專利名稱：纏繞不同長度的卷的方法
技術領域：
本發明涉及將帶材料，如衛生紙或紙巾纏繞成單個的小卷的一種方法，特別涉及將不同長度的帶材料纏繞在中空的芯子上的一種方法。
轉臺式纏繞器在本領域是眾所周知的。常規的轉臺式纏繞器包括一旋轉轉臺總成，它支撐多個圍繞轉臺軸線旋轉的芯棒。芯棒在一與轉臺軸線固定的距離的圓路線上運行。芯棒接合在其上可纏繞紙的空芯上。典型地，紙帶從一母輥上連續地繞開，轉臺式纏繞器將紙帶重繞到在芯棒上支撐的芯子上，形成單個的，較小直徑的卷。
常規的轉臺式纏繞器，雖然當芯棒圍繞轉臺總成的軸線運行時可進行在芯上的紙帶材料的纏繞，但為在芯棒靜止時進行芯子的裝上和卷的卸下，轉臺總成分度停止和啟動。在以下美國專利中公開了轉臺式纏繞器2,769,600號，1956年11月6日發布，授予Kwitek等；3,179,348號，1962年9月17日發布，授予Nystrand等；3,552,670號，1968年6月12日發布，授予Herman；4,687,153號，1987年8月18日發布，授予McNeil。在市場上供應的分度的轉臺總成是由威斯康星州的GreenBay的PaperConverting Machine公司生產的150，200，和250系列的重繞器。
Paper Converting Machine公司的Pushbutton Grade Change250系列重繞器培訓手冊公開一種帶纏繞系統，它具有五個伺服控制的軸。這些軸是奇數計量纏繞，偶數計量纏繞，裝芯輸送器，卸卷輸送器和轉臺分度。產品的變化，如每卷的層數，據說是由操作者通過一個終端接口進行。據說該系統消除了機械凸輪，計數變換齒輪或皮帶輪和輸送器鏈輪。
各種芯保持器機構，包括用于將一個芯子固定到芯棒上的芯棒鎖緊機構在技術上是已知的。1987年6月13日發布的授予Johnson等的美國專利4,635,871，公開了一種重繞器芯棒，它具有樞軸轉動的芯子鎖緊凸起。1977年7月5日發布的授予Dee的美國專利4,033,521，公開了一種橡膠或其它彈性可膨脹套，用壓縮空氣可使其膨脹，凸出抓住在上纏繞帶的芯子。在美國專利3,459,388；4,230,286和4,174,077中示出其它芯棒和芯保持器機構。
轉臺的分度是不希望的，因為由于加速和減速一個旋轉轉臺總成產生慣性力和振動。而且，希望加快轉換操作，如重繞，特別是當重繞在轉換操作中是限制性的環節時。
因此，本發明的目的是提供一種改進的纏繞帶材料到單獨的中空芯子上的方法。
本發明的另一個目的是提供一種在旋轉轉臺總成時改變纏繞到芯子上的材料的長度的方法。
本發明包括一種將一連續的帶狀材料纏繞到中空的芯子上以形成單個卷的方法。所述卷具有纏繞于其上的不同的材料長度，在一個實施例中，所述方法包括以下步驟設置一個支撐有多個可轉動的芯棒的可轉動的轉臺總成，用于在支撐于所述芯棒上的芯子上纏繞帶材料，設置一個可轉動的床輥，以向所述可轉動的轉臺總成傳送帶材料；旋轉所述床輥；旋轉所述轉臺總成以在一個封閉路線內運行所述芯棒；在支撐在所述芯棒上的芯子上纏繞所述材料以形成具有第一預定長度材料的卷；在旋轉轉臺總成時改變纏繞到芯子上的材料的長度以形成具有第二預定長度的卷，其中第一長度與第二長度有所不同。
該方法可以包括這些步驟在改變纏繞在芯子上的材料長度的步驟開始之前，連續轉動該轉臺總成；以及在改變纏繞在芯子上的材料長度這一步驟完成之后，仍連續旋轉該轉臺總成。例如，該方法可以包括當形成具有第一預定長度材料的卷時，以大致恒定的第一角速度來連續轉動所述轉臺總成，而在形成具有第二預定長度材料的卷時，以大致恒定的第二角速度來連續轉動所述轉臺總成。
在本發明的一個實施例中，該方法包括以下步驟設置一個可轉動的轉臺總成，它支撐著多根可轉動的芯棒，以便將帶材料纏繞到支撐在芯棒上的芯子上；設置一個可轉動的床輥，以向所述可轉動的轉臺總成傳送帶材料；轉動所述床輥；轉動所述轉臺總成，以在一封閉路線內運行所述芯棒；將第一長度的材料纏繞到支撐在芯棒上的芯子上，以形成帶有第一長度材料的卷；在轉動所述轉臺總成時改變轉臺總成相對于床輥的轉速；將第二長度的材料纏繞到支撐在芯棒上的芯子上，以形成具有第二長度材料的卷，其中第二長度不同于第一長度。
盡管以權利要求結束的說明書特別地指出和明確地要求了本發明，結合附圖的以下說明會使本發明更為明了。
圖1是本發明的轉臺式纏繞器，芯導向器裝置和裝芯裝置的透視圖；圖2是本發明轉臺式纏繞器的部分剖前視圖；圖3A是相對于一上游的常規重繞器總成，本發明的轉臺式纏繞器的封閉芯棒路線和芯棒傳動系統位置側視圖；圖3B是沿圖3A中3B-3B線取的圖3A示出的芯棒傳動系統的部分前視圖；圖4是圖2所示可轉動轉臺總成的放大前視圖；圖5是沿圖4中5-5線取的示意圖；圖6是可滑動地支撐在旋轉芯棒托板上的芯棒軸承支撐的示意圖；圖7是沿圖6中7-7線取的剖面圖，示出相對于一旋轉芯棒支撐板延伸的芯棒；圖8是與圖7相似的圖，示出相對于旋轉芯棒支撐板縮回的芯棒；圖9是圖2所示芯棒套總成的放大圖；圖10是沿圖9中10-10線取的側視圖，示出相對于一旋轉套柄支撐板延伸的套柄；圖11是與圖10相似的圖，示出相對于旋轉套柄支撐板縮回的套柄；圖12是沿圖10中12-12線取的圖，虛線示出套柄的打開脫開的位置；圖13是由靜止的套柄的關，開，保持開和保持關的凸輪表面構成的套柄定位透視圖；圖14是包括可分開的板的各部分的靜止芯棒定位導向器的圖；圖15是相對于封閉芯棒路線的芯傳動輥和一芯棒支撐位置的側視圖；圖16是沿圖15的16-16線取的圖；圖17是套輔助芯棒支撐總成的前視圖；圖18是沿圖17中的線18-18取的圖；圖19是沿圖17中的線19-19取的圖；圖20A是圖1中示出的粘結劑施加總成的放大透視圖；圖20B是圖20A所示的芯旋轉總成的側視圖；圖21是圖1中裝芯裝置的后透視圖；圖22是圖1所示的裝芯裝置的部分剖面中的示意側視圖；圖23是圖1所示的芯導向器總成的部分剖面中的示意側視圖；圖24是圖1所示的脫芯裝置前透視圖25A，B和C是由脫芯裝置從一芯棒脫下的纏了帶的芯子的頂示圖；圖26是部分以剖面示出的芯棒示意側視圖；圖27是部分以剖面示出的芯棒局部示意側視圖，示出的一套柄總成接合芯棒的頭，將頭向芯棒本體移動，從而壓縮芯棒可變形環；圖28是圖26的芯棒第二端的放大示意側視圖，一套柄總成接合芯棒頭將頭移向芯棒本體；圖29是圖26芯棒第二端放大示意側視圖，示出頭被偏壓離開芯棒體；圖30是芯棒的可變形環的剖面圖；圖31是控制帶纏繞裝置的獨立傳動部件的可編程傳動控制系統的示意圖；圖32是控制芯棒傳動電機的可編程芯棒傳動控制系統示意圖。
圖1是透視圖，示出本發明帶纏繞裝置90的前部。帶纏繞裝置90包括；一轉臺式纏繞器100，它具有一個靜止的架110；一裝芯裝置1000；和一個脫芯裝置2000。圖2是轉臺式纏繞器100的部分前視圖。圖3是取自圖2中3-3線的轉臺式纏繞器100的部分側視圖，示出轉臺式纏繞器100的上游部分的常規帶重繞器總成。
裝芯，纏繞和卸卷見圖1，2和3A/B，轉臺式纏繞器100支撐多個芯棒300。芯棒300接合各芯子302，在芯子上纏繞紙帶。芯棒300是圍繞轉臺總成中心軸線202在一個封閉芯棒的路線320中被驅動。每個芯棒300，由一第一芯棒端310到一第二端312，沿芯棒軸線314延伸，芯棒軸線314大致平行轉臺總成中心軸線202。各芯棒300在第一端310由一可轉動轉臺總成200支撐。各芯棒300在第二端312由一個芯棒套總成400支撐，并可卸開。轉臺式纏繞器100最好支撐至少三個芯棒300，至少支撐六個更好，并且在一個實施例中，轉臺式纏繞器100支撐十個芯棒300。支撐至少十個芯棒的轉臺式纏繞器100可具有可轉動的轉臺總成200，它是在一較低的角速度轉動，使振動和慣性負荷減小，同時提供比一個分度轉臺式纏繞器增高的產量，分度轉臺式纏繞器是間斷地以較高角速度轉動。
如圖3A所示，封閉的芯棒路線320可以是非圓形的，并可包括一裝芯部分322，一帶纏繞部分324和一脫芯部分326。裝芯部分322和脫芯部分326每個可包括一個大體直線的部分。“大體直線部分”的意思是封閉芯棒路線320的一部分包括位于封閉芯棒路線上的兩點，其中在這兩點之間的直線距離至少是10英寸，并且，其中在兩點之間延伸的封閉芯棒路線距兩點間引的直線的最大正常偏移不大于約10％，在一個實施例中，不大于5％。兩點之間延伸的封閉芯棒路線的部分的最大正常偏移是這樣計算的在兩點之間構成一設想的直線；確定由這個設想直線到兩點間封閉芯棒路線的部分的最大距離，其垂直于設想直線測量；并用這兩點之間的直線距離(10英寸)除這最大距離。
在一個本發明的實施例中，裝芯部分322和脫芯部分326每個可包括一直線部分，它具有小于約5.0％的最大正常偏移。作為例子，裝芯部分322可包括一直線部分，它具有約0.15-0.25％的最大偏移，并且脫芯部分可包括一直線部分，它具有約0.5-5.0％的最大偏移。具有這樣的最大偏移的直線部分在裝芯子時允許芯子準確容易地與運動的芯棒對準，并且，當帶材料沒有纏繞在芯子中之一上時，允許空芯子由運動的芯棒中脫除。相比之下，一個常規的分度轉臺，它具有一圓形的封閉芯棒路線，其半徑約10英寸，圓封閉芯棒路線由一10英寸長的直弦的正常偏移約為13.4％。
沿裝芯部分322，芯棒300的第二端312不與芯棒套總成400接合，或是由它支撐。裝芯裝置1000包括一個或多個被驅動的裝芯部件，當芯棒300沿裝芯部分322運動時，將芯子302至少部分地穿到芯棒300上。在裝芯部分322的兩相對側面上的一對可轉動芯子傳動輥505合作從裝芯裝置1000接收一個芯子，并完成芯子302裝到芯棒300上的驅動。如圖1所示，在另一個芯子裝到前面的鄰近芯棒完成之前，在第二端一個芯子302開始從芯棒第二端312裝到芯棒300上，因此，消除了常規轉臺總成的開和停分度所造成的延遲和慣性力。
一旦在一個特定芯棒300上完成裝芯，在芯棒由裝芯部分322向帶纏繞部分324運動時，芯棒套總成400接合芯棒300的第二端312，從而形成對所述芯棒300第二端312的支撐。被裝到芯棒300上的芯子302被送到封閉芯棒路線320的帶纏繞部分324。當芯子和與它配套的芯棒沿封閉芯棒路線運動時，在裝芯部分322和帶纏繞部分324中間可由一粘結劑施加裝置800將固定帶的粘結劑加到芯子302上。
