-
Gegenstand
dieser Erfindung ist eine Anlage zum Rotieren eines drehbaren, einen
langen, zylindrischen Mantel aufweisenden Maschinenelements einer
Papier- oder Kartonmaschine, wie zum Beispiel einer Walze oder eines
Zylinders, zwecks Durchführung
einer Behandlungsmaßnahme,
wobei dieses zylindrische Maschinenelement an seinen Enden gelagert
ist und in Verbindung mit diesem Maschinenelement eine Antriebsvorrichtung
zum Rotieren des Maschinenelements und Kraftübertragungsmittel zum Übertragen
der das Maschinenelement drehenden Antriebskraft von der Antriebsvorrichtung
auf das Maschinenelement vorhanden sind. Weiter ist auch ein entsprechendes
Verfahren Gegenstand dieser Erfindung.
-
Es
werden heute an rotierenden, einen langen, zylindrischen Mantel
aufweisenden Maschinenelementen von Karton- und Papiermaschinen,
zum Beispiel an Walzen und Zylindern, in unterschiedlichen Zusammenhängen verschiedenartige
Behandlungsmaßnahmen
u.a. bei ihrer Vorbereitung für
den Einsatz in der Produktion durchgeführt. Ein solche Situation kann
zum Beispiel bei der Erneuerung der Papiermaschine gegeben sein.
Solche Maschinenerneuerungen erfolgen u.a. mit dem Ziel, die Produktionskapazität zu steigern
und/oder Qualitätseigenschaften
des zu erzeugenden Papiers zu verändern. Als Folge der Erneuerung
der Maschine erhöht
sich im Allgemeinen auch deren Produktionsgeschwindigkeit erheblich.
-
Als
Beispiel einer solchen Behandlungsmaßnahme kann das Auswuchten
von Walzen und Zylindern der Papiermaschine genannt werden. Walzen und
Zylinder werden bei ihrer Herstellung in der Regel für einen
bestimmten maschinenspezifischen Geschwindigkeitsbereich ausgewuchtet.
Nach der Erhöhung
der Produktionsgeschwindigkeit der Maschine entspricht diese Auswuchtung
im Allgemeinen nicht mehr den Anforderungen, sondern das betreffende Maschinenelement
ist bei seinem Einsatz im Unwuchtzustand. Ein anderer Unwucht verursachender Faktor
ist das Anbringen von Wärmeleisten
an dem Ma schinenelement; die dadurch bedingte dynamische Unwucht
muss durch Auswuchten des Maschinenelements beseitigt werden. Als
weitere Beispiele einer solchen Auswuchtung erfordernden Situation seien
die Montage neuer Stirnseiten an das Maschinenelement und die Umrüstung eines
normalen Zylinders zu einer VAC-Walze, wobei an der Walze die erforderlichen
Rillungen und Bohrungen angebracht werden, genannt. Die beim Auswuchten
am Maschinenelement anzubringenden Massen können sich zum Beispiel in der
Größenordnung
von 1 bis 15 kg pro Stirnseite bewegen.
-
Unwucht
eines Maschinenelements äußert sich,
wie bekannt, zum Beispiel in Form verschiedenartiger Schwingungen,
die sowohl zu Produktions- als auch zu Instandhaltungsproblemen
führen.
Ein solcher Unwuchtzustand macht also ein Neuauswuchten des betreffenden
Maschinenelements erforderlich, zu dessen Durchführung das Maschinenelement
vielleicht sogar ausgebaut und in die Maschinenfabrik gebracht werden
muss. Da in der Papiermaschine bis zu mehreren Dutzend eine Auswuchtung
erfordernder Walzen und Zylinder vorhanden sein können, ist
klar, dass die Durchführung
eines solchen Manövers
an allen rotierenden Elementen der Maschine unmäßig viel Zeit in Anspruch nimmt.
-
Neben
dem Auswuchten können
an den Maschinenelementen auch andere Maßnahmen wie zum Beispiel diverse
Beschichtungen, Rillungen, Bohrungen, Abdrehen und Schleifen/Polieren
vorgenommen werden, wobei diese Aufzählung die Palette der möglichen
Behandlungsmaßnahmen
keinesfalls begrenzt. Solche Maßnahmen
und der einschlägige Stand
der Technik sind u.a. in zahlreichen Patentschriften beschrieben,
wie zum Beispiel in WO – 98/46386
und
EP – 0 545
879 A2 (Bohren einer Saugwalze), FI-Anm. 971488 (Schleifen/Polieren) und
US-Patentschrift 6,264,405 B1 (Bohren eines Zylinders).
-
Vom
Stand der Technik her sind Lösungen zur
Durchführung
der Behandlungsmaßnahmen
an rotierenden Maschinenelementen als so genannte On-Site-Maßnahmen
bekannt, worunter zu verstehen ist, dass die Maßnahmen vor Ort bei der Papiermaschine
erfolgen. Gemäß bekannter
Technik erfolgt der Antrieb des Maschinenelements bei der Durchführung der
Behandlungsmaßnahme,
wobei Antrieb als Drehen des Maschinenelements um seine Achse verstanden
werden kann, fast ausschließlich
durch einen Elektromotor. Diese Lösung gestaltet sich, auf diese
Art verwirklicht, namentlich als On-Site-Maßnahme
besonders schwierig. Ihre Verwirklichung erfordert erstens diverse
Stützelemente,
um die Antriebsanlage und Kraftübertragung
für das
Maschinenelement zu arrangieren. Die Abstützung muss mit Hilfe diverser
Flaschenzüge,
Balken und Holzkeile vorgenommen werden, wobei der Zusammenhalt dieses „Arrangements" fraglich erscheint
und ein ernstes Arbeitssicherheitsrisiko darstellt. Auch bleiben
bei der Her stellung solcher „Machwerke" die Kraftübertragungselemente
oft ohne jegliche Schutzvorrichtung.
