FI106063B - Voimansiirtolaite - Google Patents

Description

! 106063

Voimansiirtolaite

Keksinnön kohteena on voimansiirtolaite erityisesti kaapelin tai vastaavan tuotteen siirtämiseen tarkoitetun vetolaitteen yhteydessä, joka voiman-5 siirtolaite käsittää moottorin avulla käytettävän akselin, joka on kytketty hammaspyörien avulla yhteen voimansiirtolaitteen ulostuloakselin kanssa ja joka ulostuloakseli on sovitettu olemaan yhteydessä kaapelin tai vastaavan tuotteen kanssa kosketuksissa olevien ja sitä siirtävien välineiden kanssa, jolloin moottori on sovitettu pyörittämään käytettävän akselin ja hammaspyörien välityksellä 10 ulostuloakselia kaapelin tai vastaavan siirtosuunnassa ja tarvittaessa jarruttamaan ulostuloakselin pyörimistä kaapelin tai vastaavan siirtosuunnassa, ja jolloin hammaspyörät on sovitettu muodostamaan moottorin avulla käytettävältä akselilta ulostuloakselille ja vastaavasti ulostuloakselilta moottorin avulla käytettävälle akselille ulottuvan kehän.

15 Termillä kaapeli tai vastaava tuote tarkoitetaan tässä yhteydessä kaapeleiden lisäksi köysiä, johtimia ja muita säikeistä muodostettuja tuotteita sekä myös vastaavien tuotteiden eri valmistusvaiheissa olevia puolivalmisteita.

Valmistettaessa vaippapäällysteisiä kaapeleita täytyy vaippa vulka-noida ja jäähdyttää muodostusvaiheen jälkeen. Tätä tarkoitusta varten käsittely-20 linjaan on sovitettu vulkanointiputki ja sen jälkeen kaapelin kulkusuunnassa katsottuna jäähdytysputki. Päällystettävä metallijohdin kuljetetaan ennen eks-truuderia sijaitsevan ensimmäisen vetolaitteen ja jäähdytysputken jälkeen sijaitsevan toisen vetolaitteen avulla vulkanointiputken ja jäähdytysputken läpi. Kaapelia kannatetaan vulkanointivaiheen aikana vaakasuorassa ekstruuderi-25 prosessissa yksinomaan em. vetolaitteiden tai ensimmäisen vetolaitteen sekä jäähdytysputken ja toisen vetolaitteen avulla. Kaapeli kulkee siis ainakin vulkanointiputkessa ketjukäyrän muotoista kulkurataa pitkin, joten ainakin vulkanointiputken täytyy olla ketjukäyrän muotoinen.

Kaapeli ei saa tulla vulkanointiprosessin aikana kosketuksiin kuuman 30 vulkanointiputken kanssa, joten on välttämätöntä, että kaapeli pidetään niin suorana, että se ei kosketa vulkanointiputken sisäpintaan. Mikäli kaapeli koskettaa vulkanointiputken pintaa, niin seurauksena on se, että kaapelin vaippa vaurioituu ja kaapelia ei voida käyttää aiottuun tarkoitukseen. Edellä esitetyt seikat asettavat suuria vaatimuksia vetolaitteiden toiminnalle, ts. vetoelimen, 35 esimerkiksi vetopyörän täytyy tarttua metallijohtimeen ilman johtimen ja vetopyörän välillä tapahtuvaa luistoa, laitteiston rungon tulee olla hyvin tukeva ja 2 106063 sen on oltava lujasti kiinnitetty tukipintaan, vetopyörän tulee olla hyvin laakeroitu runkoon värähtely- ja heilahteluriskin minimoimiseksi ja samasta syystä veto-laitteiston voimansiirron tulee olla mahdollisimman tasaisesti ja välyksettömästi toimiva. Vetolaitteiston voimansiirron välyksettömällä toiminnalla on suuri 5 merkitys erityisesti silloin kun kuormitus tapahtuu pääasiassa liikkeen suunnassa, kuten esimerkiksi kaapelin vulkanointiprosessissa, jossa kaapelin vetovoima saattaa tiettyjen kaapelikokojen yhteydessä aiheuttaa sen, että moottori voi joutua jarrutustilanteeseen eli vaihtaa napaisuutta, jolloin hammasvälityksen välyksistä aiheutuu nykäisy, joka johtaa helposti kaapelin ongelmalliseen 10 heilahteluun.

