FI71708C - Upprullningsanordning. - Google Patents

Description

RULLAINLAITE - UPPRULLNINGSANORDNING „ n n / I / Uo

Keksintö kohdistuu laitelmaan rullien muodostamiseksi leikkaamalla laitelmaan ylhäältä päin tuotavaa leveää rainaa tämän pituussuunnassa ja rullaamalla leikatut rainaosuudet samanaikaisesti ja samaan pyörimissuuntaan useaan rullaan, jolla rullalla on sekä tukitelan tuottama kehäkannatus että kannatusvarren tuottama keskiökannatus, ja jossa laitelmassa rainaosuutta ohjaa ainakin yksi tela.

Rullaimesta, jossa paperiraina leikataan pituussuunnassaan ja samanaikaisesti rullataan useampaan rullaan, käytetään myös nimitystä pituusleikkuri. Tunnetuissa pituusleikkureis-sa muodostettavat rullat tuetaan kehältään yhteistä tukite-laa vastaan. Rullien tuenta- ja käsittelylaitteiden takia ei vierekkäisistä rainaosuuksista voida muodostaa vierekkäisiä rullia, vaan muodostettavat rullat on jaettava kahteen eri puolille tukitelaa sijoitettuun ryhmään. Eri rullaryhmiin menevät rainaosat joutuvat tällöin seuraamaan yhteistä tukitelaa eripituisen matkan, minkä vuoksi rullaustulos on erilainen eri ryhmissä. Tämä ongelma on pystytty ratkaisemaan käyttämällä kahta vierekkäistä tukitelaa, kuten esimerkiksi patenttijulkaisussa US 2 460 694 esitetyssä rullai-messa. Tällöin on saavutettu sekä yhtäsuuret rainan ja tuki-telojen väliset kosketuskulmat että samansuuntainen rullaus-suunta kaikissa rullissa. Samansuuntainen rullaussuunta on rullien jatkokäsittelyn kannalta tärkeää, koska rullien pakkaamisessa on rullaussuunta otettava huomioon. Jos rullain tuottaa eri suuntiin rullattuja rullia, on joko järjestettävä kaksi erilaista pakkauslinjaa tai käännettävä toisen ryhmän rullia 180° ennen kuin ne toimitetaan pakkaukseen .

Toinen tärkeä tekijä rullaimessa on rullanmuodostuksen optimaalinen säätö. Suuren paperirullan muodostaminen on teknisesti valkea operaatio. Virheellinen jännitysjakautuma rullassa voi johtaa rullauksen täydelliseen epäonnistumiseen. Rullaustekniikassa tunnetaan useita ilmiöitä, jotka joko tekevät muodostetun rullan käyttökelvottomaksi tai alentavat 2 71708 sen arvoa huomattavasti. Rullaustoiminnan hallitseminen tulee sitä vaikeammaksi mitä suuremmaksi rulla tehdään. Rullien ostajat haluavat kuitenkin niin suuria rullia kuin suinkin on mahdollista. Esimerkiksi painotuotteita painettaessa jokainen rullanvaihto aiheuttaa huomattavia tuotanto- » häiriöitä ja alentaa täten tuotantoprosessin taloudellisuutta huomattavasti. Tämän vuoksi on pyrittävä valmistamaan mahdollisimman suuria rullia, jopa rullaustoiminnan epäonnistumisen riskin kasvamisen kustannuksella. Jos esimerkiksi muodostetun rullan halkaisija pystytään nostamaan arvosta 1 m arvoon 1,25 m, rulla sisältää yli 50 % enemmän rainaa. Tämän vuoksi on erittäin tärkeää, että rullaustoi-minta pystytään hallitsemaan niin hyvin, että entistä suurempien rullien tuottaminen tulee mahdolliseksi.

