(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (2 1) Numer zgłoszenia: ( 2) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US94/04778 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO94/26641, PCT Gazette nr 26/94 (11) (13) B1 (51) IntCl6: B65H 19/22 ( 5 4 ) Sposób zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę i urządzenie do zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę (30) Pierwszeństwo: ,US,08/ (73) U praw niony z patentu: BELOIT TECHNOLOGIES, INC., Wilmington, US (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/96 (72) Twórca wynalazku: Brian C. Adamski, Edgerton, US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/99 (74) Pełnom ocnik: W ierzchoń Jan, JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY, Biuro Patentów i Znaków Towarowych S.c. PL B1 ( 5 7 ) 1 Sposób zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę, w którym przemieszcza się obrotowo wspartą szpulę do położenia początkowego, obrotowo wspiera się szpulę mającą oś obrotu w położeniu początkowym, przykłada się moment obrotowy do szpuli w jej położeniu początkowym, wprowadza się ruchomą wstęgę na szpulę w jej położeniu początkowym, znamienny tym, że sprzęga się szpulę (18) w jej położeniu początkowym (33) z ruchomym, napędzanym obrotowo bębnem wsporczym (48) wzdłuż linii styku docisku chwytowego (N1) pomiędzy nimi, przemieszcza się nawijaną rolę (8) w przybliżeniu poziomo od położenia początkowego (33) do połozenia zwijania (41), utrzymując ją obrotowo wspartą i w sprzężeniu chwytowym z bębnem wsporczym (48) w sposób ciągły podczas przemieszczania się zwijanej roli (8) od jej docisku chwytowego (N1) w położeniu początkowym (33b) do jej docisku chwytowego (N2) w położeniu zwijania (41), utrzymuje się moment obrotowy na szpuli (18) 1 docisk chwytowy (N2) pomiędzy bębnem wsporczym (48) a nawijaną rolą (8) w położeniu zwijania (41) na żądanych poziomach, aż nawijana rola (8) osiągnie określoną średnicę 15. Urządzenie do zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę na szpuli, mające ramę, parę usytuowanych w odstępie od siebie, w przybliżeniu poziomo, szyn zamontowanych na ramie, napęd do przykładania momentu obrotowego do szpuli, bęben wsporczy, napęd dołączony do tego bębna wsporczego oraz podnośnik wstęgi zamontowany na ramie, znamienne tym, że szpula (18) jest obrotowo wsparta na wózkach (32, 32'), przy czym wózki (32, 32') są wsparte na wsporczych belkach prowadzących (78, 78', 80, 80') zamontowanych na ramie (14), na których to wsporczych belkach prowadzących (78,78', 80, 80') są zamontowane również siłowniki (84, 84'; 86,86') połączone z wózkami (32, 32), natomiast bęben wsporczy (48) jest wsparty na wsporniku (50, 50a; 50b) FIG 1

2 Sposób zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę i urządzenie do zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę, w którym przemieszcza się obrotowo wspartą szpulę do położenia początkowego, obrotowo wspiera się szpulę mającą oś obrotu w położeniu początkowym, przykłada się moment obrotowy do szpuli w jej położeniu początkowym, wprowadza się ruchomą wstęgę na szpulę w jej położeniu początkowym, znamienny tym, że sprzęga się szpulę (18) w jej położeniu początkowym (33) z ruchomym, napędzanym obrotowo bębnem wsporczym (48) wzdłuż linii styku docisku chwytowego (N1) pomiędzy nimi; przemieszcza się nawijaną rolę (8) w przybliżeniu poziomo od położenia początkowego (33) do położenia zwijania (41), utrzymując ją obrotowo wspartą i w sprzężeniu chwytowym z bębnem wsporczym (48) w sposób ciągły podczas przemieszczania się zwijanej roli (8) od jej docisku chwytowego (N1) w położeniu początkowym (33b) do jej docisku chwytowego (N2) w położeniu zwijania (41); utrzymuje się moment obrotowy na szpuli (18) i docisk chwytowy (N2) pomiędzy bębnem wsporczym (48) a nawijaną rolą (8) w położeniu zwijania (41) na żądanych poziomach, aż nawijana rola (8) osiągnie określoną średnicę. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że bęben wsporczy (48) sprzęga się z nawijaną rolą (8) w linii docisku chwytowego (N1, N2) poniżej poziomej płaszczyzny (H) przechodzącej przez oś obrotu (25) nawijanej roli (8). 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że początkowe położenie (33) szpuli (18) sytuuje się przed pionową płaszczyzną (P) przechodzącą przez oś obrotu (58) bębna wsporczego (48). 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że bęben wsporczy (48) sprzęga się z nawijaną rolą (8) w jej położeniu zwijania (41) wzdłuż linii docisku chwytowego (N2) za pionową płaszczyzną (P) przechodzącą przez oś obrotu (58) bębna wsporczego (48). 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że bęben wsporczy (48) wprawia się w ruch translacyjny, w przybliżeniu pionowo, do sprzężenia ze szpulą (18) lub nawijaną rolą (8) wzdłuż linii styku docisku chwytowego (N1, N2) pomiędzy nimi. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że bęben wsporczy (48) wprawia się w ruch, w przybliżeniu pionowo, wzdłuż łukowej drogi (54) do sprzężenia z nawijaną rolą (8) wzdłuż linii docisku chwytowego (N1, N2) pomiędzy nimi. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się moment obrotowy na bębnie wsporczym (48) podczas zwijania. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że steruje się położeniem nawijanej roli (8) wzdłuż jej poziomej podpory po przemieszczeniu do położenia nawijania (41) i po sprzężeniu jej z bębnem wsporczym (48) wzdłuż linii styku docisku chwytowego (N2) oraz przemieszcza się bęben wsporczy (48) w przybliżeniu pionowo i dociska się go do nawijanej roli (8). 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się bęben wsporczy (48) w stałym położeniu po sprzężeniu go z nawijaną rolą (8) wzdłuż linii styku docisku chwytowego (N2) oraz przemieszcza się nawijaną rolę (8) w jej położeniu nawijania (41) do bębna wsporczego (48) i dociska się ją do bębna wsporczego (48). 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się nawijąną rolę wstęgi (W) w sprzężeniu z dociskiem chwytowym (N2) z bębnem wsporczym (48) w jej położeniu nawijania (41); przy czym nawijaną rolę (8) utrzymuje się, jako selektywnie ruchomą, w przybliżeniu poziomo, translacyjnie, oraz równocześnie obrotowo wspiera się ją; natomiast bęben wsporczy (48) utrzymuje się jako selektywnie ruchomy translacyjnie w przybliżeniu pionowo; ruchy nawijanej roli (8) i bębna wsporczego (48) koordynuje się i steruje się nimi w taki sposób, aby przemieszczać nawijaną rolę (8) i/lub bęben wsporczy (48) tak, by zapewniony był żądany kąt (P)

3 linii docisku chwytowego (N2) od płaszczyzny poziomej (H) poprzez oś obrotu (25) nawijanej roli (8) i żądany docisk chwytowy (N2) przez cały czas trwania procesu nawijania. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się obciążenie docisku chwytowego (N1, N2) i reguluje się siłę obciążenia związaną albo z bębnem wsporczym (48), albo z nawijaną rolą (8) w zależności od potrzebnej zmiany obciążenia docisku chwytowego (N1, N2). 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wspiera się jedną lub wiele świeżych szpul (18a, 18b, 18c) w układzie tandemowym przed szpulą (18) w położeniu początkowym (33), przy czym tę jedną lub wiele świeżych szpul (18a, 18b, 18c) wspiera się poziomo w położeniu magazynowym (31) w tej samej, w przybliżeniu, poziomej płaszczyźnie (H) co szpulę (18) w położeniu początkowym (33); selektywnie sprzęga się i ustawia się pozycję świeżej szpuli (18a) w położeniu początkowym (33) z wymienionej jednej lub wielu świeżych szpul (18a, 18b, 18c) w położeniu magazynowym (31), po przemieszczeniu szpuli (18) z położenia początkowego (33). 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wspiera się szpulę (18) i ostatnią (zgodnie z kierunkiem ruchu) świeżą szpulę (18a), przy czym szpula (18) jest w położeniu nawijania (41); przemieszcza się szpulę (18) do pozycji zdejmowania (35) nawiniętej roli (8), gdy nawijana rola (8) osiągnęła swą żądaną średnicę; przemieszcza się ostatnią (zgodnie z kierunkiem ruchu) świeżą szpulę (18a) z położenia początkowego (33) do położenia nawijania (41), gdy przychodząca wstęga (W) zaczyna być nawijana na tę szpulę (18a), a nawijana rola (8) urosła do żądanej średnicy. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w położeniu początkowym (33), w jego górnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części (33a), przykłada się moment obrotowy do świeżej szpuli (18a), natomiast w dolnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części (33b) sprzęga się tę szpulę (18a) w docisku chwytowym (N1) z bębnem wsporczym (48). 15. Urządzenie do zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę na szpuli, mające ramę, parę usytuowanych w odstępie od siebie, w przybliżeniu poziomo, szyn zamontowanych na ramie, napęd do przykładania momentu obrotowego do szpuli, bęben wsporczy, napęd dołączony do tego bębna wsporczego oraz podnośnik wstęgi zamontowany na ramie, znamienne tym, że szpula (18) jest obrotowo wsparta na wózkach (32, 32'), przy czym wózki (32, 32') są wsparte na wsporczych belkach prowadzących (78, 78'; 80, 80') zamontowanych na ramie (14), na których to wsporczych belkach prowadzących (78, 78'; 80, 80') są zamontowane również siłowniki (84, 84'; 86, 86') połączone z wózkami (32, 32'), natomiast bęben wsporczy (48) jest wsparty na wsporniku (50; 50a; 50b). 16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że wspornik (50) stanowi pozycjonująca rama wsporcza. 17. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że wspornik stanowi ramię (50a), umocowane przechylnie za pomocą kołka (51). 18. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że ma pierwsze i drugie wsporcze belki prowadzące (78, 78'; 80, 80'), na których są wsparte odpowiednio pierwsze i drugie wózki (32, 32'; 32a, 32a'), przy czym pierwsze wózki (32, 32') są sprężone ze szpulą(18) w położeniu nawijania (41) a drugie wózki (32a, 32a') są sprzężone z ostatnią (zgodnie z kierunkiem ruchu) świeżą szpulą(18a), natomiast siłowniki do poruszania wózków (32, 32'; 32a, 32a') stanowią serwomotory (84, 84'; 86, 86') połączone z pierwszymi i drugimi wsporczymi belkami prowadzącymi (78, 78'; 80, 80'). 19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że pierwsze i drugie wsporcze belki prowadzące (78, 78'; 80, 80') sięgają aż do położenia magazynowego (31). 20. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że pomiędzy ramą (14) a pierwszymi i drugimi wsporczymi belkami prowadzącymi (78, 78'; 80, 80') ma czujniki obciążenia (82, 82') docisku chwytowego między nawijaną rolą (8) a bębnem wsporczym (48), przy czym te czujniki obciążenia (82, 82) są połączone ze sterownikiem (113), który to sterownik (113) ma połączenie (125,125'; 126, 126') z serwomotorami (84, 84'; 86, 86') związanymi z wózkami (32, 32'; 32a, 32a').

