專利名稱：卷筒架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種卷筒架，它設計成從卷筒架上的一開卷卷筒向一印刷機或其它生產(chǎn)機械展開一材料薄膜，并當開卷卷筒用空至一定程度時不停機地自動轉換到一新卷筒。本發(fā)明也涉及一種展開并更換一材料薄膜的方法。
通常自動卷筒換位的卷筒架被用于調(diào)整旋轉印刷機上。這類自動操作卷筒架以這種方式設計，即當開卷卷筒幾乎用完時，新卷筒自動地或通過人工起動信號由中心裝置或驅(qū)動帶驅(qū)動而開始轉動，驅(qū)動帶被壓抵在卷筒的周邊上。經(jīng)多次試驗證明的操縱系統(tǒng)被用以實現(xiàn)這一連接，即所謂卷筒紙自動接紙。
為了在開卷卷筒的速度和新卷筒的圓周速度之間達到同步，采用了傳統(tǒng)的電子比較系統(tǒng)，包括脈沖變換器，電流轉換器和類似裝置。這些系統(tǒng)比較復雜并且不能保證完全同步。此外，各種控制系統(tǒng)常用于制動和加速，它們在各階段被要求與換位過程相連，這就形成附加的復雜因素。
此外，有時有必要側向地裝載卷筒架，而不是像傳統(tǒng)方式那樣在印刷單元之間裝載，然后朝屬于印刷機的卷筒架推進。其原因是希望使整個工廠建筑的更湊，然而，這就使同時獲取簡易但很有效的卷筒換位更為困難。
本發(fā)明的目的是為上述的設備和方法提供一種改進。這些和其它目的的可根據(jù)附加的權利要求書達到。
本發(fā)明附加的特征和方面以及優(yōu)點將在對下面最佳實施例的描述中敘述。
在下文中，參照附圖，將更詳細地描述本發(fā)明的最佳實施例，其中

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一卷筒架及設備的主要部件;
圖2是卷筒架的頂視圖;
圖3是設備之一個卷筒臂的側視圖;和圖4示出了將將在卷筒換位之前根據(jù)本發(fā)明的方法，在該圖中也示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)。
形成設備一部分的圖1中大部分部件及圖4中某些部件只是示意性地示出。然而，圖3也確實只示出了對于理解發(fā)明原理至為重要的這些部件，同時為了更清楚地說明根據(jù)本發(fā)明什么是主要的，其它細節(jié)已經(jīng)省略。
首先參照圖1，一卷筒架通常以1表示，一印刷機通常以2表示，后者被安裝于卷筒架上方。示出了印刷機的兩個印刷輥3。
在卷筒架1上安裝有兩個第一卷筒臂4，在第一薄膜材料卷筒的各側各有一個，該卷筒通常以5表示并在下文中稱之為“新卷筒”。參照圖3，將更詳細地解釋第一卷筒臂4的設計。第一卷筒臂4安裝于一機架21上并借助于一圖4示意性示出的擺動裝置7繞一固定軸線6′在一第一水平軸6上擺動，由卷筒臂4支承的新卷筒5的中心可沿一圓弧8占據(jù)任何位置。在圖1中以點劃線4′，4″和4′″示了出卷筒臂的幾個可能位置。
在圖1和4中以點劃線示意性地示出了兩個附加卷筒臂10。這些附加臂(圖2中未示出)具有一固定軸心線11并借助于一氣缸12可繞該固定軸線擺動。它們被設計來保持一開卷卷筒13。由于后者明顯輕于新卷筒5，所以這些臂不必作的像第一卷筒臂4那樣牢固，但其余方面它們可以類似的方式設計。開卷卷筒13之中心的中心點，當該卷筒由附加卷筒臂10保持時，沿上述圓弧形線8定位。為了取出所謂空卷筒(即包括一帶有少量剩余薄膜材料的卷軸)，卷筒臂10可擺動到機架21外面，卷筒中心沿一圓弧9移動。