Kun raina tuodaan rullaimeen ylhäältä päin, on rainan tarkkailu rullausprosessin aikana ja rainan vienti rullauskoh-teisiin rullauksen alkaessa huomattavasti helpompaa kuin rullaimessa, jossa raina tulee alhaaltapäin rullauskohtei-siin.

Rullan muodostamiseen vaikutetaan yleensä säätämällä rullan kehällä vaikuttavaa viivapainetta eli sitä voimaa, jolla muodostettavaa rullaa painetaan tukitelaa vastaan. Keksinnön tarkoituksena on luoda sellainen rullain, jossa tämä säätö normaalitapauksessa tapahtuu automaattisesti pelkästään rul-laimen rakenteen seurauksena ja jossa vain siinä tapauksessa, että rullan normaalikäytöstä poiketaan, tarvitsee käyttää ulkopuolisia rullan viivapaineeseen vaikuttavia voimalähteitä. Keksinnön tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimuksesta 1. Rakentamalla rullain tällä tavoin saavutetaan haluttu itsesäädettävyys, mutta ei suljeta pois sitä mahdollisuutta, että rullausprosessiin tarvittaessa voidaan vaikuttaa myös ulkopuolisin keinoin. Keksinnön ydin on siinä, että pelkästään laitelman rakennegeometrian avulla päästään edulliseen kuormitusjakautumaan, joka automaattisesti säätää kehäkuormituksen ja keskiökuormituksen välistä 3 71708 suhdetta siten, että päästään optimaaliseen rullaustulok- seen. Keksintö on ajateltu lähinnä täytetyn tai päällystetyn painopaperin rullaamiseen. Tällaisen paperin tiheys on noin 1...1,25 kg/dm3. Rullattaessa tällaista paperia päästään optimaalirullaustulokseen aina rullahalkaisijaan 1,25 m * saakka. Jos rullataan paperia, jonka tiheys on suurempi, rullaimen geometriaa olisi muutettava siten, että suurempi osa rullan painosta tasapainotetaan keskiökannatuksella. Jos taas rullataan paperia, jonka tiheys on pienempi, rullaimen geometriaa olisi muutettava siten, että kehäkannatuksen suhteellinen osuus kasvaa. Käytännössä on kuitenkin laiteitaan rakenteen muuttaminen hankalaa, joten käyttökelpoisempi tapa on käyttää ulkopuolisia apuvoimia vastaavan kuormaja-kautuman muutoksen aikaansaamiseksi.

Patenttijulkaisussa US 3 188 016 on esitetty rullainraken-nelma, jonka mittasuhteet muistuttavat keksinnön mukaisen laitteen mittasuhteita. Tunnetussa laitteessa ei kuitenkaan millään tavalla pyritä siihen, että rullaintoiminta olisi itsesäädettävä, vaan päin vastoin pyritään siihen, että muodostettavaa rullaa kuormittavia työsylintereitä käyttämällä viivapaine pidetään rullan ja tukitelan kosketuspis-teessä vakiona. Sitä paitsi tunnetussa laitteessa eri ryhmien rullat rullataan eri suuntiin ja lisäksi rainan ja tukitelojen välinen kosketuskulma on erilainen eri rulla-ryhmille. Näin ollen tällä tunnetulla laitteella ei ole pyritty eikä myöskään pystytä saavuttamaan keksinnön tarkoitusta.

Eräässä suositussa keksinnön sovellutusmuodossa laitelman rakennegeometriaa on siten sovellettu, että rullauksen loppuvaiheessa keskiökannatus on ainakin 150 % kehäkanna-tuksesta. Tähän tulokseen päästään esimerkiksi, jos tukitelan keskipiste ja keskiökannatuksen aikaansaavan tukivarren kääntöpiste ovat samassa vaakatasossa ja kääntöpis-teen etäisyys tukitelan keskiöstä on 70 % valmiin rullan halkaisijasta tukitelan halkaisijan ollessa 60 % ja tuki- 4 71708 varren pituuden ollessa 70 % mainitusta halkaisijasta.

