專利名稱：用于展開纖網(wǎng)材料卷的方法
用于展開纖網(wǎng)材料巻的方法發(fā)明領(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)材料巻的展開。 發(fā)明背景在加工纖網(wǎng)材料過程中生產(chǎn)了大材料巻。這些大巻隨后被加工成成 品。將該巻轉(zhuǎn)換加工成成品或半成品要求運(yùn)輸和展開纖網(wǎng)材料巻。纖網(wǎng)轉(zhuǎn)換加工方法包括一個(gè)展開裝置，其設(shè)計(jì)用來展開一個(gè)水平定向 的巻，以在水平方向?qū)⒗w網(wǎng)導(dǎo)向給轉(zhuǎn)換加工設(shè)備。水平巻可為芯驅(qū)動(dòng)，其 可沿著縱向軸線受到壓縮并在巻的端表面上驅(qū)動(dòng)。巻也可使用與巻的外表 面接觸的皮帶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。低密度的巻也受到表面驅(qū)動(dòng)的負(fù)面影響。例如，一個(gè)直徑為250cm、寬255cm、重1600kg的巻在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(dòng)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。水平巻的橫截面可獲得卵形而不是所期望的圓形橫截面。直徑250cm 的巻中通常具有15cm至20cm的偏心。展開一個(gè)卵形的巻存在著問題， 因?yàn)閹喌馁|(zhì)量對(duì)于縱向軸線不平衡。因?yàn)橛尚D(zhuǎn)的巻而產(chǎn)生的力隨不平衡 質(zhì)量波動(dòng)，這種不平衡導(dǎo)致在展開機(jī)構(gòu)上的額外張力。這些力與巻中存在 的不平衡程度和巻的轉(zhuǎn)速成正比。因此，嚴(yán)重不平衡的巻必須被緩慢展開 以避免使展開裝置經(jīng)受損壞力。此外，展開不平衡巻可使纖網(wǎng)的速度和張 力波動(dòng)很大。這些速度和張力波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致纖網(wǎng)破裂和生產(chǎn)時(shí)間的損失。此 外，不平衡巻的影響在較高的速度下更嚴(yán)重，所以必須放慢展開速度以降 低纖網(wǎng)破裂的發(fā)生。不平衡巻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(dòng)會(huì)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(dòng)也損害了纖網(wǎng)處理機(jī)的能力，即不管張力和速度上的波動(dòng)接合多個(gè)材料巻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(dòng)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(shí) 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 況下將各巻接合到一起的整個(gè)過程將導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)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(dòng)，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(gè)纖網(wǎng)材料巻的方法和裝置，其將能夠 在高速展開纖網(wǎng)的同時(shí)保持纖網(wǎng)速度和張力波動(dòng)的狹窄限制。本發(fā)明還提供了 一種用于展開一個(gè)纖網(wǎng)的方法和裝置，其包括一種接 合多個(gè)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(gè)纖網(wǎng)材料巻的裝置和方法。將巻的軸線垂直定向，同時(shí)將巻展開。在一個(gè)實(shí)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)材料巻、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(gè)設(shè)計(jì)用來旋轉(zhuǎn)一個(gè)垂直定向的纖網(wǎng)材 料巻的傳動(dòng)元件； 一個(gè)適于測(cè)量纖網(wǎng)張力的傳感器；和一個(gè)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(jìn)行。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括以下步驟旋轉(zhuǎn)垂直定向的巻；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(shí)施方案可 在包括一個(gè)用來旋轉(zhuǎn)一個(gè)垂直定向的纖網(wǎng)材料巻的傳動(dòng)元件； 一個(gè)適于測(cè) 量纖網(wǎng)速度的傳感器；和一個(gè)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(jìn)行。