RS63452B1 - Mašina i postupak za proizvodnju kalemova rastegljive folije - Google Patents

Description

Opis

Oblast pronalaska

Predmetni pronalazak se odnosi na mašinu za namotavanje za namotavanje rastegljive (streč) folije u kalemove. Pronalazak se posebno koristi u proizvodnim linijama plastičnih folija za proizvodnju kalemova napravljenih namotavanjem kontinualne trake folije.

Stanje tehnike

Sistemi za proizvodnju plastičnih folija, na primer, polietilenske folije (tzv. „streč folije“), tipično sadrže više kaskadnih koraka za direktnu linijsku proizvodnju ekstruzijom kalemova folije. Konkretno, proizvodne linije plastičnih folija tipično obuhvataju prvi korak u kome se kontinualna folijska traka proizvodi ekstruzijom iz rastopljene plastične smeše. Folija koja izlazi iz ekstrudera prolazi kroz veći broj srednjih koraka hlađenja da bi konačno došla do mašine za namotavanje koja ima zadatak da namota foliju oko cevastih centara (obično napravljenih od kartona i nazvanih „jezgra“) kako bi se formirali kalemovi folije.

Kako se traka namotava oko jezgra, prečnik kalema se postepeno povećava. Kada kalem dostigne određenu veličinu, folijska traka se seče tako da će se deo trake nizvodno od reza motati oko kalema koji se završava, dok će se deo trake uzvodno od reza namotati oko novog jezgra da bi se formirao novi kalem. Na ovaj način, veći broj kalemova folije može se neprekidno proizvoditi iz jedne kontinualne trake koju formira ekstruder uzvodno. Pošto se folijska traka proizvodi neprekidno, kako bi se sprečila kašnjenja ili greške koje bi mogle da blokiraju celu proizvodnu liniju, gore opisani koraci moraju da se sprovedu brzo i na pouzdan i ponovljiv način.

Alternativno, poznati su i sistemi u kojima se veliki kalemovi (tzv. „džambo“ kalemovi) inicijalno formiraju da bi se potom dopremali u mašinu za namotavanje koja može da proizvede kalemove folija manjeg prečnika i širine.

Poznate su mašine za namotavanje za proizvodnju kalemova od rastegljive (streč) folije, u kojima je kartonsko jezgro postavljeno oko rotirajuće osovine (koja se naziva namotač) koja se rotira za namotavanje folije oko jezgra. Ove mašine za namotavanje su opremljene većim brojem namotača raspoređenih na nosaču koji se može okretati oko ose. Rotacijom nosača, svaki namotač se pomera da zauzme određene radne položaje. Obično su obezbeđene najmanje tri radna položaja: položaj za umetanje novog jezgra na slobodni namotač, položaj za namotavanje folije oko jezgra i položaj za vađenje gotovog kalema sa namotača. Rotirajući oko sopstvene ose, nosač omogućava da se namotačovi istovremeno pozicioniraju u gore navedenim radnim položajima.

Obično se namotač u položaju za namotavanje rotira pomoću motorizovanog kontaktnog valjka koji olakšava namotavanje folije oko jezgra i omogućava izbacivanje vazduha koji bi mogao biti zarobljen između namotaja kalema primenom pritiska na foliju koja se namotava oko jezgra. Kako se prečnik špule povećava, valjak se radijalno pomera ka spolja.

Neki premotači su opremljeni dodatnim pomoćnim valjcima koji pritiskaju kalem za namotavanje tokom rotacije nosača namotača kako bi se sprečilo da vazduh bude zarobljen, usled reza, među poslednjim namotajima kalema koji se završava. Stoga, nakon što se folija preseče, pomoćni valjci nastavljaju da pritiskaju foliju na kalem sve dok se namotavanje ne završi. Takođe, ovi valjci moraju da se pomeraju na tačan i pouzdan način, kako bi se sprečilo stvaranje nabora folije na poslednjim slojevima folije.

Valjci se obično pomeraju pomoću pokretnih krakova koji se mogu rotirati oko ose rotacije paralelne sa osom rotacije nosača namotača. Valjci se postavljaju na krajeve krakova koji se pokreću, na primer, pomoću pneumatskih aktuatora. Konkretno, kraci se rotiraju pomoću klipova i cilindara povezanih na pneumatsko kolo prilagođeno za snabdevanje tečnosti pod pritiskom unutar cilindara.

Od suštinske je važnosti da se kontrolišu različiti pneumatski aktuatori, posebno kada se sama mašina za namotavanje koristi za sekvencijalnu proizvodnju različitih vrsta kalemova (na primer ručnih, mašinskih i džambo kalema) tokom proizvodnje folije. U osnovi, različite vrste kalemova se razlikuju jedna od druge na osnovu prečnika jezgra (koji varira, na primer, u zavisnosti od debljine kartona koji formira jezgro) i konačnog prečnika koji kalem treba da dostigne. Stoga, pošto su pomeranje i pozicioniranje različitih valjaka kritične operacije, ako se ne izvode na precizan, ponovljiv i pouzdan način, mogu izazvati pomake u pozicioniranju valjaka i na taj način izazvati zarobljavanje vazduha unutar kalema. Pravilan rad pneumatskih sistema u mašinama za namotavanje je prilično kritičan i može negativno uticati čak i minimalnim promenama pritiska koje se mogu nenamerno desiti tokom vremena.

