FI91025B - Menetelmä paperin tai muun rainamateriaalin päällystemäärän poikkiprofiilin säätämiseksi ja menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu päällystysasema - Google Patents

Description

91 025

Menetelmä paperin tai muun rainamateriaalin päällystemäärän poikkiprofiilin säätämiseksi ja menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu päällystysasema Förfarande för regiering av den tvärriktade profilen av 5 beläggningsämne pä papper eller annat banmaterial och beläggninsstation avsedd att genomföra förfarandet

Nyt esillä oleva keksintö liittyy päällystyskoneessa paperiin tai muuhun rainaan 10 jäävän päällysteen määrän säätämiseen erityisesti koneen poikkisuunnassa. Yksityiskohtaisemmin on keksinnön kohteena menetelmä paperin tai muun rainamateriaalin päällystemäärän poikkiprofiilin säätämiseksi päällystysasemassa, jossa rainaa kuljetetaan vastatelan yli ja päällystysaine tasoitetaan rainaa vasten kuormitetulla päällystysterällä ja jossa rainalle tulevaa päällystysainemäärää säädetään päällys-15 tysaseman rakenteisiin vaikuttavien toimilaitteiden avulla ja jossa menetelmässä jatkuvasti mitataan rainalle tulevan päällystemäärän poikkiprofiilia ja lasketaan mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkiprofiilin välinen eroprofiili, joka syötetään säätösuureena päällystemäärän poikkiprofiilia säätäville toimilaitteille mainitun poikkiprofiilin korjaamiseksi.

20

Keksinnön kohteena on lisäksi menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu päällystysasema, jossa raina on johdettu kulkemaan vastatelan yli ja joka päällystysasema : on varustettu rainaa vasten kuormitettavalla päällystysterällä, joka on asennettu päällystysaseman runkopalkkiin tuettuun teränpitimeen, ja johon päällystysasemaan 25 on liitetty mittausvälineet päällystemäärän poikkiprofiilin ja vinouden mittaamiseksi sekä mittausvälineisiin yhdistetty säätö- ja ohjauspiiri, joka on järjestetty laskemaan mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkiprofiilin välistä eroprofiilia ja syöttämään mainitun eroprofiilin säätösuureena päällystysaseman rakenteisiin vaikuttaville säätöjä toimilaitteille päällystemäärän poikkiprofiilin korjaamiseksi ja oikaisemiseksi 30 mittausvälineiltä tulevan mittaustiedon perusteella.

Keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan mm. US-patentteihin 3 079 889, 3 301 214 ja 4 396 648 sekä suomalaisiin patenttihakemuksiin n:ot 851891, 871566 91025 2 ja 894842, jotka käsittelevät ns. lyhytviipymäpäällystysyksiköitä (short-dwell-time-applicators).

Paperin, kartongin ja vastaavan päällystyksessä käytettävät lyhytviipymäpäällystys-5 laitteet käsittävät tavanomaiseen tapaan päällystysainekammion, jota rajoittavat päällystettävää alustaa, kuten paperia, kartonkia tai vastaavaa vasten nojaava päällystysterä, etutiiviste sekä reunatiivisteet. Päällystysaine tuodaan paineenalaisena mainittuun päällystysainekammioon, jossa päällystysaine joutuu suoraan kosketukseen päällystettävän alustan kanssa, jolloin päällystysterä levittää ja tasoittaa halutun 10 paksuisen kerroksen päällystysainetta päällystettävän alustan pintaan. Tällaisia laitteita tunnetaan pääasiassa kahta eri tyyppiä, eli toisaalta ns. suurkulmateräpäällys-tys, jossa päällystysterä muodostaa normaalisti usean kymmenen asteen suuruisen kulman päällystettävän ja liikkuvan alustan kanssa ja toisaalta ns. pienkulmateräpääl-lystys, jossa päällystysterä muodostaa vain muutaman asteen (normaalisti 0-10°) 15 kulman päällystettävän liikkuvan alustan kanssa.

Pienkulmateräpäällystyksen etuna erityisesti kartongin päällystämisessä on päällystys-kerroksen suhteellisen hyvä tasapaksuus, millä on merkitystä tasaiselle painovärin imeytymiselle. Lisäksi päällystemassan ja/tai kartongin epäpuhtaudet pääsevät terän 20 ohi tarttumatta siihen, jolloin teräviiruja ei synny. Haittana pienkulmateräpäällystyk-sessä on päällystemäärän vaikea hallittavuus, sillä muutettaessa esim. hiukankin : ennestään pientä terän ja liikkuvan alustan välistä kulmaa päällystemäärän säätämi seksi, liikkuvalle alustalle tulevan päällystemassan määrä muuttuu erittäin suuresti. Pienkulmateräpäällystyksessä tärkeimpänä päällystemäärän säätösuureena on yleensä 25 ns. päällystysterän esijännitys, millä tarkoitetaan sitä, että päällystysterän kärkeä mekaanisesti taivutetaan säätämällä koko päällystyslaitteen etäisyyttä liikkuvaan alustaan nähden. Lisäksi säätösuureina käytetään päällystysterän kärkiosan kuormitusta sekä teräkulman säätöä.

