ITMI20120435A1 - Dispositivo di ondulazione per fogli in materiale cartaceo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

DISPOSITIVO DI ONDULAZIONE PER FOGLI IN MATERIALE CARTACEO

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di ondulazione per fogli in materiale cartaceo del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione. In particolare, l’invenzione concerne un dispositivo in cui un foglio di materiale cartaceo, presentantesi inizialmente piano, subisce una deformazione plastica atta a conferirgli un profilo ondulato così da poter, ad esempio, essere utilizzato per la realizzazione di cartone ondulato.

Attualmente, i dispositivi di ondulazione noti sono costituiti, principalmente, da una calandra presentante due cilindri ondulatori sagomati in maniera tale da deformare plasticamente i fogli e, quindi, conferire loro un profilo ondulato.

In particolare, detti cilindri ondulatori presentano la superficie esterna opportunamente ondulata così da impegnarsi reciprocamente e, quindi, definire una zona di lavoro attraverso cui i fogli passano subendo la deformazione plastica. La forza necessaria per deformare i fogli, viene applicata ai cilindri ondulatori tramite dispositivi di spinta che agiscono alle estremità dei cilindri stessi. La distribuzione della forza necessaria, da applicarsi in modo uniforme su tutta la luce macchina, avviene grazie alla bombatura di uno dei due cilindri, il cui valore à ̈ calcolato per compensare la deformazione elastica dei cilindri ondulatori stessi. Ne consegue che la forza per deformare i fogli può assumere un solo valore, calcolato a progetto e vincolato alla geometria ed elasticità dei cilindri ondulatori.

La tecnica nota sopra citata presenta alcuni importanti inconvenienti.

Un primo importante inconveniente à ̈ rappresentato dalla scarsa adattabilità dei dispositivi di ondulazione a fogli aventi spessori diversi e/o realizzati con differenti materiali.

Infatti, i cilindri ondulatori, nel caso in cui lavorino un foglio di caratteristiche chimico-fisiche diverse da quelle dei fogli ipotizzati in fase di progettazione, scaricano sui fogli una forza non adatta a deformare plasticamente i fogli stessi. Ad esempio, qualora i fogli abbiano una resistenza meccanica maggiore, la forza applicata dai cilindri risulta insufficiente per una deformazione plastica e, pertanto, si ha una deformazione elastica che, una volta terminata l’azione dei cilindri, à ̈ pressoché immediatamente riassorbita. Al contrario, se i fogli hanno una resistenza meccanica inferiore, la forza applicata provoca la rottura dei fogli determinando una riduzione di qualità del cartone prodotto e, in alcuni casi, l’arresto della produzione ed un relativo incremento di costi.

Altri problemi sono inoltre riscontrabili nel caso in cui si lavorino fogli di spessore diverso da quello dei fogli di progetto; anche in questo caso i cilindri ondulatori non sono in grado di realizzare una deformazione ottimale dei fogli.

In particolare, tale problema à ̈ dovuto al fatto che, a causa del diverso spessore, i cilindri ondulatori applicano ai fogli una forza differente da quella necessaria e, pertanto, possono portare ad una deformazione plastica o ad una rottura dei fogli.

Per tali motivi, un’azienda, nel caso desideri lavorare fogli in materiale cartaceo di caratteristiche diverse, à ̈ costretta ad acquistare una pluralità di cilindri ondulatori aventi dimensioni diverse tra loro, oppure deve accettare la riduzione delle caratteristiche meccaniche del cartone, compensandole talvolta con una maggiore quantità di materia prima.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ ideare un dispositivo di ondulazione per fogli in materiale cartaceo in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico un importante scopo dell'invenzione à ̈ ideare un dispositivo che sia in grado di lavorare in maniera ottimale anche fogli aventi caratteristiche diverse da quelli di progetto, senza sostituire rulli, cilindri ondulatori o simili.

Un altro importante scopo dell'invenzione à ̈ pertanto quello di ottenere un d ispositivo in grado di eseguire una corretta deformazione plastica di qualsiasi t ipo di foglio .

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un dispositivo di ondulazione per fogli in materiale cartaceo come rivendicato nella annessa Rivendicazione 1.

Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di un’esecuzione preferita dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 mostra il dispositivo di ondulazione per fogli in materiale cartaceo secondo l'invenzione in una prima configurazione di lavoro; e

la Fig. 2 illustra il medesimo dispositivo di ondulazione per fogli in materiale cartaceo in una configurazione differente da quella presentata in Fig.1.

