Characterization and redesign of a vacuum-fold tissue converting machine

This work is focused on the characterization and redesign of a vacuum-fold tissue converting machine for the paper napkins production. During the machine working, the heat loss, mainly located at the roller-bearings housing, causes an overheating of the cylinders support. On the long period a change in the cylinders interaxle distance brings an irregularity in the paper cutting phase. Experimental characterization has been performed to validate the cause of the machine malfunction and quantify the temperature variations within the working period. A proper measurement chain has been designed exploiting contactless sensors to measure both the temperatures and the displacements. Redesign has been performed starting from the results of the experimental activity: FE models of the cylinders supports have been developed and tuned on the experimental results. FE thermo-elastic analyses allowed the design of a proper cooling system to be added to the machine. In that view, two solutions have been proposed to solve the issue: the first one has a low impact on the machine layout and it is based on a water cooling system to be directly mounted on the cylinders supports, whereas the second one, requires redesign of the main support and lubricating components, i.e. roller-bearings, rotary seals, oil circulating system, to reduce as much as possible the cylinders supports overheating.

Questo lavoro di tesi ha come obiettivo la caratterizzazione e riprogettazione di una macchina per la produzione di tovaglioli, la quale sfrutta un sistema di aspirazione per la piegatura. Durante il funzionamento, parte della potenza necessaria per garantire la rotazione dei cilindri di taglio viene trasformata in calore e dopo un periodo di lavoro inferiore al normale utilizzo, l’aumento dell’interasse dei cilindri è tale da non garantire il corretto processo di taglio della carta. L’attività di caratterizzazione sperimentale delle variazioni di temperatura e dello spostamento dell’interasse durante il funzionamento del macchinario ha l’obiettivo di identificare l’origine del problema. La caratterizzazione è stata effettuata in seguito alla progettazione della catena di misura, che vista l’applicazione è basata sull’utilizzo di trasduttori di temperatura e di spostamento senza contatto. La riprogettazione della macchina, a valle dei risultati ottenuti dalla caratterizzazione sperimentale effettuata, ha visto lo sviluppo di un modello ad elementi finiti del supporto dei cilindri consentendo il dimensionamento del sistema di raffreddamento da utilizzarsi. Pertanto, si sono sviluppate due soluzioni progettuali: la prima sfrutta un sistema di raffreddamento a ricircolo di acqua dimensionato in modo tale da garantire un montaggio poco invasivo sulla struttura di supporto esistente. Diversamente, la seconda soluzione prevede la riprogettazione di alcuni componenti dell’assieme di taglio con lo scopo di prevenire il malfunzionamento della macchina oggetto di studio.