有一根固定轴，而另二个卷绕筒各有一根活动轴，逐渐移离具有固定轴的卷绕筒使带材卷可增大尺寸。在一卷带材卷绕结束时，相互分开的卷绕筒被停止，带材卷从卷绕区移开，使卷绕筒再次相互靠近。在这种布置中，一导向装置插入卷绕空间以开始下一带材卷的卷绕。为此，带材在导向装置和具有固定轴的卷绕筒之间被导向。直至其自由端与具有活动轴的两卷绕筒相接触。由于带材保持向前移动，其自由端开始在三卷绕筒和导向装置之间形成的空间中自我卷绕起来。在第一圈形成之后，卷绕就在三个卷绕筒之间进行，三个卷绕筒则相互移离以形成带材卷的形成空间，而导向装置则从卷绕筒移开。

上述装置不适于生产薄带材卷，如纸卷等，这是因为为了开始卷绕无芯带，带材必须具有某种程度的坚固性以便形成第一圈。

本发明的目的是提供一种新型的重卷机，这种重卷机可以克服传统装置的缺点。

具体来说，本发明的目的是提供一种即使在高的带材送进速度下也能可靠协调地工作的重卷机，上述带材送进速度在纸产品工业中一般为700米/分或更高。

本发明的重卷机要特征在于，设有一个可相对于第一卷绕筒移动的活动件，周期性地移向所述第一卷绕筒的表面，以便在所述活动件和所述第一卷绕筒之间使带材制动，从而使带材撕开，并使带材自由端自我卷绕。因此，带材在制动的瞬间通过冲压方式被撕开（除非上述撕开已由一种不同的方式完成）。

用来开始新的卷绕的上述活动件被移开，与第二卷筒无关，因此，它具有有限的惯性，固而可以容许高的加速度，因此可进行极短时间的，周期性的逐次撕开，从而可实现高的生产速度。另外，由于开始卷绕的操作并不借助卷绕筒之一进行，因而后者可安排卸下刚刚卷好的带材卷而不影响开始卷绕的操作以及可能的撕开带材的操作。

活动件也可以在一卷的卷绕结束时用来使带材撕开以便开始下一卷绕操作。这可以在活动件和卷绕筒之间制动或实际上的冲压带材实现的。事实上，按照本发明的一个可能的实施例，活动件压紧在卷绕筒的表面上，从而冲压纸带。反之，为了避免磨损和限制机械应力，也可以使活动件表面和卷绕筒表面成形，从而使其穿透在其间的带材并使带材变形，从而使带材制动并被撕开。

带材的撕开也可以通过与活动件无关的其它的独立过程完成。在这种情况下，活动件只用于开始下一卷的卷绕。

活动件的工作也用于带材的撕开的那种实施例，具有特殊的优点，因而它所以省去切断或撕开装置。

用于在预定点接合带材并有可能用于撕开带材的活动件最好设置在由第一和第二卷绕筒形成的咬合区的上游。活动件可以具有一个与第一卷绕筒的圆柱形表面一起形成一空间的表面，以便在由卷绕筒形成的咬合区的上游能开始带材卷的卷绕。以这种方式可以在无芯带材卷接触第二卷绕筒之前开始每一无芯带材卷的卷绕。活动件的表面（正开始卷绕的带材卷被第一卷绕筒的转动而在该表面上转动）最好与第二卷绕筒的圆柱形表面相切。这种带材卷逐步有规律从活动件的弯曲表面转移至下部卷绕筒的圆柱形表面。

在一个具有特殊优点的实施例中，使活动件绕着与第二卷绕筒转动轴线重合的一条轴线转动。

在按照本发明的重卷机的另一个实施例中，重卷机可设置一个第三活动直径控制卷绕筒，该卷绕筒与前述两个卷绕筒一起形成卷绕空间，在其中完成无芯带材卷的卷绕。

本发明也涉及一种将带材（如纸等）卷绕成无芯卷的方法，其中，带材绕第一卷绕筒被驱动以便成卷，在一卷的卷绕结束时，带材在第一卷绕筒和活动件之间被冲压，从而使带材的前缘借助第一卷绕筒的表面和活动件的表面之间的相对运动而开始自我卷绕。带材的撕开最好（但不是必须）借助开始卷绕的同一活动件进行。

了解本发明的上述目的后，通过以下详细描述可更好地详细理解本发明。

为了描述本发明，下面的附图只是表示本发明的推荐实施例，显然本发明并不局限于这些实施例，对其可作各种改进。

在各附图中，相同的标号表示相同的零件。

图1是按照本发明的重卷机的示意图;

图2到7表示卷绕循环各步骤，其中图4A是图4的ⅣA区的放大图;

图8所示实施例中，带材被位于活动件上游的附加切断装置中断并撕开;

图9表示由一个直径控制卷绕筒的加速操作的带材撕开步骤;

图10表示活动件表面的另一个实施例;

图11表示一种变化实施例;

图12是沿图11中Ⅻ-Ⅻ线的局部剖视图;

图13是按照本发明的重卷机的改进实施例的部分剖开的侧视图;

图14是沿图13中ⅩⅣ-ⅩⅣ线的剖视图;

图15是构成活动件表面终止部分的元件的视图;

图16是图13所示卷绕筒间咬合区的放大详图;