-
Außerdem nehmen
das Zusammenbauen und die Demontage dieses Rotationsapparates und der
eigentliche Maschinenelement-Antrieb selbst unmäßig viel Zeit in Anspruch.
Hier ein Beispiel einer nach dem Stand der Technik durchgeführten Auswuchtung:
Erforderliche Gesamtzeit 45 Minuten, wobei allein das Beschleunigen
des Maschinenelements auf volle Drehzahl 15 bis 20 Minuten in Anspruch
nehmen kann.
-
Außerdem setzt
eine elektrische Antriebsvorrichtung ein geradezu massives Wechselrichterarrangement
zur Erzeugung passenden Betriebsstroms für den Motor voraus. Der Wechselrichter
(Inverter) ist bekanntlich ein schweres und großes Gerät und damit am Ort der durchzuführenden
Maßnahmen
schwierig zu bewegen. Außerdem
sind Wechselrichter bekanntlich ziemlich störungsanfällig.
-
Weiter
wäre es
von Vorteil, wenn das Maschinenelement nach erfolgter Behandlungsmaßnahme möglichst
kontrolliert und schnell in seiner Rotationsbewegung gestoppt werden
könnte,
damit zur folgenden Maßnahmenstufe übergegangen
werden kann. Ohne die Rotationsbewegung bremsende Kraft kann das
Maschinenelement bekanntlich infolge seines großen Moments nach der Unterbrechung
der Kraftübertragung
sogar noch stundenlang rotieren (z.B. eine 7000 kg schwere Walze
kann 3,5 Stunden lang frei rotieren), so dass ihr Abbremsen auf
irgendeine Art angezeigt wäre.
Beim Bremsen mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung wäre es auch vernünftig, die
dabei gewonnene Energie zurückzuspeisen,
zum Beispiel ins Stromnetz der Fabrik. Dies ist aber nicht möglich, weil
ja das Stromnetz der Fabrik bekanntlich sehr empfindlich gegen jede
Art von Störungen
ist wie sie namentlich bei der Energieerzeugung mit einer großen Elektromotor/Wechselrichter-Kombination
unter Umständen
entstehen. Die als Folge der Bremsstufe im Wechselrichter entstehende Wärme muss
denn auch gekühlt
werden, was für
sich gleichfalls eine relativ große Baugröße des Wechselrichters voraussetzt.
-
Dieser
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine zum zwecks Durchführung einer
Behandlungsmaßnahme
erfolgenden Rotieren eines drehbaren, einen langen und zylindrischen
Mantel aufweisenden Maschinenelements, wie zum Beispiel einer Walze
oder eines Zylinders, dienende Anlage zu schaffen. Die kennzeichnenden
Merkmale der erfindungsgemäßen Anlagen
sind in den Patentansprüchen
1 und 7 niedergelegt. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren,
dessen kennzeichnenden Merkmale aus Patentanspruch 8 hervorgehen.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Anlage
erfolgt das Rotieren des Maschinenelements mit Hilfe einer hydraulischen Antriebsvorrichtung.
Zur Durchführung der
Rotationsbewegung stehen mehrere bevorzugte Ausführungsformen zur Wahl. Gemäß einer
ersten Ausführungsform
kann das Rotieren unter Einsatz einer speziellen Kontaktrollenanordnung
erfolgen, über welche
die die Rotationsbewegung bewirkende Kraft von der Antriebsvorrichtung
in Form auf den Mantel des Maschinenelements wirkender Reibungskraft
auf das Maschinenelement übertragen
wird.
-
Neben
dem oben Aufgeführten
sind der Kontaktrollenanordnung auch bevorzugt hydraulische Belastungsmittel
zugeordnet, die zur Regelung der Reibungskraft zwischen der Kontaktrollenanordnung und
dem Mantel des Maschinenelements während der Rotation dienen.
Mit einer solchen Anordnung lässt
sich der Rotationszustand des Maschinenelements auf sehr einfache
und leichte Weise regeln. Hier sei angemerkt, dass der Begriff „Rotation" als Maschinenelement-Antrieb
verstanden werden kann, der mehrere Stufen, wie zum Beispiel Beschleunigen,
Lauf mit konstanter Drehzahl und Abbremsen, umfassen kann.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Anlage
und dem gleichfalls unter die Erfindung fallenden Verfahren kann
die auf Reibantrieb basierende Kontaktrollenanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung an einem neben dem gerade zu behandelnden
Maschinenelement befindlichen, in seiner Drehbewegung blockierten
Maschinenelement be festigt werden. Durch passende Bemessung der
Kontaktrollenanordnung zum Beispiel in Abstimmung auf die Montageabstände benachbarter
Maschinenelemente lassen sich auf sehr einfache und schnelle Weise
mehrere nebeneinander befindliche Maschinenelemente ohne mehrmaliges
arbeitsaufwendiges Ausbauen und Wiedereinbauen der Kontaktrollenanordnung behandeln.
-
Nach
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
kann die Anlage einschließlich
ihrer hydraulischen Antriebsvorrichtung auch unmittelbar am Achsende
des Maschinenelements angeordnet werden. Dabei umfasst die Anlage
dann auch einen Momentarm, der stabil an irgendeiner passenden Grundkonstruktion
befestigt ist.
