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Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von, insbesondere planpa- rallen, verfestigten flächigen Materialbahnen, vorzugsweise Folien, Spanplatten, mit plastischen Massen, z. B. Kunststoff, mit einem oberen und einem unteren endlosen Band zum Gegenstand.
Bei der Herstellung von flächigen Materialbahnen ist die gleichbleibende Dicke von besonderer Bedeutung. Die gleichmässige Dicke soll hierbei nicht nur über die Zeit während der Herstellung eingehalten werden, sondern auch quer zur Längsrichtung der Materialbahn gewährleistet sein. An die gleichmässige Dicke werden sowohl aus Qualitätsgründen - es müssen bestimmte Toleranzen eingehalten werden - als auch aus Gründen der Materialersparnis hohe Ansprüche gestellt.
Doppelbandanlagen, z. B. Doppelbandpressen, weisen in der Regel obere und untere An- triebs- und Umlenkrollen auf. Diese Rollen können einen grossen Durchmesser aufweisen und sind im wesentlichen biegesteif. Zwischen den Rollen werden die jeweils bewegten Bänder durch Rollen oder auch Kalibrierrollen gegeneinander gehalten. Da der Raum für derartige Stützrollen begrenzt ist, können dieselben nicht den Durchmesser der Antriebs- und Umlenkrollen aufweisen, sondern sind wesentlich geringer dimensioniert und weisen bei hohem Druck nicht die erforderliche Stabilität auf.
Aus der US 5 044 491 A wird eine Rolle bekannt, die eine Achse und einen dieselbe umge- benden Hohlzylinder aufweist. Die Achse besitzt in ihrem mittigen Bereich zwei umlaufende ring- förmig ausgebildete Erhebungen, welche an der Innenwandung des Hohlzylinders anliegen. Die Achse ist weiters innerhalb des Hohlzylinders verjüngt und liegt in den Endbereichen nicht am Hohlzylinder an. Bei Durchbiegung der Achse, auf welche die gesamten Kräfte übertragen werden, kann die Halterung der Achse in ihrem Höhenabstand verändert werden, so dass die Durchbiegung höhenmässig kompensiert werden kann. Durch die konische Ausbildung der Achse tritt zusätzlich keine durch die Achse bedingte Verformung des Hohlzylinders auf. Eine derartige Stützrolle weist jedoch den Nachteil auf, dass der Mantel in seinen Endbereichen einer höheren Deformation unter- liegt.
In der DE 38 38 852 C1 wird eine Presswalze mit steuerbarer Durchbiegung zur Behandlung ei- ner Papierbahn beschrieben. Die Walze weist eine Achse und einen dieselbe umgebenden Mantel auf. Der Mantel ist über einen Hohlzapfen und ein Rollenlager auf einen Halter gestützt, der sei- nerseits ein Gleitlager für die Achse aufweist. Eine Durchbiegung der Achse wird zwangsweise über das Rollenlager und den Hohlzapfen an den Mantel weitergegeben und umgekehrt. Die Lagerung für den Mantel ist in einer gemeinsamen Halterung mit der Lagerung für die Achse vorgesehen. Damit wird eine Entkoppelung der Bewegungen zwischen Mantel und Achse nicht erreicht. Durch das im Druckraum vorgesehene Druckmedium kann keine Abstützung des Mantels an der Achse erreicht werden, da, wie bekannt, ein hydraulischer Druck vom Medium in alle Rich- tungen gleichmässig abgegeben wird.
Damit ist die gleichmässige Orientierung des Mantels, bezo- gen auf die Achse, gegeben.