4 Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że pomiędzy bębnem wsporczym (48) a wspornikiem (50), mającym postać ramy wsporczej pozycjonowania bębna wsporczego (48), ma czujniki obciążenia (72, 72a) docisku chwytowego między nawijaną rolą (8) a bębnem wsporczym (48), przy czyni te czujniki obciążenia (72, 72a) są połączone ze sterownikiem (118), który to sterownik (118) ma połączenie (114, 116; 68, 70) z wspornikiem (50), mającym postać ramy wsporczej. 22. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że pomiędzy ramą (14) a pierwszymi i drugimi wsporczymi belkami prowadzącymi (78, 78'; 80, 80') ma pierwsze czujniki (82, 82') pierwszej składowej siły obciążenia docisku chwytowego między nawijaną rolą (8) a bębnem wsporczym (48), przy czym te pierwsze czujniki (82, 82') są połączone z pierwszym sterownikiem (113), który to pierwszy sterownik (113) ma połączenie (125,125'; 126,126') z serwomotorami (84, 84'; 86,86') związanymi z wózkami (32, 32'; 32a, 32a') wspierającymi nawijaną rolę (8), natomiast pomiędzy bębnem wsporczym (48) a wspornikiem (50), mającym postać ramy wsporczej pozycjonowania bębna wsporczego (48), ma drugie czujniki (72, 72a) drugiej składowej siły obciążenia docisku chwytowego między nawijaną rolą (8) a bębnem wsporczym (48), przy czym te drugie czujniki (72, 72a) są połączone z drugim sterownikiem (118), który to drugi sterownik (118) ma połączenie (114, 116) z wspornikiem (50). 23. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że pierwsze i drugie wsporcze belki prowadzące (78,78'; 8 0, 80') są przechylnie przymocowane do ramy (14) przy wyjściowym końcu szyn (1 2, 12') i przebiegają wstecz przynajmniej do położenia początkowego (33). 24. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że przed bębnem wsporczym (48) ma rolkę (49) naciągu wstęgi (W). 25. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że ma stanowisko magazynowe (31) przy końcu szyn (12, 12'), przed położeniem początkowym (33), posiadające szyny (12, 12') wspierające wiele świeżych szpul (18a, 18b, 18c) poziomo za szpulą (18) w położeniu początkowym (33) oraz siłownik (28) selektywnie sprzężony ze świeżą szpulą (18a). 26. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że położenie początkowe (33) ma górną (zgodnie z kierunkiem ruchu) część (33a) oraz dolną (zgodnie z kierunkiem ruchu) część (33b). * * * Wynalazek dotyczy sposobu zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę i urządzenia do zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę, w szczególności wstęgi, która jest utrzymywana pod naprężeniem skręcającym, dociskiem chwytowym i naciągiem wstęgi zasadniczo przez cały czas podczas jej tworzenia. Wynalazek ten dotyczy zwłaszcza ulepszonej nawijarki w maszynie do produkcji papieru i ulepszonego sposobu zwijania papieru na szpuli, gdzie szpula ta jest stale wsparta na parze szyn usytuowanych poziomo, w pewnym odstępie od siebie, podczas nawijania, przy czym bęben wsporczy chwyta i częściowo wspiera od dołu rolę papieru w trakcie nawijania przy pionowym, w przybliżeniu, ruchu translacyjnym. Nawijarka w maszynie do produkcji papieru nie zmieniła się koncepcyjnie od wielu lat. Znany typ nawijarki używanej przy produkcji papieru stanowi przykładowo tak zwany typ Pope, przedstawiony w opisie patentowym US nr Nawijarka typu Pope pracuje zadowalająco, ale ma ona podobnie jak wszystkie inne znane typy nawijarek, pewne wady, które stają się coraz istotniejsze i coraz bardziej szkodliwe dla jakości papieru, w miarę zwiększania prędkości nawijania i żądanych średnic gotowych rol papieru. W nawijarce typu Pope nowa szpula jest początkowo sprzęgana z parą głównych ramion, podczas gdy kilka pierwszych warstw wstęgi papieru nawijane jest na szpulę. Świeżo rozpoczęta nawijana rola jest następnie przekazywana do chwytowego sprzężenia z bębnem wsporczym, podczas gdy przychodząca wstęga papieru nadal jest nawijana na nową rolę. Gdy rola papieru zaczyna zwiększać swą średnicę, jest ona obracana przez główne ramiona wokół obwodu bębna wsporczego i przenoszona na parę w przybliżeniu poziomo umieszczonych szyn wsporczych. W

5 prawie wszystkich istniejących nawijarkach typu Pope moment obrotowy albo nie był, albo nie mógł być przykładany do szpuli, gdy była ona trzymana w głównych ramionach. Po obróceniu szpuli do dołu, do podparcia na szynach wsporczych, para pomocniczych ramion utrzymuje nawijaną rolę papieru w chwytowym sprzężeniu z bębnem wsporczym z chwytem w przybliżeniu poziomej płaszczyźnie przechodzącej przez oś obrotu nawijanej roli papieru. Moment obrotowy jest przykładany do nawijanej roli papieru zwykle po jej przeniesieniu na ramiona pomocnicze. Nawijana rola papieru przebywa zatem skomplikowaną drogę od miejsca, gdzie przychodząca wstęga zaczyna być nawijana na nową szpulę, do punktu, gdzie jest ona doprowadzana do chwytowego sprzężenia z bębnem wsporczym, a następnie jest obracana do dołu wokół obwodu bębna wsporczego przez główne ramiona do punktu, gdzie jest ona wspierana przez szyny wsporcze i jest poruszana poziomo na tych szynach, gdy jej średnica rośnie. Ta skomplikowana droga powoduje trudność polegającą na tym, że ogranicza ona czas w trakcie tworzenia nawiniętej roli, kiedy do szpuli może być przyłożony centralnie moment obrotowy. W celu zoptymalizowania struktury nawijanej roli papieru moment obrotowy musi być przykładany do tworzącej się roli od początku. Mechanizmy, które wytwarzają moment obrotowy przez obrót ramion głównych, takie jak przedstawione w opisie DE nr A 1, są skomplikowane, kosztowne i mogą być szkodliwe, jeżeli brak jest kompensacji ciężaru mechanizmu. Ponadto, jeśli moment obrotowy jest przykładany do szpuli, kiedy jest ona wsparta w głównych ramionach, nawijarki typu Pope wymagają, aby ten moment obrotowy był przenoszony na szpulę powstającej roli, kiedy jest ona przenoszona z głównych ramion na szyny wsporcze i jest sprzęgana z ramionami pomocniczymi, aby zapewnić docisk chwytowy do bębna wsporczego. W znanych konstrukcjach nawijarek moment obrotowy jest zatem przykładany albo w sposób przerywany, albo kiedy nawijana rola jest sprzężona z ramionami pomocniczymi. Docisk chwytowy jest przykładany przede wszystkim grawitacyjnie, podczas gdy rola jest wsparta w głównych ramionach i jest dostarczany przez mechanizmy poruszane hydraulicznie lub pneumatycznie, kiedy rola jest wsparta w ramionach pomocniczych. Wreszcie bez wysoko nawiniętej roli, chwytu lub innego mechanizmu izolacji naciągu pomiędzy procesami w nawijarce a procesami na wejściu, naciąg arkusza/wstęgi pożądany dla dobrej struktury roli może być nieosiągalny. Dalsza wada znanych urządzeń nawijających polega na tym, że nawijana rola papieru jest wsparta jedynie przez czopy łożyskowe jej szpuli na szynach wsporczych w trakcie środkowej i końcowej fazy jej tworzenia, kiedy rośnie zarówno jej średnica jak i jej ciężar. Papier nawijany na nową szpulę na początku operacji nawijania ma tendencję do pękania, rwania się, marszczenia się i wykazywania innych wad w miarę jak rośnie średnica nawijanej roli papieru i nacisk wywierany w pobliżu rdzenia oraz gdy rośnie naciąg wstęgi i ciężar nawiniętej roli a szpula ugina się. To ugięcie powoduje również nierównomierny rozkład chwytu na powierzchni nawijanej roli. Ta nierównomiemość powoduje dalsze problemy związane ze skutecznością zwijania i z wadami papieru. Wady takie aktualnie powodują straty wynoszące do 1-5% całej produkcji maszyny papierniczej. Kiedy pierwsze zwoje wstęgi papieru na szpuli lub na rdzeniu, jak czasami nazywana jest szpula, nie są dostatecznie ciasne, występuje poślizg pomiędzy warstwami. Nawinięte role papieru muszą mieć prawidłową strukturę pod względem naciągu wstęgi w różnych promieniowych odległościach od szpuli, aby uniknąć powstawania wad wstęgi podczas operacji zwijania. Konieczne jest, aby początkowe zwoje wstęgi papieru na szpuli/rdzeniu były dostatecznie ciasne, by uniknąć poślizgu pomiędzy warstwami i pękania. Równocześnie naciąg podczas nawijania nie może przewyższać wytrzymałości wstęgi na rozerwanie. Odkształcenia promieniowe powodowane przez każdy następny zwój wstęgi zmniejszają naciąg warstwy usytuowanej pod spodem. Każdy zwój w całej nawiniętej roli powinien być nawijany z nieco mniejszym naciągiem niż poprzedni zwój, by zminimalizować ten wpływ. Trzeba również unikać gwałtownych zmian twardości roli, aby uniknąć wad papieru w roli. Wiadomo, że trzema parametrami mającymi wpływ na twardość nawiniętej roli są 1) moment obrotowy przyłożony do szpuli/rdzenia, 2) nacisk liniowego chwytu pomiędzy nawiniętą

