Wałek rozprężny do przewijarek folii

Wałek rozprężny przeznaczony do przewijarek folii musi sprostać wymaganiu, jakiego papier nigdy nie stawia: chwycić lekką, cienkościenną gilzę na tyle mocno, by przenieść moment obrotowy, a jednocześnie jej nie zgnieść i nie pozwolić jej pełzać w miarę narastania nawoju. Folia jest cienka, śliska i wrażliwa na zarysowania, a przewija się ją zwykle szybciej i przy mniejszym naprężeniu niż papier — nic dziwnego, że rozwiązania przeniesione wprost z przewijarki papieru kończą się teleskopowaniem rolek, gwiazdowaniem gilz i poślizgiem.

W tym poradniku pokazujemy, co zmienia się wtedy, gdy wstęgą jest folia, jak dopasować element rozprężny do gilzy, skąd biorą się moment obrotowy i poślizg oraz co trzeba podać w specyfikacji zamówienia.

Czym przewijanie folii różni się od innych zastosowań

Trzy właściwości folii determinują niemal każdą decyzję dotyczącą wałka.

Niskie tarcie na gilzie. Gilze foliowe to zwykle tworzywo sztuczne lub cienkościenne włókno — gładsze i miększe niż gilza papierowa — dlatego o przyczepności decyduje w równym stopniu geometria styku co sama siła docisku.

Wrażliwość na naprężenie. Folia się rozciąga. Zbyt duże naprężenie daje twardy nawój i prowadzi do gwiazdowania albo zgniecenia gilzy; zbyt małe daje nawój miękki, który w transporcie teleskopuje. Wałek musi trzymać gilzę powtarzalnie, tak aby naprężenie nastawione przez operatora było tym, które faktycznie działa na wstęgę.

Uszkodzenia powierzchni. Element, który wgryza się zbyt głęboko, zadzior na klocku czy gilza nabita młotkiem — każda z tych rzeczy oznacza nawój do odrzucenia. Przy folii jakakolwiek deformacja gilzy skazuje na złom pierwsze metry materiału.

Znaczenie ma też prędkość: linie foliowe biegną zwykle szybciej niż porównywalne linie papierowe, więc wyważenie i ugięcie zaczynają przeszkadzać wcześniej niż moment obrotowy.

Punktem wyjścia jest gilza, nie wałek

To gilzę wałek faktycznie chwyta, więc ona narzuca zasady.

• Średnica wewnętrzna gilzy. 3 in i 6 in (76 mm i 152 mm) obejmują większość zastosowań foliowych. Gilze należy mierzyć w stanie dostarczonym, a nie według katalogu — wałek dobrany do nominalnego otworu może nie wypełnić gilzy zaniżonej wymiarowo.
• Grubość ścianki i materiał. Cienkościenne gilze z tworzywa odkształcają się pod obciążeniem punktowym. To najczęstszy powód, dla którego przewijarka folii niszczy gilze jedna po drugiej.
• Stan i tolerancja gilzy. Zużyte, owalne albo nieokrągłe gilze będą się ślizgać niezależnie od tego, jak dobry jest wałek.
• Masa nawoju i średnica końcowa. Wraz ze średnicą wewnętrzną gilzy wielkości te określają moment obrotowy, ugięcie oraz dobór korpusu wałka.

Przypomnienie mechanizmu rozprężania wałka w gilzie znajduje się w materiale jak wałek rozprężny trzyma gilzę papierową lub foliową.

Typ lug, leaf czy strip: który najlepiej rozpręża się w gilzach foliowych

Element rozprężny decyduje o tym, jak siła trafia do gilzy, a w przypadku folii rozkład tej siły znaczy więcej niż jej wielkość.

Typ strip (leaf). Długie elementy rozkładają obciążenie na pełny obwód i całą długość, dlatego właśnie je zwykle poleca się do gilz cienkościennych i z tworzywa: brak skupionego styku oznacza brak zgnieceń i gwiazdowania. Zapewniają też dobrą współosiowość, co pomaga przy dużej prędkości.

Typ lug. Pojedyncze klocki koncentrują siłę na niewielkich polach styku i dają dużą przyczepność na twardych, grubościennych gilzach. Na miękkiej gilzie z tworzywa taka koncentracja powoduje miejscowe odkształcenie — a gdy gilza się odkształci, przyczepność spada i zaczyna się poślizg.

Do gilz cienkościennych lub z tworzywa bezpieczniejszym punktem startu jest zwykle strip albo leaf. Kompromisy między nimi opisuje zestawienie wałka typu lug i typu leaf, a całą rodzinę — wałki rozprężne 3 in – 6 in. Tam, gdzie obciążenie jest duże, a gilza sztywna, właściwym wyborem pozostaje wałek rozprężny typu lug.

