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PROCEDE ET APPAREIL POUR EXECUTER DES OPERATIONS DE LAMINAGE OU DE REVETEMENT SUR DES MATIERES PLASTIQUES OU AU MOYEN DE CES MATIERES.
Cette invention est relative à une machine et à un procédé pour exécuter des opérations de laminage et/ou de revêtement sur des ma- tières plastiques ou façonnables ou au moyen de ces matières, et elle concerne plus particulièrement des calandres pour fabriquer des feuilles de matière plastique d'épaisseur transversale uniforme.
Il est de pratique courante dans les industries du caout- chouc et autres de donner aux rouleaux de calandres et rouleaux semblables des surfaces en substance cylindriques légèrement bombées, c'est-à-dire que les cylindres ont un diamètre de quelques centièmes de millimètre plus grand près du milieu qu'aux extrémités de leurs ; faces de travail, le bombement ayant la forme d'une courbe plate bien connue des spécialistes.
Le but du bombement des rouleaux de calandres et rouleaux analogues est que lorsqu'une paire de cylindres bombés travaillent conjointement pour façonner une feuille de matière plastique ou la traitent d'une autre ma- nière entre eux, la pression de la matière plastique sur les cylindres est telle qu'elle les déforme légèrement et amène leurs surfaces à être parallèles entre elles de manière à produire une feuille d'épaisseur transversale uniforme.
Les avantages des cylindres de calandre bombés ont été re- connus et appréciés depuis longtemps dans la pratique. Cependant, les opé- rations effectuées sur des matières plastiques de caractéristiques physi- ques, de consistance et de dureté différentes et sur des épaisseurs dif- férentes même de matières plastiques exactement semblables et dans des conditions de température et de vitesse identiques produisent immédiate- ment des pressions différentes sur une paire de cylindres coopérants et un bombement du cylindre satisfaisant pour une épaisseur, une vitesse et une matière plastique déterminées, ne convient généralement pas pour des opérations effectuées sur un autre type ou genre de matière plastique et,
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comme on 1-la remarqué,,
ne peut même pas être corrigé pour travailler la même matière plastique en épaisseur différente ou à d'autres vitesses.. Les pressions créées sur les cylindres pendant le travail de la matière plasti.- que sont susceptibles d'être telles que les bombements sont trop grands ou pas assez grands ce qui fait que la matière plastique sera ou trop épaisse aux bords et trop mince au milieu ou trop épaisse au milieu et trop mince aux bords.
Pour certaines opérations de laminage de feuilles de matiè-- re plastiquedes variations dans l'épaisseur transversalement à la feuil- le de quelques centièmes ou millièmes de millimètre peuvent ne pas être inadmissibles. Cependant lorsqu'on travaille du chlorure de polyvinyle et d'autres matières plastiques analogues qui sont calandrées pour faire des feuilles utilisées comme rideaux de douches; ou destinées à des vê- tements ou des imperméables ou 19 équivalent et lorsque la feuille est relativement mince, on peut déceler des' variations d'épasseur de quel- ques millièmes de millimètre qui peuvent faire de la feuille un produit de seconde qualité. Il est un fait que les opérations de calandrage de ma- tières plastiques du dernier type décrit ont posé de terribles problèmes techniques.
Les opérations de calandrage doivent avoir un degré d'uni- formité presqu9impossible à atteindre par la production. Les températu- res de laminage doivent être maintenues presqu'exactement constantes.
Des fluctuations de quelques degrés détruisent 1?uniformité de la feuille calandrée. Les vitesses des cylindres doivent de même être maintenues dans des limites très étroiteso Des points hauts et bas dans les cylin- dres qui dans des opérations normales de calandrage ne sont même pas dé- celés deviennent apparents et rendent la feuille calandrée peu satisfai- sante.
Dans l'industrie de l'acier,on a utilisé des rouleaux de soutien pour soutenir et supporter des cylindres lamineurs de diamètre relativement petit, mais cette combinaison a pour but fondamental de permettre une plus grande réduction à chaque passe de la feuille de matière entre les cylindres et elle ne convient pas pour le contrôle du bombement des cylindres. L'usage de rouleaux de soutien dans les opérations de calandrage du type considéré particulièrement ici ne sem- ble pas possible,entre autres raisons parce que les rouleaux de soutien peuvent marquer les cylindres lamineurs d'une manière inadmissible du fait que ces marques seraient reproduites dans le produit laminé.
Pour la fabrication de feuilles de chlorure de polyvinyle et de matières plastiques analoguesles cylindres finisseurs de la calandre ont leur surface passée au jet de sable ou l'équivalent pour donner à la feuille de matière plastique un toucher que $'on estime indispensable dans le commerce.