In der US 3 161 125 A1 wird ein Kalander für die Papierindustrie beschrieben, bei dem eine bombierte Rolle vorliegt, die mit einer weiteren Rolle kooperiert. Der Mantel der weiteren Rolle wird so mit Kräften beaufschalgt, dass eine Erzeugende derselben mit der kooperierenden Erzeugenden der bombierten Rolle die gleiche Krümmung aufweist. Durch die Bombierung der Kalanderrollen wird eine Dehnung der Ränder der Papierbahn verursacht, die in nachfolgenden Bearbeitungsvor- gängen auszugleichen sind. Bei Kunststoffbahnen besteht die Gefahr, dass ein derartiger Ausgleich nicht durchgeführt werden kann und somit in den äusseren Rändern Falten eingefügt werden.
Eine weitere Walze zur Behandlung von Bahnen, insbesondere Papierbahnen, wird in der DE 33 43 313 A1 beschrieben. Auch bei dieser Walze ist die Lagerung des Mantels nicht unab- hängig von der Lagerung der Achse, so dass auch hier keine Entkopplung der Bewegungen statt- finden kann. Die Unterteilung des Raumes zwischen Achse und Mantel durch eine Vielzahl von ringförmigen Dichtungen, die in der Achse angeordnet sind, in Heizräume, kann bewirken, dass unterschiedliche thermische Beaufschlagungen erreicht werden.
Die Walzenanordnung gemäss DE 26 25 048 A1 betrifft eine Walze mit Achse und Mantel. In der Achse, welche über Fluiddruckzylinder höhenveränderlich angeordnet ist, liegen Sensoren vor, die den auf sie ausgeübten Druck messen können. Derartige Sensoren gestatten jedoch nicht die Linearität des Mantels zu bestimmen.
Aus der EP 0 732 183 A2 wird eine Doppelbandvorrichtung bekannt, welche Kalibrierrollen auf- weist, die eine Achse und einen auf dieser gelagerten Hohlzylinder aufweisen. Der Hohlzylinder
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liegt an dem Blechband auf und wird über in der Achse angeordnete hydraulische Zylinder entlang seiner Erzeugenden beaufschlagt, um ein lineares Anliegen des Hohlzylinders am Blechband zu ermöglichen. Eine derartige Vorrichtung ist aufwendig und bedarf einer andauernden Steuerung sowie Druckbeaufschlagung mit der Hydraulikflüssigkeit.
Der vorliegenden Erfindung ist zur Aufgabe gestellt, eine Doppelbandanlage zu schaffen, die einen planparallelen Spalt aufweisen kann, welcher nicht nur im Bereich der Antriebs- und Umlenk- rollen gewährleistet ist, sondern auch im Arbeitsbereich nach diesen Rollen. Weiters soll der plan- parallele Abstand selbst bei hohen Krafteinwirkungen mit einfachen Mitteln bei besonders geringen Toleranzen über den gesamten Arbeitsbereich gewährleistet sein.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er durch die EP 0 732 183 A2 gegeben ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von, insbesondere planpa- rallelen, verfestigten flächigen Materialbahnen, vorzugsweise Folien, Spanplatten, mit platischen Massen, z. B. Kunststoff, welche mit Temperaturänderung verfestigen, mit einem Rahmen, zumin- dest einem oberen und einem unteren durchbrechnungsfreien Band, insbesondere aus Stahl, mit horizontal angeordneten Antriebs- und Umlenkrollen, Kalibrierrollen, die an dem oberen oder unteren Band anliegen und welche eine Achse aufweisen, die über Halterungen an den axialen Enden der Achse am Rahmen festgelegt ist und einen die Achse umgebenden rotationssymmetri- schen, insbesondere zylindrischen, Mantel, welcher an der Achse abgestützt ist, besteht im we- sentlichen darin,
dass der Mantel an seinen beiden axialen Endbereichen getrennt von der Achse und der Halterung für die Achse jeweils eine Lagerung aufweist und der Mantel ausserhalb seiner beiden Endbereiche, insbesondere in einem mittleren Bereich, welcher vorzugsweise der Hälfte der Mantellänge entspricht, an der Achse abgestützt ist. Durch die endlosen oberen und unteren durchbrechungsfreien Bänder wird eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Material- bahnen gebildet, wobei die horizontale Anordnung der Antriebs- und Umlenkrollen eine schwerkraftsmässig bedingte gleichmässige Verteilung der zu verfestigenden Massen im Spalt zwischen den beiden Bändern erlaubt.
