用于生產(chǎn)卷紙材料卷的復(fù)卷機(jī)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)卷紙材料卷的方法和機(jī)器，具體地但非限制性地，本發(fā)明涉及紙卷，尤其是薄紙卷，例如衛(wèi)生紙卷、廚房用紙卷或類似物。
【背景技術(shù)】
[0002]在紙張工業(yè)中，尤其是在衛(wèi)生紙筒、廚房用紙筒或類似物的生產(chǎn)中，通過卷繞直接來自連續(xù)造紙機(jī)的薄紙而形成大尺寸的卷筒(稱為母卷筒)。然后，這些卷筒退繞并進(jìn)行復(fù)卷以生產(chǎn)較小直徑尺寸的卷或筒，該較小直徑尺寸對(duì)應(yīng)于期望用于消費(fèi)的最終產(chǎn)品的直徑尺寸。這些卷具有的軸向尺寸等于期望進(jìn)行銷售的最終卷的倍數(shù)，因此借助于切斷機(jī)進(jìn)行切割，以形成進(jìn)行使用的最終產(chǎn)品，然后該最終產(chǎn)品進(jìn)行包裝和銷售。
[0003]為了生產(chǎn)卷紙材料筒或卷，現(xiàn)代復(fù)卷機(jī)使用卷繞輥，卷繞輥以各種方式組合和布置并且進(jìn)行充分的控制，以便能夠借助于卷紙材料的連續(xù)進(jìn)給而以高速率自動(dòng)地生產(chǎn)筒或卷。在卷已經(jīng)卷繞之后，其應(yīng)當(dāng)運(yùn)動(dòng)離開卷繞區(qū)域，切斷卷紙材料(通過切割或撕裂，或者采用其它方式)，從而允許開始后續(xù)筒或卷的卷繞。通常，繞卷繞芯部執(zhí)行卷繞，通常但非排他性地，卷繞芯部由紙板、塑料或其它合適的材料制成。在一些情況下，繞芯軸執(zhí)行卷繞，該芯軸可以移除并進(jìn)行再循環(huán)，也就是在其完全卷繞之后從完成的卷中移除，然后再次進(jìn)入復(fù)卷機(jī)以卷繞新的卷。
[0004]在最新的復(fù)卷機(jī)中，通過與兩個(gè)或更多個(gè)以受控速度旋轉(zhuǎn)的輥接觸而向筒或卷施加卷繞運(yùn)動(dòng)。這些復(fù)卷機(jī)被稱為表面復(fù)卷機(jī)，原因在于通過卷繞輥的表面和形成的卷或筒的表面之間的接觸來在周邊施加卷繞運(yùn)動(dòng)。這種類型的自動(dòng)連續(xù)表面復(fù)卷機(jī)的例子可見于美國(guó)專利N0.5，979，818和同類的其它專利，以及該專利中引用的參考文獻(xiàn)。對(duì)該美國(guó)專利中描述的機(jī)器的改進(jìn)可見于W0-A-2011/104737和W02007/083336。在這些已知的復(fù)卷機(jī)中，卷紙材料通過切斷、切割或撕裂構(gòu)件而被切斷，該切斷、切割或撕裂構(gòu)件與具有固定軸線的卷繞輥配合，卷紙材料繞該卷繞輥進(jìn)給，該卷繞輥與第二卷繞輥一起限定了用于卷繞芯部插入的輥隙。
[0005]這些機(jī)器也被稱為連續(xù)自動(dòng)機(jī)器，原因在于每個(gè)卷的卷繞循環(huán)的各個(gè)步驟自動(dòng)地彼此跟隨，也就是說從一個(gè)卷的生產(chǎn)到后續(xù)卷的生產(chǎn)沒有停止，并以幾乎或基本上恒定的速度供應(yīng)卷紙材料。在本說明書和后附的權(quán)利要求中，術(shù)語“自動(dòng)連續(xù)復(fù)卷機(jī)”將用來表示這種類型的機(jī)器。
[0006]上述類型的連續(xù)自動(dòng)表面復(fù)卷機(jī)中的一個(gè)關(guān)鍵階段是所謂的交換階段，也就是執(zhí)行操作以切斷卷紙材料、卸載完成的筒、并開始繞插入在卷繞輥隙中的新的卷繞芯部卷繞新的筒的步驟。