當芯子302沿封閉芯棒路線320的帶纏繞部分324運動時，一個帶50被設在轉臺式纏繞器100上游的常規的纏繞器總成60引向芯子302。重繞器總成60示于圖3，包括用于向一穿孔器輥54送帶50的進給輥52，和一個帶縱剪切床輥56，一個剪切輥58及一個床輥59。
穿孔輥54形成沿帶50的寬度上的孔線。相鄰的穿孔線沿帶50長度上相隔一預定距離，形成在穿孔處連接在一起的各單獨頁。各單獨頁的長度是相鄰孔線之間的距離。
當在一個芯302上完成帶的纏繞時，剪切輥58和床輥59在一個卷纏繞周期終止時切開帶50。床輥59還完成帶50的自由端向下一個沿封閉芯棒路線320運行的芯子302的轉移。這樣的重繞器總成60，包括進給輥52，穿孔輥54，帶縱剪切床輥56和剪切輥58和床輥59，在本領域是已知的。床輥59可具有多個徑向可移動件，它們具有徑向向外延伸的柵和銷，和徑向可移動的護罩(BOOTIES)；剪切輥可具有一徑向向外伸的刀片和墊，其同樣在本領域是已知的。在此引述1987年8月18日授予McNeil的美國專利4,687,153，是為了全面地披露床輥和剪切輥在完成帶轉移中的操作。包括輥52，54，56，58和59的合適的重繞器總成60可支撐在架61上，如PaperConverting Machine公司制造的150系列重繞器系統。
床輥可包括一促動徑向可移動件的一切斷用的電磁線圈。在一個纏繞周期終了時電磁線圈促動徑向可移動件切開帶，使帶能轉移纏繞在一新的空芯子上。促動電磁線圈的定時可以改變，以變化由床輥和剪切輥切開的帶的長度間隔。因此，如果希望改變每卷的頁數，促動電磁線圈的定時可加以改變，改變在卷上纏繞的材料長度。
當芯棒和芯子沿帶的纏繞部分324運動時，芯棒傳動裝置330使每個芯棒300和它的配套芯子302圍繞芯棒軸線314旋轉。芯棒傳動裝置330從而使帶50在芯子302上纏繞，芯子302在芯棒300上支撐，形成圍繞芯子302(纏繞帶的芯子)纏繞的帶材料的卷51。芯棒傳動裝置330在芯子302上形成紙帶50的中心纏繞(即，通過將芯棒300與一圍繞它的軸線314旋轉它的傳動裝置相連接，使帶被拉到芯子上)，其與表面纏繞相不同，表面纏繞時卷51上外表面的一部分接觸一旋轉的纏繞鼓，使帶由磨擦拉到芯棒上。
中心纏繞芯棒傳動裝置330可包括一對芯棒驅動電機332A和332B，一對芯棒傳動皮帶334A和334B及惰輪336A和336B。參見圖3A/B和4，第一和第二芯棒驅動電機332A和332B分別驅動繞著惰輪336A和336B的第一和第二傳動皮帶334A和334B。第一和第二傳動皮帶334A和334B將扭矩傳送到交錯的芯棒300。在圖3A中，電機332A，皮帶334A和惰輪336A分別是在電機332B，皮帶334B和惰輪336B的前面。
在圖3A/B中，一芯棒300A(一偶數芯棒)支撐正要接受由床輥59來的帶之前的一個芯子302，芯棒300A被芯棒傳動皮帶334A驅動，一個鄰近的芯棒300B(一個奇數芯棒)支撐將要完成纏繞的芯子302B，芯棒300B被芯棒傳動皮帶334B驅動。芯棒300在帶50剛開始向芯棒配套的芯子轉移之前和開始轉移時，是被較快地圍繞它的軸線314驅動。由芯棒傳動裝置330形成的芯棒旋轉速度，隨著纏繞在芯棒的芯子上的帶的直徑增加而變慢。因此，相鄰的芯棒300A和330B被交錯的傳動皮帶334A和334B驅動，使得一個芯棒的旋轉速度可獨立于一相鄰的芯棒的旋轉速度被控制。芯棒傳動電機332A和332B可根據一芯棒纏繞速度程序控制，該程序提供了作為轉臺總成200的角位置的函數的芯棒300的希望的旋轉速度。因此，在纏繞一個卷時的芯棒圍繞它們軸線的旋轉速度與芯棒300在轉臺總成200上的角位置形成同步。在常規的重繞器中用芯棒的速度程序控制芯棒的旋轉速度是已知的。
如圖2所示，每個芯棒300具有一個帶齒的芯棒傳動帶輪338和一個平滑表面的自由旋轉的惰輪339，這兩個都接近芯棒的第一端310。傳動帶輪338和惰輪339的位置每隔一芯棒300交錯，使得交錯的芯棒300分別被芯棒傳動皮帶334A和334B驅動。例如，當芯棒傳動皮帶334A接合在芯棒300A上的芯棒傳動帶輪338時，芯棒傳動皮帶334B便搭在同一芯棒300A的情輪339的平表面上滑行，使得僅是電機332A使芯棒300A圍繞它的軸線314旋轉。與此相似地，當芯棒傳動皮帶334B接合在相鄰芯棒300B上的芯棒傳動帶輪338時，芯棒傳動皮帶334A搭在芯棒300B上的惰輪339的平表面上滑動，使得僅傳動電機332B形成芯棒300B圍繞它的軸線314的旋轉。因此，每個在芯棒300上的傳動帶輪接合皮帶334A/334B中的一個將扭矩傳送到芯棒300，而惰輪339接合皮帶334A/334B中的另一個，但不由傳動皮帶向芯棒傳送扭矩。
帶纏繞的芯子沿封閉芯棒路線320運行到封閉芯棒路線320的脫芯部分326。在帶纏繞部分324和脫芯部分326之間芯棒套總成400的一部分由芯棒300的第二端312脫離，以允許由芯棒上取下卷51。脫芯裝置2000沿脫芯部分326設置。脫芯裝置2000包括一個被驅動的脫芯部件，如一環形輸送皮帶2010，它圍繞輪2012被連續驅動。輸送皮帶2010運送多個在輸送皮帶2010上間隔開的條板2014。當芯棒沿脫芯部分326運動時，每個條板2014接合到支撐在芯棒300上的一個卷51的端部。
當芯棒沿封閉芯棒路線的脫芯部分326的基本直線部分運行時，帶條板的輸送皮帶2010可相對于芯棒軸線314構成角度，使得條板2014以基本與芯棒軸線314平行的第一速度分量，和一基本與脫芯部分326的直線部分平行的第二速度分量接合每個卷51。脫芯裝置2000將在下文詳細介紹。一旦卷51由芯棒300脫下，芯棒300沿封閉芯棒路線運行到裝芯部分322，接受另一個芯子302。
已經概括地說明了芯子的安裝，纏繞和脫除，下面對帶纏繞裝置90的單個部件和它們的功能加以詳述。
轉臺式纏繞器芯棒支撐參見圖1-4，可旋轉的轉臺總成200支撐在靜止的框架110上，以圍繞轉臺總成中心軸線202旋轉。框架110最好與重繞器總成框架61分開，使轉臺總成與重繞器總成60產生的振動隔開。可轉動的轉臺總成200在鄰近芯棒300的第一端310支撐芯棒300。每個芯棒300被支撐在可旋轉轉臺總成200上圍繞它的芯棒軸線314獨立旋轉，每個芯棒在可旋轉轉臺總成上沿封閉芯棒路線320運行。最好至少芯棒路線320的一部分是非圓形的，并且在芯棒軸線314和轉臺總成中心軸線202之間的距離是作為芯棒沿封閉芯棒路線320的位置的函數進行變化。
參見圖2和4，轉臺式纏繞器靜止框架110包括一個水平延伸的靜止支撐120，它延伸在直立的框架端132和134之間。可旋轉的轉臺總成200包括一個轉臺轂220，它被軸承221支撐在鄰近直立框架端132的支撐120上可旋轉。圖2和4在剖面中明確地示出該總成的各部分。在框架110上安裝一轉臺轂驅動伺服電機222通過皮帶或鏈條224和皮帶輪或鏈輪226，向轉臺轂220傳遞扭矩，可轉動轉臺轂220圍繞轉臺總成中心軸線202旋轉。控制伺服電機222確定轉臺總成200相對于一個參照位置的旋轉位置。該參考位置可以是床輥59圍繞它的旋轉軸的角位置的函數，和床輥59的累積轉數的函數。特別地，在一個卷的纏繞周期內，轉臺總成200的位置可相對于床輥59的位置定相，這在下文將詳細說明。
在一個實施例中，轉臺轂220可不停止、不分度地連續驅動，使轉臺總成200連續旋轉。“連續旋轉的”意思是轉臺總成200圍繞它的軸線202進行多圈轉動不停止。轉臺轂220可以一基本固定的角速度被驅動，使得轉臺總成200以一基本固定的角速度旋轉。“以一基本固定的角速度被驅動”的意思是轉臺總成200被驅動連續旋轉，并且轉臺總成200的旋轉速度從一基本值的變化小于約5％，最好小于約1％。轉臺總成200可支撐10個芯棒300，并且轉臺轂220可在約2-4RPM的一基本角速度被驅動，每分鐘纏繞約20-40個卷51。例如，轉臺轂220可在約為4RPM的基本角速度被驅動，每分鐘纏繞約40個卷51，轉臺總成的角速度的變化小于約0.04RPM。
參見圖2，4，5，6，7和8，一個旋轉的芯棒支撐由轉臺轂220伸出。在示出的實施例中，該旋轉的芯棒支撐包括第一和第二旋轉芯棒支撐板230，它們剛性地連接到轂上，隨轂圍繞軸線202旋轉。旋轉芯棒支撐板230沿軸線202彼此間隔開。每個旋轉芯棒支撐板230可具有多個拉長的槽232(圖5)延伸穿過。每個槽232沿一路線延伸，該路線具有相對于軸線202的一徑向和一切向分量。多個橫向件234(圖4和6-8)延伸在中間，并剛性地連接到旋轉芯棒支撐板230。每個橫向件234與在第一和第二旋轉芯棒支撐板230上的一拉長的槽配套，并沿其伸展。
第一和第二旋轉芯棒支撐板230位于第一和第二靜止芯棒導向器板142和144之間。第一和第二芯棒導向器板142和144連接到框架110的一部分，如框架端132或支撐120或者也可與框架無關地被支撐。在所示的實施例中，芯棒導向器板142可被框架端132支撐，并且第二芯棒導向器144可支撐在支撐120上。
第一芯棒導向器板142包括一第一凸輪表面，如一凸輪表面槽143，并且第二芯棒導向器板144包括一第二凸輪表面，如一凸輪表面槽145。第一和第二凸輪表面槽143和145位于第一和第二芯棒導向器板142和144的相對面向的表面上，沿軸線202彼此分隔開。每一個槽143和145限定一個圍繞轉臺總成中心軸線202的封閉路線。凸輪表面槽143和145可以彼此成鏡面象關系，但不是必須。在所示的實施例中，凸輪表面是槽143和145，但應理解，可用其它的凸輪表面，如外部凸輪表面。
芯棒導向板142和144起芯棒導向器的作用，當芯棒運行在旋轉芯棒支撐板230上時，將芯棒300沿封閉芯棒路線320定位。每個芯棒300被支撐在芯棒軸承支撐總成350上圍繞芯棒的軸314旋轉。芯棒軸承支撐總成350可包括剛性連接到一芯棒滑板356上的一第一軸承殼352和一第二軸承殼354。每個芯棒滑板356支撐在橫向件234上可滑動，沿一路線相對于橫向件234平移，該路線具有相對于軸線202的徑向分量和切向分量。圖7和8示出芯棒滑板356相對于橫向件234的平移，改變由芯棒軸314到轉臺總成中心軸線202的距離。在一個實施例中，芯棒滑板能夠可滑動地由多個市面上的線性軸承滑動器和滑軌總成支撐在橫向件上。因此，每個芯棒300被支撐在旋轉芯棒支撐板230上，沿一路線相對于旋轉芯棒支撐板平移，該路線具有相對于轉臺總成中心軸線202的徑向和切向分量。合適的滑動器和相配的滑軌358和359是由紐約州華盛頓港的Thomson Incorporated制造的ACCUGLIDECARRIAGES。
