ITVA20070031A1

ITVA20070031A1 - ENLARGEMENT CYLINDER FOR CONTINUOUS TAPE

Info

Publication number: ITVA20070031A1
Authority: IT
Inventors: Giovanni Luigi Bottelli
Original assignee: Huyck Italia Spa Divisione Irga
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-09-21

Description

"CILINDRO ALLARGATORE PER NASTRO CONTINUO" "EXPANDING CYLINDER FOR CONTINUOUS BELT"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

L'invenzione concerne in generale impianti e macchine per la produzione di un nastro continuo e/o per lavorazioni o trattamenti di nastri continui e più in particolare cilindri allargatori/distensori di un materiale in nastro continuo. The invention relates in general to systems and machines for the production of a continuous strip and / or for the processing or treatment of continuous strips and more particularly expanding / stretching cylinders of a continuous strip material.

DISCUSSIONE DELLA TECNICA ANTERIORE DISCUSSION OF THE PRIOR ART

I cosiddetti cilindri allargatore o distensori sono parti rotanti diffusamente utilizzate nei macchinari per la fabbricazione e/o successiva lavorazione di nastri continui di materiali di vario tipo, ad esempio di carta, pellicole plastiche, materiale tessile e simili. Il cilindro allargatore/distensore è costituito da un albero curvilineo sul quale sono assemblati segmenti tubolari (rulli) metallici o in materiale plastico montati su cuscinetti a sfera. La superficie esterna risulta libera di ruotare rispetto all'albero arcuato che rimane solidale con il basamento della macchina sul quale il cilindro allargatore è installato. Regolando la posizione relativa di comuni rulli di ingresso e di uscita di guida del nastro e di orientazione del cilindro allargatore arcuato, è possibile regolare l'angolo di incidenza di attacco o ingresso e l'angolo di incidenza di fuga o di uscita del nastro e conseguentemente dell'arco di contatto del nastro su una certa parte della parte convessa del cilindro arcuato. In questo modo il nastro a contatto con la superficie del lato convesso del cilindro è soggetto ad uno stiramento trasversale tale da eliminare eventuali pieghe o ondulazioni che possano essere presenti. The so-called expanding or spreader cylinders are rotating parts widely used in machinery for the manufacture and / or subsequent processing of continuous webs of various types of materials, for example paper, plastic films, textile materials and the like. The spreader / spreader cylinder consists of a curvilinear shaft on which tubular segments (rollers) of metal or plastic material mounted on ball bearings are assembled. The external surface is free to rotate with respect to the arched shaft which remains integral with the base of the machine on which the expanding cylinder is installed. By adjusting the relative position of common web guiding entry and exit rollers and the orientation of the arcuate spreader roll, it is possible to adjust the lead-in or lead-in angle of incidence and the belt escape or exit angle of incidence, and consequently of the contact arc of the strip on a certain part of the convex part of the arcuate cylinder. In this way the strip in contact with the surface of the convex side of the cylinder is subjected to a transversal stretching such as to eliminate any folds or undulations that may be present.

I singoli segmenti tubolari sono installati sull'albero distanziati l'uno dall’altro da una distanza minima ma sufficiente a scongiurare impuntatura o contatto tra i due segmenti rotanti, in coincidenza della parte concava del cilindro arcuato. The individual tubular segments are installed on the shaft spaced from each other by a minimum distance but sufficient to avoid jamming or contact between the two rotating segments, coinciding with the concave part of the arched cylinder.

Le Figure 1 e 2 mostrano i parametri operativi di un cilindro allargatore/distensore. Figures 1 and 2 show the operating parameters of a spreader / spreader roll.

II potere di allargamento dipende principalmente da quattro fattori geometrici osservabili nelle Figure 1 e 2: The power of enlargement depends mainly on four geometric factors observable in Figures 1 and 2:

arco di contatto tra il nastro corrente sopra il cilindro allargatore (β); distanza tra cilindro allargatore e rullo successivo (D); arc of contact between the running belt above the spreading cylinder (β); distance between the expanding cylinder and the following roller (D);

freccia di curvatura del cilindro (f). cylinder curvature arrow (f).

In pratica per aumentare l'effetto allargante si può aumentare la freccia f di curvatura del cilindro, diminuire la distanza D tra l'allargatore e il rullo successivo e/o regolare l'angolo di incidenza ruotando il cilindro allargatore in modo che il piano in cui giace la freccia del cilindro arcuato risulti ad un certo angolo di incidenza rispetto al piano bisettore dell'arco di contatto del nastro corrente sopra la superficie del cilindro allargatore. In practice, to increase the widening effect, you can increase the cylinder bending arrow f, decrease the distance D between the expander and the next roller and / or adjust the angle of incidence by rotating the expanding cylinder so that the surface in the arrow of the arched cylinder lies at a certain angle of incidence with respect to the bisector plane of the contact arc of the running strip above the surface of the expanding cylinder.

