УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЕМ ПОЛОТНА В ДВИЖУЩЕМСЯ ПОЛОТНЕ МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR CONTROLLING WEB TENSION IN RUNNING MATERIAL WEB

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для управления осевыми силами, воздействующими на лист материала, который разматывается с вращаемого горизонтального вала и подводится к и наматывается на соответствующий горизонтальный вращаемый вал, причем устройство содержит первый валок, который является вращаемым вокруг первого горизонтального вала, второй валок, который является вращаемым вокруг второго горизонтального вала, и третий валок, который является вращаемым вокруг третьего горизонтального вала, причем третий валок размещен между первым и вторым валками и является подвижным по дугообразной траектории движения в вертикальной плоскости между нижним положением и верхним положением в ответ на воздействие осевых сил в любой момент на полотно, причем полотно предназначено для приведения его одной стороной в контакт с первым и вторым валками и его другой стороной в контакт с третьим валком.
Уровень техники
В области упаковывания потребительские упаковки одноразового использования обычно используются для упаковывания и транспортировки жидких продуктов питания, таких как, например, молоко. Так называемые одноразовые упаковки этого типа часто изготавливаются из ламинированного упаковочного материала, содержащего основной слой бумаги или картона и внешний непроницаемый для жидкости слой полиэтилена. В специальных случаях, таких как с особенно чувствительными к кислороду продуктами питания, например, фруктами, необходимо дополнять упаковочный материал по меньшей мере одним дополнительным слоем материала, имеющим свойства непроницаемости для кислорода, и наиболее общий пример дополнительного слоя материала этого вида представляет собой алюминиевую фольгу между слоем бумаги или картона и одним из двух внешних непроницаемых для жидкости слоев.
Потребительские упаковки этой разновидности в настоящее время очень часто производятся при помощи современных рациональных упаковочных машин такой разновидности, которые, из полотна или из предварительно изготовленных заготовок упаковочного материала, и формируют, и наполняют и также запечатывают готовые упаковки.
Сформированные, наполненные и запечатанные потребительские упаковки производятся из полотна, например, полотна, сначала преобразованного в трубу путем соединения вместе двух продольных краев полотна в продольное непроницаемое для жидкости запечатываемое соединение (так называемое соединение внахлестку). Труба заполняется особым продуктом питания, например, молоком, и разделяется на соединенные подушкообразные упаковочные единицы повторяющимися поперечными термозапечатываниями трубы поперечно до продольной оси трубы ниже уровня заполнения продуктом трубы. Заполненные подушкообразные упаковочные единицы отделяются друг от друга разрезами в поперечных запечатанных швах, и впоследствии им придается требуемая геометрическая форма посредством по меньшей мере одной дополнительной операции формирования и термозапечатывания. Хорошо известные примеры коммерческих потребительских упаковок этого вида представляют собой упаковки Tetra Brik и Tetra Classic, которые используются для транспортировки жидких продуктов питания типа молока, фруктового сока, вина и масла для приготовления пищи.
Ламинированный упаковочный материал такой разновидности, которая описана выше, производится в промышленном масштабе из рулона бумаги или картона. Полотно, которое разматывается с рулона, подводится к первой рабочей станции, где одна сторона полотна, с помощью пригодной технологии печати, обеспечивается повторяющимся рисунком эстетического и/или информационного характера. Одновременно или непосредственно после печати полотно также обеспечивается подобным повторяющимся рисунком линий ослабления, облегчающих сгибание (так называемых линий сгиба). Для того, чтобы придавать впоследствии производимым одноразовым упаковкам требуемую форму и привлекательный внешний вид, важно, чтобы эти два повторяющихся рисунка наносились на полотно на максимально близком расстоянии друг от друга.
Полотно, обеспеченное печатью и линиями сгиба, подводится вперед к последующей рабочей операции, в которой полотно покрывается на обеих сторонах соответственными внешними непроницаемыми для жидкости слоями, обычно полиэтиленом. В определенных случаях, например, когда упаковочный материал предназначен для упаковочных контейнеров для особенно чувствительных к кислороду продуктов, упаковочный материал также обеспечивается по меньшей мере одним дополнительным слоем материала, имеющего такие барьерные свойства, например, алюминиевой фольгой, на одной стороне упаковочного материала между слоем бумаги или картона и одним из двух внешних непроницаемых для жидкости покрытий.