30 Tekniikan tason osalta viitataan lisäksi DE-julkaisuun 3 446 525, jonka mukaisessa ratkaisussa päällystemäärän säätö on hoidettu siten, että patoterät on järjestetty liikkuviksi. Tämän julkaisun mukaisen ratkaisun haittapuolia ovat kuitenkin mm. se, 11: 91025 3 että patoterän on oltava erittäin jäykkä, jotta patoterän liikuttamiseen tarkoitetut sylinterit eivät sitä taivuttaisi. Päällystysaineen paluuvirtauksen säätö suoritetaan tämän julkaisun mukaisessa ratkaisussa takaisin virtausraon suuruuden säätönä, jolloin päällystysaineen paine voi vaihdella huomattavasti radan poikkisuunnassa. 5 Päällystemäärän profiilin säätöön ei kyseinen laite näin ollen sovellu.

Tekniikan tasona esitetään lisäksi FI-patenttihakemus n:o 861241, jossa on kuvattu menetelmä ja laite paperin päällystämiseksi. Tämän julkaisun mukaisessa ratkaisussa päällystemassa esilevitetään joustavalla terällä ja lopullinen kaavinta suoritetaan 10 laahauskaavintaterällä. Päällystinlaite on sijoitettu vastatelan sivulle ja päällystemassa nojaa rainaan pitkällä matkalla. Esitetyssä ratkaisussa ilmanpoisto päällystemassasta on hankalaa ja laahauskaavinterän integrointi päällystyslaitteistoon hankaloittaa huoltotoimenpiteitä. Esitetyssä ratkaisussa päällystemassa on tasoitusterää edeltävässä appiikointivyöhykkeessä herkkä häiriöille, kuten materiaalimäärän epätasaiselle 15 jakautumiselle. Tästä on tyypillisenä seurauksena rainan päällysteeseen jäävä pituussuuntainen juovaisuus.

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan tekniikan tasoon nähden olennainen parannus siten, että päällystemäärä saadaan säädettyä halutulla tavalla 20 koneen poikkisuunnassa. Tämän toteuttamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle pääasiassa tunnusomaista, että menetelmässä approksimoidaan laskennallisesti yhtälöä, joka vastaa mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkiprofiilin välistä rainan päällystemäärän poikkisuuntaista eroprofiilia ja mainitusta yhtälöstä määritetään eroprofiilin keskiarvovirhe ja/tai vinous ja/tai kaarevuus ja/tai jaksollisen päällyste-25 määrävirheen jaksoluku, joita arvoja vastaavat parametrit syötetään säätösuureina mainittuja päällystemäärän ominaisuuksia säätäville säätölaitteille poikkiprofiilin korjaamiseksi.

Keksinnön mukaiselle päällystysasemalle on puolestaan pääasiassa tunnusomaista, 30 että säätö- ja ohjauspiiri on lisäksi järjestetty approksimoimaan laskennallisesti yhtälöä, joka vastaa mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkiprofiilin välistä rainan ‘ päällystemäärän poikkisuuntaista eroprofiilia ja määrittää mainitusta yhtälöstä 91 025 4 eroprofiilin keskiarvovirheen ja/tai vinouden ja/tai kaarevuuden ja/tai jaksollisen päällystemäärävirheen jaksoluvun ja syöttää määritettyjä arvoja vastaavat parametrit säätösuureina säätölaitteille, jotka on kytketty vaikuttamaan suoraan päällys-tysasemaan tai päällystysaseman runkopalkiin päällystemäärän konesuuntaisen arvon 5 ja/tai päällystysaseman vinouden ja/tai runkopalkin käyryyden korjaamiseksi ja toimilaitteet on kytketty päällystysaseman runkopalkkiin tai päällystysaseman jälkeen järjestettyyn erilliseen päällystysterään päällystemäärän profiilin hienosäätöä varten.

Keksinnöllä saavutetaan useita etuja tekniikan tasoon nähden, joista eduista merkittä-10 vin on se, että päällystemäärän säätäminen suoritetaan suljettuna säätönä ja automaattisesti. Poikkisuuntainen päällystemäärän säätö tapahtuu keksinnön mukaisesti useissa säätöpaikoissa koneen poikkisuunnassa. Säätöön käytetään päällystysterään mekaanisesti liitettyjä rakenteita, joiden avulla terän kärjessä esiintyvää kaapimisvoimaa tai kaavittavana olevaan päällystemäärään aiheutettuja eroja voidaan muuttaa. Keksinnön 15 mukaisessa menetelmässä verrataan mitattua päällystemäärän poikkiprofiilia ja haluttua poikkiprofiilia ja lasketaan säätöpaikoissa tarvittavan säätöliikkeen suuruus, jonka avulla poikkiprofiili muuttuu halutun poikkiprofiilin mukaiseksi. Laskennassa käytetään hyväksi sitä tietoa, että päällystysterän kärjessä esiintyvässä paperin pintaan nähden kohtisuorassa kaapimisvoimassa tai kaavittavana olevassa päällyste-20 määrässä aiheuttaa muutoksen lopullisessa päällystemäärässä. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta : selostuksesta.

Seuraavaksi keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin 25 viittaamalla, jotka esittävät kaaviomaisesti keksinnön mukaisen päällystysaseman eri toteuttamisvaihtoehtoja keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

Kuviossa 1 on kaaviomaisena ja osittaisena perspektiivikuvana esitetty keksinnön mukaisen päällystysaseman ensimmäinen toteuttamisvaihtoehto, jossa päällystysterän 30 taakse on järjestetty vyöhykkeisiin jaettu ontto ja paineistettava tukirakenne. 1 li

Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti sivultapäin katsottuna toista toteuttamisvaihtoehtoa 91025 5 keksinnön mukaisesta päällystysasemasta, jossa päällystysterän taakse on järjestetty jäykkä tukilista, jota halutulla tavalla taivuttamalla saadaan päällystysterän kaapimis-voimaa muutettua.

