FI79505C - Upprullningsanordning. - Google Patents

Description

79505 1 Rullalnlaite

Upprullningsanordning 5

Keksinnön kohteena on laitelma rullien muodostamiseksi leikkaamalla laitelmaan ylhäältä päin tuotavaa leveää rainaa tämän pituussuunnassa ja rullaamalla leikatut rainaosuudet samanaikaisesti ja samaan pyörimissuun-1Q taan useaan rullaan, jolla rullalla on sekä tukltelan tuottama kehäkan-natus että kannatusvarren tuottama keskiökannatus, ja jossa laitelmassa ralnaosuutta ohjaa ainakin yksi tela, jossa laitelmassa mittasuhteet on siten valittu, että muodostuvassa rullassa kehäkannatuksen ja keskiö-kannatuksen välinen suhde muuttuu rullan läpimitan kasvaessa pääasialll-•jg sesti laltelman rakennegeometrian seurauksena siten, että normaalirul-lauksesta poikkeavassa rullauksessa kehäkannatukseen vaikutetaan ulkopuolisella volmansiirtojärjestelyllä, jolloin sanotun muutoksen takia rullan keskiökannatus on sen kehäkannatusta huomattavasti suurempi rullauksen loppuvaiheessa, ja jolloin rainaosuudet on ohjattu siten, 20 ett^ eri rulliin johdettujen ralnaosuuksien ja ohjaavien telojen väliset kosketuskulmat ovat ainakin pääasiallisesti yhtä suuret.

Rullaimesta, jossa paperlraina leikataan pituussuunnassaan ja eaman-aikaisesti rullataan useampaan rullaan, käytetään myös nimitystä pituus-25 leikkuri. Tunnetuissa pituusleikkureissa muodostettavat rullat tuetaan kehältään yhteistä tukltelaa vastaan. Rullien tuenta- ja käsittelylaitteiden takia el vierekkäisistä ralnaosuukslsta voida muodostaa vierekkäisiä rullia, vaan muodostettavat rullat on jaettava kahteen eri puolille tukltelaa sijoitettuun ryhmään. Eri rullaryhmiln menevät 30 ralnaosat joutuvat tällöin seuraamaan yhteistä tukltelaa eripituisen matkan, minkä vuoksi rullaustulos on erilainen eri ryhmissä. Tämä ongelma on pystytty ratkaisemaan käyttämällä kahta vierekkäistä tukltelaa, kuten esimerkiksi patenttijulkaisussa US 2 460 694 esitetyssä rullaimessa. Tällöin on saavutettu sekä yhtä suuret rainan ja tukitelojen väliset 35 kosketuskulmat että samansuuntainen rullaussuunta kalkissa rullissa. Samansuuntainen rullaussuunta on rullien jatkokäsittelyn kannalta tär-··' keää, koska rullien pakkaamisessa on rullaussuunta otettava huomioon.

2 79505 1 Jos rullain tuottaa eri suuntiin rullattuja rullia, on joko järjestettävä kaksi erilaista pakkauslinjaa tai käännettävä toisen ryhmän rullia 180° ennen kuin ne toimitetaan pakkaukseen.

5 Toinen tärkeä tekijä rullaimessa on rullanmuodostukeen optimaalinen säätö. Suuren paperirullan mudostaminen on teknisesti vaikea operaatio. Virheellinen jännitysjakautuma rullassa voi johtaa rullauksen täydelliseen epäonnistumiseen. Rullaustekniikasea tunnetaan useita ilmiöitä, jotka joko tekevät muodostetun rullan käyttökelvottomaksi tai alentavat sen arvoa Ί0 huomattavasti. Rullaustoimlnnan hallitseminen tulee sitä vaikeammaksi mitä suuremmaksi rulla tehdään. Rullien ostajat haluavat kuitenkin mahdollisimman suuria rullia, koska esimerkiksi painotuotteita painettaessa jokainen rullanvaihto aiheuttaa huomattavia tuotantohäiriöitä ja alentaa täten tuotantoprosessin taloudellisuutta huomattavasti. Tämän vuoksi 15 pyritään valmistamaan mahdollisimman suuria rullia, jopa rullaustoimlnnan epäonnistumisriskin kasvamisen uhallakin. Jos esimerkiksi muodostetun rullan halkaisija voidaan nostaa arvosta 1 m arvoon 1,25 m, rullassa on yli 50 % enemmän rainaa. Siksi on erittäin tärkeätä, että rullaus-toiminta hallitaan niin hyvin, että entistä suurempien rullien tuotta-20 minen tulee mahdolliseksi.