Moment obrotowy, poślizg i narastający nawoj

Zapotrzebowanie na moment obrotowy na wale to naprężenie wstęgi pomnożone przez promień nawoju, rośnie więc wraz z jego narastaniem. Zdolność utrzymania gilzy musi przewyższać największą wartość, jaka się pojawi — łącznie z momentem przyspieszania i hamowania, nie tylko przy biegu ustalonym.

Zdolność utrzymania rośnie wraz ze współczynnikiem tarcia w miejscu styku, siłą normalną od worka pneumatycznego oraz promieniem efektywnym — w przybliżeniu T ≈ μ × N × r. Traktujmy to jako zależność, a nie jako wartość znamionową: materiał gilzy, geometria styku i stan powierzchni przesuwają wynik, a wyceny konkretnego modelu może dokonać jedynie producent.

Stąd dwa wnioski: poślizg pojawiający się wyłącznie na dużych nawojach oznacza, że pracujemy na granicy momentu — potrzeba więcej przyczepności lub większej gilzy, a nie wyższego ciśnienia; poślizg przy rozruchu wskazuje przede wszystkim na rampę przyspieszania i na stan gilzy, a dopiero potem na sam wałek.

Dla poślizgu przewidziano osobną ścieżkę diagnostyczną: wałek rozprężny ślizga się podczas przewijania — 7 przyczyn i sposobów naprawy. Przyczepność i naprężenie są zresztą ze sobą sprzężone: przewijarka nieutrzymująca stabilnego naprężenia będzie generować objawy poślizgu przy dowolnym wałku — zobacz automatyczne regulatory naprężenia wstęgi i czujniki naprężenia w obudowach łożysk stojakowych.

Prędkość, wyważenie i ugięcie

Na szybkich liniach foliowych geometria zwykle daje o sobie znać wcześniej niż moment obrotowy.

Bicie i wyważenie. Wałek o mierzalnym biciu daje nawoj, który na maszynie wygląda poprawnie, a na palecie teleskopuje; przy dużej prędkości niewyważenie odbija się na nawoju jako periodyczne pasma.

Ugięcie. Długie wałki przenoszące ciężkie nawoje uginają się pod obciążeniem, najbardziej w środku rozpiętości — dokładnie tam, gdzie folia jest najbardziej wrażliwa na zmiany naprężenia. Jeżeli rozpiętość i obciążenie są wymagające, należy rozważyć średnicę i materiał korpusu, zamiast dobierać wałek wyłącznie pod gilzę.

Materiał korpusu. Aluminium zmniejsza masę, z którą operator musi się zmagać przy częstej wymianie rolek; stal daje większą sztywność przy tym samym przekroju. Wybór powinny dyktować rozpiętość, obciążenie i sposób obsługi, a nie przyzwyczajenie.

Jeżeli specyfikacja powstaje od nowa, w materiale wałek rozprężny na zamówienie: jakie dane są potrzebne wymieniono informacje, których producent potrzebuje do rzetelnej wyceny.

Kiedy lepszym rozwiązaniem jest wałek różnicowy

Gdy folia jest cięta wzdłużnie na kilka wąskich pasów i przewijana na jednym wale, pojedynczy wałek rozprężny nie utrzyma jednakowego naprężenia we wszystkich pasach — pasy nieco grubsze napinają się, a ich sąsiedzi luzują. To problem z kontrolą naprężenia, nie z wałkiem.

Wałek różnicowy do krajarek pozwala każdej gilzy ślizgać się przy własnym, kontrolowanym momencie poślizgu, dzięki czemu pasy nawijają się przy stałym naprężeniu mimo niewielkich różnic grubości. Logikę tego wyboru wyjaśnia zestawienie wałek rozprężny kontra wałek różnicowy. W wielu zakładach pracują oba typy: wałki rozprężne na odwijaku i przy przewijaniu pełnej szerokości, wałki różnicowe na przewijaniu wielopasmowym za krajarką.

Dopasowanie wałka do maszyny

Uchwyty bezpieczeństwa. Wałek jest tak współosiowy, jak uchwyty, które go trzymają. Zużyty uchwyt bezpieczeństwa STO/STW lub FLO/FLW pozwala wałkowi pracować poza osią i przywraca bicie; szczegóły opisuje materiał o doborze i montażu uchwytu bezpieczeństwa.

Zasilanie powietrzem. Należy stosować ciśnienie podane na tabliczce znamionowej, rysunku lub w instrukcji — nie istnieje jedna uniwersalna wartość, a jej przekroczenie zaszkodzi gilzie znacznie wcześniej niż wałkowi. Warto zamontować przy maszynie filtrację i reduktor, aby operator nie mógł podnieść ciśnienia w celu „naprawienia” poślizgu.