6 rolą a bębnem wsporczym, 3) naciąg przychodzącej wstęgi nawijanej na rolę. W istniejących nawij arkach stosowane są skomplikowane, drogie, a jednak czasami nieskuteczne układy sterowania, aby zapewniać docisk chwytowy pomiędzy nawiniętą rolą a bębnem wsporczym. Użycie dwóch zestawów ramion obciążających (tzn. ramion głównych i ramion pomocniczych) przy przemieszczaniu nawiniętej roli przez gwałtownie zmieniającą się drogę ruchu podczas nawijania zwiększa tę trudność, jeśli nie powoduje jej. Gwałtownie zmieniająca się droga nawijanej roli ogranicza również zastosowanie centralnego momentu obrotowego na szpuli w takim urządzeniu. Typowo w istniejących nawijarkach napędy wykorzystywane są tylko wtedy, gdy rola tworzy się na poziomych, liniowych szynach, po nawinięciu kilku centymetrów wstęgi na szpuli. W celu zoptymalizowania struktury nawiniętej roli moment obrotowy musi być doprowadzany nieprzerwanie do szpuli od początku nawijania. W pewnych zastosowaniach, np. kiedy nawijany jest papier marszczony lub papier do wykonywania kopii bez użycia kalki, trzeba stosować niskie wartości docisku chwytowego, aby uniknąć uszkodzenia papierowego produktu. Na konwencjonalnych nawijarkach typu Pope nie posiadających centralnego momentu obrotowego małe dociski chwytowe potrzebne dla uniknięcia uszkodzenia papieru marszczonego lub papieru do wykonywania kopii bez kalki nie zapewniają wystarczającego tarcia dla napędzania nawijanej roli. Urządzenie do zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę, znane z opisu zgłoszenia patentowego PCT nr WO 93/06033, ma ramę, na której jest zamocowany bęben wsporczy, napędzany silnikiem umożliwiającym utrzymywanie prędkości obwodowej bębna wsporczego odpowiadającej prędkości podawania wstęgi. Do ramy przymocowane są również dwie poziome szyny usytuowane równolegle. Odstęp pomiędzy szynami nieznacznie przewyższa szerokość zwijanej wstęgi. Szyny podtrzymują szpulę do zwijania wstęgi. Szpula posiada z obu stron obudowy łożyskowe wsparte na szynach i może poruszać się po tych szynach. Powyżej bębna wsporczego znajduje się magazynek świeżych, pustych szpul oraz układ ramion do opuszczania tych szpul do położenia sprzężenia z bębnem wsporczym, zaopatrzony w napęd rozruchowy z silnikiem, do napędzania świeżej, pustej szpuli tak, aby uzyskała ona prędkość obwodową równą prędkości obwodowej bębna wsporczego. Poniżej szyn i równolegle do nich jest usytuowany ruchomy układ, współpracujący ze szpulą. Ma on dwa wózki, serwomotory do poruszania tych wózków oraz układ naciskowy dla zachowania odpowiedniego docisku chwytowego pomiędzy bębnem wsporczym a nawijaną rolą, Układ naciskowy jest zaopatrzony w czujnik pomiaru docisku chwytowego, połączony z serwomotorami do poruszania wózków. Do jednego z wózków jest dołączony układ napędowy nawijanej szpuli, zaopatrzony w silnik, przekładnie i sprzęgła. Nowe szpule są początkowo doprowadzane do sprzężenia z bębnem wsporczym na segmencie jego górnej powierzchni obwodowej, a następnie są obracane do dołu do podparcia przez poziome szyny. Bęben wsporczy nie porusza się translacyjnie względem szpuli. Sposób zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że sprzęga się szpulę w jej położeniu początkowym z ruchomym, napędzanym obrotowo bębnem wsporczym wzdłuż linii styku docisku chwytowego pomiędzy nimi; przemieszcza się nawijaną rolę w przybliżeniu poziomo od położenia początkowego do położenia zwijania utrzymując ją obrotowo wspartą i w sprzężeniu chwytowym z bębnem wsporczym w sposób ciągły podczas przemieszczania się zwijanej roli od jej docisku chwytowego w położeniu początkowym do jej docisku chwytowego w położeniu zwijania; utrzymuje się moment obrotowy na szpuli i docisk chwytowy pomiędzy bębnem wsporczym a nawijaną rolą w położeniu zwijania na żądanych poziomach, aż nawijana rola osiągnie określoną średnicę. Korzystnie, bęben wsporczy sprzęga się z nawijaną rolą w linii docisku chwytowego poniżej poziomej płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu nawijanej roli. Początkowe położenie szpuli w szczególności sytuuje się przed pionową płaszczyzną przechodzącą przez oś obrotu bębna wsporczego. Bęben wsporczy korzystnie sprzęga się z nawijaną rolą w jej położeniu zwijania wzdłuż linii docisku chwytowego za pionową płaszczyzną przechodzącą przez oś obrotu bębna wsporczego.

7 Bęben wsporczy ewentualnie wprawia się w ruch translacyjny, w przybliżeniu pionowo, do sprzężenia ze szpulą lub nawijaną rolą wzdłuż chwytowej linii styku pomiędzy nimi. Bęben wsporczy wprawia się w ruch, w przybliżeniu pionowo, wzdłuż łukowej drogi do sprzężenia z nawijaną rolą wzdłuż linii docisku chwytowego pomiędzy nimi. Korzystnie, utrzymuje się moment obrotowy na bębnie wsporczym podczas zwijania. Ewentualnie steru je się położeniem nawijanej roli wzdłuż jej poziomej podpory po przemieszczeniu do położenia nawijania i po sprzężeniu jej z bębnem wsporczym wzdłuż linii styku z dociskiem chwytowym; przemieszcza się bęben wsporczy w przybliżeniu pionowo i dociska się go do nawijanej roli w celu zapewnienia żądanego docisku chwytowego, gdy średnica nawijanej roli rośnie podczas nawijania. Korzystnie, utrzymuje się bęben wsporczy w stałym położeniu po sprzężeniu go z nawijaną rolą wzdłuż linii styku z dociskiem chwytowym; przemieszcza się nawijaną rolę w jej położeniu nawijania do bębna wsporczego i dociska się ją do bębna wsporczego, aby zapewnić żądany docisk chwytowy, gdy średnica nawijanej roli zwiększa się, a rola porusza się translacyjnie w przybliżeniu poziomo podczas procesu nawijania. W szczególności utrzymuje się nawijaną rolę wstęgi w sprzężeniu z dociskiem chwytowym z bębnem wsporczym w jej położeniu nawijania; przy czym tę rolę utrzymuje się jako selektywnie ruchomą w przybliżeniu poziomo translacyjnie, oraz równocześnie obrotowo wspiera się ją; natomiast bęben wsporczy utrzymuje się jako selektywnie ruchomy translacyjnie w przybliżeniu pionowo; ruchy nawijanej roli i bębna wsporczego koordynuje się i steruje się nimi w taki sposób, aby przemieszczać nawijaną rolę i/lub bęben wsporczy tak, by zapewniony był żądany kąt linii dociskowego chwytu od płaszczyzny poziomej poprzez oś obrotu nawijanej roli i żądany docisk chwytowy przez cały czas trwania procesu nawijania. Korzystnie, mierzy się obciążenie docisku chwytowego i reguluje się siłę obciążenia związaną albo z bębnem wsporczym albo z nawijaną rolą w zależności od potrzebnej zmiany obciążenia docisku chwytowego. Ewentualnie wspiera się jedną lub wiele świeżych szpul w układzie tandemowym przed szpulą w położeniu początkowym, przy czym tę jedną lub wiele świeżych szpul wspiera się poziomo w położeniu magazynowym w tej samej, w przybliżeniu, poziomej płaszczyźnie co szpulę w położeniu początkowym; selektywnie sprzęga się i ustawia się pozycję świeżej szpuli w położeniu początkowym z wymienionej jednej lub wielu świeżych szpul w położeniu magazynowym po przemieszczeniu poprzedniej szpuli z położenia początkowego. Wspiera się szpulę i ostatnią (zgodnie z kierunkiem ruchu) świeżą szpulę, żeby nadać im ruch translacyjny, przy czym szpula jest w położeniu nawijania; przemieszcza się szpulę do pozycji zdejmowania nawiniętej roli, gdy nawijana rola osiągnęła swą żądaną średnicę; przemieszcza się ostatnią (zgodnie z kierunkiem ruchu) świeżą szpulę z położenia początkowego do położenia nawijania, gdy przychodząca wstęga zaczyna być nawijana na drugą szpulę, a nawijana rola urosła do żądanej średnicy. Korzystnie, w położeniu początkowym, w jego górnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części, przykłada się moment obrotowy w celu obracania i napędzania szpuli, natomiast w dolnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części sprzęga się tę szpulę w docisku chwytowym z bębnem wsporczym. Urządzenie do zwijania ruchomej wstęgi w nawiniętą rolę na szpuli, według wynalazku charakteryzuje się tym, że szpula jest obrotowo wsparta na wózkach, przy czym wózki są wsparte na wsporczych belkach prowadzących zamontowanych na ramie, na których to wsporczych belkach prowadzących są zamontowane również siłowniki połączone z wózkami, natomiast bęben wsporczy jest wsparty na wsporniku. Wspornik w szczególności stanowi, pozycjonująca rama wsporcza, ewentualnie ramię, umocowane przechylnie za pomocą kołka. Korzystnie urządzenie ma pierwsze i drugie wsporcze belki prowadzące, na których są wsparte odpowiednio pierwsze i drugie wózki, przy czym pierwsze wózki są sprzężone ze szpulą w położeniu nawijania a drugie wózki są sprzężone z ostatnią (zgodnie z kierunkiem ruchu)

8 świeżą szpulą, natomiast siłowniki do poruszania wózków stanowią serwomotory połączone z pierwszymi i drugimi wsporczymi belkami prowadzącymi. Pierwsze i drugie wsporcze belki prowadzące ewentualnie sięgają aż do położenia magazynowego. Pomiędzy ramą a pierwszymi i drugimi wsporczymi belkami prowadzącymi urządzenie korzystnie ma czujniki obciążenia docisku chwytowego pomiędzy nawijaną rolą a bębnem wsporczym, przy czym te czujniki obciążenia są połączone ze sterownikiem, który to sterownik ma połączenie z serwomotorami związanymi z wózkami. Pomiędzy bębnem wsporczym a ramą wsporczą pozycjonowania bębna wsporczego urządzenie korzystnie ma czujniki obciążenia docisku chwytowego pomiędzy nawijaną rolą a bębnem wsporczym, przy czym te czujniki obciążenia są połączone ze sterownikiem, który to sterownik ma połączenie z wspornikiem, mającym postać ramy wsporczej. Korzystnie, pomiędzy ramą a pierwszymi i drugimi wsporczymi belkami prowadzącymi urządzenie ma pierwsze czujniki pierwszej składowej siły obciążenia docisku chwytowego pomiędzy nawijaną rolą a bębnem wsporczym, przy czym te pierwsze czujniki są połączone z pierwszym sterownikiem, który to pierwszy sterownik ma połączenie z serwomotorami związanymi z wózkami wspierającymi nawijaną rolę, natomiast pomiędzy bębnem wsporczym a wspornikiem mającym postać ramy wsporczej pozycjonowania bębna wsporczego ma drugie czujniki drugiej składowej siły obciążenia docisku chwytowego pomiędzy nawijaną rolą a bębnem wsporcżym, przy czym te drugie czujniki są połączone z drugim sterownikiem, który to drugi sterownik ma połączenie z wspornikiem. Pierwsze i drugie wsporcze belki prowadzące korzystnie są przechylnie przymocowane do ramy przy wyjściowym końcu szyn i przebiegają wstecz przynajmniej do położenia początkowego. Urządzenie ma ewentualnie rolkę naciągu wstęgi usytuowaną przed bębnem wsporczym. Przy końcu szyn, przed położeniem początkowym, korzystnie znajduje się stanowisko magazynowe, zawierające szyny'do wspierania wielu świeżych szpul poziomo za szpulą w położeniu początkowym oraz siłownik selektywnie sprzężony ze świeżą szpulą. Położenie początkowe ewentualnie ma górną (zgodnie z kierunkiem ruchu) część dolną (zgodnie z kierunkiem ruchu) część, w której wirująca szpula jest wsparta przez bęben wsporczy. Rozwiązania według wynalazku usuwają niedogodności znanych typów nawijarek. Według wynalazku świeże, puste szpule, na których mają być nawinięte role, są przechowywane w zestawie tandemowym i są umieszczone na tych samych szynach wsporczych, na których wsparta jest szpula z nawijaną właśnie rolą. Pustych, świeżych szpul nie trzeba zatem magazynować, pobierać, manipulować nimi i ustawiać je z różnych wysokości względem ich położenia podparcia w nawijarce, kiedy nawijana jest na nich rola. Szpula podczas nawijania jest wsparta poziomo na parze usytuowanych w odstępie od siebie, przebiegających poziomo szyn wsporczych przez cały czas trwania nawijania. Te same szyny wsporcze wspierają doprowadzanie nowych szpul, na których m ają być nawijane następne role materiału wstęgowego, takiego jak papier. Podczas nawijania bęben wsporczy sprzęga się od dołu z nawijaną rolą, co zmniejsza nacisk na papier w pobliżu szpuli lub rdzenia nawet o 40% przez częściowe wspieranie ciężaru nawijanej roli. Bęben wsporczy jest zamontowany z możliwością w przybliżeniu pionowego ruchu translacyjnego tak, aby sprzęgał się ze wstęgą podczas jej zwijania w rolę na szpuli. Naciąg przychodzącej wstęgi jest kontrolowany przed bębnem wsporczym, a następnie wstęga ta jest kierowana przez łukowy segment powierzchni bębna wsporczego i jest zwijana na roli pomiędzy linią chwytowego docisku w kontakcie pomiędzy bębnem wsporczym a nawijaną rolą. Kąt podparcia pomiędzy nawijaną rolą a bębnem wsporczym, mierzony do dołu od płaszczyzny poziomej przechodzącej przez oś nawijanej roli, jest zmieniany według potrzeb. Pozwala to na tworzenie bardziej równomiernego profilu docisku chwytowego, gdy nawijana rola odkształca się przy przyjmowaniu coraz większej ilości wstęgi.