' Rullaimeen ylhäältä päin tuodun rainan tarkkailu rullausprosessin aikana ja rainan vienti rullauskohteisiin rullauksen alkaessa on huomattavasti helpompaa kuin rullaimessa, jossa ralna tulee alhaaltapäln rullaus-25 kohteisiin.

Rullan muodostamiseen vaikutetaan yleensä säätämällä rullan kehällä vaikuttavaa vllvapainetta eli sitä voimaa, jolla muodostettavaa rullaa painetaan tukitelaa vastaan. Keksinnön tarkoituksena on luoda sellainen 30 rullain, jossa tämä säätö pääasiallisesti tapahtuu automaattisesti rullan rakenteen seurauksena ja jossa rullan normaalirullauksesta poikkeavassa tapauksessa käytetään ulkopuolisia rullan vlivapaineeseen vai-: kuttavla voimalähteitä.

35 Keksinnön mukainen laltelma on tunnettu siitä, että siinä on kaksi samaan suuntaan pyörivää ohjaavaa tukitelaa sekä aputela, että toiselle tukltelalle johdettu rainaosuus kulkee ensin aputelan yli, ja että yhden 1 rainaosuuden kosketuskulma tukitelaan ja toisen ralnaosuuden kosketus- kulma tuki- ja aputelayhdlstelmään ovat kaikissa samanaikaisesti tapah tuvissa rullaussuoritukslssa ainakin pääasiallisesti yhtä suuret.

3 79505 g Rakentamalla rullain tällä tavoin saavutetaan haluttu itsesäädettävyys, mutta samalla mahdollistetaan vaikuttaminen rullausprosessiin ulkopuolisin keinoin. Keksinnön ydin on siinä, että pelkästään laltelman rakennegeometrlan avulla päästään edulliseen kuormltusjakautumaan, joka automaattisesti säätää kehäkuormituksen ja kesklökuormituksen Ί0 välistä suhdetta siten, että päästään optimaaliseen rullaustulokseen, ja että tätä edullista kuormitusjakautumaa hienosäädetään tarvittaessa ulkopuolisin järjestelyin. Keksintö on ajateltu lähinnä täytetyn tai päällystetyn painopaperin rullaamiseen. Tällaisen paperin tiheys on 3 noin 1...1,25 kg/dm . Rullattaessa tällaista paperia päästään optimaali-j5 rullaustulokseen aina rullahalkaisijaan 1,25 m saakka. Jos rullausta ohjattaisiin pelkästään rakennegeometrlan avulla rullattaessa paperia, jonka tiheys on esitettyä suurempi, rullaimen geometriaa pitäisi muuttaa siten, että suurempi osa rullan painosta tasapainotettaisiin kesklökannatukeella. Jos taas rullataan paperia, jonka tiheys on 20 pienempi, rullaimen geometriaa pitäisi muuttaa siten, että kehäkanna-tukeen suhteellinen osuus kasvaa. Käytännössä on rakennegeometrlan muuttaminen hankalaa. Keksinnön mukaisesti on tämä ongelma vältetty : : · käyttämällä ulkopuolista kehäkannatukseen vaikuttavaa voimansiirto- järjestelyä, jolla kuormajakautuman muutoksen hienosäätö aikaansaadaan.

: : ; 25

Patenttijulkaisussa US 3 188 016 on esitetty rullainrakennelma, jonka mittasuhteet muistuttavat keksinnön mukaisen laitteen mittasuhteita. Tunnetussa laitteessa ei kuitenkaan millään tavalla pyritä saattamaan rullalntoimlntaa itsesäädettäväksi, vaan päinvastoin pyritään siihen, 30 että muodostettavaa rullaa kuormittavia työsylintereitä käyttämällä vilvapalne pidetään rullan ja tukitelan kosketuspisteessä vakiona. Tunnetussa laitteessa eri ryhmien rullat rullataan eri suuntiin ja lisäksi rainan ja tukltelojen välinen kosketuskulma on erilainen eri rullaryhmille. Näin ollen tällä tunnetulla laitteella ei ole pyritty - - 35 eikä myöskään pystytä saavuttamaan keksinnön tarkoitusta.