在另一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施方案中，該方法包括以下步驟部分展開一個(gè)第一垂直 定向的巻；準(zhǔn)備一個(gè)來自第二垂直取向的巻的第二纖網(wǎng)；根據(jù)第一纖網(wǎng)的 速度旋轉(zhuǎn)第二巻；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(gè)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(gè)纖網(wǎng)材料巻 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(gè)S纏繞纖網(wǎng)傳動(dòng)。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(jī)械的干燥織物相 4妾觸的一側(cè)。巻纖網(wǎng)材料繞縱向軸線巻繞的圓柱體，具有一個(gè)圓柱形圓周表面和 兩個(gè)端面。垂直定向的巻具有一個(gè)下部端面、 一個(gè)上部端面和一個(gè)圓周表面。纖網(wǎng)材料:具有在兩個(gè)正交方向上的尺寸遠(yuǎn)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)繞巻的縱向軸線進(jìn)行巻繞的方向成一定 角度的反方向上旋轉(zhuǎn)一個(gè)纖網(wǎng)材料巻的設(shè)備。 垂直定向:基本上垂直于水平面定向?；旧洗怪笔侵复怪倍ㄏ虻奈矬w極其接近垂直于水平以使一個(gè)物體垂 直于水平。網(wǎng)側(cè):濕法纖網(wǎng)與纖網(wǎng)制造機(jī)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(gè)纖網(wǎng)加工機(jī)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(dòng)元件100、 接觸并旋轉(zhuǎn)巻10，從而展開纖網(wǎng)11。纖網(wǎng)11可被至少一個(gè)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(jìn)行感測(cè)。 一個(gè)控制器(未示出)計(jì)算纖網(wǎng)張力誤差作為所感測(cè)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(gè)實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)直徑傳感器170以測(cè)量巻10 的直徑。直徑傳感器170可包括一個(gè)接觸元件，當(dāng)巻被展開時(shí)該元件與 巻10的外緣保持接觸。然后檢測(cè)接觸元件的位置并用來確定巻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 法來確定巻10的邊緣位置。直徑檢測(cè)方法的非限制性實(shí)施例包括超聲脈 沖、非校準(zhǔn)的電；茲束或脈沖或者激光束或脈沖。購自4我亥俄州Dayton的 Hyde Park Electronics Inc.的Hyde Park SUPERPROX SM556A-400LE為 一個(gè)確定巻10直徑的示例性傳感器。裝置可包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器175以確定巻10的旋轉(zhuǎn)速度。巻10 的轉(zhuǎn)速可借助于一個(gè)速度解析器、轉(zhuǎn)速表或本領(lǐng)域已知的其它方法來確 定。用于確定巻轉(zhuǎn)速的一種示例性傳感器為購自威斯康星州Milwaukee市 的Rockwell Automat ion 7>司的Allen Bradley 845H編石馬器。本發(fā)明的裝置和方法可用來從任何大小的巻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(<10 g/cm3)薄紙的 大巻10。巻繞著縱向軸線進(jìn)行巻繞。巻10可繞著一個(gè)與縱向軸線重合 的芯13進(jìn)行巻繞、或者可為無芯的。通常按其軸線為水平的(平行于水平面)巻繞巻10。用本發(fā)明的方 法所展開的巻10的巻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(shí)現(xiàn)。豎立指的是將材料巻10從其 中巻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。巻10的尺寸對(duì)于本發(fā)明的實(shí)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巻10。可供選擇地，本方法和裝置可用來展開尺寸 為幾米的巻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)材料巻10。申請(qǐng)人相信，本發(fā)明的方法和裝置可展開能生 產(chǎn)出來的任何直徑的巻。裝置包括至少一個(gè)適于接觸和旋轉(zhuǎn)纖網(wǎng)材料11的巻10的傳動(dòng)元件100。傳動(dòng)元件100可接觸巻10的任何表面。傳動(dòng)元件100可接觸以 下表面的至少一部分巻10的下表面、巻10的上表面、巻10的圓周 表面或巻10的芯13的內(nèi)表面。采用多個(gè)傳動(dòng)元件100并接觸巻10 的多個(gè)表面的至少一部分的實(shí)施方案也是可能的。