图17是一变化实施例的侧视图;

图18是由按照本发明的重卷机和方法制成的产品的示意图;

图19A和19B表示在一种卷绕筒间中心距可变的实施例中，卷绕筒的两个位置。

图1示意地表示本发明第一实施例的重卷机的基本零件。N代表从大直径的卷（未画出）上开绕的带材，以箭头fN的方向向卷绕区送进。标号3和5代表移送带材N的滚筒，而标号7和9代表一对穿孔滚筒。滚筒7是一个固定滚筒，承载着一个相对刀片，由转动的滚筒9上的许多刀片与其配合动作。穿孔滚筒7和9可以是任何类型的，本说明书不再作详细的描述。带材从穿孔滚筒7和9送至第一卷绕筒11，绕第一卷绕筒带材被驱动。第一卷绕筒11与第二卷绕筒13配合工作，第一和第二卷筒形成一个带材从中穿过的咬合区14。咬合区14的下游形成一卷绕区，在卷绕区中形成卷R。卷R与第一和第二卷绕筒11和13以及一个第三活动直径控制卷绕筒15相接触。就至此已描述的零件而言，重卷机的操作是传统式的，例如在英国专利GB2105688和其相关德国专利DE3225518中已作公开。

绕下部筒的轴线A-A铰接着一活动件21，它用于在卷R的卷绕结束时撕开带材，并且无需中央管状芯即开始下一卷的卷绕。在图示实施例中，活动件21由一摇臂23驱动，摇臂的推杆25与凸轮27配合工作。但是，活动件21的驱动也可以另一种方式实现，例如，通过独立的，适当控制的电机或通过其它驱动装置实现。

活动件21用于在所述活动件和第一卷绕筒11之间冲压带材，从而按照下面对照图2-7所述的过程在预定点决定带材的撕开，并开始下一卷的卷绕。

图2表示无芯卷R的卷绕的一个中间步骤。如图2所示，卷R与逆时针方向转动的三个卷绕筒接触。这些卷绕筒的圆周速度基本等于带材的送进速度。活动件21相对于卷绕筒11来说处于较低位置，以避免影响带材N的送进。

当卷R达到预定尺寸时（规定为直径和/或卷绕的带材的长度的函数），活动件21被移近第一卷绕筒，如图3所示，这一运动是借助凸轮27获得的，凸轮27逆时针方向转动，每一卷绕循环转动一圈，也就说，每形成一个卷R转动一圈。在图3所示的设置中，活动件21的表面21s很靠近带材N，但是并未触及带材。

在带材N已被撕开，下一卷的卷绕必须开始的瞬间，活动件21突然从图3所示位置移至图4所示位置，在该位置上，活动件21的表面21s与带材相接触。此时带材受压，也就是说，带材在所述表面21s和第一卷绕筒11的圆柱形表面之间受到冲压。这一冲压动作首先使带材沿着位于活动件21与带材的接触点和刚刚形成的卷R之间的一条穿孔线撕开。第二，在表面21s和卷绕筒11的表面之间的对带材的冲压动作使带材的前部（即靠近发生撕开那一段的部分）卷曲。在图4A的放大图中详示了这一情况。

一旦带材已形成一圈S（见图4A），卷绕筒11的转动以及活动件21的表面21s与卷绕筒11的圆柱形表面的稍许分离使下一卷的卷绕开始。下一卷在卷绕筒11的圆柱表面和活动件21的凹面21c（见图5）间形成的卷绕空间中开始形成。选择凹面21c的曲率时应使卷可以保持与凹面21c及第一卷绕筒11的圆柱形表面的接触，从而使卷绕的直径逐渐增大。在某些情况中，面21c，可以是平的，例如在面21具有有限的延伸的情况中。

由于卷绕筒的逆时针方向转动，新卷在凹面21c上滚动，从而使新卷在形成的过程中前进（见图5中的新卷R₁）。新卷R₁的前进速度等于带材N送进速度的一半。如图5所示，在上述条件下，活动件21处于静止状态，而且稍许与卷绕筒11的圆柱形表面间隔开来，图3示出相同的情况，从而使带材可自由地送进。

凹面21c的形状使其与第二卷绕筒13的圆柱形表面相切，因此，在形成过程中的新卷R₁能够不受应力顺利地从与凹面21c接触的位置移至与第二卷绕筒13的圆柱形表面相接触的位置，从而占据图6所示位置。从这个位置，使卷R₁在由卷绕筒11和13以及直径控制卷绕筒15形成的空间中前进，在前一循环中形成的卷已离开上述空间，并沿卸出滑道29卸下。

卷好的卷R的卸出以及新卷R₁通过咬合区14进入由三卷绕筒形成的卷绕空间的移送是借助转速差实现的。具体来说，卷R的卸出可以通过直径控制卷绕筒15的加速，或者通过第二卷绕筒13的减速，或者通过上述两速度变化的综合效果而实现。如果使卷绕筒13减速，这个动作可以用于完成正在形成过程中的小卷R₁通过咬合区14进入卷绕筒11，13和15之间形成的卷绕空间的引入。例如，在美国专利第4，478，377号中描述了卷好的卷的卸出过程，以及正在形成中的卷插入卷绕空间的过程。如欧洲专利EP-A-O331 378所述，也可以借助卷绕筒11和13的不变的转速差来实现正在形成的卷R₁的插入过程。在这种情况下，在卷绕过程中也可使卷绕筒11和13之间的中心距发生变化。

