FI107375B - Kaavinterä jatkuvien materiaalinauhojen tai vastaavien pinnoittamista varten - Google Patents

Description

107375

Kaavinterä jatkuvien materiaalinauhojen tai vastaavien 5 pinnoittamista varten - Rakelblad tili beklädning av kontinuerliga materialband eller motsvarande

Keksinnön kohteena on kaavinterä, joka vastaa patentti-10 vaatimuksen 1 esittämää pääkäsitettä. Tällainen kaavinterä tunnetaan patentista DE 26 37 827-A1 sekä DE 29 39 906-A1 ja lehdestä "Der Polygraph" 9/74, sivut 608-612.

Pinnoitettaessa jatkuvia materiaalinauhoja, varsinkin 15 paperi- tai kartonkiliuskoja, käytetään usein lehtijousen tapaista kaavinterää, niin kutsuttua pyyhkäisyterää, pinnoitusmassan annostelemiseksi materiaalinauhalle tai myös vastatelaan, jossa on annostusta varten viistetty annostuspinta, jonka avulla kaavinterä painetaan tuennan 20 avulla materiaalinauhaa tai vastatelaa vasten. Tällöin sivelypaino syntyy annostuspinnan mekaanisen voiman ja sivelyaineen hydrodynaamisen vastavoiman välisen tasa- ____: painon avulla. Tämä tasapaino saattaa häiriintyä usein- kin paperin, sivelymassan, materiaalinauhaa kuljettavan ! 25 vastatelan joustavan pinnan tai kaavinterää kantavan .* ; rakenteen ominaisuuksien heilahtelujen vuoksi. Yleensä '·”· jousiteräksestä tehty pyyhkäisyterä pystyy tasaamaan *·* * määrätyssä määrin näitä häiriövaikutuksia siten, että vakaa tasapaino pystytään säilyttämään olennaisilta 30 osiltaan. Jos halutaan jotain toista pyyhkäisypainoa tai muuttaa jotain toista parametriä - kuten esim. nauhan :*·.· nopeutta - annostelupinnan mekaanista voimaa on muutet- ·*:*. tava.

• · * 35 Aikaisemmin mainitun patentin DE 26 37 827-A1 tapauk-sessa yritettiin yhden annostusalueen erittäin ohuella f*·.. pyyhkäisyllä pitämään sivelyn aiheuttama naarmujen vaara 107375 2 poissa tai ainakin olennaisesti pienempänä käyttämällä kiinteitä, toisiinsa annostuspinnalla tarttuvia hiukkasia .

5 Molempien muiden painettujen kirjoitusten tapauksessa tarkoituksena oli päästä tasaiseen värin jakautumiseen pitkinä aikoina samana pysyvillä kaavinmitoilla ja -geometrialla kaapimen käyttöalueella.

10 Tämän keksinnön tavoitteena on sen sijaan vaikuttaa terän vakavuuteen ja sen omaan heilahtelukäyttäytymiseen, korkeatasoisen pyyhkäisyn tasaisuuden kannalta, ja suurentaa olennaisesti terän pyyhkäisyn aikaista pyyhkäisyn tasapainoaluetta.

15

On kuitenkin yleisesti edullista, jos olisi mahdollista muuttaa pyyhkäisyterän avulla tähänastista tunnettua voimakkaammin annostelupintaan kohdistuvaa mekaanista voimaa. Siten olisi mahdollista saada aikaan nykyistä 20 suurempi pyyhkäisypainon alue.

Keksinnön tavoitteena on tämän vuoksi vähentää vastaavan : terän muodon avulla painevoimien vaihtelualueen rajoi- tusta, jotta siten saataisiin aikaan tähänastista suu-25 rempi pyyhkäisypainon alue.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan patenttivaati- « 9 muksen 1 mukaisen, tunnusomaisia piirteitä kuvaavan osan ominaisuuksien avulla.

30

Keksinnön mukaan on todettu, että voimakas parametrien alueen rajoittuminen terän pyyhkäisyn yhteydessä perus- « · · '· ”· tuu siihen, että terän paksuuden sitominen siihen liit- ·«« ’.· ’ tyvään annostusviistepinnan pituuteen (otettuna huomioon . 35 vertailukelpoisissa kulmissa ja nauhan kulkusuunnassa), .···. jonka syynä ovat terän paksuudesta riippuva taivutus- • · jäykkyys paperin kulkusuunnassa ja terän taivutusjäyk- • * 107375 3 kyys poikkisuunnassa. Esim. pysyvästi samanpaksuisen terän pyyhkäisypaino liittyy alhaiseen puristuspainee-seen. Tällöin terä on vain vähän jännittynyt ja taipunut ja tässä työasennossa lisäksi varsin vähän vakaa sekä 5 paperin kulkusuuntaan että myös sen poikkisuuntaan. Poikittais- ja pitkittäisvakavuuden puute johtaa epätasaiseen pyyhkäisymäärän jakautumiseen sekä poikittais- että pitkittäissuuntaan.

10 Tämän lisäksi saattaa helposti syntyä terän omia heilah teluja, jotka johtavat huonoon pyyhkäisypainon jakautumaan muutaman mm:n alueella (niin kutsuttuun pilveilyyn ja pyyhkäisyvetojen porrastuksiin).

15 Päinvastoin taas alhainen pyyhkäisypaino liittyy samois sa olosuhteissa korkeaan puristuspaineeseen ja voimakkaaseen terän taipumaan ja sen vuoksi suureen pitkittäis- ja poikittaisvakauteen. Pyyhkäisyterän edellä mainittu, haluttu joustava käytös kärsii tästä. Heilahtelut 20 tasautuvat huonommin kuin joustavammalla käytöksellä.

: V Keksintö johtaa siihen, että ratkaisevat suureet: annos- tusreunan viisteen pituus, pyyhkäisyreunan pituussuun- :V: täinen taivutusjäykkyys ja poikittainen taivutusjäykkyys • « : 25 erotetaan toisistaan ja että terän suuremman jännityksen « · .·. ; vuoksi terän omat heilahtelut siirretään korkeammalle • · · .·..* taajuusalueelle, mikä ei enää vaikuta kielteisesti • · · pyyhkäisyn laatuun. Tämä tapahtuu sillä tavalla, että keksinnön mukaiset lehtijousimaiset kaavinterät (pyyh-30 käisyterät) eivät ole vakiopaksuisia, vaan niissä on kaksi tai useampia erilaisia poikkileikkauksia.