Con riferimento alle Figure citate, il dispositivo di ondulazione per fogli in materiale cartaceo secondo l'invenzione à ̈ globalmente indicato con il numero 1. Esso comprende un telaio atto a contenere al suo interno i vari componenti, una calandra 20, includente due cilindri ondulatori, anche di diametro diverso tra loro, atti ad esercitare una forza di deformazione sul foglio in materiale cartaceo 10, ed almeno un organo di spinta 30 atto a variare la forza di deformazione esercitata dai cilindri ondulatori sul foglio 10.

La calandra 20 comprende due cilindri preferibilmente almeno parzialmente cavi così da consentire un passaggio interno di fluido caldo (aria e/o vapore e/o olio diatermico), con aperture di alleggerimento. In dettaglio, essa include un primo cilindro ondulatore 21 lungo cui scorre il foglio in materiale cartaceo 10 durante la lavorazione ed un secondo cilindro ondulatore 22 atto ad impegnarsi con il primo cilindro ondulatore 21 definendo una zona di deformazione 20a all’interno della quale il foglio in materiale cartaceo 10 passa e, contemporaneamente, é sottoposto ad una deformazione plastica divenendo un foglio ondulato.

Il primo cilindro ondulatore 21 ed il secondo 22 sono vincolati labilmente al telaio così che, durante l’avanzamento dei fogli 10, ess i siano in grado di ruotare, rispetto al telaio, intorno, rispettivamente, ad un primo asse di rotazione 21a e ad un secondo asse di rotazione 22a, sostanzialmente paralleli tra loro.

Questi assi sono dimensionati e/o vincolati tramite perni, cuscinetti o altri elementi in modo da permettere piccole flessioni degli stessi se sottoposti a forze meccaniche predeterminate.

Inoltre, il primo cilindro ondulatore 21 ed il secondo 22 presentano le superfici laterali esterne opportunamente ondulate e definenti, rispettivamente, la prima superficie di lavoro 21b e la seconda superficie di lavoro 22b. In dettaglio, le superfici di lavoro 21b e 22b sono ondulate ed atte ad impegnarsi reciprocamente così che, tra di esse, sia sostanzialmente definita la suddetta zona di deformazione 20a attraverso cui il foglio 10 passa e si deforma plasticamente controsagomandosi alle superfici di lavoro 21b e 22b.

Al fine di eseguire una corretta deformazione del foglio 10, il dispositivo di ondulazione 1 presenta, in corrispondenza di almeno uno dei cilindri 21 e 22, almeno un organo di spinta 30 atto a variare la forza di deformazione applicando una pressione addizionale ad una delle superfici di lavoro (21b ,22b). Prefer ibilmente, il dispositivo di ondulazione 1 presenta almeno due organi di spinta 30 affiancati tra loro ed atti ad applicare la pressione addizionale su una delle superfici di lavoro (21b, 22b) e, più preferibilmente ancora, sulla seconda superficie di lavoro 22b.

L’organo di spinta 30 à ̈ atto a definire una configurazione di riposo, illustrata in Fig. 2, in cui l’organo di spinta 30 non scarica tale pressione addizionale sulla superficie di lavoro 22b e, pertanto, la forza di deformazione ha valore minimo, ed almeno una configurazione di lavoro, mostrata in Fig. 1, in cui esso applica alla superficie di lavoro 22b la pressione addizionale così da incrementare la forza di deformazione.

A tal fine, esso comprende almeno un corpo di pressione 31 atto ad esercitare sulla superficie di lavoro 22b la pressione addizionale, una struttura di sostegno 32, atta a sostenere il corpo di pressione 31, e mezzi di movimentazione 33 atti a movimentare la struttura di sostegno 32 ed il corpo di pressione 31 così da permettere all’organo di spinta 30 di variare la propria configurazione.

Il corpo di pressione 31 à ̈ atto ad essere premuto contro la seconda superficie di lavoro 22b così da scaricare sul secondo cilindro ondulatore 22 la pressione addizionale.

Esso, pertanto, à ̈ costituibile da un corpo contro sagomato al profilo esterno del secondo cilindro ondulatore 22 o, in alternativa, da una cinghia o altro elemento similare atto a deformarsi, preferibilmente elasticamente, così da contro sagomarsi al suddetto profilo esterno.

Preferibilmente, il corpo di pressione 31 Ã ̈ costituito da detta cinghia atta a scaricare, in maniera ottimale, la pressione addizionale sulla superficie 22b.

