FI86623C - Foerfarande i en rullstol foer pappers- eller kartongbana foer att reglera rullens haordhet. - Google Patents

Description

86623

Menetelmä paperi- tai kartonkiradan rullaimessa rullan kovuuden säätämiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään paperi- tai kartonki-5 radan rullaimessa, mikä menetelmä on esitetty patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa.

Paperi- tai kartonkiradan rullaimessa, ns. Pope-rul-laimessa suoritetaan radan rullaus rullausteloille. 10 Itse rullaus suoritetaan siten, että rullaustelaa kuormitetaan vasten rullaussylinteriä, jonka kautta rullattava rata kulkee kiertyen valmiiksi rullaksi rullaustelan ympärille. Vaihdettaessa uutta rullaus-telaa vanhan rullan tultua täyteen lasketaan se 15 ylhäältä alas ensiövarsien avulla vasten rullaus-sylinterin pintaa, minkä jälkeen suoritetaan radan katkaisu siten, että koneesta tuleva rata alkaa kiertyä uuden telan ympärille. Ensiövarret ovat laakeroituja epäkeskisesti rullaussylinterin pyörimisakselin 20 suhteen, ja ne käsittävät rullaustelan akselin päitä kannattavat, varsien pituussuunnassa liikkuvat yläleuat sekä varsien suhteen kiinteät alaleuat. Rullaustelan painautumisvoima rullaussylinterin pintaa vasten voidaan säätää leukoihin järjestettyjen kuormitus- ja 25 kevennyssylintereiden avulla. Tällä voimalla on suuri merkitys siihen rullautuvaan paperirataan kohdistuvaan viivapaineeseen, joka vaikuttaa paperirullan kovuus-jakautumaan sen säteissuunnassa, millä on merkitystä lopputuotteen laadun kannalta.

30

Rullaustelan vaihtoasemassa rullaustelaa siirretään ensiövarsien avulla pitkin rullaussylinterin kehää ylhäältä alaspäin toisiovarsien kannatukselle suurin piirtein asemaan, jossa sekä rullausylinterin että 35 rullaustelan akselit ovat samassa vaakatasossa.

Rullaustelan ja siinä olevan paperikerroksen massan vaikutus viivapaineeseen vaihtelee tällöin riippuen siitä, missä kohdassa rullaussylinterin kehää sijaitsee se rullan ja rullaussylinterin välinen nippi, jossa em.

2 86623 viivapaine vaikuttaa. Tämän ottamiseksi huomioon viivapaineen säädössä tulee tietää mainitun rullaus-telan asema, tarkemmin sanoen sen pyörimisakselin ja rullaussylinterin pyörimisakselin välisen yhdystason 5 kulma-asema rullaussylinterin pyörimisakselin suhteen. Tämän aseman mittaamiseksi on aikaisemmin käytetty esim. ensiövarren kulma-asemaa sen tukipisteen suhteen mittaavaa järjestelmää, jollainen on esitetty esim. suomalaisessa patentissa 71107.

10

Nykyisissä järjestelmissä haittana on kuitenkin se, että rullaustelalle jatkuvasti rullautuvan radan aiheuttamaa massanlisäystä ei kompensoida, vaikka se voi aiheuttaa jopa kaksinkertaisen viivapaineen. Tämä 15 vaikutus korostuu entisestään, jos jostain syystä joudutaan rullausta suorittamaan vaihtoasemassa tavallista kauemmin ennen rullaustelan siirtoa toisio-varsien kuormituksen varaan.

20 Keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä, jolla saavutetaan suurempi varmuus sen ansiosta, että kaikki viivapaineeseen vaikuttavat tekijät ovat koko ajan tiedossa rullaustelan ollessa vaihtoasemassa. Näiden keksinnön tarkoitusten toteuttamiseksi keksinnön 25 mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa. Mittaamalla toisaalta jatkuvasti rullaus-telan asemaa rullaussylinterin kehällä ja toisaalta ; ; - rullaussylinterin massaa ollaan jatkuvasti selvillä 30 em. viivapaineeseen vaikuttavan rullaustelan massan voimakomponentin suuruudesta ja rullaustelaa rullaus-sylinteriä vasten kuormittavien toimilaitteiden voimaa voidaan säätää näiden tietojen perusteella ja viiva-paineen kehitys vaihtoasennon aikana saadaan tarkasti 35 halutun kaltaiseksi. Lisäksi mitataan kannatinlaittees-sa olevaa, kannat inlaitteen tukipisteen suhteen liikkuvan elimen asemaa, jonka muutos aiheutuu elimen vakiosijainnista rullaustelan akseliin nähden. Elin, 3 86623 joka voi olla esim. ensiövarsien yläleuka, liikkuu tällöin lineaarisesti ja menetelmä mahdollistaa lineaariantureiden hyväksikäytön.