[0007]已經(jīng)研究出了不同的方案來自動(dòng)地、快速地且高效地執(zhí)行這些操作，例如使用以受控速度旋轉(zhuǎn)的卷繞輥，該卷繞輥以同步的方式加速和/或減速，以便于完成的卷和新的芯部的正確運(yùn)動(dòng)。在一些情況下，設(shè)置有撕裂系統(tǒng)，其中借助于速度差來切斷卷紙材料。在其它情況下，提供加壓空氣系統(tǒng)、抽吸系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)或類似物來切斷卷紙材料。
[0008]W0-A-2012/042549公開了一種具有四個(gè)輥的自動(dòng)表面復(fù)卷機(jī)。使用全部或至少一些具有可動(dòng)軸線的四個(gè)輥允許限定兩個(gè)卷繞支架，并且更加有效地控制形成的卷。在該文獻(xiàn)所述的一些實(shí)施例中，所形成的卷總是與至少三個(gè)卷繞輥接觸，在一些情況下，其能夠臨時(shí)與四個(gè)卷繞輥接觸。這允許以特別有效的方式控制卷繞循環(huán)、卷的形狀和卷繞密度。在一些實(shí)施例中，通過加長(zhǎng)兩個(gè)卷繞輥之間的路徑來切斷卷紙材料。這使得卷紙材料被切斷，以形成完成的卷的自由后邊緣和后續(xù)卷的自由前邊緣，從而在新的芯部上開始卷繞該后續(xù)卷。這種機(jī)器允許在卷繞精度和操作可靠性方面獲得可觀的結(jié)果；然而，其某些方面能夠得到改進(jìn)。具體地，在一些情況下，卷繞循環(huán)的正確操作和可重復(fù)性可能取決于處理的材料的特征，即卷紙材料和/或卷繞芯部的特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)以上所述，設(shè)置有具有四個(gè)輥的自動(dòng)連續(xù)表面復(fù)卷機(jī)，其中卷紙材料的卷以非?？斓念l率繞卷繞芯部進(jìn)行卷繞，而不會(huì)停止供應(yīng)卷紙材料，也就是連續(xù)地或基本上連續(xù)地朝向卷繞頭部進(jìn)給卷紙材料，該卷繞頭部除了卷繞輥之外還包括用于在每個(gè)卷繞循環(huán)結(jié)束時(shí)切斷卷紙材料的機(jī)構(gòu)。
[0010]“連續(xù)地或基本上連續(xù)地進(jìn)給”意思是，卷紙材料的進(jìn)給速度基本上與卷繞循環(huán)無關(guān)，應(yīng)當(dāng)理解，其它因素也可能顯著地改變卷紙材料的進(jìn)給速度。例如，為了更換供應(yīng)卷紙材料的母卷筒，或者在卷紙材料斷裂的情況下，可能有必要減緩或者甚至停止卷紙材料朝向卷繞頭部的進(jìn)給。然而，這種速度改變或停止與單個(gè)卷的卷繞循環(huán)并不相關(guān)。
[0011]有利地，復(fù)卷機(jī)的卷繞頭部可以包括限定了第一卷繞支架的第一卷繞輥、第二卷繞棍和第三卷繞棍。第四卷繞棍與第一卷繞棍和第二卷繞棍一起形成第二卷繞支架。第一卷繞輥和第二卷繞輥限定了輥隙，在繞卷繞芯部形成有卷的情況下，卷繞芯部穿過該輥隙，以便從第一卷繞支架運(yùn)動(dòng)到第二卷繞支架。
[0012]有利地，第三和第四卷繞輥兩者均具有可動(dòng)軸線，以便跟隨卷繞芯部的運(yùn)動(dòng)、卷在第一卷繞支架中、卷在第二卷繞支架中以及卷在這些支架之間的輥隙中的運(yùn)動(dòng)。
[0013]適當(dāng)?shù)?，用于卷紙材料的切斷?gòu)件與第三卷繞棍相配合，也就是卷紙材料在進(jìn)入卷繞區(qū)域或卷繞頭部時(shí)遇到的第一個(gè)輥。