为了便于卸出卷好的卷R，也可以使用一条暂时移近卷R的活动滑道29。

当卷R₁已脱离与凹面21c的接触时，可使活动件21远离卷绕筒11至图2所增位置，从而防止其干涉带材N的送进。

如上所述，活动件21可以通过独立的电机而不用凸轮27操纵。当使用凸轮27时，凸轮27可通过一传动箱来驱动，该传动箱可从重卷机的中央动力装置获得运动，或者由一独立的电机直接驱动所述凸轮27键接的轴。

活动件21的与带材接触的表面21与可涂有弹性屈服材料以便改善在每卷开始卷绕时圈S的形成。作为一种替代方案，或者作为一种同时进行的措施，卷绕筒11的表面可以涂有屈服材料如橡胶。在表面21S和/或第一卷绕筒11的圆柱形表面可以涂以具有高摩擦系数的材料，以便进一步有利于开始每卷的卷绕。

在图示的推荐实施例中，重卷机设有一对穿孔滚筒7，9。这不是硬性的需要，但是当这样设置时，活动件21的摆动要与滚筒7，9保持同步，从而使活动件21和卷绕筒11的接触出现在距接触区下游的穿孔线的一个有限的距离上，从而使撕开发生在所述穿孔线上。

在图1至7所示实施例中，带材N是借助活动件21和卷绕筒11的配合动作而撕开的。但这并不是硬性的规定，不过这种方案可使重卷机的结构更为简单。

图8表示按照本发明的重卷机的一种可行的实施例，其中带材N是在活动件21的上游切断或撕开的。相同的件号代表与图1至7相同或相应的零件。与图1至7不同的是，图8所示实施例具有一切断装置，图8所示的切断装置具有一个带有切片53或其它等同的切断元件的切断圆柱51。圆柱51与卷绕筒11同步转动，在预定的时刻，刀片53与卷绕筒11表面上的槽形相对刀片55配合工作。这一点可以通过使圆柱51移近卷绕筒11的方式（如美国专利第4，487，377号所述）或者通过从圆柱51上形成的座上卸除刀片53方式（如意大利专利第1，213，822号所述）实现。上述两专利的内容本文引作参考。

在本例中，在卷绕筒11上设有一系列吸孔57，以便在将带材断开移至活动件21的工作区之后至少保持住带材的前缘。在卷绕筒11内的隔壁59限定了一个真空室。

带材也可用其它方法分开。例如，通过加速直径控制卷绕筒15从而对带材施加张力使其断开。这种情况下的撕开是沿一条穿孔线9形成的，如图9所示。使活动件21与带材N接触可以更容易地撕开。

活动件21的凹面21c形成时可使其适配正在由凹面21c和卷绕筒11限定的空间中形成的卷R的尺寸。沿着活动件21的展开或凹面21的形成施加一层屈服材料或采用一种带有挠性带或类似元件的系统，就可以实现这一点。这个实施例如图10所示，其中，凹面21c′是由一条绕两滚筒21R运行的皮带形成的。通过将皮带锚固于滚筒21R之一可防止在上述布置中皮带凹面21c′的滑动，但这会使皮带因由形成过程中的卷R₁施加在皮带上的力而变形。替代环形皮带，可使用一种开式皮带，其一端锚固于一固定点，另一端则锚固于（例如）一弹性约束件。

在上述各实施例中，均提到卷绕筒11，它具有一外部连续表面，活动件21的表面21S压紧在该表面上，以便冲压带材。由于活动件21和卷绕筒11之间进接的机械接触，因而这种工作方式意味着反复的机械应力。

为了避免上述反复的机械动作，从而避免应力和磨损，（按照本发明的图11和12所示实施例）可以在卷绕筒11上设置许多环形槽11S。活动件21的表面21S上则设有许多与卷绕筒11的环形槽11S相对设置的凸起21D。当为形成新卷的卷绕开始时，将活动件21移近卷绕筒11，使凸起21D至少局部地进入环形槽11S，如图12所示。这使带材N在横向（即平行卷绕筒11的轴线）上变形，如图12所示，因此，在带材上产生摩擦作用。这种摩擦足以使带材沿着一条穿孔线撕开（除非这种撕开已由另外的过程实现），带材的自由边缘卷曲从而开始自我卷绕以形成一个新卷。在这种情况下，为了增加在带材上的握持效果，凸起21D和卷绕筒11的两表面上都由高摩擦系数的材料构成。

图13至16表示一种变化的实施例。

首先参阅图13和14，标号111代表第一卷绕筒，形成带材卷R的带材N绕在其上运行。标号113代表第二卷绕筒，与第一卷筒一起形成一个咬合区114。两卷绕筒均逆时针方向转动（见图13）。标号115代表第三卷绕筒，也是逆时针方向转动，并可移动，使形成过程中的卷R的直径可以增加并受到控制。第三卷绕筒115由一条臂117承载，臂117通过枢轴119连接于重卷机结构。

