FI111537B - Menetelmä viivakuorman vaihtamiseksi rullaimella - Google Patents

Description

1 111537

Menetelmä viivakuorman vaihtamiseksi rullaimella Tämän keksinnön kohteena on menetelmä viivakuorman vaihtamiseksi paperirainan rullaimella. Rullain käsittää pääasiassa alkurullauslaitteen, 5 rullausakselin, rullaussylinterin ja kuormituslaitteen. Viivakuormalla tarkoitetaan sitä rullauksessa tarvittavaa voimaa, joka kuormittaa rullaus-akselille muodostuvaa paperirullaa. Mainittu rullauksessa tarvittava voima tuodaan rullausakselille tehtävälle rullalle pääasiallisesti rullaus-sylinterin välityksellä siten, että tarvittava voima, viivakuorma syntyy 10 mainitun rullaussylinterin ulkokehän ja muodostuvan rullan ulkokehän välisen nipin välityksellä, kun alkurullauslaitteessa ja kuormituslait-teessa rullausakselin päätyihin vaikuttavilla voimalaitteilla ainakin pääasiallisesti aikaansaadaan mainitun nipin kuormitus. Alkurullauslaitteessa tapahtuu rullan pohjaosan muodostaminen rullausakselille, 15 jonka jälkeen rullausakseli siirretään kuormituslaitteeseen rullattavaksi täydeksi paperirullaksi.

Nippiä kuormittavaa voimaa voidaan säätää alkurullauslaitteen ja kuormituslaitteen aseman perusteella johdetuilla ohjaussignaaleilla 20 siten, että nipin kuormitus on riippuvainen ennaltamäärätyllä tavalla mahdollisesta alkurullauskulmasta, kasvavan rullan säteestä, tai ajasta, eli viivakuorma muuttuu jonkin mitattavan tekijän funktiona. Siinä siirto-vaiheessa, jossa rullausakseli ja sille muodostettavana oleva rulla siirretään mainitun alkurullauslaitteen tai vastaavan kannatuksesta ja 25 kuormituksesta kuormituslaitteen kuormitukseen, syntyy viivakuormaan usein voimapiikki, joka häiritsee rullaustapahtumaa.

• ♦

Kyseessä olevaa rullainta käytetään yleisesti mm. paperikoneesta tai paperin jälkikäsittelylaitteesta tulevan paperirainan kiinnirullaukseen.

30 Kyseessä on jatkuvatoiminen rullain, jossa rullataan peräkkäin konerullia. Täyden rullan tultua täyteen vaihdetaan raina kulkemaan uudelle rullausakselille. Raina rullataan rullausakselin ympärille ja rullaimessa vähitellen täyteen mittaan kasvavaa rullaa painetaan kuormituslaitteella rullaussylinteriä vasten, jonka yli raina tietyssä sektorissa kulkee ja jota 35 pyöritetään haluttua rainan nopeutta vastaavalla kehänopeudella. Ennen rullan valmistumista uusi rullausakseli voidaan tuoda alkurullaus-laitteella ajonopeuteen kiihdytettynä nippikosketukseen rullaussylinterin kanssa niin, että sekin saa vastaavan kehänopeuden. Heti kun paperi- 2 111537 rulla on saavuttanut halutun läpimitan, se siirretään eroon rullaussylin-teristä. Tällöin sen pyörimisnopeus alkaa hidastua, mikä aiheuttaa sen, että uuden rulla-akselin ja valmiin rullan väliin muodostuu rainalenkki. Tämä lenkki ohjataan esim. paineilmasuihkulla kiertymään uuden rulla-5 akselin ympärille, jolloin se repeää irti valmiista rullasta. Tunnetaan myös muita vaihtotapoja.

