專利名稱：用于展開纖網(wǎng)材料卷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖網(wǎng)材料的處理。本發(fā)明尤其涉及纖網(wǎng)材料卷的展開。
背景技術(shù)：
在加工纖網(wǎng)材料過程中生產(chǎn)了大材料卷。這些大卷隨后被加工成成品。將該卷轉(zhuǎn)換加工成成品或半成品要求運輸和展開纖網(wǎng)材料卷。
纖網(wǎng)轉(zhuǎn)換加工方法包括一個展開裝置，其設(shè)計用來展開一個水平定向的卷，以在水平方向?qū)⒗w網(wǎng)導(dǎo)向給轉(zhuǎn)換加工設(shè)備。水平卷可為芯驅(qū)動，其可沿著縱向軸線受到壓縮并在卷的端表面上驅(qū)動。卷也可使用與卷的外表面接觸的皮帶進行驅(qū)動。低密度的卷也受到表面驅(qū)動的負面影響。例如，一個直徑為250cm、寬255cm、重1600kg的卷在100cm的圓周弧范圍內(nèi)可用5條皮帶支持，每條皮帶寬15cm。這種驅(qū)動在支持面積上產(chǎn)生了20,700N/m2的壓力。這些壓力可改變薄頁紙幅的展開速度、可扭曲纖網(wǎng)和降低由纖網(wǎng)制成的成品質(zhì)量。
水平卷的橫截面可獲得卵形而不是所期望的圓形橫截面。直徑250cm的卷中通常具有15cm至20cm的偏心。展開一個卵形的卷存在著問題，因為卷的質(zhì)量對于縱向軸線不平衡。因為由旋轉(zhuǎn)的卷而產(chǎn)生的力隨不平衡質(zhì)量波動，這種不平衡導(dǎo)致在展開機構(gòu)上的額外張力。這些力與卷中存在的不平衡程度和卷的轉(zhuǎn)速成正比。因此，嚴重不平衡的卷必須被緩慢展開以避免使展開裝置經(jīng)受損壞力。此外，展開不平衡卷可使纖網(wǎng)的速度和張力波動很大。這些速度和張力波動會導(dǎo)致纖網(wǎng)破裂和生產(chǎn)時間的損失。此外，不平衡卷的影響在較高的速度下更嚴重，所以必須放慢展開速度以降低纖網(wǎng)破裂的發(fā)生。不平衡卷可以可靠地展開的速率限制了下游工序的速率。纖網(wǎng)速度和張力的波動會影響轉(zhuǎn)換加工的產(chǎn)品的質(zhì)量和均勻性。
纖網(wǎng)速度和張力的波動也損害了纖網(wǎng)處理機的能力，即不管張力和速度上的波動接合多個材料卷而無需停止展開工序或無需在接合設(shè)備上大量投資以能夠自動接頭的能力。本領(lǐng)域已知的接合方法要求纖網(wǎng)在接合的時候速度匹配。不能保持一致的纖網(wǎng)速度因此要求纖網(wǎng)停下來并且在某些情況下將各卷接合到一起的整個過程將導(dǎo)致生產(chǎn)時間的損失。
在停車后，必須將生產(chǎn)設(shè)備加速回生產(chǎn)速度，在此期間損失了更多的生產(chǎn)率。接下來，必須從成品中去除纖網(wǎng)的接合部分。由于在接合前后速度上的波動，其通常需要去除很多產(chǎn)品以確保去除了接合部分。這導(dǎo)致材料損失很大。
本發(fā)明提供了一種用于展開一個纖網(wǎng)材料卷的方法和裝置，其將能夠在高速展開纖網(wǎng)的同時保持纖網(wǎng)速度和張力波動的狹窄限制。
本發(fā)明還提供了一種用于展開一個纖網(wǎng)的方法和裝置，其包括一種接合多個纖網(wǎng)而無需停止展開工序的可靠方法。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種用于展開一個纖網(wǎng)材料卷的裝置和方法。將卷的軸線垂直定向，同時將卷展開。在一個實施方案中，所述方法包括以下步驟旋轉(zhuǎn)垂直定向的纖網(wǎng)材料卷、確定預(yù)定的纖網(wǎng)張力和根據(jù)預(yù)定纖網(wǎng)張力調(diào)節(jié)纖網(wǎng)速度。本方法也可在包括一個設(shè)計用來旋轉(zhuǎn)一個垂直定向的纖網(wǎng)材料卷的傳動元件；一個適于測量纖網(wǎng)張力的傳感器；和一個適于根據(jù)纖網(wǎng)張力調(diào)節(jié)纖網(wǎng)速度的控制器的裝置上進行。