标号131代表一个可绕第二卷绕筒113的转动轴线A-A摆动的活动组件。活动组件131承载着一台电机133，电机133通过绕在皮带轮137上的皮带135使双凸轮139转动。更具体来说，如图14的剖视图所示，皮带135绕第二皮带轮141被驱动，皮带轮141键接于一条轴143的端部。第一凸轮139固定于皮带轮141。轴143的另一端键接着直径较小的第二皮带轮145，皮带轮145固定于与第一凸轮具有相同轮廓的第二凸轮139。在图13的侧视图中表示出双凸轮139的轮廓。相应的皮带147，149由两皮带轮141和145驱动，将运动从轴143通过键接于轴151的传动皮带轮148，150传递至轴151。皮带147和149绕两个空转皮带轮153被导向，图1中只画出两皮带轮153之一。

轴151由许多间隔来的支承件155支承，，支承件155则由活动组件131承载。盘157键接于支承件155之间的轴151上，每个盘157支承着一根枢轴159，其上空转地支承着一个小滚轮161。小滚轮161与一个固定于一块板165上的钢制管形件163配合工作，而板165则由轻的挠性材料如碳纤维制成。标号121代表由管形件163和叠层165构成的组件。衬层167由弹性屈服材料如橡胶等制成，固定于叠层165。标号121A代表活动件121形成的曲面，活动件121与卷绕筒111的圆柱形表面一起构成一横截面增加的通道，在该通道中按照下述过程开始形成每个带材卷的卷绕。

一对臂71枢接在轴线A-A上，而绕着轴线A-A，卷绕筒113转动，活动组件131摆动。图13只画出一条臂171，另一条臂171对称地设置在重卷机的另一侧。在每条臂171上安装着一个空转的小滚筒，构成相应凸轮139的推杆。在正常的工作条件下，一个缸-活塞系统175使臂171推压一可调支柱177，支柱177位于机架上，即相对于卷绕筒的转动轴线固定。启动支柱177的调整装置可改变卷绕筒111表面和活动件121的表面之间的干涉情况。

当重卷机工作时，卷绕筒111，113和115同向转动以保持正在形成中的卷R的转动。当卷R卷成时，活动件121移近带材在其上受驱动的卷绕筒111的表面，带材在活动件121的表面121A和卷绕筒111的表面之间受冲压或以任何方式受制动，从而使带材在冲压点和卷成的卷R之间撕开，撕开的带材的自由端卷起并开始自我卷绕以便形成新卷。

上述操作进行的过程与对照图1-7所作的详细描述相似，本文不再赘述。

但是，与前面的实施例的区别在于，活动件121和卷绕卷筒111之间的趋近运动可分两步进行。事实上，在形成卷R的卷绕过程中，电机133是保持静止的。当还有一定量的带材必须绕在接近完成的卷R上时，电机133以同重卷机的转速成正比的转速被启动，其运动通过皮带135传至双凸轮139。。凸轮的轮廓能引起组件131绕轴线A-A的运动，因而使活动件121逐渐趋近卷绕筒111的表面。对于每个卷绕循环来说，也就是说，在每个卷R的形成过程中，凸轮139以同带材的速度成正比的速度转一整圈，然后停止，等待着作下一循环，因此，在每个卷绕循环过程中，活动件121移近卷绕筒111，然后再从其移开。但是，通过双凸轮139获得的运动并不使表面121A与卷绕筒111的表面靠得太近以至引起带材的撕开，随后再使带材卷绕。事实上，虽然双凸轮139的转动引起卷绕筒111的逐渐趋近，但电机133的运动也传递至轴151，因而传递至绕轴151的轴线转动并使弹性片165相对于组件131摆动的小滚轮161。表面121A和卷绕筒111的圆柱形表面发生最大趋近时时由双凸轮139形成的趋近运动叠加于片165的趋近运动，后一运动是由小滚轮161引起的，而小滚轮161是由轴151驱动而转动的。

如图13和14中清楚表示的那样，皮带轮141，145的直径比主动皮带轮137的直径大得多（一般大四倍），皮带轮137的直径大约等于键接于轴151的皮带轮148，150。这就是说，在双凸轮139的每转，因而在形成卷R的卷绕循环中，会出现一次组件131趋近于卷绕筒111的摆动，以及活动件121相对于组件131的快速摆动。当皮带轮133和148，150具有相同直径且皮带轮141，145各有四倍于皮带轮133的直径时，在每个卷绕循环会出现一次组件131的摆动，以及四次活动件121的摆动。上述摆动相互的相位分布使得只有一次活动件121的快速摆动暂时与组件131相对于卷绕筒111的最大趋近点重合。

因此，上述装置使得活动件121趋向卷绕筒111的运动可被分成两个运动，第一个是低速的缓慢粗略地趋近（由双凸轮139控制），第二个是快速精细的趋近（由小滚轮161控制）。这可以大大减小有关惯性，这是由于提供较高频率的周期运动的活动件是由质量大为减小的零件组成的。与之相反，构成组件131的较重零件作慢四倍的运动，因而具有微小的惯性应力。

现在参阅图15和16，如图所示，叠片165通过一组螺钉锚固于支承件155的适当形状的前部183，而支承件155则固定于活动组件131。一梳状件185借助螺钉184也固定于前部183，梳状件185设有许多在卷绕筒113的环形槽189内延伸的齿187。图15单独表示沿图13的箭头F看去的梳状件视图，在该图中齿的标号为187。梳状件还有构成活动件121的表面121A所延伸的表面185A。