Наконец, полотно упаковочного материала разделяется на отдельные частичные полотна, которые сматываются в готовые упаковочные рулоны для того, чтобы производить сформированные, наполненные и запечатанные упаковочные контейнеры.
Для того, чтобы обеспечивать, что упаковочный материал в готовых упаковочных рулонах удовлетворяет установленным требованиям к качеству и не сталкивается с серьезными браками и дефектами, которые могут ухудшать химическую и/или механическую защиту готовых упаковочных контейнеров, упаковочные рулоны подвергаются управлению качеством, при котором упаковочный материал ремонтируется.
Линия ремонта обычной разновидности имеет вращаемый горизонтальный вал на ее одном конце и соответствующий вращаемый горизонтальный вал на ее другом конце. Между вращаемыми валами линия ремонта имеет ремонтную станцию, на которой обнаруженные дефекты подлежат ремонту и обработке на неподвижном полотне упаковочного материала. Так как упаковочный материал может крайне часто сталкиваться с некоторыми производственными браками, и эти производственные браки, в свою очередь, могут быть обнаружены в распространенных произвольным образом точках на одном и том же упаковочном материале, это означает, что полотно упаковочного материала, которое проводится через ремонтную станцию, может подвергаться нескольким остановкам и запускам в связи с управлением качеством. Остановка полотна может в общем выполняться без больших проблем, но, с другой стороны, последующий повторный запуск может быть связан с проблемами, которые следует предвидеть и предотвращать для того, чтобы избегать дополнительных проблем. Такие дополнительные проблемы связаны с тем, что остановка полотна не может быть выполнена мгновенно, но вместо этого, из-за присущей инерции, происходит после определенного процесса замедления, во время которого замедляющееся полотно формирует петлю излишнего материала в области до рабочей станции. Далее при повторном запуске полотна длина этого излишнего материала будет сокращаться на линии с увеличением скорости полотна и, наконец, полностью исчезать, вследствие чего полотно в этот же момент подвергается осевому растяжению в его направлении движения. Для того, чтобы предотвращать становление такого неизбежного осевого растяжения в полотне настолько сильным, что оно может превышать предельную прочность на растяжение полотна и тем самым разрывать полотно, известная линия ремонта оборудована устройством, с помощью которого такие растяжения в полотне могут управляться и удерживаться на уровне, лежащем намного ниже предельной прочности на растяжение полотна.
Устройство для управления такими напряжениями растяжения и текучести в известной линии ремонта имеет первый валок, который является вращаемым вокруг первого горизонтального вала, второй валок, который является вращаемым вокруг второго горизонтального вала, и третий валок, который является вращаемым вокруг третьего горизонтального вала. Третий валок между первым и вторым вращаемыми валками поворотно установлен на четвертом горизонтальном валу таким образом, что он является перемещаемым в вертикальном направлении по круглой дуге между верхним рабочим положением и нижним рабочим положением. Четвертый горизонтальный вал установлен на уровне ниже уровня для первого и второго горизонтальных валов. Перемещение третьего валка по круглой дуге обеспечивается при помощи рычагов, одни концы которых соединены с соответственными осевыми концами третьего горизонтального вала, а другие концы которых соединены соответствующим образом с соответственными осевыми концами четвертого горизонтального вала.
Когда рулон упаковочного материала подлежит проверке и ремонту, он подвешивается к горизонтальному вращаемому валу на одном конце линии ремонта. Полотно упаковочного материала разматывается с подвешенного рулона и вручную продвигается для намотки на горизонтальный вращаемый вал на другом конце линии ремонта. По пути к вращаемому валу на другом конце полотно сначала проводится через устройство для управления осевым напряжением полотна и вперед из устройства через рабочую станцию, на которой обнаруженные производственные браки подлежат обработке на полотне. Так как первый и второй вращаемые валки имеют их соответственные горизонтальные валы на уровне, лежащем выше соответствующего уровня для горизонтального вала третьего вращаемого валка, полотно, таким образом, проводится в U-образной петле полотна через всю конструкцию валков таким образом, что одна сторона (нижняя сторона) полотна приводится в контакт с первым и вторым валками в то же время, когда другая сторона (верхняя сторона) полотна приводится в контакт с третьим валком. Такое ручное вытягивание полотна по U-образной петле через известную конструкцию валков не только неоправданно сложное, но и чрезмерно трудоемкое и занимает много времени в случае, когда новый рулон подлежит проверке и ремонту.