Optimaalisen rullaustuloksen saavuttamiseksi on tärkeää, että rullainlaitelma on kokonaisuudessaan suunniteltu siten, että paras mahdollinen rullaustulos saavutetaan. Näin ollen on keksintöä sovellettaessa tärkeää, että rainaosuuksien kosketuskulmat eri teloihin ovat kaikille muodostettaville rullille yhtä suuret. Yksinkertaisin ratkaisu on, että laitelmassa on kaksi samaan suuntaan pyörivää tukitelaa sekä näiden lisäksi aputela, jonka yli toiselle tukitelalle tarkoitettu rainaosuus johdetaan. Tällöin rainaosuuden kosketuskulma tukitelaan tai toisen rainaosuuden tapauksessa tuki- ja aputelayhdistelmään on ainakin pääasiallisesti yhtä suuri. Tällä tavalla saadaan samanlainen rullaustulos kaikissa samanaikaisesti muodostetuissa rullissa.

Keksintöä sovellettaessa on edullista, että laitelman kaikki painavat osat laakeroidaan laitelman lattiatasoon. Näin ollen esimerkiksi rullien kannatusvarret, tukitelat ja niiden välissä oleva aputela voidaan kaikki laakeroida samaan tasoon. Kokemusperäisesti on todettu, että optimaalinen tukitelan halkaisija painopaperia rullattaessa on noin 750...800 mm. Keksinnön mukaisessa laitelmassa käytetty aputela voi olla tukiteloja pienempi, jolloin sen valmistaminen myös tulee halvemmaksi, mutta sitä ei saa tehdä niin pieneksi, että sen pyörimisnopeus tulee liian korkeaksi. Telan pyörimisnopeus ei saisi nousta korkeammalle kuin 75 % sen ominaistaajuudesta.

Lisäksi voidaan rullausprosessiin vaikuttaa käyttämällä rullien keskikohtaan vaikuttavaa kiertomomenttia. Varsinkin aksiaalisuunnassa pitkien rullien keskikohtaan voidaan vaikuttaa painotelalla tai painotelayhdistelmällä, jonka avulla varsinkin rullauksen alkuvaiheessa esiintyvä rullan taipuminen eliminoidaan. Sekä kiertomomentin että painotelan käyttö on sinänsä ennestään tunnettu.

5 71708

Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa - Kuvio 1 esittää kaavioimaisesti keksinnön mukaista rullainta muodostettavien rullien aksiaalisuunnassa katsottuna, - Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen rullaimen oikeanpuolista rullausasemaa, johon on lisätty muutamia rullausprosessissa mahdollisesti käytettäviä lisälaitteita,

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisessa rullaimessa vaikuttavia staattisia voimia.

Piirustuksessa tarkoittaa 1 rullattavaa rainaa, joka johdetaan muutamien ohjaustelojen 2 yli leikkauslaitteeseen 3, jossa pyörivät leikkuuterät leikkaavat rainaa 1 useaan osaan, joista kaksi vierekkäistä osaa 1a ja 1b on esitetty kuviossa 1. Rainaosa 1a kulkee aputelan 4 kautta oikeanpuoleiselle tukitelalle 5a, kun taas rainaosa 1b viedään suoraan vasemmanpuoleiselle tukitelalle 5b. Tukitelat 5a ja 5b pyörivät samaan nuolen 6 osoittamaan suuntaan. Tukiteloja vastaan kannatettuina muodostetaan rullat, jotka saavat kehäkannatusta tukiteloista ja samanaikaisesti keskiökanna-tusta kannatusvarsista, joihin rullien keskiakseli on tuettu. Jokainen muodostettava rulla pyörii kahden tukivarren 8 kannattamana ja rullan saavuttua halutun halkaisijan rulla nostetaan laitelman lattiatasolle 9 kääntämällä tukivarret 8 työsylintereiden 10 avulla poispäin rullan tukitelasta. Tällöin tukivarret 8 kiertyvät laakeripisteensä 11 ympäri. Jokainen kannatusvarsi 8 on kiinnitetty rullien aksiaalisuunnassa siirrettävään kelkkaan 12. Kelkkoja siirtämällä säädetään tukivarsien välistä etäisyyttä haluttua rullapituutta vastaavaksi. Rullan normaali aksiaalipituus on yleensä noin 1 m, mutta joskus kelataan myös rullia, joiden aksiaalipituus on vain 40 cm, kun taas euurin käytännössä tarvittava rullan aksiaalipituus on hieman yli 260 cm. Näin pitkän täysimittaisen rullan paino on noin 4 tonnia.