在另一個實施方案中，該方法包括以下步驟旋轉(zhuǎn)垂直定向的卷；確定預(yù)定的纖網(wǎng)速度；和根據(jù)預(yù)定的纖網(wǎng)速度調(diào)節(jié)纖網(wǎng)速度。該實施方案可在包括一個用來旋轉(zhuǎn)一個垂直定向的纖網(wǎng)材料卷的傳動元件；一個適于測量纖網(wǎng)速度的傳感器；和一個適于根據(jù)預(yù)定的纖網(wǎng)速度調(diào)節(jié)纖網(wǎng)速度的控制器的裝置上進行。
在另一個實施方案中，該方法包括以下步驟確定預(yù)定張力和預(yù)定速度和根據(jù)預(yù)定張力和/或預(yù)定速度調(diào)節(jié)纖網(wǎng)速度。
在另一個實施方案中，該方法包括以下步驟部分展開一個第一垂直定向的卷；準備一個來自第二垂直取向的卷的第二纖網(wǎng)；根據(jù)第一纖網(wǎng)的速度旋轉(zhuǎn)第二卷；將第二纖網(wǎng)與第一纖網(wǎng)接觸和將第一纖網(wǎng)的剩余部分與纖網(wǎng)的展開部分分離。


圖1示意性地顯示一個依照本發(fā)明的展開裝置。
圖2示意性地顯示依照本發(fā)明的展開工位的橫截面。
圖3a至3d示意性地顯示用于接合連續(xù)展開操作的多個纖網(wǎng)材料卷的依照本發(fā)明的一種裝置的平面視圖。
圖4示意性地顯示一個S纏繞纖網(wǎng)傳動。
定義織物側(cè)在纖網(wǎng)加工過程期間濕法纖網(wǎng)與纖網(wǎng)制造機械的干燥織物相接觸的一側(cè)。
卷纖網(wǎng)材料繞縱向軸線卷繞的圓柱體，具有一個圓柱形圓周表面和兩個端面。垂直定向的卷具有一個下部端面、一個上部端面和一個圓周表面。
纖網(wǎng)材料具有在兩個正交方向上的尺寸遠大于在第三正交方向上的尺寸的任何材料。
展開工位適于在與其中纖網(wǎng)繞卷的縱向軸線進行卷繞的方向成一定角度的反方向上旋轉(zhuǎn)一個纖網(wǎng)材料卷的設(shè)備。
垂直定向基本上垂直于水平面定向。
基本上垂直是指垂直定向的物體極其接近垂直于水平以使一個物體垂直于水平。
網(wǎng)側(cè)濕法纖網(wǎng)與纖網(wǎng)制造機械的成形網(wǎng)相接觸的那一側(cè)。成形網(wǎng)為在纖網(wǎng)加工工序期間纖網(wǎng)加工纖維漿液最初被沉積在一個纖網(wǎng)加工機上的那部分。
發(fā)明詳述圖1圖示說明適于執(zhí)行本發(fā)明的方法的裝置。旋轉(zhuǎn)傳動元件100、接觸并旋轉(zhuǎn)卷10，從而展開纖網(wǎng)11。纖網(wǎng)11可被至少一個纖網(wǎng)支持元件410所支持。纖網(wǎng)11中的張力用張力傳感器160進行感測。一個控制器(未示出)計算纖網(wǎng)張力誤差作為所感測的纖網(wǎng)張力和預(yù)定的纖網(wǎng)張力之間的差異。然后，控制器調(diào)節(jié)纖網(wǎng)11的速度以將纖網(wǎng)張力誤差降至零。
在另一個實施方案中，裝置包括一個直徑傳感器170以測量卷10的直徑。直徑傳感器170可包括一個接觸元件，當卷被展開時該元件與卷10的外緣保持接觸。然后檢測接觸元件的位置并用來確定卷10的直徑。可供選擇地，直徑傳感器170可為固定的并可采用一種非接觸的方法來確定卷10的邊緣位置。直徑檢測方法的非限制性實施例包括超聲脈沖、非校準的電磁束或脈沖或者激光束或脈沖。購自俄亥俄州Dayton的Hyde Park Electronics Inc.的Hyde Park SUPERPROX SM556A-400LE為一個確定卷10直徑的示例性傳感器。
裝置可包括一個轉(zhuǎn)動傳感器175以確定卷10的旋轉(zhuǎn)速度。卷10的轉(zhuǎn)速可借助于一個速度解析器、轉(zhuǎn)速表或本領(lǐng)域已知的其它方法來確定。用于確定卷轉(zhuǎn)速的一種示例性傳感器為購自威斯康星州Milwaukee市的Rockwell Automation公司的Allen Bradley 845H編碼器。
本發(fā)明的裝置和方法可用來從任何大小的卷10上展開任何種類的纖網(wǎng)材料11。本方法尤其適用于展開高蓬松度、低密度(＜10g/cm3)薄紙的大卷10。卷繞著縱向軸線進行卷繞。卷10可繞著一個與縱向軸線重合的芯13進行卷繞、或者可為無芯的。
通常按其軸線為水平的(平行于水平面)卷繞卷10。用本發(fā)明的方法所展開的卷10的卷繞軸線是垂直定向的。這種軸線定向可通過將設(shè)備或本領(lǐng)域已知的其它部件豎立起來來實現(xiàn)。豎立指的是將材料卷10從其中卷10的縱向軸線為水平的位置重新定向成其中縱向軸線基本上為垂直的位置。