Одной задачей изобретения в связи с этим является исключение этого недостатка и обеспечение устройства такой разновидности, которая описана во введении, причем устройство обеспечивает значительно более простое и занимающее меньше времени и менее трудоемкое ручное вытягивание, чем известное устройство.
Конкретной задачей является обеспечение устройства этого типа, посредством которого разматываемое полотно может вручную проводиться по по существу прямой горизонтальной траектории через все устройство.
Краткое описание изобретения
В одном аспекте изобретение, таким образом, обеспечивает устройство для управления осевыми силами, воздействующими на полотно, которое разматывается с вращаемого горизонтального вала и подводится и наматывается на соответствующий горизонтальный вращаемый вал, причем устройство содержит первый валок, который является вращаемым вокруг первого горизонтального вала, второй валок, который является вращаемым вокруг второго горизонтального вала, и третий валок, который является вращаемым вокруг третьего горизонтального вала, причем третий валок размещен между первым и вторым валками и является подвижным по дугообразной траектории движения в вертикальной плоскости между нижним положением и верхним положением в ответ на воздействие осевых сил в любой момент на полотно, причем полотно предназначено для приведения его одной стороной в контакт с первым и вторым валками и его другой стороной в контакт с третьим валком. Устройство отличается тем, что третий валок, в его верхнем положении, находится на достаточном вертикальном расстоянии от первого и второго валков для образования горизонтального прохода, через который полотно может свободно проходить между двумя первым и вторым валками, с одной стороны, и третьим валком, с другой стороны.
В одном варианте выполнения устройства согласно изобретению третий валок поворотно подвешен к четвертому горизонтальному вращаемому валу с помощью рычагов, одни концы которых соединены с соответственными осевыми концами четвертого горизонтального вала, а другие концы которых соединены соответствующим образом с соответственными осевыми концами третьего горизонтального вала.
Четвертый горизонтальный вал может, но не должен быть расположен на более высоком уровне в вертикальной плоскости, чем два первый и второй горизонтальные валы. Если четвертый горизонтальный вал установлен на уровне выше двух первого и второго горизонтальных валов, рычаги являются по существу горизонтальными, когда третий валок находится в его верхнем положении.
В предпочтительном варианте выполнения третий валок смещается силой, которая противодействует движению третьего валка вверх в направлении верхнего рабочего положения. Предпочтительно, третий валок смещается силой, которая меньше предельной прочности на растяжение данного полотна.
В практическом применении устройство согласно изобретению используется для управления осевыми силами растяжения и текучести, воздействующими в любой момент на полотно упаковочного материала, которое разматывается с горизонтального вращаемого вала и подводится к и наматывается на соответствующий горизонтальный вал и которое, когда оно проходит между двумя горизонтальными валами, подвергается по меньшей мере одному замедлению и остановке с последующим запуском с ускорением.
В дополнительном варианте выполнения третий валок смещается свободно регулируемой силой, которая противодействует дугообразному поворотному движению третьего валка вверх по направлению к верхнему положению. Такая сила смещения может быть произведена известным образом с помощью пригодных пневматических, гидравлических и механических средств. Для того, чтобы избегать разрыва полотна из-за чрезмерно сильных растяжений и осевых сил на полотне, как описано выше, эта противодействующая сила должна быть установлена на значении ниже особой предельной прочности на растяжение полотна. Если полотно, например, имеет предельную силу растяжения порядка величины 20000 Н, то противодействующая сила может быть установлена на значении, достигающем только одну десятую (1/10) этого, например, 1800-2000 Н, для того, чтобы, таким образом, обеспечивать перемещение третьего валка, если полотно подвергается воздействию осевых сил уже намного ниже предельной прочности на растяжение полотна.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано более подробно ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фигура 1 - схема устройства согласно изобретению в связи с традиционной линией для обработки производственных браков на полотне упаковочного материала;
Фигура 2 - обведенная кружком область на Фигуре 1 в увеличенном масштабе.
