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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer vorlaufenden Warenbahn in einem Bearbeitungsspalt unter Wirkung niedriger Linienkräfte, der zwischen einer durchbiegungssteuerbaren Walze und einem Gegenwerkzeug gebildet ist, wobei die durchbiegungssteuerbare Walze einen rotierenden Walzenmantel umfasst, der über eine radial gerichtete Kraft bewirkende Stützmittel auf einem unrotierbar angeordneten Träger abgestützt ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Durchbiegungssteuerbare Walzen sind bereits seit längerem bekannt. Sie umfassen einen feststehenden Träger, auch Querhaupt genannt, auf dem ein Walzenmantel rotierbar gelagert und über hydraulisch wirkende Mittel abgestützt ist. Die hydraulisch wirkenden Mittel können eine zwischen dem Träger und dem Walzenmantel auf der Seite des Trägers, die dem mittels der Walze gebildeten Bearbeitungsspalt zugewandt ist, angeordnete Druckkammer umfassen. Eine Beaufschlagung der Druckkammer mit einem hydraulischen Druckmedium bewirkt dann, dass in der Wirkungsebene der Walze, d.h. im allgemeinen in der Verbindungsebene der Achse dieser Walze mit dem Gegenwerkzeug, eine Kraft erzeugt wird, die einerseits das im Bearbeitungsspalt herrschende Linienkraftprofil beeinflusst, andererseits zu einer Veränderung der Durchbiegung des Walzenmantels führt.
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Bei einer anderen Variante der durchbiegungssteuerbaren Walzen sind entlang der Wirkebene der Walze mehrere hydraulische Stützelemente vorgesehen, über welche sich der Walzenmantel auf dem Träger abstützt. Werden die hydraulischen Stützelemente einzeln oder in Gruppen mit unterschiedlichen hydraulischen Drücken beaufschlagt, so kann das in dem Bearbeitungsspalt herrschende Linienkraftprofil beeinflusst und eine eventuelle Durchbiegung des Walzenmantels korrigiert werden.
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Aus der
EP 210 388 B2 ist eine durchbiegungssteuerbare Walze mit einer Reihe von Stützelementen bekannt, die auf den Walzenmantel eine radiale Kraft ausüben, die in der Wirkungsebene der Walze liegt. Neben dieser ersten Reihe von Stützelementen weist die Walze eine zweite Reihe von Stützelementen auf, die in Achsrichtung um 180° versetzt zu den Stützelementen der ersten Reihe angeordnet sind und somit zwar in derselben Ebene, jedoch in entgegengesetzter Richtung wie die Stützelemente der ersten Reihe wirken.
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Ein Problem stellt bei diesen durchbiegungssteuerbaren Walzen die Einstellung besonders niedriger Linienkräfte von einigen 10 N/cm Walzenlänge in einem Bearbeitungsspalt dar, da die hydraulischen Stützmittel, insbesondere die hydraulischen Stützelemente mit Mindestöldrücken beaufschlagt werden müssen, um einwandfrei zu funktionieren. Dies ist dann sehr problematisch, wenn die Stützdrücke bei niedrigen Linienkräften kleiner sind, als die für eine einwandfreie Funktion benötigten hydraulischen Drücke. Die Mindestdrücke werden insbesondere benötigt, da geringe Drücke nur unter hohem technischen Aufwand genau genug eingestellt und reproduziert werden können. Zudem wirken sich bei geringen Drücken Stau- und Strömungsdrücke besonders stark aus. Schließlich funktionieren hydraulische Stützelemente aufgrund von Reibung ihrer Bauteile erst ab einem bestimmten Mindestdruck zuverlässig.