垂直定向的巻具有特有的壓緊力和芯滑動(dòng)力。壓緊力為使巻10的繞 圈能夠彼此滑過必須被克服的力，就像一個(gè)復(fù)式管望遠(yuǎn)鏡的管彼此滑過一 樣。芯滑動(dòng)力為使巻10的最里面的繞圈相對(duì)于芯13滑動(dòng)必須被克服的 力。如果重力足以克服巻10的壓緊力，則巻10被認(rèn)為可伸縮的。同 樣，如果重力不足以克服巻10的壓緊力，則巻10被認(rèn)為是不可伸縮 的?？缮炜s的巻10的下表面典型地需要被完全支撐，而不可伸縮的巻 10的下表面不需要完全支撐。
用于不可伸縮的巻的裝置可包括一個(gè)作為傳動(dòng)元件100 —部分的芯 支撐元件120。芯支撐元件120可在被插入巻芯13中后徑向膨脹。這 種膨脹將巻10的質(zhì)量結(jié)合到傳動(dòng)元件100上。傳動(dòng)元件100然后可通 過對(duì)芯支撐元件120施加扭力使巻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(shí)施例，芯支撐元件120可皮帶傳動(dòng)、 鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)或直接傳動(dòng)。芯支撐元件120可完全貫穿巻芯13，或 可供選擇地，僅穿過芯13的一部分。
在一個(gè)實(shí)施方案中，裝置包括一個(gè)穩(wěn)定元件150,其適于穩(wěn)定被垂直 定向的巻10的上端。對(duì)于展開巻繞在芯13上的巻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以及隨后將巻10放 在展開工位上的方式向外移出。作為一個(gè)非限制性實(shí)施例，可采用一個(gè)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(dòng)穩(wěn)定元件150的 能力。可供選擇地，穩(wěn)定元件150可以只是在z方向上移動(dòng)。在這個(gè)實(shí) 施方案中，穩(wěn)定元件150下移以接合并穩(wěn)定芯13。當(dāng)需要移除芯13 時(shí)，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(dòng)?？舍?用氣動(dòng)卡盤、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巻 10的芯13。
穩(wěn)定元件150可適于接觸巻10上表面的一部分。穩(wěn)定元件150可被單獨(dú)使用或與如上所述的上部芯穩(wěn)定器一起使用。除了穩(wěn)定巻10之
外，穩(wěn)定元件150也可被提供動(dòng)力并起到傳動(dòng)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(dāng)纖網(wǎng)11展開并朝向下游工序被發(fā)送時(shí)，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(gè)傾斜的 纖網(wǎng)轉(zhuǎn)向元件400的路徑來實(shí)現(xiàn)。然后纖網(wǎng)11繞著一個(gè)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(dāng)纖網(wǎng)繞轉(zhuǎn)向元件經(jīng)過 時(shí)能夠隨纖網(wǎng)11轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)元件。轉(zhuǎn)動(dòng)元件400、 420中的任一個(gè)或者 兩個(gè)都可以是能夠給予纖網(wǎng)11動(dòng)力的傳動(dòng)元件。作為一個(gè)非限制的實(shí)施 例，滾動(dòng)纖網(wǎng)轉(zhuǎn)向元件400、 420可由碳纖維跨和由滾動(dòng)元件軸承支撐的 轂構(gòu)成。
應(yīng)將轉(zhuǎn)向元件400、 420的滾動(dòng)阻力降到最小以減小移動(dòng)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(dòng)的程度。 在纖網(wǎng)11已停止后轉(zhuǎn)向元件400、 420的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)也會(huì)損壞或打斷纖網(wǎng) 11。
應(yīng)控制傳動(dòng)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(dāng)纖網(wǎng)11起動(dòng)和停止時(shí)，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(duì)運(yùn)動(dòng)。
