KR950006386B1 - 웨브(web) 권취 방법 및 장치 - Google Patents

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발메트-아할스트롬 인코포레이티드
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Abstract

내용 없음.

Description

웨브(web) 권취 방법 및 장치
제1도는 본 발명에 의해 제작된 리일러(reeler)의 측면도.
제2도는 본 발명에 의해 리일 스푸울과 리일 드럼 사이의 접촉력 조절 장치를 개략적으로 도시하는 리일러의 파단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 리일 드럼 11 : 리일 스푸울
12 : 리일 트랙 14 : 제1포오크
17 : 지지판 W : 웨브
본 발병은 포우프 리일 드럼(Pope reel drum)이나 이에 상응하는 것을 이용하여 웨브를 안내하고, 새로운 리일 스푸울을 리일 드럼과 접촉시킨 후 웨브를 완전히 권취된 리일로부터 새로운 리일 스푸울로 안내하는 기계상(on-machine) 웨브 권취 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 구동 수단과, 구동 수단에 연결되어 리일 드럼 표면으로 비어있는 리일 스푸울을 이동시키는 제1포오크가 설치된 리일 드럼과, 권취 작업이 진행되는 동안 형성되는 웨브 로울을 지지하는 트랙을 포함하고, 초지기(paper machine)나 그에 상응하는 웨브 제조기로부터 웨브를 리일 스푸울에 권취시키는 기계상 권취 장치에 관한 것이다.
종래의 장치중에서, 다른 어느것 보다 소위 포우프 리일러라는 장치가 초지기로 부터의 종이 웨브(paper web)를 권취하는데 통상적으로 이용되었는데, 로울은 리일 스푸울에 권취되고, 점차 두꺼워지는 웨브 로울은 웨브가 이동될때 그 일부와 접촉하여 웨브의 이동 속도와 균형을 이루는 원주 속도로 회전하는 구동 로울, 즉, 소위 포우프 리일 드럼에 대하여 가압된다.
종래의 장치에 있어서 리일 스푸울은 저장 프레임으로부터 별도의 아암에 의해 제1아암(arm)으로 이동된다. 이와 같은 장치(arrangement)는 높이가 매우 높기 때문에, 특히 구식의 기계실에서는 크레인의 인양높이가 부적합하다. 이와 같은 이유로 많은 비용이 소요된다. 이러한 형식의 장치들은 핀란드 특허 제860834호에 기재되어 있다.
종래의 장치들에 있어서는 로울 및 가압 장치에 의해 리일 스푸울과 리일 드럼 사이의 물림(nip)에 대한 가압이 이루어졌다. 상승 위치에 있을때에는, 리일 스푸울 자체의 무게뿐만 아니라 가압 장치에 의한 하중으로 가압되지만, 제1아암에 지지된 스푸울이 하부 위치로 향할때에는 스푸울이 자중에 의한 힘의 성분이 줄어들고, 리일이 하강 위치에 이르면 자중은 0이 되어 이 위치에서는 가압 장치에 의한 부하만 작용한다. 그러므로 리일 스푸울의 자중에 의한 압력을 조절하기 위하여 특수한 하중 경감 실린더가 필요해진다. 이 실린더의 압력은 제1포오크가 하강하는 동안 무단으로 조절되어야 한다.