« » · • · · • · ·*.· : Joustoteoriasta johtuu, että terän taivutusjäykkyys . .·, suhtautuu kolmanteen potenssiin korotettuna terän 35 paksuuteen. Tästä johtuen terän taivutusjäykkyys T. poikkisuunnassa kasvaa terän kärkialueella, kun terän : *·· kärkiosa on paksumpi.

107375 4

Terän ohuemmalla alueella taivutusjäykkyys on vastaavasti olennaisesti pienempi. Toisin sanoen, saadaan aikaan terä, joka käyttäytyy kulkusuuntaan kuin pehmeä sulka, kärjen kohdassa poikkisuunnassa sitä vastoin kuin 5 kova jousi.

Pyyhkäisy on sen vuoksi voimakkaammin tasottava kuin ta-sapaksuisen terän ollessa kysymyksessä; pyyhkäisyn yläpinnasta tulee tasaisempi. Päinvastoin taas, pyyhkäistä-10 essä terällä, jonka kärkiosa on ohuempi, minimoidaan kärjen taivutusjäykkyyden häviö siten, että ohut terän alue on hyvin lyhyt. Lisäksi ohut terän alue voidaan karkaista sen joustomoduulin suurentamiseksi. Sitä paitsi ohuen ja siihen liittyvän paksumman alueen yli-15 menokohtaan voi tehdä erikoisen muotoisen nokan, joka nostaa olennaisesti poikkisuuntaista taivutusjäykkyyttä ja joka muuttaa lisäksi omia heilahteluja.

Tässä yhteydessä keksinnön mukaisen pyyhkäisyterän 20 vähimmäisvahvuus (paksuus) on 0,25 mm, kun taas edellä kuvatun, ennen tunnetun järjestelyn mukainen suurin ' \ vahvuus on annostusviistepinnan viistekulmaa vastaten . , korkeintaan 20° 0,17 mm, mieluiten 0,14 mm. Keksinnön mukaisen, lehtijousimaisen kaavinterän (pyyhkäisyterän) '· 25 asetuskulmakin on olennaisesti suurempi, 25° - 45°, mieluiten 30° - 35°. Tämä kulma on käytännöllisesti • · « ; katsoen annostusviistepinnan ja pyyhkäisyterän alavir tauksen suuntaan sijaitsevan leveän puolen välisenä viistekulma (kulma a).

30 .·. : Keksintöä selitetään seuraavassa viittaamalla oheisiin, • «· kuvattavia toteutusmuotoja koskeviin piirroksiin, *. . joissa: :,>t: 35 kuvio 1 on sivukuva tavanomaisesta pyyhkäisylaitteesta, :·* * jossa käytetään keksinnön mukaista terää; 107375 5 kuviot 2-7 esittävät keksinnön mukaisia, lehtijousimai-sen kaavinterän toteutusmuotoja.

Lehtijousella tarkoitetaan osaa, joka on käytännöllises-5 ti katsoen erittäin joustavasta materiaalista tehty paksu levy, jolloin tämä materiaali voi olla sekä metallia, kuten esim. karkaistua tai seosterästä, että myös erittäin joustavaa komposiittimuovia.

10 Kuvioissa 2-7 osien leveysmittoja on tietysti olennaisesti liioiteltu suhteessa esitettyjen poikkileikkausten pituuteen. Kaavinterien poikkileikkaus on tässä käytännön syistä johtuen esitetty sivukuvassa ääriviivakuvana, kuten myös kuviossa 1.

15

Kuviossa 1 materiaalinauhaa W kuljettava vastatela R on merkitty vain periaatteenomaisesti. Pyörimissuunta on merkitty nuolella F. Lehtijousimaista kaavinosaa esittävä pyyhkäisyterä 1 on annostusviistepintoineen A vas-20 tatelaa R tai materiaalinauhaa W vasten. Jos tämä annos- .. . tusviistepinta on verrattain leveä, kuten kuvioiden 1, 4

* « I

‘ ”, ja 6 tapauksessa, tämä viistepinta tulisi tietysti mie luiten ennen käyttöönottoa hioa vastaavasti pyyhkäisy- « < « V.' suuntaan. Lisäksi kulma a annostusviistepinnan A ja kaa- 25 vinterän alavirran puolella olevan leveän puolen välis-sä, jonka kanssa tämä nojaa vastatelaan, säätää ja säi-lyttää erittäin tarkkaan. Tätä varten tarvitaan säätölaitteet, joita on selitetty patentissa DE-PS 29 13 421. Tätäkin tarkempi säätölaite on selitetty saksalaisessa 30 patenttihakemuksessa 39 37 322.

• · * · · !..* Pyyhkäisyterän 1 ylävirran puoleinen leveä sivu ylä- • t · *\ ’ virran puolella olevine annostusreunoineen 8' on tässä vasen puoli, kuten käy selväksi tippuvan, pistekatko-35 viivalla esitetyn pyyhkäisymassan läpi. Materiaalinauha

« | I

’ saa tämän pyyhkäisypinnan yliannoksen jossakin ennen kaavinosan läpi tehtyä annostuspaikkaa, joko ennen 107375 6 vastatelaa R tai vastatelan R kiertokulman alueella materiaalinauhan W avulla, mitä ei kuitenkaan ole tässä kuvattu yksityiskohtaisesti. Sama koskee tilannetta, jossa pyyhkäisymassa asetetaan ensin telalle.

5

Pyyhkäisyterä 1 on tässä kiinnitetty telineeseen 12 pinnelistalla 13. Siten syntyy pyyhkäisyterän kiinni-tysalue B annostusviistepinnan A vastakkaiseen päähän. Pyyhkäisyterää painetaan telineestä vapaasti ulos ulot-10 tuvalta osaltaan vastatelan akselin suuntaista viivaa pitkin painelevyillä 14, jotka on tässä tehty akseliin 16 laakeroiduiksi vivuiksi, jotka voi säätää paikalleen ruuveilla 17 ja lautasjousilla 18, pyyhkäisyterään kohdistuvan paineen ohjaamiseksi käytännöllisellä tavalla.