9 Na początku nawijania świeża szpula jest obrotowo wsparta na szynach wsporczych w górnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części swego położenia początkowego. Do szpuli zostaje przyłożony moment obrotowy, aby rozpędzić ją. W pewnym określonym punkcie szpula jest przemieszczana na krótkim odcinku do dolnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części swego położenia początkowego, gdzie zostaje doprowadzona do chwytowego sprzężenia z bębnem wsporczym. Na skutek tego bęben ten porusza się do dołu wbrew skierowanej do góry sile podparcia rozłączając chwyt pomiędzy gotową rolą a bębnem wsporczym. Przychodząca wstęga jest wtedy kierowana na nową szpulę w dolnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części jej położenia początkowego, gdzie pozostaje ona wsparta obrotowo na szynach wsporczych. Wstęga jest naciągana równocześnie z pierwszym zwojem wstęgi na szpuli. W tym punkcie, gdzie przychodząca wstęga jest początkowo doprowadzona do świeżej szpuli, szpula ta jest korzystnie usytuowana w swym położeniu początkowym przed bębnem wsporczym w stosunku do płaszczyzny pionowej przechodzącej przez oś bębna wsporczego. Po rozpoczęciu nawijania świeżej roli gotowa rola jest przemieszczana wzdłuż poziomych szyn wsporczych do położenia hamowania, z którego jest ona w końcu wyjmowana z nawijarki. Świeżo rozpoczęta rola jest przeprowadzana nad wierzchołkiem bębna wsporczego do żądanego kąta nawijania wsparta częściowo na szynach wsporczych, przy czym jest ona w sposób ciągły sprzężona z bębnem wsporczym i częściowo wspierana przez ten bęben wsporczy wzdłuż linii chwytowego docisku z przychodzącą wstęgą uchwyconą pomiędzy nimi od położenia początkowego, kiedy przychodząca wstęga jest nawijana na szpulę, do końca położenia nawijania, kiedy nawinięta rola osiągnie swą żądaną końcową średnicę. Zarówno bęben wsporczy jak i szpula, na której nawijana jest przychodząca wstęga, są napędzane. Ponadto naciąg przychodzącej wstęgi na powierzchni bębna wsporczego jest kontrolowany, tak że utrzymywane jest działanie skręcające na szpulę, na której nawijana jest nowa rola, utrzymywany jest docisk chwytowy i naciąg wstęgi przez cały czas od początku nawijania wstęgi na nową szpulę aż do osiągnięcia przez nawiniętą rolę żądanej średnicy końcowej. Wzniesienie szpul od chwili ich umieszczenia do składowania na szynach wsporczych do chwili, gdy gotowa nawinięta rola jest zdejmowana ze stanowiska hamowania, pozostaje bez zmian w całym cyklu nawijania. Ponadto nawijana rola jest częściowo wsparta przez bęben wsporczy podczas nawijania. Ponieważ szpula podlega działaniu momentu obrotowego i naciągu wstęgi w przybliżeniu od chwili doprowadzenia przychodzącej wstęgi do nowej szpuli aż do czasu, kiedy nawijana rola osiągnie swą żądaną końcową średnicę, i ponieważ jest ona uchwycona i wspierana potem przez bęben wsporczy bez przerw podczas jej tworzenia, można bardzo dobrze kontrolować strukturę nawijanej roli. Docisk chwytowy pomiędzy bębnem wsporczym a nawijaną rolą jest mierzony przez czujniki obciążenia związane albo z translacyjnym podparciem bębna wsporczego, albo z podpartymi końcami dwóch usytuowanych w odstępie, równoległych wsporczych belek prowadzących wózka, które są przechylnie zamontowane przy wyjściowych końcach szyn wsporczych i wspierają wózki dla translacyjnego przemieszczania szpul na szynach wsporczych. Czujniki obciążenia wytwarzaj ą sygnały oparte na nacisku chwytowym pomiędzy bębnem wsporczym a nawijaną rolą, a sygnały te są wykorzystywane do sterowania ich względnych położeń i ruchu. Umożliwia to obciążenie bębna wsporczego i/lub nawijanej roli wzdłuż linii chwytu, aby uzyskać żądane obciążenie dociskiem chwytowym, gdy wzrasta średnica nawijanej roli. Docisk chwytowy może być przykładany albo przez sterowanie położenia nawijanej roli w połączeniu ze sterowaniem obciążenia bębna wsporczego, albo przez sterowanie położenia bębna wsporczego w połączeniu ze sterowaniem obciążenia nawijanej roli. W sterowaniu położenia przeprowadzane jest sterowanie położenia obrotowo wspartej szpuli, na której nawijana jest rola, a bęben wsporczy jest poruszany translacyjnie w przybliżeniu pionowo w celu zapewnienia żądanego obciążenia chwytu. Zaletą rozwiązań według wynalazku jest to, że stanowią one sposób i urządzenie do wytwarzania jakościowo dobrze nawiniętych rol o dużej średnicy.

10 Przedmiot wynalazku został przedstawiony, w przykładach wykonania, na rysunku, na którym: fig. 1 jest widokiem z boku nawijarki według wynalazku z pokazaniem urządzenia magazynowania szpul i ich ustawiania w nawijarce oraz translacyjnego zamontowania bębna wsporczego; fig. 2 jest widokiem z boku nawijarki według wynalazku z pokazaniem roli w trakcie nawijania i dostarczania nowych szpul w ich położeniu magazynowym; fig. 3 jest widokiem z boku nawijarki według wynalazku, gdzie nowa szpula została przemieszczona do położenia początkowego w chwytowym sprzężeniu z bębnem wsporczym, aby rozpocząć zwijanie przychodzącej wstęgi w nową rolę, gdy nawijana rola osiągnie swą żądaną średnicę; fig. 4 jest widokiem z boku nawijarki według wynalazku z pokazaniem nowej szpuli, na którą nawijana jest wstęga, przemieszczanej do położenia nawijania z podparciem na szynach i chwytowym sprzężeniu z bębnem wsporczym; fig. 5 jest widokiem z boku nawijarki według wynalazku, gdzie szpula, na którą nawijana jest wstęga, jest w swym położeniu nawijania; fig. 6 jest widokiem z boku nawijarki według wynalazku z pokazaniem bębna wsporczego zamontowanego przechylnie, aby zapewnić jego ruch translacyjny; fig. 7 jest widokiem z boku nawijarki według wynalazku z pokazaniem bębna wsporczego zamontowanego z możliwością ruchu translacyjnego pod pewnym kątem do płaszczyzny pionowej; fig. 8 jest widokiem z góry, w nieco schematycznej formie, pokazującym sposób napędzania kolejnych szpul na przemian z każdego końca; fig. 9 jest widokiem z boku mechanizmu napędowego przy jednym końcu szpuli z przekrojem wzdłuż linii A - A z fig. 8 i z pokazaniem mechanizmu obracania bębna wsporczego; fig. 10 jest widokiem z góry, w nieco schematycznej formie, pokazującym przechylne wsporcze belki prowadzące podczas ich cyklu działania; fig. 11 jest wykresem pokazującym porównanie pomiędzy naciskiem chwytu na nawijaną rolę w funkcji jej średnicy w nawijarce według wynalazku i w znanej nawijarce typu Pope; fig. 12 jest widokiem z boku znanej nawijarki typu Pope. Pokazana na fig. 1 nawijarka według wynalazku oznaczona ogólnie przez 10 zawiera parę. umieszczonych poziomo, w bocznym odstępie od siebie, równoległych szyn wsporczych 12, 12', które są zamontowane na ramie 14, mającej wiele słupowych członów 16 ramy i belkę wsporczą 17 szyn. Szyny 12, 12' są również pokazane w widoku z góry na fig. 8. Przy jednym końcu nawijarki na szynach za pomocą swych obudów łożyskowych 20, 20', 21, 21', 23, 23' wspartych jest wiele świeżych szpul 18a, 18b, 18c. Obudowy łożyskowe toczą się po szynach, aby umożliwić poziomy ruch translacyjny szpul po szynach, ale kiedy są one nieruchome, szpula może obracać się wsparta w swej obudowie łożyskowej. Jak pokazano liniami przerywanymi, para haków 22, 22' przewidziana jest w papierni do ładowania pustych, świeżych szpul na wejściowy koniec nawijarki, który jest ich położeniem, składowania, aby zapewnić ciągłe podawanie szpul do nawijania. Daleko na wejściowym końcu nawijarki zamontowane jest urządzenie amortyzujące 24 przeznaczone do przyjmowania każdej nowej szpuli z haków żurawia. Urządzenie 26 wprowadzania szpuli, które zawiera beztłoczyskowy siłownik pneumatyczny 28, zamontowane jest na belce 17 wspierającej szyny wsporcze, aby poruszać szpulę translacyjnie bocznie wzdłuż szyn wsporczych. Odbywa się to przez naciskanie na przedłużeniową nakładkę 27 przy końcu każdej szpuli. Takie urządzenie do przemieszczania szpul jest znane i dlatego nie będzie dalej opisywane. Wiele pustych, świeżych szpul podparte jest zatem w układzie tandemowym poziomo na szynach wsporczych. Ostatnia świeża szpula 18a, w kierunku przemieszczania przez nawijarkę zgodnie ze strzałką kierunkową 30, jest wsparta za pomocą swych obudów łożyskowych 20, 20' w odpowiednim wózku szpulowym 32a, 32a' przy każdym końcu szpuli. W opisie tym rozumie się, że nawijarka na dwie w przybliżeniu identyczne strony i że szpule są podobne przy obu swych końcach, a więc dla uproszczenia pokazano tylko jedną stronę urządzenia, przy czym należy rozumieć, że przykładowo zastosowano po jednym wózku szpulowym 32, 32' do wspierania szpuli na każdym końcu po obu stronach urządzenia. Dla wygody dla rozróżniania różnych końców lub stron jakiegoś elementu w urządzeniu, takiego jak szpula, stosowany będzie znak prim, a indeks alfabetyczny używany będzie do rozróżniania, dla wygody, pomiędzy odpowiednimi podobnymi elementami, takimi jak szpule.