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(jìn)的方向上螺旋上升。可供選擇地，槽紋輥可為單向下降的，槽紋在 纖網(wǎng)行進(jìn)的方向上螺旋下降。可供選擇地，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(duì)于移動(dòng)的纖網(wǎng)11可為固定 的。轉(zhuǎn)向元件400、 420可包括一個(gè)壓力通風(fēng)系統(tǒng)、 一個(gè)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(gè)孔口。當(dāng)打開氣源時(shí)，氣流穿過通風(fēng)系統(tǒng)沖出孔口 ，并當(dāng)纖網(wǎng)11移過轉(zhuǎn)向元件400、 420時(shí)支撐起纖網(wǎng)11。與滾動(dòng)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?yàn)槔w網(wǎng)11是在一個(gè)支撐的空氣 墊上行進(jìn)，并且纖網(wǎng)11的運(yùn)動(dòng)不需要克服滾動(dòng)轉(zhuǎn)向元件的摩擦阻力。
當(dāng)纖網(wǎng)11從巻10上展開時(shí)，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(dāng)纖網(wǎng)11從展開工位行進(jìn)到 下游設(shè)備時(shí)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(gè)非限制性的實(shí)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起鈹、松垂和巻邊。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(duì)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2『。還更具體地講，該間距應(yīng)該不超過li
當(dāng)下游的轉(zhuǎn)換加工設(shè)備加工起皺的纖網(wǎng)11時(shí)，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(huì)導(dǎo)致次品。支持物之間的松 垂會(huì)導(dǎo)致纖網(wǎng)11定位誤差和下游的次品。巻邊，即纖網(wǎng)11的邊緣巻曲 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(biāo)。在加工較硬纖網(wǎng)的另一個(gè)實(shí)施方案中，跨距可更長(zhǎng)一些。
纖網(wǎng)11應(yīng)該用如上所述的輕滾動(dòng)元件進(jìn)行支撐以降低纖網(wǎng)11上的 阻力。在另一個(gè)實(shí)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。
巻輸送
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 的巻輸送到展開工位。在一個(gè)輸送元件180上輸送巻10降低了輸送期 間損壞巻10的可能性，因?yàn)檩斔驮O(shè)備接觸輸送元件180而不是接觸巻 10本身?？蓪⑤斔驮?80構(gòu)型成支撐巻10的整個(gè)下表面或該表面一 部分、或者僅巻10的芯13的形式。
輸送元件180可適于隨巻10旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施方案中，巻10可通 過巻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(dòng)。這 個(gè)接觸表面有利地提供了一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)巻旋轉(zhuǎn)的相對(duì)不可壓縮的巨大表 面。巻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(jìn)行旋 轉(zhuǎn)。作為非限制性的實(shí)施例，輸送元件180可用摩擦輥進(jìn)行傳動(dòng)，其可 為帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或直接傳動(dòng)。在每一種情況下，控制器均控制傳送元件 180的速度。
巻10也可通過將巻10的圓周表面與傳動(dòng)帶或一個(gè)摩擦輥接觸進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)。也可采用組合的多個(gè)傳動(dòng)元件100來旋轉(zhuǎn)巻10。巻10可通過傳 動(dòng)元件100和下表面、上表面、巻芯13的內(nèi)表面和圓周表面的至少一 部分接觸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
裝置可包括一個(gè)圖2所示的平衡元件190,其適于偏移巻10質(zhì)量 的至少一部分。平衡元件190可由一個(gè)杠桿和支點(diǎn)、 一個(gè)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 巻10的重量分布。平衡元件190抬高巻10的芯13，使得巻不再接觸 工作臺(tái)。對(duì)于具有足夠的芯滑動(dòng)力水平和足夠的壓緊力水平的巻而言，巻 10的支撐可被集中在芯支撐120上，而不是被集中在巻支撐臺(tái)上。
將巻10的支撐集中在芯支撐120上降低了作用在巻10的下表面 上被折疊起來任何巻層上的壓力。通過偏移巻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(huì)撕裂纖網(wǎng)11。