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää paperi- tai kartonkiradan rullainta sivulta nähtynä, ja 10 kuva 2 havainnollistaa eräitä viivapaineeseen vaikuttavia geometrisiä tekijöitä sekä käytettävää rullaustelan aseman mittausmenetelmää.

15

Kuvassa 1 on esitetty paperi- tai kartonkiradan rullain. Rullain käsittää kulmmallakin puolella telojen ja sylintereiden päätyjen kohdalla vastaavat laitteet, vaikka kuvassa 1 on esitetty vain oikeanpuoleiset 20 rullaimen laitteet. Rullain käsittää runkoon pyöriväksi järjestetyn rullaussylinterin 1, jonka kautta selluloosaa sisältävästä kuituaineesta muodostettu jatkuva rata W, kuten paperi- tai kartonkirata, kiertyy rullaimen rungossa vaakasuoran johteen 10 varassa 25 pyörivälle rullalle 11. Rullaa kuormitetaan runkoon kääntyväksi järjestetyn toisiovarren 4 avulla vasten rullaussylinterin 1 pintaa, ja tämä kuormitus suoritetaan toisiovarren 4 ja rungon välisen kuormitus-sylinterin 5 avulla.

30

Rullan tultua täyteen täytyy aloittaa uuden rullan muodostus. Tämä suoritetaan laskemalla uuden paperirullan muodostava ydin, eli uusi rullaustela 2 ylhäältä vasten rullaussylinterin pintaa, jolloin rata W jää 35 tällä kohtaa rullaussylinterin 1 ja uuden rullaustelan 2 vaippojen väliin. Tämän jälkeen suoritetaan radan katko ja radan vaihto sinänsä tunnetuilla laitteilla, joita ei ole tässä sen tarkemmin esitetty, ja koneesta 4 86623 tuleva katkaistun radan pää alkaa kiertyä uuden rullaustelan 2 ympärille. Radan katkaisun jälkeen vanha rulla 11 voidaan poistaa rullaimesta. Radan katkaisun ja vaihdon jälkeen rullaustela 2 on ns.

5 vaihtoasemassa, jossa se siirretään ylhäältä alaspäin vaakasuorien johteiden 10 kannatukselle sen liikkuessa vasten rullaussylinterin 1 pintaa, jolloin rullaus-sylinterin 1 pyörimisakselin ja rullaustelan 2 pyörimisakselin yhdystason ja vaakatason välinen tylppä 10 kulma kasvaa. Mainitulla yhdystasolla sijaitsee myös se telojen ja sylinterien pyörimisakselien suuntainen viiva, jossa vallitsee rullaan kohdistuva viivapaine sen johdosta, että rullaustela 2 ja sille kiertyvä rulla painautuvat mainitun viivan elin ns. nipin 15 kohdalla vasten rullaussylinterin 1 pintaa. Tämän viivapaineen hallinta on eräs tärkeimpiä seikkoja rullaustelan 2 sijaitessa vaihtoasemassa.

Kuvassa 1 on esitetty laite, jolla rullaustela 2 20 siirretään vaakasuoriin johteisiin 10 pitkin rullaus-sylinterin 1 pintaa. Laite käsittää ensiövarren 8, joka on laakeroitu rullaimen runkoon tukipisteeseen 9 kääntyväksi rullaussylinterin 1 akselia vastaan kohtisuorassa pystytasossa. Ensiövarsi käsittää varren 25 8 pituussuuntaan liikkuvaksi järjestetyn yläleuan 3 sekä varren suhteen paikallaan pysyvän alaleuan 2. Leuat on muotoiltu siten, että ne pitävät rullaustelan 2 akselin päätyä paikoillaan. Telan 2 akselin toisen päädyn kohdalla sijaitsee vastaavalla tavalla laake-30 roitu varsi 8 leukoineen. Rullaustela 2 siirretään ensiövarsiin 8 normaalisti siten, että sen akseli 2a lasketaan jollain sinänsä tunnetulla laitteella alaleukojen 2 varaan, minkä jälkeen yläleuat 3 lasketaan sitä vasten vastakkaiselta puolelta. Tämän 35 jälkeen rullaustelan 2 kehänopeus kiihdytetään lähelle rullaussylinterin 1 kehänopeutta sinänsä tunnetulla tavalla, ja ensiövarsia 8 kierretään tukipisteen 9 suhteen. Koska tukipiste 9 sijaitsee epäkeskisesti 5 86623 rullaussylinterin 1 pyörimisakselin suhteen, tulee tela 2 kosketuksiin rullaussylinterin ja sen päällä kulkevan radan W kanssa. Tällöin alkaa edellä selostettu radanvaihto telalle ja telan siirto vaihtoasemassa.