15 Perussäätö saadaan aikaan painelevyjen 14 siirrettävillä levyn muotoisilla alustoilla 15. Tällainen pyyhkäisyterän kiinnitystäpä on kuitenkin vain esimerkki monilukuisista vastaavista, nykytekniikan tasolla olevista laitteista. Kun pyyhkäisyterä otetaan ulos telineestä, 20 kiinnitysalueen B päähän tulee kiinnitysviiva C - tässä kiinnityksen 9 tai pinnelistan 13 yläpäähän 9.

I 4

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista lehtijousimaisen v,: kaavinterän toteutusmuotoa, jossa annostusviistepinta A

: 25 on hyvin leveä ja vastaavasti tällä niin kutsutun pyyh- käisyterän alueella myös paksuksi tehty. Tässä ja kai- « 9 ;*«*; kissa seuraavissakin kuvioissa materiaalinauhan tai vastatelan yläpinnan liikesuuntaa on merkitty nuolella F siten, että ylävirran puoleinen pyyhkäisyterän leveä 30 puoli on tässä jokaisessa tapauksessa vasen puoli.

0 . Kaikissa kuvioissa kiinnitysviiva on merkitty C:llä ja • 4 4 **t/ pistekatkoviivoin. Kuviossa 2 on portaan 3 poikkileik- '·* ‘ kaukseen tehty pienennös siten, että pyyhkäisyterä on : kiinnityspäähän saakka suhteellisesti poikkileikkauk- 35 seitaan kapeampi. Tämän terän käyttö on edullinen suurta * pyyhkäisypainoa käytettäessä, jolloin viivalla L on vä- * » • *’ häisempi puristuspaine ja vastaavasti pieni terän jänni- «»»»· 107375 7 tys. Annostusviistepinnan A suurella pituudella ja porrastukseen 3 saakka ulottuvalla suuremmalla paksuudella täytyy terän jännitystä nostaa huomattavasti. Täten voidaan käyttää samaa, halutun suuruista pyyhkäisymassaa ja 5 samalla tällä terällä on suurempi taipuma suurempaa terän jännitystä vastaten ja siten myös parantunut vakavuus .

Päinvastaisessa tapauksessa (katso kuviosta 3) - siis 10 erittäin pieniä pyyhkäisypainoja varten - annostusviis- tepinta A on verrattain lyhyt ja tällä alueella pyyhkäi-syterä on tehty verrattain ohueksi porrastukseen 2 saakka. Painelevyjen 14 puristusvoimat jakautuvat ainoastaan pienemmälle annostusviistepinnalle, mikä vaikuttaa pu-15 ristuspaineen kohoamiseen. Pyyhkäisyterän joustavuus pystytään säilyttämään halutuissa puitteissa käyttämällä keksinnön mukaista rakennetta - kuten tässä - kahta erilaista paksuutta.

20 On edullista, jos ainoan porrastuksen 2 etäisyys alavirran puolella olevasta annostusreunasta 8 vastaa 0,04-kertaisesta 0,5-kertaiseen olevaa etäisyyttä tämän an-;·; nostusreunan 8 ja kiinnitysreunan C välillä.

; 25 Keksinnön mukaisten terien avulla voidaan nykyisiä pyyh-f*t ; käisyterillä tehtävien pyyhkäisyjen raja-alueita laajen- *..* taa olennaisella tavalla seuraaviin ominaisuuksiin vai- • 4 * *·* ’ kuttaen: 30 - suurempi pyyhkäisypaino - pienempi koneen nopeus - suurempi kuivapitoisuus sekä :T - käänteiset parametrit tai parametriyhdistelmät.

» - Terän omiin heilahteluihin voidaan vaikuttaa • « ;;; 35 edullisella tavalla.

« « · · : Kuvioiden 4 ja 5 mukaisissa toteutusmuodoissa on kuvioi- 11 * * < 107375 8 den 2 ja 3 mukaisia tehtäviä varten teriin järjestetty kaksi paksuusporrasta 2, 2' ja 3, 3'. Kuvioissa 4 ja 5 on pisteviivoin merkitty, että poikkileikkauksen muutos voi tapahtua myös portaattomasti, jotta poikkileikkauk-5 sen muutos saataisiin lähelle laskettuja porrastuksia.

Kuvioissa 6 ja 7 on voittopuolisesti tasainen poikkileikkauksen muutos annostusviistepinnasta A aina kasvinosien kiinnitykseen saakka. Tällöin tarjolla on en-10 simmäinen terassi, jonka paksuus on aina tasainen, jotta terän kulumisen yhteydessä viisteen pituus pysyisi aina samana.

On edullista, jos ensimmäisen porrastuksen 2 etäisyys 15 alavirran puolella olevasta annostusreunasta 8 vastaa 0,04-kertaisesta 0,5-kertaiseen olevaa etäisyyttä tämän annostusreunan 8 ja kiinnitysreunan C välillä ja toinen porrastushyppy on vastaavalla alueella järjestettynä etäisyydelle, joka vastaa 0,06-kertaisesta 0,8-kertai-20 seen olevaa mainittua etäisyyttä ensimmäisestä porras-tuksesta.

I | ( « 1(111 I ·

On edullista järjestää niin, että kun yhdellä ainoalla ! ‘. porrastuksella tehdyn pyyhkäisyterän toisen portaan i « i ; ' 25 paksuus - laskettuna annostuspinnasta A - on 5%-83% *· ensimmäsestä portaasta ja että yhteen kahdesta porras-

9 O

*.* ’ tuksesta tehdyllä paksuuden muutoksella - myös lasket tuna annostusviistepinnasta A - toisen portaan paksuus on 6%-75% ensimmäisestä portaasta ja kolmannen portaan 30 25%-83% toisesta portaasta.