每個芯棒滑板356具有第一和第二的圓柱凸輪隨動器360和362。第一和第二凸輪隨動器360和362分別通過在第一和第二旋轉芯棒支撐板230上的槽232，接合凸輪表面槽143和145。當芯棒軸承支撐總成350在旋轉芯棒支撐板230上圍繞軸線202運行時，凸輪隨動器360和362隨在芯棒導向器板上的槽143和145運動，從而沿封閉芯棒路線320將芯棒300定位。
伺服電機222可連續地圍繞中心軸線202以一基本固定的角速度，驅動可旋轉轉臺總成200。因此，旋轉芯棒支撐板230使得芯棒300圍繞封閉芯棒路線320連續運動。芯棒300圍繞該路線的線速度隨著芯棒軸線314距軸線202的距離而增加。由俄亥俄州克里夫蘭的Reliance Electric公司生產的4馬力HR2000型的伺服電機是一適用的伺服電機222。
第一和第二凸輪表面槽143和145的形狀可變化，以使封閉芯棒路線320變化。在一個實施例中，第一和第二凸輪表面槽143和145可包括可交換的，可替換的扇段，使封閉芯棒路線320包括可替換的部分。見圖5，凸輪表面槽143和145可沿一包括非圓部分的路線圍繞軸線202。在一個實施例中，每個芯棒導向器板142和144可包括多個螺栓結合在一起的板扇段。每個板扇段可具有整個凸輪隨動器表面槽143或145的一部分。見圖14，芯棒導向器板142可包括一第一板扇段142A，它具有一凸輪表面槽部分143A，和一具有一凸輪表面槽部分143B的第二板扇段142B。卸開一個板扇段并插入一個具有一不同形狀凸輪表面槽部分的不同的板扇段，具有一特定形狀的封閉芯棒路線320的一部分可用具有一不同形狀的另一部分替換。
這樣的可交換的板扇段可消除纏繞不同直徑和/或頁數的卷51時遇到的問題。對于一個給定的封閉芯棒路線，卷51的直徑變化會使得當在一個芯子上完成纏繞時，帶離開床輥表面的切點位置的相應改變。如果適應大直徑卷的芯棒路線用于纏繞小直徑的卷，帶將在這樣一個切點上離開床輥，此點在床輥上比形成帶向下個芯子正確轉移所希望的切點高。帶的這個床輥切點的位移可能造成一個來的芯子“進入”到正在向前面的芯子纏繞的帶中，造成帶向來的芯子的過早轉移。
具有圓形的芯棒路線的現有技術纏繞器，可具有空氣鼓風系統或機械的緩沖器防止當纏繞小直徑卷時的這種過早轉移。當一個來的芯子接近床輥時，空氣鼓風系統和緩沖器間斷地使在床輥和前一個芯子之間的帶偏移，移動帶在床輥上的切點。本發明提供的優點是通過替換封閉芯棒路線的部分(從而改變芯棒路線)可適應不同直徑卷的纏繞，而不是使帶偏移。由于設有芯棒導向器板142和144，它們包括兩或多個螺栓結合的板扇段，封閉芯棒路線的一部分，如帶的纏繞部分，能夠通過卸下一個板扇段并插入具有不同形狀凸輪表面部分的不同板扇段，加以改變。
作為說明的例子，表1A列出在圖14中示出的凸輪表面槽部分143A的坐標。表1B列出適合用在纏繞較大直徑卷的凸輪表面槽部分143B的坐標。表1C列出當纏繞較小直徑卷時適合代替部分143B的凸輪表面槽部分的坐標。這些坐標是由中心軸線202測量的。適宜的凸輪槽部分不限于表1A-C所列的這些，應理解，凸輪槽部分可以根據限定任何希望的芯棒路線320的需要修改。表2A列出與用表1A和1B的坐標所描述的凸輪槽部分143A和143B相應的芯棒路線320的坐標。當用表1C替換表1B時，芯棒路線320坐標的變化列在表2B中。
轉臺式纏繞器，芯棒套裝置當芯棒由旋轉轉臺總成200驅動圍繞轉臺總成中心軸線202運行，處于封閉芯棒路線320的裝芯部分322和脫芯部分326之間時，芯棒套總成400可脫離地與芯棒的第二端312接合。參見圖2和9-12，芯棒套總成400包括多個支撐在旋轉套柄支撐410上的套柄450。每個套柄450具有一個芯棒套總成452，可脫開地接合芯棒300的第二端312。芯棒套總成452在軸承456上可旋轉地支撐芯棒套454。芯棒套454可脫開地接合芯棒300的第二端312，并支撐芯棒300圍繞它的軸線314的芯棒旋轉。
每個套柄450支撐在旋轉的套柄支撐410上可樞軸旋轉，允許套柄450圍繞樞軸軸線451由一第一套上位置旋轉到一第二脫開位置，其中在第一套上位置芯棒套454接合一個芯棒300，在第二脫開位置芯棒套454從芯棒300脫開。第一套上的位置和第二脫開的位置示于圖9。每個套柄450支撐在圍繞轉臺總成中心軸線202的一個路線中旋轉的套柄支撐上，其中，套柄旋轉樞軸451和轉臺總成中心軸線202之間的距離是作為套柄450圍繞軸202的位置的函數進行變化。因此，當芯棒由旋轉的轉臺總成200驅動圍繞封閉芯棒路線320運行時，每個套柄和配套的芯棒套454能跟蹤它的相應的芯棒300的第二端312。
旋轉的套柄支撐410包括一個套柄支撐轂420，轂420由軸承221可旋轉地支撐在鄰近直立框架端134的支撐120上。該總成的各部分剖面示于圖2和9，以便澄清結構。一個伺服電機422安裝在或鄰近于直立的框架端134，通過一個皮帶或一個鏈條424和皮帶輪或鏈輪426，向轂420提供扭矩，驅動轂420圍繞轉臺總成中心軸線202旋轉。控制伺服電機422相對于一參考確定旋轉的套柄支撐410的旋轉相位，該參考是床輥59圍繞它的旋轉軸線角位置的函數，并且是床輥59累積轉數的函數。特別地，支撐410的位置在一個卷的纏繞周期內可相對于床輥59的位置定位，從而，柄支撐410的旋轉與轉臺總成200的旋轉同步。伺服電機222和422都裝有一制動器。該制動器防止當纏繞裝置不運行時，轉臺總成200和柄支撐410的相對旋轉，從而防止芯棒300的扭轉。
旋轉的套柄支撐410還包括一個旋轉的套柄支撐板430，它剛性地連接到轂420，并基本垂直于轉臺總成中心軸線202延伸。旋轉板430圍繞轂420上的軸線202被驅動旋轉。多個套柄支撐件460支撐在旋轉板430上，以相對于旋轉板430運動。每個套柄450可樞軸旋轉地連接一個套柄支撐件460，使套柄450可圍繞樞軸451轉動。
參見圖10和11，每個套柄支撐件460是可滑動地支撐在板430的一部分上，如螺栓固定到旋轉板430上的一托432上，以沿一路線相對于旋轉板430平移，該路線具有相對于轉臺總成中心軸線202的徑向和切向分量。在一個實施例中，滑動套柄支撐件460由多個市場上銷售的線性軸承滑動器和滑軌總成359支撐在一托432上。滑動器358和滑軌359可固定(如用螺栓)到各托432和支撐件460上，以致固定到托432上一個滑動器358可滑動地接合支撐件460上的一滑軌359，并且固定到支撐件460上的一滑動器358可滑動地接合固定到托432上的一滑軌359。
芯棒套總成400還包括一定位各套柄樞軸451的樞軸定位導向器。樞軸定位導向器定位各套柄樞軸451，將每個樞軸451和軸202之間的距離作為套柄450圍繞軸202的位置的函數改變。在圖2和9-12所示的實施例中，樞軸定位導向器包括一個靜止的樞軸定位導向板442。樞軸定位導向板442大致垂直于軸202延伸，并鄰近沿軸線202旋轉的套柄支撐板430定位。定位板442可剛性地連接支撐120，使旋轉套柄支撐板430相對于定位板442旋轉。
定位板442具有一面向旋轉支撐板430的表面444。一凸輪表面，如凸輪表面槽443位于表面444，面向旋轉支撐板430。每個滑動套柄支撐件460具有一個配套的凸輪隨動器462，隨動器462接合凸輪表面槽443。當旋轉板430圍繞軸線202移動支撐件460時，凸輪隨動器462隨槽443運動，從而相對于軸線202定位套樞軸451。槽443的形狀可相應于槽143和145的形狀，當芯棒由旋轉芯棒支撐200驅動圍繞封閉芯棒路線運行時，使得每個套柄和配套的芯棒套454能跟蹤它的相應芯棒300的第二端。在一個實施例中，沿芯棒端312被裝在套中的封閉芯棒路線部分，槽443可具有與在芯棒導向板144中的槽145基本同一的形狀。在芯棒端312沒有套住的封閉芯棒路線的部分，443可具有一圓弧形(或其它適當形狀)。作為說明，表3A和3B共同列出適合與凸輪隨動器槽143A和143B一起用的槽443的坐標，槽143A和B的坐標在表1A和1B中列出。相似地，表3A和3C共同列出適合與凸輪隨動器槽143A和143C一起用的槽443的座標，在表1A和1C列出了槽143A和143C的座標。
每個套柄450包括多個凸輪隨動器，它們被支撐在套柄上并可圍繞套柄樞軸451樞軸旋轉。支撐在套柄上的凸輪隨動器接合靜止的凸輪表面，使套柄450在套住和沒套住位置之間進行旋轉。參見圖9-12，每個套柄450包括一第一套柄延長部453和一第二套柄延長部455。套柄延長部453和455由位于套柄樞軸451的它們的近端向它們的遠端彼此基本垂直延伸。套柄450具有在樞軸451的位置安裝到支撐件460上的U形的結構。套柄延長部453和455圍繞樞軸451作為剛體旋轉。芯棒套454支撐在延長部453的遠端。至少一個凸輪隨動器支撐在延長部453上，并至少一個凸輪隨動器支撐在延長部455上。
在圖10-12所示的實施例中，一對圓柱體凸輪隨動器474A和474B支撐在樞軸451和芯棒套454之間的延長部453上。凸輪隨動器474A和474B圍繞樞軸451可與延長部453一同樞軸旋轉。凸輪隨動器474A，B支撐在延長部453上，圍繞軸475A和475B旋轉，軸475A和475B相互平行。在芯棒套處于被套上的位置(圖9的上套柄)時，軸475A和475B平行于套柄支撐件460相對于旋轉套柄支撐板430滑動的方向。當芯棒套處在脫開位置(圖9的下套柄)，軸475A和B平行于軸線202。
每個套柄450還包括一第三圓柱凸輪隨動器476，它支撐在套柄延長部455的遠端。凸輪隨動器476圍繞樞軸451可與延長部455一同樞軸旋轉。第三凸輪隨動器476支撐在延長部455上，圍繞軸477旋轉，軸477垂直于軸475A和475B，隨動器474A和B圍繞軸475A和475B旋轉。在芯棒套處于未被套上的位置時，軸477平行于套柄支撐件460相對于旋轉套柄支撐板430滑動的方向。當芯棒套處在套上的位置時，軸477平行于軸線202。