5

Kuvasta 1 näkyy myös ensiövarren 8 ja siinä liikkuvan yläleuan 3 välinen kuormitussylinteri, jonka aikaansaamaa voimaa nostamalla voidaan em. viivapainetta lisätä, sekä ensiövarressa oleva telan akselin 2a 10 päätyä vasten oleva kevennyssylinteri, jonka aikaansaaman voiman avulla voidaan mainittua viivapainetta vähentää. Vastaavalla tavalla toimivat sylinterit ovat myös telan akselin 2a toisen päädyn kohdalla. Mainittujen sylinterien 6, 7 summavoima on se voima, 15 jolla mainitulla toimilaitteella mainittuun viivapai-neeseen voidaan vaikuttaa säätöjärjestelmästä käsin. Toimilaitteet 6, 7 voivat olla sinänsä tunnettuja hydraulisia, pneumaattisia tai sähköisiä toimilaitteita. Mikäli kysymys on hydraulisista tai pneumaat-20 tisista toimilaitteista, voidaan em. voimaa säätää säätämällä toimilaitteiden paineita, ja sähköisten toimilaitteiden kyseessä ollen säädetään vastaavia sähkö! s i ä suuren' ta .

25 Telan 2 ollessa vaihtoasemassa ja radan kiertyessä jatkuvasti sen ympärille määritetään keksinnön mukaisesti jatkuvasti toisaalta rullaustelan 2 asemaa rullaussylinterin 1 kehällä ja toisaalta rullaustelalle 2 kiertyneen rullan massaa, ja rullan massaa, pelkän 30 telan 2 massaa ja telan aseman ilmaisevaa tietoa käytetään hyväksi toimilaitteiden 6, 7 avulla aikaansaatavan, viivapaineeseen vaikuttavan voiman jatkuvassa säädössä.

35 Radan massaa voidaan mitata käyttämällä mittasuureena aikaa, t.s. mikäli radan nopeus ja neliöpaino voidaan olettaa riittävällä tarkkuudella vakioksi, voidaan massan lisäys katsoa lineaarisesti riippuvaksi ajasta, f 6 86623 joka on kulunut siitä, kun uusi rata alkoi kiertyä telan 2 ympärille. Toisaalta voidaan menetelmään liittää myös radan neliöpainon ja/tai nopeuden jatkuva seuranta, jolloin säädössä voidaan käyttää mittasuu-5 reena lisäksi radan neliöpainoa tai radan nopeutta tai molempia.

Tiedettäessä telan 2 asema ja sen kokonaismassa joko jatkuvasti tai riittävän tihein aikavälein, voidaan 10 jatkuvasti seurata kaikkia viivapaineeseen vaikuttavia ulkoisia tekijöitä, ja nämä voidaan ottaa huomioon säädettäessä jatkuvasti toimilaitteiden 6, 7 vaikutusta em. viivapaineeseen, jolloin saadaan haluttu viivapai-neen muutos telan ollessa vaihtoasemassa.