-
Nach
einer dritten Ausführungsform
kann das Rotieren des Maschinenelements unter Einsatz einer Kontaktrollenanordnung
erfolgen, bei der die Antriebskraft, die das Maschinenelement in
Drehbewegung versetzt, mit einem Keilriemen von der hydraulischen
Antriebsvorrichtung auf das Maschinenelement übertragen wird.
-
Mit
den Anlagen und dem Verfahren gemäß dieser Erfindung werden mehrere
beträchtliche
Vorteile erzielt, die zum Beispiel im Hinblick auf die Produktionsleistung
bei der Papierfabrikation von Bedeutung sind: So werden infolge
der verkürzten
Montagezeiten des Rotationsapparates auch die Stillstandszeiten
der Papiermaschine im Vergleich zu den herkömmlichen Methoden wesentlich
reduziert. Die erfindungsgemäßen Anlagen
lassen sich auf höchst
einfache Weise verwirklichen, vor Ort leicht und schnell zusammenbauen
und als Komponenten von geringem Gewicht extrem leicht handhaben.
Außerdem
erhöht
der als kompakte Einheit konzipierte Rotationsapparat die Arbeitssicherheit
ganz erheblich. Die weiteren mit den erfindungsgemäßen Anlagen
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
erzielbaren Vorteile gehen aus dem Beschreibungsteil, die charakteristischen
Merkmale wiederum aus den Patentansprüchen hervor.
-
Im
Folgenden werden die erfindungsgemäßen Anlagen und das erfindungsgemäße Verfahren, die
jedoch in keiner Weise auf die unten beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt
sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen
beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
1a ein
erstes Beispiel der erfindungsgemäflen Anlage in schematischer
Darstellung;
-
1b ein
zweites Beispiel der erfindungsgemäßen Anlage in schematischer
Darstellung;
-
1c ein
drittes Beispiel der erfindungsgemäßen Anlage in schematischer
Darstellung;
-
2a eine
Ausführungsform
der in 1a gezeigten Anlagen in der
Trockenpartie der Papiermaschine seitlich betrachtet;
-
2b eine
genauere Darstellung der in 2a gezeigten
Ausführungsform;
-
3 die
in 2 gezeigte Ausführungsform im Längsschnitt;
-
4 die
Rollenanordnung im Fall der in 1a gezeigten
Ausführungsform
seitlich betrachtet, und
-
5 die
in 1c dargestellte Rollenanordnung im Längsschnitt.
-
In 1a–1c sind
einige Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Anlagen
in grob schematischer Darstellung gezeigt. Die Erfindung basiert
auf einer hydraulischen Antriebsvorrichtung zum Rotieren von Walzen,
Zylindern und dergleichen in Papier- oder Kartonmaschinen einzusetzenden Maschinenelementen 10, 11.
Unter Einsatz solcher Anlagen wird eine Behandlung von Walzen 10 und Zylindern 11 auf
vorteilhafteste Weise dergestalt ermöglicht, dass diese Walzen bzw.
Zylinder zu der Behandlung nicht einmal aus der Stuhlung der Papiermaschine
genommen zu werden brauchen.
-
Der
Begriff „Behandlungsmaßnahme" kann im Zusammenhang
mit den erfindungsgemäßen Anlagen
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
in sehr weitem Sinne verstanden werden. Er kann in verschiedenen,
jedoch in keiner Weise begrenzenden Beispielsfällen als Auswuchten, Abdrehen, Schleifen/Polieren,
Rillen, Bohren, Beschichten und dergleichen für den Fachmann selbstverständliche Maßnahmen,
die an den besagten Maschinenelementen 10, 11 zum
Beispiel in Verbindung mit Wartungs- und Modifikationsmaßnahmen üblicherweise vorgenommen
werden, verstanden werden.
-
Die
erfindungsgemäßen Anlagen
umfassen eine zur Erzeugung des Betriebsdruckes dienende, zum Beispiel
CNC-gesteuerte Hydraulikzentrale 25, die
zum Beispiel auf der Basis an sich bekannter, für den Fachmann selbstverständlicher
kommerzieller Lösungen
verwirklicht werden kann. Die Hydraulikzentrale 25 hat
wegen der im Rotationsapparat 12, 13 erfolgenden
Erwärmung
bevorzugt eine Kühlvorrichtung
für das
Hydrauliköl.
Weiter umfasst die Anlage Rohrleitungen 26 zur Versorgung
des Rotationsapparates 12, 13 mit Antriebskraft,
in diesem Fall mit Drucköl
aus der Hydraulikzentrale 25. Die Leitungen 26 können auch
Rücklaufleitungen
umfassen, wobei das Öl
dann zurück
in die Hydraulikzentrale 25 geleitet und dort erneut unter
Druck gesetzt wird. Als Hydrauliköl kann bevorzugt irgendeine
umweltfreundliche Ölsorte
eingesetzt werden.
-
Als
hydraulische Antriebsvorrichtung 12 können auch dem Fachmann an sich
bekannte, im Handel befindliche Komponenten eingesetzt werden.
-
In 1a ist
eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage
als prinzipielles Schema gezeigt. Die Anlage weist in diesem Fall
eine besondere Kontaktrollenanordnung 13 mit einer parallel zum
zu rotierenden Maschinenelement 10 anzuordnenden Reibrolle 24 auf.