• * • · < • · > • # .*:* Edelleen on suositettavaa, että yhtä ainoaa porrastusta ·,· käytettäessä tämä järjestetään sellaiselle etäisyydelle • » ’·:· alavirran puolella olevasta annostusreunasta 8, joka on * « · 35 0,04-kertaisesta 0,3-kertaiseen oleva etäisyys tämän • « • \ annostusreunan 8 ja kiinnitysviivan C välillä. Tällöin t ..... on myös edullista mitata toisen portaan paksuudeksi 150- 107375 9 240% ensimmäisestä portaasta.

Lisäksi kahta porrastusta käytettäessä järjestetään ensimmäinen porrastus sellaiselle etäisyydelle alavirran 5 puoleisesta annostusreunasta 8, joka on 0,25-kertaisesta 0,4-kertäiseen oleva etäisyys tämän annostusreunan 8 ja kiinnitysviivan C välillä ja toinen porrastus alueelle, jonka etäisyys on 0,4-kertaisen ja 0,8-kertaisen etäisyyden päässä verrattuna mainittuun etäisyyteen. Tässä 10 tapauksessa on edullista mitata - aina annostusviiste- pinnasta A laskettuna - toisen porrastuksen paksuus 120-200%:iin ensimmäisestä porrastuksesta ja kolmannen porrastuksen paksuus 120-200%:iin toisen porrastuksen paksuudesta .

15

Lisäksi voidaan vielä tehdä kuvion 8 mukaan jäykistys-nokka 20, joka on sijoitettu listan muotoisena annostus-reunan 8 kanssa samansuuntaiseksi. Tämä paikallisesti hyvin rajoitettu poikkileikkauksen suurentaminen on 20 tehty terän kärjen poikittaistaivutusjäykkyyden parantamiseksi ja terän oman heilahtelun muuttamiseksi edul-

« I

: . liseksi sen kärjen alueella. Tämä nokka on mieluiten korkeintaan 5 mm paksu ja 3 mm leveä ja se voi alkaa 2 I ( !,!/ mm vähimmäisetäisyydeltä annostusreunasta 8 laskettuna.

25 i Tämän nokan nousu tai lasku voi olla joko kohtisuora tai « « .·.· vino ja muotoiltu joko suoraksi tai kaarevaksi.

• « .

Kuviossa 9 on esitetty, että terän poikkileikkauksen 30 muutos voidaan tehdä myös annostusreunan 8 kanssa sa mansuuntaisilla urilla 21 ja 22.

• * * · * ♦ * • «

Lisäuria voi tehdä kuvion 10 mukaan silloinkin, kun käy- 9 · . .* tetään porrastuksin varustettua pyyhkäisyterää. Nämä

»4 I

.♦·· 35 urat 21, 22, 23 tai 24 voivat olla suorakulmaisia, puo- *»*· lisuunnikkaan muotoisia, pyöristettyjä tai kolmikulmio- » « : *' maisia. Urat tai portaat voi valmistaa leikkaamalla, * · » 4 107375 10 mieluiten hiomalla, jyrsimällä, joko kemiallisesti tai sähkökemiallisesti jyrsimällä, mikrohiekkapuhalluksella tai vastaavalla menetelmällä, tai myös laservalolla.

5 Lisäurat tulisi mieluiten tehdä toiseen porrastukseen, jotta pyyhkäisyterän pitkittäis- ja poikittaistaivutus-jäykkyyden lisätty hieno-optimointi ja oman heilahtelun käyttäytyminen olisi parannettavissa.

10 Tällöin urat ovat mieluiten 0,1-0,5 mm leveitä ja 0,Ι Ο, 7 5 mm syviä ja kaavinosan pienin paksuus 0,25 mm koskee myös urien aluetta.

Lisäksi voidaan tehdä niin, että terä lisäksi karkais-15 taan annostusviistepinnan A alueella joustomoduulin suurentamiseksi. Tällöin karkaisu - esim. päästökarkaisu tai laserkarkaisu - tulee tehdä siten, että annostusviistepinnan yläpinnan kovuus on vähäisempi ja kasvaa sen alle mentäessä, jotta uutena telineeseen 12 sijoi-20 tettu pyyhkäisyterä pystyisi sopeutumaan paremmin pai-kalleen asetuskulmaan niin kutsutun sisäänhiomisvaiheen • « aikana hankautumalla hienoihin paperin tai vastatelan • · . . epäsäännöllisyyksiin.

• « « • < • « « « · '· ‘j 25 Terän heilahtelukäyttäytymisen saamiseksi entistäkin '·‘ΐ edullisemmaksi saattaa olla edullista tehdä terään sen » » V · kiinnityskohdan B alueelle lisänauhoja tai levyjä metal lista, muovista tai kumista tai näiden raaka-aineiden yhdistelmästä. Nämä lisänauhat tai -levyt on liitettävä 30 toisiinsa ja pyyhkäisyterän reunamateriaaliin mieluiten niiteillä tai ruuveilla tai liimaamalla. Näiden lisä- • · .·;· osien pariksi asettaminen mitataan ja valitaan oman hei- » « • · lahtelun saavutetun vaimennuksen mukaisesti.

• « • · « · · 35 Tämän järjestelyn periaatteellinen kuvaus käy ilmi ku- * · viosta 11. Tässä siinä esitettyyn pyyhkäisyterään on sen ..... kiinnitysalueelle B liimattu ensin muovinauha 25 ja sen 107375 11 päälle metallinen nauha 26. Nauha 25 voisi olla myös kumia .

Julkaisutekstin DE 29 39 906 AI johdosta on sanottava, 5 ettei siinä mainita mitään lukutietoja. Piirroksista käy kuitenkin ilmi, ettei ole käytetty mitään sisäänhion-tavaihetta, joten jäykkäteräinen ajotapa ei ole mahdollinen ja olemme esittäneet patenttivaatimuksemme ainoastaan sitä ajatellen.

10

Lisäksi on todettava, että kärjessä oleva ensimmäinen porrastus on verrattain pitkä. Tätä terää ei siis voisi ottaa käyttöön esimerkiksi suurilla nopeuksilla tapahtuvia, erittäin viskoosisilla pyyhkäisyväreillä matalapai-15 noisia pinnoituspyyhkäisyjä varten.