15

Telan 2 asemaa vaihtoasemassa voidaan määrittää esim. mittaamalla yläleuan 3 sijaintia ensiövarren 8 pituussuunnassa. Pituussuunnalla ymmärretään sitä suoraviivaista rataa, jota pitkin telaa 2 rullaussylinteriä 1 20 vasten pitävä yläleuka 3 liikkuu ensiövarressa 8 siten, että sen asema muuttuu tukipisteeseen 9 nähden. Tukipisteen 9 epäkeskisen laakeroinnin johdosta yläleuan 3 asema muuttuu jatkuvasti ensiövarren kääntyessä rullaussylinteriä kohti, koska sylinterin 25 1 vaippa siirtää pakkotoimisesti yläleukaa rullaustelan 2 välityksellä. Yläleuan 3 sijainti kertoo täten samalla myös rullaustelan 2 sijainnin. Rullaustelan 2 ympärillä sijaitsevan rullan paksuutta mitataan samanaikaisesti, jolloin tämän paksuuden vaikutus 30 yläleuan 3 asemaan voidaan eliminoida. Tämä voidaan tehdä esim. mittaamalla rullaussylinterin 1 ja rullaus-telan 2 pyörimisnopeuksien eroa, joka kertoo yksiselitteisesti rullaussylinterin 1 ja rullaustelan 2 vaippojen välissä olevan rullan paksuuden. Normaalisti 35 telalle kertyy rataa W n. 100-200 mm paksuudelta ennenkuin tela on siirtynyt vaihtoasemasta vaakasuoriin johteisiin.

7 86623

Seuraavassa tarkastellaan lähemmin kuvaan 2 viitaten kaikkia viivapaineeseen vaikuttavia tekijöitä.

Kuvassa 2 on selvyyden vuoksi rullaustela 2 ajateltu 5 liikkuvan tyhjänä vasten rullaussylinterin 1 vaippaa.

Rullaussylinterin 1 keskipistettä eli pyörimisakselia on merkitty kirjaimella 0, rullaussylinterin sädettä kirjaimella R, ensiövarsien 3 laakerointipistettä 9 10 on merkitty kirjaimella P ja laakeroinnin etäisyyttä rullaussylinterin keskipisteestä, t.s. laakeroinnin epäkeskisyyttä on merkitty kirjaimella a. Rullaustelan 2 vaipan etäisyyttä pisteestä P hetkellä, jolloin se koskettaa rullaussylinterin 1 pintaa, eli mainitun 15 nipin etäisyyttä on merkitty kirjaimella L. Kirjaimella x on merkitty yläleuan 3 aukeamaa ajanhetkellä t, eli juuri sitä, minkä verran yläleuka 3 on siirtynyt, kun aika t on kulunut siitä hetkestä, jolloin tela asetettiin vasten rullaussylinterin pintaa. Lisäksi alemmassa 20 kuvan 2 kuviossa on merkitty kirjaimella G telan 2 ja sen ympärille kiertyneen rullan summamassaa. Lisäksi tässä kuviossa kulma β on se alle 180° kulma, jonka kärki sijaitsee keskipisteessä O, toinen kylki muodos-. . tuu rullaustelan 2 keskipisteen ja rullaussylinterin 25 1 keskipisteen 0 yhdyssuorasta ja toinen kylki muodos tuu keskipisteen O ja laakerointipisteen P yhdyssuorasta. Lisäksi a, on se terävä kulma, joka muodostuu keskipisteen O ja rullaustelan 2 keskipisteen yhdys-suoran ja pystytason väliin, ja tämä kulma kertoo 30 myös telan 2 massan aiheuttaman nippiin päin suuntautuvan voimakomponentin suunnan.

Kulma β ja sen seurauksena kulma a voidaan johtaa seuraavasti: 35 kosinilause: (L+x)2 = a2+R2-2aRcos/3 a2+R2-(L+xl2 0 = arccos -^ a = 0-90· 86623 8

Nipin suuntainen voimakomponentti R voidaan taas määrittää seuraavasti: R = G*cosa , a *= β-90* 5 R = G*cos(arccos a ~ - 90*)

2aR

Edellisissä kaavoissa oleva arvo x on se arvo, joka 10 saadaan vähentämällä yläleuan todellisesta aukeamasta telan 2 ympärillä olevan rullan paksuus.

Edellisissä lausekkeissa on voimakomponentin kulmaa a laskettaessa kulmasta β vähennettävä kulma 90°, mikä 15 on se kulma, joka sijaitsee kulman β toisen kyljen (keskipisteen 0 ja laakerointipisteen P yhdyssuora) ja pystytason välissä kulman β kohdalla. Toisin sanoen em. yhdyssuora sijaitsee vaakasuorassa. Mikäli yhdyssuora poikkeaa vaakasuorasta, eli keskipiste 0 ja 20 laakerointipiste P sijaitsevat eri tasolla, muuttuu tämä kulman arvo lausekkeissa vastaavasti.