不可伸縮的巻可在一個(gè)具有階梯芯支撐120或凸?fàn)钌媳砻?82的傳 輸元件180上進(jìn)行傳送和展開，使得傳輸元件180僅接觸巻10的芯 13。表面可凸起小至十分之幾毫米，大到幾厘米(這個(gè)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?fàn)畹妮斔驮?80降低了 由巻10上的不良巻繞產(chǎn)生的纖網(wǎng)撕裂的發(fā)生。在某些情形下，巻10的 繞圈彼此不完全平行。繞圈的邊緣在巻10被垂直定向時(shí)可能發(fā)生折疊， 使得里面的繞圏依靠在折疊部分上。當(dāng)巻被展開時(shí)，內(nèi)部繞圏的重量會(huì)引 起纖網(wǎng)11的撕裂。如果折疊的繞圏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(gè)凸出表面上的巻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巻10。輸送元件180可具有一 個(gè)空氣通風(fēng)系統(tǒng)和在巻接觸表面上的多個(gè)孔口 184。空氣可通過一個(gè)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(dāng)空氣排出多個(gè)孔口 184時(shí)，巻10被升高并支撐在一個(gè)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(huì)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(gè)具有 每個(gè)腔室的不連續(xù)供給線的歧管和在每個(gè)供給線上的控制閥。當(dāng)巻10展 開時(shí)，外部腔室的孔口將被打開。可減少或完全關(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)巻10并同時(shí)使輸送元件180保持靜止不動(dòng)。當(dāng)需要降低巻 10的轉(zhuǎn)速或完全停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，可通過關(guān)掉氣源除去氣墊。這使巻10能 夠落在表面上并使巻端面和元件表面之間接觸，導(dǎo)致在巻10上施加有制動(dòng)力。
展開方法
在一個(gè)實(shí)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(duì)于一種薄頁紙幅 11，預(yù)定張力在纖網(wǎng)寬度上可為約2 N/cm。更具體地講，當(dāng)纖網(wǎng)11被 展開時(shí)，纖網(wǎng)張力在纖網(wǎng)寬度上可被保持在小于0.5 N/cm。當(dāng)展開低密 度薄紙時(shí)，低纖網(wǎng)張力(<2 N/cm)可降低纖網(wǎng)破損的發(fā)生。這些紙可在很 低的張力(<0. 5 N/cm)下展開，以在其被展開時(shí)降低纖網(wǎng)11中起皺和巻 邊的發(fā)生。
工序操作員可通過一個(gè)計(jì)算機(jī)化的操作員界面、或可供選擇地通過一 個(gè)電位計(jì)、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(gè) 控制器中?？赏ㄟ^繞一個(gè)適于幫助纖網(wǎng)張力測(cè)量的垂直輥纏繞垂直定向的 纖網(wǎng)11監(jiān)測(cè)實(shí)際張力。輥具有裝入輥端支撐的測(cè)力傳感器。購自俄亥俄 州Cleveland市的Comptrol Inc.、型號(hào)為BB30P12k和BB30N12K的 Comptrol Tensioncell測(cè)力傳感器為適于此目的的示例性測(cè)力傳感器。可 檢測(cè)因纖網(wǎng)張力在輥上產(chǎn)生的力并且通過一個(gè)控制器從該力和繞輥巻繞的 纖網(wǎng)幾何尺寸計(jì)算纖網(wǎng)張力。控制器然后比較實(shí)際的和預(yù)定的纖網(wǎng)張力， 確定這兩個(gè)張力間的差異作為纖網(wǎng)張力誤差?？刂破魅缓罂烧{(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(dòng)元件100或各傳動(dòng)元件的旋轉(zhuǎn)速度 進(jìn)行調(diào)節(jié)。可供選擇地，纖網(wǎng)11的速度可通過調(diào)節(jié)一個(gè)S纏繞的傳動(dòng)元件的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖4所示的S纏繞傳動(dòng)元件包括兩個(gè)垂直定向的
輥。至少一個(gè)輥為動(dòng)力輥。纖網(wǎng)11可繞著輥對(duì)前進(jìn)使得動(dòng)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?？刂评w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(shí)際速度、確定預(yù)定的 和實(shí)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)速度為巻10的轉(zhuǎn)速和巻10的圓周的函數(shù)。因?yàn)楫?dāng)巻10展開 時(shí)巻10圓周變小，巻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(jìn)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(dòng)較大，因?yàn)樗俣茸兓瘜⑹遣贿B續(xù)的，盡管圓周變 化將是連續(xù)的。
