FI119367B - Menetelmä ja laitteisto tulpan asettamiseksi materiaalirainarullaan - Google Patents

Description

1 1 9367

Menetelmä ja laitteisto tulpan asettamiseksi materiaalirainarullaan

Keksinnön kohteena on menetelmä, jonka avulla hylsyyn, jonka ympärille on kelattu 5 materiaalirainaa, kuten kartonki- tai paperirainaa, asetetaan tulpat. Keksinnön kohteena on myös laitteisto, joka asettaa tulpat hylsyn sisään.

Tulppia käytetään estämään rullan muodonmuutoksia rullan käsittelyn ja siirtojen yhteydessä. Tulpilla on merkitystä erityisesti käytettäessä pehmeästä materiaalista 10 valmistettuja hylsyjä, ja kun hylsy on suurihalkaisijainen. Kartonkirullilla käytetään yleisesti 12” hylsyjä.

Mikäli tulppa voidaan asettaa hylsyyn jo ennen pituusleikkuria, tehtävä on varsin yksinkertainen. Hylsyn tarkka paikoitus voidaan aikaansaada yksinkertaisin keinoin.

15 Kyseisiä ratkaisuja on kuvattu esimerkiksi patenttijulkaisuissa WO 8605443 ja US

4716646. Tulppa asetetaan pelkkään hylsyyn ennen pituusleikkuria lähinnä paperitehtailla, joilla on yleensä käytössä pienihalkaisijaisia hylsyjä, tyypillisesti 3” ja 6”.

Tehtävä on oleellisesti monimutkaisempi, kun tulppa pitää asettaa rullan sisällä olevaan hylsyyn. Tällöin ongelmia aiheuttavat esimerkiksi seuraavat tekijät: ····· 20 - Materiaalirainarullan hylsyn sijaintia tulpan asetusasemassa ei saada riittävän ;1·1; tarkkaan asemaan ilman kalliita erityisjärjestelyjä. Tarvittavien laitteiden ·:·>· määrän kannalta edullinen asetusasema on rullan sijaitessa v- ·2'; lamellikuljettimella. Rulla voi kuitenkin tällöin olla helposti hieman vinossa ·· · ; ;1; asemassa kulkusuuntaan nähden. Materiaalirainarulla ei myöskään ·»· ; 1 1'; 25 käytännössä ole ehdottoman pyöreä eikä hylsyyn nähden täysin symmetrinen.

·· - Tulppa hoitaa tehtävänsä parhaiten, kun tulpan ja hylsyn välillä on ; 1 ·.. ahdistussovite. Ahtaimmissa tapauksissa asetusvoiman tarve voi nousta yli 10 000 Newtoniin. Kim vielä mm materiaalin säästösyistä tulpan asetusta . helpottavan viisteen ja/tai päästön suuruus halutaan minimoida, pitää • · · . · · ·. 30 kohdistus olla erittäin tarkka.

• 1 • · · • · · • 1 • « · 2 • 1 2 119367 - Materiaalirainarullan halkaisija voi olla yli kaksi metriä. Asetusvoima vaikuttaa varsin etäällä rakenteista, joihin tulpan asetuslaitteistot tukeutuvat..

Käytännössä tulpan asetus tehdään manuaalisesti. Operaattori asettaa tulpan kaltevassa S asennossa hylsyn sisään niin, että tulppa kiilautuu paikoilleen. Tämän jälkeen operaattori iskee tulppaa isolla pajavasaralla, kunnes tulppa etenee haluttuun asemaan ja asentoon. Tehtävä on raskas ja sitoo kallista työvoimaa. Usein tulppa jää myös vinoon asentoon, jolloin sen suojavaikutus jää vajavaiseksi.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää kompakti ratkaisu, jonka avulla tulppa saadaan asetettua automaattisesti materiaalirainarullan sisälle optimaaliseen asentoon.. Ratkaisu on yksinkertainen ja toimintavarma. Keksinnön mukainen tulpanasennuslaitteisto kykenee sopeutumaan siihen epätarkkuuteen, mikä on jäljellä laskennalliseen asemaan kohdistuksen jälkeen. Kyseinen epätarkkuus voi olla + - 5 - 10 mm. Pyrkiminen ensi 15 vaiheessa parempaan kohdistustaikkuuteen, mikä on ainakin teoriassa saavutettavissa, johtaisi hyvin kalliin tekniikan soveltamiseen. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ei tarvita myöskään kalliita materiaalirainarullan keskityslaitteistoja.