Durch die einfache oder mehrmalige Abstützung des Man- tels der Kalibrierrollen zwischen den beiden Endbereichen auf der Achse kann eine Krafteinleitung vom Mantel auf die Achse erfolgen, die besonders vorteilhaft im mittigen Bereich ist. Wobei durch die von der Achse und der Halterung der Achse unabhängige Lagerung der Endbereiche des Mantels ein Teil der Kräfte, welche von den Bändern ausgeübt wird, nicht in die Achse eingeleitet wird, sondern gelangt vom Mantel direkt über die Lagerung in den Rahmen. Es liegen somit zwei voneinander unabhängige Halterungen und Krafteinleitungen vor, so dass die Linearität der Stütz- rollen mit einfachsten konstruktiven Massnahmen gewährleistet sein kann.
Damit kann eine exakte planparallele Ausrichtung der Bänder in beliebiger Länge erreicht werden, wobei der Arbeitsbe- reich, also jener Bereich in welchem ein plastisch verformbares, insbesondere zumindest teilweise flüssiges oder fliessfähiges, Material vorliegt, von bevorzugter Bedeutung ist.
Ist der Mantel zwischen seinen beiden Endbereichen auf der Achse, z. B. über ein Gleitlager, gelagert, so kann die Achse selbst am Gestell drehfest angeordnet sein, wodurch eine besonders hohe Genauigkeit in der Höhenjustierung der Achse, da kein Lagerspiel zu berücksichtigen ist, erreicht werden kann.
Ist die Lagerung der Endbereiche des Mantels am Rahmen angeordnet, so ist zwangsweise eine exakte Relativlage zwischen Achse und Mantel gegeben.
Sind die Halterungen der Achse höhenveränderlich, so kann eine Vorspannung der Achse je nach dem erforderlichen Druck zwischen den Bändern durchgeführt werden.
Ist die Achse federnd gelagert, so kann über die Federkraft die erforderliche Vorspannung der Achse durchgeführt werden.
Weist der Mantel an seinen beiden axialen Endbereichen jeweils einen hohlzylinderförmigen mit dem Mantel lösbar verbundenen Flansch auf, welcher am Rahmen gelagert ist, so können einfache Hohlzylinder eingesetzt werden, die zusätzlich mit einer Lagerung versehen sein können, so dass auch Umrüstungen bei bestehenden Doppelbandanlagen besonders einfach durchgeführt werden können.
Sind die Halterungen der Achse entlang von Keilflächen, die mit der Achse einen spitzen Win- kel einschliessen, verstellbar, so ist eine Höhenveränderung der Achse gegeben, die hohe Kräfte aufnehmen kann.
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Stützen die Halterungen an den Enden der Achse, vorzugsweise eine obere und eine untere Teilhalterungen, in Achsrichtung gesehen die Achse hintereinander ab, so können zusätzlich zur Höhenveränderung der Achse noch Biegemomente aufgebracht werden, womit eine gezielte Krafteinleitung zur Kompensierung der durch die Herstellung der Materialbahnen auf die Kalibrier- rolle einwirkenden Kräfte erreicht werden kann.
Sind die Lagerungen für den Mantel höhenveränderlich, so wird eine zusätzliche konstruktive Möglichkeit geschaffen, einer unerwünschten Deformation des Mantels, z. B. mit Vorspannkräften, entgegenzuwirken.
Weist der Mantel an seinen beiden Endbereichen in Achsrichtung gesehen hintereinander und im Abstand zueinander angeordnete, insbesondere zwei, Lager auf, so kann eine zusätzliche erwünschte Deformation des Mantels durch Einbringung von Momenten bedingt werden.