Montaż i obsługa. Do większości uszkodzeń gilz foliowych dochodzi poza maszyną: wałki leżące na podłodze, gilze nabijane młotkiem, elementy pozostawione w pozycji rozprężonej. Zobacz jak montować wałek rozprężny i jak go konserwować.

Do wielu przewijarek folii o jednej szerokości wystarcza uniwersalny wałek pneumatyczny; tam, gdzie wymagane są części zamienne zgodne z marką maszyny, punktem odniesienia jest zwykle seria wałków XWDGM.

Wady nawoju i ich przyczyny

• Gilza zgnieciona lub gwiazdująca przy otworze. Zbyt skupione obciążenie styku — klocek na cienkościennej gilzie albo ciśnienie powyżej wartości znamionowej.
• Teleskopowanie nawoju w magazynie. Pełzanie gilzy przy brzegowej przyczepności albo bicie wałka.
• Poślizg tylko przy dużych średnicach. Zapotrzebowanie na moment obrotowy osiąga granicę wraz ze wzrostem promienia.
• Periodyczne pasma w poprzek nawoju. Niewyważenie, bicie lub zużyty uchwyt bezpieczeństwa.
• Pierwsze metry na złom. Odkształcenie gilzy przy zakładaniu albo zadzior na elemencie rozprężnym.

Praktyczna lista kontrolna doboru

Przejście przez te punkty w podanej kolejności daje wszystko, czego producent potrzebuje:

1. Średnica wewnętrzna gilzy, grubość ścianki, materiał i zmierzona tolerancja.
2. Liczba gilz na szerokości wałka oraz szerokość wstęgi.
3. Maksymalna średnica końcowa nawoju i jego masa.
4. Zakres naprężenia wstęgi oraz sposób jego regulacji.
5. Prędkość linii oraz czasy przyspieszania i hamowania.
6. Długość wałka, sposób podparcia i model uchwytu bezpieczeństwa.
7. Wymagania dotyczące wyważenia i bicia, jeżeli uzasadniają to prędkość i szerokość.
8. Sprężone powietrze dostępne przy maszynie oraz ciśnienie znamionowe obecnie stosowanego wałka.

Następnie należy porównać wybrane konstrukcje z materiałem jak dobrać wałek rozprężny do maszyny. W przypadku przewijarko-krajarki, a nie czystego przewijania, różnice opisuje materiał wałek rozprężny do krajarek.

FAQ

Czy jeden wałek rozprężny obsłuży zarówno folię, jak i papier? Czasami tak, ale ograniczeniem jest gilza — wałek przygotowany do ciężkich gilz papierowych może skupiać obciążenie w sposób odkształcający cienkościenne gilze z tworzywa. Rodzaj elementu i jego parametry należy sprawdzić pod kątem najlżejszej używanej gilzy.

Dlaczego nawoj folii ślizga się, mimo że wałek jest nowy? Nowy nie znaczy dopasowany. Poślizg najczęściej wynika ze stanu i tolerancji gilzy, z niedopasowania rodzaju elementu do grubości ścianki albo z zapotrzebowania na moment obrotowy przekraczającego przyczepność przy dużych średnicach.

Czy do przewijania folii potrzebny jest wałek różnicowy? Tylko wtedy, gdy na jednym wale przewija się kilka pociętych pasów; dla pojedynczego nawoju pełnej szerokości właściwym i prostszym rozwiązaniem jest zwykły wałek rozprężny.

Czy podnieść ciśnienie powietrza, aby zlikwidować poślizg? Nie — należy trzymać się wartości z tabliczki znamionowej. Jeżeli przy ciśnieniu znamionowym przyczepność jest niewystarczająca, przyczyna leży w rodzaju elementu, doborze gilzy lub zapotrzebowaniu na moment, a dodatkowe ciśnienie zagraża gilzie.

Jak często kontrolować wałek rozprężny na linii foliowej? Według instrukcji modelu i procedur zakładowych, a nie według sztywnego kalendarza. Kontrolę warto zagęścić w środowisku zapylonym lub wilgotnym oraz po każdej awarii gilzy.

Dobór właściwego wałka do linii foliowej

XW Machinery produkuje wałki rozprężne i różnicowe oraz towarzyszące im urządzenia do kontroli naprężenia i prowadzenia wstęgi dla linii folii, folii aluminiowej, laminatów, etykiet i opakowań giętkich. Prosimy przesłać wymiary gilz, masy nawojów, zakres naprężenia i prędkość linii — zaproponujemy rodzaj elementu rozprężnego, korpus i układ uchwytów albo wskażemy, kiedy lepszym rozwiązaniem będzie wałek różnicowy.

Złóż zapytanie o ofertę albo przejrzyj katalog wałków rozprężnych.