MDC Ringier -kaapimesta on huomautettava, että terä on edestä niin ohut, että jäykkyys on noin 100 kertaa pienempi kuin meidän ohuimman terämme alueen 0,25 mm. Säh-20 kökemiallisen poiston mukainen valmistusmenetelmä on tuskin taloudellisesti käyttökelpoinen meidän porrastet- « 1 1 .* .1 tuja teriämme varten, johtuen pienestä poistosyvyydestä.

Mil!

1 I

f I

't't: Molemmat terät ovat mainituista syistä sopimattomia mei- 25 dän käyttötarkoitukseemme.

• · f < « « i • «» • · ,*,· Seuraavassa esitetään vielä joitakin huomautuksia niistä • » · hydrodynaamisista voimista, jotka vaikuttavat pyyhkäisyn yhteydessä terään.

30

Voimat, jotka kohdistuvat pyyhkäisyväristä teränviistee- « » · '· 'J seen, voidaan laskea lähiarvoina yhtälöstä tasaista liu- • · · :.· kulaakeria varten.

• * « · • · 4 * · ,’·· 35 Koska viisteen kallistuskulma β paperia vasten ei ole • · tunnettu, sitä on pidettävä sovitusparametrinä ja mää- : ** ritettävä se kokeiden avulla.

107375 12 Jälkikäteen tehtävä geometrinen tulkinta näyttää kuitenkin olevan harhaanjohtava. Todennäköisesti terän viisteen alla vallitsevat virtausolosuhteet ovat olennaisesti mutkikkaammat kuin mitä ne ovat tämän yhtälön 5 mukaan johdettuina. Siitä huolimatta tämä yhtälö on hyödyllinen, jotta eri parametrien vaikutus olisi summittaisesti arvioitavissa.

6η v d2 In k 2(k-l) 10 Ft=---------------------- Voima kohtisuoraan viisteeseen (k-1)2 h22 k+1 η v d 4 In k 6(k-1)

Fn=------------ - ------- Voima rinnakkainen viisteeseen 15 (k-l)h2 k+1 k = h]/h2 η = viskoosisuus hj = märkäkalvopaksuus viisteeseen tulossa 20 h2 = märkäkalvopaksuus viisteestä lähdettäessä d = terän paksuus terän kärjessä v paperinauhan nopeus 25 Näemme, että molemmat voimakomponentit ovat lineaarises-... ti riippuvaisia n:sta ja v:stä, pystysuorat komponentit • sen sijaan neliönä terän paksuudesta.

' Koska kuitenkin d on epätasaisena hj:ssä, tämä riippuvuus ·.'· 30 (alkutekstistä puuttuu lauseen loppu, kääntäjän huomau- tus).

«· · Tämän yhtälön avulla voidaan laskea likimäärin ne voimat, jotka kohdistuvat terän viisteeseen ja valita sen 35 mukaan sopivat terät.

» · • · · *..* Seuraavassa joitakin huomautuksia terän taipumaviivan [ laskemiseksi: 40 Terän taipuminen on laskettavissa toisen asteen diffe- • · · ' rentiaaliyhtälön avulla: 107375 13 d2y E I----- = M(x) d x2 5 E joustomoduuli I = b d3/12 tasojäyhyysmomentti d = terän paksuus b = terän leveys M(x) = taivutusmomentti 10 E on terämateriaalin ominaisuus, I terän geometrian ominaisuus ja M(x) terän kiristyksen ominaisuus, tuentapis-te ja terään vaikuttavat voimat.

15

Suurin sallittu terän taipuma on useimmissa pinnoitus-laitteissa rajoitettu noin 10-15%:iin vapaasta teräpi-tuudesta (vapaa teräpituus = etäisyys terän kärjestä kiinnityskohtaan).

20 Tällöin saadaan myös terän kärkeen kohdistuva suurin voima todetuksi, kun pidetään kaikki muut parametrit vakioina .

·· · 25 Jos terämateriaalia, terän geometriaa tai terään koh distuvaa voimaa muutetaan, terän kärkeenkin kohdistuvaa voimaa voi muuttaa.

'· 1: Tukipiste esimerkkinä, mutta mahdollinen vain pinnoi- ·.*·: 30 tuskoneen pitkän uudelleenrakentamisen jälkeen.

• · » • « ·

Siksi käytännössä vaihdetaan terä ja valitaan toinen hiomaviiste tai terän paksuus, jotta voitaisiin muuttaa viisteen alla terän tehokasta puristuspainetta vahvem- : 35 maksi kuin mikä olisi mahdollista pelkästään terän tai-• ·« puman avulla.

Seuraavasta taulukosta 1 näkyy, miten terän taivutus-.*. ,· jäykkyys muuttuu terän paksuuden mukaan: ./ * 40 107375 14 d (mm) I (8.33 E-13 m4)

Of 1 1 5 0,2 8 0,3 27 0,4 64 0,5 125 0,6 216 10 -----------------------------

Kun terällä sivellään paperia, käytetään useimmiten 0,3 tai 0,4 mm terän paksuutta. Paksummilla terillä pystyttäisiin tosin tuottamaan myös pienempiä voimia siten, 15 että periaatteessa voitaisiin kattaa suurempi voima-alue, muttei niitä pystytä kuitenkaan annostelemaan riittävän tarkasti.

Kun taivutusvoimat ovat liian pienet suhteessa suurim-20 paan voimaan, terän erilaiset omat jännitykset tulevat voimakkaammin esiin ja saavat aikaan huonomman pyyhkäi-syn poikittaisprofiilin.

.. . Säännöllisessä tapauksessa terän paksuus tulisi aina va- 25 Iita sellaiseksi, että pyyhkäisyväri voidaan saada pintaan keskimääräisellä terän taipumalla siten, että terä v. lepää vakaana vastatelaa vasten ja että silloin jää vie- ν' lä riittävästi pelinvaraa säätötoimenpiteitä varten.