11 Urządzenie prowadzenia szpul oznaczone ogólnie przez 34 montowane jest na urządzeniu z poprzecznej względem maszyny belki wsporczej 36 nad szpulami znajdującymi się w swym położeniu składowania przy wejściowej stronie szyn wsporczych 12, 12'. Urządzenie prowadzenia szpul zawiera zderzak 38 zamontowany przechylnie wokół osi 40 i przechylany przez siłownik hydrauliczny 42. Przez działanie tego urządzenia we współpracy z urządzeniem wprowadzania szpul szpula wsparta na wózkach wsporczych po każdej stronie urządzenia jest przemieszczana translacyjnie poziomo z położenia składowania do położenia początkowego, podczas gdy oddalony koniec zderzaka uniemożliwia przemieszczenie następnej świeżej szpuli 18b dopóki nie będzie to potrzebne. Po załadowaniu świeżej szpuli do pustego wózka, co zostanie objaśnione bardziej szczegółowo dalej, siłownik hydrauliczny 42 zostaje wycofany, aby poruszyć zderzak w kierunku przeciwnym do ruchu zegara zgodnie ze strzałką 44, tak że nowa szpula może być przemieszczona zgodnie z kierunkiem ruchu poprzez nawijarkę, aby została odebrana przez parę wózków szpulowych, które poruszają się od dołu do góry w sposób, który zostanie objaśniony później. Na urządzeniu prowadzenia szpul zamontowany jest również podnośnik 46 wstęgi W przeznaczony do doprowadzania przychodzącej wstęgi W do sprzężenia ze świeżą szpulą, kiedy czas jest rozpocząć nawijanie wstęgi na tę szpulę. Same szpule, łącznie z ich obudową łożyskową; żuraw; urządzenie prowadzenia szpul; zderzak szpulowy; oraz podnośnik wstęgi nie stanowią części przedmiotowego wynalazku i opisane są tylko w celu zapewnienia zrozumienia konwencjonalnych aspektów nawijania w maszynie papierniczej. Poniżej kratownicy, na której zamontowane są szyny wsporcze 12, 12', umieszczony jest bęben wsporczy 48, który jest zamontowany na wsporniku 50 w postaci poruszanej translacyjnie ramy wsporczej. Ruch translacyjny bębna wsporczego 48 może być albo prostoliniowy w kierunku w przybliżeniu pionowym, jak pokazano strzałką 52, albo też może być on nieco krzywoliniowy, ale również w przybliżeniu pionowy wzdłuż łukowej drogi 54 z osadzeniem bębna wsporczego na przechylnej ramie 50a, jak pokazano na fig. 6. Alternatywnie ruch translacyjny bębna wsporczego może być prostoliniowy w kierunku pokazanym strzałką 56, ale pod pewnym kątem <Φ>względem płaszczyzny pionowej P przechodzącej poprzez oś obrotu 58 bębna wsporczego zamontowanego w umieszczonej pod kątem ramie wsporczej 50b. Ten ruch w kierunku strzałki 56 traktowany jest jako w przybliżeniu pionowy. Pokazano to na fig. 7. Bęben wsporczy 48 jest napędzany obrotowo, jak to pokazano wyraźniej na fig. 9, w kierunku pokazanym strzałką 60 (fig. 1) przez wał 62 napędu bębna wsporczego, napędzany silnikiem 64. Wał napędowy jest osadzony wielowypustowo, aby mógł być wsuwany i wysuwany teleskopowo w celu umożliwienia translacyjnego ruchu posuwisto-zwrotnego bębna wsporczego, jak to pokazano strzałkami kierunkowymi 52. Bęben wsporczy jest napędzany obrotowo zawsze wtedy, gdy istnieje chwyt pomiędzy świeżo uruchomioną szpulą a bębnem wsporczym i/lub pomiędzy nawijaną rolą wstęgi a bębnem wsporczym. Dwa siłowniki hydrauliczne 68,70 są przymocowane do wspornika 50 w postaci ramy, aby przemieszczać bęben wsporczy translacyjnie w przybliżeniu pionowo do góry i do dołu w kierunku pokazanym strzałkami 5 2, 56 i wzdłuż łukowej drogi 54. Silnik 64 przykłada moment obrotowy do bębna wsporczego, aby obracać go w kierunku pokazanym strzałką 60. Pomiędzy obudową łożyskową 74 po każdej stronie urządzenia a odpowiednim wspornikiem 50 zamontowany jest jeden lub kilka czujników nacisku 72, 72a, 72', 72a'. Siłownik hydruliczny 68 zapewnia ruch w skali makro i siłę bębna wsporczego, a siłownik hydrauliczny 70 zapewnia ruch w skali mikro i regulacje nacisku chwytu pomiędzy bębnem wsporczym a nawijaną rolą wstęgi. Końce bębna wsporczego 48 po każdej stronie ramy są mechanicznie połączone poprzecznym wałem 58, jak pokazano na fig. 1, aby pomóc w utrzymaniu pionowego ustawienia, gdy bęben wsporczy porusza się translacyjnie. Na fig. 10 rola 8 jest nawijana na szpuli 18 i jest prowadzona bocznie swymi obudowami łożyskowymi 19, 19' w pierwszej parze wózków szpulowych 32, 32'. Świeża szpula 18a ma swe obudowy łożyskowe 2 0, 20' wsparte w drugiej parze wózków szpulowych 32a, 32a'. Każdy wózek szpulowy jest wsparty przez jedną belkę wewnętrzną i jedną belkę zewnętrzną z wewnętrznej

12 lub zewnętrznej pary wsporczych belek prowadzących 78, 78'; 80, 80', które są przechylnie przymocowane do belki wsporczej 17 przy swych najdalej zgodnie z kierunkiem ruchu usytuowanych końcach za pomocą czujników obciążenia 82, 82' w postaci kołków czujnikowych. Kolejne szpule 18, 18a mają swe odpowiednie końce po jednej stronie nawijarki wsparte na wózkach na wewnętrznych i zewnętrznych wsporczych belkach prowadzących po tej stronie nawijarki. Ich drugie końce są wsparte w wózkach na zewnętrznych i wewnętrznych wsporczych belkach prowadzących. W ten sposób każda szpula ma jeden koniec wsparty w wózku na zewnętrznej wsporczej.belce prowadzącej, a drugi koniec wsparty w wózku na wewnętrznej wsporczej belce prowadzącej. Powód dla takiej korzystnej konstrukcji będzie objaśniony później. W ten sposób usytuowane na przemian pary kolejno umieszczonych wózków szpulowych są translacyjnie wsparte w przesuwnym kontakcie na parach wsporczych belek prowadzących 78, 80 prime; 80, 78'. Wsporcze belki prowadzące 78, 80 normalnie przebiegają poziomo równolegle z szynami 12, 12'. Jednakże, kiedy gotowa rola nawiniętej wstęgi jest już zdjęta z pary wózków szpulowych, wsporcze belki prowadzące wspierające te wózki szpulowe zostają przechylone do dołu, jak pokazano liniami przerywanymi 76, 77 na fig. 1, przez parę siłowników hydraulicznych 79, 79 ' i 81, 81' przymocowanych do każdej belki każdej pary wewnętrznych i zewnętrznych wsporczych belek prowadzących 78, 78' i 80, 80'. Jedna wsporcza belka prowadząca 78, 80 i 78', 80' każdej pary wsporczych belek prowadzących jest przechylnie zamontowana na każdej stronie wspierającej belki 17 przez czujnik obciążenia 82, 82' mający postać kołka czujnikowego. Pierwsza para wspierających szpulę wózków 32, 32' jest zamontowana na wsporczych belkach prowadzących 78, 80', a druga para wózków szpulowych 32a, 32a' jest zamontowana na wsporczych belkach prowadzących 80, 78'. Dwie pary liniowych serwomotorów 84, 84' i 86, 86' zamontowane są do wewnętrznych i zewnętrznych wsporczych belek prowadzących 78, 78' i 80, 80', odpowiednio tak, że te serwomotory liniowe przebiegają zgodnie ze wsporczymi belkami prowadzącymi. Oddalone końce 92, 92' i 94, 94' tych liniowych serwomotorów, poruszające się ruchem posuwisto-zwrotnym, są dołączone do wózków szpulowych, które są przesuwnie zamontowane na swych odpowiednich wsporczych belkach prowadzących. Konstrukcja taka umożliwia sprawdzanie przez odpowiedni kołek czujnikowy obciążenia poziomej składowej obciążenia nacisku chwytu na nawiniętą rolę wstęgi, przy czym czujnik taki wytwarza sygnał poziomego obciążenia wywieranego na nawiniętą rolę wstęgi i wózki szpulowe, które prowadzą ją translacyjnie na wsporczych belkach prowadzących. Na fig. 8 i 9 przedstawiono sposób obrotowego napędzania kolejnych szpul, kiedy są one translacyjnie przemieszczane wzdłuż szyn prowadzących. Oddzielny silnik przedni 96 i silnik tylny 96' zamontowane są na parze usytuowanych w odstępie szyn 98, 98' i 100, 100' dla translacyjnego ruchu równolegle z szynami prowadzącymi 12, 12', na których prowadzona jest poziomo translacyjnie każda szpula. Każdy silnik ma sprzęgło 102, 102', które przebiega współosiowo z wałem silnika i może być poruszane ruchem posuwisto-zwrotnym, aby łączyć się i rozłączać z końcem szpuli. Przy połączeniu silniki napędowe przekazują prędkość początkową i moment obrotowy na szpulę, gdy szpula ta porusza się translacyjnie wzdłuż szyn prowadzących 12, 12'. Po nawinięciu na szpuli roli wstęgi o żądanej średnicy silnik napędowy napędzający tę konkretną szpulę odłącza się swym sprzęgłem od szpuli i silnik odchodzi do tyłu do sprzężenia z następną szpulą, która nie jest napędzana przez silnik napędowy po drugiej stronie nawijarki. Ruch ten jest pokazany strzałkami 104, 106. Jak pokazano na fig. 9, silnik napędowy 64 do obrotowego napędzania bębna wsporczego 48 nie porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym, ale wykorzystuje wielowypustowy wał napędowy 62 posiadający przegub uniwersalny 108, 110 na każdym końcu, aby przekazywać moment obrotowy na bęben wsporczy z równoczesnym umożliwianiem ruchu translacyjnego bębna wsporczego albo wzdłuż linii prostej pionowo lub pod kątem Φdo pionu, albo wzdłuż łukowej drogi 54. Podczas działania, jak pokazano zwłaszcza na fig. 1-5 i 10 oraz na fig. 6 i 7, wiele świeżych szpul 18a, 18b, 18c znajduje się w położeniu magazynowym nawijarki (fig. 1 i 2), gdzie są wspar-

