专利名称：在行进的卷筒纸上形成接头的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在一个行进的卷筒纸或其它卷筒材料的末端和一个新的卷筒材料的前端之间形成接头的卷筒纸拼接设备和方法。
在生产螺旋卷绕复合容器和其它类似产品的过程中，将一个较窄的卷筒纸以高速从一个供应辊馈送到一个软管卷绕机上。为使当供应辊刚一变空时软管卷绕机能够连续操作，从一个新的供应辊供应的卷筒纸的前端必须固定到即将用完的卷筒纸的末端。为了便于进行这一操作，已有人提出一种拼接机，其中，行进的卷筒纸通过拼接机，然后，在进入到软管卷绕机之前，通过一个悬挂式储存器。用于将新卷筒纸的前端送入拼接机，并由一个真空系统保持在待用位置，而当供应辊变空时，将要用完的卷筒纸的末端卡住并由拼接机牢固地夹持。然后，将一卷新卷筒纸的前端移入并与即将用完的卷筒纸的末端对齐，随后用一块胶带将其粘接，以形成一个对接接头。然后使被粘起来的卷筒纸重新前进，从而使新的卷筒纸向前行进，经过悬挂式储存器进入软管卷绕机。悬挂式储存器允许在拼接操作过程中向软管卷绕机连续地提供卷筒纸，从而可使卷绕操作不间断地进行。
但是，上述拼接机不是十分令人满意的，因为在拼接机中用手工安置新卷筒纸的前端存在着安全隐患，同时也不能确保精确地将前端与末端对齐。
已有人提出几种与上面所描述的软管卷绕机联合使用的对接拼接机。美国专利No.4,769,098中所公开的对接拼接机是现有拼接机中具有代表性的一种拼接机，它包括一个用于准备新卷筒纸的前缘的新卷筒纸准备组件，一个用于夹持准备进行拼接的新卷筒纸的一部分和胶带条的新卷筒纸和胶带夹持组件，一个用于夹紧即将用完的卷筒纸的咬入组件以及一个切割和粘接组件，该组件用于同时切断即将用完的卷筒纸并将即将用完的卷筒纸的末端粘接到新的卷筒纸的前缘上。
尽管在该参考专利中所描述的设备可毫无疑问地满足很多生产过程，但是可以确信，该设备不能可靠地切割和拼接有破损、皱褶的或有折痕的卷筒纸。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的拼接设备，当接连地将卷筒纸传送到软管卷绕机或类似机器中时，该设备能够可靠地切割并拼接卷筒纸，而且可安全地进行操作。
本发明的另一个目的在于提供一种改进的对接拼接设备和方法，从而形成具有足够强度以便通过余下的生产过程并在最终产品中保持其完整性的接头。
本发明的又一个目的是提供一种对接拼接设备和方法，它可以确保卷筒纸段在横向上精确对齐，从而使它们不遭受破坏地通过余下的生产过程。
本发明的再一个目的是提供一种对接拼接设备和方法，它可以获得将要用完的卷筒纸的末端和新卷筒纸的前端之间最小的间隙，从而使它可以不遭到破坏地通过余下的生产过程同时保持最终产品的整体性。
本发明的一个更为特殊的目的是提供一种对接拼接设备和方法，它可以保证对将要用完的卷筒纸的末端和新卷筒纸的前端进行整齐地切割并提供一个笔直的边缘，并且恒定地将两个端部以始终如一的基准位置置于拼接机上，从而它们可以被预先对齐并精确地粘接在一起。
通过提供一种拼接设备和方法可以达到本发明的上述及其它目的和优点，这种拼接装置包括一个支承板，该支承板具有一个大致上平坦的上表面，用于在卷筒材料沿其行进路径向前运动时将卷筒材料支承于其上。设有一个夹紧装置，以用于有选择性地将行进中的卷筒材料夹紧在支撑板的上表面上以便使其停止行进，并且在机架上安装一卷筒材料剪切机构，用于横贯支承板上表面地作横向运动，以便横向切断被止动的卷筒材料，从而形成一个末端。一个新卷筒材料夹持组件可松开地支承一个位于其上的新卷筒材料的前端部分，并且新卷筒材料的前端部分包括一个相对于该组件处于一个预定的初始位置上的前端。该新卷筒材料夹持组件被安装成在一个抬起位置和一个下降位置之间运动，在抬起位置，新卷筒材料的前端距被止动的卷筒材料的末端的上方有一定的间隔，而在下降位置，新卷筒材料支撑在支承板的上表面上并与被止动的卷筒材料线性地对齐。当这样定位时，可用连接胶带等将卷筒材料的末端及前端连接起来。