La struttura di sostegno 32 comprende una o più coppie di pulegge 32a ciascuna delle quali à ̈ atta a permettere al corpo di pressione 31 di essere movimentato rispetto alla struttura di sostegno 32, un supporto 32b atto a sostenere le pulegge 32a e, quindi, il corpo di pressione 31 in posizione corretta.

Essa, inoltre, può comprendere almeno un elemento di fermo 32c atto a mantenere il corpo di pressione 31 in posizione corretta.

Posto da parte opposta al corpo di pressione 31 rispetto alla struttura di sostegno 32, l’organo di spinta 30 presenta i mezzi di movimentazione 33 atti a pe rmettere allo stesso organo di variare la propria configurazione.

In particolare, i mezzi di movimentazione 33 movimentano la struttura di sostegno 32 in maniera che il corpo di pressione 31 vada a contatto con la superficie di lavoro 22b sostanzialmente da parte diametralmente opposta alla zona di deformazione 20a.

Essi, pertanto, sono in grado di esercitare sulla struttura di sostegno 32 una forza avente una direzione di azione 33a sostanzialmente perpendicolare alla zona di deformazione 20a, ossia sostanzialmente perpendicolare agli assi di rotazione 21a e 22a. Preferibilmente, la forza ha direzione di azione 33a sostanzialmente giacente sul piano definito dagli assi 21a e 22a e sostanzialmente perpendicolare agli stessi assi di rotazione 21a e 22a.

I mezzi di movimentazione 33 comprendono, pertanto, un attuatore lineare atto ad applicare la sopradescritta forza tramite una sua variazione di estensione sostanzialmente parallela alla direzione di azione 33a. In particolare, i mezzi di movimentazione 33 comprendono una serie di attuatori pneumatici o oleodina mici atti a variare la propria estensione in seguito ad una variazione di pressione interna. Preferibilmente, i mezzi di movimentazione 33 comprendono una camera d’aria munita di appositi attacchi per un sistema di alimentazione che, variando la pressione interna alla camera d’aria, provoca una sua espansione avente una direzione prevalente di sviluppo sostanzialmente parallela alla direzione di azione 33a.

Al fine di permettere ai mezzi di movimentazione 33 di azionare correttamente la struttura di sostegno 32, l’organo di spinta 30 comprende un collegamento 34 atto vincolare labilmente la struttura di sostegno 32 al telaio così da guidare lo spostamento della struttura di sostegno 32 rispetto al secondo cilindro ondulatore 22, un apparato di interconnessione 35, atto a frapporsi tra i mezzi di movimentazione 33 ed il supporto 32b così da consentire un corretto passaggio di forza tra i suddetti componenti, ed un cuneo di base 36 atto a disporre in posizione inclinata i mezzi di movimentazione 33 così che, come sopra descritto, la direzione prevalente di estensione sia sostanzialmente parallela alla direzione di azione 33a.

Il collegamento 34 comprende, preferibilmente, un perno o altro vincolo similare atto a definire un asse di rotazione relativa 30a della struttura di sostegno 32 e, quindi, del corpo di pressione 31 rispetto al secondo cilindro ondulatore 22. Preferibilmente, l’asse di rotazione relativa 30a à ̈ sostanzialmente parallelo agli assi di rotazione 21a e 22a dei cilindri ondulatori 21 e 22.

L’apparato d’interconnessione 35 comprende una piastra di contatto 35a interposta tra i mezzi di movimentazione 33 e la struttura di sostegno 32 ed un opportuno cinematismo atto a consentire alla piastra di contatto 35a di seguire i mezzi di movimentazione 33 durante il passaggio tra le due configurazioni, di riposo e di lavoro.

In particolare, la piastra di contatto 35a à ̈ vincolata solidalmente ai mezzi di movimentazione 33 così che, quando l’organo di spinta 30 passa dalla configurazione di riposo a quella di lavoro, essa si adagi sul supporto 32b consentendo un corretto passaggio di forze tra i mezzi di movimentazione 33 ed il supporto 32b. Al fine di avere il suddetto moto della piastra 35a, il cinematismo comprende un elemento di giunzione 35b connesso alla piastra di contatto 35a ed al telaio tramite due perni che permettono all’elemento di giunzione 35b di ruotare sia rispetto al telaio sia rispetto alla piastra di contatto 35a intorno ad assi di rotazione sostanzialmente paralleli all’asse di rotazione relativa 30a.