Le but général de l'invention est d9éviter et de surmonter au moins certaines des difficultés et inconvénients des opérations con- nues de laminage en prévoyant pour les cylindres de calandre ou l'équi- valent un bombement qui pour au moins une paire de cylindres conjugués peut être contrôlé ou réglé pendant le fonctionnement des cylindres afin d'obtenir une épaisseur uniforme'transversalement de la matière travail- lée entre les cylindres.
Un autre but de l'invention est de fournir dans une calan- dre pour fabriquer des feuilles de matière plastique un dispositif de pression réglable associé aux paliers des cylindres afin d'appliquer une pression sur une paire de cylindres pour cambrer longitudinalement leurs axes d'une quantité réglable de manière que les surfaces de travail con- juguées des cylindres puissent être écartées en substance également sur toute leur longueur ou puissent être rapprochées près de leur milieu ou près de leurs extrémités.
Un autre but de l'invention est de fournir dans une machi- ne du type décrit une paire de cylindres conjugués ayant en substance des surfaces de travail cylindriques qui, lorsqu'elles sont soumises à des
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charges de laminage ou à d'autres conditions de travail, sont plus écartées au milieu qu'aux extrémités, conjointement avec un dispositif agissant sur les paliers des cylindres et destiné à cambrer au moins un des cylindres d'une manière réglable jusqu'au point où les surfaces conjuguées des cy- lindres sont plus rapprochées au milieu qu'aux bords.
Un autre but de l'invention est de fournir une calandre comprenant un mécanisme procurant un contrôle général permettant d'éliminer le produit calandré qui est épais aux bords et mince au milieu ou mince aux bords et épais au milieu.
Ces bute de l'invention et d9autres buts qui apparaîtront au cours de la description ci-après sont atteints au moyen d'une machine réalisant des opérations de laminage ou de recouvrement sur ou au moyen de matière plastique qui comprend une paire de cylindres conjugués dont le contour est tel que les surfaces sont plus écartées au milieu qu'aux bords lorsque les cylindres travaillent une matière plastique., des tou- rillons sur les cylindresdes paliers pour les tourillons,
un disposi- tif de pression agissant sur les tourillons des cylindres pour cambrer l'axe longitudinal d'au moins un cylindre et un dispositif de contrôle de la pression créée par le premier dispositif afiri de déplacer la surface en substance cylindrique conjuguée d'un rouleau dans les conditions de fonctionnement en substance parallèlement à la surface correspondante du cylindre conjuguéo
Pour mieux comprendre 1'invention, on se réfèrera aux des- sins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un jeu de trois cylindres qui montre d'une manière exagérée la façon dont la paire de dessous ou cylindres finisseurs peuvent être cambrés 1-'un vers 1-'autre en utilisant le principe de 1'invention;
la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, mais mon- trant la façon dont les cylindres de la paire de dessous ou cylindres fi- nisseurs peuvent être écartés l'un de l'autre; la figure 3 est une vue semblable aux figures 1 et 2, mais montrant un cylindre unique et indiquant d'une manière schématique une variante de la façon de cambrer le cylindre en.agissant sur ses paliers ou ses tourillons ; la figure 4 est une coupe verticale longitudinale schémati- que à plus grande-échelle et exagérée d'une paire de-surfaces conjuguées de cylindres qui montre Inapplication des principes de l'invention au fonctionnement des surfaces actives des cylindres;
la figure 5 est une interprétation plus spécifique d9une ma- chine particulière utilisée pour mettre invention à exécution et qui montre une coupe partielle verticale d'une calandre agencée pour cambrer les cylindres et la figure 6 est une représentation schématique de l'appa- reil de commande associé au système de pression destiné à cambrer les cylindres.
Sur les dessinsle chiffre de référence 1 indique d'une manière générale une calandre ou l'équivalent qui comporte un châssis la et plusieurs cylindres 2, 3 et 4, les cylindres inférieurs 3 et 4 travail- lant conjointement pour réaliser les opérations de laminage,recouvre- ment ou analogue sur ou au moyen d'une matière plastique non représentée.
Des tourillons 5 et 6 de diamètre réduit font corps avec le cylindre- 2 et sont portés par les paliers 7 et 8. Le cylindre 3 est constitué de la même manière avec les tourillons 9 et 10 de diamètre plus petit que le cylindre lui-même; le tourillon 9 est porté par un palier principal 11 fixé verticalement et il est pourvu d'un second palier 12 près de son extrémité extérieureo Le tourillon 10 du cylindre-3 est reçu dans un
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palier principal 13 fixé verticalement et il est également pourvu d'un pa- lier extérieur 14. Les paliers principaux 11 et 13 sont normalement portés par le châssis la dans une position fixe dans le plan vertical et les au- tres- paliers du cylindre peuvent glisser dans le plan vertical.
