FI80794B - Anordning foer testning av hylsor. - Google Patents

Description

5 1 80794

Menetelmä hylsyjen testaamiseksi -Förfarande pä testnlng av hylsor

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä hylsyjen kuormitettavuuden testaamiseksi. Erityisen hyvin keksinnön mukainen menetelmä soveltuu esimerkiksi paperiteollisuuden käyttämien kartongista valmistettujen hylsyjen lujuuden 10 testaamiseen.

Kuten tunnettua koostuvat paperiteollisuuden käyttämät hylsyt useasta, vaikkapa 25 - 30:sta, ohuesta esimerkiksi 0.5 - 1.0 mm paksusta kapeasta noin 100 - 200 mm leveydel-15 tään olevasta kartonkinauhasta, joista liimaamalla ja spiraalimaisesti erityisellä koneella kelaamalla valmistetaan putkimainen tuote, jota käytetään esimerkiksi paperi-ja muovirullien sydämenä.

20 Nykyisin käytössä olevat hylsyjen testausmenetelmät perustuvat lähes kokonaisuudessaan staattiseen testaukseen. Erilaisista tähän ryhmään kuuluvista menetelmistä mainittakoon radiaalisen puristuslujuuden, aksiaalisen puristuslu-juuden, vääntölujuuden, paisuntalujuuden, taivutuslujuuden 25 ja muiden vastaavien arvojen määritykseen perustuvat menetelmät. Näillä menetelmillä ei sen paremmin kuormitustilanne kuin kuormitustapakaan vastaa niitä olosuhteita, joihin hylsy joutuu todellisuudessa. Lisäksi mainitun tyyppisillä testausmenetelmillä syntynyt murtumamekanismi 30 poikkeaa huomattavasti todellisissa tilanteissa syntyvistä murtumista. Edellä maintut menetelmät eivät myöskään kykene havaitsemaan kaikkia hylsyssä esiintyviä vikoja, kuten yhtä puutteellista liimasaumaa tai heikkoa kartonkikerrosta.

35 Toisaalta tunnetaan myös joitakin hylsyjen dynaamisia testausmenetelmiä, joita ovat hylsyä koepenkissä pyöritettäessä P655kor/F2 2 80794 syntyvän värähtelyn hyväksikäyttäminen ja istukan päällä olevan pyörivän hylsyn kuormittaminen hihnan avulla. Vaikka kyseiset menetelmät ovat huomattavasti parempia dynaamisuudestaan johtuen kuin edellä esitetyt staattiset menetelmät, 5 eivät nämä dynaamiset menetelmätkään vastaa primääristä kuormitustilannetta. Esimerkiksi värähtely koepenkissä kuvaa eri ominaisuutta kuin hylsyn kuormituskestävyys rullauksessa.

10 Edellä esitetyt lukuisat erilaiset menetelmät eivät riittävällä luotettavuudella ja tarkkuudella anna tietoja karton-kihylsyjen kuormituskestävyydestä todellisissa rullaustilan-telssa, mistä syystä on kehitetty uudentyyppinen dynaaminen hylsyjen testausmenetelmä. Keksinnön mukaan hylsyä kuormite-15 taan keskiörullaintyyppisten pituusleikkurilaitteiden ja painokoneiden aukirullauslaitteiden todellisia olosuhteita vastaavalla tavalla.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, 20 että a) istukalle asennettua hylsyä kuormitetaan sen todellisia rasitusolosuhteita simuloiden nippi-paineen aiheuttavan rullan avulla, hylsyn kuormituksen ja/tai kierrosluvun muuttuessa ajan 25 suhteen ennalta määrätyllä tavalla hylsyn murtumiseen saakka b) hylsyn rakenteessa tapahtuvat muutokset havainnoidaan, ja c) hylsyn kierrosnopeus ja/tai hylsyä rasittava 30 voima muutoshetkellä ja/tai muutoshetkeen saakka kulunut aika rekisteröidään.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella saavutettavia etuja verrattuna tunnettuihin hylsyntestaustapoihin 35 ovat mm. seuraavat: P655kor/F2 3 80794 - murtomekanismi kuin myös murtopinta Ja muoto vastaavat käytännön tilannetta, - menetelmä löytää pienimmänkin hylsyssä olevan liimaus-tai kartonkivian, 5 - menetelmällä saavutetaan hyvä korrelaatio käytännössä eri hylsylaaduilla saavutettaviin rullapainoihin, - testattavan hylsyn rasitus ja testausaika vastaavat paremmin todellista tilannetta kuin muilla tunnetuilla hylsyntestausmenetelmillä ja -laitteilla, ja 10 - testauslaitteeseen liittyy automaattinen murtokohdan ilmaisin, jota tunnetuissa ratkaisuissa ei ole sekä tuloksen suora raportointi.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää selitetään 15 yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen soveltuvaa hylsyntestauslaitetta, 20 kuvio 2 a,b ja c esittävät keksinnön mukaisella menetelmällä sovellettavia testausperiaatteita.