4 79505 1 Eräässä edullisessa sovellutusmuodossa ulkopuolinen voimansiirtojärjestely käsittää keskiökannattavat kannatusvarret ja näihin yhdistetyn sylinterijärjestelyn, jota käytetään siirrettäessä valmis rulla luovu tusasentoon. Sylinterijärjestelyä hyödynnetään kannatuesuhteen hal-5 linnassa siten, että voimasyllnterillä lisätään tai kevennetään rullan kehäkannatuksen suuruutta. Tällöin voidaan eräässä suositussa keksinnön sovellutusmuodossa laitelman kiinteätä rakennegeometriaa helposti siten soveltaa, että rullauksen loppuvaiheessa keskiökannatus on ainakin 150 % kehäkannatuksesta. Tähän tulokseen voidaan myös päästä esimerkiksi 10 järjestämällä tukitelan keskipiste ja keskiökannatuksen aikaansaavan tukivarren kääntöpiste samaan vaakatasoon ja kääntöpisteen etäisyys tukitelan keskiöstä etäisyydelle 70 % valmiin rullan halkaisijasta, kun tukitelan halkaisija on 60 % ja tukivarren pituus on 70 % mainitusta halkaisijasta.

15

Optimaalisen rullaustuloksen saavuttamiseksi on tärkeää, että rullain-laitelma on kokonaisuudessaan suunniteltu siten, että paras mahdollinen rullaustulos saavutetaan. Näin ollen on keksintöä sovellettaessa tärkeää, että rainaosuuksien kosketuskulmat eri teloihin ovat kalkille 20 muodostettaville rullille yhtä suuret. Yksinkertaisin ratkaisu on, että laitelmasea on kaksi samaan suuntaan pyörivää tukitelaa sekä näiden lisäksi aputela, jonka yli toiselle tukltelalle tarkoitettu rainaosuus : johdetaan. Tällöin rainaosuuden kosketuskulma tukitelaan tai toisen rainaosuuden tapauksessa tuki- ja aputelayhdistelmään on ainakin pää-: 25 asiallisesti yhtä suuri. Tällä tavalla saadaan samanlainen rullaus- tulos kaikissa samanaikaisesti muodostetuissa rullissa.

Keksintöä sovellettaessa on edullista, että laitelman kaikki painavat osat laakeroidaan laitelman lattiatasoon. Näin ollen esimerkiksi rullien 30 kannatusvarret, tukitelat ja niiden välissä oleva aputela voidaan kaikki laakeroida samaan tasoon. Kokemusperäisesti on todettu, että optimaalinen tukitelan halkaisija painopaperia rullattaessa on noin 750...800 mm. Keksinnön mukaisessa laitelmasea käytetty aputela voi olla tukiteloja pienempi, jolloin sen valmistaminen myös tulee halvemmaksi, mutta sitä 35 el saa tehdä niin pieneksi, että sen pyörimisnopeus tulee liian korkeaksi. Telan pyörimisnopeus el saisi nousta korkeammalle kuin 75 % sen ominaistaajuudesta.

Il 5 79505 1 Rullausprosesslln voidaan vaikuttaa käyttämällä rullien keskikohtaan vaikuttavaa klertomomenttia ja varsinkin aksiaallsuunnassa pitkien rullien keskikohtaan vaikuttavaa palnotelaa tai painotelayhdistelmää, jonka avulla varsinkin rullauksen alkuvaiheessa esiintyvä rullan taipu-5 minen eliminoidaan. Sekä kiertomomentin että painotelan käyttö on sinänsä ennestään tunnettu.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa jO kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista rullalnta muodostettavien rullien aksiaallsuunnassa katsottuna, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen rullalmen oikeanpuolista rullausasemaa, johon on lisätty muutamia rullausprosessissa mahdollisesti käytettäviä j5 lisälaitteita, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisessa rullalmessa vaikuttavia staattisia voimia.