• · ♦ • · 30 Jos siirrytään esim. 0,3 mm terän paksuudesta 0,4 mm:iin, suurin mahdollinen voima kaksinkertaistuu. Koska tämä porrastus on käytännön olosuhteissa liian karkea, tarjotaan teriä, joiden viistekulma on erilainen siten, . . että viisteen pituus on saman teräpaksuuden yhteydessä I..* 35 erilainen. Eri pituisia viistepituuksia valitsemalla ’·* ’ syntyy kuitenkin vastaavasti terän viisteen alla tehoksi : kaan puristuspaineen hienompi jakautuma.

• · ’ Näistä vaihtelumahdollisuuksista huolimatta terän pyyh- • · : , 40 käisy törmää kuitenkin verrattain alhaisiin rajoihin, jotka perustuvat pyyhkäisyvärin kuivasisältöön, sen vis- koosisuuteen ja paperin nopeuteen. Niiden ohella on vie lä joitakin muitakin vaikutuksia.

107375 15

Jos käytetään teriä, joissa on 2 tai useampia poikki-5 leikkauksia, viisteen pituus erotetaan terän paksuudesta .

Täten voitetaan yksi vapaa lisäparametri, jota voi vaihdella voimakkaasti. Jokaista porrasta kohden saadaan 10 differentiaaliyhtälö, jotka ovat kuitenkin liittyneet toisiinsa porrastushyppyjen kohdalla, koska porrastuksen kohdalla terän taipumat ovat yhtä suuret ja myös tangentin nousut ovat yhtä suuret.

15 Tuentapisteessä ja kiinnityskohdassa terän taipuma on nolla. Tangentin noususta ei voi yleisesti ottaen antaa mitään lausuntoa.

Yhtälöjen ratkaisu on tällä menetelmällä mahdollinen, 20 vaan ei mielekäs, koska kaavoista tulee äärimmäisen monimutkaisia.

Siksi onkin parempi ratkaista yhtälöt suoraan numeerisesti, mitä varten voi käyttää numeerisen matematiikan 25 vakiomenetelmiä - kuten esim. Rungen ja Kuttan kaavoja - .·. ; tai elementtimenetelmää.

• · · • · • · · • · «

Terän kärjessä on laskettava terän kulma terän taipuma-viivan tangentilla, koska terää on pyöritettävä kärjen 30 ympäri tämän kulman ympäri, jotta terän viiste pysyisi samansuuntaisena lähtötilansa kanssa.

» · • · · : Kohtisuorat ja rinnakkaiset voimakomponentit teräviis- , .·. teeseen kohdistuvina on laskettava tällä kulmalla ja ·- 35 terän viistekulmalla.

• · « * • « : '·· Seuraavassa lasketaan esimerkinomaisesti taivutusviiva 107375 16 kolmiportaiselle terälle, jolloin käytetään Heavisiden hyppyfunktiomenetelmää.

Täten saadaan yksi ainoa kaava koko taipumaviivalle, 5 minkä vuoksi tuentapisteen paikka on vapaasti valittavissa .

Tämä on tämän laskemismenetelmän suuri etu edellä mainittuun menetelmään verrattuna.

10 3-portaisen terän taipumaviivan laskeminen: (Kuvio 13: Terään kohdistuvat voimat) R = Fj + Fg voimien tasapainotila 15 a Fj = (I-a) F2 vääntömomentin tasapainotila Näistä molemmista yhtälöistä seuraa: F2 = a Fj/il-a) R =1 Fj/U-a) 20

Terän taipuman aiheuttamaa vääntömomenttia koskee seu-raava: Ij on terän kärjen kohdalla vallitseva 1. vaiheen tasojäyhyysmomentti.

25 Tässä yhteydessä: 000 « o · ,·;·[ li 0 dVl2 1 m teräleveydellä.

» · « d on terän paksuus.

30

Toisen portaan yhteydessä: Ij = m Ij :/*I Kolmannen portaan yhteydessä: I3 = n Ij • · · • · · • · . .·. E on terän joustomoduuli.

·*- 35 • t T. Terän laskemista koskeva differentiaaliyhtälö • · · 5 107375 17 d2y E I ----- = Mix) dxz on ratkaistava porrastetun terän osalta seuraavasti: d2y 10 I, E ——= [ -Fj x + R (x-a) Ha ] [1+ HxjU/m-l) dxz + Hx2(-l/m+l/n) ] 1. porrastushyppy on terän kärjestä etäisyyden xj päässä, 15 2. hyppy on terän kärjestä etäisyyden x2 päässä.

Tämä toisen asteen differentiaaliyhtälö on integroitava kaksi kertaa: 20 y (x) = l/dj E) E-Fj X3/6 - Fj( (1-m) /m)) Hxj (x3/6 -x^ x/2 -Xj3/6+ Xj3/2) - Fji-l/m + 1/n) Hx2 (x3/6 - x2Z x/2 - x23/6 + x23/2) + R Ha (x-a)3/6 + R(l/m-l) Ha ((x-a)3/6 - (xj-a)zx/2 + (xpa)2a/2) + R(-l/m + 1/n) Ha ((x-a)3/6 + (x2~a)2 x/2 + (xx-a)2 a/2) + Cj x + C2 ] 25 Ha on hyppyfunktio.