Le cylin- dre 14 a des tourillons 15 et 16 de diamètre plus petit que le cylindre lui-même et il est pourvu de paliers principaux ou intérieurs 17 et 18 et de paliers secondaires extérieurs 19 et 20.
Des vis de réglage 21 et 22 agissent sur les paliers 7 et 8 du cylindre 2 et des ressorts comprimés ou un système équivalent 23 et 24 sont placés entre les paliers 7 et 8 et les paliers fixes 11 et 13 du cylindre 3. En serrant vers le bas les vis de pression 21 et 23, on rapproche le cylindre 2 du cylindre 3 en comprimant les ressorts 23 et 24 et, en desserrant les vis de pression 21 et 22,on force le cylindre 2 à s'écarter du cylindre 3 sous Inaction des ressorts comprimés 23 et 24.
Les vis de pression 25 et 26 agissent de la même façon sur les paliers principaux 17 et 18 du cylindre inférieur 4 pour le déplacer vers le cy- lindre 3 lorsqu'on serre les vis. Lorsqu-on desserre les vis 25 et 26, le poids du cylindre 4 et de ses paliers force le cylindre 4 à s'écarter du cylindre 3.
Entre les paliers extérieurs 12 et 19 et entre les paliers extérieurs 14 et 20 des cylindres 3 et 4 se trouvent les dispositifs de pression 27 et 28 habituellement des cylindres hydrauliques qui, lors- qu'ils entrent en action., écartent les paliers extérieurs et cambrent les axes longitudinaux des cylindres 3 et 4 de sorte que les milieux de ces cylindres se rapprochent de la manière représentée schématique- ment de façon exagérée sur la figure 1.
Dans un but illustratif et sans y être aucunement limité, au cours d'un essai sur des cylindres typiques de calandre d'un diamètre de vingt quatre pouces (620 mm) et une face active de soixante huit pouces de long (1,720 m)des cylindres à pression hydraulique de six pouces (152 mm) de diamètre travaillant sous des pressions atteignant jusqu'à deux mille livres par pouce carré (140 kg/cm ) dans les cylindres, la flèche au centre de chaque cylindre de calandre dépassait 0,0015 pouce (0,038 mm) et la déformation totale entre des cylindres conjugués de la calandre dépassait 0,003 pouce (0,076 mm)
et la valeur exacte de la dé- formation pouvait être commandée avec précision en faisant varier la pression par centimètre carré appliquée aux cylindres.
On remarquera que les déformations relativement petites ob- tenues en réalité sont fortement exagérées sur la figure 1 pour mieux il- lustrerles principes en question. Cependant, il est bien entendu que les déformations de grandeurs indiquées sont appropriées au laminage de matières plastiques telles que le chlorure de polyvinyle et analogues pour obtenir des matières calandrées satisfaisantesd'épaisseur uniforme sur toute l'étendue transversale de la feuille.
Dans la forme de réalisation de 1?invention représentée sur la figure 2, les références 29 et 30 se rapportent à des cylindres de calandre ou l'équivalent ayant des paliers intérieurs 31, 32, 33 et 34 et des paliers extérieurs 35, 36, 3*7 et 38. Les paliers intérieurs 31 et 32 sont fixés dans le bâti de la machine et les paliers intérieurs 33 et 34 peuvent être réglés par rapport aux paliers intérieurs 31 et 32 au moyen de vis de réglage 39 et 40 afin d'obtenir l'écartement adéquat des cylindres de calandre.
En plus, le palier extérieur 35 est pourvu d'un dispositif de pression réglable comme le cylindre hydraulique 41 placé de manière à diriger son effort vers le bas sur le palier extérieur 35, le palier extérieur 36 est pourvu d'un dispositif de pression réglable agissant vers le bas, tel que le cylindre hydraulique42, le. palier ex- térieur 37 est pourvu d'un dispositif de pression réglable agissant vers le haut. tel que le cylindre hydraulique 43et le palier extérieur 38 est pourvu d'un dispositif de pression réglable agissant vers le haut
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tel que le cylindre hydraulique 44.
Inapplication de la pression aux dis- positifs 41., 42, 43 et 44 provoquera le cambrage des cylindres en les écartant les uns des autres de la manière schématiquement exagérée sur.la figure 2.