Iz ovih razloga, pneumatski sistemi mašina za namotavanje moraju se periodično proveravati i čistiti kako bi se sprečilo začepljenje kanala i ventila ili pad pritiska u pneumatskom kolu što bi moglo negativno uticati na pravilno namotavanje i kvalitet završnih kalemova. Zbog toga, da bi se vršilo periodično održavanje pneumatskih kola, cela proizvodna linija mora biti zaustavljena. To dovodi do usporavanja proizvodnje, troškova radne snage za servisiranje i opšteg smanjenja efikasnosti cele proizvodne linije. Premotač i odgovarajući postupak koji stavlja na uvid javnosti sve karakteristike preambule zahteva 1 i 9, tim redosledom, stavljeni su na uvid javnosti u dokumentu US 4,541,583 A.

Suština pronalaska

Cilj predmetnog pronalaska je da se prevaziđu poznati problemi iz stanja tehnike o kojima se ukratko govori gore, i da se obezbedi mašina za namotavanje koja može da proizvodi različite vrste kalemova na pouzdaniji način i koja zahteva manje održavanja u odnosu na premotače iz stanja tehnike.

Dalji cilj predmetnog pronalaska je da obezbedi efikasniji postupak za namotavanje kalema u odnosu na one iz poznatog stanja tehnike.

Predmetni pronalazak postiže ove i druge ciljeve pomoću mašine za namotavanje prema patentnom zahtevu 1 i odgovarajućim zavisnim zahtevima, i postupkom prema patentnom zahtevu 9 i odgovarajućim zavisnim zahtevima.

Konkretno, prema predmetnom pronalasku, mašina za namotavanje obuhvata noseći okvir i najmanje jedan nosač namotača koji je montiran na nosećem okviru. Svaki nosač se može rotirati oko svoje sopstvene ose i opremljen je sa više namotača koji se mogu rotirati zajedno sa njim, tako da je najmanje jedan prvi namotač u najmanje jednom radnom položaju za namotavanje kalema.

Mašina za namotavanje obuhvata kontaktni valjak prilagođen da sarađuje sa prvim namotačom u radnom položaju za namotavanje. Kontaktni valjak se može pomerati između najmanje jednog proksimalnog kontaktnog položaja, gde je u kontaktu sa kalemo koji se namotava radi olakšavanja perifernog namotavanja rastegljive folije na kalem, i najmanje jednog distalnog položaja u odnosu na kalem.

Mašina za namotavanje obuhvata prateći valjak koji se može pomerati između najmanje jednog distalnog položaja u odnosu na kalem za namotavanje i najmanje jednog proksimalnog kontaktnog položaja u kome je u kontaktu sa kalemom. Prateći valjak je prilagođen da olakša periferno namotavanje rastegljive folije tokom rotacije nosača namotača, za prebacivanje prvog namotača iz radnog položaja za namotavanje kalema u radni položaj za istovar kalema.

Kontaktni valjak i prateći valjak su, tim redosledom, spojeni sa prvim operativnim krakom i drugim operativnim krakom, koja se oba rotiraju oko odgovarajućih osa rotacije paralelnih sa osom rotacije kalema.

Prema jednom aspektu predmetnog pronalaska, rotaciju operativnog kraka pokreću električni aktuatori.

Električni aktuatori se napajaju iz najmanje jednog električnog strujnog kola povezanog sa logičkom kontrolnom jedinicom koja kontroliše izlaz električne struje za svaki aktuator.

Sa ovim rešenjem, sistem za pomeranje valjaka je znatno pojednostavljen u odnosu na aktuatore iz stanja tehnike u kojima je potrebno pneumatsko kolo da bi se tečnost pod pritiskom dovela do aktuatora. U stvari, za strujno kolo nije potrebno posebno održavanje kako bi se osigurala pouzdana proizvodnja različitih vrsta kalemova. Štaviše, utvrđeno je da je pomoću električnih aktuatora pozicioniranje valjaka tačnije i brže u odnosu na premotače u kojima je kretanje valjaka uzrokovano pneumatskim aktuatorima. Štaviše, pozicioniranje valjaka je pouzdanije i može se ponavljati tokom vremena, što dodatno olakšava promenu radnih podešavanja za obradu kalemova različitih veličina i različitih tipova folija koje se namotavaju.

Na ovaj način je moguće smanjiti troškove održavanja i održati proizvodnu liniju u radu duže vreme bez prekida, uz generalno veću efikasnost i pouzdanost u odnosu na rešenja poznate tehnike.

U skladu sa posebnim aspektom predmetnog pronalaska, električni aktuatori su linearnog tipa. Na primer, električni aktuatori se sastoje od elektromotora, poželjno tipa bez četkica, i linearnog elementa spojenog sa elektromotorom pomoću prenosa koji pretvara rotaciono kretanje elektromotora u linearno kretanje, na primer pomoću spojnica tipa zavrtanj/navrtka. Poželjno je da su operativni kraci okretno povezani za okvir i da se rotiraju oko odgovarajućih klinova pomoću izmeštanja (na primer, linearnog pomeranja) uzrokovanog električnim aktuatorima. U skladu sa posebnim aspektom predmetnog pronalaska, mašina za namotavanje obuhvata sredstva za detekciju struje koju apsorbuju električni aktuatori. Konkretno, logička kontrolna jedinica podešava izlaznu struju iz strujnog kola u zavisnosti od struje koju apsorbuju električni aktuatori. Na primer, logička jedinica može da podesi izlaznu struju iz strujnog kola tako da električni aktuatori generišu određeni obrtni momenat, pri čemu najmanje kontaktni valjak primenjuje zadati pritisak na foliju koja se namotava, na primer, konstantni pritisak nezavisno od prečnika kalema koji se menja tokom namotavanja.