5 Kuvio 3 vastaa pääosin kuviota 2 ylhäältäpäin katsottuna.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukaisesta päällystysasemasta toteuttamisvaihtoehto, jossa päällystysterää profiloidaan induktiivisesti tai magneettisesti.

10 Kuvio 5 vastaa kuviota 4 ylhäältäpäin katsottuna.

Kuviossa 6 on keksinnön mukaisesta päällystysasemasta esitetty toteutusesimerkki, jossa päällystemäärän säätö suoritetaan päällystysaineen paluu- ja/tai tulovirtauksia rajoittamalla ja/tai levitysterää mekaanisesti profiloimalla.

15

Kuviossa 7 on keksinnön mukaisesta päällystysasemasta esitetty toteuttamisvaihtoehto, jossa korjataan ja säädetään päällystysaseman runkopalkin käyryyttä.

Kuviossa 8 on kaaviomaisesti esitetty kokonaiskuva säätöjärjestelmästä keksinnön 20 mukaisen menetelmän eri vaiheiden havainnollistamiseksi.

Kuviossa 1 on vastatelaa merkitty viitenumerolla 1 ja vastatelan yli vietyä rainaa, esim. paperirainaa viitemerkinnällä W. Kuvion 1 mukaiseen päällystysasemaraken-teeseen kuuluva päällystysterä 3 on asennettu teränpitimeen 7, johon se on kiinnitetty 25 terän kiinnityslistalla 6. Päällystysterän 3 taakse on sovitettu lähelle päällystysterän vapaata kärkeä joustavasta materiaalista valmistettu ontto tukirakenne 4, joka on päällystysaseman poikkisuunnassa jaettu vyöhykkeisiin. Mainitun joustavan, onton tukirakenteen 4 kuhunkin vyöhykkeeseen on kytketty paineensäätöputki 5, jonka kautta kuhunkin vyöhykkeeseen johdetaan paineväliainetta, kuten kaasua tai nestettä. 30 Kunkin vyöhykkeen painetta voidaan halutulla tavalla muuttaa siten, että päällystysterän 3 kärjessä materiaalirainaan W ja sen pintaan tuotuun päällysteeseen vaikuttavaa kaapimisvoimaa saadaan muutettua halutulla tavalla. Joustavan, onton tukirakenteen 91 025 6 4 eri vyöhykkeisiin eri suuruisia paineita syöttämällä saadaan päällystysterää 3 näin ollen profiloitua. Kuviossa 1 on päällystysasemarakenteesta esitetty ainoastaan päällystysterä 3 kiinnityslaitteineen ja päällystysterä 3 säätöelimineen. Kuvion 1 mukaista rakennetta voidaan kuitenkin soveltaa esim. edellä kuvatun tekniikan tason 5 mukaisten lyhytviipymätyyppisten päällystyslaitteiden yhteydessä tai pursotinsively-tyyppisissä päällystyslaitteissa ja vastaavissa. Päällystysterää 3 voidaan myös käyttää pelkästään tasoittamaan ja profiloimaan jo ennen kuvion 1 mukaista päällystysasema-rakennetta materiaalirainan pintaan levitettyä päällystysainetta. Vastaavanlaiset sovellutukset ovat mahdollisia myös jäljempänä selostettujen keksinnön suoritusmuo-10 tojen yhteydessä.

Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty vaihtoehtoinen toteuttamismuoto kuvion 1 päällys-tysasemarakenteelle. Myös kuviossa 2 on vastatelaa merkitty viitenumerolla 1 ja paperirainaa tai vastaavaa viitemerkinnällä W. Kuvion 2 suoritusmuodossa on 15 päällystysterän 10 taakse järjestetty jäykkä tukilista 11, joka ulottuu koneen poik-kisuunnassa päällystysterän 10 leveydelle. Päällystysterä 10 on kuviota 1 vastaavalla tavalla asennettu teränpitimeen 16, johon se on kiinnitetty terän kiinnityslistalla 15. Kuvion 2 suoritusmuodossa päällystysasemaan on asennettu koneen poikkisuunnassa useita toimilaitteita 13, joiden karat 12 on kiinnitetty tukilistaan 11. Tukilista 11 on 20 näin ollen jaettu koneen poikkisuunnassa vyöhykkeisiin siten, että kuhunkin vyöhykkeeseen vaikuttaa oma toimilaitteensa 13 karan 12 välityksellä. Toimilaite 13 on sellainen, että toimilaitteen karaa 12 voidaan liikuttaa edestakaisin eli vetää tai työntää. Kullakin toimilaitteella 13 voidaan näin ollen karan 12 ja tukilistan 11 välityksellä päällystysterää 10 kuormittaa rainaa W kohti tai siitä poispäin. Toimilait-25 teet 13 on asennettu päällystysaseman runkorakenteisiin toimilaitteen tuen 14 välityksellä.