Suoran O - P sijainnilla vaakasuorana on se etu, että tällöin voidaan käyttää hieman yksinkertaisempaa 25 laskualgoritmia. Tällöin kosinilauseeseen sijoitettava kulma β = ®C+ 90°, mistä trigonometristen funktioiden muunnosten mukaan seuraa: οοββ = cos(a+90°)= -sinä 30 tällöin saadaan at suoraan, eli a = arcsin (k+xl.2~a2-R_?,

2aR

ja R = G x cos Karosin tii'>'xl-2~a2~R2 \ V 2aR ' 35 9 86623

Viivapaineen jatkuva säätö voidaan toteuttaa nykyisen koneautomaation avulla luotettavasti käyttämällä ylläesitettyjä algoritmeja.

5

Keksintö ei ole edellä rajoitettu vain selityksessä esitettyihin mittausmenetelmiin, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Tärkeintä keksinnössä on kaikkien 10 viivapaineeseen vaikuttavien tekijöiden jatkuva seuranta telan ollessa vaihtoasemassa, jotta viivapai-neen jakautuma saataisiin halutuksi ja valmiin rullan sisäkerrosten laatua voitaisiin parantaa.

15

Claims (6)

10 86623 Patenttivaatimukset;

1. Menetelmä paperi- tai kartonkiradan rullaimessa rullan kovuuden säätämiseksi rullaustelan (2) ympärille 5 muodostettavan rullan ja rullaussylinterin (1) välisen viivapaineen avulla, jossa menetelmässä rullaustelaa siirretään tukipisteen (9) suhteen rullaustelan akselia (2a) vastaan kohtisuorassa pystytasossa kääntyvän rullaustelan kannatinlaitteen (8) avulla mainitun 10 tukipisteen sijaitessa sivussa rullaussylinterin (1) pyörimisakselista, mainittuun viivapaineeseen vaikuttavaa, rullaustelan akseliin (2a) toimilaitteiden (6, 7. avulla kohdistettavaa voimaa säädetään rullaustelan (2) siirtovaiheen aikana, joka käsittää rullaustelan 15 siirron pitkin rullaussylinterin (1) kehää siten, että rullaustelan (2) pyörimisakselin ja rullaus-sylinterin (1) pyörimisakselin yhdystason ja vaakatason välinen kulma muuttuu, rullaustelalle (2) kiertyvän paperi- tai kartonkiradan ollessa kontaktissa rullaus-20 sylinterin vaippapinnan kanssa, tunnettu siitä, että siirtovaiheen aikana määritetään jatkuvasti toisaalta em. kulman muutoksesta johtuvaa rullaustelan (2) asemaa rullaussylinterin (1) kehällä ja toisaalta rullaustelalle (2) kiertyneen rullan massaa, ja rullan 25 ja tyhjän telan (2) summamassan ja telan (2) aseman ilmaisevaa tietoa käytetään hyväksi toimilaitteiden (6,7) avulla aikaansaatavan, viivapaineeseen vaikuttavan voiman jatkuvassa säädössä, jolloin rullaustelan asema määritetään siten, että mitataan kannatinlait-30 teessä (8) olevan, tukipisteen (9) suhteen liikkuvan elimen (3) asemaa, jonka muutos aiheutuu elimen (3) vakiosijainnista pitkin rullaussylinterin (1) vaippaa siirtyvän rullaustelan (2) pyörimisakseliin nähden, ja saadun mittaustuloksen avulla säädetään viivapai-35 neeseen vaikuttavaa voimaa. 86623 11

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massaa mitataan käyttämällä mittasuureena aikaa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massaa mitataan käyttämällä mittasuureena lisäksi radan neliöpainoa ja/tai nopeutta.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 10 menetelmä, tunnettu siitä, että siirrettäessä rullaus- telaa pitkin rullaussylinterin kehää mitataan rullaus-telalle kiertyneen rullan paksuutta, ja saatua tietoa yhdistettynä rullaustelan akselin (2a) kanssa kontaktissa olevan elimen (3) asematietoon käytetään hyväksi 15 viivapaineeseen vaikuttavan voiman säädössä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rullan paksuutta mitataan mittaamalla rullaussylinterin (1) ja rullaustelan (2) pyörimis- 20 nopeuksien eroa.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kannatinlaitteiden (8) tukipisteet (9) 1. laakerointipiste P ja rullaus- 25 sylinterin (1) pyörimisakseli 1. sen keskipiste O sijaitsevat samassa vaakatasossa. 12 86623