在优选实施例中，支撑板包括一个横向狭缝，卷筒材料剪切机构适于沿其运动，而卷筒材料剪切机构包括一个夹紧轮，该夹紧轮被设置成碾压过被止动的滚筒材料并沿着狭缝将滚筒材料紧压在支撑板的上表面上，从而弄平并夹持靠近末端的被止动的卷筒纸部分。设置一个单独的切割轮，以当卷筒材料剪切机构横贯地穿过卷筒材料时将被止动的卷筒材料切断。
本发明的设备最好还包括一个手持定位工具，用于临时地以相对于该工具的预定取向支承新卷筒材料的前端部分，同时该工具适于被支承在该设备机架上的一个预定位置处，其中，新卷筒材料的前端相对所述新卷筒材料夹持组件位于一个预定的初始位置处。从而，通过使用该工具，可以精确地将新卷筒材料装载到新卷筒材料夹持组件上。
前面已对本发明的一些目的及优点做了说明，随后将结合附图对其作进一步地说明，由此本发明的其它一些目的及优点将会变得更加清楚，其中
图1是一个设置在通向软管成形机的卷筒材料输送路径上的对接拼接设备的示意侧视图，它可以实现本发明的特征；图2是大体上沿图1的2-2线截取的上述设备的控制面板的局部正视图3是图1所示的对接拼接设备的局部剖开的侧视图，用以说明用于相对其以预定取向暂时支承新卷筒材料的前端的手持定位工具，其中该工具被可松开地支持在机器上的一个预定位置处；图4和图5分别是图3中所示工具的俯视图和局部剖开的侧视图；图6是在图3所示工序之后的对接工序中的一个时刻、对接拼接设备的后部的部分局部剖开的侧视图；图7是大体上沿图6的7-7线截取的平面剖视图；图8是基本上沿图6的8-8线截取的局部剖开的主视图；图9是基本上沿图8的9-9线截取的平面剖视图；图10是用以说明卷筒材料剪切机构及用于将该机构连接到它的传动缸上的托架平板的部分剖视图；图11是一个类似于视图6的视图，用以说明在拼接操作中在下一时刻的设备状态。
现更具体地参照附图，图1示意地示出了用于向软管成形机10连续输送卷筒纸W的系统的部件。该系统包括一个具有两个卷筒辊支承座的转台式输送筒架12，该筒架可绕一个水平轴13旋转，从而通过筒架绕轴13的旋转使两个支承位置相互交换。如图所示，内侧座支承正被传送到软管成形机上的卷筒纸的卷筒辊，而外侧座将一个装满卷筒纸的卷筒辊支承在待机位置上。
来自筒架上的内侧座的卷筒纸W被输送到实施本发明的卷筒纸拼接设备14上，然后卷筒纸继续被传送给一传统的悬挂式储存器16并最终进入软管成形机10中。
在所示的实施例中，拼接设备14包括一个大体上为箱形的敞开式机架，该机架包括一个基板18及图8中所示的两个竖直的侧板20，21。安装有一个上游侧卷筒纸导向辊22，它水平地延伸于侧板之间，并在侧板之间安装有一个水平的卷筒纸支承板24，如图6所示，支承板24的基本平坦的上表面25与导向辊22的最上外周缘水平对齐。
在侧板20，21之间还装有一个下游侧卷筒纸导向辊26，用于当卷筒纸离开拼接设备并向储存器16前进时对卷筒纸进行导向。