13 te obrotowo na szynach prowadzących 12, 12' przy wejściowym końcu nawijarki. Dwie spośród świeżych szpul 18b, 18c znajdują się w położeniu magazynowym, przy czym ich obudowy łożyskowe są podparte tocznie na szynach prowadzących. Świeża szpula 18a jest również wsparta za pomocą swych obudów łożyskowych 20, 20' tocznie na szynach prowadzących 12, 12', ale jej obudowy łożyskowe są również sprzężone z wózkiem szpulowym 32a, 32a' (fig. 1) w celu translacyjnego prowadzenia i wspierania na zewnętrznych i wewnętrznych wsporczych belkach prowadzących 80, 78' (fig. 10). Kiedy nawijanie roli wstęgi jest zakończone lub kiedy świeża szpula wsparta w wózku ma być uruchomiona przez wprowadzenie przedniego końca ruchomej wstęgi na świeżą szpulę, wówczas urządzenie 26 wprowadzania szpuli przemieszcza świeżą szpulę w kierunku pokazanym strzałką 30 z położenia magazynowego, oznaczonego ogólnie przez 31 na fig. 2, do położenia początkowego, oznaczonego ogólnie przez 33 na fig. 3. Położenie początkowe 33 w rzeczywistości rozciąga się na niewielkiej długości, np. około 15 cm. Istnieje część górna 33a i część dolna 33b, patrząc zgodnie z kierunkiem ruchu. W części górnej 33a położenia początkowego 33 świeża szpula nie jest uchwycona przez bęben wsporczy 48. W tym położeniu szpula jest sprzężona z silnikiem napędowym 96, 96', aby przekazywać prędkość obrotową i moment obrotowy na szpulę. Ta para wsporczych belek prowadzących, która nie prowadzi wózków wspierających nawijaną rolę, jest przemieszczona do góry, tak że jej para wózków porusza się do sprzężenia ze szpulą, aby prowadzić ją w przybliżeniu poziomo, podczas gdy jest ona wsparta na szynach. Para wózków wspierających obracającą się świeżą szpulę 18a przemieszczają następnie bocznie dalej zgodnie z kierunkiem ruchu przez maszynę o niewielki odcinek do części 33b przenoszenia wstęgi w położeniu początkowym, gdzie jest ona chwytana w docisku chwytowym N1 przez napędzany obrotowo bęben wsporczy, jak pokazano na fig. 3. W tym czasie, przy działaniu ciągłym, wstęga jest oddzielana przed dociskiem chwytowym N1; a oddzielony koniec ruchomej wstęgi jest wprowadzany w docisk chwytowy N1. Podnośnik 46 wstęgi zostaje uruchomiony, aby przechylić się do dołu wokół obwodu szpuli w celu prowadzenia oddzielonej wstęgi, która ma być owinięta wokół świeżej szpuli. Odbywa się to wtedy, gdy aktualnie nawijana rola 8 osiągnie już swą żądaną średnicę. Wózki są poruszane przez odpowiednią parę serwomotorów 84, 86' lub 86, 84'. Aby spowodować zdjęcie nawiniętej roli, para ruchomych ruchem posuwisto-zwrotnym serwomotorów połączonych z wózkami szpulowymi 32, 32' w suwliwym podparciu na odpowiednich wewnętrznych i zewnętrznych wsporczych belkach prowadzących 78, 80' prowadzi nawiniętą rolę 8, aby przemieścić ją z docisku chwytowego N2 z napędzanym obrotowo bębnem wsporczym i dalej zgodnie z kierunkiem ruchu w maszynie do położenia hamowania i zdejmowania oznaczonego ogólnie przez 35 na fig. 4, na szynach prowadzących 12, 12'. Siłownik hydrauliczny 42 w urządzeniu 34 prowadzenia szpuli powoduje wycofanie zderzaka 38, aby inna szpula w położeniu magazynowym nie mogła stoczyć się po szynach. Kiedy świeża szpula jest umieszczona w wózku w położeniu 33b przenoszenia wstęgi w docisku chwytowym N1 z bębnem wsporczym 48, jak pokazano na fig. 3, jak wspomniano powyżej, uruchamiany jest podnośnik 46 wstęgi aby przechylić się do dołu części obwodu świeżej szpuli 18a w części dolnej położenia początkowego (zgodnie z kierunkiem ruchu), w celu wprowadzenia przychodzącej wstęgi, która została oddzielona lub odcięta przed dociskiem chwytowym N1, w nawijające sprzężenie z wirującą szpulą. W przybliżeniu w tym czasie, ale w miarę możliwości tuż przedtem lub tuż potem, kiedy podnośnik wstęgi jest usytuowany nad świeżą szpulą 18a, nawijana rola 8 po osiągnięciu żądanej średnicy jest spychana w kierunku pokazanym strzałką 30 w celu wyprowadzenia jej z chwytu z bębnem wzdłuż linii docisku chwytowego N2 przez liniowe serwomotory, kiedy są połączone z tą konkretną parą wózków szpulowych albo na wewnętrznych, albo na zewnętrznych wsporczych belkach prowadzących. Serwomotory 84, 86' lub 86, 84' pozwalają zatem na odłączenie się gotowej nawiniętej roli od jej docisku chwytowego N2 z bębnem wsporczym i na jej poziomy ruch translacyjny dalej od położenia nawijania do położenia hamowania i wyjmowania przy wyjściowym końcu nawijarki, gdzie rola zostaje za-

14 trzymana i usunięta, np. przez podniesienie za pomocą haków 22, 22' żurawia. Skierowana do dołu siła docisku chwytowego N1działająca na bęben wsporczy, podczas gdy rola jest jeszcze nawijana, będzie powodować wyprowadzenie nawiniętej roli 8 z jej docisku chwytowego N2 z bębnem wsporczym, kiedy bęben wsporczy jest naciskany lub opuszczany przez siłę docisku chwytowego N1wbrew sile sprężynowania działającej na bęben wsporczy. Kiedy gotowa nawinięta rola jest wyprowadzana z zapewniającego docisk chwytowy N2 z bębnem wsporczym, bęben wsporczy 48 jest opuszczany, np. w kierunku do dołu jak pokazuje strzałka 52 na fig. 4, w takim stopniu, że świeża szpula 18a, na którą przychodząca wstęga zaczęła być właśnie nawijana, pozostaje w styku z dociskiem chwytowym z bębnem wsporczym, podczas gdy serwomotory 84, 86' lub 86, 84' działające na inną parę wsporczych belek prowadzących, które nie prowadzą właśnie zakończonej nawiniętej roli, są uruchamiane w celu spychania i prowadzenia pary wózków 32a, 32a', na których osadzona jest szpula w położeniu początkowym, bocznie na wsporczych belkach prowadzących 80, 78' nad górnym segmentem powierzchni bębna wsporczego do położenia nawijania oznaczonego ogólnie przez 41 na fig. 5, po wyjściowej stronie pionowej płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu 58 bębna wsporczego. Chociaż zatem świeża szpula jest rozpoczynana w swym położeniu początkowym przy docisku chwytowym N1 a następnie jest przenoszona do swego położenia nawijania w docisku chwytowym N2, jest ona stale w chwytowym kontakcie z bębnem wsporczym, który obniża się wzdłuż dowolnego skierowanego do dołu translacyjnego toru określonego strzałkami 52, 56 lub łukową drogą 54 jak w przykładach realizacji pokazanych na fig. 1, 6 i 7, aby umożliwić ruch świeżej szpuli poziomo w dół wzdłuż jej szyn wsporczych 12,1 2'. W położeniu nawijania; kiedy szpula jest nadal wsparta na szynach wsporczych, świeżo rozpoczęta nawijana rola jest utrzymywana w zapewniającym docisk chwytowy N2 kontakcie z bębnem wsporczym, podczas gdy rola jest nieprzerwanie nawijana. Nawijana rola od swego położenia początkowego podczas swego przechodzenia z części przenoszenia wstęgi w jej położeniu początkowym do jej położenia nawijania i kiedy nawijana rola jest w swym położeniu nawijania jest zawsze utrzymywana w zapewniającym docisk chwytowy sprzężeniu z bębnem wsporczym. Ponadto w tym czasie silnik napędowy dołączony albo do przedniej, albo do tylnej strony szpuli utrzymuje moment obrotowy działający na szpulę, aby kontrolować naprężenie nawijanej wstęgi. Naprężenie nawijanej wstęgi W jest również utrzymywane przez jej ruch na roli 49, który powoduje naprężenie wstęgi przed bębnem wsporczym 48. Kiedy świeża szpula 18a porusza się ze swego położenia przenoszenia wstęgi do swego podparcia na wózku (fig. 3) translacyjnie poziomo w kierunku pokazanym strzałką 30, podnośnik 46 wstęgi, który poprzednio został obrócony do dołu w celu zainicjowania procesu nawijania wstęgi, zostaje uniesiony z drogi, jak pokazano na fig. 4. Na fig. 5 rola jest nieprzerwanie nawijana w swym położeniu nawijania, jak to zaznaczono ogólnie strzałką 41, w chwytowym sprzężeniu z bębnem wsporczym wzdłuż docisku chwytowego N2. Jak pokazano na fig. 6, bęben wsporczy 48 może być przechylany np. przez zamontowanie jego obudowy łożyskowej 74a na przechylnym ramieniu 50a, które jest przechylane na ramie za pomocą kołka 51. Jego w przybliżeniu pionowy ruch translacyjny odbywa się zatem wzdłuż łukowej drogi 54. Jak pokazano na fig. 7, rama 50b bębna wsporczego może być zamontowana na pochyleniu dla translacyjnego w przybliżeniu pionowego ruchu pod kątem Φdo płaszczyzny pionowej P poprzez oś obrotu 58 bębna wsporczego. We wszystkich konfiguracjach pokazanych na fig. 1-4, 6 i 7 główną siłą poruszającą bęben wsporczy do i z położenia jest siłownik hydrauliczny 68, podczas gdy niniejszy siłownik hydrauliczny 70 zapewnia zmiany żądanego działania ciśnienia chwytowego, gdy bęben wsporczy jest już w wymaganym położeniu. Kolejne pary wózków wspierających obudowy łożyskowe przy każdym końcu szpul są wsparte w styku ślizgowym za pomocą odpowiednich przemiennych par wsporczych belek pro-