L'invention a aussi en vue comme le montre 19 exemple de la figure 3, de munir un cylindre 45 de tourillons 46 et 47 portés' dans des paliers extérieurs fixes 48 et 49. Inapplication de dispositifs à pression réglable tels que des cylindres hydrauliques sur les paliers intérieurs 50 et 51 qui sont portés par les tourillons 46-et 47 respectivement dans le sens indiqué par les flèches 52 et 53 provoque le cambrage vers le bas' du cylindre-- 45. On peut aussi faire agir vers le haut sur les paliers in- térieurs 50 et 51 des dispositifs à pression réglables tels que des cy- lindes hydrauliques dans le sens des flèches 54 et 55 pour provoquer le cambrage vers le haut du cylindre 45.
Des différentes réalisations de l'invention représentées sur les figures 1 à 3 une des plus commodes et des plus pratiques est celle représentée schématiquement sur la figure 1. Cette forme d'exécu- tion de l'invention ne demande qu9une seule paire de dispositifs de pression réglables en plus des dispositifs de pression ordinaires règles à la main et la pratique a démontré, comme on l'a fait remarquer ci-des- sus,qu'elle permettait un réglage complet du parallélisme des cylindres sur toutes leurs faces actives sous les pressions de service.
La figure 4 représente une forme plus détaillée du princi- pe de Inaction de cambrage du cylindre fourni par 19 invention et spécifi- quement employé dans la combinaison représentée sur la figure 1. Plus par- ticulièrement, sur la figure 4, les cylindres ont été désignés par les indices 56 et 57; Les cylindres 56 et 57 ont des surfaces de travail ou bombements désignés respectivement par 58 et 59. Même sur la figure 4. les bombements des cylindres ont été exagérés pour mieux montrer les principes de l'invention.
Suivant l'invention, les bombements de cylin- dres 58 et 59 sont tels que lorsque les cylindres 56 et 57 sont soumis à des pressions de service sur une matière plastiquée ces surfaces pren- nent les positions représentées en traits de chaînette 60 et 61. Cest ici que la présente invention diffère en principe de la pratique cou- ranteo Spécifiquement il est de pratique courante de former la cour- bure des faces actives des cylindres c'est-à-dire les bombements des cy- lindres,manière que lorsque les cylindres sont soumis aux pressions de travailles surfaces actives des cylindres se trouvent en substance parallèles l'une à l'autre sur toute leur longueur.
Ce qui distingue la présente invention de cette pratique courante c'est que les bombe- ments des cylindres ou surfaces actives des cylindres sont tels que lors- que les cylindres sont soumis aux pressions de travail,, les surfaces acti- ves des cylindres prennent les positions représentées par les lignes 60 ét 61 qui sont nettement plus écartées près du milieu qu9aux extrémités des cylindres. Ceci apparaît clairement sur la figure 4, où les lignes interrompues 62 et 63 indiquent la position qu'occuperaient les surfaces de cylindres si elles étaient parallèles l'une à l'autre.
Les bombements 58 et 59 des cylindres 56 et 57 sont plus plats ce qui fait que les surfaces actives des cylindres occupent les positions dessinées en 60 en 61, pour la raison que lorsque la pression de cambrage est appliquée sur les cylindres par l'intermédiaire de leurs tourillons, les surfaces actives des cylindres peuvent être ramenées à ou passer par une position de parallélisme des faces actives des cylin- dresla position de parallélisme étant représentée, comme on l'a dit, par les lignes 62 et 63.
Sur la figure 4, le chiffre 64 indique la distance sur laquelle laface active du cylindre 56 peut être déplacée par le disposi- tif de cambrage réglable à pression et la chiffre 65 indique la-distance analogue sur laquelle on peut déplacer le cylindre 57. Ceci est important
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pour la raison que les déplacements des faces actives des cylindres sur les distances 64 et 65 des deux côtés des lignes parallèles 62 et 63 au moyen du réglage du mécanisme de cambrage du cylindre permettent d9apporter une correction suivant l'épaisseur de la matière plastique laminée pour compen- ser soit une surépaisseur, soit un amincissement au milieu ou aux bprds.
Ainsi on réalise le très utile ajustement complet suivant l'épaisseur transversale par un moyen relativement simple dans les conditions réelles de calandrage et sans gêner le travail. L'épaisseur est rendue beaucoup plus uniforme transversalement et on évite la production de matière de qualité inférieure et ceci est vrai quelles que soient les vitesses et les températures de calandrage ainsi que les épaisseurs travaillées dans des limites relativement largeso
La figure 5 représente une réalisation spécifique de l'in- vention qui comporte les cylindres 67 et 68.