Kuviossa 1 esitetään hylsyntestauslaitetta, joka on kiinnitetty runkorakenteeseen 1. Testauslaite koostuu perlaattees-25 sa kolmesta pääosasta: testattavan hylsyn tuentalaittelsto 2, kuormituslaitteisto 3 ja kuormituksen vaikutukset havainnoiva laitteisto 4. Hylsyn tuentalaittelsto 2 koostuu runkorakenteeseen 1 kiinnitetystä kannakejärjestelystä 5, sen sisälle laakeroidusta akselista 6, jonka toiseen päähän 30 on tässä suoritusmuodossa järjestetty hihnapyörä 7, jolla akselia 6 voidaan käyttää. Akselin 6 toisessa päässä on istukka 8, jota vaihdellen voidaan simuloida erilaisia hylsyjä käyttäviä laitteita. Istukan 8 päälle sijoitetaan testattava hylsy 9 ja hylsyn 9 päälle sijoitetaan lisäksi 35 kuormitusholkkl 10, joka estää kuormituslaitteistoa 3 rikkomasta hylsyn 9 pintaa ja jolla lisäksi jaetaan kuormi- P655kor/F2 4 80794 tus tasaisemmin hylsyn 9 pinnalle aivan todellista tilannetta vastaavasti. Istukkana voidaan käyttää mitä tahansa hylsyjä käyttävissä laitteissa olevaa istukkatyyppiä, jolloin on myös mahdollista tutkia istukan hylsyn sisäpin-5 taan aiheuttamaa rasitusta.

Kuormituslaitteistoon 3 kuuluu hylsyä 9 kuormitusholkin 10 välityksellä painava tela tai rulla 11, joka on laakeroitu kuormituslaitteiston 3 rungon 12 johteissa 13 akselin 6 10 kautta kulkevassa tasossa liukuvaan kelkkaan 14 kiinnitetylle akselille 15. Johteissa 13 liukuva kelkka 14 on kiinnitetty kuvan esittämässä suoritusmuodossa kuormituslaitteiston 3 runkoon 12 kiinnitettyyn paineilmasylinteriin 16 varrella 17. Eräänä lisäyksityiskohtana mainittakoon 15 rullassa 11 oleva laippa 18, jonka tarkoitus on estää hylsyn 9 ja hoikin 10 liukuminen pois istukalta 8 kuormitustilanteessa.

Kuormituksen aiheuttamat rasitukset havainnoiva laitteisto 20 4 koostuu kuvan suoritusmuodossa valolähteestä 19, jolla istukan 8 päällä pyörivän hylsyn reunaa valaistaan, ja valodetektorista 20, joka mittaa hylsyn reunasta heijastuvan valon voimakkuutta. Kun hylsyssä rullalla 11 hylsyä 9 kuormitusholkin 10 välityksellä kuormitettaessa tapahtuu 25 esimerkiksi kartongin palstautuminen tai kahden kartonkiker-r ok sen välisen liimauksen avautuminen lilmavirheen johdosta, syntyy hylsyn reunaan ohut kehämäinen rako, joka ei heijasta valoa detektorille, jolloin mittalaitteisto rekisteröi rullan 11 senhetkisen paineen kuormitusholkkia 10 vasten. 30 Vaikka edellä esitetyssä esimerkissä on hylsyn päällä käytetty kuormitusholkkia, joka voi esimerkiksi olla nylon'ia, on tietenkin mahdollista kuormittaa hylsyjä ilman hoikkia, jolloin kuormitusrullan päällys voi olla tarvittaessa hieman joustava, jottei hylsyä rasittava 35 kuormitus ole aivan viivamainen.

P655kor/F2 5 80794

Kuvioissa 2 a - c käytetyssä koordinaatistossa pystyakseli kuvaa kuormitusta (F) ja kierrosnopeutta (rpm) sekä vaaka-akseli aikaa (t).