Die Rolle 24 kann im Vergleich zum zu behandelnden Maschinenelement 10, im
Folgenden beispielshalber als Walze 10 bezeichnet, wesentlich
kürzer
sein. Als Beispiel für
die Länge und
den Durchmesser einer solchen Kontaktrolle 24 seien je
250 mm genannt. Entsprechend betragen die Längen der Walzen 10 in
den heutigen Papiermaschinen 7 bis 10 Meter, manchmal
sogar mehr, und die Durchmesser 1000 bis 2000 mm, zum Beispiel 1500
mm.
-
In
der Anordnung 13 ist für
die Rolle 24 eine Wiege 27 vorhanden, in der die
Rolle 24 zum Beispiel über
ihre Enden gelagert ist. Weiter sind in Verbindung mit der Wiege 27 Mittel 14 zum
Andrücken
der Rolle 24 an die Mantelfläche 10' der Walze 10 und zum
Belasten der Rolle gegen den Walzenmantel 10' der Walze 10 mit der
für die
jeweilige Rotationsstufe eingestellten Kraft vorhanden.
-
In 1b ist
eine andere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anlage
als prinzipielles Schema gezeigt. Diese Ausführungsform entspricht in ihrer
Konstruktion weitgehend der in 1a gezeigten
mit dem Unterschied, dass die Kontaktrollenanordnung 13 nun
in einem deutlichen Abstand von der Walze 10 angeordnet
ist. Die Rollenanordnung 13 hat nun an ihrem einen Ende
eine Keilriemenscheibe 17.1, und auch an der Walze 10 ist
auf deren einen Seite, zum Beispiel am Achsende, eine entsprechende
Keilriemenscheibe 17.2 angebracht. Die Kraftübertragung
von der Rollenanordnung 13 auf die Walze 10 erfolgt
mittels eines oder mehrerer Keilriemen 18.
-
Die
Rollenanordnung 13 kann auch in diesem Fall eine der Belastung
dienende Anordnung entsprechendes Typs aufweisen. Allerdings erfolgt nun
die Belastung umgekehrt, d.h. die Belastungsmittel 14 befinden
sich nun zwischen der Walze 10 und der Rollenanordnung 13.
Wird nun die Rollenanordnung 13 belastet, so wird sie quasi
von der Walze 10 weg verlagert.
-
1c zeigt
eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage
als prinzipielles Schema. Hier ist nun die hydraulische Antriebsvorrichtung 12 unmittelbar
an das Achsende 21 der über
ihre Enden gelagerten Walze 10 gefügt. Die Anlage hat nun auch
einen Momentarm 23, der zum Beispiel an der Maschinenhallenkonstruktion 22 abgestützt ist.
Außerdem
kann zwischen der Walze 10 und der Antriebsvorrichtung 12 eine
Art Getriebe (nicht dargestellt) zum Einstellen der Drehzahl auf den
gewünschten
Wert vorhanden sein.
-
2a zeigt
in detaillierterer Form eine Ausführungsform des in 1a dargestellten
Beispiels. Gegenstand der Behandlung sind hier die Walzen 10 und
Zylinder 11 der Trockenpartie einer Papiermaschine, die
zusammen eine so genannte Trockengruppe 15 der Trockenpartie
bilden. Die gegenseitigen Abstände
zwischen den Walzen 10 und Zylindern 11 sind für die einzelnen
Maschinenkonzepte in der Regel standardmäßig (zum Beispiel 300 bis 600 mm).
In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Anlage überraschenderweise an einer
dieser Walzen 10.1 befestigt werden. Die als Verankerungsstelle der
Anlage dienende Walze 10.1 ist hierbei arretiert, d.h.
in nicht drehbaren Zustand versetzt.
-
2b zeigt
die technische Konstruktion der Anlage von 2a genauer.
Das Rumpfteil der Wiege 27 der Rollananordnung 13.1 ist über Stützeisen 28 an
der Parallelwiege 29 befestigt, die in diesem Fall als
Befestigungsunterlage der Kontaktrollenanordnung 13 dient.
Die Parallelwiege 29 ist an ihrem hinteren Teil bevorzugt
formgleich mit der Mantelfläche 10' der zylindrischen
Walze 10.1 gestaltet, so dass sie sich eng an die Mantelfläche 10' der Walze 10.1 schmiegt.
Das gegen die Walze 10.1 zu liegen kommende hintere Teil 30 der
Parallelwiege 29 kann zum Beispiel mit Gummi beschichtet
sein, so dass es auf dem stählernen
Mantel 10' der
Walze 10.1 nicht so leicht rutscht. Am oberen und unteren
Ende der Parallelwiege 29 sind Befestigungsösen oder
dergleichen Elemente zum Beispiel für die Haken eines 2-Tonnen-Spanngurtes 32 vorhanden.
Die Befestigung der Anlage an der als Verankerungsstelle dienenden
Walze 10.1 kann in diesem Fall so erfolgen, dass der Spanngurt 32 um
diese arretierte Walze 10.1 geschlungen und mit der daran
angeordneten Ratsche 16 gespannt wird. Dabei legt sich
die hintere Fläche 30 der
Parallelwiege 29 straff gegen die Oberfläche des
Mantelteils 10' der
Walze 10.1, und die Kontaktrollenanordnung 13.1 wird
so zuverlässig
an ihrer Stelle verriegelt.
-
Eine
solche Befestigungsweise bietet einen besonderen Vorteil beim Wechsel
der zu rotierenden, d.h. zu behandelnden Walzen 10 und
Zylinder 11. Im günstigsten
Fall genügt
es, beim Wechsel des zu rotierenden Maschinenelements 10, 11 die
Ratsche 16 zu lockern und die Rollenanordnung 13.1 auf
dem Mantelteil 10' der
Walze 10.1 in Umfangsrichtung zur nächsten zu rotierenden Walze 10 bzw.
zum nächsten
zu rotierenden Zylinder 11 hin zu verlagern. Danach wird
der Gurt mit der Ratsche 16 wieder vorgespannt und die
Rollenanordnung 13.1 exakt in die richtige Position gebracht.