6 71708

Tukitelat 5a ja 5b sekä aputela 4 on laakeroitu samaan tasoon kuin tukivarret 8 eli laitelman lattiatasoon 9. Telojen laakerointia ei ole esitetty tarkemmin, vaan se on vain hahmoteltu laakerien 13 avulla. Rainaosuuden 1b koske-tuskulma tukitelaan 5b on a ja rainaosuuden 1a kosketuskulma aputelaan 4 on b ja sen kosketuskulma tukitelaan 5a on c. Jotta rullaustulos molemmissa rullissa 7 olisi samanlainen, on rainaosuuksien kosketuskulmat teloihin järjestetty siten, että a s b + c.

Kuviossa 2 on esitetty muutamia lisälaitteita, joiden avulla voidaan vaikuttaa sinänsä tunnetulla tavalla rullaustulok-seen. Tiedetään, että rullan keskiakseliin välitetty kierto-momentti vaikuttaa edullisesti rullaustulokseen. Yleensä pyritään siihen, että ylläpidetään koko rullauksen ajan vakiomomenttia. Käytetty kiertomomentti on yleensä sitä suurempi mitä suurempi rullan aksiaalinen pituus on. Kierto-momentin välittämiseksi rullan akseliin käytetään tukivarsi-kelkkaan 12 kiinnitettyä moottoria 14, joka voimansiirtohih-nojen 15 ja kannatusvarsien 8 laakerointipisteeseen järjestettyjen hihnapyörien 16 avulla siirtää kiertomomenttia rullan 7 keskiakseliin kytkettyyn elimeen 17. Rullan keski-akseli on yleensä kartonkihylsy, mutta myös teräsakselia voidaan käyttää.

Rullan 7 ollessa rullauksen alkuvaiheessa pieni on sen jäykkyys varsinkin silloin, kun rullan aksiaalipituus ei ole tavattoman lyhyt, niin pieni, että se pyrkii taipumaan suunnassa tukitelasta poispäin siihen vaikuttavien voimien aiheuttaman kuormituksen takia. Tämä on yleinen ongelma rullia muodostettaessa käyttämällä rullan akselin päissä vaikuttavaa kuormitusta. Rullan taipuma kompensoidaan käyttämällä rullan keskiosassa painotelaa tai painotelayhdistel-mää 18, joka kuormittaa rullaa 7 suunnassa tukitelaan päin. Rullan saavutettua riittävän jäykkyyden painotelakuormitus ja myös itse painotela poistetaan. Esitetyssä sovellutusmuo-dossa painotelanyhdistelmä 8 liikkuu suoraviivaisten johti- 7 71708 mien 19 varassa ja koko johdinrakennelma on kääntövarren 20 avulla käännettävissä kokonaan pois rullan 7 läheisyydestä.