20 Piirustuksessa tarkoittaa 1 rullattavaa rainaa, joka johdetaan muutamien ohjaustelojen 2 yli lelkkauslaitteeseen 3, jossa pyörivät leikkuuterät lelkkaavat rainaa 1 useaan osaan, joista kaksi vierekkäistä osaa la ja Ib on esitetty kuviossa 1. Rainaosa la kulkee aputelan 4 kautta oikeanpuoleiselle tukltelalle 5a, kun taas rainaosa Ib viedään suoraan vasem-25 manpuolelselle tukltelalle 5b. Tukitelat 5a ja 5b pyörivät samaan nuolen 6 osoittamaan suuntaan. Tukiteloja vastaan kannatettuina muodostetaan rullat, jotka saavat kehäkannatusta tukiteloista ja samanaikaisesti kesklökannatusta kannatusvarslsta, joihin rullien keskiaksell on tuettu. Jokainen muodostettava rulla pyörii kahden tukivarren 8 kannattamana ja 30 rullan saavuttua halutun halkaisijan rulla nostetaan laltelman lattiatasolle 9 kääntämällä tukivarret 8 työntösylintereiden 10 avulla poispäin rullan tukitelasta. Tällöin tukivarret 8 kiertyvät laakeripis-teensä 11 ympäri. Jokainen kannatusvarsi 8 on kiinnitetty rullien aksiaallsuunnassa siirrettävään kelkkaan 12. Kelkkoja siirtämällä 35 säädetään tukivarsien välistä etäisyyttä haluttua rullapituutta vastaavaksi. Rullan normaali aksiaalipituus on yleensä noin 1 m, mutta joskus kelataan myös rullia, joiden aksiaalipituus on vain 40 cm, 6 79505 1 kun taas suurin käytännössä tarvittava rullan aksiaalipituus on hieman yli 260 cm. Näin pitkän täysimittaisen rullan paino on noin 4 tonnia.

Tukitelat 5a ja 5b sekä aputela 4 on laakeroitu samaan tasoon kuin tuki-5 varret 8 eli laitelman laittiatasoon 9. Telojen laakerointia ei ole esitetty tarkemmin, vaan on hahmoteltu laakerien 13 avulla. Rainaosuuden ib kosketuskulma tukitelaan 5b on a ja rainaosuuden la kosketuskulma apu-telaan 4 on b ja kosketuskulma tukitelaan 5a on c. Rullaustulos molemmissa rullissa 7 on samanlainen, kun rainaosuuksien kosketuskulmat 10 teloihin on järjestetty siten, että a = b + c.

Kuviossa 2 on esitetty muutamia tunnettuja lisälaitteita, joiden avulla voidaan vaikuttaa rullaustulokseen. Rullan keskiakseliin välitetty kiertomomentti vaikuttaa edullisesti rullaustulokseen. Yleensä pyritään 15 siihen, että ylläpidetään koko rullauksen ajan vakiomomenttia. Käytetty kiertomomentti on yleensä sitä suurempi mitä suurempi rullan aksiaalinen pituus on. Kiertomomentin välittämiseksi rullan akseliin käytetään tukivarsikelkkaan 12 kiinnitettyä moottoria 14, joka voimansiirtohihnojen 15 ja kannatusvarsien 8 laakerointipisteeseen järjestettyjen hihna-20 pyörien 16 avulla siirtää kiertomomenttia rullan 7 keskiakseliin kytkettyyn elimeen 17. Rullan keskiakseli on yleensä kartonkihylsy, mutta myös teräsakselia voidaan käyttää.

: Rullauksen alkuvaiheessa on pienen rullan 7 jäykkyys varsin pieni eri- 25 tyisesti silloin, kun rullan aksiaalipituus ei ole tavattoman lyhyt. Tällöin rulla pyrkii taipumaan suunnassa tukitelasta poispäin rullaan vaikuttavien voimien aiheuttaman kuormituksen takia. Tämä on yleinen ongelma rullia muodostettaessa, kun käytetään rullan akselin päissä vaikuttavaa kuormitusta. Rullan taipuma kompensoidaan käyttämällä 30 rullan keskiosassa painotelaa tai painotelayhdistelmää 18, joka kuormittaa rullaa 7 suunnassa tukitelaan päin. Rullan saavutettua riittävän jäykkyyden painotelakuormitus ja painotela poistetaan. Esitetyssä sovellutusmuodossa palnotelanyhdistelmä 8 liikkuu suoraviivaisten johtimien 19 varassa ja koko johdinrakennelma on kääntövarren 20 35 avulla käännettävissä kokonaan pois rullan 7 läheisyydestä.