현재의 기술로는 제1포오크가 이동하는 동안 하중 릴리프 실린더가 신장되는 경우에서처럼 동치축(synchronizing shaft) 없이는 염가의 무단 전달 기능과 신뢰성 있는 균일한 접촉을 동시에 달성하지 못한다. 이와 같은 장치는 발메트의 미국 특허 제 4 624 268호에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 리일 스푸울이 교환되는 동안에도 종이 웨브가 리일 스푸울 및 리일 드럼 사이에서 폭을 따라 균일하게 가압되는 웨브 권취 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 리일 스푸울의 신속한 교환을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보조 장치의 필요성이 최소로 되는 간단하고 신뢰성 있는 구조를 제공하는 것이다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, a) 상승 위치에 있을때 보조 장치 없이 제1포오크가 비어있는 리일 스푸울을 들어 올리는 단계, b) 미리 가속된 비어 있는 리일 스푸울이 제1포오크에 부착된 지지판상에 지지되고 제1포오크에 의하여 안내되어 회전하는 리일 드럼과 접촉하여 그 사이에 물림 접촉을 형성하고, 이 물림 접촉을 통하여 권취될 웨브가 이동하여 이 물림 접촉부에서 리일 스푸울 둘레에 권취되며, 지지판은 제1포오크가 하강할때 리일 스푸울과 리일 드럼 사이의 접촉 압력이 제1포오크가 상승 위치에서 하강 위치로 이동할때까지 거의 일정하게 유지되는 위치에 놓이는 단계, c) 제1포오크가 하강 위치에 있는 상태에서 제1포오크가 승상 위치로 복귀할때 지지판은 이미 리일 트랙에 지지된 리일 스푸울을 지나는 위치로 복귀하는 단계를 포함하고, 리일 스푸울이 교환되고 지지판이 이를 수용할 준비가 되었을때 상기 단계들이 반복되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 장치는, -제1포오크에 의하여 들어올려질 준비가 된 비어있는 리일 스푸울을 저장하는 저장 프레임과, -제1포오크에 부착된 지지판이 포함되고 제1포오크를 하강시키면 지지판에 지지된 비어있는 리일 스푸울은 물림 접촉을 형성하도록 회전하는 리일 드럼과 접촉할 수 있고, 리일 스푸울이 하강될 때 리일 드럼과 리일 스푸울 사이의 접촉 압력이 리일 스푸울의 높이와 무관하게 실질적으로 일정하게 유지되도록 하는 형상과 위치를 가진 대응 표면(counter surface)이 지지판에 형성된 것을 특징으로 한다.
교환 가능한 지지판은 각 종이 등급에 대하여 적절한 접촉 압력이 얻어지도록 그 설계를 달리할 수 있다. 또한 지지판을 제1포오크에 고정시킬 수도 있다. 이 경우에는 종이 로울이 적당한 크기로 권취되면 제1포오크만 상승될 수 있다.
지지판의 선회 기구로 인하여 제1포오크는 상부 위치로 신속히 선회할 수 있다. 이는 예외적인 상황, 예를 들면 새로운 종이 로울의 권취 개시가 실패하여 리일 스푸울을 즉시 교체해야 하는 경우에 유리한다. 제1포오크에 피봇 장착된 지지판은 중력, 스프링의 힘, 또는 제1포오크의 위치에 따라 작동하는 리미트 스위치로 제어되는 유압 또는 공압 실린더에 의하여 선회한다. 제1포오크 상부의 리일 스푸울 베어링 하우징 바로 밑에 위치한 유압 실린더에 의해서 정밀 등급의 종이 제조에 필요한 하중의 경감이 이루어진다. 하중을 경감시키면 접촉 압력이 감소되기는 하지만 여전히 일정하게 유지된다.
본 발명에 의한 장치에서는 제1아암(또는 제1포오크)의 형상 및 그 피봇 위치가 제1아암이 상승되었을 때 저장 프레임으로부터 비어 있는 리일 스푸울을 들어 올리도록 되어 있으므로 저장 프레임으로부터 제1아암을 상승시키는 특수한 수단이 불필요하다. 또 저장 프레임의 비임(beam) 표면은 제1아암을 향하여 경사져 있으므로 앞의 리일 스푸울이 리일러로 이동한 후 새로운 리일 스푸울이 그 자리를 차지할 수 있다.
접촉 압력은 리일 스푸울의 자중과 적절히 신장된 지지판의 대응 표면의 각도에 의하여 부여되므로 리일 스푸울과 리일 드럼 사이의 접촉 압력을 위한 부가 장치가 불필요하다.
