用于生产纸卷的复卷机的制作方法

本发明涉及一种用于生产纸卷的复卷机。

背景技术：

众所周知，纸卷的生产涉及在预定路径上给送由一个或更多个叠置的纸层形成的纸幅，从该纸卷获得例如卫生纸筒或厨房纸筒，在进行卷的形成之前，沿该预定路径执行各种操作，所述各种操作包括对幅进行横向预切开以形成将该幅分成可分离片材的预切割线。卷的形成通常涉及使用通常被称为“芯”的纸板管，在该芯的表面上，分布有预定量的胶粘剂，以允许将纸幅在通常称为“复卷机”的生产卷的机器中结合在逐渐引入的芯上，卷绕辊布置在该复卷机中，该卷绕辊对幅在芯上的卷绕进行确定。当芯沿对应的路径穿行时，胶粘剂分布在芯上，该路径包括由于路径的凹形构造而通常被称为“支架”的末端部分。此外，卷的形成表明使用卷绕辊引起每个芯围绕该芯的纵向轴线的旋转，因此确定幅在相同芯上的卷绕。当预定数量的片材卷绕在芯上时，该过程结束，其中，最后片材的翼部粘合在因此形成的辊中的下层的一个辊上(所谓的“翼部粘合”操作)。在将预定数量的片材卷绕在芯上时，例如借助于被指引朝向对应的预切割线的压缩空气射流，将完成的卷的最后片材与随后的卷的第一片材分离。此时，卷从复卷机卸载。ep1700805公开了根据上述操作方案操作的复卷机。然后将因此生产的卷输送到缓冲仓，该缓冲仓供给一个或更多个切割机，借助于该切割机对卷执行横向切割以获得具有所需长度的筒。

技术实现要素：

本发明具体涉及对复卷机内部的卷的直径进行检查，并且致力于提供控制系统，该控制系统设置成用于对到达卷绕辊的纸的厚度进行自动调节，以补偿例如由于卷绕辊的表面磨损和/或在卷绕辊的表面上存在碎屑和/或纸的表面特征所引起的任何可能的误差。换句话说，本发明允许基于卷的实际直径的测量数据与对应的预定值的比较，来对被卷绕成形成卷的纸幅的厚度进行自动调节。

根据本发明，通过提供一种具有权利要求1中所述特征的复卷机来实现该结果。本发明的其他特征是从属权利要求的主题。

在本发明提供的优点中，例如，提及了以下：对复卷机的控制随时间变化是恒定的，并且不取决于驱动机器的操作者的经验；可以使用商业上可获得的光学设备；控制系统的成本相对于本发明提供的优点是非常低的。