Täsmällisemmin keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisten 20 patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.

• ·· * 1 · • · 1 * 1 Seuraavassa keksintöä selitetään viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa **· • · • · * · 1 • e · *·:.1 Kuvio 1 esittää tulpanasetuslaitteistoa kohdistettuna materiaalirainarullan hylsyn reiän * · 1 • · *··.1 25 mukaan ja valmiina asettamaan tulpan hylsyyn, osittain leikattuna rullan hylsyn pyörähdysakselin kohdalta.

• · • 1 • · · « • · · • » *···1 Kuvio 2 esittää tulpanasetuslaitteistoa kohdistusvaiheessa, osittain leikattuna rullan ϊ t j # ϊ hylsyn pyörähdysakselin kohdalta.

··1 : : 30 • · · V. Ymmärrettävyyden vuoksi kuviot eivät kaikilta osin ole oikeissa mittasuhteissa.

* · m • « 3 119367

Keksinnön edullisen suoritusmuodon rakenne on seuraavanlainen. F.nsinnä kuvatuilla laitteistoilla toteutetaan ensiksi tulpanasetuslaitteistojen 27 karkea kohdistus materiaalirainarullan 1 hylsyn 2 aukkojen laskennallisten sijaintien suhteen.

5

Hylsyn 2 aukkojen laskennallisella sijainnilla tarkoitetaan seuraavaa. Materiaalirainarullan 1 sijaitessa esimerkiksi v-lamellikuljettimella tai vastaavasti keskitettynä, oletetaan hylsyn 2 pyorähdysakselin sijaitsevan v-lamellikuljettimen tai vastaavan keskityselimen pituussuuntaisen symmetria-akselin leikkaavassa pystytasossa. 10 Pystysuunnassa asemanmääritys taas perustuu materiaalirainarullan 1 halkaisijan mittaukseen ja oletukseen, että hylsyn 2 pyörähdysakseli sijaitsee materiaalirainarullan 1 teoreettisessa keskiössä.

Tulpanasetuslaitteiston 27 asemaa materiaalirainarullan 1 hylsyn 2 suhteen hylsyn / rullan 15 pyorähdysakselin suunnassa muutetaan rungon 4 johteiden 5 ohjauksessa kulkevien laakeriyksiköiden 6 ja kelkan 28 liikkeen kautta.

Tulpanasetuslaitteiston 27 asemaa materiaalirainarullan 1 hylsyn 2 suhteen pystysuunnassa muutetaan kelkkaan 28 kiinnitettyjen johteiden 7 ohjauksessa liikkuvien *: 1 1 1 20 laakeriyksiköiden 8 ja näihin kiinnittyvän kelkan 9 liikkeen kautta.

··» • · · • · · ’·1’· Sekä pysty- että vaakaliikkeen voimalaitteet ja voimansiirto on toteutettu sinänsä ··· tunnetulla tekniikalla, kuten vaihdemoottorilla ja hammashihnalla, eikä niitä ole kuvattu. Seuraavassa kuvatuilla laitteistoilla toteutetaan tulpanasetuslaitteiston 27 kohdistus * · · *...1 25 hylsyn 2 aukkojen todellisten sijaintien suhteen.

• · • · ί " Tulpanasetuslaitteisto 27 kiinnittyy kelkkaan 9 uivasti. Uivuus on jäljestetty rullan 1 • · • · *···1 hylsyn 2 pyörähdysakseliin nähden poikittaiseen tasoon. Pystysuunnassa '·’./· tulpanasetuslaitteisto 27 liikkuu uivasti johteiden 10 ohjauksessa liikkuvien !ti#! 30 laakeriyksiköiden 11 ja kelkan 12 mukaisesti. Vaakasuunnassa tulpanasetuslaitteisto 27 • 1 • · · • · · • · 119367 4 liikkuu uivasti johteiden 15 ohjauksessa liikkuvien laakeriyksiköiden 16 ja kelkan 17 mukaisesti.