Mašina za namotavanje prema predmetnom pronalasku dalje obuhvata sredstva za određivanje položaja valjaka u odnosu na kalem koji se namotava. U jednoj realizaciji, sredstvo za određivanje položaja obuhvata najmanje jedan enkoder, poželjno apsolutnog tipa. Povoljno, u slučaju linearnih električnih aktuatora, apsolutni enkoder može biti smešten unutar električnog aktuatora za detekciju broja obrtaja koji je napravio elektromotor. Logička kontrolna jedinica može da odredi položaj valjaka u zavisnosti od broja obrtaja koje napravi elektromotor, na primer, pomoću mape koja je prethodno dobijena eksperimentalnim testovima. Prema predmetnom pronalasku, mašina za namotavanje dalje obuhvata električni motor za namotavanje navoja, tj. motor koji omogućava rotaciju namotača koji ima novo jezgro napunjeno na njemu brzinom pogodnom za početak namotavanja novog kalema. Konkretno, pre sečenja folije, drugi namotaj koji ima novo jezgro postavljeno na njega se prvenstveno rotira tako da, kao rezultat rotacije nosača namotača, dostigne položaj za namotavanje pri brzini rotacije bliskoj onoj kontaktnog valjka (uvlačenje navoja).

Elektromotor za namotavanje navoja je povezan sa drugim namotačem koji ima novo jezgro postavljeno pomoću magnetne spojnice. Magnetna spojnica između namotača i elektromotora omogućava izvođenje namotavanja tokom rotacije nosača bez potrebe za motorizacijom svakog pojedinačnog namotača sa odgovarajućim motorom za namotavanje navoja. Povoljno, ovo rešenje omogućava da se namotači montiraju u neutralnom položaju u nosaču, čime se pojednostavljuje konstrukcija nosača namotača.

Prema daljem aspektu predmetnog pronalaska, mašina za namotavanje obuhvata elektromagnetnu kočnicu za kočenje rotacije namotača koji ima gotov kalem na sebi u položaju za istovar. Konkretno, kada je kalem završen, on se još uvek rotira po inerciji. Rotaciju gotovog kalema može zaustaviti elektromagnetna kočnica, čime se ubrzavaju operacije istovara. Magnetna spojnica između elektromagnetne kočnice i namotača koji ima gotovi kalem u položaju za istovar omogućava pojednostavljenje konstrukcije nosača bez potrebe da se montira kočnica na svakom namotaču.

Dalji predmet ovog pronalaska je postupak za linijsko namotavanje kalema od streč folije u mašini za namotavanje koja se sastoji od najmanje jednog nosača namotača postavljenog na noseći okvir a koji može da se okreće oko sopstvene ose, i više namotača montiranih na nosač koji mogu da integralno rotiraju sa njim tako da je najmanje jedan prvi namotač u radnom položaju za namotavanje kalema. Postupak obuhvata korak rotiranja jezgra na namotaču u radnom položaju za namotavanje i korak pozicioniranja kontaktnog valjka u najmanje jedan proksimalni kontaktni položaj u kome on dolazi u kontakt sa kalemom za namotavanje radi olakšavanja perifernog namotavanja streč folije na jezgro.

Kada kalem dostigne određeni prečnik blizak onom predviđenom za kompletiranje, nosač se rotira kako bi se namotač doveo iz radnog položaja za namotavanje u položaj za istovar kako bi se kalem istovario.

Poželjno je da nosač napravi prvu rotaciju da bi se namotač koji se namotao doveo u drugi radni položaj za namotavanje. Tokom rotacije nosača, kontaktni valjak se održava u kontaktu sa kalemom koji se namotava, a prateći valjak se pomera na određeno rastojanje od kalema koji se namotava.

U skladu sa aspektom predmetnog pronalaska, kao što je prethodno opisano u vezi sa mašinom za namotavanje prema predmetnom pronalasku, kontaktni valjak i prateći valjak se pomeraju pomoću električnih aktuatora.

U skladu sa aspektom predmetnog pronalaska, postupak dalje obuhvata korak detekcije položaja valjaka u odnosu na kalem koja se namotava. Povoljno je da se valjci pomeraju u zavisnosti od položaja koji detektuju enkoderi, na primer, pomeranjem valjaka pomoću povratne kontrole struje napajanja koja se obezbeđuje električnim aktuatorima u zavisnosti od detektovanog položaja valjaka.

Na primer, realizacija može da obezbedi da se kretanje pratećeg valjka zasniva na položaju valjaka jedan u odnosu na drugog. Poželjno, kada prvi namotač dostigne gore pomenuti drugi položaj za namotavanje, prateći valjak se postavlja na određenom rastojanju od kalema (poželjno na udaljenosti manjoj od jednog milimetra). Zatim se prateći valjak dovodi u kontakt sa kalemom i istovremeno se kontaktni valjak dovodi u distalni položaj od kalema. Kontaktni valjak i prateći valjak dodiruju kalem koji se namota na delić sekunde (obično reda milisekunde). Nosač se, zatim, rotira tako da prvi namotač (koji nosi kalem koji se namotava) dostigne položaj sečenja i sledeći položaj za istovar da bi se kalem ispraznio. Prateći valjak se istovremeno pomera tako da ostane u kontaktu sa kalemom koji se namotava tokom rotacije nosača.

Kao što je prethodno opisano za mašinu za namotavanje prema pronalasku, postupak dalje obuhvata korak detekcije struje koju apsorbuju električni aktuatori, tako da se tokom namotavanja folije, valjci pomeraju između prvog proksimalnog kontaktnog položaja i drugog proksimalnog kontaktnog položaja, u zavisnosti od detektovane apsorpcije struje.

Na ovaj način se i kontaktni valjak i prateći valjak pomeraju kako bi se izvršio određeni pritisak na kalem dok se folija namotava i prati do završnog koraka namotavanja.