Sind Sensoren zum Messen der Linearität des Mantels vorgesehen, über welche die Höhen- veränderung der Halterung der Achse und/oder der Lagerung des Mantels durchgeführt werden kann, so ist eine besonders einfach zu handhabende Vorrichtung gegeben, die eine selbsttätige Regelung der Linearität des Mantels der Stützrolle erlaubt.
Sind in den beiden Endbereichen des Mantels druckempfindliche Sensoren, insbesondere Pie- zoelemente, angeordnet, über welche die Höhenveränderung der Halterung der Achse gesteuert, insbesondere geregelt, ist, so kann bereits die Bestimmung der Aufnahme der Kräfte elektrisch erfolgen, wobei dann über diese elektrische Grösse erneut auf elektrischem Wege die Höhenverän- derung der Achse bzw. Vorspannung der Achse durchgeführt werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Doppelbandanlage in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Kalibrierwalze mit Lagerung, teilweise im Schnitt und Fig. 3 eine Lagerung des Mantels der Kalibrierrolle auf der Achse.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist einen Rahmen 1 auf, welcher die gesamte Einrich- tung, insbesondere die Umlenkrollen 2 und Antriebsrollen 3, trägt. Der Längsabstand der Achsen der Rollen beträgt 7,20 m, kann jedoch grösser, z. B. 100,00 m, sein. Durch diese Rollen werden ein unteres Band 4 und oberes Band 5 mit einer Breite von 3,00 m aus hochglanzpoliertem Stahl, welcher gegebenenfalls eine Hochglanzverchromung trägt, in Richtung des Pfeiles v in gleichför- miger Geschwindigkeit bewegt.
Durch die beiden horizontalen Umlenkrollen 2 mit einem Durch- messer von 1,80 m und die mit diesen kooperierenden oberen und unteren Bänder 4,5 wird ein Spalt 6 gebildet, der sich nur im Bereich der Umlenkrollen befindet, in welchem über eine Schlitz- düse 7 eines nicht dargestellten Extruders, beispielsweise thermoplastischer Kunststoff, wie Polya- cetale, Polyvinylchlorid, Polykarbonate, Polymethylmethacrylate, Polymerisate oder ihre Vorpoly- merisate eingebracht werden. Die Schlitzdüse speist in den Spalt im wesentlichen in Gesamtheit quer entlang der Bänder ein. Der Abstand der Umlenkrollen 2 wird durch einen hydraulischen Stempel 8 geregelt, der den Abstand zwischen dem oberen Träger 9 für die obere Umlenkrolle 2 und dem unteren Träger 10 für die untere Umlenkrolle einstellt. Die beiden Träger sind Bestandtei- le des Rahmens.
In Bewegungsrichtung v der Bänder gesehen befinden sich nach dem Einlaufspalt 6 eine obere und untere Kalibrierrolle 11,12, welche die Bänder 4 und 5 anlenken und mit einem geringeren Abstand gegeneinander halten als im gesamten Einlaufspalt 6. Die Antriebsrollen 3 weisen jeweils einen eigenen Antriebsmotor 3a und 3b auf. Die weiteren Kalibrierrollen 13,14 weisen einen gemeinsamen Antrieb 15 auf, der für eine synchrone Bewegung der Kalibrierrollen 11,12, 13 und 14 Sorge trägt. Im Gestänge 16 des gemeinsamen Antriebes 15 sind nicht dargestellte Hardy- scheiben vorgesehen, um geringfügige Unfluchtigkeiten des Gestänges, u. zw. der Wellen zuein- ander, auszugleichen. Falls erforderlich, können andere Gelenke, wie beispielsweise Kardangelen- ke, zum Einsatz gelangen.