Tulpan asetuselin 22 liikkuu hylsyn 2 pyörähdysakselin suuntaisesti johteissa 18 5 liikkuvien laakeriyksiköiden 19 ohjauksessa voimaelimen 20 toimesta. Voimaelin 20 on edullisesti paineilmasylinteri. Paineilmasylinterissä on edullisesti läpimenevä männänvarsi, joka rullan 1 puoleisesta päästään kiinnittyy asetuselimeen 23. Männänvarren toiseen päähän voi olla kiinnitetty lisäpaino 21.

10 Tulpan asetuselimeen on kiinnitetty kohdistuselin 23, joka on edullisimmin hylsyn 2 suuntaan kapeneva kartio, jonka pyörähdysakseli on samansuuntainen hylsyn 2 pyörähdysakselin kanssa. Kelkan 17 mukana liikkuvaksi on kiinnitetty ohjauselin 24, jonka ohjauspinta muodostuu hylsyä 2 kohti kapenevan kartion yhdestä tai useammasta sektorista, kiiloista tai vastaavista. Nämä ohjauspinnat sijaitsevat kohdistuselimen 23 15 pyörähdysakselin alapuolisessa sektorissa. Yläpuoli on avoin. Kohdistuselimen 23 ja ohjauselimen 24 kartioiden pyörähdysakselit ovat samankeskeiset. Ohjauselimen 24 hylsyn 2 puoleisen pään kartion säde on samansuuruinen hylsyn sisäpinnan säteen kanssa. Ohjauselimen hylsyn puoleiseen pintaan on kiinnitetty kitkapinta 25, esimerkiksi kumilevy.

··***: 20 • · · V : Kelkan 17 mukana liikkuvaksi on kiinnitetty vielä varasto 29, Tämän ohjauselimet **'*· ohjaavat tulpan asetuselimen/kohdistuselimen ja materiaalirainarullan väliseen tilaan.

* · · ·...· Varastossa voi odottaa asetusta yksi tai useampia tulppia 3b. Tulppien putoaminen alaspäin on estetty pidättimellä 26, esimerkiksi paineilmasylinterillä. Varaston täydennys ·*** 25 voi tapahtua manuaalisesti tai esimerkiksi teollisuusrobotilla.

·· • · i ** Tulpan asetuslaitteiston 27 keskitys sekä vaaka- että pystysuunnassa on kuvatussa • · e • · **··* suoritusmuodossa toteutettu paineilmasylintereillä, mutta voidaan toteuttaa myös jousilla :j[: tai vastaavilla voimaelimillä. Pystysuunnassa yläpuolinen keskityselin 13 kohdistaa • · · : 30 asetuslaitteistoon pienemmän voiman kuin alempi keskityselin 14. Näin saadaan * • * • · · • ♦ * • * • · 119367 5 kompensoitua asetuslaitteiston 27 paino. Voimaero voidaan aikaansaada erikokoisilla keskityselimillä, erisuuruisella paineella, vastapainoilla tai muulla tunnetulla tavalla.

Keksinnön mukaisen ratkaisun toiminta on seuraava. Sinänsä tunnetuilla laitteilla, joita ei S ole esitetty, materiaalirainarulla 1 saatetaan kahden tulpan asetuslaitteiston 27 väliin niin, että tulpan asetuslaitteiston kohdistuselimen 23 pyörähdysakselin pystysuuntainen liike kulkee suunnilleen hylsyn 2 pyörähdysakselin leikkavassa pystytasossa. Rullan 1 halkaisija mitataan tunnetulla tekniikalla, esimerkiksi ultraääni- tai lasermittarilla. Niinikään tunnetulla tekniikalla, mitaten matkaa esimerkiksi pulssi- tai 10 absoluuttianturilla, tulpan asetuslaitteistoa ajetaan pystysuunnassa, kunnes kohdistuselimen 23 ja hylsyn 2 pyörähdysakselit ovat suunnilleen samalla korkeudella. Näin menetellään rullan molemmin puolin sijaitsevilla laitteistoilla. Ottaen huomioon useat epätarkkuutta aiheuttavat tekijät, kohdistuselimet 23 on näin saatettu saman keskeisiksi hylsyn 2 pyörähdysakselin kanssa parhaimmillaan muutaman millimetrin 15 tarkkuudella.