卷10的尺寸對于本發(fā)明的實施并不關(guān)鍵。裝置和方法可用來展開寬度和直徑僅幾厘米的卷10。可供選擇地，本方法和裝置可用來展開尺寸為幾米的卷10。本發(fā)明的方法和裝置尤其適用于展開寬度和直徑為約250cm的纖網(wǎng)材料卷10。申請人相信，本發(fā)明的方法和裝置可展開能生產(chǎn)出來的任何直徑的卷。
裝置包括至少一個適于接觸和旋轉(zhuǎn)纖網(wǎng)材料11的卷10的傳動元件100。傳動元件100可接觸卷10的任何表面。傳動元件100可接觸以下表面的至少一部分卷10的下表面、卷10的上表面、卷10的圓周表面或卷10的芯13的內(nèi)表面。采用多個傳動元件100并接觸卷10的多個表面的至少一部分的實施方案也是可能的。
垂直定向的卷具有特有的壓緊力和芯滑動力。壓緊力為使卷10的繞圈能夠彼此滑過必須被克服的力，就像一個復(fù)式管望遠鏡的管彼此滑過一樣。芯滑動力為使卷10的最里面的繞圈相對于芯13滑動必須被克服的力。如果重力足以克服卷10的壓緊力，則卷10被認為可伸縮的。同樣，如果重力不足以克服卷10的壓緊力，則卷10被認為是不可伸縮的?？缮炜s的卷10的下表面典型地需要被完全支撐，而不可伸縮的卷10的下表面不需要完全支撐。
用于不可伸縮的卷的裝置可包括一個作為傳動元件100一部分的芯支撐元件120。芯支撐元件120可在被插入卷芯13中后徑向膨脹。這種膨脹將卷10的質(zhì)量結(jié)合到傳動元件100上。傳動元件100然后可通過對芯支撐元件120施加扭力使卷10旋轉(zhuǎn)。扭力可通過本領(lǐng)域已知的任何部件施加。作為非限制性的實施例，芯支撐元件120可皮帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動或直接傳動。芯支撐元件120可完全貫穿卷芯13，或可供選擇地，僅穿過芯13的一部分。
在一個實施方案中，裝置包括一個穩(wěn)定元件150，其適于穩(wěn)定被垂直定向的卷10的上端。對于展開卷繞在芯13上的卷10而言，穩(wěn)定元件150適于在展開期間接合芯13，然后以拿走芯13以及隨后將卷10放在展開工位上的方式向外移出。作為一個非限制性實施例，可采用一個吊式拱架系統(tǒng)，其具有在相互正交的x-y和z方向上移動穩(wěn)定元件150的能力?？晒┻x擇地，穩(wěn)定元件150可以只是在z方向上移動。在這個實施方案中，穩(wěn)定元件150下移以接合并穩(wěn)定芯13。當需要移除芯13時，穩(wěn)定元件150上移脫離芯13。也可將穩(wěn)定元件150構(gòu)型成沿著從未與芯13接觸的脫離位置到與芯13接觸的接合位置的路徑移動?？刹捎脷鈩涌ūP、旋轉(zhuǎn)式偏心卡盤或任何其它徑向膨脹的裝置來可靠地接合卷10的芯13。
穩(wěn)定元件150可適于接觸卷10上表面的一部分。穩(wěn)定元件150可被單獨使用或與如上所述的上部芯穩(wěn)定器一起使用。除了穩(wěn)定卷10之外，穩(wěn)定元件150也可被提供動力并起到傳動元件的作用。
重新定向圖1圖示說明用于將纖網(wǎng)11的平面從垂直重新定向到水平的裝置。當纖網(wǎng)11展開并朝向下游工序被發(fā)送時，將纖網(wǎng)11從垂直重新定向到水平面是有利的。這種重新定向可通過確定纖網(wǎng)11繞著一個傾斜的纖網(wǎng)轉(zhuǎn)向元件400的路徑來實現(xiàn)。然后纖網(wǎng)11繞著一個具有一條水平軸線的第二纖網(wǎng)轉(zhuǎn)向元件420發(fā)送，并且最終的纖網(wǎng)11平面將也是水平的。
第一轉(zhuǎn)向元件400和第二轉(zhuǎn)向元件420可為當纖網(wǎng)繞轉(zhuǎn)向元件經(jīng)過時能夠隨纖網(wǎng)11轉(zhuǎn)動的滾動元件。轉(zhuǎn)動元件400、420中的任一個或者兩個都可以是能夠給予纖網(wǎng)11動力的傳動元件。作為一個非限制的實施例，滾動纖網(wǎng)轉(zhuǎn)向元件400、420可由碳纖維跨和由滾動元件軸承支撐的轂構(gòu)成。