Toimilaitteiden 13 liikemahdollisuudet voidaan toteuttaa usealla eri vaihtoehtoisella tavalla. Eräs mahdollinen toteutus tälle on toimilaite 13, jonka karaan 12 aikaansaa-30 ma liike perustuu lämpölaajenemisilmiöön. Tällöin toimilaitteen 13 lämpötilaa muuttamalla saadaan kara 12 liikkumaan rainaa W kohti tai siitä poispäin. Näin ollen toimilaitteiden 13 lämpötilaa muuttamalla voidaan paikallisesti muuttaa päällystyste-

II

7 91 025 rän 10 kärjessä rainaan W ja rainalla olevaan päällysteeseen vaikuttavaa kaapimisvoi-maa. Toimilaite 13 voi olla myös mekaanisesti toimiva tai toteutettu toimivaksi jollain muulla sopivalla tavalla.

5 Toimilaitteet voidaan toteuttaa myös siten, että niiden liike perustuu induktiivisesti tuotetun tai vahvistetun magneettikentän suuruuteen. Keksinnön tällainen sovellutus on esitetty kuvioissa 4 ja 5. Kuvion 4 suoritusmuodossa on vastatelaa edelleenkin merkitty viitenumerolla 1 ja rainaa viitemerkinnällä W. Päällystysterä 24 on edellisiä suoritusmuotoja vastaavalla tavalla asennettu teränpitimeen 26, johon se on kiinnitet-10 ty terän kiinnityslistan 25 avulla. Kuvioiden 4 ja 5 suoritusmuodossa toimilaitteet, joita on useita koneen poikkisuunnassa, muodostuvat sähkömagneettisesta laitteesta, jossa kunkin magneetin sydän 19 vastaa kuvioiden 2 ja 3 suoritusmuodon mukaisen toimilaitteen karaa. Magneetin sydän 19 on varustettu käämillä 22, joka on sähkö-magneetin virtapiirillä 20 kytketty virtalähteeseen 21. Sähkövirran suuruutta ja/tai 15 suuntaa muuttamalla sähkömagneetin virtapiirissä 20 saadaan magneetin sydän 19 liikkumaan kuvioiden 2 ja 3 toimilaitteiden karaa 12 vastaavalla tavalla. Magneetin sydän 19 voi vaikuttaa joko suoraan päällystysterään 24 tai sitten päällystysterän 24 takana olevaan tukilistaan 23 kuvioita 2 ja 3 vastaavalla tavalla. Kuvioiden 4 ja 5 suoritusmuodolla saadaan näin ollen aikaan sama vaikutus päällystemäärän säätöön 20 kuin kuvioiden 2 ja 3 suoritusmuodolla.

• Kuviossa 6 on kaaviomaisesti esitetty vielä eräs toteuttamismuoto keksinnön mukai sen menetelmän toteuttamiseksi. Kuviossa 6 on vastatelaa merkitty viitenumerolla 1 ja telan yli kulkevaa rainaa viitemerkinnällä W. Kuvion 6 mukaisessa päällys-25 tysasemarakenteessa levitysterä 30 on asennettu tavanomaiseen tapaan teränpitimeen, jota on kiinnityselimineen kuviossa 6 merkitty viitenumerolla 31. Kuviossa 6 päällystysasemarakenteeseen kuuluu lisäksi ohjausseinä 32, joka muodostaa päällys-tysasemassa päällystysaineen tulovirtauksen 41 ja paluuvirtauksen välisen huulen. Paluuvirtauskanava 40 rajoittuu mainitun ohjausseinän 32 sekä levitysterän tukiraken-30 teen väliin.

Kuvion 6 mukaisessa päällystysasemassa päällystysaineen määrää voidaan muuttaa ja 91025 8 säätää koneen poikkisuunnassa siten, että levitysterää 30 työnnetään tai vedetään vastatelan 1 suhteen levitysterään 30 mekaanisesti liitettyjen ensimmäisten toimilaitteiden 34 avulla. Toimilaitteita 34 on koneen poikkisuunnassa useita siten, että toimilaitteiden karat 35 vastaavat kukin omaa vyöhykettään koneen poikkisuunnassa.

5

Toisaalta voidaan kuvion 6 suoritusmuodossa päällystysaineen määrää muuttaa ja säätää koneen poikkisuunnassa siten, että päällystysasemassa päällystysaineen paluuvirtausta rajoitetaan tai helpotetaan muuttamalla paluuvirtauskanavan 40 geometriaa. Tätä on kuviossa 6 havainnollistettu siten, että päällystysasema on 10 varustettu toisilla toimilaitteilla 36, joita on koneen poikkisuunnassa useita. Näiden toimilaitteiden karat 37 on kytketty paluuvirtauskanavassa 40 olevaan listaan tai vastaavaan siten, että karoja 37 liikuttamalla voidaan mainittua listaa paluuvirtauskanavassa 40 siirtää paluuvirtauksen kuristamiseksi tai helpottamiseksi paikallisesti.