Kada kalem koji se namota dostigne radni položaj za istovar, drugi namotač koji ima novo jezgro koje je prethodno postavljena na njega dostiže radni položaj za namotavanje. Tokom ovog koraka, poželjno je da se drugi namotač koji nosi novo jezgro rotira brzinom bliskom brzini kontaktnog valjka. Ova operacija (namotavanje navoja) se izvodi pomoću elektromotora koji je magnetno spojen sa namotačem koji ima novo jezgro. Na ovaj način, namotavanje navoja se može izvršiti tokom rotacije nosača namotača bez ikakvog kontakta između delova. Ovo rešenje omogućava da se namotavanje navoja vrši pomoću jednog motora, bez spajanja motora za namotavanje navoja sa svakim namotačem, što bi rezultiralo prekomernim opterećenjem nosača namotača. Kako drugi namotač sa novim jezgrom dostigne radni položaj za namotavanje, kontaktni valjak se pomera tako da pritisne foliju na novo jezgro, a zatim se folija poprečno preseče. Deo folije uzvodno od reza počinje da se namotava na novo jezgro, dok se deo nizvodno od reza namotava oko kalema postavljenog na prvi namotač i dovedenog u položaj za istovar. Kada je kalem gotov, prateći valjak se dovodi u distalni položaj od kalema i poželjno je da se namotač sa gotovim kalemom zaustavlja pomoću elektromagnetne kočnice kako bi se omogućilo da se kalem isprazni iz namotača.

Kratak opis crteža

Dalji aspekti i prednosti predmetnog pronalaska će postati jasniji iz opisa koji sledi, napravljenog u svrhu ilustracije i bez ograničenja, uz upućivanje na prateće shematske crteže, u kojima:

• Slika 1 je presek jedne realizacije mašine za namotavanje prema predmetnom pronalasku; • Slike 2-6 su preseci mašine za namotavanje sa slike 1, uzeti sa suprotne strane ravni preseka, tokom nekih radnih koraka u skladu sa mogućom implementacijom postupka namotavanja iz predmetnog pronalaska.

Postupak za sprovođenje pronalaska

Slika 1 prikazuje mašinu 10 za namotavanje koja obuhvata noseći okvir 11 i najmanje jedan nosača 12 namotača koji je postavljen na noseći okvir 11 i koji se može rotirati oko sopstvene ose 13. U realizaciji prikazanoj na slikama 1-6 prikazan je jedan nosač 12 namotača zbog veće jednostavnost kod objašnjavanja. Međutim, predviđeno je da u daljim realizacijama mašina 10 za namotavanje može da obuhvata više nosača 12 namotača postavljenih na noseći okvir 11 za namotavanje kalema streč folije, koji se na primer proizvode linijski pomoću ekstrudera uzvodno. U poslednjem slučaju, folijska traka proizvedena uzvodnim ekstruderom seče se na trake manje širine, od kojih se svaka vodi ka ulazu odgovarajućeg nosača 12 namotača da bi se svaki nezavisno namotao u različite kalemove.

Svaki nosač 12 namotača je opremljen sa četiri namotača 1-4, poželjno postavljena 90° jedan od drugog. Namotačovi 1-4 su integralno rotirajući sa nosačem 12 tako da je najmanje jedan prvi namotač 1 u najmanje jednom operativnom položaju za namotavanje kalema 5. Konkretno, nosač 12 obuhvata dve prirubnice 14 (svaka slika prikazuje samo jednu od dve prirubnice) i svaki namotač 1-4 je oslonjen između dve prirubnice 14 nosača 12. Rotacijom nosača 12, namotačovi 1-4 se pomeraju između različitih radnih položaja opisanih detaljnije u daljem tekstu u ovom opisu.

Mašina 10 za namotavanje dalje obuhvata kontaktni valjak 15a prilagođen da sarađuje sa prvim namotačom 1 u radnom položaju za namotavanje, i prateći valjak 15b prilagođen da sarađuje sa gore navedenim namotačom, tokom rotacije nosača namotača kako bi se doveo namotač 1 iz radnog položaja za namotavanje u radni položaj za istovar (položaj koji zauzima namotač 1 prikazan na slici 1 kao rezultat rotacije za 90° nosača 12 namotača u smeru suprotnom od kazaljke na satu).

Kontaktni valjak 15a i prateći valjak 15b su, tim redosledom, spojeni sa prvim operativnim krakom 16a i drugim operativnim krakom 16b, koji se oba mogu rotirati oko odgovarajućih osa 17a, 17b rotacije paralelno sa osom rotacije kalema. Poželjno, ose 17a, 17b rotacije rukohvata 16a, 16b i osa rotacije kalema 5 su paralelne sa osom 13 rotacije nosača 12 namotača. Operativni kraci 16a, 16b se rotiraju pomoću električnih aktuatora 18a, 18b.

Poželjno, električni aktuatori 18a, 18b su linearnog tipa i poželjno obuhvataju elektromotore 19a, 19b bez četkica i svaki obuhvata linearni element, na primer radne šipke 20a, 20b povezane sa odgovarajućim elektromotorima 19a, 19b pomoću spojnice koja pretvara rotaciono kretanje elektromotora u linearno kretanje, na primer pomoću spojnice zavrtanj/navrtka. Rotacija elektromotora 19a, 19b na jedan ili drugi način izaziva pomeranje radnih šipki 20a, 20b napred ili nazad. Prvi krak 16a i drugi krak 16b su spojeni sa prvim električnim aktuatorom 18a i drugim električnim aktuatorom 18b, tim redosledom. Konkretno, svaka radna šipka 20a, 20b odgovarajućeg električnog aktuatora 18a, 18b je ograničena na odgovarajući operativni krak 16a, 16b.

Pomoću električnih aktuatora je stoga moguće pomerati valjke 15a, 15b između najmanje jednog proksimalnog kontaktnog položaja u kome je u kontaktu sa kalemom koji se namotava i najmanje jednog distalnog položaja u odnosu na kalem.