Aiemmin tunnetuissa vetolaitteistoissa vetopyörän pyörittäminen on perustunut hammaskehän ja hammaspyörän muodostamaan käyttölaitteen ja vetopyörän väliin sovitettuun voimansiirtolaitteeseen. Tällaisessa ratkaisussa vetopyörään on sovitettu vetopyörän pyörimisakselin kanssa sama-akselinen 15 hammaskehä, jossa on joko sisäpuolinen tai ulkopuolinen hammastus ja veto-laitteisto on varustettu moottorikäyttöisellä hammaspyörällä. Moottorin nopeutta ohjataan vulkanointiputkeen sovitetun anturin avulla, jolla mitataan vaipalla päällystetyn kaapelin sijaintia putkessa.

Jäähdytysputken ulostulopäässä olevaa vetolaitetta ajetaan tavalli-20 sesti vakionopeudella niin, että kaapelin sijainti vulkanointiputkessa säädetään ennen ekstruuderia sijaitsevan vetolaitteen pyöritysnopeuden säädön avulla.

Käytännössä on kuitenkin havaittu, että edellä kuvatun hammas-välityksen yhteydessä, huolimatta mahdollisimman tarkasta hampaiden työstöstä, syntyy vetolaitteeseen värähtelyjä ja värähtelyn seurauksena kaapelin 25 haitallista heilahtelua vulkanointiputkessa. Tämä johtuu ilmeisestikin siitä, että hampaiden välillä on liian suuria välyksiä, jotka korostuvat suurilla kuormituksilla. On huomattava, että nykyisissä kaapelin vulkainointilinjoissa voi vetolaitteiden välinen etäisyys olla jopa 200 metriä, jolloin riippuva kaapeli aiheuttaa huomattavia kuormituksia vetopyörään ja hampaisiin. Hammaskehän mahdol-30 linen soikiomaisuus aiheuttaa myös vaihteluja hampaiden välyksiin ja sitä kautta vedon tasaisuuteen.

Toisessa aiemmin tunnetussa ratkaisussa vetopyörä on korvattu lähellä toisiaan olevilla, olennaisesti puoliympyrän muotoon laakeroiduilla useilla rullilla, joiden yli kulkee sisempi päättymätön kumihihna. Kaarevan rullaradan 35 ulkopuolella kulkee ulompi päättymätön kumihihna, joka kulkee taittopyörän yli ja painautuu puoliympyrämäisesti ruliarataa vasten. Päällystettävä metallijohdin 3 106063 kulkee sisemmän ja ulomman hihnan välissä ekstruudeille. Metallijohteen nopeutta ekstruuderissa säädetään jarruttamalla niiden taittopyörien nopeutta, joiden ympäri sisempi hihna kulkee. Tällä järjestelyllä pystytään välttämään ne epäkohdat, jotka syntyvät hammasvälityksen välyksistä, mutta samalla mene-5 tetään vetopyörän avulla aikaansaatava jarrutusefekti.

Olennaisena epäkohtana on lisäksi se, että sisempään kumihihnaan kohdistuu rullien ja ulomman kumihihnan synnyttämä erittäin suuri paine, joka johtaa helposti sisemmän kumihihnan pettämiseen. Toisena epäkohtana on se, että ulompi kumihihna luistaa helposti sivuun vetourasta, jolloin se katkeaa 10 helposti.

Esimerkkinä tunnetuista ratkaisuista voidaan edelleen mainita tukevasti runkorakenteeseen laakeroidun vetopyörän yhteyteen sovitettu ns. cater-pillar-tyyppinen vetomekanismi, jonka avulla metallijohdinta syötetään eteenpäin. Tällaisella sovellutuksella pystytään parantamaan esimerkiksi jarru-15 tusefektiä, mutta samalla menetetään siinä, että erillisessä cater-pillar-laitteistossa on itsessään hammasvälyksiä, jotka aiheuttavat edellä mainittuja värähtelyongelmia.