5 Kuviossa 2 a esitetään periaatteellinen kaavio testausmenetelmästä, jossa kuormitusta nostetaan tasaisesti ja kierros-lukua lasketaan. Toisin sanoen kuvataan tilannetta, jossa paperiraina hylsyllä kelataan rullaksi, hylsyyn kohdistuva kuormitus on minimissään heti alussa ja vastaavasti pyörin-10 tänopeus maksimissaan muuttuen rullaa kelattaessa kuvion mukaisesti. Periaatteessa vastaava kuvio syntyy myös rullan purkautuessa, tällöin kuviota 2 a on luettava oikealta vasemmalle.

15 Kuviossa 2 b esitetään kaavio testausmenetelmästä, jossa kierroslukua nostetaan tasaisesti ja kuormitus pidetään koko ajan vakiona. Kuviossa 2 c esitetään kaavio testausmenetelmästä, jossa kierrosluku pidetään vakiona ja kuormitusta nostetaan. Tällaisetkin hieman tavallisista kuormitusolosuh-20 teista poikkeavat kokeet voivat tulla kysymykseen joissakin erityistapauksissa. Edellä kuvattujen mittaustapojen lisäksi on mahdollista tutkia esimerkiksi tykyttävän kuormituksen vaikutuksia, sillä käytännössä rullauksessa voi joskus ilmetä värähtelyjä, jotka aiheuttavat sykkivän kuormituksen. 25 Nykyisin monessa eri yhteydessä käytössä olevan tekniikan mukaan on helppo järjestää koko testaustoiminto automaattiseksi siten, että esimerkiksi mikrotietokone ohjaa testausta sille annettujen lähtötietojen perusteella.

30 Keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluu vielä tietojen keräily-yksikkö, joka rekisteröi rullan 11 kautta hylsyyn kohdistetun rasituksen ja hylsyn pyörintänopeuden sen tiedon perusteella, joka tulee rasitusten havainnointilait-teistolta 4. Koska tällaiset yksiköt ovat lukuisilta 35 tekniikan eri aloilta tunnettuja tavallisimmin mikroprosessoripohjaisia laitteita, ei niiden yksityiskohtaista P655kor/F2 6 80794 rakennetta ja toimintaa tarvitse tässä yhteydessä erikseen selittää. Kytkemällä mittaukset esimerkiksi mikrotietokoneella rekisteröitäviksi, voidaan samalla suorittaa tarvittavia laskutoimituksia tai muita määrityksiä. On mahdollista 5 määrittää jokaiselle testattavalle hylsytyypille sen murtava massa siten, että kuormittavan voiman arvosta määritetään laskennallisesti vastaava massa.

On myös mahdollista tietyn kokoisen ja vahvuisen hylsyn 10 perusteella määrätä johonkin tiettyyn tarkoitukseen sopiva hylsy. Toisin sanoen, kun tunnetaan käyttökohteessa hylsyyn kohdistuva rasitus, pystytään käytännön tietojen perusteella arvioimaan tarkoitukseen todennäköisesti sopiva hylsytyyppi. Suorittamalla testaus tällä tyypillä voidaan todeta, onko 15 kyseinen tyyppi täsmälleen oikea, vai onko mahdollista valita halvempi ja lujuudeltaan jonkin verran heikompi hylsy, vai onko mahdollisesti otettava seuraavaksi suurempi koko. Siten keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella pystytään valitsemaan aina asiakkaan kannalta edullisin 20 hylsy kuhunkin tarkoitukseen ilman vaaraa hylsyn rikkoutumisesta.