Konkretno, mašina 10 za namotavanje obuhvata kolo koje obezbeđuje napajanje 21 električnim aktuatorima 18a, 18b i logičku kontrolnu jedinicu 22 prilagođenu za podešavanje izlazne struje iz strujnog kola 21 do električnih aktuatora 18a, 18b. Logička kontrolna jedinica 22 selektivno pokreće električne aktuatore 18a, 18b podešavanjem snage napajanja koju obezbeđuje strujno kolo 22 svakom električnom aktuatoru 18a, 18b. Struja se može podesiti na nekoliko načina koji su sami po sebi poznati u tehnici, na primer pomoću PWM regulatora ili slično.

Mašina 10 za namotavanje dalje obuhvata sredstva 23 za detekciju struje koju apsorbuju električni aktuatori 18a, 18b. Sredstvo 23 za detekciju apsorbovane struje može da obuhvata, na primer, dva amperometra 23a, 23b (na primer, spojena na strujno kolo 21) koje koristi logička kontrolna jedinica 22 za određivanje struje koju apsorbuju odgovarajući električni aktuatori 18a, 18b.

Na ovaj način, logička kontrolna jedinica 22 može podesiti izlaznu struju iz strujnog kola 21 u zavisnosti od struje koju apsorbuju električni aktuatori. Konkretno, logička kontrolna jedinica 22 podešava struju napajanja dostavljenu električnim aktuatorima 18a, 18b kako bi se generisao specifični obrtni moment prilagođen da pomera operativne krake 16a, 16b i, prema tome, valjke 15a, 15b u zavisnosti od detektovane apsorpcije struje. Na ovaj način logička kontrolna jedinica 22 podešava struju napajanja dostavljenu električnim aktuatorima 18a 18b tako da najmanje kontaktni valjak 15a primenjuje unapred određeni pritisak na kalem 5 koji se namotava. Apsorpcija struje detektovana pomoću amperometara 23a, 23b je mera koja pokazuje pritisak koji se primenjuje od strane odgovarajućeg kontaktnog valjka 15a na kalem 5 koji se namotava. Prema tome, predmetno rešenje omogućava da se struja napajanja dostavljena električnim aktuatorima 18a, 18b kontroliše povratnom spregom tako da valjci 15a, 15b primenjuju na kalem 5 unapred određeni pritisak, na primer konstantan pritisak, tokom namotavanja folije kroz ceo korak namotavanja, čime se sprečava stvaranje vazdušnih mehurića među slojevima namotane folije.

Mašina 10 za namotavanje dalje obuhvata sredstvo 24 za detekciju položaja valjaka 15a, 15b u odnosu na kalem 5 koji se namotava. U realizaciji prikazanoj na slikama 1-6, električni aktuatori 18a, 18b su opremljeni apsolutnim enkoderima 24a, 24b koji omogućavaju logičkoj kontrolnoj jedinici 22 da detektuje broj obrtaja koje pravi odgovarajući elektromotor 19a, 19b i da odredi poziciju valjaka 15a, 15b u odnosu na kalem 5.

Međutim, u dodatnim realizacijama mogu se obezbediti i senzori položaja, na primer optički senzori koji omogućavaju logičkoj kontrolnoj jedinici 22 da odredi položaj rolni 15a, 15b u odnosu na kalem 5.

Logička kontrolna jedinica 22 podešava strujni izlaz iz strujnog kola 21 do električnih aktuatora 18a, 18b na osnovu položaja koji je detektovan pomoću apsolutnih enkodera 24a, 24b (ili generalno pomoću sredstava 24 za detekciju položaja valjaka) kako bi se valjci 15a, 15b doveli u određene unapred određene položaje u zavisnosti od vrste kalema koja se proizvodi.

Slika 2 prikazuje mašinu 10 za namotavanje tokom rada, kada je prvi namotač 1 u prvom radnom položaju za namotavanje. U ovom stanju, kontaktni valjak 15a je u prvom proksimalnom kontaktnom položaju u kome je u kontaktu sa kalemom 5 koji se namotava. Kontaktni valjak 15a se rotira pomoću elektromotora 25a spojenog sa kontaktnim valjkom 15a pomoću pogonskih kaiševa. Logička kontrolna jedinica 22 prilagođava izlaznu struju iz strujnog kola 21 do prvog električnog aktuatora 18a u zavisnosti od apsorbovane struje koju detektuje ampermetar 23a, kako bi primenio dati pritisak na foliju 6 koja se namotava na kalem 5.

Kontaktni valjak 15a se pomera između prvog proksimalnog kontaktnog položaja i najmanje jedne drugog proksimalnog kontaktnog položaja; kako se prečnik kalema 5 povećava, valjak 15a se pomera od kalema 5 uvek održavajući kontakt sa njim. Logička kontrolna jedinica 22 određuje položaj kontaktnog valjka 15a u odnosu na kalem 5 koji se namotava pomoću apsolutnog enkodera 24a prvog električnog aktuatora 18a. Na primer, položaj kontaktnog valjka 15a se može proceniti da bi se odredio prečnik koji dostiže kalem 5 koji se namotava.

Kada kalem 5 dostigne unapred određeni prečnik (na primer, u zavisnosti od vrste kalema koja se proizvodi), nosač 12 namotača se rotira u smeru suprotnom od kazaljke na satu, na primer za oko 30°, tako da se prvi namotač 1 izvuče iz prvog radnog položaja za namotavanje koji je prikazan na slici 2 do drugog radnog položaja za namotavanje prikazanog na slici 3. Tokom rotacije nosača 12 namotača, kontaktni valjak 15a se drži u kontaktu sa kalemom 5, dok se prateći valjak 15b pomera pomoću drugog električnog aktuatora 18b i dovodi na datu udaljenost D od kalema 5 koja se namotava (poželjno na udaljenost D manju od jednog milimetra, poželjnije oko pola milimetra od kalema 5).