15 Kolmanneksi voidaan kuvion 6 suoritusmuodossa päällystysaineen määrää muuttaa ja säätää koneen poikkisuunnassa siten, että muutetaan tulo- ja paluuvirtauksen välisen huulen kärkilistan 33 pituutta tai siirretään huulta tai kärkilistaa lähemmäs tai kauemmas vastatelasta 1. Tätä on kuviossa 6 havainnollistettu siten, että kärkilistaan 33 on kytketty karojen 39 välityksellä useita toimilaitteita 38 koneen poikkisuunnas-20 sa, joilla kärkilistaa 33 voidaan edellä kuvatulla tavalla siirtää.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä säädetään rainamateriaalin päällystemäärää korjaamalla lisäksi päällystysaseman runkopalkin käyryyttä. Tätä on täysin kaa-viomaisesti havainnollistettu kuviossa 7. Päällystysaseman toimintaa häiritsee 25 runkopalkin vääntyminen lämpölaajenemisilmiön ja mekaanisten jännitystilojen johdosta. Tätä nimenomaista ilmiötä kutsutaan päällystysaseman runkopalkin käyryydeksi. Kuviossa 7 on päällystysterää merkitty viitenumerolla 27 ja päällystysaseman runkopalkkia kaaviomaisesti viitenumerolla 28. Runkopalkin 28 käyryyttä voidaan korjata esim. siten, että runkopalkkiin järjestetään kuvion 7 mukaisesti 30 kanavat neste- tai kaasukiertoa varten. Mainitut kanavat on runkopalkkiin 28 järjestetty siten, että niiden etäisyys päällystysterästä 27 on eri suuri. Kun mainitut kanavat runkopalkissa 28 sijaitsevat eri etäisyydellä päällystysterästä 27, saadaan

II

9 91 025 terän puoleiseen kanavaan ja terästä kauempana olevaan kanavaan syöttämällä eri lämpötilassa olevaa nestettä tai kaasua runkopalkki taipumaan haluttuun suuntaan. Kuviossa 7 on terän puoleisen kanavan väliaineen lämpötilaa merkitty viitemerkinnäl-lä Tj ja terästä kauempana olevan kanavan väliaineen lämpötilaa merkitty viitemer-5 kinnällä T2. Itse runkopalkin lämpötilaa on kuviossa 7 merkitty viitemerkinnällä Tp. Runkopalkkia 28 voidaan taivuttaa myös esim. hydraulisen paineen avulla. Kolmantena vaihtoehtona voidaan käyttää kuviossa 7 esitettyä, runkopalkin 28 rakenteeseen kiinnitettyä lämmityselementtiä 29, jonka lämpötilaa TL muuttamalla runkopalkki 28 saadaan halutulla tavalla taipumaan.

10

Seuraavaksi selostetaan yksityiskohtaisemmin keksinnön mukaista menetelmää viittaamalla piirustuksen kuvioon 8, jolla on pyritty havainnollistamaan menetelmän eri vaiheita. Kuviossa 8 on rainaa merkitty viitemerkinnällä W, vastatelaa viitenumerolla 1 ja toimilaitteita viitenumerolla 55. Kukin toimilaite 55 vastaa yhtä säätöpaikkaa.

15 Menetelmän perusedellytyksenä on se, että tunnetaan yhdessä säätöpaikassa toimilaitteen liikkeen aiheuttaman päällystemäärän muutoksen muoto rainan poikki suunnassa. Tätä kutsutaan toimilaitteen profiilivasteen muodoksi ja se riippuu menetelmän soveltamiseen tarkoitetusta päällystysasemarakenteesta. Profiilivasteen muoto on käytännöllisesti katsoen riippumaton paikasta koneen poikkisuunnassa ja päällystys- 20 prosessin muista olosuhteista, kuten päällystysaineen koostumuksesta ja rainalle W jäävän päällystekerroksen määrästä. Profiilivasteen absoluuttinen suuruus määritetään kutakin päällystysprosessia varten erikseen. Menetelmän ensimmäisenä vaiheena määritetään vahvistuskerroin k, joka saadaan vertaamalla profiilivasteen absoluuttista suuruutta tarvittavaan päällystemäärän säätönopeuteen. Vahvistuskertoimen k 25 määritys voidaan suorittaa esim. siten, että koneen käyttäjä määrittää vahvistuskertoimen ja syöttää sen ohjelmoitavalle ohjausyksikölle 50. Vahvistuskerroin k voi olla myös itsemäärittyvä siten, että säätömenetelmän aikana ohjausyksikkö 50 koko ajan laskee ja tarvittaessa muuttaa vahvistuskertoimen arvoa.

30 Toiseksi menetelmässä mitataan rainalla W olevan päällystemäärän poikkiprofiilia ja verrataan sitä haluttuun poikkiprofiiliin. Tätä on kuviossa 8 havainnollistettu päällystemäärän mittausantureilla 54, jotka mittaavat päällystemäärän paksuutta ja syöttävät 91 025 ίο mittaustietoa vastaavat signaalit ohjausyksikölle 50. Kuvion 8 mukaisten kiinteiden mittausantureiden 54 sijasta voidaan käyttää myös rainan W poikki kulkevia tai kulkevaa eli traversoivaa mittausanturia.

5 Tämän jälkeen ohjausyksikkö 50 laskee mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkipro-fiilin välisen erotuksen ja esittää sen päällystemäärän eroprofiilina. Haluttu poikki-profiili on ennakolta ohjelmoitu ohjausyksikköön 50.

Kun eroprofiili on laskettu, määritetään edelleen laskemalla eroprofiilista seuraavat 10 parametrit: a mitatun ja halutun profiilin välisen erotuksen keskiarvoa, eli keskiarvovirhettä kuvaava parametri 15 b mitatun ja halutun profiilin välisen erotuksen, eroprofiilin vinoutta kuvaava parametri c mitatun ja halutun profiilin välisen erotuksen, eroprofiilin kuperuutta tai koveruut-ta kuvaava parametri.