Kuormituksen vaihtelujen johdosta em. siirtovaiheessa esiintyy varsinkin suurilla nopeuksilla rullattaessa ongelmana se, että rullien sisäker-10 roksiin muodostuu rynkkyjä niin, että rullien pohjaosa menee hylkypaperiksi. Hylkyyn menevän paperin osuus saattaa olla jopa 2-3 %, mikä aiheuttaa paperitehtaalle huomattavia taloudellisia menetyksiä.

Tunnettu menetelmä viivakuorman vaihtamiseksi rullaimella esitetään 15 esimerkiksi patentissa FI-71107, jota vastaa US-patentti 4634068. Tässä toisiohaarukat ajetaan päin ensiöhaarukoissa alkurullattavaa rullausakselia siten, että haarukat törmäävät rullausakseliin. Viivakuormaa hallitaan tässä siirtovaiheessa laskemalla tasaisesti ensiöhaaru-koiden aiheuttamaa kuormitusta ja nostamalla samalla tasaisesti toisio-20 haarukoiden kuormitusta, jolloin summaviivakuorma pysyy oleellisesti samana. Törmäyksestä rullausakseliin aiheutuu kuitenkin aina selvä viivakuormapiikki. Näinollen häiriön aikaansaa kuormituksen vaihdon lisäksi myös kuormituslaitteen siirto asemaan, jossa se voi vastaanottaa rullan alkurullauslaitteelta, ja tämä viimeksimainittu tekijä pääsee vai-25 kuttamaan kuormituksen siirrossa, vaikka viivakuormaa pystyttäisiinkin hallitsemaan hyvin siirtovaiheessa kuormituksen aikaansaavia toimilaitteita ohjaamalla.

Esimerkiksi yleisesti käytössä olevassa rullaintyypissä on koneen pi-30 tuussuunnassa (konesuunnassa) liikuteltavat rullausvaunut, jotka toimivat kuormituslaitteena muodostettaessa rulla loppuun alkurullauksen ;· jälkeen. Vaunuissa on ohjainleuat, jotka painavat rullausakselia pää dyistä kohti rullaussylinteriä. Ohjainleuat painavat rullausakselia voimalla, joka määräytyy rullausvaunujen liikutteluun käytettyjen toimilaittei-35 den voiman mukaan. Kun toimilaitteilla ajetaan vaunu kiinni rullausakseliin, on niissä aina liikkeen varmistamiseksi tietty paine, joka aiheuttaa ’’kuormitusiskun” ohjainleukojen koskettaessa rullausakseliin.

111537

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan välttää rullausakseliin kohdistuva ylimääräinen kuormitus siinä vaiheessa, kun rullausakseli siirretään alkurullauslaitteesta sen kuormituslaitteen kuormitukseen, jonka avulla suurin osa rullasta muodostetaan. Keksinnön mukaiselle 5 menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä rullausakselin vaihdossa ilmenevä kuormituksen vaihtelu saadaan olennaisesti entisestäänkin minimoitua 10 ja siten paperirullista tulee tasalaatuisia mm. jatkojalostusprosesseja silmälläpitäen. Keksintö perustuu ohjainleukojen asentojen tai aseman säätöön ja kuormituslaitteen voiman säätöön ennen siirtovaihetta siten, että kuormituspiikkiä ei synny.

15 Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää selostetaan esimerkin avulla viittaamalla seuraaviin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää esimerkinomaisesti erästä rullaintyyppiä sivukuvan-tona, 20 kuva 2 esittää tekniikan tason mukaisia kuormituspaineita siirtovaiheessa, kuva 3 esittää kaavamaisesti menetelmän ensimmäistä suoritus-25 muotoa, ja • · < kuva 4 esittää kaavamaisesti menetelmän toista suoritusmuotoa.