Seuraavaksi tulpan asetuslaitteistot ajetaan kohti materiaalirainarullaa, jätetään joko aavistuksen verran irti rullasta tai vasten rullaa löysään kosketukseen niin, ettei asetuslaitteiston ja rullan välille jää puristusta, mistä seuraisi oleellista poikittaista liikettä 20 estävää kitkavoimaa. Seuraavaksi tulpanasennuslaitteistot 27 kohdistetaan automaattisesti ··· V · hylsynaukkoihin niiden todellisen sijainnin mukaisesti. Tulpanasetuslaitteiston 27 kohdistus hylsyn 2 aukkojen todellisten sijaintien suhteen tapahtuu kohdistuselimen 23 ··» liikkuessa kohti materiaalirainarullan hylsyä 2 sen pyörähdysakselin suuntaisesti, jolloin tulpanasetuslaitteiston 27 uidessa hylsyn 2 pyörähdysakseliin nähden poikittaisessa «·* ·,„· 25 tasossa, kohdistuselimen 23 kohdistuspinnat pakottavat kiilaamalla kohdistuselimen 23 samankeskeiseksi hylsyn 2 pyörähdysakselin suhteen.

·· • ♦ • ·* ···

Yksityiskohtaisemmin kuvattuna automaattinen tulpan asetus rullan sisään tapahtuu : seuraavasti. Voimaelin 20 työntää kohdistuselimen 23 hylsyn 2 sisään kuviossa 2 ··· 30 kuvattuun asemaan. Kohdistuselimen 23 kartiopinnan vaikutuksesta ja tulpanasetuslaitteiston 27 uivuuden ansiosta sekä kohdistuselimen 23, ohjauselimen 24 • · · • · ♦ • · 6 119367 että hylsyn 2 pyörähdysakselit tulevat saman keskeisiksi eli keskenään kohdistetuiksi. Tämän jälkeen kohdistus lukitaan ajamalla tulpan asetuslaitteistot 27 vasten hylsyn 2 ja /tai materiaalirainarullan 1 päätyjä, niin, että asetuslaitteiston ja materiaalirainarullan välille jää puristusta ja kohdistus säilyy kitkapinnan 25 / kitkavoiman ansiosta. Nyt 5 voimaelin 20 vetää asetuselimen 22 kohdistuselimen 23 pois hylsystä 2. Pidätin 26 päästää tulpan putoamaan varastosta 29 kohdistuselimen 23 ja hylsyn 2 väliseen tilaan. Ylemmät mekanismit, joita ei kuvattu, voivat päästää uuden tulpan 3b odotusasemaan, mikä voi tapahtua myöhemmässäkin vaiheessa. Tämä tilanne on kuvattu kuviossa 1. Tämän jälkeen voimaelin 20 työntaä/iskee asetuselimen 22 kohdistuselimen 23 edessä 10 olevan tulpan 3a hylsyn 2 sisälle. Tulpan asetuslaitteisto 27 on varustettu anturilla, joka ilmoittaa tulpan työntyneen riittävän syvälle hylsyn sisälle. Kyseinen anturi voi sijaita vaikka voimalaitteen 20 kyljessä ja mitata männän aseman esimerkiksi magnetismin avulla.

15 Mikäli tulpan 3a ja hylsyn 2 välillä on erityisen ahdas sovite, ei voimalaitteen normaali työntövoima välttämättä riitä. Tällöin voimalaitteena toimiva paineihnasylinteri 20 saatetaan toimimaan paineilmavasarana. Poistamalla ilma rullan puoleisesta kammiosta ennen kuin männän toiselle puolelle johdetaan ilmaa saa aikaan iskumaisen liikkeen. Iskun tehoa voidaan vielä tehostaa lisäpainon 21 avulla.