15 wadzących 78, 80' i 80, 78'. Kiedy nawinięta rola wsparta pionowo na poziomych szynach 12, 12' jest przemieszczana z położenia nawijania do położenia zdejmowania 35 przez działanie odpowiedniej pary liniowych serwomotorów 84, 86, które są przymocowane swymi ruchomymi ruchem posuwisto-zwrotnym odległymi końcami 92 lub 94 do wózków i które przesuwają te wózki do położenia zdejmowania, inna para wsporczych belek prowadzących 78, 80' lub 80, 78'jest przechylana do dołu wokół czujników obciążenia 82, 82' mających postać kołków czujnikowych, które stanowią czopy obrotu łączące wsporcze belki prowadzące z belką wsporczą 17 ramy. Dzięki temu inna para wózków, które nie wspierają gotowej nawiniętej roli, może przechodzić pod wózkami wspierającymi właśnie zakończoną nawiniętą rolę i przemieszczać się wstecz do miejsca poniżej położenia początkowego. Świeża szpula jest wtedy przemieszczana lub już została przemieszczona przez urządzenie wprowadzające 26 do pierwszego położenia magazynowego (to znaczy szpula 18a na fig. 1), które jest najbliższe w kierunku wstecznym części górnej 33a (zgodnie z kierunkiem ruchu) położenia początkowego, kiedy to przechylona do dołu para wsporczych belek prowadzących jest unoszona tak, że świeża szpula w takim pierwszym położeniu magazynowym jest przyjmowana w innej parze wózków w celu rozpoczęcia procesu zaczynającego się od przemieszczenia świeżej szpuli do górnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części 33a położenia początkowego dla nawijania nowej roli. Świeża szpula jest przemieszczana do dolnej (zgodnie z kierunkiem ruchu) części 33b położenia początkowego, by utworzyć docisk chwytowy N1 przez działanie odpowiedniej pary serwomotorów 84, 86' lub 86, 84'. Ruchoma wstęga papieru jest oddzielana za pomocą odpowiednich środków, nie pokazanych, a gotowa nawinięta rola jest zdejmowana z położenia zdejmowania na szynach wsporczych 12, 12'. Pomiędzy świeżą szpulą w położeniu przenoszenia wstęgi a bębnem wsporczym 48 zostaje utworzony docisk chwytowy N1. W zależności od żądanego typu kontrolowania docisku chwytowego N2 pomiędzy poprzednio nawiniętą rolą a bębnem wsporczym 48 ten bęben wsporczy może być albo podnoszony, albo opuszczany w celu utworzenia żądanego położenia docisku chwytowego N1 ze świeżą szpulą. Podnośnik 46 wstęgi zostaje uruchomiony, aby wprowadzić, poprzednio oddzielony, przychodzący koniec wstęgi w nawojowe sprzężenie ze świeżą szpulą w docisku chwytowym N1. Gdy ruchoma wstęga zaczyna nawijać się na świeżą szpulę podczas utrzymywania docisku chwytowego N1, bęben wsporczy 48 może być poruszony pionowo do dołu wzdłuż dowolnej z dróg określonych strzałkami 52, 56 lub łukową drogą 54, zgodnie z przykładem realizacji pokazanym na odpowiednich fig. 1-5 lub 6, lub 7, aby utrzymywać docisk chwytowy N1 o żądanej wartości. Siła odpowiednich serwomotorów 84, 86' lub 86, 84' ma również wpływ na obciążenie docisku chwytowego N1. Docisk chwytowy N1 jest usytuowany przed pionową płaszczyzną P przechodzącą przez oś obrotu 58 bębna wsporczego, a docisk chwytowy N2 jest usytuowany za płaszczyzną pionową P. W określonym czasie w zależności od średnicy nawiniętej roli jest ona poruszana ze swego położenia początkowego dalej do położenia nawijania. Jej ciężar jest większy niż działająca do góry siła sprężynowania na bębnie wsporczym. To połączenie bocznego ruchu nawijanej roli i jej ciężaru powoduje obniżenie bębna wsporczego wbrew sile siłownika dociskowego, tak że właśnie rozpoczęta nawijana rola może przejść ponad górnym obwodowym segmentem powierzchni bębna wsporczego do położenia nawijania 41, jak objaśniono powyżej. Nawijana rola jest następnie utrzymywana w docisku chwytowym N2 z bębnem wsporczym przy żądanym docisku chwytowym. W każdej chwili po przemieszczeniu lub rozpoczęciu przemieszczania świeżo zaczętej szpuli z jej położenia początkowego para wsporczych belek prowadzących 78, 80' lub 80, 78', na których poruszała się poprzednio nawinięta rola lub właśnie zaczęła się poruszać do położenia zdejmowania pod działaniem odpowiednich liniowych serwomotorów, jest obniżana po zdjęciu nawiniętej roli, a te wózki, które wspierały właśnie nawiniętą rolę, są z kolei przemieszczane do przodu do położenia początkowego przez odpowiednią parę serwomotorów 84, 86' lub 86, 84'. Widać zatem, że dwie pary wózków, jedna para zamontowana na każdej z odpowiednich wewnętrznych-zewnętrznych i zewnętrznych-wewnętrznych parach wsporczych belek prowadzących, są przemieszczane ruchem posuwisto-zwrotnym na wsporczych belkach prowadzących, by

16 przyjąć kolejne nowe szpule, na których m ają być nawijane role. Ponieważ pary wsporczych belek prowadzących przechylają się na przemian do dołu i do góry, pary wózków wspieranych przez nie nie przecinają się podczas swego ruchu posuwisto-zwrotnego. Kiedy wózki są opuszczane, prowadzona przez nie boczna szpula pozostaje wsparta na szynach. Dociski chwytowe N1 i N2, kiedy nawijana rola znajduje się w swych położeniach przenoszenia wstęgi i nawijania, mogą być tworzone i kontrolowane przez dowolny z trzech układów sterowania działania wykorzystujących bęben wsporczy i wózki. Są to układy sterowania położenia, sterowania obciążenia i połączenia sterowania położenia ze sterowaniem obciążenia. W układzie, gdzie wózki 32, 32' nawiniętej roli są sterowane położeniowo ze sterowanym obciążeniem bębna wsporczego, jedna para wózków steruje ustawienie kierunkowe nawijarki, jej położenie poziome i kąt nawijania lub położenie kątowe linii docisku chwytowego N1 i N2 względem bębna wsporczego 48. Takimi położeniami kątowymi, są kąty α1 pomiędzy płaszczyznąpionową P przechodzącą przez oś 58 bębna wsporczego a prostą przechodzącą pomiędzy dociskiem chwytowym N1 a osią 58 i kąt pomiędzy płaszczyzną pionową P a prostą przebiegającą pomiędzy dociskiem chwytowym N2 a osią 58, jak pokazano na fig. 3. Korzystnym elementem wykonawczym do sterowania położenia nawijanej roli jest dokładna śruba z nakrętką kulkową prowadzona przez liniowe łożyska wałeczkowe w połączeniu z elektrycznym serwomotorem krokowym. Wszystkie te części składowe są przedstawione schematycznie przez serwomotory 84, 84' i 86, 86'. Inne rozwiązania do poruszania wózków obejmują przykładowo napędzane silnikiem pasy lub łańcuchy, siłowniki hydrauliczne lub pneumatyczne itp. W konstrukcji tej bęben wsporczy 48 jest następnie sterowany obciążeniowo, aby utrzymywać i regulować poziom nacisku chwytowego pomiędzy nawijaną rolą a bębnem wsporczym wzdłuż linii docisku chwytowego N1i N2. Korzystny sposób poruszania bębna wsporczego jest za pomocą siłowników hydraulicznych 68, 70. Inne formy poruszania bębna wsporczego mogą obejmować przykładowo precyzyjne śruby z nakrętką kulkową prowadzone przez liniowe łożyska wałeczkowe w połączeniu z elektrycznym serwomotorem krokowym lub napędzanymi pasami albo łańcuchami itp. Czujniki obciążenia 72, 72' lub 82, 82' zapewniają sprzężenie zwrotne, tak że sterownik, taki jak np. sterownik Allen Bradley z rodziny sterowników PLC 5 zmienia ciśnienie hydrauliczne doprowadzane do siłowników 70, 70', aby osiągnąć żądany poziom docisku chwytowego. Jest to korzystna forma sterowania. W takiej konstrukcji, gdzie bęben wsporczy 48 jest sterowany położeniowo ze sterowaniem obciążenia wózków 32, 32' lub 32a, 32a', jedna para wózków steruje poziomem docisku chwytowego wzdłuż linii docisku chwytowego N1lub N2. Korzystne urządzenie wykonawcze do sterowania obciążenia wózków jest podobne jak w opisanym powyżej sterowaniu obciążenia. Również, w sposób podobny do opisanego powyżej, czujniki obciążenia 72, 72' lub 82, 82' zapewniają sprzężenie zwrotne, tak że przemysłowy serwosterownik, taki jak przykładowo sterownik z rodziny sterowników Indromat CLM, steruje poziomem wyjściowego momentu obrotowego podawanego na śruby z nakrętką kulkową, które przykładowo poruszają wózki wspierające nawijaną rolę, aby utrzymywać żądany poziom chwytu wzdłuż linii docisku chwytowego N1i N2. Położenie bębna wsporczego jest następnie sterowane, aby utrzymywać jego położenie i ustawienie bębna i aby zapewnić żądane położenie kątowe linii docisku chwytowego N1 i N2 wokół powierzchni bębna wsporczego. W konstrukcji tej korzystny sposób poruszania lub sterowania położeniem bębna wsporczego 48 jest poprzez siłowniki hydruliczne, takie jak siłowniki 68, 70. Inne rozważane sposoby poruszania obejmują przykładowo precyzyjne śruby z nakrętką kulkową prowadzone przez liniowe łożyska wałeczkowe w połączeniu z elektrycznym serwomotorem krokowym lub napędzanymi silnikiem pasami albo łańcuchami itp. Przy sterowaniu położenia wózków współpracujące pary liniowych serwomotorów 84, 86' lub 86, 84' są ciągle ustawiane tak, aby sterować boczne położenie wózków i nawijanej roli wzdłuż szyn wsporczych, także odpowiednie wsporcze belki prowadzące 78, 80' i 80, 78', na których zamontowane są serwomotory (i które to wsporcze belki prowadzące są zamocowane przechylnie wokół czujników obciążenia 82, 82' mających postać kołków czujnikowych), aby utrzymywać wózki przy poruszanych ruchem posuwisto-zwrotnym końcach 92, 92' lub 94, 94' serwomotorów