Auf diese Weise ist die Kontaktrollenanordnung 13.1 auf
einfache Weise in die zum Rotieren der folgenden Walze 10 bzw.
des folgenden Zylinders 11 erforderliche Stel 1ung gebracht
und braucht lediglich noch definitiv festgespannt zu werden. Mit
einer solchen an einem Maschinenelement 10.1 erfolgenden
Befestigung lassen sich zum Beispiel die mit dem als Befestigungsstelle dienenden
Maschinenelement 10.1 in der gleichen Gruppe 15 befindlichen
benachbarten Maschinenelemente 10, 11, die zum
Beispiel im Fall der Papiermaschinen-Trockengruppe die in Maschinenrichtung
betrachtet vor und hinter dem als Befestigungsstelle dienenden Maschinenelement 10.1 befindlichen
Walzen 10 und den oberhalb des als Befestigungsstelle dienenden
Maschinenelements 10.1 befindlichen Trockenzylinder 11 umfassen,
auf vorteilhafte Weise rotieren.
-
Eine
alternative Lösung
zum Übergang
auf die nächste
zu rotierende Walze 10 bzw. den nächsten zu rotierenden Zylinder 11 bei
der vorangehend beschriebenen Ausführungsform wäre, die
als Befestigungsstelle der Rollenanordnung 13.1 dienende Walze 10.1 selbst
zu drehen. Dabei wird dann die das Rotieren der Walze 10.1 verhindernde
Arretierung gelöst
und die Walze 10.1 so gedreht, dass die an ihrem Mantel 10' befestigte
Rollenanordnung 13.1 von der zuletzt rotierten Walze 10 zur
nächsten
zu rotierenden Walze 10 bzw. zum nächsten zu rotierenden Zylinder 11 hin
verlagert und die als Befestigungsstelle dienende Walze 10.1 erneut
arretiert wird.
-
Bei
der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist die senkrecht
zum Mantel 10' der
Walze 10.1 gemessene Höhe
der Rollenanordnung 13.1 auf die Montageabstände benachbarter
Maschinenelemente 10.1, 10, 11 abzustimmen.
Je nach Maschinenkonzept kann dieses Anpassen zum Beispiel durch
Veränderung
der Länge
der Stützeisen 28 der Wiege 27 der
Rollananordnung 13.1 und/oder durch Veränderung des Durchmessers der
Kontaktrolle 24 gemäß den gegenseitigen
Abständen
der zu rotierenden Maschinenelemente 10, 11 und
des als Befestigungsstelle dienenden Maschinenelements 10.1 erfolgen.
Als Beispiel für
die Höhe
der Kontaktrollenanordnung 13.1 von der Rolle 24 bis
zur Parallelwiege 29 sei der Wert 481 mm genannt. Beim
Einbau der Vorrichtung bleibt zwischen der Kontaktrolle 24 und der
zu rotierenden Walze zum Beispiel ein Abstand von 1 bis 10 mm, bevorzugt
von 2 bis 5 mm. Mitbestimmend für
diesen Abstand können
zum Beispiel die an dem betreffenden Maschinenelement 10, 11 durchzuführende Behandlungsmaßnahme,
der Typ des zu rotierenden Maschinenelements 10, 11 oder die
Belastungsmittel der Kontaktrollenanordnung 13.1 sein.
-
In 3 ist
ein Beispiel der Antriebsvorrichtung der in 1a, 2a und 2b gezeigten
erfindungsgemäßen Anlage,
d.h. ein Beispiel eines Hydraulikmotors 12 einschließlich der
damit verbundenen, an sich bekannten und auf mehrere verschiedene
Weise realisierbaren Lagerung im Längsschnitt gezeigt. Die erfindungsgemäße Anlage
kann unter Verwendung an sich bekannter Kompo nenten zusammengestellt
werden, so dass die allgemein mit den Hydraulikmotoren 12 und
der Lagerung verbundene Grundtechnik dem Fachmann bekannt ist und hier
keiner näheren
Beschreibung bedarf. Wird die Rolle 24 nicht wie bei der
vorangehend beschriebenen Ausführungsform
am Mantel 10' des
Maschinenelements 10.1 verankert, so kann der Kontaktrollenanordnung 13.2 und
besonders deren Rolle 24 in axialer Richtung der Rolle 24 auch
ein Momentarm 23 folgen, mit dem die Anlage mit Hilfe einer
Zwischenplatte o. dgl. an irgendeinem Teil der Grundkonstruktion 22,
wie zum Beispiel am Fußboden,
an einem Maschinenträger
oder der Stuhlung der Trockenpartie befestigt wird (nicht dargestellt).
Dem eventuellen Momentarm folgt ein an sich bekanntes Planetengetriebe 19 zum
Beispiel des Typs PG160 MC.