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Aus der
EP 772 715 B1 ist die Verwendung einer aus der
EP 210 388 B2 bekannten Walze zur Erzielung niedriger Liniendrücke bekannt, bei dem die zweite Reihe von Stützelementen mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt wird, der die von der ersten Reihe von Stützelementen bewirkten Linienkraft annähernd kompensiert, so dass sich eine geringe, resultierende Linienkraft im Bearbeitungsspalt einstellt. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass es zu dessen Verwirklichung einer durchbiegungssteuerbaren Walze bedarf, die eine zweite Reihe von Stützelementen umfasst, die separat von den ersten Stützelementen mit hydraulischem Druck beaufschlagbar sind. Der mit dieser durchbiegungssteuerbaren Walze verbundene technische Aufwand ist daher hoch. Darüber hinaus führt die von den Stützelementen der zweiten Reihe erzeugte, in entgegengesetzter Richtung zu der von den Stützelementen der ersten Reihe auf den Walzenmantel wirkenden Kraft zu einer Ovalisierung des Walzenmantels, wodurch bei dessen Rotation dessen mechanische Belastung erhöht und die Qualität des Bearbeitungsspaltes reduziert wird.
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Aus der
DE 3 735 492 A1 ist es bekannt, den Träger einer durchbiegungssteuerbaren Walze exzentrisch drehbar vorzusehen, um den Walzenspalt mit einfachen Verfahrensphasen und Vorrichtungslösungen öffnen und schließen zu können.
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Aus der
DE 3 735 491 A1 ist es bekannt, eine belastungsarmlose, durchbiegungskompensierte Walze so vorzusehen, dass ihrer Zentralwelle gedreht werden kann und das die Zentralwelle und der auf ihr angeordnete Walzenmantel derart angeordnet sind, dass nach genanntem Drehen zwischen Zentralwelle und Innenfläche des Walzenmantels ein Raum entsteht, der das Öffnen des Walzenspaltes durch das Gewicht des Walzenmantels zulässt.
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Die
DE 689 15 705 T2 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln einer Papierbahn, wobei die Rolle beispielsweise um eine Wickeltrommel gebildet wird, und wobei ein Wickelzylinder verwendet wird, der mit der zufertigenden Rolle einen Wickelkniff bildet.
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Aus der
DE 198 32 066 A1 ist ein Kalander für Bahnen aus Papier oder ähnlichem Material, mit zwei Walzenstapeln bekannt, die je an mindestens einem Ende eine Durchbiegungseinstellwalze aufweisen, derart, dass es möglich ist, einen Walzenspalt zwischen zwei durchbiegungssteuerbaren Walzen zu bilden.
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Aus der
EP 0 210 388 B2 ist eine durchbiegungssteuerbare und beheizbare Walze bekannt.
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Die
DE 198 38 283 C1 zeigt eine durchbiegungssteuerbare Walze, deren Träger aus einer ersten in eine zweite Betriebsstellung verdrehbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen kleiner Linienkräfte im Bearbeitungsspalt zu schaffen, das bzw. die einen geringeren technischen Aufwand erfordert und bei welchem bzw. bei welcher die Belastung des Walzenmantels reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren, in ihrem vorrichtungsmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 2 wiedergegebene Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wirkungsrichtung der Stützmittel so eingestellt, dass sie eine senkrecht zur Wirkungsebene des Bearbeitungsspaltes gerichtete Kraftkomponente aufweist. Die Stützmittel, die - wie bereits eingangs beschrieben - beispielsweise durch eine Druckkammer oder hydraulische Stützelemente ausgebildet sind, üben mit anderen Worten auf den Walzenmantel eine radiale Kraft auf, die nicht in der Wirkungsebene des Walzenspalts liegt. Vielmehr wirkt die Stützkraft unter einem Winkel zur Wirkungsebene, so dass nur ein Teil der Stützkraft - nämlich die in der Wirkungsebene wirkende Kraftkomponente - die Linienkraft im Bearbeitungsspalt beeinflusst. Je nach Wahl des Winkels kann diese größer, gleich oder kleiner der Kraftkomponente sein, die senkrecht zur Wirkungsebene des Walzenspalts ausgerichtet ist. Die in Wirkungsebene wirkende Stützkraft wird dadurch reduziert, dass der Winkel zwischen Wirkungsrichtung und Ebene vergrößert wird.
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Als Gegenwerkzeug findet ebenfalls eine Walze Verwendung.