Il funzionamento del dispositivo di ondulazione secondo l’invenzione per fogli in materiale cartaceo, sopra descritto in senso strutturale, à ̈ il seguente: inizialmente il dispositivo 1 presenta l’organo di spinta 30 in posizione di riposo, ovvero con il corpo di pressione 31 opportunamente separato dalla superficie di lavoro 22b così che la pressione addizionale non si scarichi sul secondo cilindro ondulatore 22 e, quindi, la forza di deformazione abbia il valore minimo. Durante la lavorazione, l’operatore, in base alle caratteristiche dei fogli in materiale cartaceo 10 da lavorare, agisce sul dispositivo 1 in maniera tale da avere la desiderata forza di deformazione.

In particolare, se i fogli in materiale cartaceo 10 hanno spessore minimo, ovvero pressoché pari a quello ipotizzato in fase di progettazione dei cilindri ondulatori, la forza di deformazione richiesta à ̈ quella minima e, pertanto, il dispositivo 1 viene attivato lasciando l’organo di spinta 30 in posizione di riposo.

Viceversa, se lo spessore dei fogli in materiale cartaceo 10 à ̈ maggiore del suddetto spessore minimo e, quindi, à ̈ richiesta una maggiore forza di deformazione, l’operatore comanda il passaggio dell’organo di spinta 30 dalla configurazione di riposo a quella di lavoro così da applicare al secondo cilindro ondulatore 22 la pressione addizionale e, quindi, aumentare la forza di deformazione. In dettaglio, i mezzi di movimentazione 33 si espandono lungo la direzione di azione 33a facendo sì che la struttura di sostegno 32 ruoti intorno all’asse di rotazione relativa 30a ed i corpi di pressione 31 si adagino sulla seconda superf icie di lavoro 22b da parte opposta alla zona di deformazione 20a.

Una volta realizzato il contatto tra i corpi di pressione 31 e la superficie di lavoro 22b, i mezzi di movimentazione 33 continuano ad espandersi lungo detta d irezione di azione 33a così che i corpi di pressione 31 vanno in tensione ed iniziano a scaricare sulla seconda superficie di lavoro 22b una pressione addizionale risultante sostanzialmente perpendicolare alla zona di deformazione 20a e, preferibilmente, giacente sul piano definito dai due assi di rotazione 21a e 22a.

A causa della pressione addizionale, l’asse di rotazione 22a e/o il secondo c ilindro ondulatore 22 incominciano a deformarsi e/o flettersi elasticamente determinando, in corrispondenza della zona di deformazione 20a, una riduzione della distanza tra le superfici di lavoro 21b e 22b e, quindi, un incremento della forza di deformazione subita dal foglio in materiale cartaceo 10 quando esso attraversa detta zona di deformazione 20a.

È sufficiente una minima deformazione o flessione del secondo asse di rotazione 22a e/o del secondo cilindro ondulatore 22 per ottenere una sensibile varia zione di pressione sul foglio in materiale cartaceo 10. La flessione può, pertanto, essere conseguenza sia del dimensionamento dei cilindri ondulatori che degli assi di rotazione, sia del tipo di vincolamento degli stessi.

Una volta che la forza di deformazione ha raggiunto il valore desiderato, l’operatore arresta l’espansione dei mezzi di movimentazione 33 bloccandol’organo di spinta 30 nella posizione raggiunta e, quindi, dà inizio alla lavorazione del foglio 10.

L'invenzione, così come emerge dal funzionamento sopra descritto, consente un nuovo procedimento di ondulazione di fogli in materiale cartaceo.

Tale procedimento di ondulazione comprende preferibilmente una fase di calibrazione della forza di deformazione durante la lavorazione del foglio in materiale cartaceo 10.

In particolare, nella fase di calibrazione, tramite l’organo di spinta 30, à ̈ applicata al secondo cilindro ondulatore 22 una pressione addizionale che, avendo risultante sostanzialmente parallela alla direzione di azione 33a, avvicina la seconda superficie di lavoro 22b alla prima superficie di lavoro 21b e, quindi, varia la forza di deformazione, come sopra descritto.

L'invenzione consente importanti vantaggi.

Un primo importante vantaggio à ̈ rappresentato dall’elevata adattabilità del d ispositivo di ondulazione 1 a fogli in materiale cartaceo 10 aventi spessori diversi e/o realizzati con differenti materiali rispetto a quelli per cui sono stati progettati i cilindri ondulatori 21 e 22.