Le Figure 3, 4 e 5 mostrano rispettivamente condizioni di assetto del cilindro allargatore arcuato per uno stiramento uniforme su tutta la larghezza del nastro, per esercitare uno stiramento più accentuato nella parte centrale del nastro corrente e per esercitare uno stiramento più accentuato in prossimità dei bordi laterali del nastro. Figures 3, 4 and 5 respectively show conditions of attitude of the arcuate spreading cylinder for uniform stretching over the entire width of the belt, to exert a more accentuated stretching in the central part of the running belt and to exert a more accentuated stretching near the edges. side of the tape.

Tipicamente i segmenti tubolari sono di metallo o di materiale plastico rinforzato, generalmente lavorati e dinamicamente bilanciati, montati quindi su cuscinetti a rotolamento lungo l'albero stazionario arcuato del cilindro. I giochi dei cuscinetti e degli organi di assiemaggio devono essere più piccoli possibile per consentire di raggiungere alte velocità di rotazione senza dar luogo a significative vibrazioni. Le caratteristiche vibrazionali dei cilindri allargatori rappresentano un importante parametro critico di merito e vengono definite per ciascun modello in modo da soddisfare le velocità di funzionamento specificate. Typically the tubular segments are of metal or reinforced plastic material, generally machined and dynamically balanced, then mounted on rolling bearings along the arched stationary shaft of the cylinder. The clearances of the bearings and of the assembly members must be as small as possible to allow high rotation speeds to be reached without giving rise to significant vibrations. The vibrational characteristics of the spreading rolls represent an important critical parameter of merit and are defined for each model in order to satisfy the specified operating speeds.

Tipicamente i segmenti tubolari hanno superficie esterna cilindrica cosicché il profilo del cilindro allargatore arcuato è comunemente quello di una linea spezzata. Typically, the tubular segments have a cylindrical outer surface so that the profile of the arcuate expanding cylinder is commonly that of a broken line.

L'appoggio del materiale del nastro corrente sopra parte della superficie del cilindro allargatore, per l’arco o angolo di contatto, porta il materiale del nastro a poggiare su una superfìcie con discontinuità che nel caso di una freccia relativamente accentuata della curvatura del cilindro allargatore, possono essere mal tollerate dal materiale del nastro corrente. The support of the material of the current web on part of the surface of the spreading cylinder, for the arc or contact angle, causes the material of the web to rest on a surface with discontinuity which in the case of a relatively accentuated deflection of the curvature of the spreading cylinder , may be poorly tolerated by the current web material.

E' stato ora trovato che impiegando segmenti tubolari con una superficie esterna bombata anziché cilindrica è possibile stabilire condizioni di contatto del nastro corrente sulla superficie dell'arco di contatto del cilindro allargatore sulla superficie con discontinuità pressoché nulle o significativamente ridotte rispetto al caso di impiego di segmenti tubolari cilindrici secondo la tecnica anteriore, nonostante la bombatura dei segmenti tubolari comporti un'accentuazione della discontinuità o ondulazione della superficie del cilindro allargatore su gran parte della restante parte della circonferenza di rivoluzione dei segmenti tubolari rispetto aH'angolo di contatto che generalmente resta inferiore a circa 30°. It has now been found that by using tubular segments with a convex rather than cylindrical outer surface it is possible to establish contact conditions of the running strip on the surface of the contact arc of the expanding cylinder on the surface with practically no or significantly reduced discontinuities with respect to the case of use of cylindrical tubular segments according to the prior art, although the curvature of the tubular segments involves an accentuation of the discontinuity or undulation of the surface of the expanding cylinder over most of the remaining part of the circumference of revolution of the tubular segments with respect to the contact angle which generally remains lower about 30 °.

Preferibilmente il profilo della superficie bombata esterna di ciascun segmento tubolare del cilindro allargatore approssima quello di un arco di circonferenza di raggio R della linea di inviluppo in corrispondenza della massima convessità del cilindro allargatore/distensore. Preferably the profile of the external convex surface of each tubular segment of the expanding cylinder approximates that of an arc of circumference with radius R of the envelope line at the maximum convexity of the expanding / distending cylinder.

L'invenzione è definita nelle annesse rivendicazioni. The invention is defined in the attached claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Le Figure 1-5 sono, come già discusso sopra, schemi illustrativi di parameteri geometrici di funzionamento di un cilindro allargatore/distensore. Figures 1-5 are, as already discussed above, illustrative diagrams of geometric parameters of operation of an expanding / stretching cylinder.