Les cylindres de calandre médian et inférieur sont pourvus de paliers principaux intérieurs 69 et 70 pour les tourillons 71 et 72 des cylindreso Des paliers auxiliaires extérieurs 73 et 74 sont également montés sur les tourillons Pour sim- plifier, on a omis le bâti de la machine ainsi que les vis de réglage ordinaires destinées à régler le jeu entre¯les cylindres. Un cylindre à pression hydraulique 75 qui peut être du type à double télescopage repré- senté, est placé entre les paliers extérieurs 73 et 74 et le fluide-sous pression est amené au cylindre par une conduite 76 pour réaliser le cam- brage des cylindres médian et inférieur l'un vers l'autre.
Les cylin- dres 67 et 68 sont représentés au cours d'une opération sun une matière plastique 77, le degré de cambrure des cylindres étant quelque peu exagé- ré sur la figure.
La figure 6 est une coupe transversale verticale agrandie suivant la ligne VI-VI de la figure 5 et elle montre le tourillon 71 du cylindre monté dans son palier extérieur 73 et le tourillon-72 de cylin- dre monté dans son palier extérieur 74. Le cylindre 75 à pression hy- draulique placé entre les paliers extérieurs 73 et 74 est relié par une conduite 76 à un réducteur de pression 78 commandé par le système 79, le réducteur 78 étant relié par une conduite 80 et une soupape 81 à une pompe hydraulique 82 entraînée par un moteur 83. Un manomètre 84 est placé sur la conduite 76 pour indiquer la pression dans le cylindre hy- draulique 75.
Il est clair que les buts de 1?invention sont atteints dans la machine décrite et représentée. On réalise le cambrage régla- ble des cylindres de calandre et l'équivalent en restant bien en dessous de la limite élastique des matériaux des cylindres et bien dans les char- ges de travail ce qui fait que la machine peut fonctionner suivant la pratique conventionnelle pendant de longues périodes sans défaillance.
L'invention fournit un réglage facile de 19'épaisseur de la feuille fa- çonnée ou travaillée j, transversalement à celle-ci, afin d'obtenir une épaisseur uniforme transversalement et le réglage peut se faire pendant que les cylindres sont en marche. Il est possible de travailler des ma- tières plastiques à différentes vitesses et températures aussi bien qu'en différentes épaisseurs et différentes qualités de matières premières dans des limites relativement larges sans devoir changer les cylindres pour avoir des bombements de cylindres différents.
Le terme "cambrage" ici utilisé signifie un pliage,une courbure ou une déformation de l'axe du ou des cylindres pour obtenir un bombement contrôlé ou désiré de la surface active du cylindre ou des surfaces actives des cylindres dans les zones des cylindres où la ma- tière plastique est laminée pour déterminer son épaisseur.
Bien entendul'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution et aux détails de réalisation décrits et représentés à ti- tre d9exemples et on ne sortirait pas de son cadre en y appontant des mo- difications .
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METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING LAMINATION OR COATING OPERATIONS ON PLASTICS OR BY MEANS OF SUCH MATERIALS.
This invention relates to a machine and to a method for performing rolling and / or coating operations on or using plastics or workable materials, and more particularly relates to calenders for making sheets of material. plastic of uniform cross-sectional thickness.
It is common practice in the rubber and other industries to give calender rolls and similar rolls substantially cylindrical slightly convex surfaces, i.e., the rolls have a diameter of a few hundredths of a millimeter more large near the middle than at the ends of their; working faces, the crown having the shape of a flat curve well known to specialists.
The purpose of the crowning of calender rolls and the like rolls is that when a pair of crowned rolls work together to form a plastic sheet or otherwise process it with each other, the pressure of the plastic on them. cylinders is such that it deforms them slightly and causes their surfaces to be parallel to each other so as to produce a sheet of uniform transverse thickness.
The advantages of domed calender rolls have long been recognized and appreciated in practice. However, operations carried out on plastics of different physical characteristics, consistency and hardness and on different thicknesses even of exactly similar plastics and under conditions of identical temperature and speed immediately produce different pressures on a pair of cooperating rolls and a crown of the roll satisfactory for a given thickness, speed and plastic material, is generally not suitable for operations carried out on another type or kind of plastic and,
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as we have noticed,
cannot even be corrected to work the same plastic in different thickness or at other speeds. The pressures created on the rolls during the working of the plastic material are likely to be such that the bulges are too large or not large enough, so that the plastic material will be either too thick at the edges and too thin in the middle or too thick in the middle and too thin at the edges.