應(yīng)將轉(zhuǎn)向元件400、420的滾動阻力降到最小以減小移動纖網(wǎng)11上的阻力。阻力過大可能損壞或打斷纖網(wǎng)11。也應(yīng)該將轉(zhuǎn)向元件400、420的慣量減至最小以在纖網(wǎng)11已經(jīng)停止后降低轉(zhuǎn)向元件繼續(xù)轉(zhuǎn)動的程度。在纖網(wǎng)11已停止后轉(zhuǎn)向元件400、420的繼續(xù)運動也會損壞或打斷纖網(wǎng)11。
應(yīng)控制傳動轉(zhuǎn)向元件400、420的速度以使給予纖網(wǎng)11的阻力不超過所需的水平。當纖網(wǎng)11起動和停止時，也應(yīng)該控制速度以降低纖網(wǎng)11和轉(zhuǎn)向元件400、420之間的相對運動。
轉(zhuǎn)向元件400、420可為槽紋輥。槽紋輥可為單向上升的，槽紋在纖網(wǎng)行進的方向上螺旋上升?？晒┻x擇地，槽紋輥可為單向下降的，槽紋在纖網(wǎng)行進的方向上螺旋下降?？晒┻x擇地，槽紋輥可為中心開槽的。中心槽紋輥在輥中間的任一側(cè)具有凹槽紋，朝向中間傾斜。
可供選擇地，轉(zhuǎn)向元件400、420相對于移動的纖網(wǎng)11可為固定的。轉(zhuǎn)向元件400、420可包括一個壓力通風(fēng)系統(tǒng)、一個氣源430和位于纖網(wǎng)11下面的那部分周邊中的轉(zhuǎn)向元件400、420的周邊上排列的多個孔口。當打開氣源時，氣流穿過通風(fēng)系統(tǒng)沖出孔口，并當纖網(wǎng)11移過轉(zhuǎn)向元件400、420時支撐起纖網(wǎng)11。與滾動轉(zhuǎn)向元件相比，空氣轉(zhuǎn)向元件使纖網(wǎng)11經(jīng)受更低水平的阻力，因為纖網(wǎng)11是在一個支撐的空氣墊上行進，并且纖網(wǎng)11的運動不需要克服滾動轉(zhuǎn)向元件的摩擦阻力。
當纖網(wǎng)11從卷10上展開時，其被發(fā)送到下游設(shè)備上。如上所述，必須將纖網(wǎng)11的平面定向到水平方向上。當纖網(wǎng)11從展開工位行進到下游設(shè)備時也必須支撐纖網(wǎng)11。支持物之間的纖網(wǎng)跨距將隨待加工的纖網(wǎng)性質(zhì)和加工本身的要求而變。
在一個非限制性的實施方案中，輕纖網(wǎng)11在輸送中必須被支撐，以防止纖網(wǎng)11起皺、松垂和卷邊。支撐纖網(wǎng)11使得纖網(wǎng)11的無支撐跨距不超過纖網(wǎng)11寬度的三倍將降低這些令人不快的狀況的發(fā)生。就是說，對于寬度w的纖網(wǎng)11，支持物間的間距應(yīng)該不超過3w。更具體地講，該間距不應(yīng)超過2w。還更具體地講，該間距應(yīng)該不超過1w。
當下游的轉(zhuǎn)換加工設(shè)備加工起皺的纖網(wǎng)11時，纖網(wǎng)11的起皺，即纖網(wǎng)11的一部分折疊在纖網(wǎng)11本身上，會導(dǎo)致次品。支持物之間的松垂會導(dǎo)致纖網(wǎng)11定位誤差和下游的次品。卷邊，即纖網(wǎng)11的邊緣卷曲在纖網(wǎng)平面之外表示局部纖網(wǎng)張力過大并可拉緊纖網(wǎng)11導(dǎo)致下游產(chǎn)品的變化水平超標。在加工較硬纖網(wǎng)的另一個實施方案中，跨距可更長一些。
纖網(wǎng)11應(yīng)該用如上所述的輕滾動元件進行支撐以降低纖網(wǎng)11上的阻力。在另一個實施方案中，纖網(wǎng)11可被支撐在如上所述的氣墊元件上，以將纖網(wǎng)11的接觸表面降至最小。
卷輸送可在圖2所示的輸送元件180上或無需輸送元件180將垂直定向的卷輸送到展開工位。在一個輸送元件180上輸送卷10降低了輸送期間損壞卷10的可能性，因為輸送設(shè)備接觸輸送元件180而不是接觸卷10本身?？蓪⑤斔驮?80構(gòu)型成支撐卷10的整個下表面或該表面一部分、或者僅卷10的芯13的形式。
輸送元件180可適于隨卷10旋轉(zhuǎn)。在該實施方案中，卷10可通過卷10的下表面和旋轉(zhuǎn)輸送元件180之間的接觸被至少部分傳動。這個接觸表面有利地提供了一個用于驅(qū)動卷旋轉(zhuǎn)的相對不可壓縮的巨大表面。卷10的下表面通過重力和纖網(wǎng)11和輸送元件表面之間的摩擦與輸送元件180發(fā)生聯(lián)系。輸送元件180可用本領(lǐng)域已知的任何部件進行旋轉(zhuǎn)。作為非限制性的實施例，輸送元件180可用摩擦輥進行傳動，其可為帶傳動、鏈傳動或直接傳動。在每一種情況下，控制器均控制傳送元件180的速度。