因此，梳状件185提供了没有凸起的供正在形成的卷滚动的光滑表面，因而上述卷可以容易顺利地从活动件121的表面121A滚动至卷绕筒113的圆柱形表面。另外，如果在从表面121A至卷绕筒113的过程中正在形成的卷不是很好地平行于卷绕筒111和113的轴线（这是容易发生的情况，因没有绕带材的中央芯轴），那么，梳状件188可使卷离开表面121A，185A至卷绕筒113时自动使其对准。事实上，如果卷的轴线倾斜于卷绕筒113的轴线，那么卷的最前部将比仍与表面185A接触的最缩后的部分提前接触卷绕筒113。另一方面，由于卷绕筒113的圆柱形表面的速度几乎等于卷绕筒111的表面速度，而表面185A是静止的，卷的最前部会自动地减速。只有当卷的轴线很好地平行于卷绕筒111和113的轴线时，卷的各个部分才会获得沿卷绕筒111和113形成的咬合区的相同的平动速度。

通过适当改变第二卷绕筒的相对于第一卷绕筒的转速可以增进正在形成的卷相对于卷绕筒轴线的对准动作。例如，利用中央控制组件191（图13中示意地画出）可以使卷绕筒113相对于卷绕筒111逐渐减速，从而使正在形成的卷通过卷绕筒间形成的咬合区。如果上述减速相对于卷到达梳状件185，187和卷绕筒113表面间的过渡区的瞬间有些迟误，将会出现卷倾向于在其与两卷绕筒111，113接触位保持静止的瞬间。正是在该瞬间，如果卷未与卷绕筒轴线很好对准，则可实现卷的对准。在这种情形中，采取措施使卷绕筒111，113相互离开。

不管控制卷绕筒113的转速的过程怎样，都可以提供卷绕筒111，113相互移近、移离的可能性。例如，通过卷绕筒111，113轴线逐渐移动的运动可使卷绕筒111，113之间的速度恒定或可变，而不使卷停止（也就是说，使卷在卷绕筒111，113之间逐渐连续地前进）。上述逐渐移动的运动可由一驱动器控制，或者借助正在形成的卷的增大引起的弹性曲让而实现。图19A和19B表示一变化实施例，其中，卷绕筒111，113正处于在卷R₂在咬合区114中移动步骤中的靠后的两个位置上。在这个实施例中，卷绕筒111和113借助驱动器116逐渐分离开来，驱动器116连接于一对承载卷绕筒111的摆杆118，在图中只可见到摆杆118之一，另一条摆杆与之对称。

一弹性件120将驱动器116连接于臂118。卷绕筒111，113相互后缩和再次趋近的受控运动显然也可以通过卷绕筒113相对于卷绕筒111的位移来实现，卷绕筒111的轴线是静止的，但这意味着必须也使摆动件绕卷绕筒113的轴线移位的缺点。

卷绕筒的相互位移量受到充分的限制，既使位移的卷绕筒是卷绕筒111时也不会引起对带材张力的有害影响。

中央控制组件191也可用于控制：活动的直径控制卷绕筒的升降运动;所述卷绕筒的可能的加速以便卸下完成的带材卷;用于控制组件131的摆动的电机133;以及还可能控制决定卷绕筒111，113相互间隔开来的驱动器。

图17表示按照本发明的重卷机的一个变化的实施例。标号221代表铰接于下部卷绕筒113的转动轴线A-A的一个活动件。上部卷绕筒和第三卷绕筒的标号分别为111和115。在开始卷绕循环时，带材卷的滚动表面的标号为221A。标号285代表一个梳状件，与件185相似，也设有与卷绕筒113配合工作的齿287。R₁表示在卸下过程中的卷成的卷，R₂代表在第一卷绕步骤中的卷。

在这个实施例中，活动件221的表面221A和卷绕筒111的圆柱形表面之间的趋近运动也分成两步，但其过程不同于前一实施例。事实上，活动件221是由一圆盘231移动的，圆盘231绕轴线233转动，并通过一偏心枢轴摆向由缸-活塞或等同系统构成弹性件237，弹性件237在239处铰接于活动件221的附件241。实际上，系统（231，233，235，237，239，241）是双重的，设置在重卷机的两个侧框架上。圆盘231的转动通过作为连杆的件237引起绕轴线A-A的运动。在活动件221向卷绕筒111最大趋近瞬间，臂241与一可调支柱243接触。支柱243的位置可以调整，从而只是在由圆盘，枢轴235和弹性件237组成的曲柄机构处在外死点或者甚至在外死点之前的瞬间，才使上述趋近发生，在这种情况下，其余的行程由缸-活塞系统237构成的气动弹簧的弹性所缓冲。无论如何，在臂241与支柱243接触的瞬间，当卷绕筒111的部分245径向外移而实现最后的高速趋近过程中，活动件表面的点221S不与卷绕筒111的表面相接触。例如通过一种类似于意大利专利第1，231，822号（其内容作为本说明书的一部分）中所述的机构可以实现部分245的径向运动。部分245的撤回运动可在实用的接触之前的转动过程中发生，而向着静止位置的返回运动可在实用的接触之前的转动过程中发生，而向着静止位置的返回运动可在接续的转动中进行。部分245的质量要适当限制以保证在这个时间间隔中的按时撤回运动，从而当部分245通过活动件221前方时，实现部分245的外表面和活动件221的表面221S之间的接触。