芯棒套總成400還包括多個具有凸輪隨動器表面的凸輪隨動器件。每個凸輪隨動器表面可由至少凸輪隨動器474A，474B和476之一接合，在套住和脫開的位置之間，使套柄450圍繞套柄樞軸451旋轉，并在套住和脫開的位置保持套柄450。圖13是一等角視圖，示出四個套柄450A-D。示出的套柄450A是由一脫開的位置向一套上的位置樞軸旋轉。套柄450B是在套上的位置。套柄450C是在由一套上的位置向脫開的位置樞軸旋轉。套柄450D是在一脫開的位置。圖13示出，當在每個套柄支撐件460上的凸輪隨動器462跟蹤在定位板442中的槽443時，形成套柄450樞軸旋轉的凸輪隨動器件。為清楚起見，圖13中省去了旋轉支撐板430。
見圖9和13，芯棒套總成400包括一個打開的凸輪件482，它具備一打開的凸輪面483；一保持打開的凸輪件484，它有一保持打開凸輪面485(圖9)；一個關閉凸輪件486，它包括一關閉的凸輪面487；和一保持關閉的凸輪件488，它包括一保持關閉的凸輪面489。凸輪面485和489可基本是平的平行表面，它們垂直于軸線202延伸。凸輪表面483和487基本是三維的凸輪表面。凸輪件482，484，486和488最好是靜止的，并可支撐(未示出支撐)在任何剛性的基礎上，包括框架110，但不限于它。
當旋轉板430使套柄450圍繞軸線202運動時，在脫芯部分326之前，凸輪隨動器474A接合三維打開的凸輪表面483，從而將套柄450(如圖13中的套柄450C)由套上的位置向脫開的位置轉動，使得纏繞帶的芯能夠被脫芯裝置2000由芯棒300脫下。然后在旋轉的套柄450(如圖13中的套柄450D)上的凸輪隨動器476接合凸輪表面485，將套柄保持在脫開的位置，直到沿著部分322一個空的芯子302能被裝芯裝置1000裝到芯棒300上。在帶纏繞部分324的上游，在套柄(如圖13中的套柄450A)上的凸輪隨動器474A接合關閉凸輪表面487，將套柄450由脫開位置旋轉到套住的位置。在套柄(如圖13中的套柄450B)上的凸輪隨動器474A和B然后接合凸輪表面489，在帶的纏繞當中將套柄450保持在套住的位置。
圖9和13所示的凸輪隨動器和凸輪表面的設置具有的優點是，當套柄樞軸451的徑向位置相對于軸線202運動時，套柄450可旋轉到套住和脫開的位置。如在PCMC的手冊01-012-ST003的第一頁和PCMC手冊01-013-ST011的第三頁所示出的PCMC的系列150轉臺式纏繞器那樣的，用于套住或脫開芯棒的一個典型的圓柱凸輪的設置要求一個使芯棒套上和脫套的聯動系統，并且不適應具有到轉臺軸線202的距離是可變的樞軸的套柄。
芯傳動輥裝置和芯棒輔助裝置參見圖1和15-19，根據本發明的帶纏繞裝置包括一芯子傳動裝置500，一芯棒裝芯輔助裝置600和一套芯棒輔助裝置700。芯子傳動裝置500的設置是為了驅動芯子302到芯棒300上。芯棒輔助裝置600和700的設置是為了在裝芯和套芯棒時支撐和定位脫套的芯棒。
具有當轉臺在靜止時將一芯子驅動到芯棒上的單個芯傳動輥的轉臺式纏繞器在本領域是周知的。這樣的設置在芯棒和單個傳動輥之間形成一個將芯子驅動到靜止芯棒上的間隙。本發明的傳動裝置500包括一對芯傳動輥505。芯傳動輥505沿著位于封閉芯棒路線320的裝芯部分322的基本直線部分的相對側。一個芯子傳動輥505A位于封閉芯棒路線320之外，另一個芯子傳動輥505B位于封閉芯棒路線320內，使芯棒在芯子傳動輥505A和505B的中間運行。芯傳動輥505合作接合一個由裝芯裝置1000至少部分地運送到芯棒上的芯子。芯傳動輥505完成芯子302到芯棒300上的驅動。
芯傳動輥505被支撐圍繞平行的軸線旋轉，并由伺服電機通過皮帶和皮帶輪驅動旋轉。芯傳動輥505A和它的配套伺服電機510由一框架延伸部515支撐。芯傳動輥505B和它的配套電機511(示于圖17)被支撐120的延伸部支撐。芯傳動輥505可被支撐圍繞相對于芯棒軸線314和芯棒路線320的裝芯部分322傾斜的軸旋轉。見圖16和17，芯傳動輥505傾斜，以一個基本平行于芯棒軸的速度分量和基本平行于至少一部分裝芯部分的速度分量運送芯子302。例如，如圖15和16所示，芯傳動輥505A被支撐圍繞軸615旋轉，軸615相對于芯棒軸314和裝芯部分322傾斜。因此，當芯棒沿裝芯部分322運動時，芯傳動輥505能將芯子302傳送到芯棒300上。
見圖15和16，芯棒的輔助總成600被支撐在封閉芯棒路線320外，并定位支撐在第一和第二芯棒端310和312中間的脫套芯棒300。在圖1中未示出芯棒輔助總成600。芯棒輔助總成600包括一可旋轉的芯棒支撐610，它的設置是用于沿封閉芯棒路線320的裝芯部分322的至少一部分支撐一脫套的芯棒300。芯棒支撐610穩定芯棒300，并減少脫套芯棒300的振動。芯棒支撐610從而將芯棒300與由裝芯裝置1000送到芯棒第二端312上的芯子302對準。
芯棒支撐610被支撐圍繞軸615進行旋轉，軸615相對于芯棒軸314和裝芯部分322傾斜。芯棒支撐610包括一大致是螺旋線的芯棒支撐表面620。芯棒支撐表面620具有一平行于軸615測量的變化的螺距，和垂直于軸615測量的變化的半徑。螺旋支撐表面620的螺距和半徑變化，沿封閉芯棒路線支撐芯棒。在一個實施例中，螺距可隨螺旋支撐面620的半徑減小而增加。在常規的分度轉臺總成中用的常規芯棒支撐，是支撐在裝芯中靜止的芯棒。支撐表面620的變化螺距和半徑使支撐表面620能沿一個非線性的路線接觸并支撐一個運動的芯棒300。
因為芯棒支撐610被支撐圍繞軸615旋轉，芯棒支撐610可共用驅動芯傳動輥505A的電機。見圖16，芯棒支撐610是由一個伺服電機510通過傳動系630驅動，電機510是驅動芯傳動輥505A旋轉的同一電機。由電機510驅動的軸530被接合到并穿過輥505A。芯棒支撐610由軸承540在軸530上支撐可旋轉，使得不被軸530驅動。軸530穿過芯棒支撐610到傳動系630。傳動系630包括皮帶輪634，它由皮帶輪632通過皮帶631驅動，和皮帶輪638，它由皮帶輪636通過皮帶633驅動。皮帶輪632，634，636和638的直徑選擇的使芯棒支撐610的旋轉速度減少到芯傳動輥505A的大約一半。
控制伺服電機510確定芯棒支撐610相對于一參考位置的旋轉相位，該參考位置是床輥59圍繞它的旋轉軸角位置的函數，并是床輥59累計轉數的函數。特別地，在一個卷纏繞的周期內，支撐610的旋轉位置可相對于床輥59的位置定相，從而使支撐160的旋轉位置與轉臺總成200的旋轉位置同步。
見圖17-19，芯棒套輔助總成700被支撐在封閉芯棒路線320內，被定位使芯棒上套時支撐脫套的芯棒300，并使芯棒端312與芯棒套454對準。芯棒套輔助總成700包括一個可旋轉的芯棒支撐710。可旋轉的芯棒支撐710的設置是在芯棒的第一和第二端310和312中間支撐脫套的芯棒300。芯棒支撐710在封閉路線320的裝芯部分322和帶纏繞部分324中間的封閉路線的至少一部分支撐芯棒300。可旋轉的芯棒支撐710可由一個伺服電機711驅動。如圖17-19所示，芯棒套輔助總成700，包括芯棒支撐710和伺服電機711，可由水平延伸的靜止支撐120支撐。
可旋轉芯棒支撐710具有一基本螺旋線的芯棒支撐表面720，它具有一變化的半徑和螺距。支撐表面720接合芯棒300，將它們定位以便用芯棒套454接合。可旋轉的芯棒支撐710在一樞軸臂730上支撐可旋轉，臂730具有一U形第一端732和一第二端734。支撐710被支撐圍繞一水平軸715旋轉，水平軸715鄰近臂730的第一端732。樞軸臂730在它的第二端734被支撐圍繞一靜止的水平軸717樞軸旋轉，水平軸717與軸715間隔開。當樞軸臂730圍繞軸717樞軸旋轉時，軸715的位置是在一個弧上運動。樞軸臂730包括一個凸輪隨動器731，它由第一和第二端732和734中間的樞軸臂表面伸出。
具有一個偏心凸輪表面槽741的旋轉凸輪板740圍繞一靜止的水平軸742被驅動旋轉。凸輪隨動器731接合在旋轉凸輪板740上的凸輪表面槽741上，從而圍繞軸717周期地樞軸旋轉臂730。當芯棒沿封閉芯棒路線320的一預定部分運行時，臂730和旋轉支撐710的圍繞軸717的樞軸轉動，使旋轉支撐710的芯棒支撐表面720周期地接合一個芯棒300。從而芯棒支撐表面720將芯棒300的未被支撐的第二端312定位，以便上套。
芯棒支撐710和旋轉凸輪板740的旋轉是由伺服電機711進行。伺服電機711驅動圍繞皮帶輪754的皮帶752，皮帶752通過軸755連接皮帶輪756。皮帶輪756又驅動圍繞輪762，764和惰輪766的盤旋皮帶757。輪762的旋轉使凸輪板740連續旋轉。輪764的旋轉使芯棒支撐710圍繞它的軸715旋轉。
雖然如圖所示的旋轉凸輪板740具有一凸輪表面槽，但在另一個實施例中，旋轉凸輪板740可具有一外凸輪表面，用于形成臂730的樞軸轉動。在所示的實施例中，伺服電機711形成凸輪板740的旋轉，從而形成芯棒支撐710圍繞軸717的周期樞軸轉動。伺服電機711被控制相對于一參考確定芯棒支撐710的旋轉相位和芯棒支撐710的周期的樞軸旋轉相位，該參考是床輥59圍繞它的旋轉軸的角位置的函數，并是床輥59累計轉數的函數。特別地，在一個卷的纏繞周期內，芯棒支撐710的樞軸旋轉和芯棒支撐710的旋轉可相對床輥位置定相。芯棒支撐710的旋轉位置和芯棒支撐710的樞軸位置從而可與轉臺總成200同步。另外，伺服電機222或是422之一也可通過一個正時鏈或其它適當的齒輪設置，用于驅動凸輪板740的旋轉。
在所示的實施例中，盤旋皮帶757既驅動凸輪板740的旋轉，也驅動芯棒支撐710圍繞它的軸715的旋轉。但在另一實施例中，盤旋皮帶757可由兩個分開的皮帶代替。例如，第一皮帶形成凸輪板740的旋轉，第二皮帶形成芯棒支撐710圍繞它的軸線715的旋轉。第二皮帶可由第一皮帶通過一皮帶輪驅動，或者另外，每個皮帶由伺服電機722通過分開的皮帶輪驅動向芯子加粘結劑的裝置一旦芯棒由一芯棒套454接合，芯棒便沿封閉芯棒路線向帶的纏繞部分324運行。在裝芯部分322和帶纏繞部分324中間，一個加粘結劑的裝置800向支撐在運動的芯棒300上的芯子302加粘結劑。加粘結劑的裝置800包括多個上膠噴嘴810，被支撐在膠噴嘴架820上。每個噴嘴810通過一個輸送管812與一個加壓的液體粘結劑容器(未示出)連接。膠噴嘴具有一個單向閥球尖，當球尖壓縮接合一表面，如芯子302的表面，由尖部放出粘結劑流。