Eräänä esimerkkinä alalla tunnetuista ratkaisuista voidaan mainita vetolaitteisto, jossa voima johdetaan vetopyörän keskiakselille kierukkavaihteen 20 avulla. Tällaista vaihdetta kuormitetaan suurella momentilla, joten laitteisto täytyy mitoittaa varsin järeäksi, jolloin siinä myös on usein varsin suuria välyksiä, jotka aiheuttavat edellä mainittuja värähtelyongelmia.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan voimansiirtolaite, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat, ts. voimansiirron välyksistä 25 aiheutuvat värähtelyongelmat pystytään eliminoimaan. Tähän on päästy keksinnön mukaisen voimansiirtolaitteen avulla, joka on tunnettu siitä, että hammaspyörät ovat vinohampaisia hammaspyöriä ja että yksi hammaspyöräakseli on sovitettu siirrettäväksi ulostuloakselin pyörimisen jarrutustilanteessa pituusakselinsa suuntaisesti niin, että siirrettäessä akselia ko. akselilla olevat hammas-30 pyörät on sovitettu kiertämään vastakkaisesti sovitetun hammasvinouden joh-\ dosta ko. hammaspyörien kanssa rynnössä olevia viereisiä hammaspyöriä ja näin poistamaan jarrutustilanteessa syntyvän välyksen hammaspyörien väliltä.

Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että keksinnön avulla aikaansaadaan tasainen voimansiirto, joka ei synnytä haitallisia värähtelyjä kaapeliin 35 tai vastaavaan tuotteeseen. Keksinnön etuna on edelleen sen yksinkertaisuus, jolloin keksinnön käyttöönotto ja käyttö muodostuvat edullisiksi.

. 106063 4

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa kuvatun erään sovellutusmuodon avulla, jolloin kuvio 1 esittää perspektiivikuvantona kaapelin päällystyslinjaa, kuvio 2 esittää periaatteellisena kuvantona kaapelin päällystys-5 linjassa käytetyn kaapelin vetojärjestelyä, kuvio 3 esittää periaatteellisena kuvantona keksinnön mukaista voimansiirtolaitetta, kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaista voimansiirtolaitetta toisesta suunnasta nähtynä periaatteellisena kuvantona, 10 kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen voimansiirtolaitteen erästä so- vellutusmuotoa sivulta nähtynä kuvantona ja kuvio 6 esittää kuvion 5 mukaisen sovellutusmuodon erästä yksityiskohtaa toisesta suunnasta nähtynä kuvantona.

Kuviossa 1 on esitetty kaapelin päällystyslinja. Viitenumeron 1 avulla 15 on merkitty yleisesti johdinten lähdöt, esimerkiksi kelat, joilta johtimet puretaan ja ohjataan päällystysprosessiin. Viitenumeron 2 avulla on merkitty vetolaite, joka voi olla esimerkiksi ns. vakionopeus capstan-laite. Viitenumeron 3 avulla on merkitty puristinpää, jonka avulla johdinten muodostaman rakenteen päälle muodostetaan muovimateriaalia oleva vaippa. Viitenumeron 4 avulla kuvioon 1 20 on merkitty vulkanointiputki ja viitenumeron 5 avulla jäähdytysosa. Viitenumeron 6 avulla on puolestaan merkitty vetolaite, jonka avulla kaapeli vedetään vastaanottokelalle, joka on merkitty yleisesti viitenumerolla 7. Kuvion 1 mukaisen kaapelin vulkanointilinjan rakenne, yksityiskohdat ja toiminta ovat alan ammattihenkilölle täysin tavanomaista tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esitetä 25 tarkemmin tässä yhteydessä.

Kuviossa 2 on esitetty periaatteellisesti kaapelin vulkanointilinjan vetojärjestely. Kuviossa 2 on käytetty vastaavissa kohdissa samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1. Kuvioon 2 on viitenumeron 8 avulla merkitty lisäksi johtimet, jotka puretaan lähtökelalta 1 ja viitenumeron 9 avulla vastaavasti joh-30 dinten ja vaipan muodostama kaapeli, joka ohjataan vastaanottokelalle 7. Kuvion 2 sovellutuksessa vetolaitteisto 1 käsittää vetopyörän 10, moottorin 11 ja hammasvälityksestä 12 muodostuvan voimansiirtolaitteiston. vetolaitteistoon 1 liittyvät lisäksi säätölaitteet 13, joiden avulla kaapelin nopeus vulkanointi-putkessa 4 pidetään vakiona niin, että johtimia ympäröivä vaippa ei kosketa 35 vulkanointiputken sisäpintaa. Kaapeli kulkee vulkanointiputken sisällä ketjukäyrän muotoista rataa.