用巻10的轉(zhuǎn)速和巻10的直徑作為輸入值計(jì)算纖網(wǎng)速度。在一個(gè)實(shí) 施方案中，用一個(gè)如上所述的傳感器測(cè)量直徑。測(cè)量從傳感器到巻10邊 緣的距離并計(jì)算直徑。要降低巻直徑的波動(dòng)影響，計(jì)算可采用距離測(cè)量值 的滾動(dòng)平均值而不是不連續(xù)的測(cè)量值。滾動(dòng)平均值為一組計(jì)時(shí)測(cè)量值的平 均值。平均值被認(rèn)為是滾動(dòng)的，因?yàn)楫?dāng)增加一個(gè)新值時(shí)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(cè)量轉(zhuǎn)速并且 接下來作為巻10的直徑和巻10的轉(zhuǎn)速的函數(shù)計(jì)算該速度。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，確定初始的巻直徑并輸入到控制器中。控制器 接著用展開工位的角位移與一個(gè)已知直徑的下游輥的角位移之間的比率計(jì) 算巻直徑的變化。然后作為巻10的計(jì)算出的直徑和巻10的轉(zhuǎn)速的函數(shù) 計(jì)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^巻10展開時(shí)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(gè)恒定的所需水平以及可改 變巻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(gè)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(gè)實(shí)施方案中，將預(yù)定的纖網(wǎng)速度輸入到控制器中并控制巻10的旋轉(zhuǎn)來 達(dá)到和保持預(yù)定速度。預(yù)定速度可為一個(gè)不變值，或者可依照下游設(shè)備的 速度進(jìn)行推算。
巻10的旋轉(zhuǎn)從其開始直到巻10完全被展開可為連續(xù)的。旋轉(zhuǎn)可以
一種間歇方式進(jìn)行，隨下游工序的需要規(guī)定停止和開動(dòng)。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(shí)間段內(nèi)展開纖網(wǎng) 11的意向，在各時(shí)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(dòng)。
接合
本發(fā)明的展開裝置有助于將一個(gè)巻10接合到另一個(gè)巻上。接合的定 義是將后面的巻20的纖網(wǎng)21附連到前面的巻10的纖網(wǎng)11上，使得 第一和第二巻的纖網(wǎng)可發(fā)送到下游設(shè)備而不會(huì)中斷纖網(wǎng)11。接合可在纖
網(wǎng)處于運(yùn)動(dòng)時(shí)(自動(dòng)接頭)或在纖網(wǎng)被停止時(shí)進(jìn)行。
接合巻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(shí)間將巻轉(zhuǎn)換加工成成品以及花費(fèi)較少的時(shí)間 啟動(dòng)和停止工序。
圖3a至3d圖示說明用于接合多個(gè)纖網(wǎng)材料11的巻10的一種裝 置的一個(gè)實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)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(zhǔn)備第二巻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)膠帶粘到第二鄉(xiāng)f網(wǎng)21上。當(dāng)?shù)谝粠?0 上剩余預(yù)定量的纖網(wǎng)11時(shí)，第一巻10被移動(dòng)到一個(gè)新位置，在初始展 開位置的上游。第二巻20被放置在第一巻10騰出的位置上。第二巻 20進(jìn)行加速使得在巻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(gè)繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的接合輥300移動(dòng)第一纖網(wǎng)11與旋轉(zhuǎn)的第二巻20接觸。當(dāng)?shù)诙w網(wǎng)21前緣上的粘結(jié)膠帶接觸第一纖網(wǎng)
11時(shí)，這兩個(gè)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(gè)切斷桿(未示出)切斷或通過放慢第一巻10的旋轉(zhuǎn)而斷開。
在一個(gè)非限制性的實(shí)施方案中，纖網(wǎng)通過采用一個(gè)切斷桿和制動(dòng)第一巻