이와 첨부 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이 설명의 세부 사항에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
도면에 개략적으로 도시된 포우트형 리일러의 주요부는 리일 드럼(10)을 포함하고, 리일 스푸울(11C) 주위에 감겨지는 종이 웨브는 종이 로울로 이송되기 전에 리일 드럼(10) 둘레의 1/4을 약간 넘게 거쳐간다. 리일 스푸울(11E)은 2개의 지지트랙(12)에 의해 지지된 상태로 회전하며, 제2포오크(13)는 리일 드럼(10)에 대하여 리일 스푸울을 압력을 가한다. 제2포오크는 또한 종이 로울이 소정 직경에 이르면 리일 드럼(10)으로부터 종이 로울을 분리시킨다.
리일 스푸울은 권취도는 상태에 따라 부호(11A, 11B, 11C, 11D 또는 11E)로 표시된다. 부호(11E)는 리일 스푸울이 지지판으로부터 분리되기 직전의 상태를 보여 주지만 여전히 지지판에 지지되어 있다. 리일 스푸울이 분리된 후, 제2포오크는 리일 스푸울에 압력을 가하여 리일 드럼과 접촉하여 물림접촉(nip contact)이 형성되도록 한다. 부호(11)는 일반적으로 리일 스푸울을 언급할때 사용되며, 특별한 위치가 지정되지는 않을 것이다.
완전히 권취된 종이 로울은 이후의 처리를 위해 지지 트랙(12)을 따라 좌측으로 이동되며, 중공축은 브리지 크레인에 의해 지지 트랙(12)의 우측 상부에 위치하는 저장 프레임(16)으로 복귀한다.
제1포오크(14)는 리일 스푸울(11)의 교환 장치를 구성한다.
리일 스푸울(11)을 교환할때, 제1포오크(14)는 상승 위치로 상승된다. 제1포오크(14)가 상승되었을때, 제1포오크(14)의 향상 및 피봇 지점(15)은 저장 프레임(16)으로부터 비어있는 리일 스푸울(11B)을 들어올리도록 선택된다. 리일 스푸울을 교환해야 할때, 제1포오크(14)에 의해 들어올려질 수 있는 지점을 향해 새로운 스푸울(11A)이 굴러갈 수 있도록, 저장 프레임의 상부 표면은 리일 스푸울의 교환 지점을 향하여 경사져 있다. 지지판(17)은 제1포오크(14)에 부착되며, 종이 로울이 만들어지는 리일 스푸울(11B-E)을 지지한다. 제1포오크(14)는 리일 스푸울(11C)의 원주가 리일 드럼(10)의 원주로 접근할 수 있도록 하강하며, 리일 드럼의 원주 속도와 거의 길게 되도록 미리 가속되어 있던 리일 스푸울(11C)이 리일 드럼(10)을 지나는 종이 웨브(W)와 접촉하여 리일 드럼의 정확한 원주 속도에 도달할때까지 리일 스푸울(11C)과 리일 드럼(10) 사이의 거리는 감소된다. 웨브(W)는 공지의 방법으로 이송될 수 있고, 새로운 리일 스푸울(11E)은 지지 트랙(12)으로 하강하여 이전의 스푸울과 대체된다. 리일 스푸울이 웨브에 압력을 가하는 단계(11C)에서 리일 스푸울이 교환되는데, 종래 기술에서는 약 30초간 기계 작동이 정지된다. 이 방법에서는, 웨브를 가격하기전에 웨브에 구멍을 뚫는 예리한 선단의 도구가 이용되거나, 웨브 모서리에 가격하는 방법을 사용하거나 또는 코드 절단 방법을 이용하여 웨브가 절단되면(종래 기술), 앞의 로울이 리일 드럼(10)과 아직 물림 접촉을 형성하고 있는 동안에도, 새로운 리일 스푸울(11C)이 웨브를 권취할 수 있다. 포켓 블로우잉(pocket blowing)에 의하여 웨브의 절단이 이루어지면(중간 또는 두꺼운 종이 등급), 권취가 완료된 로울(11E)의 물림 접촉이 먼저 분리되고, 그 이후에만 웨브가 절단될 수 있다. 어떤 경우이든 본 발명의 방법을 이용하면 최단 시간내에 교환이 가능하고 가동 정지 시간을 최소로 할 수 있다.