一個用以制動和加速新卷筒5的第一制動和加速裝置以15表示。該裝置是一皮帶(本文中稱之為制動/加速帶)，并可繞一安裝在驅(qū)動軸16上的帶輪16b沿帶輪16b，導輥17和一張緊輥18之間的軌跡運轉。驅(qū)動軸16和輥17，18安裝于制動/加速帶15兩側的兩個窄長的零件上，該等窄長零件共同形成一制動/加速臂23，它僅以點劃線示意性地示于圖1和4中。圖2示出了形成制動/加速臂23的所述零件的一部分。此外，驅(qū)動軸16安裝于一端板24上。一轉軸19安裝于機架21上。制動/加速臂23以及端板24固定地安裝于轉軸19上。借助于一氣缸25制動/加速臂23可繞轉軸19的中心軸線19′轉動。
在驅(qū)動軸16的一端固定地安裝有一帶齒皮帶輪16a，在轉軸19的一端在轉軸19上可轉動地安裝有一個較寬的帶齒皮帶輪19a。至于其它，帶齒皮帶輪16a，16b和19a則具有相同的尺寸，并在帶齒皮帶輪19a和16a之間有一帶齒皮帶26，它在帶齒皮帶輪19a和制動/加速帶15之間完成無變速齒輪傳動。
一用以制動開卷卷筒13的第二制動帶29被設計成繞一驅(qū)動帶輪30運動，帶輪30的驅(qū)動軸31安裝于兩個窄長板件上，它們共同形成一第二制動臂32，第二制動臂32安裝于在所述第一軸6上的一套筒28上并可借助于一氣缸33隨著套筒28繞軸6的固定軸線6′轉動。制動帶29也繞位于所述第二制動臂32之端部上的一導輥34和一張緊輥35運轉。驅(qū)動軸31安裝在制動臂32上并帶有一安裝于其端部之一上的帶齒皮帶輪36。
一直流電機以40表示。該電機被設計成起一電動機以及一發(fā)電機的作用。當它起一電動機的作用時，向它供給來自一控制單元73的勵磁電流，圖4。后者包括整流器和已知類型的附加控制設備，如一帶有一四象限電流方向單元的可控硅控制裝置，當電機起發(fā)電機作用時可向動力源再輸入。直流電機的輸出軸帶有一帶齒皮帶輪41，它通過一帶齒皮帶42連接于一個位于中間軸44上的第一帶齒皮帶輪43。在同一中間軸44上，在其一端有一第二帶齒皮帶輪45，并在一環(huán)繞中間軸44相對部分之一部分的套筒47上有一第三帶齒皮帶輪46。第一帶齒皮帶輪43大于所述第二和第三帶齒皮帶輪45，46并通過一聯(lián)接頭牢固安裝而可與中間軸44一起旋轉。通過一軸向受控的接通和切斷聯(lián)接器48第二帶齒皮帶輪45可被接入而與中間軸44嚙合。
通過一聯(lián)接器50可使套筒47與中間軸44一起繞其轉動軸線旋轉，從而驅(qū)動固定安裝于套筒47上的所述第三帶齒皮帶輪46。此外，采用了一盤形制動器49，當套筒47被切換成與中間軸44脫離嚙合時，用以快速制動套筒47和帶齒皮帶輪46。
一長的帶齒皮帶52在位于中間軸44上的所述第二帶齒皮帶輪45和位于導向軸19上的帶齒皮帶輪19a之間運轉，該導向軸19在屬于新卷筒5的制動/加速臂23上。而且，一帶齒皮帶53在第三帶齒皮帶輪46(它安裝在中間軸42上的套筒47上)和第一軸6上之套筒28上的一帶齒皮帶輪54之間運轉，并從同一帶齒皮帶輪54一帶齒皮帶55運行至第二制動帶29之驅(qū)動軸31上的帶齒皮帶輪36。
一材料薄膜以60表示。該薄膜可由紙，硬紙，塑料材料之類的薄膜材料或復合材料制成。在卷筒架上的開卷卷筒13和印刷機2上的印刷輥3之間，材料薄膜60通過一切刀輥66，一壓力輥61，一導向輥62，一擺輥63和一導向輥64。壓力輥61是換位機構(通常以65表示)的一部分。在該換位機構中(它可以傳統(tǒng)方式設計并且這種設計不是本發(fā)明的一部分)，按已知方式也包括刀輥和切刀66，換位機構65可繞一固定軸線62′轉動。
擺輥63可轉動地安裝于一擺臂68上，擺臂68按本身已知的方式設計并可繞固定軸線71轉動。氣缸70被設計成與材料薄膜60內(nèi)的張力(它影響擺輥63)一起作用于擺臂68，以便使其保持在一個一定的中性位置或零位置。擺臂68從該零位置的偏離由傳感器72檢測，根據(jù)擺臂的位置它向控制單元73發(fā)出信號以調(diào)節(jié)直流電機40。
設備的工作模式如下首先解釋將一新卷筒5裝于卷筒架1上的方式，然后解釋進行換位的方式及使新卷筒和開卷卷筒之圓周速度同步的方式，舊卷筒的被切終端與新卷筒的始端連接而不產(chǎn)生問題。