卷10也可通過將卷10的圓周表面與傳動帶或一個摩擦輥接觸進行驅(qū)動。也可采用組合的多個傳動元件100來旋轉(zhuǎn)卷10。卷10可通過傳動元件100和下表面、上表面、卷芯13的內(nèi)表面和圓周表面的至少一部分接觸進行驅(qū)動。
裝置可包括一個圖2所示的平衡元件190，其適于偏移卷10質(zhì)量的至少一部分。平衡元件190可由一個杠桿和支點、一個螺旋千斤頂或本領(lǐng)域已知的其它提升部件構(gòu)成。平衡元件190可用來改變支撐結(jié)構(gòu)上卷10的重量分布。平衡元件190抬高卷10的芯13，使得卷不再接觸工作臺。對于具有足夠的芯滑動力水平和足夠的壓緊力水平的卷而言，卷10的支撐可被集中在芯支撐120上，而不是被集中在卷支撐臺上。
將卷10的支撐集中在芯支撐120上降低了作用在卷10的下表面上被折疊起來任何卷層上的壓力。通過偏移卷10的質(zhì)量，可降低折疊層上的壓力，使得折疊將伸直而不會撕裂纖網(wǎng)11。
不可伸縮的卷可在一個具有階梯芯支撐120或凸狀上表面182的傳輸元件180上進行傳送和展開，使得傳輸元件180僅接觸卷10的芯13。表面可凸起小至十分之幾毫米，大到幾厘米(這個數(shù)量是從元件的邊緣到傳輸元件180的中心量得的高度差)。凸狀的輸送元件180降低了由卷10上的不良卷繞產(chǎn)生的纖網(wǎng)撕裂的發(fā)生。在某些情形下，卷10的繞圈彼此不完全平行。繞圈的邊緣在卷10被垂直定向時可能發(fā)生折疊，使得里面的繞圈依靠在折疊部分上。當卷被展開時，內(nèi)部繞圈的重量會引起纖網(wǎng)11的撕裂。如果折疊的繞圈和折疊的層上的任何重量可被展開而未撕裂，則僅由它的芯13支撐并放置在一個凸出表面上的卷10的內(nèi)部繞圈受到的力很小。
輸送元件180可適于用氣墊來支撐卷10。輸送元件180可具有一個空氣通風(fēng)系統(tǒng)和在卷接觸表面上的多個孔口184?？諝饪赏ㄟ^一個連接到輸送元件180的旋轉(zhuǎn)軸線上的旋轉(zhuǎn)接頭被送入空氣通風(fēng)系統(tǒng)中。當空氣排出多個孔口184時，卷10被升高并支撐在一個逸出空氣墊上。氣墊使外層的折疊部分能夠自由地伸直，不會因內(nèi)層施加的力而撕裂。
輸送元件180的空氣通風(fēng)系統(tǒng)可為多室的。氣源還可包括一個具有每個腔室的不連續(xù)供給線的歧管和在每個供給線上的控制閥。當卷10展開時，外部腔室的孔口將被打開?？蓽p少或完全關(guān)掉供給外部腔室的空氣以減少壓縮空氣的消耗量。
可旋轉(zhuǎn)卷10并同時使輸送元件180保持靜止不動。當需要降低卷10的轉(zhuǎn)速或完全停止旋轉(zhuǎn)時，可通過關(guān)掉氣源除去氣墊。這使卷10能夠落在表面上并使卷端面和元件表面之間接觸，導(dǎo)致在卷10上施加有制動力。
展開方法在一個實施方案中，本方法包括在預(yù)定張力下在纖網(wǎng)11中保持張力的步驟。預(yù)定張力根據(jù)纖網(wǎng)材料的物理屬性而定。對于一種薄頁紙幅11，預(yù)定張力在纖網(wǎng)寬度上可為約2N/cm。更具體地講，當纖網(wǎng)11被展開時，纖網(wǎng)張力在纖網(wǎng)寬度上可被保持在小于0.5N/cm。當展開低密度薄紙時，低纖網(wǎng)張力(＜2N/cm)可降低纖網(wǎng)破損的發(fā)生。這些紙可在很低的張力(＜0.5N/cm)下展開，以在其被展開時降低纖網(wǎng)11中起皺和卷邊的發(fā)生。
工序操作員可通過一個計算機化的操作員界面、或可供選擇地通過一個電位計、指輪開關(guān)或本領(lǐng)域已知的其它輸入部件將預(yù)定張力輸入到一個控制器中?？赏ㄟ^繞一個適于幫助纖網(wǎng)張力測量的垂直輥纏繞垂直定向的纖網(wǎng)11監(jiān)測實際張力。輥具有裝入輥端支撐的測力傳感器。購自俄亥俄州Cleveland市的Comptrol Inc.、型號為BB30P12k和BB30N12K的Comptrol Tensioncell測力傳感器為適于此目的的示例性測力傳感器。可檢測因纖網(wǎng)張力在輥上產(chǎn)生的力并且通過一個控制器從該力和繞輥卷繞的纖網(wǎng)幾何尺寸計算纖網(wǎng)張力?？刂破魅缓蟊容^實際的和預(yù)定的纖網(wǎng)張力，確定這兩個張力間的差異作為纖網(wǎng)張力誤差。控制器然后可調(diào)節(jié)纖網(wǎng)11的速度將纖網(wǎng)張力誤差降至零。