附图说明

由于以下描述和附图，本领域中的每个技术人员将更多且更好地理解本发明的这些和其他优点和特征，这些描述和附图是以示例的方式提供的，而不应被认为是限制性的，在附图中：

图1示出了用于生产纸材料的卷的复卷机的示意性侧视图，其中卷(l)在形成阶段中，并且其中，还示意性地表示了布置在复卷机的上游的纸转换设备的一部分；

图2表示了图1的细节；

图3a、图3b、图3c示意性地示出了不同卷绕构型中从卷的端部观察的形成的卷；

图4是关于可编程电子单元(ue)的简化框图；

图5是涉及在根据本发明的复卷机中执行的可能控制的图；

图6、图7a、图7b和图7是示出根据本发明测量卷直径的图；

图8和图9是涉及在根据本发明的复卷机中执行的检查的图；

图10示意性地示出了纸幅的厚度(t)可以如何被该纸幅所经受的压印影响而变化；

图11和图12示意性地示出了布置在复卷机上游的可能的纸处理装置，特别地图11涉及压印装置(em)，图12涉及压延装置(ex)。

具体实施方式

根据本发明的控制系统可应用于例如控制图1和图2中所示类型的复卷机(rw)的操作。复卷机包括用于通过第一卷绕辊(r1)和第二卷绕辊(r2)对纸进行卷绕的站(w)，该第一卷绕辊和第二卷绕辊易于使用相应的外表面限定压接部(n)，由一个或更多个纸层形成的纸幅(3)被给送通过压接部，该纸幅用于围绕管状芯(4)被卷绕成形成卷(l)。幅(3)设置有一系列横向切口，所述切口将幅本身分成连续的各个片材，并且便于各个片材的分离。横向切口是通过一对预切割辊(rc)以本身已知的方式制成的，所述一对预切割辊在卷绕站(w)上游沿着由纸幅(3)行进所沿的路径布置。每个卷(4)包括围绕芯(4)卷绕的预定数量的片材。在卷的形成期间，卷的直径增大到与幅(3)的预定长度或片材的预定数量相对应的最大值。第三卷绕辊(r3)设置在卷绕站(w)中，该第三卷绕辊相对于幅(3)行进所沿的方向(f3)布置在第一卷绕辊(r1)和第二卷绕辊(r2)的下游。此外，第二卷绕辊(r2)放置在比第一卷绕辊(r1)低的水平处。根据附图中所示的示例，第一辊(r1)的旋转轴线、第二辊(r2)的旋转轴线和第三辊(r3)的旋转轴线是水平的并且彼此平行，即相对于幅(3)行进所沿的方向横向定向。第三辊(r3)连接至致动器(a3)，该致动器允许第三辊移动离开第二辊(r2)移动以及朝向第二辊(r2)移动，也就是说，该致动器允许第三辊移动离开上述压接部(n)以及朝向上述压接部(n)移动。所述辊(r1、r2、r3)中的每一者绕辊的连接至相应的马达(m1、m2、m3)的纵向轴而旋转。芯(4)借助于输送机被相继引入压接部(n)中，根据图1中所示的示例中，该输送机包括布置在固定板(40)下方的机动化带(7)，该固定板与带(7)协作，迫使芯(4)通过沿直线路径(45)以滚动的方式而移动。直线路径在布置有导引器(rf)的芯给送部分与布置在第一卷绕辊(r1)下方的支架(30)之间延伸。喷嘴(6)布置成与所述路径(45)相对应，以供给胶粘剂，该胶粘剂施用至每个芯(4)，以允许每个新的卷的第一片材粘附至芯本身，并将最后的卷片材粘附在下层片材上。上述类型的复卷机的操作本身是已知的。

在复卷机(rw)的上游，特别地在设置成用于对幅(3)进行横向切割的预切割辊(rc)的上游，其他装置可以设置成用于检查和/或处理纸幅(3)。

这些装置可以包括载荷单元(lc)和张紧装置(t3)，该载荷单元设计成对朝向卷绕站(w)前进的幅的张力进行检查，通过该张紧装置可以确定幅(3)张力的值。

在载荷单元(lc)的上游，可以设置其他装置以用于处理纸幅。图11和图12示出了这种装置的两个可能的实施方式。

图11示意性地示出了压印装置(em)，该压印装置包括彼此相对布置的钢辊(sr)和橡胶辊(rr)，并且该压印装置适于执行纸幅的压印，该纸幅沿着朝向(rw)的箭头(f3)所指示的路径被引导。施加在纸幅上的压印压力由致动器(ea)调节，如下文中另外公开，该致动器连接至处理单元(ue)，并由相同处理单元控制。

如果纸幅没有经受压印过程，则纸转换设备可以包括压延装置(ex)，如图12中示意性示出的压延装置(ex)在复卷机(rw)上游。压延装置(ex)包括彼此相对布置的两个辊(x1、x2)，并且能够对沿着由朝向复卷机(rw)的箭头(f3)所指示的路径行进的纸幅进行压延。由所述辊施加在纸幅上的压力通过致动器(x3)来调节，该致动器连接至处理单元(ue)，并由该处理单元控制。