假定在初始情況下，開卷卷筒13處于其開卷位置并且材料薄膜60從卷筒13上展開。卷筒13由第二卷筒臂10支承。由于印刷輥3拉動材料薄膜60，同時制動帶29制動(它借助于第二制動臂32通過氣缸33壓抵在卷筒13的周邊上)，所以進行開卷。經(jīng)過帶齒皮帶55，帶齒皮帶輪54，帶齒皮帶53，帶齒皮帶輪46，套筒47，聯(lián)接器50，中間輥44，帶齒皮帶輪43，帶齒皮帶42和帶齒皮帶輪41，制動力矩被傳遞到直流電機40上。后者起一發(fā)電機或一電動機(如果摩擦力大于薄膜張力)的作用，制動力矩導致一定的電功率，該電功率經(jīng)控制單元73輸送到動力源，或作為另一種選擇從動力源取出，該控制單元73根據(jù)擺臂67的偏離量控制直流電機40，以便通過調(diào)整直流電機40的制動作用或作為另一種選擇通過在卷筒13上施加一驅(qū)動力使擺臂67爭取到達預置的零位置。
在裝載一新卷筒之前，卷筒臂4處于升高的位置。將新卷筒5置于一個沒有心軸的支架上。卷筒正確定位于一軸向位置。使兩個卷筒臂4下降到這樣的程度，即當它們跨在卷筒5的兩側上時它們通過卷筒的中心，取決于卷筒5之直徑該位置可與圓圈75組的較小圓圈的任何一個對應。然后，將心軸79插入卷筒中心，隨后再次升高卷筒臂44以為心軸提供兩個支承表面81，82，然后心軸接觸各側上的兩個唇部76，77(圖4)，然后借助于位于兩個可轉動頂蓋80上的第三唇部78將心軸79固定在該位置。如果卷筒臂設有所述唇部76，77和支承表面81，82，對卷筒5之側向位置的精確度的要求當然就不是很大，這是因為當卷筒臂4抬高時由于支承表面81，82，唇部76，77和心軸79之間的配合卷筒將自動對中，這樣心軸79及卷筒5將在頂蓋80和唇部78的幫助下固定在所占位置。
卷筒臂4升高新卷筒5，直到其運動自動地停止于一上部位置，其中卷筒5的周邊到達點85，該點對應于換位位置?，F(xiàn)在可以取下支架(在其上新卷筒5已經(jīng)例如通過完全的軸向運動沿側向裝入卷筒架1)。同時，卷筒13在其開卷位置繼續(xù)開卷，借助于制動帶29以上述方式保持材料薄膜60內(nèi)的張力不變。
當卷筒13已經(jīng)展開后(僅剩少量的殘余)，發(fā)出一人工或自動的換位指令。借助于氣缸25(圖4)使制動/加速臂23繞其固定的軸線19′順時針轉動以將制動/加速帶15壓在新卷筒5的周邊上。聯(lián)接器48現(xiàn)在工作-開始有一滑移以柔性地起動-以便經(jīng)帶齒皮帶42和大帶齒皮帶52和中間軸44上的帶齒皮帶輪43和45在直流電機40和制動/加速帶15之間建立一驅(qū)動鏈。新卷筒5開始逐漸地轉動。這意味著必須從開卷卷筒的制動動力中取出動力以加速新卷筒5。在這種情況下該功率是不夠的，直流電機從起發(fā)電機的作用轉換到起一電動機的作用。任何時候以一調(diào)節(jié)壓力作用于氣缸70的擺臂68，通過傳感器72和控制單元73控制直流電機40，決定它是用作一電動機還是一發(fā)明機，及多少功率被消耗或返回以使擺臂平衡于其中性位置并從而使薄膜張力保持不變。傳動零件的摩擦力也影響直流電機40的操作。
這樣，為了加速新卷筒5，部分地利用了借助于制動帶29通過帶齒皮帶55和53從制動開卷卷筒13中獲得的動力，也可以部分地利用經(jīng)帶齒皮帶42從直流電機40(它此時用作一電動機)獲得的動力。制動帶29和直流電機/電動機40的驅(qū)動力矩，或制動力矩匯集于中間軸44，并且所匯集的驅(qū)動力矩從中間軸通過長帶齒皮帶52被傳遞到制動/加速帶15上。這樣，在此階段制動/加速帶15和制動帶29就被同時銜接并分別使新卷筒5加速并使開卷卷筒13制動，直到新卷筒5達到與開卷卷筒13相同的圓周速度。
