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Die
Erfindung betrifft einen Kalibrierkalander, mit zwei einen Bearbeitungsspalt
zwischen sich bildenden, jeweils um eine Mittellängsachse rotierbare Walzen,
die an den Längsenden
drehbar gelagert sind, wobei die Lagerstellen der Walzen einer Seite etwa
in einer Lagerebene liegen, die von den Mittellängsachsen senkrecht durchstoßen wird,
wobei zumindest eine der Walzen einen Walzenmantel umfasst, der
von einem Querhaupt durchsetzt ist, mit zwischen dem Querhaupt und
dem Walzenmantel wirkenden Mitteln, mit denen der Walzenmantel zumindest über einen
Teil seiner Länge
in der Wirkebene des Bearbeitungsspaltes kraftbeaufschlagbar ist, wobei
der Walzenmantel an seinen Längsenden
jeweils in einer das jeweilige Längsende
umgebenden Lagerglocke um die Längsmittelachse
der Walze drehbar gelagert ist, wobei die Lagerung des Querhaupts über die
Lagerglocke an einer Lagerstelle erfolgt, die in Richtung der Längsmittelachse
von der Lagerstelle des Walzenmantels beabstandet ist, und wobei
Mittel zur Verlagerung der Walzen in Wirkebene des Bearbeitungsspaltes
vorgesehen sind, die einen in Wirkebene längenverstellbaren Anschlag
umfassen.
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Ein
derartiger Kalibrierkalander, der dazu dient, einer durchlaufenden
Warenbahn eine bestimmte Dicke aufzuprägen, ist aus der
DE 10 2005 002 112 A1 bekannt.
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In
einem Kalander wird ein Bearbeitungsspalt für die durchlaufende Warenbahn
von zwei rotierbar an einem Maschinengestell gelagerten Walzen gebildet.
Der Bearbeitungsspalt hat eine Spaltbreite, die an die gewünschte Dicke
der Warenbahn nach dem Durchlaufen des Bearbeitungsspaltes angepasst
ist.
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Der
beim Durchlaufen der Warenbahn durch den Bearbeitungsspalt in der
Wirkebene des Bearbeitungsspalts entstehende, auf die Walzenkörper wirkende
Druck führt
dazu, dass die beiden Walzenkörper
sich in einer Weise durchbiegen, dass die Breite des Bearbeitungsspaltes
in der Mitte größer als
am Rand ist. Das so entstehende „Fischbauchprofil" hat zur Folge, dass
die Warenbahn nach Durchlauf durch den Bearbeitungsspalt in der
Mitte eine größere Dicke
aufweist als am Rand. Dieser Effekt, der selbstverständlich regelmäßig unerwünscht ist,
nimmt mit größerer Länge des
Bearbeitungsspaltes zu.
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Um
diesen unerwünschten
Effekt zumindest zu reduzieren, ist es bekannt, zumindest eine der
beiden Walzen als Hohlwalze auszugestalten, deren Walzenmantel auf
einem im Maschinengestell feststehend gelagerten Querhaupt rotierbar
gelagert ist. Zwischen dem Querhaupt und dem Walzenmantel ist eine
Druckkammer für
ein hydraulisches Medium vorgesehen, die so gestaltet ist, dass
der Walzenmantel mit einer resultierenden Kraft in Richtung der
Wirkebene des Bearbeitungsspalts beaufschlagt werden kann. Durch
diese Maßnahme
wird bewirkt, dass der Walzenmantel unter dem Einfluss des hydraulischen Drucks
sich komplementär
zu der anderen den Bearbeitungsspalt begrenzenden Walze durchbiegt,
das heißt
in einer Weise, dass der Bearbeitungsspalt zwar gekrümmt ist, über seine
Länge jedoch
zumindest im Wesentlichen eine konstante Breite aufweist.
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Nachteilig
ist bei diesen Kalandern, dass Sie zum zuverlässigen Kalibrieren einer Warenbahn nicht
geeignet sind. Denn eine Änderung
der im Walzenspalt wirkenden Kräfte
führt dazu,
dass sich die Durchbiegung des Querhaupts unkontrolliert ändert, was
eine Veränderung
der Spaltbreite zur Folge hat.
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Ferner
nimmt bei derartigen Kalandern mit zunehmender Walzenlänge die
Gefahr zu, dass sich das Querhaupt aufgrund der Reaktionskräfte derart verformt, dass
es auf der dem Bearbeitungsspalt gegenüberliegenden Seite mit dem
Walzenmantel in Berührung
kommt. Eine Unterbrechung des Bearbeitungsvorganges wäre die Folge.
Zudem können
der Walzenmantel und das Querhaupt beschädigt oder gar zerstört werden.
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Um
hier Abhilfe zu schaffen, sieht die gattungsgemäße
DE 110 2005 002 112 A1 vor,
die Durchbiegungsänderung
des Walzenmantels und des Querhaupts bei Veränderung der im Walzenspalt wirkenden
Kraft durch die zwischen dem Walzenmantel und dem Querhaupt wirkenden
Mitteln, mit denen der Walzenmantel in Richtung der Wirkebene kraftbeaufschlagbar
ist, derart zu kompensieren, dass die Durchbiegung dieser durchbiegungssteuerbaren
Walze an die Durchbiegung der Gegenwalze im Sinne einer konstanten
Spaltbreite angepasst werden kann. Die Lagerung des Querhauptes
an den Seitenteilen des Maschinengestells erfolgt mit Abstand in
Richtung der Mittellängsachse
der Walze zur Lagerung des Walzenmantels bzw. zur Lagerebene. Durch
die beabstandete Lagerung – auch
als nicht äquidistante
Lagerung bezeichnet – wird
vermieden, dass das Querhaupt in den Bereichen der Lagerung des
Walzenmantels durch die erforderlichen Drehlager geschwächt wird.