Slike 2A i 2B shematski prikazuju prateći valjak 15b i kalem 5 koji imaju dva različita konačna prečnika. Konkretno, kalem 5 prikazan na slici 2A je tipa koji ima konačni prečnik manji od konačnog prečnika kalema 5 prikazanog na slici 2B.

U oba slučaja, udaljenost D između kalema 5 koji se namotava i pratećeg valjka 15b je isto. Drugim rečima, drugi električni aktuator 18b omogućava da se podesi udaljenost D nezavisno od vrste kalema koji se proizvodi. Na ovaj način, pozicioniranje pratećeg valjka 15b u kontaktu sa kalemom se vrši na isti način nezavisno od prečnika koji se postiže pomoću kalema 5.

Logička kontrolna jedinica 22 određuje položaj drugog valjka 15b pomoću drugog apsolutnog enkodera 24b i prilagođava struju napajanja drugom električnom aktuatoru 18b pomoću kontrole povratne sprege tako da prateći valjak 15b dostigne datu poziciju koju detektuju sredstva enkodera 24b, na određenoj udaljenosti D od kalema 5.

Prateći valjak 15b se pomera pomoću električnog aktuatora 18b u zavisnosti od položaja koji je zauzeo kontaktni valjak 15a, detektovanog od strane enkodera 24a. Logička kontrolna jedinica 22 može da koristi položaj kontaktnog valjka 15a (koji ukazuje na veličinu prečnika kalema 5, na primer, kada je namotač 1 u drugom položaju za namotavanje) za dobijanje položaja koji treba dostići pratećim valjkom 15b tako da je ovaj pozicioniran na datoj udaljenosti D od kalema 5.

Zatim se prateći valjak 15b dovodi u kontakt sa kalemom 5 i istovremeno se kontaktni valjak 15a dovodi u distalni položaj od kalema 5. Valjci 15a, 15b istovremeno dodiruju kalem 5 koji se namotava u deliću sekunde (obično reda milisekunde).

Logička kontrolna jedinica 22 podešava struju napajanja koja treba da se obezbedi drugom električnom aktuatoru 18b na osnovu apsorpcije struje koju detektuje ampermetar 23b tako da prateći valjak 15b nastavlja da primenjuje unapred određeni pritisak na kalem (na primer, isti pritisak prethodno primenjen kontaktnim valjkom 15a). Takođe, prateći valjak 15b se rotira pomoću sličnog elektromotora 25b koji je povezan sa valjkom 15b pomoću pogonskog remena. Na ovaj način prvi namotač 1 nastavlja da se namotava istom brzinom rotacije kontaktnog valjka 15a.

Nakon toga, nosač namotača 12 se rotira za više od 60° u smeru suprotnom od kazaljke na satu da bi doveo prvi namotač 1 u radni položaj za istovar (kao što je prikazano na slici 4). Tokom rotacije nosača 12 namotača, prateći valjak 15b se održava u kontaktu sa kalemom 5 kako bi se primenila slična vrednost pritiska na foliju 6 koja se namotava oko kalema 5. U isto vreme, drugi namotač 2 ima novo jezgro 7 koje je prethodno namešteno na njega, koga rotira elektromotor za namotavanje navoja (nije prikazan na slikama) postavljen iza prirubnice 14 i spojen sa drugim namotačom 2 pomoću magnetne spojnice. Poželjno je da se operacija namotavanja navoja izvodi tokom rotacije nosača 12 da bi se drugi namotač 2 doveo u radni položaj za namotavanje (dok se prvi namotač 1 dovodi u položaj za istovar). Konkretno, elektromotor za namotavanje navoja je opremljen elektromagnetom za koaksijalno spajanje sa drugim namotačom 2. Tokom rotacije nosača 12, elektromotor za namotavanje navoja se integralno pomera sa nosačem 12 tako da je elektromagnet još uvek koaksijalan sa drugim namotačom 2. Elektromagnet prenosi rotaciono kretanje elektromotora za namotavanje navoja na drugi namotač 2, bez ikakvog kontakta između delova, tako da drugi namotač 2 ima brzinu rotacije blisku onoj kontaktnog valjka 15a.

Kada drugi namotač 2 dostigne radni položaj za namotavanje (kao što je prikazano na slici 4), kontaktni valjak 15a se pomera pomoću prvog električnog aktuatora 18a i dovodi u kontakt sa folijom 6 tako da se folija 6 pritisne na jezgro 7 namešteno na drugi namotač 2. Zatim se motor za namotavanje navoja pomera u suprotnom pravcu da bi se vratio u početni položaj (tj. dijametralno suprotan položaj u odnosu na položaj za istovar kalema).

Slika 5 prikazuje korak rezanja folije 6 pomoću sečiva 8 spojenog sa odgovarajućim operativnim krakom 9 koji može da se okreće oko ose 30 rotacije paralelne sa osom 13 rotacije nosača 12. Kao rezultat sečenja, deo folije uzvodno od reza, u odnosu na pravac klizanja folije 6, počinje da se namorava oko jezgra 7 postavljenog na drugom namotaču 2 i kontaktni valjak 15a se pomera pomoću prvog električnog aktuatora 18a između prvog proksimalnog kontaktnog položaja i najmanje jednog drugog proksimalnog kontaktnog položaja za primenu unapred određenog pritiska na foliju 6 koja se namotava, na način sličan onom koji je prethodno opisan za prvi namotač 1 u položaju za namotavanje prikazanom na slici 2.