在一个卷绕循环结束时带材N的中断也可通过一个设置在活动件121或221下游的切断装置实现，例如，一个承载着刀片切割滚筒与卷绕筒111的一条槽配合工作，一吸力装置固定着切口下游的自由边缘并将其移向活动件121或221。在这种情况中，上述活动件向着绕筒111趋近的唯一目的是使带材的自由边缘卷起并开始形成新卷的卷绕循环，上述趋近必须在上述自由边缘已经过卷绕筒111和活动件121或221之间的最大趋近点后发生。

然而为了简化结构，如附图所示，在活动件121或221和卷绕筒111之件冲压带材N产生制动作用而撕开，这样分开带材是推荐的方案。在这种情形中，使卷绕筒111表面的一个纵向部分上的摩擦系数远远地小于相对送进带材的运动而言处于紧靠下游的表面的摩擦系数，有利于带材的撕开。例如，在图17所示的实施例中，活动部分245可设有两个不同的外表面部分245A和245B。表面245A摩擦系数较低，例如可以是一光滑表面，而表面245B摩擦系数较高，例如可以由一层砂布构成，其摩擦系数等于甚至大于卷绕筒111的其余表面的摩擦系数。有了这种布置，通过适当地使活动件221和部分245的运动与带材N上的穿孔线的位置保持同步，可以使一条穿孔线恰好在活动件221接触部分245时处于表面245A上，或紧靠表面245A下游，并在活动件221和表面245A之间冲压带材。这使带材在表面245A上滑动（因其摩擦系数低所致），从而沿穿孔线撕开带材。其后紧接而来的高摩擦系数的表面245B有利于撕开后形成的带材自由边缘的卷起并开始卷绕。

上述的借助卷绕筒111表面粗糙度特点使带材便于撕开的构思也可适用于图13所述的实施例，在卷绕筒111上直接地而不是在其活动部分上形成具有高和低摩擦系数的两种表面。

当卷绕筒表面和活动件表面开始接触而使带材中断和/或开始卷绕时，带材具有在接触点上游变松的倾向。可设置装置以防在带材上游形成种失去张力的倾向。为此目的而设的一种适当装置包括一个小滚轮，使其在带材被驱动至第一卷绕筒上的区域中接触带材，小滚轮可以是电机驱动的，也可以是空转的。这种小滚轮在图13中以虚线示出，标号为301。在卷绕筒111和小滚轮301之间的接触防止了带材在卷绕筒上游变松。

还可设置另一种防止带材变松的装置，即在卷绕筒111的圆柱形表面上设置许多吸孔303，这些吸孔使带材附着在卷绕筒111的表面上。这种技术方案示于图17中。显然上述两种技术方案可互换，也可一起使用，也可以单独或一起应用于附图所示的各实施例中。当使用吸孔时，孔303中的真空可用任何公知的方式适时中断。

图18示意地画出从上述重卷机制成的带材卷横向切下的一个小卷。如图18所示，小卷没有中央芯轴，其中没有任何孔洞，也没有空的中央区域，充满着带材。具体来说，在卷的中央区域S1中匝的密度大，也就是说卷得紧，而在较靠外的区域S2中匝的密度小。区域S1是在由表面121A或221A及卷绕筒111的表面形成的通道中移动而形成的。区域S2是在卷绕筒111，113之间，后来又在卷绕筒111，113和115之间卷绕成的。卷得较紧的区域S1的直径在1至20mm的范围内。

上述重卷机可用来生产带材卷，如纸卷，例如生产小卷的卫生纸，多用途擦拭纸等等。纸带可为一层或多层，并可使用任何公知的技术如压延，压印等。

本发明显然也可以呈现其它的具体形式而并不超出本发明的范围，上述各实施例只是描述性的而并不是限定性的。本发明的范围由权利要求书限定。

Claims (52)

1、一种用于生产无中央卷绕芯轴的带材(N)卷的重卷机，它包括一个运载带材的第一卷绕筒(11；111)和一个第二卷绕筒(13，113)，第二卷绕筒与第一卷绕筒一起形成一个带材从中通过的咬合区(14；114)，其特征在于：一个活动件(21；121；221)可相对于第一卷绕筒活动，所述活动件周期性地移向所述第一卷绕筒，以便使带材在所述活动件和第一卷绕筒表面之间停滞，从使所述带材的前缘卷起并开始自我卷绕。

2、如权利要求1所述的重卷机，其特征在于：所述活动件与所述带材的接触使带材撕开，形成一自由前缘并开始卷绕。

3、如权利要求1或2所述的重卷机，其特征在于：使所述活动件周期性地与第一卷绕筒的表面接触，以便在所述活动件和第一卷绕筒之间冲压带材。

4、如前所述任一项权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述活动件设置在带材（N）通过的咬合区（14;114）上游，所述咬合区是第一和第二卷绕筒之间的空间。

5、如权利要求4所述的重卷机，其特征在于：所述活动件具有一个表面（21C;121A;185A;285A），该表面与第一卷绕筒（11;111）的圆柱形表面一起形成一个用于在所述咬合区（14;114）上游形成卷（R）的初始卷绕空间。