Die zusätzlich vorgesehenen oberen Rollen 17 und unteren Rollen 18, die in der Horizontalen und Vertikalen verschieblich ausgebildet sein können, haben lediglich die Aufgabe, das obere bzw. untere Band zu tragen und gegebenenfalls leicht ausrichtend in Richtung zum anderen Band zu halten.
Vor oder nach den Kalibrierrollen sind Sensoren 19 mit Strahlenquelle, insbesondere Laser, angeordnet, die entweder quer zur Bandlängserstreckung bewegbar sind oder wie gegenständlich mittig und jeweils 100,00 cm von der Mitte quer zur Bandlängserstreckung vorgesehen sind, wel-
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che über eine Entfernungsmessung, beispielsweise Interferenzmessung, die Ausrichtung der Rollen oder auch des Bandes messen und in Abhängigkeit von den Soll-Werten, meist eine ebene Ausbildung der Bänder, die Kalibrierrollen beaufschlagen.
Zur Dickenmessung der Produktbahn ist ausserhalb des Bereiches der Bänder eine radioaktive #-Strahlenquelle 53 in analoger Anordnung und Zahl wie die Interferenzsensoren 19 und Sensoren 54 vorgesehen, über welche, wenn erforderlich, eine zusätzliche Steuerung für die Höhenänderung der Achsen und der Mäntel erfolgen kann.
Zusätzlich können Temperatursensoren 20, u. zw. IR-Strahlungsmesselemente, oberhalb und unterhalb der Bänder angeordnet werden, welche zur Steuerung des zur Temperierung dienenden Fluides vorgesehen sein. Die Temperatursensoren 20 sind auf die Bandquererstreckung in der Mitte und sodann beidseitig hiervon in 65,00 cm und 130,00 cm Entfernung angeordnet. Zur Tem- perierung des oberen Bandes sind Temperiereinrichtungen 21 und zur Temperierung des unteren Bandes sind Temperiereinrichtungen 22 vorgesehen.
Die in Fig. 2 teilweise im Schnitt dargestellte Kalibrierrolle 11 weist eine Achse 23 auf, die von einem Mantel 24 mit einer Wanddicke von 15,0 mm, der im Abstand zur Achse angeordnet ist, umgeben wird. Der Mantel 24 weist einen Innendurchmesser von 95,0 mm und eine Gummibe- schichtung 25 mit 8,0 mm auf. Die Achse 23 mit einem Durchmesser von 80,0 mm liegt nicht am Mantel an und ist über die untere und obere Halterung 27,28 am Rahmen in einer Entfernung von 90,0 mm festgelegt. Die Halterungen weisen jeweils Tellerfedern 29,30 auf. Durch Verschieben der Halterungen entlang der Keilflächen 31,32, die mit der Achse einen spitzen Winkel a von 30 einschliessen, können die erwünschten Kräfte an die Achse aufgebracht werden.
Dadurch, dass die Halterungen im axialen Abstand zueinander an der Achse angreifen, können Momente auf die Achse aufgebracht werden, womit eine zusätzliche erwünschte Biegung der Achse erreicht werden kann.
Der Mantel 24 ist über Schrauben 35 mit dem ringförmigen Flansch 36 verbunden, der seiner- seits über Wälzlager 37,38 am Rahmen 1 gelagert ist. Die Lager 37,38 sind ebenfalls im axialen Abstand mit 70,0 mm zueinander angeordnet, so dass, falls erwünscht, auch zusätzliche Biegekräf- te aufgebracht werden können. Über die hydraulischen Zylinder/Kolben-Aggregate 39,40 können die keilförmigen Flächen 31 und 32 verschoben werden, so dass die erwünschten Kräfte, beispiels- weise über Messung der Linearität mit dem Sensor 19 aufgebracht werden können.