应当理解，出于本发明的目的，用于将芯给送至卷绕站(w)的系统以及用于将胶粘剂分配到芯(4)上的方法和装置，以及载荷单元(lc)、张紧装置(t3)、压印单元(em)和压延单元(ex)可以以任何其他方式实现。

如在以下另外描述，电动机(m1、m2、m3)和致动器(a3)由可编程电子单元(ue)控制。

根据本发明，例如，可以使用包括相机(5)的光学视觉系统，该相机适于拍摄形成的卷的一个端部的图像。因此，由相机(5)检测的每个卷(l)的图像与二维形状相对应，该二维形状的边缘通过使用所谓的“边缘检测”算法执行的光强度的不连续性分析进行检测。这些算法基于下述原理：根据该原理，图像的边缘可以被认为是两个不相似区域之间的边界，对象的轮廓基本上与发光强度的水平中的急剧变化相对应。申请人使用具有omronfhl550控制器的omronfhsm02相机实施了实验测试。相机(5)连接至可编程电子单元(ue)，该可编程电子单元接收由相同相机产生的信号。该相同相机为可编程单元(ue)提供卷的直径。在该示例中，所述控制器(50)被编程为：对通过如前提及的被检测的边缘(el)的三个点(h)的圆周的方程进行计算，并对该圆周的直径进行计算。实际上，对布置在形成的卷的外圆周上的三个点(h)的识别确定了对应直径的实现。

由单元(ue)以预定时间间隔操作相机(5)预定次数，以获得对于形成的卷的直径的对应值。换句话说，相机(5)在卷(l)的形成期间执行多次检测，其中这些检测随时间变化的分布可能不是恒定的。实际上，已经证实，可以通过在卷的形成的初始部分中执行相当多部分的检测来确定对于卷的整个形成的最佳检测；例如，发明人认为，在卷绕的与整个卷绕周期的大致30％相对应的初始部分中执行大约70％的检测，并且在卷绕的其余70％的部分中执行其余部分的检测(大约30％)是更加有效的。

实际上，在形成卷(l)期间，相机(5)执行了一系列的检测，所述一系列的检测对已形成的卷的实际直径(de)的对应的一系列值进行确定。处理单元(ue)可以包括plc控制系统(由图4中的框pl标记)，该处理单元将从检测获得的值(de)与卷在对应卷绕阶段时应具有的对应预设参考值(dt)进行比较。实际上，系统将一系列实际测量的直径(de)的值与对应的一序列的预设参考直径(dt)进行比较。

对以上提及的数据进行处理以用于对所谓的“返回值(return)”进行自动调节，即，自动实现下辊(r2)的速度相对于上辊(r1)的速度必须如何改变，辊(r1、r2)的两个马达(m1、m2)均由所述处理单元(ue)进行控制。实际上，在卷(l)的形成阶段期间，即，在与卷绕站(w)的辊相对应的卷的形成期间，相机(5)在预设时间处执行一系列的拍摄。对于由相机拍摄的每个照片图像(即，对于在图中指示的三个点h的每次检测)，确定有效直径(de)的值，对于每次检测，将该值与存储在相应控制单元(pl)的处理单元(ue)中的对应预设参考值或理论直径(dt)进行比较。对于每次检测和每次比较，基于实际直径(de)与对应理论直径(dt)之间的比较，处理单元(ue)对与卷随时间变化的直径有关的误差进行确定、即在卷的卷绕期间的误差进行确定。图6示出了两条曲线，所述两条曲线定性地示出了实际测量的直径值(de)和预设理论值(dt)随时间变化的可能趋势。在该示例中，呈现出误差在卷绕周期期间逐渐减小。

图3a至图3c中的图表示了在三个不同时间中的误差检测的三种可能的情况。在图3a中，基于点(h)的位置测量的直径小于理论直径(以虚线示出的圆周)；在图3b中，检测的直径大于理论直径；在图3c中，检测的直径与理论直径一致。在附图中，附图标记(cl)指示卷的中心。