20 Tämän lisäksi eroprofiilista määritetään laskemalla ns. jäännöseroprofiili.

Parametrit a, b, c sekä jäännnöseroprofiili määritetään approksimoimalla paraabelin yhtälö, joka mahdollisimman hyvin vastaa eroprofiilia. Mainittu paraabelin yhtälö on 25 y = d f(o;t) (a -I- bx + ex2), jossa y = päällystemäärä 30 x = poikkisuuntainen koordinaatti (origo sijaitsee keskellä rataa) a,b,c = edellä mainittuja, määritettäviä parametrejä t = aika 11 91025 11 d = jaksollisen päällystemäärävirheen suuruus ω = jaksollisen päällystemäärävirheen jaksoluku

Parametreja d ja ω käytetään toimilaitteissa, joiden taajuusvaste sallii n. 20 Hz:n 5 liikuttelunopeuden. Niitä käytetään konesuuntaisen, jaksollisen päällystemäärävirheen korjaamiseen kaikkiin säätöpaikkoihin syötettävän jaksollisen liikkeen avulla. Mainittu jaksollinen päällystemäärävirhe aiheutuu muun muassa vastatelan epätasaisuuksista ja näiden parametrien d ja ω huomioonottaminen auttaa eliminoimaan kyseisen jaksollisen virheen.

10

Jos halutaan säätää vain osaa yllämainituista tekijöistä tai siis jättää ne jäännösero-profiilin kautta säädettäviksi, annetaan poisjääviä tekijöitä kuvaaville parametreille arvoksi 0. Jäännöseroprofiili määritetään siten, että lasketusta eroprofiilista, joka esitetään rainan poikkisuuntaisen aseman ja päällystemäärän välisenä funktiona, 15 vähennetään yllä esitetty paraabeli.

Menetelmän seuraavana vaiheena ohjausyksiköstä 50 lähetetään parametrin a arvo ensimmäiselle säätölaitteelle 51, jonka avulla päällystemäärän konesuuntaista arvoa voidaan muuttaa. Konesuuntaista arvoa voidaan säätölaitteella 51 muuttaa joko 20 suoraan toimilaitteiden 55 karojen kautta tai sitten päällystysyksikköä kokonaisuutena liikuttamalla, mitä on kuviossa 8 havainnollistettu säätölinjalla L. Vastaavasti lähetetään määritetyn parametrin b arvo toiselle säätölaitteelle 52, jonka avulla päällystysaseman vinoutta voidaan korjata. Edelleen lähetetään parametrin c arvo kolmannelle säätölaitteelle 53, jonka avulla päällystysaseman runkopalkin käyryyttä 25 voidaan korjata. Säätölaitteet 51,52 ja 53 toimivat näin ollen "esisäätiminä" ja profiilin hienosäätö suoritetaan toimilaitteiden 55 avulla.

Seuraavaksi määritetään säätöpaikkojen kohdalla tarvittava toimilaitteen liike vertaamalla vuorollaan säätöpaikkojen tunnettua profiilivastetta niiden kohdalla vallitsevaan 30 jäännöseroprofiiliin, kertomalla jäännöseroprofiilin paikallinen arvo vahvistuskertoi-mella k, jakamalla tulos säätöpaikan profiilivasteella ja laskemalla yhteen tulokset eri säätöpaikoille.

12 91 025 Tämän jälkeen määritetään vastaava tarvittava toimilaitteen liikeprofiili yhdistämällä kunkin säätöpaikan kohdalla lasketut tarvittavat toimilaitteen liikkeet. Tällöin ohjausyksikkö 50 ja säätölaitteet 51,52,53 pyrkivät säätämään päällystemääräprofiilia siten, että edellä esitetyssä paraabelin yhtälössä parametrien a,b,c arvot sekä jään-5 nöseroprofiili muuttuvat nollaksi.

Tämän jälkeen menetelmässä joko määritetään uusi vahvistuskerroin k tai sitten mitataan uudelleen päällystemäärän poikkiprofiili ja verrataan sitä haluttuun poikki-profiiliin. Menetelmä jatkuu näin ollen suljettuna ja jatkuvana säätönä. Menetelmässä 10 ei välttämättä tarvitse jokaisessa syklissä määrittää ja korjata vahvistuskertoimen k arvoa, vaan ohjausyksikkö voi olla ohjelmoitu siten, että menetelmässä vasta tietyn syklimäärän jälkeen määritetään uusi vahvistuskertoimen k arvo. Menetelmä voidaan toteuttaa myös siten, että säätökertoimen k arvo määritetään kertaalleen menetelmän alussa ja pidetään samana menetelmän toteutuksen aikana.

15

Menetelmän laskemat säätöliikkeet saavat aikaan ajasta riippuvan virheen rainalle W tulevaan päällystemäärään erityisesti käytettäessä kuvioissa 1-3 esitettyjä toteuttamismuotoja keksinnön mukaisesta päällystysasemasta. Koska keksinnön mukainen säätömenetelmä kuitenkin noudattaa edellä esitetyn mukaisesti suljetun säätöpiirin 20 periaatetta, saa säädön sulkeutuminen aikaan sen, että aiheutettua virhettä korjataan heti seuraavalla säätökierroksella. Tällä tavoin virhe poistuu viiveellä, jonka määräävät mittaus- ja laskentamenetelmien nopeudet sekä toimilaitteiden liikenopeus.