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Da die senkrecht zur Wirkungsebene des Walzenspalts ausgerichtete Kraftkomponente - je nach ihrer Größe - zu einer Durchbiegung des Walzenmantels führt, wird die als Gegenwerkzeug dienende Walze zur Reduzierung hierdurch bedingter Linienkraftprofilfehler etwa entsprechend der durchbiegesteuerbaren Walze aufgrund der senkrecht zur Wirkungsebene des Bearbeitungsspalts gerichteten Kraftkomponente bewirkten Durchbiegung gebogen. Die das Gegenwerkzeug bildende Walze ist ebenfalls als durchbiegungssteuerbare Walze ausgebildet und die Wirkrichtung der Stützelemente dieser Walze so ausgerichtet, dass eine Durchbiegung etwa entsprechend der erstgenannten durchbiegungssteuerbaren Walze erfolgt.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zur Behandlung einer vorlaufenden Warenbahn umfasst dementsprechend erfindungsgemäß Mittel, mit welchen die Wirkrichtung der radial gerichteten Stützmittel veränderbar ist. Durch diese Maßnahme erfolgt eine Linienkraftreduzierung dadurch, dass die Wirkrichtung aus der Wirkungsebene des Walzenspalts heraus - bevorzugt um deren Achse - so lang verschwenkt ist, bis die weiterhin in der Wirkungsebene des Walzenspalts wirkende Kraftkomponente so klein ist, dass die gewünschte, niedrige Linienkraft im Bearbeitungsspalt erzielt ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Mittel eine Einrichtung, mittels welcher der Träger um seine Achse drehbar ist. Diese Weiterbildung ist insbesondere deshalb bevorzugt, weil die hydraulischen Stützmittel üblicherweise ortsfest auf der Achse angeordnet sind und somit durch eine Drehung des Trägers um seine Achse auf einfache Weise die Änderung der Wirkungsrichtung der Stützmittel bewirkt werden kann.
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Die Stützmittel können - wie bekannt - eine zwischen dem Walzenmantel und dem Träger gebildete Druckkammer umfassen. Darüber hinaus ist es jedoch ebenfalls möglich, wenn die Stützmittel mindestens ein zwischen dem Walzenmantel und dem Träger vorgesehenes, hydraulisches Stützelement umfassen, wie es in vielfältiger Ausführungsform, beispielsweise aus der
EP 210 388 B2 bekannt ist.
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Auch die Gegenwalze ist als durchbiegungssteuerbare Walze ausgestaltet, da hierdurch eine besonders feinfühlige Einstellung des Linienkraftprofils und Korrektur von durch eine Durchbiegung bedingten Fehlern des Linienkraftprofils möglich ist.
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Ferner kann zur zumindest teilweisen Kompensation der Durchbiegung der durchbiegegesteuerten Walze, die aufgrund der senkrecht zur Wirkungsebene des Walzenspalts wirkende Kraftkomponente entsteht, die das Gegenwerkzeug bildende Walze quer zur Wirkrichtung des Spaltes relativ zur Drehachse der durchbiegungssteuerbaren Walze verlagert werden. Der Verlagerungsweg kann beispielsweise etwa die Hälfte der Strecke der maximalen Durchbiegung betragen.
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Ferner kann die Durchbiegung in der zur Wirkungsebene des Walzenspalts senkrechten Richtung dadurch teilweise kompensiert werden, dass - wie besonders bevorzugt - der Durchmesser der als Gegenwerkzeug dienenden Walze größer als der Durchmesser der durchbiegungssteuerbaren Walze ist.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind, weiter erläutert werden. Es zeigen:
- 1 - schematisch - ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht in Richtung der Achse der durchbiegungssteuerbaren Walze;
- 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer 1 entsprechenden Darstellung;
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wiederum in einer 1 entsprechenden Darstellung.
- 4 - schematisch - einen Querschnitt durch eine eine Druckkammer aufweisende durchbiegungssteuerbare Walze sowie
- 5 - schematisch - einen Querschnitt durch eine hydraulische Stützelemente aufweisende durchbiegungssteuerbare Walze.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine durchbiegungssteuerbare Walze 1, die in den 1 bis 2 jeweils als untere Walze angeordnet ist. Sie bildet mit einem Gegenwerkzeug 2, das in sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen ebenfalls als Walze, bei dem Ausführungsbeispiel in 1 als starre Walze 3 ausgebildet ist, einen Bearbeitungsspalt 4. Die Wirkungsebene E des Bearbeitungsspalts 4 fällt mit der Verbindungsebene der Achsen S und T der Walzen 1 und 3 zusammen. In der Wirkungsebene E wirkt die Linienkraft, die in der Zeichnung mit der Kraftkomponente Y symbolisiert sein soll.