: Hyppyfunktioiden osalta seuraavat laskentasäännöt ovat voimassa: « V Ha = 0 jos x < a :/.{ 30 Ha = 1 jos x >= a » · · • t i t ♦ » •

Hb = 0 jos x < a Hb = 1 jos x >= b . . 35 Ha Hb = 0 jos x < b ja kun a < b • t · I..‘ Ha Hb = 1 jos x >= b ja kun a < b « · «

. X X

(* Ha f(x) dx = ha r f (x) dx

O 40 J J

: . 0 a • i i • * » · « 107375 18

Esimerkki 1:

f Ha χ2 dx = Ha f χ2 dx = [Ha xv3J + C = Ha (x -aJ)/3 +C

5 J J a O a

Esimerkki 2: jos b > a 10 x x , , x

j Hb Ha (x-a) dx = Hb j (x-a) dx = Hb [(x-a)V2] + C

0 b = Hb [(x-a)2 - (b-a)2] /2 +C 15

Integraatiovakiot Cj, C2 lasketaan molemmilla reunaehdoilla y(a) = 0 y(l) = o 20 Tällöin:

Cj = 1/1 [1/(1-a) (-A +a B/l) -B] C2 = 1/(1-a) [-A + a B/l] A = -Fj a3/6 - Fj((l-m)/m) Hxj (a3/6 - a Xj2/2 - Xj3/6 + 25 Xj3/2) - Fj(-l/m + 1/n) Hx2 (a3/6 - a x22/2 - x23/6 + x23/2) + R ((l-m)/m)) Ha [-(xj-a)2 a/2 + (Xj-a)2 a/2] + R (-1/m+l/n) Ha [-(x2-a)2 a/2 + (x2~a)2 a/2] Tällöin seuraavat epäyhtälöt ovat voimassa: 30 Ha = 1 ϊ,*·· Hxj = 0 kun Xj < a

Hx2 = 0 kun x2 < a Hxj = 1 kun Xj >= a Hx2 = 1 kun x2 >= a 35 B = -Fj l3/6 - Fjid-mJ/m) Hxj (l3/6 - 1 Xj2/2 - Xj3/6 +

Xj3/2) - Fj(-l/m+l/n) Hx2 (l3/6 - x22 3/2 - x23/6 + x23 ) + R Ha ((1-a) /6)3 + R ((rm)/m) Ha [(l-a)3/6 - (xra)3 1/2 + (xra)2 a/2] + R (-1/m + 1/n) Ha [ (l-a)3/6 - (x2-a)2 1/2 + :[”· 40 (x2-a)2 a/2] ' Tätä varten seuraavat epäyhtälöt ovat voimassa: : *! Hx, = 1 « « * · * * 107375 19

Hx2 = 1 Ha = 1 silloin xj,x2,a < 1 5 A Viisteen pituuden vaikutus terän puristuspaineeseen

Kuviossa 14 on esitetty, miten määrätyllä voimalla kohtisuoraan terän viisteeseen kohdistuva puristuspaine muuttuu, jos viisteen pituutta vaihdellaan.

10

Esityksessä on otettava huomioon, että x-akseli on jaettu logaritmisesti.

Huomataan, että on mahdollista valmistaa terävalikoima 15 erilaisin paksuuksin ja viistepituuksin siten, että pai-nealueet ovat toisenpaksuiseen terään vaihtamisen jälkeenkin vielä riittävän paljon päällekkäisiä.

B Terän poikittaisvakavuuden muutos, riippuen portaan 20 paksuudesta ja leveydestä.

i Kuviossa 15 on esitetty x-akselilla tasojäyhyysmomentti terän taivutusjäykkyydelle poikittaissuunnassa.

25 Käyrästön parametrinä toimii portaan lisäpaksuus.

. Portaan pituus on esitetty y-akselilla.

« *0 • · • · » • f *

Huomataan, että portaan erilaisella paksuudella voidaan jäykkyyttä muuttaa erittäin laajalla alueella ja hieno-30 säätää porrastus vielä kerran portaan pituuden avulla.

i#V Molemmista kaavioista käy ilmi, miten suuria vaihtelun :*Γ mahdollisuuksia tarjoutuu erottamalla viisteen pituus terän paksuudesta ja miten portaiden tai urien valinnal- * m k 35 la voi vaikuttaa lisäksi terän taivutuspoikittaisjäyk- kyyteen.

»

Claims (23)

107375 20

1. Päästään (B) telineeseen (12) kiinnitettävissä oleva, lehtijousimainen kaavinelin (1), jonka toisessa 5 päässä on viistetty annostusviistepinta (A) päällystys- seoksen annostelemiseksi tasaisesti ja jatkuvasti liikkuvalle, edullisesti paperia tai kartonkia olevalle ma-teriaalirainalle (V) tai telalle, jolloin annostusviistepinta (A) muodostaa kaavinelimen (1) leveiden sivujen 10 pintojen kanssa ainakin 25°:n kulman sen alavirran puo lella ja vastaavasti alle 155°:n kulman sen ylävirran puolelle, ja jossa kaavinelimessä (1) on poikkileikkauksen muutos pitkin ainakin yhden sen annostusviiste-pinnan (A) kanssa samansuuntaista viivaa, tunnettu sii-15 tä, että kaavinelimen (1) poikkilekkaus sen annostus- viistepinnasta (A) sen kiinnityspäähän (B) kapenee jatkuvasti tai porrastetusti«

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaavinelin, tunnettu 20 siitä, että kaavinelimen (1, 1'; 11, 11') vähimmäispak- suus on ainakin 0,25 mm ja sen enimmäispaksuus on 5 mm • I 't\ annostusviistepinnan (A) ympäröivällä alueella ja 20 mm « I ., kaavinelimen kiinnitysalueella (B). • · I • · I • r ’· 25

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaavinelin, • t ’! tunnettu siitä, että paksuuden muuttaminen tapahtuu ··· V · korkeintaan kahtena portaana (2, 2'; 3, 3') terassi maisesti kaavinelimen (1, 1'; 11, 11') kiinnitysalueen :Y: (B) ulkopuolella. :V: 30 ..°.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen kaavin- « * « *#t·* elin, tunnettu siitä, että poikkileikkaus portaiden tai • · *···* vastaavasti paksuudenmuutoksen kohdalla on yleensä le- : veimmillään annostusviistepinnan (A) alueella suuren * · · ;\· 35 pinnoituspainon ollessa kyseessä. * « 107375 21

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen kaavin-elin, tunnettu siitä, että paksuudenmuutosportaat on sijoitettu kaavinelimen (1, 1') molemmille puolille, edullisesti kaavinelimen (1, 1') alavirran puolelle. 5

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen kaavin-elin, tunnettu siitä, että paksuudenmuutosportaat on sijoitettu kaavinelimen kiinnitysalueen (B) ulkopuolelle. 10

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1, 2 ja 6 mukainen kaavinelin, tunnettu siitä, että kaavinelimen poikkileikkauksen muutokset tapahtuvat urien muodossa, jotka sovitetaan kaavinelimeen sen kulkusuuntaan nähden poi- 15 kittain.