Kuten edellä on jo tuotu esiin, keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen 25 tarkoitetut päällystysasemat muuttavat mittauksen ja laskennan kautta saadut toimilaitteiden liikeprofiilit radan poikkisuunnassa sijaitsevien säätöpaikkojen kohdalla päällystysterän kaapimisvoimiksi tai kaavittavana olevaksi päällystemääräksi. Päällystysasemarakenteista voidaan vielä tuoda esiin, että esim. käytettäessä kuvioiden 2-5 mukaisista suoritusmuodoista ratkaisuja, joissa toimilaitteiden aikaansaama 30 kosketusalue päällystysterän 10,24 kanssa on hyvin lähellä päällystysterän vapaata kärkeä, saavutetaan se etu, että päällystysterän 10,24 ja rainan W välinen kulma säilyy lähes vakiona säätöliikkeiden aikana. Tämän johdosta päällystemäärä muuttuu ϋ 91025 13 säätöliikkeen jälkeen suoraan oikeaan arvoonsa eikä päällystysterän 10,24 hiotuminen aiheuta useimmissa päällystysprosesseissa havaittuja päällystemäärän ajasta riippuvia virheitä. Aikaisemmin on tätä mahdollisuutta rajoittanut herkkyys joko laitekonstruk-tiosta tai prosessista aiheutuvien dynaamisten häiriöiden aiheuttamille kaapimisvoi-5 man vaihteluille, jotka johtavat päällystemäärävirheisiin. Kuvioiden 2-5 mukaisissa päällystysaseman suoritusmuodoissa täysin mekaanista toimintaa lukuunottamatta toimilaitteiden liikkumisen aikaansaavat fysikaaliset prosessit ovat erittäin nopeita, joten niitä voidaan säätää nopeasti heti mittauksella havaitun häiriön jälkeen. Ne voidaan myös tahdistaa mahdolliseen jaksollisesti esiintyvään dynaamiseen häiriöön. 10 Myös kuvion 1 mukaisella ratkaisulla voidaan päästä vastaavaan nopeaan toimintaan, koska onton tukirakenteen 4 tilavuudet ovat pieniä.

Kuvioiden 4 ja 5 mukainen suoritusmuoto on edellä esitettyjen lisäksi myös itsesääty-vä siten, että dynaaminen häiriö aiheuttaa toimilaitteissa liikkeen, joka saa aikaan 15 liikettä vastustavan muutoksen virtapiirissä. Päällystysterä 24 pysyy kärjestään samassa kulmassa rainaan W nähden, mutta kaapimisvoima muuttuu. Tällä pystytään välttämään teräkulman muutoksesta aiheutuva ajasta riippuva päällystemäärävirhe.

Kuviossa 6 esitetyissä suoritusmuodoissa on etuna se, että päällystysterään 30 ei 20 jouduta vaikuttamaan poikkisuuntaisen säädön aikaansaamiseksi. Tämä poistaa täysin mahdollisuuden teräkulman muutoksesta aiheutuvan ajasta riippuvan päällystemäärä-virheen syntymiselle. Tässä on lähtökohtana pidetty käytännössä tehtyjä havaintoja, joiden mukaisesti käytettäessä sellaista laiteratkaisua, jossa rainan W pinnalle levitetään ensin sopivalla päällystyslaitteella päällystysainekerros, joka sitten varsinaisen 25 päällystyslaitteen jälkeen sijaitsevalla tasoitusterällä tasoitetaan, rainan W pinnalle levitetty päällystysaineen määrä vaikuttaa lopullisen kaapivan päällystysterän jälkeen rainalle W jäävän päällystysaineen määrään.

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen 30 kuvioissa esitettyihin toteuttamisesimerkkeihin. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyjä suoritusmuotoja, vaan keksinnön eri toteuttamisvaihtoehdot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn 14 91 025 keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Il

Claims (18)

1. Menetelmä paperin tai muun rainamateriaalin päällystemäärän poikkiprofiilin säätämiseksi päällystysasemassa, jossa rainaa (W) kuljetetaan vastatelan (1) yli ja 5 päällystysaine tasoitetaan rainaa (W) vasten kuormitetulla päällystysterällä (3,10,24,27,30) ja jossa rainalle (W) tulevaa päällystysainemäärää säädetään päällys-tysaseman rakenteisiin vaikuttavien toimilaitteiden avulla ja jossa menetelmässä jatkuvasti mitataan rainalle (W) tulevan päällystemäärän poikkiprofiilia ja lasketaan mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkiprofiilin välinen eroprofiili, joka syötetään 10 säätösuureena päällystemäärän poikkiprofiilia säätäville toimilaitteille mainitun poikkiprofiilin korjaamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä approksimoidaan laskennallisesti yhtälöä, joka vastaa mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkiprofiilin välistä rainan päällystemäärän poikkisuuntaista eroprofiilia ja mainitusta yhtälöstä määritetään eroprofiilin keskiarvovirhe ja/tai vinous ja/tai kaarevuus ja/tai 15 jaksollisen päällystemäärävirheen jaksoluku, joita arvoja vastaavat parametrit syötetään säätösuureina mainittuja päällystemäärän ominaisuuksia säätäville säätölaitteille poikkiprofiilin korjaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keskiarvo-20 virhettä ja/tai jaksollisen päällystemäärävirheen suuruutta ja/tai jaksollisen päällystemäärävirheen jaksolukua vastaavat parametrit syötetään säätösuureina päällystemää- : rän keskiarvoa korjaavalle säätölaitteelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jaksollisen 25 päällystemäärävirheen suuruutta ja/tai jaksollisen päällystemäärävirheen jaksolukua vastaavat parametrit syötetään säätösuureina päällystemäärän poikkiprofiilia säätäville toimilaitteille.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 menetelmässä approksimoidaan paraabelin yhtälöä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 16 91 025 menetelmässä määritetään päällystemäärän jäännöseroprofiili vähentämällä mitatusta ja lasketusta eroprofiilista approksimoitu eroprofiilia kuvaava yhtälö.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että säätöpaikkojen kohdalla olevien toimilaitteiden tarvittava liike määritetään vertaamalla kunkin säätöpaikan tunnettua profiilivastetta, eli toimilaitteen liikkeen aiheuttamaa päällystemäärän muutoksen muotoa, kyseisen säätöpaikan kohdalla vallitsevaan jäännöseroprofiiliin ja annetaan toimilaitteille vastaava säätöimpulssi eroprofiilin korjaamiseksi. 10