Tässä tapauksessa keksinnön mukaista menetelmää toteutetaan kuvan 30 1 mukaisella rullaimella, jossa edellä mainitun patentin FI-71107 ensiö- haarukoita vastaavat alkurullauslaitteen 9 lukitusleuat 3 ja toisiohaaru-koita vastaavat rullausvaunuihin 6 kääntyviksi pystytasossa nivelöidyt toisioleuat 8, joista rullaussylinterin 4 puoleinen on lukitusleuka ja rul-lausakseiin päädyn toisella puolella oleva on ohjainleuka. Rullausvau-35 nut 6 liikkuvat pitkin johdekiskoja lineaarilaakereiden ja rullan kuormituksen aikaansaavien hydraulisylinterien 11 avulla, joista jäljempänä käytetään nimitystä kuormitustoimilaite. Kuormituslaite, jolla rullaa kuormitetaan rullaussylinteriä 4 vasten, muodostuu hydraulisylintereistä 111537 11 ja mekanismista, jolla hydraulisylinterit 11 ovat voimaa välittävässä yhteydessä rullausakselin 1 päätyihin, tarkemmin sanoen mllausakselin laakeripesiin. Mekanismi, jolla hydraulisylinterien voima välitetään rullausakselin päätyihin, muodostuu tässä tapauksessa rullausvaunuista 6 5 ja ohjainleuoista 8. Rullan halkaisijan mittausta varten rullausvaunut 6 on varustettu asemanmittauslaitteilla, jotka on sijoitettu koneen kummallekin puolelle. Rullaa kannatetaan rullaimessa tunnetulla tavalla rullausakselin 1 päädyistä, jotka ovat rullauskiskojen 5 tai vastaavien tukielementtien kannatuksella.

10

Kuvan 1 mukaisesti rullausakselin vaihdon alkutilanteessa alkurullaus-laite 9 on yläasennossa ja alkurullauslaitteen lukitusleuat 3 ovat auki. Alkurullauskäytön kytkin on myös auki. Rullausakselivarastossa on tyhjä rullausakseli 1 alaslaskuvarsien 2 poimittavaksi.

15

Rullausakseli 1 tuodaan alas alaslaskuvarsilla 2 alkurullauslaitteeseen 9. Alkurullauslaitteen leuat 3 lukittuvat automaattisesti heti, kun rullaus-akseli 1 on alhaalla alkurullauslaitteen 9 leuoissa 3. Alkurullauskäytön kytkin suljetaan ja se siirtyy ryöminnälle. Tyhjä rullausakseli 1 kiihdyte-20 tään ratanopeuteen ja alkurullauslaitetta 9 käännetään tietty matka, esim. tiettyyn kulma-asentoon rullaussylinterin 4 suhteen tai niin, että rullausakseli 1 laskeutuu kiskoille. Nippi rullaussylinterin 4 ja rullausakselin 1 välillä sulkeutuu automaattisesti kääntöliikkeen aikana. Rullaus-vaunut 6 siirretään vaihtopositioon, kun paperirulla on saavuttanut halu-25 tun läpimitan. Rulla siirretään näin irti rullaussylinteristä 4. Raina vaih-.· detaan uuden rullausakselin 1 päälle jollain sopivalla tavalla.

Täyden rullan 7 pysäyttäminen tapahtuu jarruttamalla. Kun rulla 7 on pysähtynyt, jarrutus lakkaa. Rullausvaunujen 6 ohjainleuat 8 ja lukitus-30 leuat 8 kääntyvät automaattisesti alas, jolloin täysinäinen rullausakseli 1 vierii kiskoja 5 pitkin pysäyttimelle, josta se voidaan siirtää nosturilla pois koneelta.

Sinä aikana, kun täyttä rullaa 7 siirretään pois koneelta, raina rullautuu 35 alkurullauslaitteessa 9 olevan rullausakselin 1 päälle, ja rullaa kuormitetaan rullaussylinteriä 4 vasten alkurullauslaitteen 9 toimilaitteilla, jotka vaikuttavat lukitusleukojen 3 kautta rullausakselin 1 päätyihin. Seuraa-vassa vaiheessa alkurullauslaite 9 käännetään alas kiskoille 5, jos 5 111537 vaihto on suoritettu rullausakselin ylemmässä kulma-asemassa, ja rul-lausvaunut 6 ohjataan kohti alkurullauslaitteessa 9 kiskojen 5 päällä olevaa rullausakselia 1.