纖網(wǎng)11的速度可通過調(diào)節(jié)傳動元件100或各傳動元件的旋轉(zhuǎn)速度進行調(diào)節(jié)?？晒┻x擇地，纖網(wǎng)11的速度可通過調(diào)節(jié)一個S纏繞的傳動元件的速度進行調(diào)節(jié)。圖4所示的S纏繞傳動元件包括兩個垂直定向的輥。至少一個輥為動力輥。纖網(wǎng)11可繞著輥對前進使得動力輥的旋轉(zhuǎn)通過纖網(wǎng)和輥之間的接觸被賦予給纖網(wǎng)11。調(diào)節(jié)輥的速度，然后調(diào)節(jié)纖網(wǎng)的速度。
可控制纖網(wǎng)11的速度來保持預(yù)定的纖網(wǎng)速度。控制纖網(wǎng)11的速度包括確定纖網(wǎng)11的預(yù)定速度、確定纖網(wǎng)11的實際速度、確定預(yù)定的和實際的速度之間的差異作為速度誤差和確定纖網(wǎng)11的速度以將纖網(wǎng)速度誤差降至零。在正常的操作條件下，在可接受的控制范圍內(nèi)可將纖網(wǎng)速度保持在預(yù)定速度?？蓪⒗w網(wǎng)速度保持在約200米/分鐘。更具體地講，可將纖網(wǎng)速度保持在750米/分鐘。仍然更具體地講，可將纖網(wǎng)速度保持在1000米/分鐘。根據(jù)下游設(shè)備的性能能力，可將纖網(wǎng)速度保持超過1600米/分鐘。
纖網(wǎng)速度為卷10的轉(zhuǎn)速和卷10的圓周的函數(shù)。因為當卷10展開時卷10圓周變小，卷10的轉(zhuǎn)速必須提高以保持纖網(wǎng)速度恒定。轉(zhuǎn)速提高可在不連續(xù)的步驟內(nèi)進行或者可連續(xù)地增加。按步驟提高速度將導(dǎo)致纖網(wǎng)11的速度和張力波動較大，因為速度變化將是不連續(xù)的，盡管圓周變化將是連續(xù)的。
用卷10的轉(zhuǎn)速和卷10的直徑作為輸入值計算纖網(wǎng)速度。在一個實施方案中，用一個如上所述的傳感器測量直徑。測量從傳感器到卷10邊緣的距離并計算直徑。要降低卷直徑的波動影響，計算可采用距離測量值的滾動平均值而不是不連續(xù)的測量值。滾動平均值為一組計時測量值的平均值。平均值被認為是滾動的，因為當增加一個新值時將去掉組中最舊的值。因此，平均值總是相同數(shù)目的值和最近的值。如上所述測量轉(zhuǎn)速并且接下來作為卷10的直徑和卷10的轉(zhuǎn)速的函數(shù)計算該速度。
在另一個實施方案中，確定初始的卷直徑并輸入到控制器中?？刂破鹘又谜归_工位的角位移與一個已知直徑的下游輥的角位移之間的比率計算卷直徑的變化。然后作為卷10的計算出的直徑和卷10的轉(zhuǎn)速的函數(shù)計算纖網(wǎng)11的速度。
如上所述，纖網(wǎng)11的張力部分地為展開工位和下游設(shè)備之間的速度差的函數(shù)?？赏ㄟ^卷10展開時以逐漸升高的速率旋轉(zhuǎn)展開工位來保持纖網(wǎng)速度恒定，和改變下游設(shè)備的速度來保持纖網(wǎng)張力的正確水平來控制張力?？晒┻x擇地，可將下游設(shè)備速度保持在一個恒定的所需水平以及可改變卷10的旋轉(zhuǎn)以保持纖網(wǎng)11中預(yù)定速度和張力。在另一個方案中，纖網(wǎng)11的張力可用如上所述的S纏繞輥來控制。
纖網(wǎng)11也可根據(jù)預(yù)定的纖網(wǎng)速度來展開，無需考慮纖網(wǎng)張力。在這個實施方案中，將預(yù)定的纖網(wǎng)速度輸入到控制器中并控制卷10的旋轉(zhuǎn)來達到和保持預(yù)定速度。預(yù)定速度可為一個不變值，或者可依照下游設(shè)備的速度進行推算。