为了引导具有不同宽度的行进卷筒纸通过设备14，设有两个竖直的导向板28，29，它们平行于侧板20，21并分别靠近侧板中相应的一个，导向板28，29被安装在承载支架30，31上，承载支架30，31则由一个公用丝杠32支承，该丝杠32在侧板之间横向延伸，如图8所示。丝杠32包括反向螺纹部分，其上分别装有承载支架30，31中相应的一个，并在丝杠32的每一端部设置一个控制旋钮33，从而允许转动丝杠，借此调节侧板20，21之间的间距。如图7所示，在每个侧板的上游边缘处为了下述的目的而安装有角钢托架32。
如从图6和11中可以清楚地看到的，该设备包括一个安装在机架上的夹紧装置36以便有选择地将行进中的卷筒材料W夹紧在支承板24的上表面上，从而使卷筒材料停止前进。夹紧装置36包括一个具有位于其输出轴下端上的缓冲垫39的气缸38，从而使缓冲垫39可有选择性地抬高(图6)或降低(图11)。
如从图9和图10中可以清楚地看到的那样，该设备还进一步包括一个安装在机架上的卷筒材料剪切机构41，它横过支承板24的上表面25地作横向运动以便横向剪切被止动的卷筒材料，从而形成卷筒材料的末端。支承板24包括一个横向狭缝43，卷筒材料剪切机构41适于沿该狭缝运动，而狭缝43则限定出一个上游侧横向边缘44和一个下游侧横向边缘45，它们相互平行，其间的距离约为四分之一英寸。下游侧横向边缘45垂直于支承板的上表面25，如从图10中可清楚地看到的那样，它部分地被一个工具钢嵌入物46所限定。
卷筒材料剪切机构41包括一个承载板48，在其一侧可旋转地安装有一个夹紧轮49，该夹紧轮被设置成可碾压过被止动的卷筒材料，并沿狭缝43将其压紧在支承板24上，从而将靠近被剪切的卷筒材料末端的止动卷筒材料部分弄平。同时，承载板48可旋转地安装一个切割轮50，它被定位成可在卷筒材料剪切装置41穿过该处移动时剪切被止动的卷筒材料。切割轮50具有一个环形切割缘52，它伸入到狭缝43中，此环状切割缘52由位于切割轮外周边上的单个斜削面所确定，从而环形切割缘52与狭缝的下游侧横向边缘45接合。工具钢嵌入物46构成切割轮50与之接合的操作表面，以便防止由横向边缘46与切割轮之间的接触所造成的不适当的磨损。
切割轮50设置在承载板48上，以便与夹紧轮49在横向上分隔开，并且当剪切机构41横过卷筒材料地运动时，也就是如图8和9中所示从实线位置向虚线位置运动时，位于夹紧轮的后方。此外，卷筒材料剪切机构41还进一步包括一个驱动轮53，它同轴地且可旋转地连接到切割轮50上，并被设置在承载板48的与夹紧轮49及切割轮50所在侧相对的一侧。从而，当剪切机构41沿狭缝43运动以剪切卷筒材料时，驱动轮53将横向碾过卷筒材料末端部分中位于狭缝43的上游侧上的那一部分，从而转动切割轮50。
设置一个传动缸56用于使卷筒材料剪切机构41横跨支承板24的上表面25地往复运动，该传动缸安装在支承板的下方，如从图11中可清楚地看到的那样。同时，一个托架板58延伸通过狭缝43并与传动缸56及卷筒材料剪切机构41的承载板48相互连接。
传动缸56是一种具有传统结构的无杆气缸，气缸56内的活塞(图中未示出)与气缸56外部的托架板58相连，从而当活塞在气缸内往复运动时托架板沿狭缝运动。有一个密封机构(图中未示出)，用于在活塞运动时保持气缸内的气压。
设有一个新卷筒材料夹持组件60，用于可松开地支承位于其上的一个新卷筒材料的前端部分，新卷筒材料的前端相对于组件60及其下面的狭缝43位于一个预定的初始位置上。更具体地说，新卷筒材料夹持组件60包括一个具有一个基本上是平的下表面63的支承台板62，它被安装在一个气动传动缸64上以便可在一抬起位置(图6)和下降位置(图11)之间运动。台板62包括一个内部空气管路系统65，该系统通过管线66与一个真空源连接并与多个向下开口的真空杯67连通。