5 Kuvassa 2 on esitetty alkurullauslaitteen 9 kuormituksesta vastaavien toimilaitteiden painetasot ja rullausvaunujen kuormituksesta vastaavien kuormitustoimilaitteiden 11 painetasot eräässä siirtovaiheessa. Ohjain-leuat 8 on käännetty rullausvaunuissa 6 olevilla toimilaitteilla 10 ylös, jolloin ohjainleuka törmätessään rullaussylinteriin aiheuttaa kirjaimella P 10 merkityn painepiikin ja vastaavan kuormituspiikin rullaimessa.

Keksinnössä kuormituslaitteen kosketus rullausakseliin tapahtuu kuor-mitusvoimattomasti, t.s. kuormitustoimilaitteissa 11 ei ole viivakuorman aikaansaavaa voimaa.

15

Keksinnön ensimmäisen vaihtoehdon mukaan (kuva 3) vaunuja 6 ohjataan rullausakselia 1 kohti hyvin pienellä nopeudella ohjainleuat 8 ylhäällä ja vaunut 6 pysäytetään noin 10 mm ennen kuin ohjainleuat 8 saavat kosketuksen alkurullauslaitteessa 9 olevaan rullausakseliin 1.

0 Tässä vaiheessa, kun ohjainleuat 8 eivät vielä kosketa rullausakselia 2, kytketään paine pois kuormitustoimilaitteista 11 ja niiden kammiot ovat venttilien kautta avoimina tankkilinjoihin. Odotetaan niin kauan, että rai-narullan R halkaisija kasvaa siten, että rullausakselin 1 pääty siirtyy kiinni ohjainleukaan 8 ja alkaa liikuttaa rullausvaunuja 6 mukanaan.

25 Tämä voidaan havaita rullausvaunujen 6 asematiedosta, esim. aseman ilmoittavalla anturilla. Tällöin rullausvaunujen 6 lukitusleuat 8 voidaan nostaa ylös rullausakselin 1 päätyjen vastakkaiselta puolelta, jolloin ne sulkeutuessaan lukitsevat rullausakselin 1 rullausvaunuihin 6. Samalla voidaan kytkeä paine kuormitustoimilaitteisiin. Viivakuorman vaihto ta->0 pahtuu esim. julkaisun FI-71107 ja kuvan 2 periaatteen mukaan siten, että alkurullauslaitteen 9 aiheuttamaa kuormitusta vähennetään tietyltä aloitustasolta nollatasolle samanaikaisesti kun rullausvaunujen kuormitusta lisätään, kunnes kuormitus on saman suuruinen kuin alkurullauslaitteen 9 kuormitus ennen vaihdon aloittamista, ts. kokonaiskuormitus 35 säilyy vakiona. Periaate on siis sama kuin kuvassa 2, mutta kuormitus-laitteen kuormituksen ja sen seurauksena viivakuorman nosto alkaa nollasta. Mitään viivakuormapiikkiä ei muodostu, koska ohjainleukoja 8 111537 ei ajeta rullausakselia päin, vaan rainarulla saa vapaasti kasvaa kiinni rullausvaunuihin 6.

Toisen vaihtoehdon mukaan (kuva 4) rullausvaunut 6 ajetaan kuormi-5 tuksensiirtoasemaan sekä ohjainleuat että lukitusleuat ala-asennossa. Ohjausvaunut siirretään paikkasäädöllä oikeaan kohtaan siten, että leuat sulkeutuvat tampuuritelan 1 päätyjen molemmille puolille. Kun leuat 8 sulkeutuvat, kuormitustoimilaitteiden 11 voimaksi asetetaan 0 N, jolloin kosketus rullausakseliin 1 tapahtuu ilman kuormitusvoimaa, ja 10 kuormituspiikkiä ei esiinny. Käytännössä rullausvaunut 6 asetetaan voimasäädölle ja voimaohjeeksi annetaan 0 N. Kuormitus nostetaan tämän jälkeen samoin kuin edellä.