Deo folije nizvodno od reza, u odnosu na smer klizanja folije 6, nastavlja da se obmotava oko kalema 5 postavljenog na prvom namotaču 1 u radnom položaju za istovar, pri čemu se prateći valjak 15b drži u kontaktnom položaju, pri čemu dolazi u kontakt sa kalemom dok se ovaj ne završi.

Kada se deo folije nizvodno od reza potpuno namota oko kalema 5, prateći valjak 15b se pomoću drugog električnog aktuatora 18b dovodi u distalni položaj od kalema 5 kako bi se gotovi kalem 5 istovario sa prvog namotača 1 u položaju za istovar.

Nakon odvajanja pratećeg valjka 15b od gotovog kalema 5, kalem 5 nastavlja da se rotira po inerciji. Da bi se ubrzalo pražnjenje kalema 5, mašina 10 za namotavanje dalje obuhvata kočnicu, na primer elektromagnetnog tipa, da koči rotaciju prvog namotača 1 u položaju za istovar. Poželjno je da je magnetna kočnica (nije prikazana na slikama) postavljena iza prirubnice 14 u položaju za istovar kalema. Elektromagnetna kočnica se sastoji od elektromagneta koji, kada se aktivira, koči dok ne zaustavi prvi namotač 1 koji ima gotovi kalem postavljen na sebi, čime se generišu parazitske struje elektromagnetnom indukcijom, kao što je poznato u tehnici.

Kada se namotač 1 koji nosi gotovi kalem zaustavi, sledi korak pražnjenja (istovara) kalema (prikazan na slici 6). Kalem 5 se izvlači iz namotača 1 pomoću mehaničke ruke 31 koja klizi duž namotača 1. Konkretno, kalem 5 se provlači kroz udubljenje (nije ilustrovano) u jednoj od dve prirubnice 14 i zatim se istovaruje na platformu postavljenu na određenoj visini od kalema 5, po mogućstvu u ravni sa gotovim kalemom 5, kako bi se sprečili udarci kalema 5 dok se istovara sa namotača 1. Visina na kojoj je platforma postavljena se izračunava u zavisnosti od vrste proizvedenog kalema, tj. u zavisnosti od prečnika do kojeg dolazi kalem na kraju namotavanja, postavljajući ga tako da se omogući da se namotač i kalem međusobno izvlače jedan iz drugog. Zbog toga se kalemovi mogu ukloniti sa mašine za namotavanje putem trakastog ili valjkastog transportera koji odvozi gotove kalemove.

U isto vreme sa korakom istovara gotovog kalema, novo jezgro 7 se ubacuje na treći namotač 3 koji se nalazi pod uglom od 90° u odnosu na položaj za istovar (u položaju dijametralno suprotnom od radnog položaja za namotavanje). Pomoću dodatnog mehaničkog kraka 32, novo jezgro 7 se postavlja oko trećeg namotača 3 na način sličan koraku istovara gotovog kalema 5 sa prvog namotača 1. Posebno, novo jezgro 7 je postavljeno na treći namotač 3 provlačeći ga kroz još jednu šupljinu (nije prikazana) u jednoj od dve prirubnice 14.

Četvrti namotač 4, postavljen u položaj dijametralno suprotan položaju za istovar, nosi jezgro 7 koje je postavljeno tokom koraka istovara gotovog kalema i punjenja novog jezgra prethodnog ciklusa.

Na kraju koraka istovara gotovog kalema i punjenja novog jezgra, ponovo se vraća raspored prikazan na slici 2 i koraci postupka se ponavljaju da bi se sproveo novi ciklus.

Iako nisu posebno prikazani na slikama, namotači 1-4 mogu biti proširivog tipa, na primer mehanički pokretani, tako da mogu da prime jezgra različitih prečnika. Štaviše, iako se radi jednostavnosti pominje jedno jezgro 7, takođe je moguće da se dva ili više jezgara pune istovremeno na isti namotač u zavisnosti od veličine kalemova koji se istovremeno namotaju.

Claims (14)

Patentni zahtevi

1. Mašina (10) za namotavanje, za namotavanje kalema (5) rastegljive folije (6) koja obuhvata:

- noseći okvir (11),

- najmanje jedan nosač (12) namotača, montiran na dati noseći okvir (11) i koji može da se rotira oko sopstvene ose (13),

- veći broj namotača (1-4) postavljenih na dati najmanje jedan nosač (12) i koji se mogu integralno rotirati sa njim, tako da je najmanje jedan prvi namotač (1) u najmanje jednom radnom položaju za namotavanje kalema (5),

- najmanje jedan kontaktni valjak (15a) prilagođen da sarađuje sa navedenim najmanje jednim prvim namotačom (1) u datom radnom položaju za namotavanje kalema (5), pri čemu se dati kontaktni valjak (15a) može pomerati između najmanje jednog proksimalnog kontaktnog položaja u kome dolazi u kontakt sa kalemom (5) koji se namotava, kako bi se olakšalo periferno namotavanje rastegljive folije (6) na dati kalem (5), i najmanje jedan distalni položaj od datog kalema (5),

- najmanje jedan prateći namotač (15b) koji se može pomerati između najmanje jednog distalnog položaja od kalema (5) koji se namotava i najmanje jednog proksimalnog kontaktnog položaja u kome dolazi u kontakt sa kalemom (5) koji se namotava kako bi se olakšalo periferno namotavanje streč folije (6) na dati kalem (5) tokom rotacije najmanje jednog nosača (12) namotača tako da dati namotač (1) može da se prebaci iz da tog radnog položaja za namotavanje kalema (5) u radni položaj za istovar kalema (5),

dati kontaktni valjak (15a) i dati prateći valjak (15b) su, tim redosledom, spojeni sa najmanje jednim prvim operativnim krakom (16a) i najmanje jednim drugim operativnim krakom (16b) koje se mogu rotirati oko odgovarajućih osa (17a, 17b) rotacije paralelno sa osom rotacije kalema, naznačen time, što obuhvata električne aktuatore (18a, 18b) za rotaciju datih operativnih krakova (16a, 16b) i obuhvata električni motor za namotavanje navoja koji može biti magnetno spojen sa drugim namotačom (2) koji ima jezgro (7) namešteno na sebi, za rotaciju datog namotača (2), magnetna spojnica između namotača i elektromotora omogućava da se izvede namotavanje navoja tokom rotacije nosača bez potrebe da motorizuje svaki pojedinačni namotač sa odgovarajućim motorom za namotavanje navoja.