[0014]切斷構(gòu)件可以被設(shè)計(jì)和控制成將卷紙材料夾緊在切斷構(gòu)件和第三卷繞輥之間。第三卷繞輥可以在切斷構(gòu)件擠壓的區(qū)域中具有低摩擦系數(shù)的表面，例如具有低摩擦系數(shù)的環(huán)形帶。當(dāng)卷紙材料通過切斷構(gòu)件的擠壓構(gòu)件(或切斷構(gòu)件設(shè)置的其它類似構(gòu)件)夾靠第三卷繞輥時(shí)，其在該輥上滑動(dòng)，并且基本上保持靜止，由切斷構(gòu)件保持。這導(dǎo)致卷紙材料在切斷構(gòu)件的下游張緊，導(dǎo)致卷紙材料撕裂。在打孔的卷紙材料的情況下，在穿孔線處發(fā)生撕
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[0015]可以僅僅通過切斷構(gòu)件來完全執(zhí)行夾緊運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，可以通過第三卷繞輥，或者部分地通過第三卷繞輥且部分地通過切斷構(gòu)件，來執(zhí)行夾緊運(yùn)動(dòng)。通常，該運(yùn)動(dòng)涉及機(jī)器的固定結(jié)構(gòu)。
[0016]在其它實(shí)施例中，切斷構(gòu)件可以包括線性元件，該線性元件相對(duì)于卷紙材料的進(jìn)給路徑成橫向地延伸，因此大致平行于卷繞輥的軸線。切斷構(gòu)件的線性元件可以設(shè)置有連續(xù)的或交替的切斷運(yùn)動(dòng)，使得所述線性元件穿過卷紙材料的進(jìn)給路徑，從而借助于線性元件切斷卷紙材料。在這種情況下，切斷構(gòu)件有利地與第三卷繞輥相配合，以作用在處于第三卷繞輥和在第二卷繞支架中形成的卷之間的部分中的卷紙材料上。線性元件的路徑可以在第一卷繞輥和第三卷繞輥之間延伸。
[0017]在實(shí)際實(shí)施例中，線性元件的運(yùn)動(dòng)基本垂直于所述線性元件的縱向延伸。例如，線性元件可以設(shè)置有沿著圓形軌跡的運(yùn)動(dòng)。在有利的實(shí)施例中，線性元件可以由繞旋轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)的臂支撐。在其它實(shí)施例中，線性元件的運(yùn)動(dòng)可以是平移運(yùn)動(dòng)。
[0018]線性元件可以包括線材。為了有效地切斷卷紙材料，線性元件可以被張緊。為此，可以設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)張緊構(gòu)件，例如液壓千斤頂或類似物。
[0019]在有利的實(shí)施例中，線性元件可以是線材、纜線、絞線或任何其它元件，其橫截面能夠減小在運(yùn)動(dòng)期間由于動(dòng)態(tài)應(yīng)力而導(dǎo)致的彎曲變形。在一些實(shí)施例中，線性元件具有幾乎圓形的橫截面。
[0020]線性元件可以由具有高拉伸強(qiáng)度的材料制成，例如Kevlar纖維，也就是芳族聚酰胺纖維。
[0021]線性元件可以設(shè)置有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，被控制成交替地從兩個(gè)休止位置中的一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置，這兩個(gè)休止位置可以限定線性元件運(yùn)動(dòng)所沿著的軌跡的端部位置。這兩個(gè)位置適當(dāng)?shù)夭贾迷诰砑埐牧系穆窂降南鄬?duì)兩側(cè)上。