Il 7 79505 1 Kuviossa 3 on esitetty rullaan 7 vaikuttavien staattisten voimien jakautuma. Rullan paino P jakautuu kahteen palnokomponenttlin, joista toinen P1 vastaa rullan kehäkannatusta ja toinen P2 vastaa rullan keskiökannatusta. Kuten kuviosta 3 käy ilmi, on voimien P1 ja P2 välinen 5 suhde riippuvainen rullan kannatusvarren 8 kaltevuuskulmasta d. Valitsemalla laltelman mittasuhteet aikaisemmin selostetulla tavalla saadaan rullauksen loppuvaiheessa voima P2 huomattavasti suuremmaksi kuin Pl. Voiman P2 pitäisi mieluimmin olla ainakin 150 1 voimasta Pl. Paras tulos saavutetaan, jos kannatusvarren laakerointipiete 11 ja tukitelan 5 •JO laakeri 13 ovat samassa tasossa 9a ja samanaikaisesti tukitelan halkaisija E on 60 % valmiin rullan halkaisijasta D ja tukivarren pituus L on 70 % halkaisijasta D seka lisäksi rullan kannatusvarren 8 laake-rointipisteen 11 ja tukitelan 5 keskipisteen välinen etäisyys F on myös 70 % halkaisijasta D. Tällä rakennuegeometrialla saavutetaan 15 optimaalitulos kelattaessa aikaisemmin mainittua palnopaperilaatua.

Tulos on edelleen hyvä, vaikka voimien P2 ja Pl välinen suhde poikkeaa noin 10 % mainitun optlmaalimitoituksen antamasta tuloksesta, mutta mieluimmin saisi poikkeama optlmaalljakautumasta olla korkeintaan 5 Z.

20 Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihln, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

25 30 35

Claims (3)

8 79505

1. Laitelma rullien muodostamiseksi leikkaamalla laitelmaan ylhäältä päin tuotavaa leveää rainaa (1) tämän pituussuunnassa ja rullaamalla 5 leikatut rainaosuudet (la,Ib) samanaikaisesti ja samaan pyörimissuuntaan useaan rullaan (7), jolla rullalla (7) on sekä tukitelan (5a,5b) tuottama kehäkannatus että kannatusvarren (8) tuottama keskiökannatus, ja jossa laitelmassa rainaosuutta (la,Ib) ohjaa ainakin yksi tela (4,5a,5b), jossa laitelmassa mittasuhteet on siten valittu, että 10 muodostuvassa rullassa (7) kehäkannatuksen ja keskiökannatuksen välinen suhde muuttuu rullan läpimitan kasvaessa pääasiallisesti laitelman rakennegeometrian seurauksena siten, että normaalirullauksesta poikkeavassa rullauksessa kehäkannatukseen vaikutetaan ulkopuolisella voimansiirtojärjestelyllä, jolloin sanotun muutoksen takia rullan (7) 15 keskiökannatus on sen kehäkannatusta huomattavasti suurempi rullauksen loppuvaiheessa, ja jolloin rainaosuudet (la,Ib) on ohjattu siten, että eri rulliin (7) johdettujen ralnaosuuksien (la,Ib) ja ohjaavien telojen (4,5a,5b) väliset kosketuskulmat (a;b+c) ovat ainakin pääasiallisesti yhtä suuret, tunnettu siitä, että siinä on kaksi samaan suun-20 taan pyörivää ohjaavaa tukitelaa (5a,5b) sekä aputela (4), että toiselle tukitelalle (5a) johdettu rainaosuus (la) kulkee ensin aputelan (4) yli, ja että yhden rainaosuuden (Ib) kosketuskulma (a) tukitelaan (5b) ja toisen rainaosuuden (la) kosketuskulma (b,c) tuki- ja aputelayhdistel-mään (4,5a) ovat kaikissa samanaikaisesti tapahtuvissa rullaussuori-25 tukeissa ainakin pääasiallisesti yhtä suuret.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että aputela (4) on tukitelojen (5a,5b) välissä pääasiallisesti samassa tasossa kuin tukitelat ja mieluimmin koko laitelman yhteisessä lattia- 30 tasossa (9).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että aputela (4) on läpimitaltaan tukiteloja (5a,5b) jonkin verran pienempi. 35 li