5 106063

Aiemmin tunnettujen ratkaisujen ongelmat liittyvät nimenomaan edellä esitettyyn vetolaitteistoon, sillä voimansiirtolaitteisto aiheuttaa värähtelyjä kaapeliin kuten aiemmin on todettu. Ongelma korostuu vulkanointilinjan veto-laitteessa 1, jossa kuorma on pääasiassa kaapelin liikkeen suunnassa. Väräh-5 telyt syntyvät voimansiirtolaitteiston välysten seurauksena. Värähtelyt aiheuttavat kaapelin heilahtelua vulkanointiputkessa, jolloin kaapeli koskettaa helposti vulkanointiputken sisäpintaa, josta syntyy vaurioita vaippaan. Keksinnön mukaisen voimansiirtolaitteen tarkoituksena on saada aikaan ratkaisu, jonka avulla voimansiirtolaitteen hammaspyörien välyksistä syntyvät, esimerkiksi 10 edellä kuvatut kaapelin vulkanointilinjan vetolaitteen yhteydessä syntyvät ongelmat pystytään eliminoimaan.

Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty keksinnön mukaisen voimansiirtolaitteen perusperiaate. Keksinnön olennaisen ajatuksen mukaisesti voimaa siirtävät hammaspyörät 14 on sovitettu muodostamaan moottorin 11 avulla käytettävältä 15 akselilta 15 ulostuloakselille 16 ja vastaavasti ulostuloakselilta 16 moottorin 11 avulla käytettävälle akselille 15 ulottuvan kehän. Hammaspyörät 14 ovat lisäksi vinohampaisia hammaspyöriä ja yksi hammaspyöräakseli A on sovitettu siirrettäväksi pituusakselinsa suuntaisesti niin, että siirrettäessä akselia em. tavalla niin ko. akselilla olevat hammaspyörät on sovitettu kiertämään vastak-20 kaisesti sovitetun hammasvinouden johdosta ko. hammaspyörien kanssa rynnössä olevia viereisiä hammaspyöriä 14 ja poistamaan näin välyksen hammaspyörien väliltä.

Yhden hammaspyöräakselin A siirto pituusakselinsa suunnassa on esitetty periaatteellisesti kuviossa 4. Akselia A siirretään ko. akselilla olevien 25 hammaspyörien pyörimisakselin suuntaisen voiman F avulla. Hammaspyörien hampaiden vinous on esitetty kuviossa 4 hammaspyöriin piirrettyjen vinoviivojen avulla. Hammaspyöräakselin A siirtäminen voiman F avulla aikaansaa akselilla A olevien hammaspyörien kanssa rynnössä olevien viereisten hammaspyörien kiertymisen pyörimisakseleidensa suunnassa. Em. pyörimisliike on kuvattu 30 nuolten N1 ja N2 avulla. On selvää, että nuolten N1 ja N2 mukainen pyörimisliike kiertää vastaavalla tavalla myös ko. hammaspyörien kanssa rynnössä olevia seuraavia hammaspyöriä jne, jolloin haitalliset välykset saadaan häviämään koko voimansiirtoketjusta. On selvää, että siirrettävä hammaspyörä 14 voi olla mikä tahansa hammaspyöristä 14.

6 106063

Edellä kuvattu hammaspyörien 14 muodostama kehä välittää moottorin pyörimisliikkeen kuvion 1 nuolen M1 mukaisesti ja päinvastainen liike välittyy puolestaan nuolen M2 mukaisesti.

Yhtä hammaspyöräakselia A pituusakselin suunnassa siirtävä voima 5 F voidaan kehittää millä tahansa sopivalla tavalla. Eräs edullinen tapa on käyttää ruuvivälinettä voiman F kehittämiseen. Tällainen sovellutus on esitetty kuvioissa 5 ja 6. Ruuviväline on esitetty kuviossa 6 viitenumeron 17 avulla. Johdinten 8 kulkurata on esitetty kuviossa 5 katkoviivan avulla. Kuvioissa 5 ja 6 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1-4.

10 Kuvioissa esitetty voimansiirtolaite voi käsittää lisäksi myös erilaisia anturivälineitä, joilla voidaan seurata ja hallita prosessia. Esimerkkinä voidaan mainita anturiväline, joka mittaa vaihteen kuormitusjännitystä, anturiväline, joka mittaa kaapelin tai vastaavan linjajännitystä jne. Anturoinnin yhteyteen voidaan luonnollisesti sovittaa välineet, jotka hälyttävät mikäli ajossa esiintyy häiriöitä.