8. Patenttivaatimuksen l tai 7 mukainen kaavinelin, tunnettu siitä, että urat on sovitettu toiselle tai molemmille puolille, edullisesti kuitenkin alavirran 20 suuntaan olevalle puolelle.

• · « « · * 9. Patenttivaatimuksen 1, 2, 4, 6 ja 8 mukainen kaa- . . vinelin, tunnettu siitä, että urien (21-24) leveys on • · · *;*·] 0,1-0,5 mm ja syvyys 0,1-0,75 mm, jolloin kaavinelimen • » · ’· '· 25 vähimmäispaksuus 0,25 mm pätee myös urien alueella. • · · • · • · · V

: 10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 tai 4-6 mukainen kaavinelin, tunnettu siitä, että on vain yksi ainoa :Y; porrastus (2) etäisyydellä alavirran puolella sijaitse- • * 30 vasta annostusreunasta (8), joka on 0,04-0,5 kertaa tämän annostusreunan (8) ja kiinnitysreunan (C) välinen • · · : ·* etäisyys.

• · · • · • · • · · : 11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen kaavin- * * * : 35 elin, tunnettu siitä, että ensimmäinen porrastus on so- « · · t · vitettu etäisyydelle alavirran puolella sijaitsevasta annostusreunasta (8), joka on 0,4-0,5 kertaa tämän an- 107375 22 nostusreunan (8) ja kiinnitysreunan (C) välinen etäisyys, ja toinen porrastus vastaavalle alueelle, jonka etäisyys on 0,06-0,8 kertaa mainittu etäisyys.

12. Patenttivaatimuksen 1-3, 4-6 ja 10 mukainen kaa- vinelin, tunnettu siitä, että toisen portaan paksuus on 5-83 % ensimmäisen portaan paksuudesta.

13. Patenttivaatimuksen 1-3, 4-6, 10 ja 11 mukainen 10 kaavinelin, tunnettu siitä, että toisen portaan paksuus on 6-75 % ensimäisen portaan paksuudesta ja että kolmannen portaan paksuus on 25-83 % toisen portaan paksuudesta .

14. Patenttivaatimuksen 1, 2, 5 ja 6 mukainen kaavin elin, tunnettu siitä, että ainoa porrastus on sijoitettu etäisyydelle alavirran puolella sijaitsevasta annos tusreunasta (8), joka on 0,04-0,3 kertaa tämän an-nostusreunan (8) ja kiinnitysviivan (C) välinen etäi-2 0 syys.

• · • · · • · * 15. Patenttivaatimuksen 1, 2, 5 ja 6 mukainen kaavin- . . elin, tunnettu siitä, että siinä on kaksi porrastusta, • · · *;*\ jolloin ensimmäinen porrastus on sovitettu etäisyydelle • · · *· ” 25 alavirran puolella olevasta annostusreunasta (8) joka • · ·.**: on 0,25-0,4 kertaa tämän annos tus reunan (8) ja kiinni- * o· V · tysviivan (C) välinen etäisyys, ja toinen porrastus alueelle, jonka etäisyys on 0,06-0,8 kertaa mainittu etäisyys porrastuksesta (2'). 30

16. Patenttivaatimuksen 1, 2, 5, 6 ja 14 mukainen kaa- • · e • ·* vinelin, tunnettu siitä, että toisen portaan paksuus on • * *.·.* 150-240 % ensimmäisen portaan paksuudesta. ♦ • · · • · « • · « : 35

17. Patenttivaatimuksen 1, 2, 5, 6 ja 15 mukainen kaa- • · vinelin, tunnettu siitä, että toisen portaan paksuus on 120-200 % ensimmäisen portaan paksuudesta ja että koi- 107375 23 mannen portaan paksuus on 120-200 % toisen portaan paksuudesta.

18. Patenttivaatimuksen 1, 2, 5, 6 ja 14-17 mukainen 5 kaavinelin, tunnettu siitä, että ensimmäisen portaan yhteyteen on tehty listanmuotoinen lisäjäykistysnokka, jonka enimmäispaksuus on 5 mm ja leveys 3 mm ja joka alkaa 2 mm:n vähimmäisetäisyydeltä annostusreunasta (8) . 10

19. Patenttivaatimusten 1-18 mukainen kaavinelin, tunnettu siitä, että portaisiin, edullisesti toiseen portaaseen, on sovitettu uria, jolloin urien (21-24) leveys on 0,1-0,5 mm ja syvyys 0,1-0,75 mm ja kaavineli- 15 men vähimmäispaksuus urien alueella on 0,25 mm.

20. Jonkin patenttivaatimuksista 1-19 mukainen kaavinelin, tunnettu siitä, että ensimmäinen tai toinen porrastus (2) on etäisyydellä alavirran puolella sijait- 20 sevasta annostusreunasta (8), joka on 0,08-0,5 kertaa tämän annostusreunan (8) ja kiinnitys reunan (C) välinen • » etäisyys, ja että tämä etäisyys on 42-72 mm. « I

• « * « < *«'·' 21. Jonkin patenttivaatimuksista 1-20 mukainen kaavin- « t 25 elin, tunnettu siitä, että annostusviistepinnan (A) ko- ·.*<] vuus on pienempi yläpinnan alueella ja kasvaa siitä ··· i alaspäin. :V:

22. Jonkin patenttivaatimuksista 1-21 mukainen kaavin- • · 30 elin, tunnettu siitä, että kiinnityskohdan alueella te- rässä on lisäksi 20 mm:n kokonaispaksuuteen saakka nau- • · · ·* ho ja tai levyjä, jotka ovat metallia, muovia tai kumia tai näiden yhdistelmää. « « « • · · : 35

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen kaavinelin, tunnet- • * · * · tu siitä, että lisäosat ja kaavinelin on sidottu mekaanisesti toisiinsa, edullisesti niiteillä tai ruuveilla, 107375 24 tai liimattu toisiinsa tai liitetty toisiinsa näiden menetelmien yhdistelmän avulla.