當兩個卷筒5和13獲得相同的圓周速度并滿足關于換位的要求時，換位機構65開始工作。帶切刀66和壓力輥61的換位臂從其上部位置沿順時針方向朝材料薄膜轉動到換位位置。壓力輥61將展開的紙薄膜壓抵在新卷筒5的圓周上，卷筒5的始端已用已知方式經(jīng)過處理而帶有粘接料，以便將開卷薄膜的終端連接于新卷筒5的始端，隨后所述終端被切斷，新卷筒5開始被開卷。
一旦材料薄膜被切刀66切斷，聯(lián)接器50就斷開制動帶29和中間軸44之間的驅(qū)動鏈，隨后借助于制動器49經(jīng)所述第二卷筒臂10快速制動空卷筒。
當切刀切斷終端時，帶15將從加速變換到制動，制動力矩由薄膜張力控制并通過帶控制單元73之傳感器和直流電機40以及這樣一種方式調(diào)整，該方式與參照制動開卷卷筒13之控制所描述的類似。
現(xiàn)在使第二卷筒臂10順時針擺動出卷筒架1，其中心遵循圓形線9，隨后取出由臂10支承的空卷筒及輔助心軸，并且隨后使臂10返回到圖1或4所示的位置。當新卷筒5開卷到一定的直徑，它將通過第一卷筒臂4的轉動被移動(卷筒心軸的軸線遵循圓形軌跡8)而與圓形軌跡9相交，在該點第一卷筒臂將新卷筒交給第二卷筒臂10。在此整個運動期間，第二制動/加速臂23都將通過繞其固定擺動軸線19′轉動而跟著，并且當新卷筒5到達圓形軌跡8和9之間所述交點上的開卷位置時，當它變成“新的”開卷卷筒時，使第二制動臂32通過繞固定轉動軸線6′(第一軸6也用此軸線)而逆時針擺動，隨后制動帶29將制動新的開卷卷筒13。這時，第一制動/加速臂23將通過繞固定軸線19′轉動而返回到其垂直的起始位置(圖1)，開卷卷筒13的制動完全由制動帶29代之執(zhí)行并按所述方式加以控制。聯(lián)接器48從中間軸44上釋放制動帶15。這樣，就完成了一次功能循環(huán)。
總之，本發(fā)明是基于下述原理薄膜張力被用作一控制裝置的調(diào)節(jié)制動和加速裝置。該張力由為此目的設計的裝置檢測，根據(jù)本發(fā)明該裝置包括一個位于擺臂上的擺動輥以及一個檢測擺臂從零位置偏離的傳感器。薄膜張力可采用一氣缸中的壓力調(diào)整。而且，也可以采用其它檢測裝置代替擺臂，例如一測力計。所述張力檢測調(diào)節(jié)輸入和輸出功率接收和功率提供裝置的動力，使輸入生產(chǎn)機械內(nèi)的材料薄膜的張力保持不變。根據(jù)最佳實施例所述功率接收或功率提供裝置是一直流電機，它可以交替地作為一電動機或一發(fā)電機操作。而且，在原理上也有可能采用一感應電動機，并且采用一四象限頻率轉換器代替控制單元中的電流轉換器(可向動力源再輸入)，或任何適當控制單元。而且，也有可能通過一伺服機構采用一個整個印刷機(生產(chǎn)機械)共用的驅(qū)動軸，該伺服機構允許驅(qū)動軸接受來自一動力源的動力。該伺服機構在本例中可以是一差動齒輪;由例如一伺服電機調(diào)節(jié)并由擺臂之類的檢測薄膜張力的裝置控制。不管薄膜張力檢測和功率接收器/功率供給器的類型如何，可以說薄膜張力檢測器記錄下分別來自卷筒和數(shù)個卷筒之制動的效果，以及分別來自新卷筒之加速及其它干擾因素(如摩擦和速度變化)，以這種方式薄膜張力就可以保持不變，這是因為使得功率接收或功率供給裝置接收或供給動力。
在換位過程中，采用了一機械聯(lián)接器，它在制動和加速裝置之間具有相同的傳動比，并作用于兩個卷筒，以便精確地使它們保持相同的圓周速度。一旦換位完成，在卷筒周邊之間通過機械傳動裝置的該機械聯(lián)接就被斷開，并快速制動已開卷的空卷筒。