卷10的旋轉(zhuǎn)從其開始直到卷10完全被展開可為連續(xù)的。旋轉(zhuǎn)可以一種間歇方式進行，隨下游工序的需要規(guī)定停止和開動。術(shù)語連續(xù)的和間歇的指的是與纖網(wǎng)11的展開有關(guān)的意向。因此，連續(xù)展開指的是從開始到完成展開纖網(wǎng)11的意向，以及間歇指的是在預(yù)定的時間段內(nèi)展開纖網(wǎng)11的意向，在各時間段之間停止展開。在連續(xù)和間歇展開過程中，該方法便于在展開過程中纖網(wǎng)11發(fā)生斷裂的情況下停止轉(zhuǎn)動。
接合本發(fā)明的展開裝置有助于將一個卷10接合到另一個卷上。接合的定義是將后面的卷20的纖網(wǎng)21附連到前面的卷10的纖網(wǎng)11上，使得第一和第二卷的纖網(wǎng)可發(fā)送到下游設(shè)備而不會中斷纖網(wǎng)11。接合可在纖網(wǎng)處于運動時(自動接頭)或在纖網(wǎng)被停止時進行。
接合卷而不停止工序降低了坡降和坡升回加工速度的需要，使轉(zhuǎn)換加工生產(chǎn)率更高。利用更多的時間將卷轉(zhuǎn)換加工成成品以及花費較少的時間啟動和停止工序。
圖3a至3d圖示說明用于接合多個纖網(wǎng)材料11的卷10的一種裝置的一個實施方案。在這個實施方案中，操作者通過展開一層或多層纖網(wǎng)11以及將前緣切成“V”形來準備第二卷20，或者可垂直于縱向切割纖網(wǎng)11。然后將多孔的雙面粘結(jié)膠帶粘到第二纖網(wǎng)21上。當?shù)谝痪?0上剩余預(yù)定量的纖網(wǎng)11時，第一卷10被移動到一個新位置，在初始展開位置的上游。第二卷20被放置在第一卷10騰出的位置上。第二卷20進行加速使得在卷20的外圓周處的纖網(wǎng)21的速度與第一纖網(wǎng)11的展開速度匹配。一個繞樞軸轉(zhuǎn)動的接合輥300移動第一纖網(wǎng)11與旋轉(zhuǎn)的第二卷20接觸。當?shù)诙w網(wǎng)21前緣上的粘結(jié)膠帶接觸第一纖網(wǎng)11時，這兩個纖網(wǎng)彼此粘結(jié)并且第二纖網(wǎng)21開始展開。第一纖網(wǎng)11然后用一個切斷桿(未示出)切斷或通過放慢第一卷10的旋轉(zhuǎn)而斷開。在一個非限制性的實施方案中，纖網(wǎng)通過采用一個切斷桿和制動第一卷10的旋轉(zhuǎn)相組合來斷開?？晒┻x擇地，雙面粘結(jié)膠帶可在一個遠離纖網(wǎng)21前緣的位置處被放置在第二纖網(wǎng)21上。
在另一個實施方案中，可通過以大于下游工序速度的纖網(wǎng)速度展開第一纖網(wǎng)11將第一纖網(wǎng)11堆積在一個本領(lǐng)域已知的懸掛系統(tǒng)中。當在懸掛系統(tǒng)中堆積了足夠數(shù)量的第一纖網(wǎng)11時，可停止第一卷10、如上所述接合第一和第二纖網(wǎng)、從已接合的纖網(wǎng)上分離第一纖網(wǎng)11的剩余部分和第二卷20旋轉(zhuǎn)展開第二纖網(wǎng)21。
可供選擇地，纖網(wǎng)11可通過以下步驟進行接合準備如上所述的用于接合的第二纖網(wǎng)21、然后停止第一卷10、如上所述接合第一和第二纖網(wǎng)、分離第一纖網(wǎng)11和開始旋轉(zhuǎn)第二卷20。
多層本發(fā)明的裝置可適于幫助多個纖網(wǎng)同時展開。這些多個纖網(wǎng)然后可被轉(zhuǎn)換加工成具有至少兩層的多層紙制品。對于成品中所需的每一層，當轉(zhuǎn)換加工工序進行時提供了兩個展開工位和接合裝置來供自動接頭之用。用于每層的裝置也可包括一個測力支撐輥、所需的纖網(wǎng)支持物、一個傾斜元件和后面的水平元件以將每層的纖網(wǎng)11定向到一個水平面上。用于多個層的裝置可以單一標高并列設(shè)置，或者裝置可以多個標高進行設(shè)置?？梢粋€在另一個上面堆疊多個標高的裝置以幫助轉(zhuǎn)換加工工序和/或降低總的占地面積需求。
可采用單個控制器來監(jiān)測多個纖網(wǎng)中的張力并因此調(diào)節(jié)多個卷10的旋轉(zhuǎn)。可供選擇地，對于每個層的卷，可分別采用控制器。