Kuviossa 3 on esitetty miten rullaan 7 vaikuttavat staattiset voimat jakautuvat. Rullan paino P jakautuu kahteen painokomponenttiin, joista toinen P1 vastaa rullan kehäkan-natusta ja toinen P2 vastaa rullan keskiökannatusta. Kuten kuviosta 3 käy ilmi, on voimien P1 ja P2 välinen suhde riippuvainen rullan kannatusvarren 8 kaltevuuskulmasta d. Valitsemalla laitelman mittasuhteet aikaisemmin selostetulla tavalla tullaan siihen tulokseen, että rullauksen loppuvaiheessa voima P2 on huomattavasti suurempi kuin P1. Voiman P2 pitäisi mieluimmin olla ainakin 150 % voimasta P1. Paras tulos saavutetaan, jos kannatusvarren laakerointipiste 11 ja tukitelan 5 laakeri 13 ovat samassa tasossa 9a ja samanaikaisesti tukitelan halkaisija E on 60 % valmiin rullan halkaisijasta D ja tukivarren pituus L on 70 % halkaisijasta D sekä lisäksi rullan kannatusvarren 8 laakerointipisteen 11 ja tukitelan 5 keskipisteen välinen etäisyys F on myös 10 % halkaisijasta D. Tällä rakennusgeometrialla saavutetaan optimaalitulos kelattaessa aikaisemmin mainittua painopape-rilaatua. Tulos on edelleen hyvä, vaikka voimien P2 ja P1 välinen suhde poikkeaa noin 10 % mainitun optimaalimitoituk-sen antamasta tuloksesta, mutta mieluimmin saisi poikkeama optimaalijakautumasta olla korkeintaan 5 %.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

8 PATENTTIVAATIMUKSET 717 0 8

1. Laitelma .rullien muodostamiseksi leikkaamalla laitelmaan ylhäältä päin tuotavaa leveää rainaa (1) tämän pituussuunnassa ja rullaamalla leikatut rainaosuudet (1a, 1b) samanaikaisesti ja samaan pyörimissuuntaan useaan rullaan (7), jolla rullalla (7) on sekä tukitelan (5a,5b) tuottama kehä-kannatus että kannatusvarren (8) tuottama keskiökannatus, ja jossa laitelmassa rainaosuutta (1a,1b) ohjaa ainakin yksi tela (4,5a,5b), tunnettu siitä, että laitelman mittasuhteet on siten valittu, että muodostuvassa rullassa (7) kehäkannatuksen ja keskiökannatuksen välinen suhde muuttuu oleellisesti rullan läpimitan kasvaessa pelkästään laitelman rakennegeometrian seurauksena ja ilman ulkopuolista kannatukseen vaikuttavaa voimansiirtoa, ja että tämän muutoksen takia rullan (7) keskiökannatus on sen kehäkannatusta huomattavasti suurempi rullauksen loppuvaiheessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että rullauksen loppuvaiheessa keskiökannatus on ainakin 150 % kehäkannatuksesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että ylhäältä päin tuotavan rainan (1) rainaosuus (1a, 1b) on kosketuksessa sitä (1a,1b) ohjaavaan telaan (4,5a,5b) tietyssä kosketuskulmassa (b,a,c).

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että siinä on kaksi samaan suuntaan pyörivää ohjaavaa tukitelaa (5a, 5b) sekä aputela (4), että toiselle tukite-lalle (5a) johdettu rainaosuus (1a) kulkee ensin aputelan (4) yli, ja että yhden rainaosuuden (1b) kosketuskulma (a) tukitelaan (5b) ja toisen rainaosuuden (1a) kosketuskulma (b,e) tuki- ja aputelayhdistelmään (4, 5a) ovat kaikissa samanaikaisesti tapahtuvissa rullaussuorituksissa ainakin pääasiallisesti yhtä suuret. 9 71 708

5. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen laitel-ma, tunnettu siitä, että aputela (4) on tukitelojen (5a, 5b) välissä pääasiallisesti samassa tasossa kuin tukitelat ja mieluimmin koko laitelman yhteisessä lattiatasossa (9).

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että aputela (4) on läpimitaltaan tukiteloja (5a, 5b) jonkin verran pienempi.