For certain plastic sheet lamination operations, variations in thickness across the sheet of a few hundredths or thousandths of a millimeter may not be inadmissible. However when working with polyvinyl chloride and other similar plastics which are calendered to make sheets used as shower curtains; or intended for clothing or raincoats or the like and when the sheet is relatively thin, variations in thickness of a few thousandths of a millimeter can be detected which can make the sheet a second quality product. It is a fact that the plastic calendering operations of the last type described have posed terrible technical problems.
Calendering operations should have a degree of uniformity almost impossible to achieve by production. The rolling temperatures must be kept almost exactly constant.
Fluctuations of a few degrees destroy the uniformity of the calendered sheet. The speeds of the rolls must likewise be kept within very narrow limits. High and low points in the rolls which in normal calendering operations are not even detected become apparent and make the calendered sheet unsatisfactory.
In the steel industry, support rollers have been used to support and support rolling rolls of relatively small diameter, but the fundamental purpose of this combination is to allow greater reduction with each pass of the sheet of material between. cylinders and is not suitable for checking cylinder crown. The use of support rolls in calendering operations of the type particularly considered here does not seem possible, among other reasons because the support rolls can mark the rolling rolls in an impermissible way because these marks would be reproduced. in the rolled product.
For the manufacture of polyvinylchloride sheets and similar plastics the finishing rolls of the calender are sandblasted or equivalent to give the plastic sheet a feel which is considered to be commercially essential. .
The general object of the invention is to avoid and overcome at least some of the difficulties and drawbacks of known rolling operations by providing for the calender rolls or the like a crown which for at least one pair of mating rolls. can be controlled or adjusted during operation of the rolls in order to achieve a uniform thickness of the material being worked crosswise between the rolls.
Another object of the invention is to provide, in a calendar for manufacturing plastic sheets, an adjustable pressure device associated with the bearings of the rolls in order to apply pressure to a pair of rolls in order to camber their axes longitudinally. an amount adjustable so that the mating working surfaces of the rolls can be spaced substantially equally over their entire length or can be brought together near their midpoint or near their ends.
Another object of the invention is to provide in a machine of the type described a pair of mating rolls having substantially cylindrical working surfaces which, when subjected to stress.
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rolling loads or under other working conditions, are more apart in the middle than at the ends, together with a device acting on the bearings of the rolls and intended to bend at least one of the rolls in an adjustable manner to the point where the mating surfaces of the cylinders are closer together in the middle than at the edges.
Another object of the invention is to provide a calender comprising a mechanism providing general control making it possible to eliminate the calendered product which is thick at the edges and thin in the middle or thin at the edges and thick in the middle.
These objects of the invention and other objects which will become apparent during the description below are achieved by means of a machine carrying out rolling or covering operations on or by means of plastic material which comprises a pair of conjugate rolls of which the contour is such that the surfaces are more apart in the middle than at the edges when the cylinders work with a plastic material., journals on the cylinders, bearings for the journals,
a pressure device acting on the journals of the rolls to arch the longitudinal axis of at least one roll and a device for controlling the pressure created by the first device in order to move the substantially cylindrical mating surface of a roll under operating conditions substantially parallel to the corresponding surface of the conjugate cylinder
To better understand the invention, reference will be made to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a schematic vertical sectional view of a set of three cylinders which exaggeratesly shows how the bottom pair or finishing rolls can be bent towards one another using the principle of the invention;
Figure 2 is a view similar to Figure 1, but showing how the rolls of the bottom pair or finishing rolls can be moved apart from each other; FIG. 3 is a view similar to FIGS. 1 and 2, but showing a single cylinder and schematically indicating a variant of the way of arching the cylinder by acting on its bearings or its journals; Figure 4 is an enlarged and exaggerated schematic longitudinal vertical section of a pair of mating surfaces of cylinders which shows the application of the principles of the invention to the operation of the active surfaces of the cylinders;
Figure 5 is a more specific interpretation of a particular machine used to carry out the invention and which shows a partial vertical section of a calender arranged to arch the rollers and Figure 6 is a schematic representation of the apparatus. control associated with the pressure system intended to arch the cylinders.
In the drawings, the reference numeral 1 generally indicates a calender or the like which comprises a frame 1a and several rolls 2, 3 and 4, the lower rolls 3 and 4 working together to carry out the rolling operations, covering or the like on or by means of a plastic material not shown.
Trunnions 5 and 6 of reduced diameter are integral with the cylinder 2 and are carried by the bearings 7 and 8. The cylinder 3 is made in the same way with the trunnions 9 and 10 of smaller diameter than the cylinder itself ; the journal 9 is carried by a main bearing 11 fixed vertically and it is provided with a second bearing 12 near its outer end o The journal 10 of cylinder-3 is received in a
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main bearing 13 fixed vertically and it is also provided with an outer bearing 14. The main bearings 11 and 13 are normally carried by the frame 1a in a fixed position in the vertical plane and the other bearings of the cylinder can slide in the vertical plane.