제2도는 리일 스푸울(11)이 지지판(17)에 지지되어 제1포오크(14)에 의해 지지 트랙(12)으로 이송되는 여러 단계(11A, 11B, 11C, 11D, 11E)를 보여 준다. 단계(11C-11E)에서의 지지판(17)의 지지 각도는, 제1포오크(14)가 하강하는 동안 스푸울(11)과 리일 드럼 사이의 접촉 압력이 필수적으로 일정하게 유지되도록 자체적으로 조절된다. 지지판(17)은 제1포오크(14)에 피봇 장착되어 있으며, 제1포오크가 하강된 위치에 있는 리일 스푸울(11E)이 로울의 지지 트랙(12)상에 있을때, 지지판(17)이 피봇 지점(18) 둘레를 회전하여, 제1포오크(14)가 트랙(12)에 지지된 리일 스푸울(11E)을 통과하여 상부 위치로 복귀 상승될 수 있는 위치로 이동하는 형상을 지닌다. 도면의 실시예에서, 지지판(17)의 피봇 이동은 피봇 지점(18)을 중심으로 지지판의 오른쪽 부분을 왼쪽 부분보다 무겁게 함으로써 이루어진다. 제1포오크가 지지 트랙(12)까지 하강되면, 지지판이 리일 스푸울의 후방으로부터 고정 위치로 기울어질때까지 제1포오크가 하향 회전을 계속하며, 따라서 제1포오크는 리일 스푸울을 지나 상승 위치로 복귀될 수 있다. 필요할 경우, 이 해결책은 기계적 운동이나 유압 운동에 의해 대치되어 동일한 결과를 낼 수도 있지만 비용이 더 들게된다. 전달비에 비례하는 축(21)에 가해지는 모우멘트를 감소시키기 위하여, 예를들면, 커넥팅 로드(23)로 피봇 지점(15)의 외측에 장착되는 동기축(21)에 의하여 제1포오크(14)가 동시에 작동하도록 설치된다. 어떤 웨브 재료에 요구되는 하중의 경감은 리일 스푸울(11B)의 베어링 하우징 바로 밑에서 제1포오크(14)의 상부에 장착되는 릴리프 실린더(22)에 의해 이루어진다. 압력은 제1포오크가 상승 위치에 있을때 설정되어 제1포오크가 상승위치로부터 하강할때는 일정하게 유지된다.
본 발명에 의해 제작된 지지판의 작동 원리는 제2도를 참조하여 상세하게 설명된다.
본 발명에 의하면 접촉 압력은 스푸울(11B-E) 자체의 무게에 의해 리일 스푸울(11)과 리일 드럼(10) 사이의 물림 접촉으로 얻어진다. 제1포오크가 하강된 상태에서 리일 스푸울(11)이 하향 이동할때 중력은 수직으로 작용하며 그 힘은 벡터(B)로 표시된다. 스푸울에 작용하는 이 힘은 2개의 성분으로 나누어지고, 그중 하나인(A)는 리일 스푸울과 리일 드럼 사이의 접촉력이다. 이 힘(A)은 리일 스푸울과 리일 드럼 사이의 접촉력이다. 이 힘(A)은 제1포오크가 완전히 하향 이동되는 동안 거의 일정하게 유지된다. 부호(C1, C2, C3)는 벡터(A)와 함께 합벡터(B)를 이루는 힘 성분의 크기를 나타낸다. 힘 성분(C1, C2, C3)은 지지판(17)의 대응 표면의 접촉각에 의해 결정되고, 이는 다시 벡터의 합 A+C=B에서 힘 성분(A)이 리일 스푸울(11)으 여러 위치에서도 언제나 거의 동일하도록 결정된다. 도면에서 선분(D)은 리일 스푸울이 지지되는 지지판의 대은 표면, 다시 말해서 벡터(C)와 직각을 이루는 위치를 나타내주는 선분이다.