2. Mašina (10) za namotavanje prema zahtevu 1, naznačena time, što obuhvata najmanje jedno električno strujno kolo (21) za napajanje datih električnih aktuatora (18a, 18b) i logičke kontrolne jedinice (22) prilagođene da kontroliše izlaz struje iz datog najmanje jednog električnog strujnog kola (21) do električnih aktuatora (18a, 18b).

3. Mašina (10) za namotavanje prema zahtevu 1 ili 2, naznačena time, što obuhvata sredstva (24) za određivanje položaja datih valjaka (15a, 15b) u odnosu na kalem (5) koji se namotava.

4. Mašina (10) za namotavanje prema zahtevu 3, naznačena time, što data sredstva (24) za određivanje položaja valjaka (15a, 15b) u odnosu na dati kalem (5) koji se namotava sadrže najmanje jedan enkoder (24a, 24b) apsolutnog tipa.

5. Mašina (10) za namotavanje prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačena time, što sadrži sredstva (23) za detekciju struje koju apsorbuju dati električni aktuatori (18a, 18b).

6. Mašina (10) za namotavanje prema zahtevu 2, pri čemu data logička kontrolna jedinica (22) prilagođava izlaz struje iz najmanje jednog strujnog kola (21) do datih električnih aktuatora (18a, 18b) u zavisnosti od struje koju apsorbuju dati električni aktuatori (18a, 18b).

7. Mašina (10) za namotavanje prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu su dati električni aktuatori (18a, 18b) linearnog tipa.

8. Mašina (10) za namotavanje prema bilo kom od prethodnih zahteva, koja obuhvata elektromagnetnu kočnicu postavljenu na datom radnom položaju za istovar gotovog kalema (5).

9. Postupak za linijsko namotavanje kalema (5) rastegljive folije (6) u mašini (10) koja obuhvata najmanje jedan nosač (12) namotača postavljen na noseći okvir (11) i koji može da se okreće oko sopstvene ose (13), i veći broj namotača (1-4) postavljenih na dati najmanje jedan nosač (12) i koji se sa njim integralno rotiraju tako da je najmanje jedan prvi namotač (1) u najmanje jednom radnom položaju za namotavanje kalema (5), a postupak obuhvata korake:

a) rotiranja jezgra (7) na namotaču (1) u radnom položaju za namotavanje radi namotavanja folije (6) na dato jezgro (7);

b) pozicioniranje najmanje jednog kontaktnog valjka (15a) u najmanje jednom proksimalnom kontaktnom položaju gde je u kontaktu sa kalemom (5) koji se namotava da bi se olakšalo periferno namotavanje rastegljive folije (6) na dato jezgro (7);

c) dovođenje datog namotača (1) iz datog radnog položaja za namotavanje kalema (5) u radni položaj za istovar kalema;

d) pozicioniranje najmanje jednog pratećeg valjka (15b) u najmanje jedan proksimalni kontaktni položaj u kome dolazi u kontakt sa datim kalemom (5) radi olakšavanja perifernog namotavanja rastegljive folije (6) na dati kalem (7) tokom datog koraka c) ; e) poprečno sečenje rastegljive folije (6);

f) istovar datog kalema (5),

naznačen time, što se kretanje datog kontaktnog valjka (15a) i datog pratećeg valjka (15b) vrši pomoću električnih aktuatora (18a, 18b) i time što se drugi namotač (2) koji ima jezgro (7) postavljeno na sebi rotira pomoću elektromotora za namotavanje navoja koji je magnetno spojen sa datim drugim namotačom (2), a magnetna spojnica između namotača i elektromotora omogućava da se izvrši namotavanje tokom rotacije nosača bez potrebe za motorizacijom svakog pojedinačnog namotača odgovarajućim motorom za namotavanje navoja.

10. Postupak prema zahtevu 9, naznačen time, što se određuju položaji datog kontaktnog valjka (15a) i datog pratećeg valjka (15b) u odnosu na dati kalem (5) koji se namotava.

11. Postupak prema zahtevu 9 ili 10, naznačen time, što je prateći valjak (15b) postavljen na određenoj udaljenosti (D) od datog kalema (5) koji se namotava tokom datog koraka c).

12. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva 9 do 11, naznačen time, što se struja koju apsorbuju dati električni aktuatori (18a, 18b) detektuje najmanje tokom koraka b) i d).

13. Postupak prema zahtevu 12, naznačen time, što se dati kontaktni valjak (15a) i dati prateći valjak (15b) pomeraju između prvog proksimalnog kontaktnog položaja i najmanje jednog drugog proksimalnog kontaktnog položaja u zavisnosti od struje koju apsorbuju dati električni aktuatori (18a, 18b) za nanošenje na kalem (5) unapred određenog pritiska.

14. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva 9 do 13, naznačen time, što se rotacija datog prvog namotača (1) koji ima gotovi kalem postavljen na sebi zaustavlja u datom položaju za istovar pomoću elektromagnetne kočnice.