Das Lager 38 ist zusätzlich entlang einer Keilfläche 46 bewegbar, wodurch zusätzliche Kräfte auf den Mantel in Form der Biegung desselben aufgebracht werden kann. Zur Verschiebung des Lagers 38 ist ein Piezoelement 47 vorgesehen, das, wie bekannt, durch Einwirkung von elektri- schem Strom eine Längenänderung durchführt. Zur Bestimmung der Kräfte, die von dem Mantel auf das Lager 38 ausgeübt werden, ist ein weiteres Piezoelement 48 vorgesehen, das die auf den Mantel ausgeübten Druckkräfte in elektrische Grössen überführt. Diese elektrischen Grössen können auch zur Steuerung des Zylinder/Kolben-Aggregates 39,40 zur Verschiebung der Halterungen 27, 28 eingesetzt werden.
Die Zylinder/Kolben-Aggregate können auch durch Piezoelemente ersetzt werden, so dass die Verschiebung der Lagerung nicht durch hydraulische Kräfte, sondern durch elektrische Kräfte erreicht werden kann.
In Fig. 3 ist in Form eines Gleitlagers die Abstützung des Mantels im mittigen Bereich der Ach- se 23 dargestellt. Die Achse 23 weist einen aufgeschrumpften Ring 41 auf, der eine teilkugelförmi- ge Fläche 42 besitzt, die mit einer komplimentären teilkugelförmigen Fläche 43 des weiteren Rin- ges 44, der in der Nut 45 im Inneren des Mantels angeordnet ist, kooperiert. Der weitere Ring 44 ist in einzelne Ringsegmente geteilt, so dass dieselben über eine nicht dargestellte Öffnung im Mantel eingebracht werden können.
Der mittige Bereich, welcher durch die Hälfte der Längserstreckung des Mantels beidseits zur Mitte des Mantels gebildet wird, kann auch ein, zwei oder mehrere Abstützungen aufweisen. Die Endbereiche des Mantels können entweder selbst oder wie in Fig. 2 dargestellt, mit Verlängerun- gen die Lagerungen mit Rollenlagern aufweisen.
Bei einer Breite von über 3,00 m der Kalibrierrollen werden die Federn der Halterung der Achse mit 300 kp gegen das Band vorgespannt. Die Lagerung des Mantels erfolgt mit einer Überhöhung von 0,7 mm. Durch eine derartige doppelte Lagerung sowohl der Achse als auch des Mantels kann die Abweichung des Mantels in seinem Endbereich von 2,0 mm auf 9 begrenzt werden.
Die Lager für die Mäntel der Kalibierrollen können auch auf einem gemeinsamen Rahmen an-
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geordnet sein. Die Messung der auf die Mäntel einwirkenden Kräfte kann durch nur einen Sensor, z. B. ein Piezoelement, Kraftmessdose od. dgl., der zwischen Gestell und Rahmen angeordnet ist, durchgeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von, insbesondere planparallelen, verfestigten flächigen Materialbahnen, vorzugsweise Folien, Spanplatten, mit plastischen Massen, z. B.
Kunststoff, welche mit Temperaturänderung verfestigen, mit einem Rahmen (1), zumindest einem oberen und einem unteren durchbrechnungsfreien Band (4,5), insbesondere aus
Stahl, mit horizontal angeordneten Antriebs- (3) und Umlenkrollen (2), Kalibrierrollen (11,
12,13, 14), die an dem oberen oder unteren Band anliegen und welche eine Achse (23) aufweisen, die über Halterungen an den axialen Enden der Achse (23) am Rahmen festge- legt ist und einen die Achse umgebenden rotationssymmetrischen, insbesondere zylindri- schen, Mantel (24), welcher an der Achse (23) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass, wie an sich bekannt, der Mantel (24) an seinen beiden axialen Endbereichen getrennt von der Achse (23) und der Halterung (27,28) für die Achse jeweils eine Lagerung (37,38) aufweist und der Mantel (24) ausserhalb seiner beiden Endbereiche,
insbesondere in einem mittleren Bereich, welcher vorzugsweise der Hälfte der Mantellänge entspricht, an der Ach- se (23) abgestützt ist.