17 obciążenia (w których to wózkach wsparte są obudowy łożyskowe wspierające szpulę nawijanej roli) w stałym miejscu bocznie wzdłuż poziomo rozmieszczonych szyn wsporczych 12, 12'. Obciążenie bębna wsporczego i/lub wózków wspierających szpulę w docisku chwytowym N1 steruje następnie dociskami chwytowymi N1i N2. W przypadku docisku chwytowego N2 odpowiednie serwomotory są nieprzerwanie przemieszczane, a ich wysunięcie jest przyrostowo zmniejszane, aby utrzymywać żądaną zależność kątową nawijania pomiędzy rolą a bębnem wsporczym. Obciążenie wywierane na bęben wsporczy jest zwiększane zgodnie z sygnałem odebranym z urządzenia pomiarowego, takiego jak kołek czujnikowy będący czujnikiem obciążenia 82. W ten sposób docisk chwytowy N2 jest sterowany, gdy średnica nawijanej roli zwiększa się, a jej położenie boczne wzdłuż szyn wsporczych jest ciągle przestawiane. W podobny sposób docisk chwytowy N1 może być sterowany przez ciągłe przestawianie wózków wspierających szpulę w położeniu przenoszenia wstęgi w docisku chwytowym N1 i przez sterowanie ciśnienia hydraulicznego siłownika 70 bębna wsporczego. Docisk chwytowy N2 złożony jest ze składowych poziomej i pionowej. Sygnały z kołków czujnikowych będących czujnikami obciążenia są funkcją składowej poziomej docisku chwytowego N2 i są podawane poprzez linie 112, 112' do sterownika 113, takiego jak przykładowo proporcjonalno-całkowy sterownik różnicowy w rodzinie sterowników Allen Bradley PLC 5 który z kolei wysyła sygnały liniami 114, 116 do jednego lub do obu siłowników hydraulicznych 68, 70, by przemieszczać bęben wsporczy translacyjnie w przybliżeniu pionowo wzdłuż jednej z dróg określonych strzałkami 52, 56 lub łukową drogą 54, aby utrzymać, zwiększyć lub zmniejszyć docisk chwytowy N2 w funkcji średnicy nawijanej roli 8. Zwykle, ponieważ liniowe serwomotory 84, 86' lub 86, 84' chwilowo lub przyrostowo utrzymują boczne położenie szpul, na których nawijana jest rola, jako stałe, wymagać to będzie stopniowego ruchu translacyjnego bębna wsporczego do dołu, aby utrzymywać taką samą lub mniejszą siłę docisku chwytowego N2.' Przeciwnie, w przybliżeniu pionowe położenie bębna wsporczego można albo utrzymywać, albo podwyższać w celu zwiększenia docisku chwytowego N2 podczas przyrostowego okresu, kiedy boczne położenie nawijanej roli jest utrzymywane jak stałe, a średnica nawijanej roli rośnie. W niektórych okolicznościach może być pożądane nawijanie roli przy pionowym położeniu bębna wsporczego 48 ustalonym przez zablokowanie ruchu wspornika 50, 50a, 50b bębna wsporczego. Blokowanie to może odbywać się albo mechanicznie, albo przez utrzymywanie stałej objętości płynu hydraulicznego w siłownikach 68, 70. Liniowe serwomotory 84, 86' lub 86, 84', zależnie od przypadku, są następnie uruchamiane, aby zepchnąć nawijaną rolę poziomo w kierunku zgodnym z ruchem poprzez nawijarkę, by sterować dociskiem chwytowym N2-względem nieruchomego bębna wsporczego 48. Żądana składowa pionowa docisku chwytowego N2 jest zatem mierzona przez czujniki obciążenia 72, 72a lub alternatywnie kołki czujnikowe będące czujnikami obciążenia 82, 82' pomiędzy obudowami łożyskowymi 74, 74' wspierającymi bęben wsporczy i jego odpowiedniego wspornika 50, 50a, 50b. Sygnały wytwarzane przez czujniki obciążenia są następnie przesyłane do sterownika 118 poprzez linie 120, 122 lub alternatywnie poprzez linie 112, 112', które w takim przypadku będą dołączone do sterownika 118, jeśli jest potrzebne sterowanie serwomotorów 84, 86. Sterownik 118, taki jak przykładowo proporcjonalnocałkowy sterownik różnicowy w rodzinie sterowników Allen Bradley PLC 5 przekazuje z kolei sygnały na odpowiednie liniowe serwomotory 84, 86' lub 86, 84' poprzez linie 125, 125' i 126, 126 ', aby odpowiednio zwiększać lub zmniejszać ich siłę względem wózków bocznie wspierających nawijaną rolę, w celu utrzymywania, zwiększania lub zmniejszania docisku chwytowego N2 w zależności od potrzeby, jak gdyby w funkcji średnicy nawijanej roli. Chociaż układy sterowania położeniowego i obciążeniowego wykorzystywały sygnały czujników obciążenia 82, 82' mających postać kołków czujnikowych i z czujników obciążenia 72, 72a, rozważa się i leży to w zakresie wynalazku, że układ sterujący mógłby wykorzystywać, sygnały z innych mierników obciążenia do sterowania dociskiem chwytowym N2. Linie sygnałowe byłyby oczywiście dostosowane do odpowiedniego sterownika. W układzie sterowania położeniowego położenie nawijanej roli jest stałe, a składowa pozioma docisku chwytowego N2 jest mierzona i zmieniana zgodnie z pewnym żądanym parametrem, takim jak średnica nawijanej

18 roli. W układzie sterowania obciążeniowego położenie bębna wsporczego jest stałe, a siła wywierana na nawijaną rolę jest zmieniana w celu sterowania dociskiem chwytowym N2. W układzie sterowania położeniowego mierzona jest zatem składowa pozioma docisku chwytowego N2 w celu sterowania obciążeniem chwytu. Innymi parametrami, które mogą być używane do sterowania dociskiem chwytowym N2 albo oddzielnie, albo w połączeniu z innymi parametrami, są przykładowo naprężenie nawijanej wstęgi, moment obrotowy przykładany do szpuli, gatunek papieru i współczynnik tarcia pomiędzy warstwami wstęgi. W sterowaniu kombinowanym odpowiednia para liniowych serwomotorów 84, 86' lub 86, 84' jest sterowana w celu zapewnienia żądanej kątowej zależności nawijania pomiędzy nawijaną rolą a bębnem wsporczym, a siłowniki hydrauliczne 68, 70 są sterowane w celu poruszania bębna wsporczego w przybliżeniu pionowo translacyjnie do góry lub do dołu, by sterować siłami chwytu wzdłuż linii docisku chwytowego N1 i N2 względem nawijanej roli. Sterowanie tymi elementami jest koordynowane tak, np. przez połączenie sterowników 113, 118 linią 124, by utrzymywać usytuowanie docisku chwytowego N2 w płaszczyźnie A przechodzącej przez oś obrotu 25 nawijanej roli przy określonym położeniu kątowym do dołu od płaszczyzny poziomej H przecinającej płaszczyznę A poprzez oś obrotu 25 nawijanej roli. Kąt ten jest oznaczony przez β. W sterowaniu kombinowanym, które jest korzystnym układem sterowania, nie tylko usytuowanie docisku chwytowego N2 jest w sposób ciągły ustawiane pod kątem P, ale sterowana jest również wielkość docisku chwytowego N2 według potrzeby, jak gdyby w funkcji średnicy nawijanej roli. W sterowaniu kombinowanym miejsce usytuowania nawijanej roli może zatem przemieszczać się powoli w kierunku zgodnym z kierunkiem mchu w nawijarce wzdłuż szyn wsporczych 12, 12' w miarę wzrastania średnicy nawijanej roli, jeśli pożądany jest stały kąt nawijania β. Równocześnie miejsce usytuowania bębna wsporczego może przemieszczać się translacyjnie w przybliżeniu pionowo do dołu, gdy wzrasta średnica nawijanej roli. Prędkość przemieszczania nawijanej roli lub bębna wsporczego jest funkcją przykładowo zarówno średnicy nawijanej roli jak i docisku chwytowego N2 potrzebnego przy tej konkretnej średnicy. Ruch taki mógłby być jednak przykładowo funkcją żądanego kąta β lub kombinacji średnicy nawijanej roli, kąta β i docisku chwytowego N2. Na fig. 11 obciążenie chwytu nawijanej roli względem bębna wsporczego w funkcji średnicy roli pokazano dla znanej nawijarki typu Pope jako krzywą 128, a w przypadku nawijanej roli wytwarzanej w nawijarce według wynalazku - jako krzywą 130. Jak widać początkowe obciążenie Chwytu dla znanej nawijarki typu Pope jest początkowo bardzo duże i intensywne w punkcie 129, a następnie szybko maleje chwilowo do stosunkowo niskiego poziomu 131, po czym prawie natychmiast zwiększa się w przybliżeniu do połowy swego początkowego obciążenia, gdzie jest przez krótki czas utrzymywane na poziomie 132, zanim nastąpi zmniejszenie do niższego poziomu, gdzie obciążenie to stopniowo maleje do końcowego niskiego poziomu. Takie obciążenie chwytu jest mylące i powoduje zmiany w naciągu podczas nawijania roli. W przeciwieństwie do tego obciążenie chwytu roli nawijanej w nawijarce według wynalazku jest początkowo na poziomie 134, który stanowi tylko około 20% początkowej intensywności chwytu powstającego w nawijarce typu Pope. Następnie poziom chwytu bardzo stopniowo i gładko maleje do końcowego niskiego poziomu. Na fig. 12 przedstawiono znaną nawijarkę typu Pope, która wykorzystuje parę głównych ramion 136 do początkowego przyjmowania nowej szpuli i doprowadzenia jej w sprzężenie chwytowe z bębnem wsporczym 137, po czym wstęga zostaje wprowadzona w chwyt, aby nawijać ją na szpulę, a szpula, na którą nawijana jest przychodząca wstęga, jest przemieszczana do dołu nad powierzchnię bębna wsporczego 137 w sprzężeniu chwytowym z nią, po czym zostaje osadzona na szynach poziomych 140, 140'. W tym punkcie ramiona pomocnicze 138, 138' sprzęgają się ze szpulą i trzymają j ą w chwytowym sprzężeniu z bębnem wsporczym, podczas gdy nawijana rola zwiększa swą średnicę. Inne elementy, takie jak nawijana rola i puste, świeże szpule, które są wspólne dla każdego typu nawijarki, mają analogiczne oznaczenia cyfrowe, ale serii 200. Nawijana rola w nawijarce Pope oznaczona jest zatem przez 208.

19 Nawijaną rolę opisano jako zdejmowaną z położenia nawijania po wystartowaniu następnej świeżej szpuli w położeniu początkowym. Przewiduje się, że nawijana rola może być zdejmowana z położenia nawijania nieco przed, równocześnie lub nieco po doprowadzeniu świeżo rozpoczętej szpuli do chwytowego sprzężenia z bębnem wsporczym. Ponadto wsporcze belki prowadzące wózków opisano jako zamontowane przechylnie przy wyjściowym końcu urządzenia. Jest jednak oczywiste, że te wsporcze belki prowadzące wózków mogą być również zamontowane przechylnie przy wejściowym lub magazynowym końcu urządzenia i będą działać według tej samej zasady. Jest możliwy korzystny przykład realizacji, w którym świeża szpula jest przemieszczana w kierunku do wyjścia z ostatniego miejsca w położeniu magazynowym, w którym to punkcie jest ona sprzęgana z wózkami w wejściowej części położenia początkowego. Oczywiście wejściowa część położenia początkowego może odpowiadać ostatniemu miejscu w położeniu magazynowym. Wymagane jest tylko, aby świeża szpula mogła być podparta przez wózki, gdy silnik napędowy sprzęga się ze szpulą i by szpula ta mogła swobodnie obracać się i zostać rozpędzona do prędkości roboczej bez przeszkód ze strony innych szpul w obszarze magazynowym.

20 FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4 FIG. 5