Kuten edellä esitetystä huomataan on kehitetty uudentyyppinen ja yksinkertainen, mutta samalla luotettava ja todelli-25 siä tilanteita tarkkaan simuloimaan pystyvä hylsyjen testausmenetelmä, josta kuitenkin edellä on esitetty vain yksi tarkkaan kuvattu suoritusmuoto. Kuitenkin monet erilaiset modifikaatiot kuuluvat keksinnölliseen ideaan oheisten patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin 30 puitteissa. Siten on mahdollista järjestää vaihtoehtoisesti myös kuormitusrulla käytetyksi, jolloin se yksin pyörittäisi hoikkia, hylsyä ja istukkaa akseleineen. Edelleen on mahdollista, että molemmat mainitut osat olisivat käytettyjä yhtäläisellä nopeudella, jolloin 35 kitkatekijät voidaan eliminoida. Mitä havainnointilaitteis-toon tulee, voi sekin huomattavasti poiketa edellä esitetys- li P655kor/F2 7 80794 tä Vision Systems Oy:n valmistamasta TTC-900 laitteesta, jota pidettäköön esimerkkinä yleensäkin optisesti toimivasta laitteistosta. Muina vaihtoehtoina tulevat kyseeseen erilaiset värähdysanturit, jotka ilmaisisivat hetken, 5 milloin jokin äkillinen muutos hylsyssä, esimerkiksi repeämä jossakin kartonkikerroksessa tapahtuu tai kerrosten välinen liimaus irtoaa. Lisäksi voidaan testattavaan hylsyyn järjestää ohut sähköä johtava lanka kerrosten poikki, jolloin kartongin palstautumlnen tai joidenkin kerrosten välisen lii-10 mauksen pettäminen ja kerrosten pääseminen siten liukumaan toistensa suhteen aiheuttaa langan katkeamisen ja siten helposti rekisteröitävän hälytyksen. Tietenkin voidaan joissakin tapauksissa tyytyä käyttämään visuaalista tarkastelua stroboskoopin avulla, jolloin laitteisto ei ole täysin 15 automaattinen kuten se muissa esitetyissä suoritusmuodoissa voi olla. Tällainen tarkastelu ei myöskään ole kovinkaan luotettavaa ja nopeata, mutta eräissä keksinnön mukaisen laitteen ja menetelmän sovellutuksissa se voi olla riittävä. Lopuksi todettakoon, että, vaikka keksinnön mukaisen 20 menetelmän käyttöä on kuvattu kartonkihylsyjen testauksessa, se soveltuu aivan vastaavasti kaikkien muidenkin samanmuotoisten ja samantyyppiselle rasitukselle alttiiksi joutuvien tuotteiden testaukseen.

25 P655kor/F2

Claims (10)

1. Menetelmä päällekkäisistä paperi- tai kartonkikerrok- sista kelaamalla ja liimaamalla valmistettujen hylsyjen kuormitettavuuden testaamiseksi, jossa menetelmässä hylsyjä kuormitetaan dynaamisesti, tunnettu siitä, että a) istukalle asennettua hylsyä kuormitetaan sen 10 todellisia rasitusolosuhteita simuloiden nippi- paineen aiheuttavan rullan avulla, hylsyn kuormituksen ja/tai kierrosluvun muuttuessa ajan suhteen ennalta määrätyllä tavalla hylsyn mur tiimi seen saakka 15 b) hylsyn rakenteessa tapahtuvat muutokset havannoi- daan, ja c) hylsyn kierrosnopeus ja/tai hylsyä rasittava voima muutoshetkellä ja/tai muutoshetkeen saakka kulunut aika rekisteröidään. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hylsyn rakenteessa tapahtuva muutos todetaan optisesti, jolloin hylsyn reunasta heijastuneen valon voimakkuutta, valotiheyttä tai vastaavaa hyväksikäyttäen 25 määritetään hetki, milloin kierrosnopeus ja/tai voima ja/tai aika rekisteröidään.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hylsyn rakenteen muuttumisen aiheuttamaa 30 värähtelyn muutosta hyväksikäyttäen määritetään hetki, milloin kierrosnopeus ja/tai voima ja/tai aika rekisteröidään.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että hylsyn rakenteessa tapahtuva muutos todetaan järjestämällä hylsyyn sähköä johtava elin, jonka katkeaminen P655kor/F2 9 80794 määrittää hetken, milloin kierrosnopeus ja/tai voima ja/tai aika rekisteröidään.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että hylsyä kuormittavaa voimaa lisätään jatkuvasti, kunnes hylsy murtuu.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että hylsyä kuormittavaa voimaa lisätään nopeudella, 10 joka vastaa todellisen paperirullan painon kasvunopeutta.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hylsyn pyörintänopeus muuttuu ajan funktiona vastaten todellisen paperirullan kasvun aiheuttamaa hylsyn 15 pyörintänopeuden hidastumista.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hylsyn pyörintänopeus kasvaa ja kuormitus vähenee vastaten todellisen paperirullan aukikiertämlsestä 20 aiheutuvaa tilannetta.

8 80794

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hylsyn pyörintänopeus on vakio.

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hylsyä kuormitetaan sen päälle sijoitetun hoikin (10) välityksellä, joka suojaa hylsyn pintaa ja jakaa kuormitusrullan aiheuttamaa kuormitusta laajemmalle alueelle. 30 P655kor/F2 10 80794