*:·*: 20 ··· V ! Monet muutkin suoritusmuodot ovat mahdollisia. Toisessa suoritusmuodossa ***** lineaariliikkeet on kokonaan tai osittain korvattu nivelrakenteilla. Keksinnön eräässä ··· ·.„* suoritusmuodossa materiaalirainarulla 1 on sijoitettu kaäntöpöydän päälle. Tällöin yksi *.;,* tulpanasetuslaitteisto 27 riittää asettamaan tulpat materiaalirainarullan 1 molempiin ··· *...* 25 päätyihin. Tulpanasetuslaitteisto 27 sijaitsee kaäntöpöydän vieressä kiinteässä asemassa.

Tällöinkin ensiksi toteutetaan automaattisesti tulpanasetuslaitteiston 27 karkea kohdistus

M

ί *** materiaalirainarullan 1 hylsyn 2 aukon laskennallisen sijainnin suhteen.

#· · • · • · • · ·

Materiaalirainarulla 1 käännetään kääntopöydällä sellaiseen kulma-asemaan, että tulpan :***; 30 asetuslaitteiston kohdistuselimen 23 pyörähdysakselin pystysuuntainen liike kulkee suunnilleen hylsyn 2 pyörähdysakselin leikkaavassa pystytasossa. Rullan 1 halkaisija ·*·* • « 7 119367 mitataan edellä kuvatun mukaisesti, ja tulpan asetuslaitteistoa ajetaan pystysuunnassa, kunnes kohdistuselimen 23 ja hylsyn 2 .pyörähdysakselit ovat suunnilleen samalla korkeudella. Tämän jälkeen saatetaan automaattisesti materiaalirainarulla 1 ja tulpanasetuslaitteisto 27 keskenään löysään kosketukseen. Edullisimmin ajetaan 5 materiaalirainarulla 1 vasten tulpanasetuslaitteistoa 27 niin, ettei näiden välille jää puristusta. Kohdistuksen tultua valmiiksi suoritetaan tulpan asetus automaattisesti edellä kuvatulla tavalla. Seuraavaksi ajetaan materiaalirainarulla 1 irti tulpanasetuslaitteistosta 27, käännetään kääntöpöytää 180 astetta, ja toteutetaan edellä kuvatun mukaisesti tulpan automaattinen asetus materiaalirainarullan 1 toiseenkin päätyyn. Viimeksi kuvatussa 10 suoritusmuodossa tulpanasetuslaitteistossa ei tarvita ollenkaan materiaalirainarullan 1 pyörähdysakselin suuntaista liikemekanismia 5,6.

Edelleen keksinnön eräässä suoritusmuodossa ei ole ollenkaan ohjauselintä 24, vaan tulppa pudotetaan kotelosta asemaan, jossa tulppa 3a on valmiiksi pyörähdysakselinsa 1S suhteen saman keskeinen rullan 1 hylsyn 2 pyörähdysakselin kanssa.

*:**: 20 ··1 • · 1 • · · • · ··· • · • · ··· • · · e · λ ·1· ·«1 ϊ · 25

Ml ·· • f * »· *

• M

• · • ' · • « · i:!:; 3o • · · * · ·

I · I

• Λ • * 1

Claims (10)