在图5中，附图标记(ed)表示两个上述直径(dt、de)之间的差。

图7a、图7b和图7c表示在不同的连续时间(t1、t2、...、tn)中检测的直径的误差(e1、e2、...、en)的三种可能趋势，其中，误差每次通过检测的直径(de)与理论预设直径(dt)之间的差给出，并且直线(r)是表示以下公式的线，该公式是通过将例如最小二乘法应用至成组的值(el、e2、...、en)的单元(ue)来确定的。在任何情况下，线性相关性在上述值(e1、e2、...、en)之间建立，该线性相关倾向于指示误差(e1、e2、...、en)的时间发展，如图7a、图7b和图7c中示意性示出，该相关性允许建立误差是否随时间减少、增加或保持恒定。为了简化附图，在图7a、图7b和图7c的坐标图中以等间距的方式示出了执行测量的时间，但是，如前公开的，检测中的大多数检测优选地在卷绕的初始部分中执行。

上述趋势由直线(r)相对于时间轴线的斜率(a)来表示。

实际上，如图7a中示意性所示，如果误差(e1、e2、...、en)趋于减小，则所述线(r)具有负斜率(a)。

如图7b中示意性所示，如果误差(e1、e2、...、en)趋于增加，则所述线(r)具有正斜率(a)。

最后，如图7c中示意性所示，如果误差(e1、e2、...、en)具有大致恒定的值，则所述线(r)具有大致为零的斜率(a)。

根据线(r)的斜率(a)，处理单元(ue)可以对以上限定的返回值的对应校正进行确定。

例如，对于小于零的值(a)(如图7a中所示)，处理单元(ue)使返回值增加，即，该处理单元对辊(r2)相对于辊(r1)的旋转速度的降低进行确定。

对于大于零的值(a)(如图7b中所示)，处理单元(ue)使返回值降低，即，该处理单元对辊(r2)相对于辊(r1)的旋转速度的增加进行确定。

对于大致等于零的值(a)(如图7c中所示)，例如对于介于-0.1和+0.1之间的值，处理单元(ue)不执行任何校正。前述值(a)更通常地表示成与形成所述一序列的差的值(e1、e2、...、en)随时间变化的趋势有关的参数。根据上述示例，其中(a)是线(r)的斜率，当所述参数在包含零值的值的预定范围之外时，处理单元(ue)对所述第一辊(r1)和所述第二辊(r2)的相对速度进行修改。

可能的校正在卷的卷绕周期完成之后被执行，因此将影响随后的卷。

处理单元(ue)可以设置有显示装置，该显示装置可以显示例如检测的实际直径的值、相对于理论参考值的误差的值、误差随时间变化的趋势、以及卷绕站的下辊相对于上辊的可能速度变化。

如果参数(a)在值an与值ap之间、即an<a<ap，其中an和ap是包含零的范围的端值，则相同的处理单元可以执行另外的自动调整。例如，an＝-0.1和ap＝+0.1。

在这种情况下，如图8和图9中示意性所示，对已完成的卷(lk)的实际直径执行检查。

由相机(5)产生的图像可以被处理以对已完成的卷(lk)端部的边缘(ek)进行检测。与相机(5)相关联的控制器(50)被编程为对通过边缘(ek)的成组的四个点(k1、k2、k3、k4)中的三个点的三个圆周的方程进行计算。根据本发明，控制器(50)被编程为：对所述圆周中的每个圆周的直径进行计算，并且将所有所述圆周中仅较小直径的圆周的直径呈现为卷(lk)的有效直径(de)。

通过单元(ue)将由此确定的直径值(dek)与预设值(dtk)进行比较。

由此确定的直径的值(dek)与预设值(dtk)之间的差(edk)、即值edk＝dek-dtk，被视为已完成的卷的直径误差(lk)，即与已完成的卷的直径有关的误差。