Cylinder 14 has journals 15 and 16 of smaller diameter than the cylinder itself and is provided with main or inner bearings 17 and 18 and outer secondary bearings 19 and 20.
Adjusting screws 21 and 22 act on bearings 7 and 8 of cylinder 2 and compressed springs or an equivalent system 23 and 24 are placed between bearings 7 and 8 and fixed bearings 11 and 13 of cylinder 3. By tightening towards down the pressure screws 21 and 23, the cylinder 2 is brought closer to the cylinder 3 by compressing the springs 23 and 24 and, by loosening the pressure screws 21 and 22, the cylinder 2 is forced to move away from the cylinder 3 under Inaction of compressed springs 23 and 24.
The set screws 25 and 26 act in the same way on the main bearings 17 and 18 of the lower cylinder 4 to move it towards the cylinder 3 when tightening the screws. When loosening screws 25 and 26, the weight of cylinder 4 and its bearings forces cylinder 4 away from cylinder 3.
Between the outer bearings 12 and 19 and between the outer bearings 14 and 20 of the cylinders 3 and 4 are the pressure devices 27 and 28, usually hydraulic cylinders which, when they come into action, move the outer bearings apart and arch the longitudinal axes of cylinders 3 and 4 so that the midpoints of these cylinders approach as shown schematically in an exaggerated manner in Figure 1.
For illustrative purposes, but not limited to, when tested on typical calender rolls with a twenty-four inch (620 mm) diameter and a sixty-eight inch long (1,720 m) active face of the Six inch (152 mm) diameter hydraulic pressure cylinders working at pressures up to two thousand pounds per square inch (140 kg / cm) in the cylinders, the deflection in the center of each calender cylinder exceeded 0.0015 inch (0.038 mm) and the total strain between mating calender cylinders exceeded 0.003 inch (0.076 mm)
and the exact amount of strain could be controlled with precision by varying the pressure per square centimeter applied to the cylinders.
It will be noted that the relatively small deformations obtained in reality are greatly exaggerated in FIG. 1 to better illustrate the principles in question. However, it will be understood that the deformations of the sizes indicated are suitable for the rolling of plastics such as polyvinyl chloride and the like to obtain satisfactory calendered materials of uniform thickness over the entire transverse extent of the sheet.
In the embodiment of the invention shown in Figure 2, references 29 and 30 refer to calender rolls or the like having inner bearings 31, 32, 33 and 34 and outer bearings 35, 36, 3 * 7 and 38. The inner bearings 31 and 32 are fixed in the machine frame and the inner bearings 33 and 34 can be adjusted relative to the inner bearings 31 and 32 by means of adjusting screws 39 and 40 in order to obtain the correct gauge of the calender rolls.
In addition, the outer bearing 35 is provided with an adjustable pressure device like the hydraulic cylinder 41 placed so as to direct its force downward on the outer bearing 35, the outer bearing 36 is provided with an adjustable pressure device acting downwards, such as the hydraulic cylinder42, the. outer bearing 37 is provided with an adjustable pressure device acting upwards. such that the hydraulic cylinder 43 and the outer bearing 38 is provided with an adjustable pressure device acting upwards
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such as hydraulic cylinder 44.
Failure to apply pressure to the devices 41., 42, 43 and 44 will cause the cylinders to bend away from each other in a schematically exaggerated manner in Figure 2.
The invention also has in view, as shown in the example of Figure 3, to provide a cylinder 45 with journals 46 and 47 carried 'in fixed outer bearings 48 and 49. The application of adjustable pressure devices such as hydraulic cylinders on the internal bearings 50 and 51 which are carried by the journals 46-and 47 respectively in the direction indicated by the arrows 52 and 53 causes the downward bending of the cylinder - 45. It is also possible to act upwards on the inner bearings 50 and 51 of adjustable pressure devices such as hydraulic cylinders in the direction of arrows 54 and 55 to cause upward bending of cylinder 45.
Of the various embodiments of the invention shown in Figures 1 to 3, one of the most convenient and practical is that shown schematically in Figure 1. This embodiment of the invention requires only a single pair of devices. adjustable pressure devices in addition to ordinary hand-regulated pressure devices and practice has shown, as noted above, that it allows complete adjustment of the parallelism of the cylinders on all their active faces under the working pressures.