膠噴嘴架820支撐在一對支撐臂825的端部上可樞軸旋轉。支撐臂825由一框架橫向件133伸出。橫向件133在直立框架件132和134之間水平延伸。膠噴嘴架820由一個驅動器總成840驅動，圍繞一個軸828可樞軸旋轉。軸828平行于轉臺總成中心軸線202。膠噴嘴架820具有帶有一圓柱凸輪隨動器的臂830。
驅動器總成840用于樞軸旋轉膠噴嘴架，總成840包括一個連續旋轉盤842和一個伺服電機822，這兩件可由框架橫向件133支撐。在臂830上運送的凸輪隨動器接合一個偏心凸輪隨動器表面槽844，它位于驅動器總成840的連續旋轉盤842中。盤842由伺服電機822連續旋轉。當芯棒300沿封閉的芯棒路線運動時，驅動器總成840使膠噴嘴架820圍繞軸828周期地樞軸旋轉，使膠噴嘴810跟蹤每個芯棒300的運動。因此，不停止芯棒300沿封閉路線320的運動，膠能加到支撐在芯棒300的芯子302上。
當噴嘴810接合芯子302時一個芯旋轉總成860使每個芯棒300圍繞它的軸314旋轉，從而使粘結劑圍繞芯子302分布。芯子旋轉總成860包括一個伺服電機862，它使兩個芯棒旋轉皮帶834A和843B連續運動。見圖4，20A和20B，芯旋轉總成860可支撐在框架橫向件133的延伸部133A上。伺服電機862連續驅動圍繞皮帶輪865和867的皮帶864。皮帶輪867驅動輪836A和836B，它們分別又驅動圍繞皮帶輪868A和868B的皮帶834A和834B。當芯棒300在膠噴嘴810下沿封閉芯棒路線320運動時，皮帶834A和834B接合芯棒傳動輪338，并旋轉芯棒300。因此，當芯子302接合膠噴嘴810時，每個芯棒和它的配套芯子302沿封閉芯棒路線320平移，并圍繞芯棒軸314旋轉。
控制伺服電機822，相對于一參考確定膠噴嘴架820的周期樞軸旋轉的相位，該參考是床輥59圍繞它的旋轉軸的角位置的函數，和床輥59累計轉數的函數。特別地，在一個卷纏繞的周期內，膠噴嘴架820的樞軸旋轉位置可相對于床輥59的位置定相。膠噴嘴架820的周期樞軸轉動從而與轉臺總成200旋轉同步。膠噴嘴架820的樞軸旋轉與轉臺總成200的旋轉同步，使當每個芯棒在膠噴嘴810下通過時，膠噴嘴架820圍繞軸828樞軸轉動。膠噴嘴810從而沿封閉芯棒路線320的一部分跟蹤每個芯棒的運動。另外，旋轉凸輪板844也可由伺服電機222或422中之一通過一定時鏈或其它適當的齒輪設置間接驅動。
在另一實施例中，膠可由一裝在封閉芯棒路線內的涂膠(gravure)旋轉輥施加到運動的芯子上。該輥可圍繞它的軸旋轉，使它的表面周期地浸入在一個膠浴之中，并且一個刮刀可用于控制在該輥表面上的膠厚度。該輥的旋轉軸線可基本平行于軸線202。封閉芯棒路線320可包括一個在裝芯部分322和帶的纏繞部分324中間的圓弧部分。封閉芯棒路線的圓弧部分可與該輥表面同心，使得芯棒300運送它們的配套芯子302與該輥的涂膠表面的弧形部分輥動接觸。然后涂膠的芯子302由該輥的表面向封閉芯棒路線的帶的纏繞部分324運動。另外，也可設置一個偏移的涂膠(gravure)裝置，該裝置可包括一第一蘸膠輥，它至少部分地浸到膠浴中，和一個或多個傳遞輥，由第一蘸膠輥向芯子302轉移膠。
裝芯裝置在圖1和圖21-23中示出將芯子302送到運行的芯棒300上的裝芯裝置1000。裝芯裝置包括一個芯漏斗1010，一個裝芯回轉車1100和在轉臺式纏繞器100和裝芯回轉車1100中間的芯導向器總成1500。圖21是裝芯裝置1000的后透視圖。圖21也示出脫芯裝置2000的一部分。圖22是從平行于轉臺總成中心軸202看的部分剖的裝芯裝置1000的端視圖。圖23是部分剖的芯導向器總成1500的端視圖。
見圖1和21-23，裝芯回轉車1100包括一個靜止的框架1110。靜止的框價可包括垂直直立的框架端1132和1134，和一框架橫向支撐1136，支撐1136在框架端1132和1134中間延伸。另外，裝芯回轉車1100也可懸臂形式地支撐在一端。
在所示的實施例中，一環形皮帶圍繞鄰近框架端1132的多個皮帶輪1202傳動。同樣，一個環形皮帶1210圍繞鄰近框架端1134的多個皮帶輪1212傳動。這兩個皮帶圍繞它們相應的輪由一個伺服電機1222驅動。多個支撐桿1230將芯盤1240可樞軸旋轉地連接到裝在皮帶1200和1210上的凸起1232上。在一個實施例中，一個支撐桿1230可由一芯盤1240每端伸出。在另一個實施例中，支撐桿1230在安裝到皮帶1200和1210上的凸起1232之間呈平行環繞延伸，每個芯盤1240可懸掛在一個支撐桿1230上。芯盤1240在環形皮帶1200和1210間延伸，并由環形皮帶1200和1210在一個封閉芯盤路線1241中運送。伺服電機1222可控制，相對于一參考，確定芯盤運動的位相，該參考是床輥59圍繞它的旋轉軸的角位置的函數，和床輥59累計轉數的函數。特別地，在一個卷的纏繞周期內，芯盤的位置可相對于床輥59的位置確定相位，從而使芯盤的運動與轉臺總成200的旋轉同步。
芯漏斗1010在芯回轉車1100上垂直支撐，并保持芯子302的供給。在漏斗1010中的芯子302由重力供給到多個旋轉的帶槽的輪1020，這些輪1020位于封閉芯盤路線上。帶槽的輪1020，可由伺服電機1222驅動旋轉，向每個芯盤1240送出一個芯子302。另外，也可用一個帶凸起的皮帶代替帶槽的輪拾取一個芯子并在每個芯盤放一個芯子。當芯盤在帶槽的輪1020下通過時，一個芯盤支撐表面1250(圖22)定位芯盤由帶槽的輪1020接受一個芯子。在芯盤1240中支撐的芯子302圍繞封閉的芯盤路線1241運動。
見圖22，芯子302是在盤1240中沿封閉盤路線1241的至少一部分運送，封閉路線1241是與封閉芯棒路線320的裝芯部分322對準的。裝芯輸送器1300鄰近封閉盤路線1241的一部分設置，封閉盤路線對準裝芯部分322。裝芯輸送器1300包括一個環形皮帶1310，它被一伺服電機1322圍繞皮帶輪1312驅動。環形皮帶1310具有多個接合保持在盤1240中的芯子302的刮板1314。刮板1314接合保持在盤1240中的一個芯子302，并將芯子302至少部分從盤1240推出，使得芯子302至少部分接合一個芯棒300。刮板1314不必將芯子302完全從盤1240推出到芯棒300上，僅是足夠的遠使得芯子302被芯傳動輥505接合即可。
環形皮帶1310傾斜，使得件1314，以一個基本平行芯棒軸線的速度分量和一個基本平行至少部分封閉路線320的裝芯部分322的速度分量，接合保持在盤1240中的芯子302。在所示的實施例中，芯盤1240垂直運送芯子302，裝芯輸送器1300的刮板1314，以一個垂直速度分量和一個水平速度分量，接合芯子302。伺服電機1322被控制的，相對于一個參考，確定刮板1314的位置相位，參考是床輥59圍繞它的旋轉軸的角位置的函數，是床輥累計轉數的函數。特別地，在一個卷的纏繞周期內，刮板1314的位置可相對床輥59的位置確定相位。從而，刮板1314的運動可與芯盤1240的位置同步，并與轉臺總成200的旋轉位置同步。
在裝芯回轉車1100和轉臺式纏繞器100中間的芯導向器總成1500包括多個芯導向器1510。當芯子302由裝芯輸送器1300從芯盤1240送出時，芯導向器相對于芯棒300的第二端312定位芯子302。芯導向器1510支撐在圍繞皮帶輪1514傳動的環形皮帶輸送器1512上。皮帶輸送器1512由伺服電機1222，通過一個軸和耦合裝置(未示出)驅動。芯導向裝置1510從而與芯盤1240保持對準。芯導向器1510在皮帶輸送器1512中間平行環繞地延伸，并由輸送器1512圍繞一封閉芯導向路線1541運行。
封閉芯導向路線1541的至少一部分對準封閉芯盤路線1241的一部分，和封閉芯棒路線320的裝芯部分322的一部分。每個芯導向器1510包括一個芯導向通道1550，通道1550由鄰近裝芯回轉車1100的芯導向器1510的一個第一端延伸到鄰近轉臺式纏繞器100的芯導向器1510的第二端。當芯導向器通道1550由芯導向器1510的第一端向第二端延伸時，芯導向通道1550收斂。這個收斂幫助將芯子302相對芯棒300的第二端312對準中心。在圖1中，鄰近芯回轉車的芯導向器1510的第一端處的通道1550是喇叭口狀，以適應由芯盤1240推出的芯子302的某些對不準的情況。
脫芯裝置圖1，24和25A-C示出將卷51由脫套的芯棒300上去掉的脫芯裝置2000。脫芯裝置2000包括一個環形輸送器皮帶2010和支撐在框架2002上的伺服傳動電機2022。輸送器皮帶2010在鄰近脫芯部分326的封閉芯棒路線下垂直設置。環形輸送器皮帶2010由一傳動皮帶2034和伺服電機2022連續驅動。輸送器皮帶2010運送多個在皮帶2010上等間距的條板2014(圖24中兩個條板)。條板2014以一個線速度V運動(圖25A)。當芯棒沿脫芯部分326運動時，每個條板2014接合支撐在一個芯棒300上的一個卷51的端部。
控制伺服電機2022，相對于一個參考，確定條板2014的位置相位，參考是床輥59圍繞它的旋轉軸的角位置的函數，和床輥累計轉數的函數。特別地，在一個卷的纏繞周期內，刮板2014的位置可相對床輥59的位置確定相位。從而，條板2014的運動可與轉臺200的旋轉同步。
當芯棒300沿封閉芯棒路線的脫芯部分326的直線部分運動時，帶條板的輸送器皮帶2010與芯棒軸314成角度。對于給定的沿脫芯部分的芯棒速度和皮帶輸送器條板的速度V，在輸送器2010和芯棒軸314之間的夾角A如此選擇，使得條板2014以基本平行芯棒軸線314將卷推出芯棒300的第一速度分量V1和基本平行脫芯部分326的直線部分的第二速度分量V2接合每一個卷51。在一個實施例中，角A可約為4-7度。
如圖25A-C所示，條板2014相對于輸送器皮帶2010成角度，以便具有一個卷的接合面，該面與皮帶2010的中心線形成等于A的角。條板2014的帶角的卷接合面基本垂直于芯棒軸線314，從而垂直地接合卷51的端部。一旦卷51由芯棒300除去，芯棒300沿封閉芯棒路線運動到裝芯部分322以接受另一個芯子302。在某些情況下希望由芯棒脫除一個空芯子。例如當轉臺式纏繞器啟動時，或如果沒有帶纏繞在一個特定的芯子302上時，可能希望除去一個空芯子，因此，各條板2014可具有一個可變形的橡膠尖端2015，當纏繞帶的芯子由芯棒推出時，滑動接合芯棒。因此，條板2014既接觸芯子302也接觸芯子302上纏繞的帶，并具有由芯棒脫除空芯子(即在上未纏繞帶)的能力。