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätöpaikkojen kohdalla tarvittava toimilaitteen liike määritetään kertomalla paikallisesti jään-nöseroprofiilin arvo vahvistuskertoimella ja jakamalla tulos säätöpaikan profiilivas-teella, jolloin vahvistuskerroin on määritetty vertaamalla profiilivasteen absoluuttista 15 suuruutta tarvittavaan päällystemäärän säätönopeuteen.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystemääräprofiilin korjaamiseksi määritetään toimilaitteiden liikeprofiili yhdistämällä kunkin säätöpaikan kohdalla lasketut tarvittavat toimilaitteen liikkeet. 20

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • että menetelmää jatketaan suljettuna säätönä mittaamalla jokaisessa syklissä uudelleen päällystemäärää jo tehdyn päällystemääräprofiilin korjauksen jälkeen.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suljetun säädön kussakin syklissä tai tietyn syklimäärän jälkeen määritetään säätöpaikan vahvistuskertoimelle uusi arvo.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että päällystemäärän eroprofiilin vinoutta korjataan päällystysasemaa tai päällys-tysaseman runkopalkkia (28) kääntämällä. Il 91025 17

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystemäärän eroprofiilin kuperuutta tai kovennuta korjataan päällystysaseman runkopalkkia (28) taivuttamalla.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että runko- palkkia (28) taivutetaan runkopalkkiin aiheutetuilla lämpötilaeroilla.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että runko-palkkia (28) taivutetaan hydraulisesti tai mekaanisesti kuormittamalla. 10

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu päällystysasema, jossa raina (W) on johdettu kulkemaan vastatelan (1) yli ja joka päällystysasema on varustettu rainaa (W) vasten kuormitettavalla päällystyste-rällä (3,10,24,27,30), joka on asennettu päällystysaseman runkopalkkiin (28) tuettuun 15 teränpitimeen (7,16,26,31), ja johon päällystysasemaan on liitetty mittausvälineet (54) päällystemäärän poikkiprofiilinja vinouden mittaamiseksi sekä mittausvälineisiin (54) yhdistetty säätö- ja ohjauspiiri, joka on järjestetty laskemaan mitatun poikkipro-fiilin ja halutun poikkiprofiilin välistä eroprofiilia ja syöttämään mainitun eroprofiilin säätösuureena päällystysaseman rakenteisiin vaikuttaville säätö- ja toimilaitteille 20 (51,52,53,55) päällystemäärän poikkiprofiilin korjaamiseksi ja oikaisemiseksi mittausvälineiltä (54) tulevan mittaustiedon perusteella, tunnettu siitä, että säätö- ja ohjauspiiri on lisäksi järjestetty approksimoimaan laskennallisesti yhtälöä, joka vastaa mitatun poikkiprofiilin ja halutun poikkiprofiilin välistä rainan päällyste-määrän poikkisuuntaista eroprofiilia ja määrittää mainitusta yhtälöstä eroprofiilin 25 keskiarvovirheen ja/tai vinouden ja/tai kaarevuuden ja/tai jaksollisen päällystemäärä-virheen jaksoluvun ja syöttää määritettyjä arvoja vastaavat parametrit säätösuureina säätölaitteille (51,52,53), jotka on kytketty vaikuttamaan suoraan päällystysasemaan tai päällystysaseman runkopalkiin (28) päällystemäärän konesuuntaisen arvon ja/tai päällystysaseman vinouden ja/tai runkopalkin käyryyden korjaamiseksi ja toimilaitteet 30 (55) on kytketty päällystysaseman runkopalkkiin (28) tai päällystysaseman jälkeen järjestettyyn erilliseen päällystysterään päällystemäärän profiilin hienosäätöä varten. 18 91 025

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen päällystysasema, tunnettu siitä, että toimilaitteet (4,13,20,34,55) on jaettu rainan (W) poikkisuunnassa vyöhykkeisiin ja järjestetty kuormittamaan päällystysterää (3,10,24,27) tai levitysterää (30) rainaa (W) kohti tai vetämään sitä rainasta (W) poispäin. 5

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen päällystysasema, tunnettu siitä, että toimilaitteet (13) on järjestetty lämpölaajenemisilmiön perusteella kuormittamaan päällystysterää (10) tai levitysterää (30).

18. Jonkin patenttivaatimuksen 15-17 mukainen päällystysasema, tunnettu siitä, että runkopalkkiin (28) kytketyt toimilaitteet ovat hydrauliset, jotka hydraulisen paineen vaikutuksesta on sovitettu korjaamaan runkopalkin (28) asentoa ja/tai taipumaa. 15 11 19 91 025