這樣，線性元件的操作是往復(fù)式的，也就是在工作循環(huán)中，當(dāng)?shù)谝痪砝@結(jié)束時(shí)，線性元件通過沿著一個(gè)方向穿過卷紙材料的路徑從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置而作用到卷紙材料上以切斷該卷紙材料。當(dāng)?shù)诙砝@循環(huán)即后續(xù)卷繞循環(huán)結(jié)束時(shí)，線性元件執(zhí)行與之前的工作循環(huán)相反地運(yùn)動(dòng)的第二工作循環(huán)，也就是沿著相反的方向穿過卷紙材料的路徑，從第二位置運(yùn)動(dòng)到第一位置。
[0022]在其它實(shí)施例中，線性元件可以具有與卷的形成同步進(jìn)行的不連續(xù)的沿單個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。線性元件可以例如由繞第一卷繞輥的軸線樞轉(zhuǎn)的臂承載。
[0023]通常，第三卷繞輥和切斷構(gòu)件兩者均是可動(dòng)的。第三卷繞輥(或更具體地，其旋轉(zhuǎn)軸線)能夠運(yùn)動(dòng)，以在朝向第一輥和第二輥之間的輥隙的第一卷繞步驟中跟隨卷的向前運(yùn)動(dòng)，并且返回到開始位置以用于接納新的芯部。在一些實(shí)施例中，切斷構(gòu)件能夠運(yùn)動(dòng)，以取得其與第三卷繞輥相配合的位置以及當(dāng)卷繞開始時(shí)其允許新的芯部通過的位置。這兩種運(yùn)動(dòng)適當(dāng)?shù)乇舜伺浜?，使得第三卷繞輥在新的卷繞芯部的插入運(yùn)動(dòng)階段中正確地定位。第三輥定位成以允許卷繞芯部正確地插入和控制，并且允許輥與切斷構(gòu)件之間的配合。雖然在設(shè)置有切斷構(gòu)件的已知復(fù)卷機(jī)中，切斷構(gòu)件通常與具有固定軸線的卷繞輥相配合，但是根據(jù)本文所述的復(fù)卷機(jī)的某些實(shí)施例，切斷構(gòu)件與具有可動(dòng)軸線的卷繞輥相配合，該可動(dòng)軸線執(zhí)行較寬的運(yùn)動(dòng)，以便在卷繞開始時(shí)伴隨或跟隨新的芯部和卷，并且后續(xù)運(yùn)動(dòng)回到開始位置以插入新的卷繞芯部。
[0024]因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種連續(xù)自動(dòng)表面復(fù)卷機(jī)，其用于生產(chǎn)繞卷繞芯部卷繞的卷紙材料的卷，包括在第一卷繞輥、第二卷繞輥和第三卷繞輥之間形成的第一卷繞支架以及在第一卷繞輥、第二卷繞輥和第四卷繞輥之間形成的第二卷繞支架；其中第一卷繞棍和第二卷繞棍限定了$昆隙；卷紙材料所卷繞的卷繞芯部穿過所述棍隙，卷紙材料朝向在第二卷繞支架中形成的卷進(jìn)給。卷繞輥被布置和控制成執(zhí)行在第一卷繞輥、第二卷繞輥和第三卷繞輥之間的卷的卷繞的第一部分以及在第一卷繞輥、第二卷繞輥和第四卷繞輥之間的卷的卷繞的最后部分，相對(duì)于卷繞芯部的進(jìn)給方向，第四卷繞輥布置在輥隙的下游，第三卷繞輥布置在輥隙的上游。第三卷繞輥和第四卷繞輥具有可動(dòng)軸線，并且被控制成相對(duì)于它們的軸線垂直地運(yùn)動(dòng)，以便在卷的發(fā)展和從第一卷繞支架傳遞到第二卷繞支架期間跟隨卷的運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器還包括與第三卷繞輥相配合的切斷構(gòu)件，該切斷構(gòu)件作用在卷繞芯部和輥隙之間的卷紙材料上，以切斷卷紙材料，從而產(chǎn)生完成的卷的后邊緣和待卷繞的新的卷的前邊緣。在一些實(shí)施例中，切斷構(gòu)件有利地包括推靠第