Tale vantaggio à ̈ stato raggiunto grazie all’innovativo organo di spinta 30 che, esercitando una pressione addizionale sulla superficie di contatto 22b, determina un incremento della forza di deformazione.

Un altro importante vantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che il dispositivo di ondulazione 1 consente di adattarsi a fogli in materiale cartaceo 10 di diverso spessore in maniera pratica e veloce e, quindi, senza la necessità di eseguire lunghe e costose operazioni di calibrazione.

Infatti, il dispositivo 1, pur presentando i cilindri ondulatori 21 e 22 progettati per lavorare fogli in materiale cartaceo 10 di spessore minimo, Ã ̈ in grado di lavorare fogli 10 di spessore anche maggiore, aumentando la forza di deformazione grazie agli organi di spinta 30.

Un ulteriore vantaggio à ̈, pertanto, rappresentato dal fatto che il dispositivo 1, essendo in grado di adattarsi a vari tipi di fogli in materiale cartaceo 10, min imizza il numero di cilindri ondulatori necessari.

Un non secondario vantaggio à ̈ pertanto rappresentato da una maggiore capacità produttiva del dispositivo 1 grazie ad un tempo di calibrazione notevolmente inferiore a quello che caratterizza i dispositivi noti.

Tutti gli elementi descritti e rivendicati sono sostituibili da elementi equivalenti ed i dettagli, i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di ondulazione (1) per fogli in materiale cartaceo (10) comprendente due cilindri ondulatori (21, 22) presentanti superfici di lavoro (21b, 22b) atte a sostanzialmente impegnarsi reciprocamente così da definire una zona di deformazione (20a) ed imprimere una forza di deformazione a detti fogli in materiale cartaceo (10) caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un organo di spinta (30) atto a definire almeno una configurazione di lavoro in cui esercita su una di dette superfici di lavoro (21b, 22b) una pressione addizionale atta a variare detta forza di deformazione ed una configurazione di riposo in cui non esercita detta pressione addizionale su dette superfici di lavoro (21b, 22b).
2. 2. Dispositivo di ondulazione (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta pressione addizionale ha risultante sostanzialmente perpendicolare a detta zona di deformazione (20a).
3. 3. Dispositivo di ondulazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto organo di spinta (30) comprende almeno un corpo di pressione (31) che, quando detto organo di spinta (30) passa in detta una configurazione di lavoro, va a contatto con una di dette superfici di lavoro (21b, 22b) esercitando su di essa una pressione addizionale e mezzi di movimentazione (33) atti a movimentare detto corpo di pressione (31) variando la configurazione di detto organo di spinta (30).
4. 4. Dispositivo di ondulazione (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di movimentazione (33) sono atti a movimentare detto corpo di pressione (31) esercitando una forza avente direzione di azione (33a) sostanzialmente perpendicolare a detta zona di lavoro (20a).
5. 5. Dispositivo di ondulazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 3-4, in cui detti cilindri ondulatori (21, 22) sono impegnati ad assi di rotazione (21a, 22a) ed in cui detti mezzi di movimentazione (33) ruotano detto corpo di pressione (31) intorno ad un asse di rotazione relativa (30a) sostanzialmente parallelo a detti assi di rotazione (21a, 22a).
6. 6. Dispositivo di ondulazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 3-6, in cui detti mezzi di movimentazione (33) sono attuatori pneumatici atti ad espandersi lungo una direzione prevalente di sviluppo.
7. 7. Dispositivo di ondulazione (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di movimentazione (33) sono camere d’aria.
8. 8. Dispositivo di ondulazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 6-7, in cui detta direzione prevalente di sviluppo à ̈ sostanzialmente parallela a detta direzione di azione (33a).
9. 9. Procedimento di ondulazione di fogli in materiale cartaceo (10) comprendente una fase di lavorazione in cui cilindri ondulatori (21, 22) impegnati ad assi di rotazione (21a, 22a) applicano una forza di deformazione a detti fogli in materiale cartaceo (10) caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di calibrazione in cui ad almeno uno di detti cilindri ondulatori (21, 22) viene applicata una pressione addizionale atta a variare detta forza di deformazione.
10. 10. Procedimento di ondulazione secondo la rivendicazione 9, in cui, in detta fase di calibrazione, detta pressione addizionale deforma elasticamente almeno uno tra detti cilindri ondulatori (21, 22) variando detta forza di deformazione.