Figure 4 shows a more detailed form of the principle of cylinder cambering inaction provided by the invention and specifically employed in the combination shown in Figure 1. More particularly, in Figure 4, the cylinders have been used. designated by the indices 56 and 57; The rolls 56 and 57 have working surfaces or bulges designated 58 and 59, respectively. Even in Fig. 4. the bulges of the rolls have been exaggerated to better show the principles of the invention.
According to the invention, the crowns of cylinders 58 and 59 are such that when the cylinders 56 and 57 are subjected to operating pressures on a plasticized material, these surfaces assume the positions shown by chain lines 60 and 61. It is here that the present invention differs in principle from common practice. Specifically, it is common practice to form the curvature of the active faces of the rolls, i.e. the crowns of the rolls, so that when the cylinders are subjected to the pressures of working surfaces of the cylinders are substantially parallel to each other over their entire length.
What distinguishes the present invention from this common practice is that the bulges of the cylinders or active surfaces of the cylinders are such that when the cylinders are subjected to the working pressures, the active surfaces of the cylinders take on the effects. positions represented by lines 60 and 61 which are much more apart near the middle qu9aux ends of the cylinders. This is clearly seen in Figure 4, where the broken lines 62 and 63 indicate the position that the cylinder surfaces would occupy if they were parallel to each other.
The bulges 58 and 59 of the cylinders 56 and 57 are flatter so that the active surfaces of the cylinders occupy the positions drawn at 60 to 61, for the reason that when the camber pressure is applied to the cylinders through the intermediary of their journals, the active surfaces of the cylinders can be brought back to or pass through a position of parallelism of the active faces of the cylinders, the position of parallelism being represented, as has been said, by lines 62 and 63.
In Figure 4, numeral 64 indicates the distance over which the active face of cylinder 56 can be moved by the adjustable pressure camber device and numeral 65 indicates the similar distance over which cylinder 57 can be moved. is important
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for the reason that the displacements of the active faces of the cylinders over the distances 64 and 65 on both sides of the parallel lines 62 and 63 by means of the adjustment of the bending mechanism of the cylinder make it possible to make a correction according to the thickness of the laminated plastic material for compensate for either an extra thickness or a thinning in the middle or at the edges.
Thus the very useful complete adjustment according to the transverse thickness is achieved by a relatively simple means under the actual calendering conditions and without hindering the work. The thickness is made much more uniform transversely and the production of inferior material is avoided and this is true whatever the calendering speeds and temperatures as well as the thicknesses worked within relatively wide limits.
FIG. 5 shows a specific embodiment of the invention which comprises the cylinders 67 and 68.
The middle and lower calender rolls are provided with inner main bearings 69 and 70 for the cylinders 71 and 72 of the cylinders o Outer auxiliary bearings 73 and 74 are also mounted on the journals For simplicity, the machine frame has been omitted as well as the ordinary adjusting screws intended to adjust the clearance between the cylinders. A hydraulic pressure cylinder 75 which may be of the double telescoping type shown, is placed between the outer bearings 73 and 74 and the pressurized fluid is supplied to the cylinder through a pipe 76 to effect the camber of the middle cylinders. and lower towards each other.
The rolls 67 and 68 are shown in operation in plastic 77, the degree of camber of the rolls being somewhat exaggerated in the figure.
Figure 6 is an enlarged vertical cross section taken along the line VI-VI of Figure 5 and shows the cylinder journal 71 mounted in its outer bearing 73 and the cylinder journal 72 mounted in its outer bearing 74. The hydraulic pressure cylinder 75 placed between the outer bearings 73 and 74 is connected by a line 76 to a pressure reducer 78 controlled by the system 79, the reducer 78 being connected by a line 80 and a valve 81 to a hydraulic pump 82 driven by a motor 83. A pressure gauge 84 is placed on the line 76 to indicate the pressure in the hydraulic cylinder 75.
It is clear that the objects of the invention are achieved in the machine described and shown. The adjustable camber of the calender rolls and the like is achieved by staying well below the elastic limit of the roll materials and well within the working loads so that the machine can operate in conventional practice for long periods without failure.
The invention provides easy adjustment of the thickness of the shaped or worked sheet j, transversely thereto, to obtain uniform thickness transversely and the adjustment can be made while the rolls are in operation. It is possible to work plastics at different speeds and temperatures as well as in different thicknesses and different qualities of raw materials within relatively wide limits without having to change the rolls to have different roll crowns.
The term "camber" used herein means bending, bending or deformation of the axis of the roll (s) to achieve a controlled or desired crown of the active surface of the roll or the active surfaces of the rolls in the areas of the rolls where the plastic is rolled to determine its thickness.
Of course, the invention is not limited to the embodiments and to the details of implementation described and shown by way of example and one would not depart from its scope by making modifications thereto.