15 Vaikka keksintöä on edellä esitetty kaapelin vulkanointilinjan vakionopeusvetolaitteen yhteydessä niin keksintöä ei ole mitenkään rajoitettu ko. sovellutusmuotoon. Keksintöä voidaan soveltaa myös muuallakin. Keksinnön mukaista voimansiirtolaitetta voidaan käyttää myös esimerkiksi vulkanointilinjan vetolaitteena 6. Lisäksi on huomattava, että keksintöä ei ole miten-20 kään rajoitettu vetopyöräperiaatetta soveltavan vetolaitteen yhteyteen, vaan keksintöä voidaan soveltaa erilaisten vetolaitteiden yhteydessä, esimerkkeinä eri vaihtoehdoista voidaan mainita erilaiset hihnavetolaitteet eli ns. caterpillar-tyyppiset vetolaitteet, erilaiset hihnattomat capstan-laitteet, joissa kaapeli kiertää 2-3 kertaa rummun ympäri. Keksintöä voidaan siis käyttää minkä tahansa 25 laitteen yhteydessä, joita käytetään linjalla vetolaitteena, esimerkkinä voidaan mainita puolausprosessit jne. Keksintöä ei siis ole mitenkään rajoitettu vulkanointiprosessiin, vaikka keksinnöllä saavutetaankin erityisiä etuja juuri ko. prosessin yhteydessä.

Claims (6)

7 106063

1. Voimansiirtolaite erityisesti kaapelin tai vastaavan tuotteen siirtämiseen tarkoitetun vetolaitteen (2, 6) yhteydessä, joka voimansiirtolaite käsittää 5 moottorin (11) avulla käytettävän akselin (15), joka on kytketty hammaspyörien avulla yhteen voimansiirtolaitteen ulostuloakselin (16) kanssa ja joka ulostuloak-seli (16) on sovitettu olemaan yhteydessä kaapelin tai vastaavan tuotteen kanssa kosketuksissa olevien ja sitä siirtävien välineiden (10) kanssa, jolloin moottori (11) on sovitettu pyörittämään käytettävän akselin (15) ja hammaspyörien väli-10 tyksellä ulostuloakselia (16) kaapelin tai vastaavan siirtosuunnassa ja tarvittaessa jarruttamaan ulostuloakselin (16) pyörimistä kaapelin tai vastaavan siirto-suunnassa, ja jolloin hammaspyörät (14) on sovitettu muodostamaan moottorin avulla käytettävältä akselilta (15) ulostuloakselille (16) ja vastaavasti ulostuloak-selilta (16) moottorin avulla käytettävälle akselille (15) ulottuvan kehän, tun-15 n e 11 u siitä, että hammaspyörät (14) ovat vinohampaisia hammaspyöriä ja että yksi hammaspyöräakseli (A) on sovitettu siirrettäväksi ulostuloakselin (16) pyörimisen jarrutustilanteessa pituusakselinsa suuntaisesti niin, että siirrettäessä akselia ko. akselilla olevat hammaspyörät on sovitettu kiertämään vastakkaisesti sovitetun hammasvinouden johdosta ko. hammaspyörien kanssa rynnössä ole-20 via viereisiä hammaspyöriä (14) ja näin poistamaan jarrutustilanteessa syntyvän välyksen hammaspyörien väliltä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimansiirtolaite, tunnettu siitä, että hammaspyöräakseli (A) on sovitettu siirrettäväksi ruuvivälineen (17) avulla pituusakselinsa suuntaisesti.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen voimansiirtolaite, tunnettu siitä, että voimansiirtolaite käsittää anturivälineen vaihteen kuormitusjännityksen mittaamista varten.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen voimansiirtolaite, tunnet-t u siitä, että voimansiirtolaite käsittää anturivälineen kaapelin tai vastaavan 30 tuotteen linjajännityksen mittaamista varten.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen voimansiirto-laite, tunnettu siitä, että voimansiirtolaite on sovitettu kaapelin vulkanointi-linjan jonkin vetolaitteen (2, 6) yhteyteen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen voimansiirtolaite, tunnettu 35 siitä, että voimansiirtolaite on sovitettu kaapelin vulkanointilinjan vakionopeus- vetolaitteen (2) yhteyteen. 106063