卷的排出裝置圖21示出在脫芯裝置2000的下游設的一卷排出裝置4000，用于由脫芯裝置2000接受卷51。一對傳動輥2098A和2098B接合離開芯棒300的卷51，并將卷51推向卷排出裝置4000。卷排出裝置4000包括一個伺服電機4022和一個支撐在框架4010上的可選擇轉動的排出件4030。可轉動的排出件4030支撐第一組卷接合臂4035A和第二組相對延伸的卷接合臂4035B(圖21示出三個臂4035A和三個臂4035B)。
在正常操作時，由卷排出裝置4000接受的卷51被連續傳動輥4050運到一第一接收站，如儲存箱或其它適當的容器。輥4050可由伺服電機2022通過一個齒輪系或皮帶輪系驅動，具有比條板2014的速度高一固定百分數的表面速度。輥4050因此可接合卷51，并以一個高于卷被條板2014推進的速度運送卷51。
在一些情況中，希望將一個或多個卷51引向一第二排出站，如一處理箱或回收箱。例如，在帶纏繞裝置90啟動時會生產出一些不合格的卷51，或另外，在裝置90的任何運行時間可用一個卷的測定裝置測出不合格的卷51。伺服電機4022可手動或自動控制間斷地以約180度的增量將件4030旋轉。每次件4030旋轉180度，一組卷接合臂4035A或4035B接合在那個瞬間支撐在輥4050上的卷51。這卷由輥4050提升，并引向排出站。在件4030的增量旋轉結束，另一組臂4035A或4035B到位接合下個不合格的卷。
芯棒說明圖26是本發明的芯棒300的部分剖面圖。芯棒300沿芯棒縱軸314由第一端310延伸到第二端312。每個芯棒包括一棒體3000，一支撐在芯棒300上的可變形芯接合件3100，和在芯棒第二端上的一個芯棒頭3200。芯棒體3000可包括一鋼管3010，一鋼端片(endpiece)3040，和一非金屬的復合物芯棒管3030，它在鋼管3010和鋼端片3040中間延伸。
至少一部分芯接合件3100可由一第一形狀變形成為一第二形狀，以便裝芯裝置1000將芯子放在芯棒300上之后，接合一個空芯子302的內表面。芯棒頭3200可能夠滑動地支撐在芯棒300上，并且相對于芯棒體3000可位移，以便將可變形的芯接合件3100從第一形狀變形成為一第二形狀。芯棒頭由一個芯棒套454使得相對于芯棒體3000可位移。
可變形芯接合件3100可包括一個或多個彈形可變形聚合物環3110(圖10)，它們徑向地支撐在鋼端片3040上。“彈性可變形”的意思是件3100可在一個負荷下由第一形狀變成第二形狀，并且在負荷去除后件3100基本返回到第一形狀。芯棒頭可相對于端片3040位移，壓縮環3110，從而使環3100在徑向向外方向壓緊接合芯子302的內徑。圖27示出可變形芯接合件3100的變形。圖28和29是頭3200的部分放大圖，示出相對于鋼端片3040的頭3200的運動。
現更細地涉及芯棒300的部件，第一和第二軸承座352和354具有軸承352A和354A，用于支撐鋼管3010可圍繞芯棒軸314旋轉。芯棒傳動輪338和惰輪339設置在軸承座352和354中間的鋼管3010上。芯棒傳動輪338是固定到鋼管3010上，并且惰輪339由惰輪軸承339A可旋轉地支撐在軸承座352的延伸部上，使惰輪339相對于鋼管3010可自由地回轉。
鋼管3010包括一個臺階3020，用于接合傳送到芯棒上的芯子302的端部。如圖26所示，臺階3020最好是截圓錐體形，并可具有一帶紋理的表面，限制芯子302相對于芯棒體3000的旋轉。截圓錐體形的臺階表面3020可通過多個軸和徑向延伸的槽3022形成刻紋。槽3022可以是圍繞臺階3020的圓周均勻間隔開的。槽可隨圖26中的左側到右側軸向延伸地具有錐度，并且每個槽3022沿其長度的任何位置可具有一基本三角形的截面，帶有一個較寬的附在臺階3020上的底部和一個較窄的用于接合芯子端部的頂部。
鋼管3010具有一個由臺階3020伸出的減小直徑的端3012(圖26)。復合材料芯棒管3030由一第一端3032伸到第二端3034。第一端3032延伸在鋼管3010的減小直徑端3012的上面。復合材料芯棒管3030的第一端3032，如由粘結劑結合，連接到減小直徑端3012。復合材料芯棒管3030可包括一碳復合材料結構。見圖26和30，復合材料芯棒管3030的第二端3034連接到鋼端片3040。端片3040具有一第一端3042和第二端3044。端片3040的第一端3042裝配在復合材料芯棒管3030的第二端3034內，并連接到它上。
可變形的芯接合件3100沿芯棒軸314在臺階3020和頭3200之中間隔分布。可變形芯結合件3100可包括一個圓環，它具有比端片3040一部分的外徑大的內徑，并可在端片3040上被徑向地支撐。如圖30所示，可變形芯接合件3100在端片3040上的臺階3041和在頭3200上的臺階3205之間可軸向延伸。
件3100最好具有徑向接合一個芯子的基本圓形的連續表面。一個環形件3100可提供一個適合的連續表面。一個徑向接合芯子的基本圓形的連續表面具有的優點是，將一個芯子限制到芯棒上的力可分布開，而不是集中起來。常規芯鎖定凸緣形成的集中的力會造成芯子的撕列或穿孔。“基本圓形連續”的意思是件3100的表面接合芯子的內表面圓周的至少約51％，至少約75％更好，最好是至少90％。
可變形的芯接合件3100可包括兩個由硬度計“A”40的尿烷制的彈性可變形的環3110A和3110B，和三個由較硬的硬度計“D”60的尿烷制的環3130，3140和3150。各環3110A和3110B具有一個不間斷的圓形連續表面3112，用于接合一個芯子。環3130和3140可具有Z形截面，用于分別接合臺階3041和3205。環3150可具有一基本T形的截面。環3110A在環3130和3150間延伸，并與它們連接。環3110B在環3150和3140間延伸并與它們連接。
頭3200在襯套3300上可滑動地支撐，使頭3200可相對于端片3040軸向位移。合適的襯套3300是帶有LEMPCOAT15涂層的LEMPCOLOY為基的材料制的。這樣的襯套是由俄亥俄州的克里夫蘭市的LEMPCO工業公司制造的。如圖30所示，當頭3200沿軸314向端片3040位移時，可變形芯接合件3100在臺階3041和3205間被壓縮，使得環3110A和3110B徑向向外壓緊。
如圖28和29所示，頭3200相對于端片3040的軸向運動被一個帶螺紋的緊固件3060限制。緊固件3060具有一個頭部3062和一個螺絲桿3064。螺絲桿3064通過在頭3200中一個軸向延伸的孔3245延伸，并旋擰入一個塞孔3045，它位于端片3040的第二端3044中。頭部3062相對于孔3245的直徑擴大，從而限制頭3200相對于端片3040的軸向位移。一個螺旋彈簧3070位于端片3040的端3044和頭3200中間，從芯棒體偏壓芯棒頭。
一旦一個芯子裝在芯棒300上，芯棒套總成形成壓縮環3110A和3110B的驅動力。如圖28所示，芯棒套454接合頭3200，從而壓縮彈簧3070，并使頭向端部3044沿芯棒軸線314軸向滑動。頭3200的這個相對于端片3040的運動壓縮環3110A和3110B，使得它們徑向向外變形，形成基本上凸的表面3112以接合在芯棒上的一個芯子。一旦在芯子上纏繞帶完成，并且芯棒套454縮回，彈簧3070軸向推壓頭3200離開端片3040，從而使環3110A和3110B返回到它們的原來基本圓柱的未變形的形狀。然后脫芯裝置可由芯棒除去芯子。
芯棒還包括一個抗旋轉件，用于限制芯棒頭3200圍繞軸314相對于芯棒體3000的旋轉。抗旋轉件可包括一個固定螺絲3800。固定螺絲3800旋擰到一個塞孔中，此塞孔垂直頭3040的端部3044中的塞孔3045并與其相交。固定螺絲3800支靠著螺紋緊固件3060，防止緊固件3060由端片3040松馳。固定螺絲3800由端片3040伸出，并被在頭3200中的一個軸向延伸的槽3850接收。拉長的槽3850允許頭3200相對于端片3040的的軸向滑動，而固定螺絲3800與槽3850的側面的接合，阻止頭3200相對于端片3040的旋轉。
另外，可變形芯接合件3100也可包括一個當壓縮時，如被彈性壓緊，徑向向外彈性變形的金屬部件，例如，可變形芯接合件3100可包括一個或多個具有圓周間隔開軸向伸長槽的金屬環。當芯棒第二端被套上，通過滑動的頭的運動該環被壓縮時，在每對相鄰槽間的環圓周間隔開的部分徑向向外變形。
伺服電機控制系統帶纏繞裝置90可包括一個控制系統，用于確定相對于共同的位置參考的數個獨立被驅動的部件的相位，使得部件中一個的位置可與一個或多個其他部件的位置同步。“獨立被驅動”的含義是部件的設置在機械上不是通過齒輪系，皮帶輪，機械連桿，凸輪機構和其它機械裝置等耦合。在一個實施例中，每個獨立被驅動的部件位置可相對于一個或多個其它部件用電子裝置定相位，如通過使用電子齒輪傳動比或電子凸輪。
在一個實施例中，獨立被驅動的部件的位置是相對于一個共同的參考確定相位，這個參考是床輥59圍繞它的旋轉軸線的角位置的函數，并是床輥59累計轉數的函數。特別地，在一個卷纏繞周期內，各獨立被驅動的部件相對于床輥59的位置可確定相位。
床輥59的每一轉，相應于一個卷纏繞周期的一個分數。一個卷的纏繞周期可定義為相等360度的增量。例如，在每個帶纏繞卷上有六十四個11又1/4英寸的頁，床輥的圓周是45英寸，那么每一個床輥轉纏繞四個頁，床輥每轉16轉完成一個卷的周期(纏繞一個卷51)。因此，床輥59的每一轉相應于一個360度的卷纏繞周期的22.5度。
獨立的被驅動部件可包括由電機222(如4HP伺服電機)驅動的轉臺總成200；由電機422(如4HP伺服電機)驅動的旋轉芯棒套柄支撐410；由2HP伺服電機510驅動的輥505A和芯棒支撐610(505A和芯棒支撐610機械耦合)；由電機711(如2HP伺服電機)驅動的芯棒套支撐710；由電機822(如2HP伺服電機)驅動的膠噴嘴架驅動器總成840；由2HP伺服電機1222驅動的芯回轉車1100和芯導向器總成1500(芯回轉車1100旋轉和芯導向器總成1500機械耦合)；由電機1322(如2HP伺服電機)驅動的裝芯輸送器1300；和由電機2022(如4HP伺服電機)驅動的脫芯輸送器2010。其它部件，如芯傳動輥505B/電機511和芯膠水旋轉總成860/電機862可獨立被驅動，不要求與床輥確定相位。在圖31中示意性地示出一個可編程控制系統5000及獨立被驅動的部件和它們的驅動電機。