成品中紙層的“網(wǎng)側(cè)”方向可用轉(zhuǎn)向元件的幾何尺寸進行控制。當纖網(wǎng)展開時，每個層的網(wǎng)側(cè)將具有相同的方向。每個纖網(wǎng)11通過將纖網(wǎng)11從其中運動方向平行于地面的豎直方向發(fā)送到其中運動方向垂直于地面的豎直方向、再發(fā)送到其中運動方向平行于地面的水平方向進行重新定向。垂直于地面和朝著地面發(fā)送一個纖網(wǎng)11和垂直于地面并遠離地面發(fā)送另一個纖網(wǎng)11，每個纖網(wǎng)11的網(wǎng)側(cè)可被設(shè)置成兩層產(chǎn)品的外表面。在另一個實施方案中，網(wǎng)側(cè)可被設(shè)置成兩層產(chǎn)品的內(nèi)表面。在另一個實施方案中，第一層的網(wǎng)側(cè)可與第二層的織物側(cè)以面對面的關(guān)系設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種展開垂直定向的纖網(wǎng)材料卷的方法，所述卷具有上表面、下表面和圓周表面，所述方法的特征在于包括以下步驟a)旋轉(zhuǎn)所述垂直定向的卷；b)確定預(yù)定的纖網(wǎng)張力；c)根據(jù)所述預(yù)定張力來調(diào)節(jié)所述纖網(wǎng)的速度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中旋轉(zhuǎn)所述垂直定向的卷的步驟包括間歇地旋轉(zhuǎn)所述卷。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中旋轉(zhuǎn)所述垂直定向的卷的步驟包括連續(xù)地旋轉(zhuǎn)所述卷。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括將所述纖網(wǎng)重新定向到水平面上的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括支撐所述垂直定向的纖網(wǎng)，以使所述纖網(wǎng)具有的無支撐跨距不大于所述纖網(wǎng)寬度的兩倍的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括在輸送元件上輸送所述卷的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，所述方法包括同時旋轉(zhuǎn)所述輸送元件和所述卷的步驟。
8.一種展開垂直定向的纖網(wǎng)材料卷的方法，所述方法的特征在于包括以下步驟a)確定所述纖網(wǎng)材料的預(yù)定速度；b)旋轉(zhuǎn)所述垂直定向的卷；c)根據(jù)所述纖網(wǎng)的預(yù)定速度來調(diào)節(jié)所述卷的旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，所述方法包括以下步驟d)確定預(yù)定的纖網(wǎng)張力e)根據(jù)所述預(yù)定纖網(wǎng)張力來調(diào)節(jié)所述纖網(wǎng)的速度。
10.一種接合來自第一垂直定向的纖網(wǎng)材料卷的第一纖網(wǎng)和來自第二垂直定向的纖網(wǎng)材料卷的第二纖網(wǎng)的方法，所述方法的特征在于以下步驟a)部分展開所述第一垂直定向的卷的纖網(wǎng)；b)準備用于接合的所述第二垂直定向的纖網(wǎng)；c)根據(jù)所述第一纖網(wǎng)的速度來旋轉(zhuǎn)所述第二垂直定向的卷；d)將所述第二纖網(wǎng)與所述第一纖網(wǎng)接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于展開一個垂直定向的纖網(wǎng)材料卷(10)的方法和裝置。卷(10)包括一個下表面、一個上表面和一個圓周表面。所述裝置包括至少一個適于旋轉(zhuǎn)垂直定向的卷的傳動元件(100)、一個適于測量纖網(wǎng)張力的傳感器(160)和一個適于根據(jù)纖網(wǎng)張力調(diào)節(jié)纖網(wǎng)速度的控制器。所述方法包括以下步驟旋轉(zhuǎn)卷(10)、確定預(yù)定的纖網(wǎng)張力和根據(jù)預(yù)定的纖網(wǎng)張力調(diào)節(jié)卷(10)的速度。
文檔編號B65H23/182GK1705603SQ200380101909
公開日2005年12月7日 申請日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者凱文·本森·麥克尼爾, 托馬斯·蒂莫西·伯恩 申請人:寶潔公司