10的旋轉(zhuǎn)相組合來斷開。可供選擇地，雙面粘結(jié)膠帶可在一個(gè)遠(yuǎn)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(gè)實(shí)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(gè)本領(lǐng)域已知的懸掛系統(tǒng)中。當(dāng)在懸 掛系統(tǒng)中堆積了足夠數(shù)量的第一纖網(wǎng)11時(shí)，可停止第一巻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 和第二巻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(jìn)行接合準(zhǔn)備如上所述的用 于接合的第二纖網(wǎng)21、然后停止第一巻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)第二巻20。
多層:
本發(fā)明的裝置可適于幫助多個(gè)纖網(wǎng)同時(shí)展開。這些多個(gè)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(duì)于成品中所需的每一層，當(dāng)轉(zhuǎn) 換加工工序進(jìn)行時(shí)提供了兩個(gè)展開工位和接合裝置來供自動(dòng)接頭之用。用 于每層的裝置也可包括一個(gè)測(cè)力支撐輥、所需的纖網(wǎng)支持物、 一個(gè)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(gè)水平面上。用于多個(gè) 層的裝置可以單一標(biāo)高并列設(shè)置，或者裝置可以多個(gè)標(biāo)高進(jìn)行設(shè)置?？梢?個(gè)在另 一個(gè)上面堆疊多個(gè)標(biāo)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(gè)控制器來監(jiān)測(cè)多個(gè)纖網(wǎng)中的張力并因此調(diào)節(jié)多個(gè)巻10的 旋轉(zhuǎn)。可供選擇地，對(duì)于每個(gè)層的巻，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(jìn)行控制。當(dāng)纖 網(wǎng)展開時(shí)，每個(gè)層的網(wǎng)側(cè)將具有相同的方向。每個(gè)纖網(wǎng)11通過將纖網(wǎng) 11從其中運(yùn)動(dòng)方向平行于地面的豎直方向發(fā)送到其中運(yùn)動(dòng)方向垂直于地 面的豎直方向、再發(fā)送到其中運(yùn)動(dòng)方向平行于地面的水平方向進(jìn)行重新定 向。垂直于地面和朝著地面發(fā)送一個(gè)纖網(wǎng)11和垂直于地面并遠(yuǎn)離地面發(fā)送另一個(gè)纖網(wǎng)11,每個(gè)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(duì)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，所述方法包括以下步驟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)。
2. 如權(quán)利要求1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)定的纖網(wǎng)張力來調(diào)節(jié)所述纖網(wǎng)的速度。
3. —種接合來自第一垂直定向的纖網(wǎng)材料巻的第一纖網(wǎng)和來自第 二垂直定向的纖網(wǎng)材料巻的第二纖網(wǎng)的方法，所述方法包括以 下步驟a) 部分展開所述第一垂直定向的巻的纖網(wǎng)；b) 準(zhǔn)備用于接合的所述第二纖網(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 巻；d) 將所述第二纖網(wǎng)與所述第 一纖網(wǎng)接觸。
4. 一種轉(zhuǎn)換加工多個(gè)纖網(wǎng)來生產(chǎn)多層產(chǎn)品的方法，所述方法包括 以下步驟a) 旋轉(zhuǎn)垂直定向的第一巻，所述第一巻包括第一纖網(wǎng)；b) 展開所述第一纖網(wǎng)；c) 確定所述第 一纖網(wǎng)的預(yù)定張力；d) 根據(jù)所述預(yù)定張力來調(diào)節(jié)所述纖網(wǎng)的速度；e) 同時(shí)從第二巻展開至少一個(gè)第二纖網(wǎng)；和f) 將所述第 一 和第二纖網(wǎng)發(fā)送到適于將所述纖網(wǎng)轉(zhuǎn)換 加工成多層產(chǎn)品的下游設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于展開一個(gè)垂直定向的纖網(wǎng)材料卷(10)的方法和裝置。卷(10)包括一個(gè)下表面、一個(gè)上表面和一個(gè)圓周表面。所述裝置包括至少一個(gè)適于旋轉(zhuǎn)垂直定向的卷的傳動(dòng)元件(100)、一個(gè)適于測(cè)量纖網(wǎng)張力的傳感器(160)和一個(gè)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(hào)B65H39/16GK101269756SQ20081009951
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)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(qǐng)人:寶潔公司