床輥具有一個配套的接近開關。床輥59每轉一次，在給定的床輥角位置，這個接近開關接通一次。可編程控制系統5000可計數并存儲從上個卷51纏繞完成時起的床輥的完成的轉數(床輥接近開關的接通的次數)。每個獨立驅動部件也可具有一個接近開關，用于限定該部件的自身位置。
相對于共同參考的獨立驅動部件的位置的相位確定，如在一個卷纏繞周期內的床輥位置，可在一個閉環方式中完成。在一個卷纏繞周期內，相對于床輥位置的獨立被驅動部件的位置的相位確定可包括以下步驟確定在一個卷纏繞周期內的床輥旋轉位置；確定相對于在該周期內床輥旋轉位置的部件實際位置；計算相對于在該卷纏繞周期內床輥旋轉位置的部件的希望位置；由相對于在該周期內的床輥旋轉位置的部件實際和希望位置，計算部件位置誤差；和減小計算的部件位置誤差。
在一個實施例中，每個部件的位置誤差在帶纏繞裝置90起動時計算一次。當在起動時床輥接近開關第一次接通時，相對于該卷纏繞周期的床輥位置可根據存儲在可編程控制系統5000的隨機存取存儲器中的信息計算。而且，當與床輥配套的接近開關在起動時的第一次接通時，在該卷纏繞周期內相對于床輥旋轉位置的每個部件的實際位置，由一個適合的傳感器確定，如與驅動部件的電機配套的編碼器。在該卷纏繞周期內相對于床輥旋轉位置的部件的希望位置，可用對于存儲在可編程控制系統5000的隨機存取存儲器中的每個部件的電子齒輪傳動比計算。
當纏繞裝置90起動床輥接近開關第一次接通時，由可編程控制系統5000的隨機存取存儲器中讀取從上一個卷纏繞周期完成時起的床輥累計轉數，每卷的頁計數，頁長度和床輥的圓周長。例如，假設當纏繞裝置90停止(如維修停機)時，床輥完成了進入一個卷周期的七次旋轉。當再起動纏繞裝置，90床輥接近開關第一次接通時，床輥完成它的自從上一卷周期完成以來的第八次旋轉。因此，床輥在這個瞬間是在卷纏繞周期的180度位置上(半路)，因為對于給定的頁數，頁長和床輥的圓周長，床輥的每轉相應于64頁卷的4頁，纏繞一個完整的卷床輥要轉16轉。
當起動時床輥接近開關進行第一次接通時，在一個卷纏繞周期中的，相對于床輥的位置的，每個獨立被驅動部件的希望位置，是根據該部件的電子齒輪傳動比和床輥在纏繞周期中的位置計算。然后，相對于卷纏繞周期，對每個獨立被驅動部件的計算的希望位置可與由傳感器，如一個與驅動該部件的電機配套的編碼器，測定的部件的實際位置比較。卷纏繞周期中的相對于床輥位置的，每個獨立被驅動部件的計算的希望位置，與卷纏繞周期中的，相對于床輥位置的每個獨立被驅動部件的實際位置的比較，形成一個部件的位置誤差。然后驅動部件的電機可被調節，如用一個電機控制器調節電機的速度，使部件的位置誤差變到零。
例如，當與床輥配套的接近開關在起動時第一次接通時，卷纏繞周期中的相對于床輥位置的旋轉轉臺總成200的希望角位置可根據現在的卷纏繞周期中床輥已有的轉數，頁數，頁長，床輥的圓周長和為轉臺總成200存儲的電子齒輪傳動比計算。轉臺總成200的實際角度位置用一適當的傳感器測定。見圖31，一個適當的傳感器是一個與伺服電機222配套的編碼器5222。然后用在卷纏繞周期中相對床輥位置的轉臺總成200的實際位置和希望位置之間的差控制電機222的速度，如用電機控制器5030B，從而使轉臺總成200的位置誤差為零。
芯棒套柄支撐410的位置可用相似的方式控制，使支撐410的旋轉與轉臺總成200的旋轉同步。與驅動芯棒套總成400的電機422配套的編碼器5422可用于測量在卷纏繞周期中的相對于床輥位置的支撐410的實際位置。可改變伺服電機422的速度，如用一個電機控制器5030A，使支撐410的位置誤差為零。通過在卷纏繞周期內相對于一個共同參考，如床輥59的位置，使轉臺總成200與支撐410的角度位置同相位，芯棒套柄支撐410轉臺總成200的旋轉同步，避免了芯棒300的扭轉。此外，獨立的被驅動的部件位置也可在卷纏繞周期內相對于除了床輥位置之外的其它參考確定相位。
獨立被驅動部件的位置誤差可通過控制驅動具體部件的電機的速度，使其減少到零。在一個實施例中，用位置誤差值確定部件是否可通過增加驅動電機速度，或減小驅動電機速度被較快帶入到與床輥同相位。如果位置誤差值是正的(部件的實際位置領先于部件的希望位置)，驅動電機的速度降低。如果位置誤差值是負的(部件實際位置落后于希望位置)，驅動電機的速度增加。在一個實施例中，當床輥接近開關在起動時第一次接通時，對每個部件計算位置誤差，并且確定配套的驅動電機的速度的線性變化，在該卷纏繞周期的殘余部分使位置誤差為零。
在正常情況下，部件的卷纏繞周期度數的位置應與床輥的卷周期度數位置對應(如當床輥在卷纏繞周期度數的位置為零時，部件在卷纏繞周期度數位置應是零)。例如，當床輥接近開關在一個纏繞周期開始接通(零纏繞周期度數)時，電機222和轉臺總成200應在一個角位置，使得轉臺總成200的由編碼器5222測定的實際位置與為零的纏繞周期度數的計算的希望位置一致。但如果驅動轉臺總成200的皮帶224打滑，或者電機222的軸相對于轉臺總成200運動，編碼器將不再提供轉臺總成200的正確實際位置。
在一個實施例中，可將可編程控制系統編程，使得操作者能對這樣的特別部件提供補償。這種補償能以約一個卷纏繞周期度數的1/10的增量存入可編程控制系統的隨機存取存儲器中。因此，當實際的部件位置與通過補償修改的希望的計算位置匹配時，部件被認為是相對于在卷纏繞周期中的床輥位置同相。這樣的補償能力可使纏繞器總成裝置90連續運行，直到可進行機械調整時。
在一個實施例中，調整獨立被驅動部件相位的一適當的可編程控制系統5000包括一個可編程電子驅動控制系統，它具有可編程隨機存取存儲器，如由俄亥俄州，克里夫蘭市的Reliance Electric公司生產的AUTOMAX可編程驅動控制系統。用在此引述參考的以下手冊可使該系統運行AUTOMAX系統運行手冊版本3.0 J2-3005；AUTOMAX編程參考手冊J-3686；和AUTOMAX硬件參考手冊J-3656，3658。應認識到，在本發明的其它實施例中，其它的控制系統，如由Emerson Electronic公司，Giddings and Lewis和GeneralElectric公司生產的那些，也可用。
見圖31，AUTOMAX可編程驅動控制系統包括一個或多個電源5010，一個共用的存儲器模件5012，兩個7010型微處理器5014，一個網絡連接模件5016，多個雙軸可編程卡5018(每軸相應于一個驅動獨立被驅動部件之一的電機)，求解器輸入模件5020，總輸入輸出卡5022和一個VAC數字輸出卡5024等。AUTOMAX系統還包括多個HR2000型的電機控制器5030A-K。每個電機控制器與一個特定的驅動電機配套。例如，電機控制器5030B與伺服電機222配套，電機222驅動轉臺總成200旋轉。
共用的存儲器模件5012在多個微處理器之間提供接口。兩個7010型處理器執形控制獨立被驅動部件的軟件程序。網絡連接模件5016在可編程控制系統5000的操作者接口和其它部件之間，以及可編程控制系統5000和下面將討論的可編程芯棒驅動控制系統6000之間傳輸控制和狀態數據。雙軸可編程卡5018提供每個獨立被驅動部件的單獨控制。由床輥接近開關來的信號經硬件連接線輸入每個雙軸可編程卡5018。求解輸入模件5020將求解器5200和5400(下文討論)的角位移轉換成數字數據。總輸入/輸出卡5022提供在控制系統5000的不同部件中的數據交換路線。VAC數字輸出卡5024向制動器5224和5424提供輸出，兩個制動器分別與電機222和422配套。
在一個實施例中，芯棒傳動電機332A和332B是由圖32示意性所示的可編程芯棒傳動控制系統6000控制。電機332A和B可以是30HP，460V交流電機。可編程芯棒傳動控制系統6000可包括一個具有電源6010的AUTOMAX系統；一個共用的存儲器模件6012具有隨機存取存儲器；兩個中心處理裝置6014；一個網絡通信卡6016，在可編程芯棒控制系統6000和可編程控制系統5000之間形成連接；求解輸入卡6020A-6020D；和系列雙通道(Serial DualPort)卡6022A和6022B。可編程芯棒傳動控制系統6000也可包括交流電機控制器6030A和6030B，控制器6030A和6030B每個具有電流反饋6032和速度調節器6034的輸入。求解器輸入卡6020A和6020B接收由求解器6200A和6200B來的輸入，它們分別提供與芯棒傳動電機332A和332B的旋轉位置相關的信號。求解器輸入卡6020C接收求解器6200C的輸入，該求解器提供與旋轉轉臺總成200的角位置相關的信號。在一個實施例中，求解器6200C和圖31中的5200可以是同一個求解器。求解器輸入卡6020D由一個求解器6200D接收輸入，求解器6200D提供相應于床輥59角位置的一個信號。
操作者接口(未示出)可包括鍵盤和顯示屏。該接口可用作輸入數據給和由可編程傳動系統5000顯示數據。一個適當的操作者的接口是密執安州Saline的Xycom公司制的XYCOM系列的8000工業工作站。與XYCOM系列8000工業工作站配用的適當操作者接口軟件是俄亥俄州Milford的ComputerTechnology公司生產的Interact Software。獨立被驅動的部件可由操作者向前或向后，單獨或一起微動。而且，操作者可由鍵盤輸入如上所述的希望的補償。在雙軸可編程卡5018中建立(硬連線)了監控與每個驅動電機相應的位置，速度和電流的能力。測量每個驅動電機相應的位置，速度和電流，并分別與相應的位置，速度和電流的限制比較。如果超過了任何位置，速度或電流的限制，可編程控制系統停止所有驅動電機的運行。
在圖2中，旋轉轉臺總成200和旋轉套柄支撐板430由分開的伺服電機222和422分別驅動旋轉。電機222和422可連續地以一大致固定的角速度圍繞中心軸202旋轉轉臺總成200和旋轉套柄支撐板430。在圖31中示意地示出，旋轉轉臺總成200和旋轉套柄支撐板430的角位置分別由位置求解器5200和5400監控。如果由位置求解器5200和5400測定的轉臺總成200變化的角位置，比相對于支撐板430的角位置的一個預定的度數大，可編程驅動系統5000停止所有的驅動電機的運行。