접촉력(A)은 하강 단계에서는 거의 일정하게 유지된다. 지지판의 리일 스푸울을 제2포오크(13)로 이송시키는 지점에서, 지지판은 동기축(21)에 의해 기계적으로 동기화된다. 이는 제2부하가 걸렸을때 하중의 불균일을 방지하여 웨브가 균일하고 주름이 잡히지 않도록 하며, 이에 따라 가동 중지 시간을 크게 감소시킨다. 왜냐하면 권취 초기 단계에서의 결함은 권취 작동의 중단 또는 로울을 풀어낼때의 가동 중지를 유발시키기 때문이다.
본 발명은 상기에 기재된 실시예에 의해 제한을 받지 않으며 세부 사항은 발명의 범위내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 지지판은 만곡 형상일 수도 있으며, 또한 리일 스푸울의 베어링 하우징의 직경도 지지판의 상이한 지점에서 지지판의 지지 지점을 위치시킬 수 있도록 다양하게 될 수 있다. 이 방법에 의한 압력의 조절도 상기에 기재한 바와 같은 곧은 지지판의 지지각을 조절하는 것과 유사한 방법으로 가능하다.
본 발명의 개념은 다음의 특허청구 범위에 기재되어 있으며, 그 범위내에서 세부 사항을 변경시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 포우프 리일 드럼(10) 또는 이와 상응하는 리일 수단이 사용되어, 권취되어야 할 웨브(W)가 상기 포우프 리일 드럼위로 안내되고, 비어있는 새로운 리일 스푸울(11)이 리일 드럼(10)과 접촉하게 되고, 이후에 웨브(W)가 이전의 권취 완료된 리일로부터 새로운 리일 스푸울(11)로 안내되며, 리일 스푸울(11C-11E)과 리일 드럼(10) 사이의 접촉 압력이 충분히 일정하게 유지되는 웨브의 기계상 권취 방법에 있어서, a) 상승 위치에 있을때 보조 장비 없이 제1포오크(14)에 의해 비어있는 리일 스푸울(11A,11B)을 들어 올림으로써, 상기 비어있는 리일 스푸울(11A,11B)이 상기 제1포오크상으로 굴러가는 단계, b) 미리 가속된 비어있는 리일 스푸울(11B,11C)이 제1포오크(14)에 의해 안내되고 제1포오크(4)에 부착된 지지판(17)상에서 지지되며, 상기 리일 스푸울이 회전 리일 드럼(10)과 물림 접촉을 하게되며, 물림 접촉을 통해 권취되어야할 웨브(W)가 이동하여 이러한 물림 접촉부에서 리일 스푸울(11) 둘레에 권취되며, 제1포오크(14)가 상부 위치로부터 하부 위치로 이동하는 동안 충분히 일정한 접촉 압력이 유지되는 것을 보장하도록 지지판(17)의 형상이 선택되며 또한 제1포오크(14)의 하강중에 그러한 위치에 유지되는 단계, c) 리일 스푸울(11)상의 중력을 나타내는 수직 벡터(B)의 성분인 지지판의 벡터(C1,C2,C3)가, 지지판(17)의 지지 대응 표면과 리일 스푸울(11) 사이의 접촉점을 통하는 접선(D)에 대해 직각을 이루도록, 또한 수직 벡터(B)의 다른 성분인 드럼 접촉력 벡터(A)가 제1포오크(14)를 전체적으로 하강시키는 운동중에 일정하거나 또는 충분히 일정하게 유지되도록 하는 지지 각도를 지나게끔 하기 위하여 지지판(17)의 지지 대응 표면이 선택되거나 또는 디자인되며, d) 제1포오크(14)의 하강 위치에서는, 이미 리일 트랙(12)상에지지되어 있는 리일 스푸울(11)을 통과하는 위치로 지지판(17)을 회전시켜서, 제1포오크(14)가 상승 위치로 복귀 이동하게 되고, 필요하다면, 리일 스푸울을 다시 교환하여야 하고 지지판(17)이 리일 스푸울 하나를 수용할 준비가 될때 상기의 단계들이 반복되는 것을 특징으로 하는 웨브의 권취 방법.