6、如权利要求5所述的重卷机，其特征在于：所述表面（21C，121A，221A;185A;285A）相切于第二卷绕筒（13;113）。

7、如前述作一权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述活动件（21;121;221）绕与第二卷绕筒（13;113）转动轴线重合的一条轴线（A-A）摆动。

8、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：设有一凸轮（27），用于移动所述活动件。

9、如权利要求8所述的重卷机，其特征在于：所述凸轮（27;139）由一机械传动装置转动，所述机械传动装置接受重卷机中央传动。

10、如权利要求8所述的重卷机，其特征在于：所述凸轮（27;139）由一台独立的电机（133）操纵。

11、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：它包括一个直接驱动所述活动件的驱动器。

12、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：与所述第一卷绕筒配合工作的所述活动件（21;121;221）的表面是弹性曲让的。

13、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述第一卷绕筒具有弹性屈服表面。

14、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述第一卷绕筒的表面具有高摩擦系数。

15、如前任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：与第一卷绕筒（11;111）配合工作的所述活动件（21;121;221）的表面（21S;121A;221A）具有高摩擦系数。

16、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：它包括一穿孔组（7，9），用于沿横向穿孔线在带材上穿孔，以及所述活动件（21;121;221）的运动与穿孔的位置保持同步。

17、如前述任一项权利要求所述的重卷机，其特征在于：它包括一个第三活动直径控制卷绕筒（15;115），该卷绕筒与所述第一和第二卷绕筒一起限定了一个完成卷（R）的形成的卷绕空间。

18、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：由于两卷绕筒（11;13;111;113）圆周速度差，使正在形成的卷通过所述两卷绕筒形成的咬合区（14;114）。

19、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：它包括暂时改变第二卷绕筒（13;113）和/或直径控制卷绕筒（15;115）的转速以便卸下卷好的卷（R）的装置。

20、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：它包括一断开装置，用于在所述活动件（21）上游切开或断开带材。

21、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述断开装置包括一个其转动与所述第一卷绕筒保持同步的切开件（53），其中，其中设置在所述第一卷绕筒上的是能与所述断开装置配合工作的一条槽或相对刀片（55）以及用于切断开后固定带材前缘的装置（57）。

22、如权利要求21所述的重卷机，其特征在于：所述固定装置是气动式的，包括在第一卷绕筒表面上的吸孔（57）。

23、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述第一和第二卷绕筒（11，13;111;113）以恒定转速转动，第二卷绕筒（13，113）的圆周速度稍慢于第一卷绕筒（11;111），以便使正在形成的卷前进。

24、如权利要求4或5所述的重卷机，其特征在于：所述表面（21C）是由挠性皮带（21C）构成的。

25、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述第一卷绕筒（11）的表面设有一组环形槽（11S），与第一卷绕筒的所述表面配合工作的所述活动件折表面（21S）设有能够至少部分地穿入第一卷绕筒表面上的环形槽的凸起（21D），所述卷绕筒和活动件之间不接触即开始卷绕。

26、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：活动件（121，221）的表面具有梳状形状（187;287），与第二卷绕筒（113）的环形槽（189;289）配合工作，以例于卷从活动件的表面移至第二卷绕筒。

27、如权利要求26所述的重卷机，其特征在于：它包括控制第二卷绕筒（113）转速的装置（191），所述控制装置相对于第一卷绕筒（111）的圆周速度决定第二卷绕筒（113）的圆周速度，因此，在将卷从所述活动件移至第二卷绕筒的步骤中，所述卷至少暂时相对于正在相互移开的卷绕筒的轴线保持静止。

28、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：一个第一驱动装置（139;231）引起第一卷绕筒（111）的表面和所述活动件（121;221）之间的第一相互慢速趋近，以及一个第二驱动装置（157，161;245）引起第一卷绕筒的表面和所述活动件之间的最后快速趋近，以便接合带材。

29、如权利要求28所述的重卷机，其特征在于：所述活动件（121）包括一个构成与第一卷绕筒（111）的表面配合工作的表面的挠性片（165），其中，所述挠性片与所述第二驱动装置（157，161）相关，第二驱动装置在受控的瞬间使所述挠性片挠曲。

30、如权利要求28或29所述的重卷机，其特征在于：它包括一个活动组件（131），所述活动件（121）设置在所述活动组件上，所述活动组件与所述第一驱动装置（139）相关，使所述活动组件慢速摆向第一卷绕筒（111），所述活动组件承载着第二驱动装置（157，161），所述第二驱动装置使所述活动件（121）快速接近第一卷绕筒的表面。

31、如权利要求30所述的重卷机，其特征在于：所述活动组件（131）承载着一驱动装置（133），驱动装置（133）使第一凸轮装置（139）转动，并与机壳上的推杆（173）配合工作，以便移动活动组件（131），与所述活动件（121）配合工作的一个第二凸轮装置（157，161）使活动件移近第二卷绕筒，第二凸轮装置的转速是第一凸轮装置的转速的倍数。

32、如权利要求28所述折重卷机，其特征在于：一个活动部分（245）设置在所述第一卷绕筒（111）上，可相对于卷绕筒表面活动并在所述第一卷绕筒的纵向延伸，所述部分（145）的径向向外运动使所述卷绕筒和所述活动件（221）的配合工作表面相互移近。