在另一個實施例中，旋轉轉臺總成200和套柄支撐板430可裝在一個共同的轂上，并由一單個驅動電機驅動。這種設置具有的缺點是，如果連接旋轉轉臺和套柄支撐總成的轂的強度不是足夠大和剛性強的話，連接旋轉轉臺和套柄支撐總成的共同的轂的扭轉能夠造成芯棒套相對于芯棒端的振動或錯位。本發明的帶纏繞裝置用分開的驅動電機驅動獨立支撐的旋轉轉臺總成200和旋轉套柄支撐板430，控制這些電機保持轉臺總成200和芯棒套柄450就一個共同的參考保持位置相位，從而使轉臺總成200和套柄支撐板430機械上互不影響地旋轉。
在所述的實施例中，驅動床輥59的電機與驅動旋轉轉臺總成200的電機分開，使得轉臺總成200的旋轉與床輥59的旋轉機械上不互相影響，從而使轉臺總成200免除了由上游纏繞裝置產生的振動。與床輥59分開地驅動旋轉轉臺總成200也使得轉臺總成200的轉數與床輥59的轉數比能夠通過電子控制改變，而不是通過改變機械齒輪系列改變。
可用改變轉臺總成旋轉與床輥旋轉比來改變在每個卷上纏繞的帶的長度，因此改變纏繞在每個芯子上的帶的穿孔頁的數目。例如，如果轉臺總成旋轉與床輥旋轉的比增加，較少給定長度的頁數的帶將纏繞在每個芯子上，而如果這個比值減少，較多頁數將纏繞在每個芯子上。通過將轉臺總成200的旋轉速度傳動比相對床輥旋的轉速度傳動比改變，每卷的頁數可在轉臺總成200旋轉時改變。
在本發明的一個實施例中，在可編程控制系統5000中用的隨機存取存儲器可存儲兩個或多個芯棒纏繞速度程序或芯棒速度曲線。例如，兩個或多個芯棒速度曲線可存儲在可編程芯棒傳動控制系統6000的公共存儲器6012中。在隨機存取存儲器的中存儲的每個芯棒速度曲線可與一個不同尺寸的卷相應(不同的每卷的頁數)。每個芯棒速度曲線可提供，對于一個特定每卷頁數的，作為轉臺總成200的角位置的函數的芯棒纏繞速度。可通過改變用于切斷的電磁線圈的促動定時，將帶長度作為每卷的希望頁數的函數進行切斷。
在一個實施例中，當轉臺總成200旋轉時，每卷的頁數可通過下列方式改變1.在可尋址的存儲器中，如可編程控制系統5000中的隨機存取存儲器中，存儲至少兩個芯棒速度曲線；2.通過操作者的接口，提供每卷頁數的希望的變化；3.根據每卷頁數的希望的變化由存儲器中選擇一個芯棒速度曲線；4.將轉臺總成200和芯棒套總成400的旋轉速度與床輥59的旋轉速度比的希望的變化，作為希望的每卷頁數的變化的函數進行計算；5.將以下部件速度相對于床輥59的旋轉速度的速比的希望變化，作為每卷頁數的希望變化的函數進行計算由電機510驅動的芯傳動輥505A和芯棒支撐610，由電機711驅動的芯棒支撐710，由電機822驅動的膠水噴嘴架驅動器總成840，由電機1222驅動的芯回轉車1100和芯導向器總成1500，由電機1322驅動的裝芯輸送器1300，和由電機2022驅動的脫芯裝置2000；6.改變轉臺總成200和芯棒套總成400相對于床輥59的電子齒輪傳動比，使轉臺總成200和芯棒套總成400的旋轉速度與床輥59的旋轉速度比改變；7.改變下列部件相對于床輥59的電子齒輪傳動比，以便改變相對于床輥59的部件的速度由電機510驅動的芯傳動輥505A和芯棒支撐610；由電機711驅動的芯棒支撐710；由電機822驅動的膠水噴嘴架驅動總成840；由電機1222驅動的芯回轉車1100和芯導向器總成1500；由電機1322驅動的裝芯輸送器1300；和由電機2022驅動的脫芯裝置2000；8.將帶長作為每卷頁數的希望變化的函數進行切斷，如通過改變用于切斷的電磁線圈的定時。
每次改變每卷的頁數，獨立被驅動部件的位置可相對于在一卷周期內的床輥位置重新確定相位，其步驟是根據每卷頁數的希望變化確定一個更新的卷纏繞周期；確定更新卷纏繞周期內的床輥旋轉位置；確定相對于更新卷纏繞周期內的床輥旋轉位置的部件實際位置；計算相對于更新周期內的床輥旋轉位置的部件希望位置；計算相對于更新周期內的床輥旋轉位置的部件的實際位置和希望位置的部件位置誤差；并減小該部件的計算位置誤差。
雖然已對本發明的特別實施例作了圖示和說明，在不偏離本發明的精神和范圍內可進行種種修改。例如，在圖中，轉盤總成中心軸是水平延伸的，但應理解，轉臺軸線202和芯棒可以有其它的方向，包括垂直方向，但不限于此。在后附的權利要求中擬包括所有這些修改和設想的用途。
續表1C
續表2A
權利要求
1.將一種連續的帶材料纏繞到中空芯子上以形成單個卷的方法，該卷纏繞有不同長度的材料，該方法包括以下步驟設置一個可轉動的轉臺總成，它支撐著多個可轉動的芯棒，以便使帶材料能纏繞到支撐在芯棒上的芯子上；設置一個可轉動的床輥，以便將帶材料傳送給可轉動的轉臺總成；轉動所述床輥；轉動所述轉臺總成，以便在一封閉路線中運行芯棒；將材料纏繞到支撐在芯棒上的芯子上，從而形成具有第一預定長度材料的卷；以及在轉動轉臺時改變纏繞在芯子上的材料的長度，以形成具有第二預定長度材料的卷，其中第一長度與第二長度不同。
2.如權利要求1所述的方法，它包括連續轉動轉臺總成的步驟；其特征在于，連續轉動轉臺總成的步驟最好包括在改變纏繞在芯子上的材料長度這一步驟完成之后使轉臺總成連續旋轉的步驟；以及該連續轉動轉臺總成的步驟最好還包括在改變纏繞在芯子上的材料長度這一步驟開始之前使轉臺總成連續旋轉的步驟。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟以大致固定的第一角速度使轉臺總成連續旋轉，從而形成具有第一預定長度材料的卷；以及以大致固定的第二角速度使轉臺總成連續轉動，從而形成具有第二預定長度材料的卷。
4.一種將一連續的帶材料纏繞到中空芯子上以形成單個卷的方法，所述卷具有不同長度的材料，該方法包括以下步驟設置一個可轉動的轉臺總成，它支撐著多個可轉動的芯棒，以便將帶材料纏繞到支撐在芯棒上的芯子上；設置一個可轉動的床輥，以便將帶材料傳送給可轉動的轉臺總成；轉動所述床輥；轉動所述轉臺總成以便在一封閉路線中運行芯棒；將第一長度的材料纏繞到支撐在芯棒上的芯子上，以形成具有第一長度材料的卷；在轉動轉臺總成時改變轉臺總成相對床輥轉速的轉速；以及將第二長度的材料纏繞在支撐在芯棒上的芯子上，以形成具有第二長度材料的卷，其中第二長度不同于第一長度。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，將材料纏繞在芯子上的步驟還包括根據第一速度程序改變芯棒的纏繞速度，以便將第一長度的材料纏繞到芯子上；以及根據第二速度程序改變芯棒的纏繞速度，以便將第二長度的材料纏繞到芯子上，其中第一速度程序與第二速度程序不同。
6.如權利要求4或5所述的方法，其特征在于，在轉動轉臺時相對于床輥旋轉速度來改變轉臺總成旋轉速度的步驟包括根據床輥在一個卷纏繞周期中的位置來使轉臺總成位置定相的步驟。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，根據床輥在一個卷纏繞周期中所處位置來使轉臺總成位置定相的步驟還包括以下步驟作為第一、二長度間的差值的一個函數來確定一個新的卷纏繞周期；確定床輥在新的卷纏繞循環中的旋轉位置；相對于床輥在新的卷纏繞周期中的旋轉位置，確定轉臺總成的實際位置；相對于床輥在新的卷纏繞循環中的旋轉位置，確定轉臺總成的希望位置；相對于床輥在新的卷纏繞循環中的旋轉位置，計算出轉臺總成實際位置及希望位置間的位置誤差；以及減小計算出的轉臺總成的位置誤差。
8.如權利要求4，5，6或7所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟在形成具有第一長度材料的卷時，以大致固定的第一角速度使轉臺總成連續轉動；以及在形成具有第二長度材料的卷時，以大致固定的第二角速度使轉臺總成連續轉動。
9.將一種連續帶材料纏繞到中空芯子上以形成單個卷的方法，該卷上繞有不同長度的材料，該方法包括以下步驟設置至少二個獨立被驅動的部件，每個獨立被驅動部件的位置都在機械結構上與另一個獨立被驅動部件的位置不相關，其中至少一個獨立被驅動部件包含有一個可轉動的轉臺總成，它支撐著多個可轉動的芯棒以便纏繞卷；設置一個可轉動的床輥，以便將帶材料傳送給可轉動的轉臺總成，其中床輥的位置與獨立被驅動部件的位置在機械結構上不相關；設置一種程控系統，以控制獨立被驅動部件的位置；設置該程控系統可進入的記憶系統；在程控系統可進入的記憶系統中設置第一芯棒纏繞速度程序及第二芯棒纏繞速度程序，其中第一芯棒纏繞速度程序對應于具有第一長度材料的卷，而第二芯棒纏繞速度程序則對應于具有第二長度材料的卷；轉動所述床輥；驅動獨立被驅動部件，其中旋轉轉臺總成以在封閉路線中運行芯棒；根據第一芯棒纏繞速度程序改變芯棒的纏繞速度，以纏繞具有第一長度材料的卷；在旋轉轉臺時相對于床輥的轉速改變各獨立被驅動部件的速度；以及根據第二芯棒纏繞速度程序改變芯棒的纏繞速度，以纏繞具有第二長度材料的卷。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，相對于床輥轉速改變各獨立被驅動部件速度的步驟中還包括相對于床輥在一卷纏繞循環中的位置來使各獨立被驅動部件位置定相的步驟。
全文摘要
公開一種帶纏繞裝置(90)和一種操作該裝置的方法。裝置包括一轉臺總成(200),一裝芯裝置(1000)和一脫芯裝置(2000)。轉臺總成(200)支撐可轉動的芯棒(300),芯棒上接合纏繞紙帶(50)的空芯子(302)。每個芯棒(300)在一個封閉路線(320)中被驅動,該路線可以是非圓形的。當芯棒沿封閉路線(320)的裝芯部分(322)運行時,裝芯裝置(1000)將芯子(302)送到芯棒(300)上,當芯棒沿封閉路線(320)的脫芯部分(326)運行時,脫芯裝置(2000)將纏了帶的芯子(302,51)從相應的芯棒(300)上取下。轉臺總成可連續旋轉,在轉臺總成(200)旋轉時,每卷(51)的頁數可改變。裝置(90)還可包括一具有可變形芯接合件(3100)的芯棒(300)。每個纏繞卷(51)的帶長度的頁數可以通過改變轉臺總成(200)相對于床輥(59)旋轉速度的旋轉速度來改變,帶材料(50)從所述床輥(59)傳送到轉臺總成(200)。
文檔編號B65H18/00GK1190942SQ96195488
公開日1998年8月19日 申請日期1996年5月22日 優先權日1995年6月2日
發明者凱文·B·麥克尼爾, 弗雷德里克·E·洛克伍德, 托馬斯·T·伯恩 申請人:普羅克特和甘保爾公司