La Figura 6 è uno schema geometrico di una forma di realizzazione del presente trovato. Figure 6 is a geometric diagram of an embodiment of the present invention.

La Figura 7 mostra una sezione assiale di un segmento o rullo bombato secondo una forma di realizzazione dell'invenzione. Figure 7 shows an axial section of a convex segment or roller according to an embodiment of the invention.

La Figura 8 è uno schema geometrico per illustrare un assetto inclinato del cilindro allargatore/distensore tra due rulli guida del nastro corrente. Con riferimento alle Figure 6 e 7, la bombatura della superficie esterna dei segmenti o rulli del cilindro allargatore arcuato ha un profilo che approssima quello di un arco di circonferenza di raggio R della linea di inviluppo in corrispondenza della massima convessità del cilindro allargatore/ distensore . Figure 8 is a geometric diagram to illustrate an inclined position of the spreader / spreader cylinder between two guide rollers of the running web. With reference to Figures 6 and 7, the camber of the outer surface of the segments or rollers of the arcuate expanding cylinder has a profile which approximates that of an arc of circumference of radius R of the envelope line at the maximum convexity of the expanding / spreading cylinder.

Il cilindro o più precisamente l'albero stazionario arcuato dello stesso poggia alle due estremità A e B ed ha una freccia F data dalla distanza tra C e H. The cylinder or more precisely the arched stationary shaft of the same rests at the two ends A and B and has an arrow F given by the distance between C and H.

Con riferimento alla Figura 7, la superficie esterna bombata di ciascun rullo di lunghezza L ha alle estremità il diametro minimo DI e in mezzeria il diametro massimo D2. With reference to Figure 7, the rounded outer surface of each roller of length L has the minimum diameter D1 at the ends and the maximum diameter D2 in the middle.

E' dimostrabile che la relazione che lega tra loro i parametri geometrici illustrati nella Figura 6 è la seguente It can be demonstrated that the relationship between the geometric parameters illustrated in Figure 6 is the following

Ricavato R, il profilo bombato dei segmenti tubolari o rulli che compongono il cilindro allargatore/distensore è definito dalla seguente relazione geometrica Once R is obtained, the convex profile of the tubular segments or rollers that make up the expanding / spreader cylinder is defined by the following geometric relationship

nel caso sia previsto un uso del cilindro allargatore/distensore in assetto "verticale" o, più generalmente, nel caso in cui la freccia di curvatura F del cilindro giaccia sul piano bisettore dell'arco o angolo di contatto β del nastro corrente sopra la superficie del cilindro arcuato. if the use of the expanding / spreader cylinder is foreseen in "vertical" position or, more generally, in the case in which the curvature arrow F of the cylinder lies on the bisector plane of the arc or contact angle β of the current belt above the surface of the arched cylinder.

Dipendentemente dall' applicazione prevista del cilindro allargatore/distensore, la bombatura dei singoli rulli che lo compongono può essere ottimizzata euristicamente in fase di progettazione conoscendo l'angolo β di contatto del nastro sopra la superficie del cilindro e l'angolo γ tra il piano bisettore dell'angolo di contatto β ed il piano in cui giace la freccia F del cilindro allargatore arcuato. Depending on the intended application of the spreader / spreader cylinder, the crowning of the individual rollers that compose it can be heuristically optimized in the design phase by knowing the contact angle β of the belt above the cylinder surface and the angle γ between the bisector plane of the contact angle β and the plane in which the arrow F of the arcuate expanding cylinder lies.

E' stato provato che, in prima approssimazione, la bombatura è ottimizzabile secondo la seguente relazione It has been proved that, as a first approximation, the crowning can be optimized according to the following relation

Claims

CLAIMS 1. Spreading / spreader cylinder for continuous web material comprising a plurality of segments or rollers, each supported by one or more bearings fixed on an arcuate stationary shaft resting at both ends, characterized in that each segment has a convex outer surface, the profile of which approximates that of an arc of circumference with radius R of the envelope line at the maximum convexity of the expanding / distending cylinder.

2. Spreader / spreader cylinder according to claim 1, characterized in that each convex segment has at both ends a minimum diameter D1 and a maximum diameter D2 in the middle, such that the difference between the diameters for an arcuate spreader / spreader roller whose arrow lying in the bisector plane of the contact angle of the current web on the cylinder surface satisfies the following relationship

where R is called the radius of curvature of the envelope line of the cylinder and L is the distance between the supporting ends of the stationary shaft of the arcuate cylinder.

3. Spreader / spreader cylinder according to claim 2, characterized in that the difference between said diameters of each convex segment satisfies the following relationship:

where γ is the angle between the bisector plane of the contact angle of the current web on the surface of the cylinder and the plane in which the arrow of the arched cylinder lies.