  2. 제1항에 있어서, 피봇 지점(18)을 중심으로 한 지지판(17)의 회전이, 중력, 스프링 및/또는 유압이나 공압 실린더에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨브 권취 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 지지판(17)의 지지 표면을 만곡형으로 하고, 그리고/또는 리일 스푸울의 베어링 하우징의 직경을 달리 설계함으로써 지지판(17)의 지지 지점이 지지판의 다른 지점에 배치될 수 있도록 하고, 따라서 압력이 전체적 또는 부분적으로 조절되는 방법.
  4. 구동 리일 드럼(10)과 이에 연관된 제1포오크(14)를 포함하고, 보조 장비 없이 제1포오크(14)에 의해 들어올려질 준비가 된 비어있는 리일 스푸울(11A)을 저장하고 있는 저장 프레임(16)으로부터 비어있는 리일 스푸울(11A)을 리일 드럼(10)과 지지 트랙(12)으로 이동시키고, 최소한 권취의 마지막 단계에서는 지지 트랙상에 지지된 웨브들이 만들어지며, 리일 스푸울의 높이 위치에 무관하게 리일 드럼과 리일 스푸울 사이의 접촉 압력이 충분히 일정하게 유지되는, 초지기 또는 그에 상응하는 웨브 제조기로부터 웨브(W)를 리일 스푸울(11)에 기계상 권취시키는 장치에 있어서, 지지판(17)은 제1포오크(14)에 부착되고, 비어있는 리일 스푸울(11B,11C)은 그 위에 지지될 수 있고 제1포오크(14)를 하강시킴으로써 회전하는 리일 드럼(10)과 물림 접촉될 수 있으며, 리일 스푸울을 하강시켰을때 충분히 일정한 접촉 압력이 유지되도록 하는 형상 및 위치를 지닌 지지 대응 표면이 상기 지지판(17)에 제공되고, 리일 스푸울(11)상의 중력을 나타내는 수직 벡터(B)의 성분인 지지 플레이트 벡터(C1,C2,C3)가 지지판(17)의 지지 대응 표면과 리일 스푸울(11)사이에 있는 접촉 지점을 통과하는 접선(D)에 대해 직각이 되도록, 또한 수직 벡터(B)의 다른 성분인 드럼 접촉력 벡터(A)의 다른 성분인 드럼 접촉력 벡터(A)가 제1포오크(14)의 전체적인 하강 운동중에 일정하거나 또는 충분히 일정하게 유지되도록 하는 지지 각도를 지닌 지지판(17)의 지지 대응 표면에 의해 상기의 충분히 일정한 접촉 압력이 유지되는 것을 특징으로 하는 웨브의 권취 장치.
  5. 제4항에 있어서, 지지판(17)의 적절한 지지 대응 표면이나 다른 수단을 선택함으로써 접촉 압력이 각각의 종이 등급에 적절하도록 선정되는 것을 특징으로 하는 웨브의 권취 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 지지판(17)이 교환 가능하거나 또는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 웨브의 권취 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 새로운 리일 스푸울(11A)이 권취를 위하여 들어올려졌을때, 이전의 리일 스푸울 자리로 굴러가도록 저장 프레임(16)의 표면이 제1포오크(14)를 향하여 경사진 것을 특징으로 하는 웨브의 권취 장치.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 피봇 지점(18)을 중심으로 하는 지지판(17)의 회전이, 중력, 지지판의 무게 중심, 스프링 및/또는 유압이나 공압 실린더에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨브의 권취 장치.
  9. 제4항 또는 제5항에 있어서, 지지판(17)의 지지 표면은 압력을 조절하기 위하여 지지판(17)의 무게중심을 선택할 수 있도록 만곡 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨브 권취 장치.
  10. 제4항 또는 제5항에 있어서, 압력을 조절하기 위하여 리일 스푸울의 베어링 하우징의 직경이 적절히 선택되는 것을 특징으로 하는 웨브 권취 장치.
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