119367

1. Menetelmä tulpan asettamiseksi materiaalirainarullan (1) sisällä sijaitsevan hylsyn (2) sisälle, tunnettu siitä, että 5. ensiksi toteutetaan, automaattisesti, tulpanasetuslaitteiston / laitteistojen (27) karkea kohdistus materiaalirainarullan (1) hylsyn (2) aukon/aukkojen laskennallisen sijainnin/laskennallisten sijaintien suhteen; seuraavaksi, automaattisesti, saatetaan materiaalirainarulla (1) ja tulpanasetuslaitteisto (27) keskenään löysään kosketukseen; 10. seuraavaksi tulpanasetuslaitteisto/tulpanasetuslaitteistot (27)/tulppa/tulpat (3a) kohdistetaan automaattisesti hylsynaukkoon/hylsynaukkoihin sen/niiden todellisen sijainnin mukaisesti, ja kohdistus lukitaan; tämän jälkeen tulpanasetuslaitteisto/tulpanasetuslaitteistot (27) asettaa/asettavat automaattisesti tulpan/tulpat (3a) materiaalirainarullan (1) 15 hylsynaukkoihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulpanasetuslaitteiston (27) kohdistus hylsyn (2) aukkojen todellisten sijaintien suhteen tapahtuu kohdistuselimen (23) liikkuessa kohti materiaalirainarullan hylsyä (2) sen *:**: 20 pyörähdysakselin suuntaisesti, jolloin tulpanasetuslaitteiston (27) uidessa hylsyn (2) ·1· V : pyörähdysakseliin nähden poikittaisessa tasossa, kohdistuselimen (23) kohdistuspinnat '!**i pakottavat kiilaamalla kohdistuselimen (23) samankeskeiseksi hylsyn (2) • · · •.., ί pyörähdysakselin suhteen. • · · • · · ·1· • k *

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulppa syötetään automaattisesti varastosta (29) tulpan asetuselimen/ kohdistuselimen t· Ϊ 1·· (23) ja hylsyn (2) väliseen tilaan.

··· • · • « *·· : 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ··· :***: 30 voimaelin (20), joka työntää tulpan (3a) hylsyn (2) sisälle tehostaa asetusvoimaa iskuin. *·· • · « f · • 1 · • · » 119367

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että varastoa (29) täydennetään teollisuusrobotilla.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 varastoa (29) täydennetään manuaalisesti.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaalirainarulla (1) on sijoitettu kääntöpöydän päälle, ja yksi tulpanasetuslaitteisto (27) asettaa tulpat materiaalirainarullan (1) molempiin päihin. 10

8. Laitteisto tulpan asettamiseksi materiaalirainarullan (1) sisällä sijaitsevan hylsyn (2) sisälle, tunnettu siitä, että laitteistossa on elimet, joilla suoritetaan automaattisesti tulpanasetuslaitteiston / -laitteistojen (27) karkea kohdistus materiaalirainarullan (1) hylsyn (2) aukon/aukkojen 1S laskennallisen sijainnin/laskennallisten sijaintien suhteen; elimet, joilla automaattisesti saatetaan materiaalirainarulla (1) ja tulpanasetuslaitteisto (27) keskenään löysään kosketukseen; elimet, joilla tulpanasennuslaitteisto/tulpanasennuslaitteistot (27) ja tulppa/tulpat (3 a) kohdistetaan automaattisesti hylsynaukkoon/hylsynaukkoihin ·:*·; 20 sen/niiden todellisen sijainnin mukaisesti, ja elimet, joilla kohdistus lukitaan; - elin/elimet tulpan/tulppien (3a) asettamiseksi automaattisesti *: * * I materiaalirainarullan (1) hylsyn (2) aukkoon/aukkoihin. «•e

• · • « ··· : 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ··· 25 tulpanasetuslaitteiston/-laitteistojen (27) kohdistamiseksi hylsyn (2) aukkojen todellisten sijaintien mukaan siinä on I *.. - elin/elimet, jotka sallivat tulpanasetuslaitteiston (27) uivan liikkeen :<>t: hylsyn (2) pyörähdysakseliin nähden poikittaisessa tasossa ja . - kohdistuselin/-elimet (23), jonka kohdistuspinnat pakottavat kiilaamalla ··· ;***. 30 kohdistuselimen (23) samankeskeiseksi hylsyn (2) pyörähdysakselin suhteen. ··· • * • * · • · · • · 4 • · ίο 119367

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että voimaelin (20), joka työntää/iskee tulpan (3a) hylsyn (2) sisälle on paineilmavasara. 5 15 ·:··: 20 ··· • · · * · » M·** « ··1 9 1 * · *99 9 9 9 9 9 9 9 «·· 25 • «t 99 9 9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 *99 9 9 9 91 9 9 9 999 30 • 1 Ml • · · • I « * · 1 • 1 119367