-
Die
zwischen der Rolle 24 und der hydraulischen Antriebsvorrichtung 12 befindlichen
Lagerungskonstruktionen umfassen eine bevorzugt hydraulische Kupplungsanordnung 20,
die aus einem federentlasteten Kolben besteht. Diese Kupplung ist aus
Sicherheitsgründen
so eingerichtet, dass sie ausrastet wenn die Druckversorgung der
Antriebsvorrichtung 12 aus irgendeinem Grund ausfällt. Als Hydraulikmotor 12 kann
ein Motortyp gewählt
werden, dessen Drehzahl über
den mit der Hydraulikzentrale 25 erzeugten Druck geregelt
wird. Die Drehzahl des Motors 12 kann zum Beispiel im Bereich
240 – 250
U/min liegen, die dann mit dem Planetengetriebe 19 im Auswuchtungs-Fall
in den der Papierma schinengeschwindigkeit – zum Beispiel 2200 – 2300 m/min – entsprechenden
Wert umgesetzt wird. Die entsprechenden Arbeitswerte des Hydraulikkreises 25 betragen
dann 290 Nm/400 bar, Qmax. = 180 l/min.
-
4 zeigt
die Kontaktrollenanordnung 13 in der Seitenansicht. Die
Kontaktrolle 24 kann ein aus gewöhnlichem Werkstoff bestehendes
Rohrstück sein,
das beschichtet ist. Als Beschichtungsmaterial kommt zum Beispiel
Polyurethan oder Gummi in Frage. Im PU-Beschichtungsfall ist die Kontaktrolle 24 außerdem bevorzugt
bombiert (0,2/Durchm.). Außerdem
wird die Kontaktrolle 24 bei ihrer Herstellung einem vor
der Bearbeitung erfolgenden Spannungsfreiglühen und einer dynamischen Auswuchtung
auf die gewünschte
Auswuchtklasse unterzogen.
-
Die
Kontaktrolle 24 ist in die Wiege 27 eingesetzt,
die am Rumpfteil 34 der Anordnung abgestützt ist.
Das Rumpfteil 34 hat Anschlüsse zur Versorgung der Rollenanordnung 13 mit
Hydraulikflüssigkeit
und zum Wiederableiten dieser Flüssigkeit.
Zwischen dem Rumpfteil 34 und der Wiege 27 sind
Belastungszylinder 14.1 angeordnet, mit denen die Wiege 27 in Richtung
vom Rumpfteil 34 weg gedrückt wird. Solche Belastungszylinder 14.1 können zum
Beispiel vier Stück
vorhanden sein, die dann an den Ecken des Rumpfteils 34 angeordnet
sind. In 4 ist der eine der oberen Belastungszylinder 14.1 in
zusammengebautem Zustand gezeigt und für einen unteren Belastungszylinder
Platz ausgewiesen. Mit den Belastungszylindern 14.1 wird
die in die Wiege 27 eingesetzte Rolle 24 gegen
den Mantel 10' der
zu rotierenden Walze 10 gedrückt, so dass es zu einer auf Reibung
basierenden Kraftübertragung
kommt. Entsprechend wird die Wiege 27, reduziert man die
auf sie gerichtete Belastung, durch die Feder 33 näher an das
Rumpfteil 34 herangeführt,
und der Druck der Rolle 24 gegen die Walze 10 lässt nach.
-
5 zeigt
ein Anwendungsbeispiel der Anlage in der Ausführungsform von 1b.
Hier können
eine entsprechende an den Maschinenkonstruktionen abgestützte Rollenanordnung 13 und
ein Hydraulikmotor 12 wie zum Beispiel in der Ausführungsform
von 1a eingesetzt werden. Allerdings ist nun an dem
zur Antriebsvorrichtung 12 entgegengesetzten Ende der Rollenanordnung 13 eine
Welle mit einer mit Schutzverkleidung 35 versehenen Keilriemenscheibe 17.1 angeordnet.
Die oben beschriebenen Belastungsmittel 14.1 der Rollenanordnung 13 können auch
in diesem Fall zur Regelung der während des Rotierens in den
einzelnen Teilstufen auf die Walze 10 gerichteten Antriebskraft
benutzt werden. Die Platzierung der Belastungsmittel 14.1 ist
in 5 durch Quadrate in den Ecken angegeben. Die Entlastungsautomatik
der Kontaktrolle 24 wirkt in diesem Fall in Form von Spannungsdruck
der Keilriemen 18 so, dass, wird eine höhere Belastung gewünscht, die Belastungszylinder 14.1 mit
einem höheren
Druck beauf schlagt werden. Dabei wird die Keilriemenscheibe 17.1 der
Rollenanordnung 13 von der zu rotierenden Walze 10 weg
verlagert mit der Folge, dass die über die Walze 10 und
die Rollenanordnung 13 laufende Riemenschlaufe 18 stärker gespannt
und so ein stärkerer
Kontakt zwischen den Keilriemenscheiben 17.1, 17.2 und
dem Riemen 18 bewirkt wird. Entsprechend wird, soll die
Rotationskraft reduziert werden, der Druck, mit dem die Belastungszylinder 14.1 beaufschlagt
sind, verringert mit der Folge, dass die Rückführungsfeder 33 die
Zylinder 14.1 zurückholt,
sich der Kontakt zwischen dem Riemen 18 und den Keilriemenscheiben 17.1, 17.2 verringert und
der Riemen 18 zu erschlaffen beginnt.
-
In 5 ist
auch ein Längsschnitt
der als Reibrad fungierenden Kontaktrolle 24 gezeigt. Die Rolle 24 ist
also innen hohl und hat an ihren Enden Öffnungen 31. Über diese Öffnungen 31 kann
ins Innere der Rolle 24 ein kühlender Luftstrom geleitet werden,
weil sich ja die Kontaktrolle 24 bei der auf Reibungskraft
basierenden Rotation zumindest dann erhitzt, wenn sie gegen den
Mantel 10' der
Walze 10 gedrückt
ist.