在图9的图中，使用了产生三个圆的四个点(k1、k2、k3、k4)。用实线绘制的圆是具有最小直径的圆(中心ce)，用点划线绘制的圆是具有中间直径的圆(中心c3)，用虚线绘制的圆周是具有最大直径的圆周(中心c3)。点“k4”是卷的最终边缘上的点，该点总体可以与卷的其余部分保持一定距离。在此阶段，卷被完成，即，第三辊(r3)不再对卷施加任何压力。测量直径(dek)的时间与致动器(a3)将第三辊(r3)移动离开已完成的卷的时间一致。如果检测的误差(edk)大于预定值，则处理单元(ue)将根据误差(edk)的正号或负号来对到达卷绕站(w)的纸幅(3)的厚度的调节进行控制，如下文另外所述，该卷绕站作用在可以具有不同结构的纸张厚度调节装置上。

如果(edk)为正并且大于预定极限值，即dek＞dtk，则单元(ue)发出命令使到达卷绕站(w)的纸幅(3)的厚度减小。相反，如果(edk)为负且其绝对值大于预定极限值，即dek<dtk，则单元(ue)发出命令使到达卷绕站(w)的纸幅(3)的厚度增大。

例如，如果dek>dtk，则处理单元(ue)初始地作用在张紧装置(t3)上，从而使纸幅所经受的张力的值增大；以该方式，纸幅(3)将经受更大的张力，因此，纸幅的厚度卷将减小。例如，使张力增大100gr/m。

如果即使在张紧装置(t3)的干预下，dek仍大于dtk且超过极限值，如果纸幅来自压印单元(em)，则可以改变压印特征。

特别地，可以通过控制致动器(ea)来使单元(em)的橡胶辊(rr)施加在钢辊(sr)上的压力减小，所述致动器(ea)通常设置在任何压印单元(em)中并且允许对压印单元的辊(rr、sr)的轴线之间的距离进行调节。

如果纸(3)来自压延单元(ex)，为了使纸幅的厚度减小，处理单元(eu)将发出命令使得两个压延辊(xi、x2)之间的压力增大，处理单元(eu)作用在致动器(x3)上，该致动器(x3)通常设置在使用于纸转换设备中的任何压延单元中以对压延单元的辊之间的距离进行调节。

如上所述，如果(edk)为负且其绝对值大于预定极限值，即dek<dtk，则单元(ue)发出命令使到达卷绕站(w)的纸幅(3)的厚度增大。

例如，如果dek<dtk，则处理单元(ue)首先通过使纸所经受的张力减小的方式来作用在张紧装置(t3)上；以该方式，纸幅(3)将经受较低的张力，因此，纸幅的厚度将增加。例如，使张力降低100gr/m。

如果即使在张紧装置(t3)上进行了干预，dek仍低于dtk且超过极限值，如果纸来自压印单元(em)，则可以改变压印特征。

特别地，类似于以上已经公开的，可以借助于致动器(ea)使单元(em)的橡胶辊(rr)施加在钢辊(sr)上的压力增加。

如果纸(3)来自压延单元(ex)，为了增加纸幅的厚度，处理单元(eu)将通过作用在致动器(x3)上来发出命令而使得两个压延辊(xi、x2)之间的压力的减小。图10的示意图示出了由经受压印的两个层形成的纸幅(3)的厚度(t)。

在所有其他条件相同的情况下，通过增加纸(3)的厚度(t)，使已完成的卷的直径(lk)增大。相反，如果减小纸厚度(t)，则已完成的卷的直径(lk)减小。

实际上，在不脱离所采用解决方案的思想的范围的情况下并且因此保持在本专利的由权利要求书的限定的保护范围之内的情况下，关于所描述和说明的各个元件及其相互布置，实施的细节在任何情况下都可以以等同的方式变化。