而且，本發(fā)明的一個重要特征是為了加速新卷筒，將部分地利用來自其它制動裝置(它們被壓抵在開卷卷筒的周邊上)的制動力矩并部分地利用附加動力，在總括該兩力矩(它們被調(diào)整以保持薄膜張力不變)中，兩個作用效果被匯集于一中間軸上，該軸機械地連接于直接壓抵在新卷筒周邊上的加速裝置上。以一種簡化的方式可以這樣說，通過來自印刷機對薄膜材料的拉力，正在開卷的卷筒使卷筒架上的新卷筒加速，在來自印刷機的拉力不足以加速新卷筒(通常它是不夠的)而不增加調(diào)節(jié)的薄膜張力的情況下，就要加入來自功率供給裝置的所需附加力矩，該力矩由薄膜張力控制以保持薄膜張力不變。
上面描述了包括在根據(jù)本發(fā)明最佳實施例中某些裝置的某些選擇。確實也可采用其它變化而不超出本發(fā)明的范圍。例如可用制動輥代替制動帶，用鏈條代替?zhèn)鲃渔溨械膸X皮帶，萬向節(jié)等代替卷筒臂，當在卷筒架上裝卷筒并取下卷筒時，可不按上述方式設計卷筒的處置方法。這樣，由專利保護的內(nèi)容將不受上面的描述或最佳實施例的限制。
權利要求
1.一種卷筒架，用于從卷筒架上的一開卷卷筒(13)上為一印刷機(2)或其它生產(chǎn)機械展開材料薄膜(60)，并且用于當開卷卷筒用空至所需程度時不停機地自動換位到一新卷筒(5)，其特征在于a)第一制動和加速裝置(15)，設計成壓抵并作用于新卷筒(5)的周邊以便根據(jù)情況制動或加速該卷筒；b)第二制動裝置(29)，設計成壓抵并作用于開卷卷筒(13)的周邊；c)至少一個裝置(40)，設計成分別從或向所述第一和/或第二制動和/或加速裝置接收或供給動力；d)第一機械操縱傳動裝置(26，52，53，55)，設計成被連接于所述第一(15)和第二(29)制動和加速裝置之間，以便在卷筒換位之前使開卷卷筒以及新卷筒獲得相同的圓周速度；e)第二機械傳動裝置(分別為26，52，6，42和55，53，6，42)，位于部分地在側上的所述第一制動和加速裝置(當該等裝置壓抵并作用于新卷筒周邊上以制動和加速新卷筒時)和第二制動裝置(當該等裝置壓抵并作用于開卷卷筒的周邊上時)，以及另一側上的所述功率接收或供給裝置(40)之間；f)裝置(63，68，72)，設計成檢測材料薄膜中的張力，該薄膜在卷筒架上被制動時被輸入生產(chǎn)機械；和g)裝置(73)，設計成根據(jù)所述檢測調(diào)節(jié)向或從所述功率接收或供給裝置的功率傳遞，以保持輸入生產(chǎn)機械的材料薄膜中之張力不變。
2.如權利要求1所述的卷筒架，其特征在于所述第二機械傳動裝置包括一中間軸，當所述第一制動和加速裝置及所述第二制動裝置分別作用于新卷筒和開卷卷筒上時，所述中間軸被迫使機械地連接于所述第一制動和加速裝置，所述第二制動裝置，以及所述功率接收或供給裝置。
3.如權利要求1所述的卷筒架，其特征在于所述第一制動和加速裝置包括一制動帶(15)，還在于裝置(25)被設計成使所述制動帶移至和移遠新卷筒的周邊。
4.如權利要求1所述的卷筒架，其特征在于第二制動裝置包括一制動帶(29)，還在于裝置(33)被設計成使所述第二制動帶移至并移遠開卷卷筒的周邊。
5.如權利要求1所述的卷筒架，其特征在于所述功率接收和供給裝置是一直流電機，被設計成作為一電動機及一發(fā)電機工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一卷筒架，用以向印刷機(2)或其它生產(chǎn)機械從一開卷卷筒(13)上展開一材料薄膜(60)，并當開卷卷筒用空至一定程序時不停機地自動換位到一新卷筒(5)。根據(jù)本發(fā)明，采用裝置(63，68，72)檢測材料薄膜中的張力，該薄膜在被制動的同時輸入生產(chǎn)機械，裝置(73)根據(jù)所述檢測調(diào)節(jié)向或從功率接收或供給裝置提供的動力，以這種方式材料薄膜中的張力可保持不變。
文檔編號B65H19/18GK1072651SQ9211242
公開日1993年6月2日 申請日期1992年10月26日 優(yōu)先權日1991年11月1日
發(fā)明者漢斯·霍伯格 申請人:奧莫爾艾特伯格公司