Molemmissa vaihtoehdoissa kuormitusvoimat voidaan rampitaa puh-15 taasti nollasta viivakuormavoimaan kuormituslaitteella ja viivakuorma-voimasta nollaan alkurullauslaitteella. Kummatkin voimat voidaan muuttaa tasaisesti, jolloin niiden yhteisvaikutusta ajan funktiona esittävä summaviivakuorman kuvaaja on myös suora.

20 Kun käytön kuorman vaihto on tehty, alkurullauskäytön kytkin aukeaa automaattisesti ja käyttö pysähtyy. Alkurullauslaitteen 9 lukitusleuat 3 avataan ja se ohjataan ylös vaihdon alkuasentoon. Alkurullauslaite 9 on tällöin valmis ottamaan vastaan uuden rullausakselin rullausakseliva-rastosta seuraavaa vaihtoa varten.

25

Rullaimen toimintaa ohjataan ohjausjärjestelmällä, joka perustuu sinänsä tunnettuun ohjelmoitavaan ohjauslogiikkaan tai muuhun vastaavaan ohjausjärjestelmään, jolla em. säädöt voidaan toteuttaa. Rullausvaunu-jen 6 liikettä voidaan ohjata tarkasti paikkasäädöllä, jolloin ne ja niissä 30 olevat ohjainleuat 8 ovat tarkasti asemoituja rullausakseliin 1 nähden ennen niiden kosketusta rullausakseliin ja kuormituksen nostoa.

On selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Edellä esitetyssä rullaintyypis-35 sä on rullaimen rungon molemmilla sivuilla rullausvaunu 6, joka liikkuu lineaarisesti ja on kuormitusvoimaa välittävässä yhteydessä rullausakselin 1 vastaavaan päätyyn. Sekä rullaussylinteriä 4 että rullausakselia 1 pyöritetään rullauksen aikana, eli kysymyksessä on keskiökäyttö- 111537 avusteinen rullain. Rullaintyyppi ja/tai rullaimen yksityiskohdat voivat kuitenkin olla erilaiset kuin edellä on mainittu. Rullain voi olla esimerkiksi pintavedolla toimiva, jolloin esimerkiksi vain rullaussylinteri 4 on käytetty. Yhteistä kaikille rullaimille, joissa keksintöä voidaan soveltaa, 5 on se, että siinä on kuormituslaite, joka ajetaan kosketuksiin rullausak-, selin kanssa siinä vaiheessa, kun rullausakselin ympärille on jo rullau- tunut paperirainaa alkurullauksessa. Vaihdon hetki voidaan valita myös niin, että pääosa rullauksesta tehdään alkurullauslaitteella ja vasta hieman ennen rullanvaihtoa vaihdetaan rulla kuormituslaitteille. Alkurul-10 lauslaite tuleekin tässä yhteydessä käsittää sellaiseksi laitteeksi, jossa voidaan rullata rainaa rullausakselin ympärille ja jonka aiheuttama kuormitus voidaan vaihtaa toisen kuormituslaitteen aiheuttamaan kuormitukseen loppurullauksen ajaksi. Rullain voi olla varustettu esim. kahdella parilla ruliausvaunuja.

15

Rullaussylinterin 4 tilalla voi olla mikä tahansa pintavetolaitteisto, joka muodostaa rullan kanssa nipin, jossa vaikuttaa em. viivakuorma. Pintavetolaitteisto voi olla esim. hihnatelasto.