-
Eine
dritte, in ihrem Prinzip in 1c dargestellte
Ausführungsform
besteht darin, den Hydraulikmotor 12 unmittelbar am Ende 21 der
Walze 10 zu befestigen. Die Anlage umfasst dann das erforderliche
Getriebe und einen Momentarm 23, mit dem die Anlage zum
Beispiel am Fußboden,
an einem Rahmenbalken 22 der Maschine oder an einer anderen passenden
stabilen Stelle abgestützt
wird. Außerdem
umfasst die Anlage bevorzugt auch in diesem Fall eine hydraulische
Kupplung, mit der in eventuellen Notfällen, zum Beispiel bei einer
in der Hydraulikzentrale 25 auftretenden Störung, die
Kraftübertragung
unterbrochen werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann die im Zusammenhang
mit den vorangehenden Ausführungsformen
beschriebene Entlastungsautomatik der Kontaktrollenbelastung als
Arbeitsdruck der hydraulischen Kupplung fungieren (nicht dargestellt).
-
Die
Durchführung
des Rotierens mit der Kontaktrollenanordnung 13.1 bei der
in 2a und 2b gezeigten
Ausführungsform
geschieht folgendermaßen:
Zunächst
wird die Kontaktrollenanordnung 13.1 einschließlich ihrer
hydraulischen Antriebsvorrichtung 12 an einer neben dem
zu behandelnden Maschinenelement 10, 11 befindlichen
Maschinenelement, in diesem Fall also an der neben der Walze 10 befindlichen
Walze 10.1 oder dem Zylinder befestigt. Die einen geschlossenen
Hydraulikkreis bildenden Hydraulikschläuche 26 werden an
die Antriebsvorrichtung 12 und die Belastungszylinder 14.1 der
Kontaktrolle 24 angeschlossen. Sodann wird die bevorzugt
CNC-gesteuerte Hydraulikzentrale 25, in deren Automatik
bevorzugt mehrere Betriebsparameter verschiedener Maschinenelemente 10, 11 einprogrammiert
werden können,
in Betrieb gesetzt.
-
Als
Nächstes
wird die Kontaktrolle 24 mit der eingestellten Maximalkraft
gegen die zu rotierende Walze 10 gedrückt. Mit einer kleinen Verzögerung beginnt
das eigentliche Rotieren der Kontaktrolle 24. Die Hydraulikzentrale 25 wird
in ihrer Funktion so eingestellt, dass mit der Antriebsvorrichtung 12 die
passende Rotationsgeschwindigkeit der Walze 10 erzielt wird.
-
Die
Größe der Kraft,
mit der die Kontaktrolle 24 gegen die Walze 10 drückt, wird
in den einzelnen Teilstufen des Rotierens -Beschleunigen, Rotieren mit
konstanter Drehzahl und eventuelles Abbremsen – so abgestimmt, dass mit ihr
die Reibungskraft zwischen den besagten zwei Komponenten reguliert werden
kann. Der durch die Reibungskraft verursachte Oberflächendruck
muss zumindest in der Beschleunigungs- wie auch in der mit der Anlage
eventuell zu bewerkstelligenden Bremsstufe ausreichend groß sein.
Ein Kriterium bei der Bestimmung „ausreichender Reibungskraft" kann zum Beispiel
sein, dass zwischen der Kontaktrolle 24 und dem Mantel 10' der Walze 10 kein
Schlupf auftreten darf. Dies deshalb, weil bei Auftreten von Schlupf
infolge der von der Reibung verursachten hohen Temperatur die Oberfläche der
Kontaktrolle eventuell zerstört
wird. Als Beispiel mit Richtwertcharakter für die von der Kontaktrolle 24 auf
die Walze 10 ausgeübte
Belastungs- oder Anpresskraft können
7 – 12
kN genannt werden, wobei der Liniendruck in der Größenordnung
von 110 – 200 Nm/m,
bevorzugt von 140 – 160
Nm/m liegt. Die Arbeits werte der hydraulischen Belastung liegen
dann entsprechend in der Größenordnung
von 20 bar/300 N. Die stärkste
Belastung der Kontaktrolle 24 gegen die Walze 10 erfolgt
in der Beschleunigungsstufe.
-
Hat
die Walze 10 ihre von der jeweiligen Behandlungsmaßnahme abhängige Rotationsgeschwindigkeit,
wie zum Beispiel die vorgesehene Produktionsgeschwindigkeit der
Maschine, erreicht, so wird die Belastung, die die Kontaktrolle 24 gegen die
Walze 10 drückt,
reduziert. Die Entlastung erfolgt so, dass die eventuell vorhandenen
Lagerspiele der Walze 10 nicht mehr auf die eine Seite
des Achsgehäuses „gedrängt" sind wie das eventuell
während der
Belastung in der Beschleunigungsstufe der Fall gewesen ist. Dies
deshalb, weil, stehen die Lagerspiele unter Belastung, die Auswuchtmessungen
an der Walze 10 nicht unbedingt das richtige Ergebnis liefern.
In der mit konstanter Drehzahl erfolgenden Rotationsstufe wird die
Kontaktrolle 24 so gegen die Walze 10 belastet,
d.h. gedrückt,
dass diese im Wesentlichen frei rotiert, aber die gewählte Rotationsgeschwindigkeit
erhalten bleibt und kein Schlupf auftritt. Allerdings kann wegen
des großen
Moments der Walze 10 in gewissen Fällen die Kontaktrolle 24 sogar
von der Walze 10 gelöst
werden ohne dass dies Einfluss auf die konstante Rotationsgeschwindigkeit der
Walze 10 hat. Die Rotationsgeschwindigkeit der Walze 10 kann
entweder mit einem Stroboskop, mit einem Lasersensor oder auf eine
andere passende Weise gemessen werden.