本发明的设备还进一步包括一个手持定位工具70，用于相对于该工具以一预定的取向临时支承新卷筒材料的前端部分。如由图4和5可清楚地看到的那样，该工具70包括一个把手71，它与限定出一个平坦的上表面73的上板72相连，新卷筒纸的前端部分最初被置于该上表面73上。工具70还包括一个横向朝向前方的基准边缘73，当用手将新卷筒材料放置在上表面72上时，该边缘73适于与新卷筒材料的前端对齐。工具70还进一步地有一个内部真空室75，它与一个真空源及多个朝上的真空杯76连通，这些真空杯可牢固地将卷筒材料W保持在上表面上。
工具70的上板72的后部包括横向臂78，它们限定出一个接合面79，用于在按图3所示的方式将工具插入到拼接设备时对工具精确定位。更具体地说，工具70适于按以下方式定位，即，它紧靠在新卷筒材料夹持组件60的支承台板62的下方，同时接合面79与竖直托架32接触。当工具70这样定位时，新卷筒材料的前端相对于新卷筒材料夹持组件60处于一个预定的初始位置处，即，前端正好在狭缝43的下游侧横向边缘45的正上方对齐。如下面将要进一步说明的那样，工具70中真空的解除及真空在支承台板62中的启动使得新卷筒材料的前向端部脱离工具70并被支承台板62所夹持，从而可随后将工具70从拼接设备中取出。
为使操作者能够控制拼接设备的操作，前控制面板(图2)包括一个用于控制将真空加在工具70上或加在支承台板62上的真空开关81。该面板还包括一个拼接机复位钮83，它使真空发生器停止动作。因此，如果新的卷筒材料被错误地定位，操作者可按动复位钮并重新启动。为了安全起见，还设置有一个拼接机预备按钮85，它用作一个被连接到一个编程的逻辑控制器上的解除保险按钮，在该按钮按下之前，拼接设备不能进行操作。此外，还设置有一个上游光学传感器86，它用于监测正从筒架12的内侧座上被输送的卷筒材料W是否快要用完，并设有一个用于监测在支承台架上是否有新的卷筒材料的第二个光学传感器87。
当做拼接的准备工作时，操作者将一卷新的卷筒纸置于筒架12的外侧座上，并用传统的切纸设备(图中未示出)切割该新卷的端部以便形成一个光滑笔直的切口。然后，将新卷筒纸的前端置于定位工具70上，使前端与该工具的向前基准边缘73对齐。当新卷筒纸的前端正确地定位在工具70上时，使真空作用在工具上，并将单面胶带T施加在新卷筒材料的端部上以使之从卷筒材料的端部向前延伸，如图5所示。然后将定位工具和新卷筒材料的端部插入到拼接机中，并利用设在拼接机中的基准面和定位工具由边缘73和竖直支架31进行定位。当新卷筒材料的端部被正确定位时，使定位工具中的真空系统停止工作并通过转动开关81立即使支承台板的真空系统启动。然后抽出定位工具并将其放置在一个支架上，直到需要进行下一个装载循环时再启用。
按下预备按钮85，通过一个编程的逻辑控制器解除拼接机的保险，当正在工作的卷筒辊上的材料被用光并且光学传感器86不再检测到存在正在用完的卷筒材料时，自动拼接工序开始。更具体地说，气缸38伸出并使缓冲垫39向下移动以夹紧即将用完的卷筒材料的末端，从而使即将用完的卷筒材料停止前进。但可以注意到，软管成形机10仍能利用来自悬挂式储存器16中的材料继续运转。用于检测位于其下面的新卷筒材料的端部的存在的第二光学传感器87被连接到编程逻辑控制器上，以便如果不存在新的卷筒材料时，即使按下了预备按钮85也会阻止解除回路的保险。