• · «· t

Claims (7)

111537

1. Menetelmä viivakuorman vaihtamiseksi rullaimella, joka käsittää al-5 kurullauslaitteen (9), rullausakselin (1), pintavetolaitteiston tai vastaavan, ja kuormituslaitteen (8) alkurullauksen jälkeistä rullausta varten ja jossa menetelmässä rullaus tapahtuu seuraavasti: rullaus aloitetaan ns. alkurullauksena alkurullauslaitteessa (9), josta rullausakseli (1) ja sille muodostunut rullan alku-10 osa siirretään kuormituslaitteeseen, jolla rullan alkuosan muodostamisen jälkeiset vaiheet suoritetaan, siten että kuormituslaitteen se osa (8), joka välittää kuormitusta rul-lausakseliin (1), saatetaan kosketuksiin rullausakselin (1) kanssa, 15. alkurullauslaitteen (9) ja kuormituslaitteen voimalaitteilla ai heutetaan pääasiallisesti rullausakselin (1) ympärille muodostuvan rullan ja pintavetolaitteiston tai vastaavan välisen nipin viivakuorma, jota rullauksen aikana säädetään voima-laitteiden avulla siten, että saadaan tiettyjen tekijöiden funk-20 tiona haluttu viivakuorma, tunnettu siitä, että siirrettäessä rullausakselia (1) alkurullauslaitteesta (9) kuormituslaitteeseen kuormitusta rullausakseliin välittävän osan (8) kosketus rullausakseliin (1) tapahtuu kuormituslaitteen ollessa oleellisesti kuormitusvoimattomassa tilassa, minkä jälkeen kuormituslaitteella 25 aloitetaan kuormitus. t 4

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormitusta rullausakseliin välittävän osan (8) liike kohti rullausakselia (1) pysäytetään ennen kuin mainittu osa (8) saa kosketuksen alkurul- 30 lauslaitteessa (9) olevaan rullausakseliin (1) ja rullausakselin (1) annetaan siirtyä kiinni mainittuun osaan kasvattamalla rullausakselin ympä-'·; rille syntyvän rullan halkaisijaa rullaamalla rullausakselille (1) jatkuva- toimisesti rainaa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rullausakselin (1) kuormituksen siirto alkurullauslaitteelta (9) kuormitus-laitteelle aloitetaan, kun rullausakselin (1) ympärille muodostuvan rullan 9 111537 halkaisijan on annettu kasvaa niin ; nureksi, että se alkaa liikuttaa tai siirtää kuormituslaitetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 kuormitusta rullausakseliin välittävä osa (8) siirretään lähelle rullausak- selia (1), minkä jälkeen osa (8) siirretään kuormituslaitteen kuormitus-toimilaitteen (11) liikkeestä kineettisesti riippumattomasti kosketuksiin rullausakselin (2) kanssa samalla kun kuormituslaite on ainakin koske-tushetkellä kuormitusvoimattomassa tilassa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä vaiheessa, kun rullausakselin (1) kuormitusta siirretään alkurullauslaitteelta (9) kuormituslaitteelle, tietyn ajan kuluessa al-kurullauslaitteen (9) kuormitus pienennetään tietystä alkuarvosta lähes 15 nollaan tai nollaksi samalla, kun kuormituslaitteen kuormitusta nostetaan nollasta tiettyyn loppuarvoon.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormituslaitteen kuormitusta nostetaan tasaisesti ja alkurullauslaitteen 20 (9) kuormitusta lasketaan tasaisesti siten, että niiden yhteisvaikutusta ajan funktiona kuvaava summaviivakuormakäyrä on suora.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkurullauksen aikana rullausakselia (1) pidetään alkurul- 25 lauslaitteen (9) lukitusleuoissa (3), ja kuormituksen siirron aikana rul-; lausakselia (1) aletaan kuormittaa kuormitustoimilaitteilla (11) liikutelta vien rullausvaunujen (6) tai vastaavien kääntyvillä ohjainleuoilla (8). 1 ·' 10 111537