-
Als
Nächstes
erfolgt dann an der Walze 10 die vorgesehene Behandlungsmaßnahme,
zum Beispiel Auswuchten. Die Anlage kann zum Beispiel auch einen
PC zur Erstellung der mit der Behandlungsmaßnahme verbundenen Berichte
für den
Kunden umfassen. An der Walze auftretende, Auswuchtung notwendig
machende Schwingung wird fast unmittelbar nach Reduzierung der Belastung
sichtbar.
-
Das
Abbremsen der Walze 10 zwecks Beendigung der Rotation kann
auch mit der Anlage bevorzugt automatisch durchgeführt werden.
Mit Hilfe der Hydraulikzentrale 25 werden die Belastungszylinder 14.1 der
Kontaktrolle 24 druckbeaufschlagt, und unter Mitwirken
dieser Zylinder 14.1 wird die Kontaktrolle 24 mit
der eingestellten Kraft gegen die zu rotierende Walze 10 gedrückt und
bremst dabei die Walze 10, die so auf vorteilhaft schnelle
Weise gestoppt wird. Auf Grund der durchgeführten Auswuchtmessung kann
eine an Hand dieser Messung bestimmte Masse an einer bestimmten
Stelle der Walze 10 hinzugefügt und danach eine Prüfungsrotation
zur Feststellung des Gelingens des Auswuchtens auf entsprechende
Weise wie oben beschrieben durchgeführt werden. Hat sich hingegen
gezeigt, dass die Walze 10 in ausgewuchtetem Zustand ist,
kann zum Rotieren des folgenden Zylinders 11 bzw. der folgenden
Walze 10 übergegangen
werden, indem, wie bereits oben beschrieben, der Rotationsapparat
auf dem Mantel 10' der
Walze 10.1 zur folgenden zu rotierenden Walze 10 bzw.
zum folgenden zu rotierenden Zylinder 11 hin verlagert
wird.
-
Da
bei Einsatz der erfindungsgemäßen Anlage
das volle Drehmoment sofort mit Beginn des Rotierens verfügbar ist,
verkürzt
sich die Beschleunigungs- wie auch die eventuelle Abbremszeit im
Vergleich zum Stand der Technik ganz erheblich.
-
Durch
Einsatz der erfindungsgemäßen Anlage
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden mehrere erhebliche Vorteile erzielt. Als einer dieser Vorteile
ist die Leichtigkeit der Montage zu nennen. Werden zum Beispiel
in der Trockenpartie der Papiermaschine Zylinder 11 behandelt,
die dort bekanntlich zu Dutzenden vorhanden sind, braucht deren
Dampfanschluss nicht demontiert zu werden, sondern es genügt, die
erforderlichen Zwischenzahnräder
der Kraftübertragungseinrichtung
des betreffenden Zylinders auszubauen und, um Verschleiß zu vermeiden,
die Kohleringdichtung des Zylinders zu lockern. Da bezüglich der
Umgebung des Zylinders keine weiteren Montagemaßnahmen erforderlich sind,
kommt dieser Einfachheit der Montagearbeiten erhebliche Bedeutung
zum Beispiel im Hinblick auf die Verkürzung der Montagezeiten und
damit auch der Maschinenstillstandszeiten zu. Eine in Verbindung
mit Probeläufen
von Pilotstufen vorgenommene Schätzung
bezüglich
dieser Montagezeitverkürzung bewegte
sich in der Größenordnung
von 30 – 40
Prozent. Der gesamte oben be schriebene Beschleunigungs-Messungs-Abbremsungs-Prozess
nimmt im günstigsten
Fall nur 3 Minuten in Anspruch.
-
Mit
der rationalisierten Anlage gestalten sich die Behandlungsmaßnahmen,
vom Standpunkt des während
der Behandlungsmaßnahmen
der Maschinenelemente erfolgenden Rotierens, einfach. Mit ein und
derselben Anlage lassen sich sowohl Walzen 10 als auch
Zylinder 11 rotieren. Auch bringt die Anlage eine wesentliche
Verbesserung der Arbeitssicherheit, denn sie hat Spaltschutzvorrichtungen,
Schlupfschutz, Loslöseschutz
und Signalfarbanstrich.
-
Mit
der gleichen Einstellung lassen sich, lediglich durch Veränderung
der Position der Kontaktrolle 24, mehrere Maschinenelemente 10, 11 behandeln.
Die Anlage lässt
sich, da sie keine schweren Bauteile enthält, auch mühelos bewegen. Das Gesamtgewicht
der Anlage beträgt
zum Beispiel bei der Ausführungsform
der Kontaktrollenanordnung 13 nur einige Dutzend Kilo.
Die Konstruktionen der Anlage können
entsprechend ihrer Funktion aus einem leichten, ausreichend festen
Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium, gefertigt werden. Der geschlossene CNC-gesteuerte
Hydraulikkreis ermöglicht
eine extrem einfache Verwirklichung der Anlage.
-
Es
ist klar, dass die obige Beschreibung einschließlich der zugehörigen Zeichnungen
lediglich der Veran schaulichung der erfindungsgemäßen Anlage
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
dienen soll. Die Erfindung beschränkt sich somit nicht auf die oben
beschriebenen oder in den Patentansprüchen definierten Ausführungsformen,
sondern für
den Fachmann sind zahlreiche verschiedene Variationen und Modifikationen
der Erfindung im Rahmen des in den Patentansprüchen definierten Erfindungsgedanken
offenkundig.