33、如权利要求32所述的重卷机，其特征在于：所述活动部分（245）具有低摩擦系数的光滑外表面部分（245A）。

34、如权利要求33所述的重卷机，其特征在于：所述活动部分具有一个纵向延伸的光滑的第一表面部分（245A）和具有高摩擦系数的一个第二表面部分（245B），第二表面部分（245B）平行于所述第一表面部分且相对带材（N）前进方向而言处于所述第一表面部分之后，所述第一表面部分与所述活动件（221）配合工作。

35、如前述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：所述第一卷绕筒（111）设有一个纵向延伸且基本平行于所述第一卷绕筒轴线的表面（245A），其摩擦系数大大地小于相对于带材送进方向处于上游的相邻表面部分（245B）的摩擦系数，所述具有低摩擦系数的表面部分与所述活动件（221）配合工作，从而撕开带材。

36、如权利要求35所述的重卷机，其特征在于：它包括一个穿孔组和使穿孔组与第一卷绕筒（111）保持同步的装置，因此，在带材被撕开的瞬间，一条穿孔线将位于所述具有低摩擦系数的表面部分上或者紧靠其下游。

37、如前停任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：它包括防止被送进的带材尤其是当撕开带材及每个新卷开始卷绕时变松的装置（301，303）。

38、如前所述任一权利要求所述的重卷机，其特征在于：它包括能暂时改变所述卷绕筒（111，113）的中心距的装置（116，118，120）。

39、如权利要求38所述的重卷机，其特征在于：所述能暂时改变所述卷绕筒（111，113）的中心距的装置（116，118，120）与所述第一卷绕筒（111）相关，而所述第二卷绕筒具有基本固定的轴线。

40、一种生产无卷绕芯轴的带材卷的方法，包括以下步骤：

a.设置一个第一卷绕筒，绕其移送带材;

b.设置一个第二卷绕筒，第二卷绕筒与第一卷绕筒同向转动且与第一卷绕筒一起形成一个所述带材通过的咬合区;

c.在所述第一和第二卷绕筒上游设置使所述带材的前缘自我卷绕的装置;

d.通过在所述咬合区上游形成带材的最初几匝的方式，使所述前缘能够自我卷绕，所述最初几匝构成卷的中央部分;

e.将所述中央部分送过所述咬合区，并且当所述卷与所述第一和第二卷绕筒的表面相接触时，使卷继续在所述中央部分上卷绕。

41、如权利要求40述的方法，其特征在于：

临近所述第二卷绕筒设置一滚动表面，所述滚动表面设置在所述咬合区的上游;

使带材在所述滚动表面和所述第一卷绕筒表面之间滚动而形成带材的所述中央部分，所述滚动引起带材的所述中央部分向着所述咬合区的运动。

42、如权利要求41所述的方法，其特征在于：所述带材被接合在所述第一卷绕筒的表面和所述滚动表面之间，以便撕开带材并使撕开带材形成的自由边缘自我卷绕。

43、如权利要求41或42所述的方法，其特征在于：所述带材在第一卷绕筒的表面和所述滚动表面之间受到冲压。

44、如权利要求41或42所述的方法，其特征在于：所述带材被保持在所述第一卷绕筒表面和所述滚动表面之间，而所述第一卷绕筒和所述滚动表面无直接接触。

45、如权利要求41或43或44所述方法，其特征在于：所述带材在其与滚动表面的接触区上游，在所述滚动表面作用在带材上之前被中断。

46、如权利要求40至45中一项或几项所述的方法，其特征在于：为形成带材卷的卷绕是在三个卷绕筒之间完成的，带材的撕开是借助所述卷绕筒之一的加速从而也造成形成的卷的加速而进行的。

47、如权利要求41至46中一项或多项所述的方法，其特征在于：所述滚动表面被移近第一卷绕筒的表面，并在一预定瞬间使其与带材接合于述滚动表面和所述第一卷绕筒之间，以便开始带材自由边缘的卷曲，接着，所述滚动表面移离卷绕筒表面使带材可被移送，所述滚动表面距所述第一卷绕筒仍保持一个距离以便形成一个为形成带材卷的初始绕空间;当卷开始接触第二卷绕筒时，所述滚动表面进一步移离所述第一卷绕筒。

48、如权利要求40至47中一项或几项所述的方法，其特征在于：在卷通过所述咬合区的移送过程中，使卷绕筒中心距暂时改变，以便在卷的移送过程中卷可以增大。

49、如权利要求48所述的方法，其特征在于：第二卷绕筒的轴线保持基本固定，而第一卷绕筒从第二卷绕筒移开。

50、如权利要求40至49中一项或几项所述的方法，其特征在于：当正在形成中的卷接触第二卷筒时，第二卷绕筒和第一卷绕筒的圆周速度使卷相对于卷绕筒的轴线暂时保持静止，所述轴线暂时相互移开。

51、一种无中央卷绕芯轴的带材卷，其中带材具有许多匝，所述匝的最内匝相应于第一卷绕步骤并具有不同于较靠外的匝的密度。

52、如权利要求51所述的带材卷，其特征在于：带材的最内匝具有接近恒定的且大于较靠外匝卷绕密度。

Images