然后气缸56伸出，横跨被止动的即将用完的卷筒材料的端部地移动卷筒材料剪切机构41，以形成一个笔直的切口。作为这一操作的一部分，夹紧轮49被设置成横辗过被止动的卷筒材料并将其沿狭缝43压紧在支承板24的上表面25上，从而使邻近末端的停止的卷筒材料部分被弄平并被夹紧。同时，将切割轮50定位成可剪切停止的卷筒材料，并由驱动轮53使之旋转，当卷筒材料剪切机构横过卷筒材料地前进时，驱动轮53在狭缝的相对侧上横辗过卷筒材料，从而提高了切割轮的切割可靠性。
切割轮50是单斜削面的且能可靠地转动这一事实可确保整齐地进行切割并提供一个笔直的切边，同时用于恒定地将末端置于一个始终如一的基准位置处。此外，夹紧轮49确保能够可靠地切割破损的、有折痕的或起褶的纸张，因为它将纸张夹紧并使之足够平整，从而能可靠地进行切割。
在切割循环完成之后，启动气缸64，从而将支承台板62向下移动直到新卷筒材料的上游侧端部附着在用完的卷筒材料的下游侧端部上为止。这是通过将胶带T的暴露部分压向板24的上表面25并使之与用完的卷筒材料的被剪切端部相接触来达到的。然后支承台板62和缓冲垫39撤回，拉动卷筒材料的下游侧软管成形工序重新开始卷筒材料的送进。然后，转台式输送筒架12绕其轴线13旋转，交换内侧座及外侧座的位置，当储存器16内的悬挂的材料恢复到其完全伸展开的位置时，拼接循环结束。用完的卷筒材料的被剪切下来的端部由重力或用手除去。
对于熟悉与本发明相关的领域的人员来说，受益于前面的描述及相关附图所提供的技术，可以联想到本发明的许多种改型和其它实施例。例如，尽管上面的设备和方法如上面描述地具有独特的结构用于形成一个对接接头，但是可以理解，通过进一步向前延伸新卷筒材料的前端的预定初始位置并采用双面胶带，可以形成搭接接头。因此，必须理解，本发明并不局限于所公开的特定实施例，各种改型及其它实施例也包括在所附的权利要求的范围内。尽管这里采用了一些专用词，但它们仅用于广义地进行描述的意义上，并非出于限定的目的。
权利要求
1.一种用于在沿其行进路径上前进的快用完的卷筒材料的末端及新卷筒材料的前端之间形成接头的设备，包括一个包含有一上支承板的机架，该支承板具有一个基本上平坦的上表面，它用于当卷筒材料沿其行进路径前进时将该卷筒材料支承于其上；安装在机架上的夹紧装置，用于有选择地将前进的卷筒材料夹紧在支承板的上表面上，以便使其前进停止；一个安装在机架上的卷筒材料剪切机构，用于跨越支承板的上表面地横向运动，以横向剪切被止动的卷筒材料，从而形成一个末端；一个新卷筒材料夹持组件，用于可松开地将一个新的卷筒材料的前端部分支承于其上，新卷筒材料的前端部分包括一个前端，该前端相对于该组件位于一个预定的初始位置上；将新卷筒材料夹持组件安装在机架上的装置，用于在一个抬起位置和一个下降位置之间运动，在抬起的位置处，新卷筒材料的前端与被止动的卷筒材料的末端上方间隔一定的距离，在下降位置处，新卷筒材料停留在支承板的上表面上并与被止动的卷筒材料线性对齐；用于有选择地在抬起位置与下降位置之间移动新卷筒材料夹持组件的驱动装置，由此，当新卷筒材料夹持组件移动到所述下降位置时，可借助于连接胶带等将卷筒材料的末端与前端相互连接在一起。
2.如权利要求1所述的设备，其特征为，所述卷筒材料剪切机构包括一个被设置成剪切停止的卷筒材料的切割件，以及一个被设置成当卷筒材料剪切机构横跨支承板的上表面地运动时将停止的卷筒材料压到支承板的上表面上的单独的压紧件。