Подробное описание изобретения
Фигура 1, таким образом, показывает в схематическом представлении размещение и использование устройства согласно изобретению для управления осевыми силами на полотне упаковочного материала, которое подлежит проведению через линию ремонта и пригодной обработке для того, чтобы устранять браки и дефекты, которые были обнаружены и зафиксированы в связи с более ранним производством упаковочного материала. Линия ремонта, имеющая общее обозначение 10, имеет в этом примере вращаемый горизонтальный вал 11 на ее одном (правостороннем) конце и соответствующий вращаемый горизонтальный вал 12 на ее другом (левостороннем) конце. Между вращаемыми горизонтальными валами 11 и 12 линия 10 ремонта дополнительно содержит ремонтную станцию 13, через которую полотно предназначено для проведения для пригодной обработки для устранения особых браков и дефектов.
Общая такая мера основана на остановке и удержании неподвижным полотна одновременно с разделением полотна прямой резкой поперек всего полотна. Задняя часть (в направлении движения полотна) таким образом разрезанного полотна впоследствии продвигается на расстояние и приостанавливается и снова удерживается неподвижной в то же время, когда таким образом продвинутая часть полотна соответственно отрезается и удаляется с помощью дополнительной прямой резки поперек всего полотна. Два оставшиеся части полотна сводятся вместе и впоследствии соединяются вместе друг с другом, после чего полотно запускается и приводится вперед до его еще одной остановки для следующего ремонта на ремонтной станции 13.
С ремонтной станции 13 отремонтированное полотно проводится дальше вперед и наматывается на вращаемый горизонтальный вал 12 на другом (левостороннем) конце линии 13 ремонта.
Как изложено ранее, остановка полотна может в общем выполняться без больших проблем, но, с другой стороны, проблемы и перебои крайне часто возникают в связи с повторным запуском полотна после каждой остановки и простоя. Проблемы и перебои этой разновидности по меньшей мере частично связаны с тем, что движущееся полотно упаковочного материала не может быть остановлено мгновенно, а, точнее, что замедление и остановка полотна, из-за присущей инерции и других динамических эффектов, происходит после непрерывного процесса замедления, во время которого растущее скопление или петля замедляющегося полотна формируется во взаимосвязи с или непосредственно до ремонтной станции 13. Когда полотно, после его простоя, далее запускается и повторно ускоряется, это скопление или петля полотна будет постепенно сокращаться и, наконец, полностью исчезать. В этот же момент полотно будет, таким образом, подвергаться осевому растяжению, которое одновременно подвергает полотно воздействию мгновенной сильной осевой силы в направлении движения полотна.
Для того, чтобы предотвращать становление этой мгновенной осевой силы настолько большой, что она даже превышает предельную прочность на растяжение данного полотна, линия 10 ремонта, в показанном примере, оборудована устройством 14 согласно изобретению для управления осевыми силами на полотне и удержания их на уровне ниже этой предельной прочности на растяжение. Устройство 14, которое в показанном примере размещено между вращаемым осевым валом на одном (правостороннем) конце линии 10 ремонта и ремонтной станцией 13, будет описано более подробно со ссылкой на Фигуру 2, которая показывает обведенную кружком область на Фигуре 1 в увеличенном масштабе.
Как может быть видно на Фигуре 2 (которая использует такие же ссылочные обозначения, как и Фигура 1), устройство 14 имеет первый валок 15, который является вращаемым вокруг первого горизонтального вала 16, второй валок 17, который является вращаемым вокруг второго горизонтального вала 18, и третий вращаемый валок 19, который является вращаемым вокруг третьего горизонтального вала 20. Третий вращаемый валок является подвижным в ответ на воздействие осевых сил на полотно в любой момент между нижним положением (позиция 21) и верхним положением (позиция 22) по дугообразной траектории движения (показанной в пунктирном представлении) в вертикальной плоскости между двумя первым и вторым вращаемыми валками 15 и 17.
В примере, показанном на Фигуре 2, такое реактивное движение третьего вращаемого валка 19 обеспечивается тем, что этот валок 19 поворотно подвешен к четвертому вращаемому валу 23 с помощью двух рычагов 24 (из которых только один показан), одни концы которых соединены с соответственными осевыми концами четвертого вращаемого вала 23, а другие концы которых соответственно соединены с соответственными осевыми концами третьего вращаемого вала 20.