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Die Wirkungsrichtung, in welcher die hydraulischen Stützmittel 4 wirken und die mit der Linie WL in den Zeichnungen symbolisiert sein soll, ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel um etwa 45° entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber der Wirkungsebene E gedreht. Von der von den hydraulischen Stützmitteln ausgeübten Stützkraft, deren Größe und Richtung in 1 mit dem Vektor F symbolisiert ist, wirkt im Bearbeitungsspalt 4 lediglich die mit der Ebene E zusammenfallende Komponente Y, senkrecht zur Wirkungsebene E jedoch die Kraftkomponente X.
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Wie bereits aus 1 sinnfällig wird, kann die in der Wirkungsebene E wirkende Stützkraft dadurch reduziert werden, dass der Winkel α zwischen Wirkungsrichtung WL und Ebene E vergrößert wird, wie dies beispielsweise bei der Anordnung gemäß 2 der Fall ist. Die in Richtung der Wirkungsebene E wirkende Kraftkomponente Y beträgt dadurch, dass der Winkel α nun größer 80° gewählt ist, lediglich einen Bruchteil der Stützkraft F. Die in dem Bearbeitungsspalt 4 wirkende Linienkraft kann somit sehr klein gewählt werden, ohne dass hierzu die Stützkraft F und damit der hydraulische Druck, mit denen die Stützmittel 5 beaufschlagt werden, reduziert werden muss.
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Wie wiederum schematisch in 2 dargestellt ist, erhöht sich allerdings mit zu 90° hin zunehmendem Winkel α die Durchbiegung der durchbiegungssteuerbaren Walze 1 senkrecht zur Wirkungsebene E. Um den Fehler im Bearbeitungsspalt, der durch die senkrecht zur Wirkungsebene E erfolgende Durchbiegung bewirkt wird, teilweise zu kompensieren, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 Mittel vorgesehen, mit denen die das Gegenwerkzeug 2 bildende starre Walze 3 parallel zur Durchbiegungsrichtung verlagert werden kann, wobei die Verlagerung beispielsweise die Hälfte der maximalen Durchbiegungsstrecke beträgt. Die Verlagerungsstrecke ist in 2 mit XS symbolisiert.
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Um die senkrecht zur Wirkungsebene E gerichtete Durchbiegung der durchbiegungssteuerbaren Walze 1 optimal kompensieren zu können, ist bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die das Gegenwerkzeug 2 bildende Walze ebenfalls als durchbiegungssteuerbare Walze 6 ausgebildet. Ihre hydraulischen Stützmittel 7 sind in horizontaler Richtung wirkend ausgerichtet und können derart mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden, dass sich eine Durchbiegung einstellt, die der Durchbiegung der durchbiegungssteuerbaren Walze 1 zumindest annähernd entspricht.
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Die hydraulischen Stützmittel 7 können - wie in 4 schematisch dargestellt ist - eine zwischen einem feststehenden Träger 8 und dem Walzenmantel 9 der durchbiegungssteuerbaren Walze 1 ausgebildete Druckkammer 10 umfassen, mittels welcher die Stützkraft F erzeugt wird.
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Oder der Walzenmantel 9 ist - wie 5 schematisch zeigt - über hydraulische Stützelemente 11 auf dem Träger 8 abgestützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Durchbiegungssteuerbare Walze
- 2
- Gegenwerkzeug
- 3
- starre Walze
- 4
- Bearbeitungsspalt
- 5
- hydraulische Stützmittel
- 6
- Walze
- 7
- hydraulische Stützmittel
- 8
- Träger
- 9
- Walzenmantel
- 10
- Druckkammer
- 11
- hydraulische Stützelemente
- α
- Winkel
- E
- Wirkungsebene
- F
- Stützkraft
- S
- Achse
- T
- Achse
- X
- Kraftrichtung
- Y
- Kraftrichtung
- W
- Wirkungsebene
- XS
- Verlagerungsstrecke
- WL
- Wirkrichtung