3.如权利要求2所述的装置，其特征为，支承板包括一个卷筒材料剪切机构适于沿其运动的横向狭缝；所述卷筒材料剪切机构的所述压紧件包括一个夹紧轮，该夹紧轮被设置成沿狭缝横跨过停止的卷筒材料地辊压并将其压在支承板的上表面上，从而使靠近其末端的停止的卷筒材料部分变得平整；所述切割件包括一个如此定位的切割轮，即当卷筒材料剪切机构横跨停止的卷筒材料运动时剪切停止的卷筒材料，切割轮具有一个环形切割缘，它伸入到所述狭缝中，所述狭缝限定出一个横向边缘，该边缘垂直于支承板的上表面；以及所述切割轮的所述环形切割缘由与所述狭缝的所述横向边缘接合的切割轮外周边上的一个单斜削面所限定，所述切割轮被设置成与所述夹紧轮横向间隔开；所述卷筒材料剪切机构还进一步包括一个与所述单独的切割轮同轴并可旋转地相连的驱动轮，该驱动轮被设置成当卷筒材料剪切机构横跨支承板地横向运动时，横辗过停放在所述支承板的上表面上并位于与停止的卷筒材料的末端相对的所述狭缝侧的停止的卷筒材料部分，从而转动独立的切割轮。
4.如权利要求1所述的设备，其特征为，进一步包括一用于使卷筒材料剪切机构横跨支承板的上表面地往复运动的驱动装置，该驱动装置包括一个传动缸与一个和所述传动缸及所述卷筒材料剪切机构相互连接的托架板。
5.如权利要求1所述的设备，其特征为，进一步包括一个用于相对于其按一个预定取向临时支承新卷筒材料的前端部分的工具，以及在设备机架上用于在预定位置可松开地支承该工具的装置，其中，新卷筒材料的前端相对于所述新卷筒材料夹持组件位于所述预定的初始位置上。
6.如权利要求5所述的设备，其特征为，进一步包括一个真空系统，用于有选择地在工具的预定取向上夹持新卷筒材料的前端部分，并将新卷筒材料的前端部分夹持在新卷筒材料夹持组件上，使新卷筒材料的前端位于所述预定的初始位置上。
7.如权利要求1或5所述的设备，其特征为，进一步包括一个用于使卷筒材料剪切机构横跨支承板的上表面地横向往复运动的驱动装置，该驱动装置包括一个与所述传动缸和所述卷筒材料切割机构相互连接的传动缸和托架板。
8.一种形成一个将沿其行进路径前进的用完的卷筒材料的末端与一个新卷筒材料的前端连接起来的接头的方法，包括以下步骤使一个长度有限的卷筒材料沿其行进路径前进，当其末端到达拼接位置时使卷筒材料停止前进，在拼接位置处横向剪切被停止的卷筒材料，从而形成停止的卷筒材料的末端，同时使一卷筒材料剪切机构动作，横向切过停止的卷筒材料，以及将一个新卷筒材料的前端定位在一个对齐的位置上，其中前端与停止的卷筒材料的末端线性对齐，然后将这两端连接在一起。
9.如权利要求8所述的方法，其特征为，所述卷筒材料剪切机构包括一个夹持件，它被设置成横跨用完的卷筒材料地移动并弄平该材料，还包括一个切割轮，它被设置成当卷筒材料剪切机构横跨卷筒材料地前行时剪切已被弄平的卷筒材料。
10.如权利要求8所述的方法，其特征为，定位步骤包括以预定的取向将新的卷筒材料的前端部分置于一个可移动的独立工具上，将该工具移入一个预定的位置，其中新卷筒材料的前端位于一个预定的初始位置上，该位置与用完的卷筒纸末端的上方隔开一定的间隔并与之对齐，在保持新卷筒材料的前端处于所述预定的初始位置的同时，将该工具抽出，以及把新卷筒纸的前端部分下降到所述的对齐位置。
全文摘要
一种在将用完的卷筒纸末端与一个新卷筒材料的前端之间形成接头的设备和方法。该设备包括用于接合并止动前进的卷筒材料的夹紧装置,以及一个横向移过并剪切被止动的卷筒材料的剪切机构。新卷筒材料夹持组件支承该新卷筒材料的前端部分,同时可被降低以便将末端与前端对齐,从而使它们可被胶带连接。剪切机构包括在由切割轮剪切之前弄平被止动卷筒纸的末端的夹紧轮。另外设有一个手持工具,用于精确而安全地将新卷筒纸的前端定位在新卷筒纸夹持组件上。
文档编号B65H19/18GK1256239SQ9912286
公开日2000年6月14日 申请日期1999年12月7日 优先权日1998年12月7日
发明者戴维·厄尔·罗兹, 小威利斯·奥股斯塔斯·乌谢尔 申请人:索诺科产品有限公司