Для того, чтобы противодействовать сильным осевым силам на полотне в связи с растяжениями при ускорении скорости полотна, третий вращаемый валок 19 смещается свободно регулируемой силой, которая действует в направлении движения третьего валка из нижнего положения 21. Такая противодействующая сила может быть произведена известным образом с помощью и пневматических, и гидравлических, и механических средств, которые воздействуют непосредственно на четвертый вращаемый вал 23. Для того, чтобы избегать разрыва полотна из-за чрезмерно сильных растяжений и осевых сил на полотне, как описано выше, эта противодействующая сила должна быть установлена на значении ниже особой предельной прочности на растяжение полотна. Если полотно, например, имеет предельную прочность на растяжение порядка величины 20000 Н, то противодействующая сила может быть установлена на значении, достигающем только одну десятую (1/10) этого, например, 1800-2000 Н, для того, чтобы, таким образом, обеспечивать перемещение третьего валка, если полотно подвергается воздействию осевых сил уже намного ниже предельной прочности на растяжение полотна.
Когда намотанное полотно упаковочного материала следует проверять и предпринимать действие для устранения обнаруженных и зафиксированных браков и дефектов, которые возникли при более раннем производстве упаковочного материала, рулон упаковочного материала наматывается на горизонтальный вращаемый вал 16 на одном (правостороннем) конце линии 10 ремонта. Полотно 27 разматывается с рулона 15 и вручную приводится в направлении стрелок влево на Фигуре 1 вплоть до наматывания на горизонтальный вращаемый вал 18 на другом (левостороннем) конце линии 10 ремонта. По пути к горизонтальному вращаемому валу 18 на другом конце линии 10 ремонта полотно 27 сначала проводится через устройство 14 для управления осевыми напряжениями полотна 27 и вслед за этим вперед к и через рабочую станцию 13, на которой обнаруженные производственные браки на полотне 27 подлежат обработке.
Для того, чтобы облегчать ручное вытягивание размотанного полотна 27 по всей линии 10 ремонта, третий вращаемый валок 19 удерживается в его верхнем положении 22 с помощью рычагов 24, которые были повернуты в их по существу горизонтальное положение, как было описано ранее.
После законченного ручного вытягивания полотна 27 третий вращаемый валок 19 снижается в возможное рабочее положение между верхним и нижним положениями, причем в этом рабочем положении одна сторона полотна 27 находится в контакте с третьим вращаемым валком 19 в то же время, когда другая сторона полотна 27 находится в контакте с двумя первым и вторым вращаемыми валками 15 и 17. Вращаемый горизонтальный вал 18 на другом (левостороннем) конце линии 10 ремонта вращается с помощью пригодного приводного устройства, например, электрического мотора в связи с вращаемым валом, и скорость полотна 27 увеличивается до заранее определенной скорости в то же время, когда мгновенное положение полотна непрерывно считывается пригодными электронными и/или оптическими средствами. При обнаружении зафиксированного брака на движущемся полотне 27 полотно останавливается после замедленного торможения и удерживается неподвижным, пока обнаруженный брак на полотне обрабатывается на ремонтной станции 13, как описано выше. После устранения брака полотно 27 повторно запускается и ускоряется до заранее определенной скорости полотна для продолжающейся проверки и ремонта.
На протяжении всего периода, в течение которого полотно удерживается в движении по линии 10 ремонта, осевые силы, которым подвергается полотно, в особенности в связи с повторным запуском после простоя, контролируются и управляются с помощью устройства 14 согласно изобретению. Такие аксиальные напряжения в особенности управляются так, что они ни в какой точке не превышают предельную прочность на растяжение данного полотна, как описано более подробно выше.
Даже несмотря на то, что изобретение было описано выше со специальной ссылкой на использование в связи с полотном упаковочного материала, оно ни в каком отношении не ограничено этим использованием. В принципе устройство согласно изобретению может использоваться в связи с любым другим типом полотна, которое в движении подвергается риску подвергания чрезмерным осевым напряжениям. Следующую формулу изобретения следует в связи с этим интерпретировать с ее максимально широким объемом охраны.
Промышленная применимость
Устройство согласно изобретению является в особенности, но не исключительно, используемым для управления осевыми напряжениями растяжения, воздействующими на полотно упаковочного материала, когда оно подвергается повторяющимся остановкам и изменениям скорости при ускорении при повторном запуске. Устройство является особенно используемым для управления и сохранения напряжений растяжения на уровне, лежащем намного ниже предельной прочности на растяжение данного полотна.