Jedoch werden durch die nicht äquidistante
Lagerung auf die im Walzenspalt wirkenden Kräfte Momente in die Seitenteile
eingeleitet, deren Größe neben
der Kraft auch vom Abstand der Lagerungen abhängt. Die Seitenteile des Maschinengestells
sind daher über
mindestens eine Quertraverse miteinander verbunden. Hierdurch soll
vermieden werden, dass sich die Seitenteile aufgrund der Momente
in einem Maße
verformen, das zu einer nicht tolerierbaren Änderung der Spaltbreite führen würde. Die
nicht äquidistante
Lagerung wird durch jeweils eine an beiden Enden des Walzenmantels
vorgesehene Lagerglocke technisch verwirklicht, in welcher ein Ende
des Walzenmantels über
Pendelrollenlager äquidistant
zur Lagerung der anderen den Walzenspalt begrenzenden Walze gelagert
ist. In Richtung der Mittellängsachse
beabstandet hierzu, das heißt nicht äquidistant,
ist das Querhaupt ebenfalls in der Lagerglocke gelagert.
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Zwar
ist dieser Kalander zur Kalibrierung einer Warenbahn geeignet. Nachteilig
ist jedoch, dass die stets vorhandene Durchbiegung der Lagerglocke und
möglicherweise
durch die Einleitung der Momente auch des Maschinengestells eine Änderung
der im Walzenspalt herrschenden Linienkraft zu einer Änderung
des Abstandes der Lager des Walzenmantels von den Lagern der anderen
Walze in der Lagerebene und somit auch zu einer Änderung der Breite des Walzenspalts
führt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen gattungsgemäßen Kalibrierkalander derart
weiterzubilden, dass eine Veränderung
der Linienkraft im Walzenspalt zu keiner oder jedenfalls nur zu
einer geringeren Veränderung
der Breite des Walzenspalts führt.
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Diese
Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 wiedergegebenen Kalibrierkalander
gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kalbrierkalander
ist der längenverstellbare
Anschlag zum Einstellen der Spaltbreite derart ausgestaltet, dass
er eine Verkippung der Lagerglocke um eine in der Ebene, in der
die äquidistante
Lagerung erfolgt (der Lagerebene), und senkrecht zur Wirkebene verlaufende
Kippachse erlaubt, wobei mit „Wirkebene" die Wirkebene des
Walzenspalts gemeint ist, das heißt die Ebene, in der die beiden
Längsmittelachsen
der den Walzenspalt begrenzenden Walzen liegen. Aufgrund dieser
Maßnahme
findet durch die Linienkraft bedingte Durchbiegung des Querhaupts
und der Lagerglocke lediglich eine Verkippung der den Walzenmantel
lagernden Lager, nicht jedoch eine wesentliche Verlagerung derselben
in der durch die äquidistante
Lagerung definierten Ebene (der Lagerebene) und somit bei den zu
erwartenden Winkeländerungen
in der Größenordnung
eines Grades keine oder zumindest nahezu keine Verlagerung der Mittellängsachse
der Walze statt.
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Erfindungsgemäß wird mit
anderen Worten die Kippachse, um die ein noch so steif gelagertes Querhaupt
bei Veränderung
der im Walzenspalt herrschenden Linienkraft kippt, gezielt in die
durch die äquidistante
Lagerung definierte Ebene gelegt. Da dies bei dem gattungsgemäßen Kalibrierkalander nicht
der Fall ist, führt
bei diesem die Verkippung um eine außerhalb der Lagerebene liegende
Kippachse zwangsläufig
zu einer Auslenkung des Querhaupts in dieser Lagerebene und somit
zu einer Veränderung der
Spaltbreite.
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Um
die Breite des Bearbeitungsspaltes besonders zuverlässig an
die gewünschte
Dicke der Materialbahn anpassen zu können, umfasst der längenverstellbare
Anschlag vorzugsweise zwei senkrecht zur Wirkrichtung des Walzenspaltes
relativ zueinander verschiebbare Keilelemente. Die Keilwinkel sind
vorzugsweise derart belassen, dass die Keilelemente mit ihren Keilflächen selbsthemmend
aufeinander liegen.
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Um
bei einem derart ausgebildeten längenverstellbaren
Anschlag die Kippachse in der Lagerebene definieren zu können, ist
eine der Keilflächen, über welche
die Keilelemente aneinander anliegen, im Querschnitt kreissegmentförmig konvex
ausgebildet und die andere Keilfläche dementsprechend komplementär konkav,
wobei der Krümmungsradius vorzugsweise
etwa dem Abstand der Mittellängsachse
der Walze zu den Keilflächen
entspricht.
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Es
ist jedoch ebenfalls möglich,
den längenverstellbaren
Anschlag in anderer, beliebiger Weise auszugestalten, die eine Verlagerung
der Mantelfläche
der Glocke relativ zur Lagerstelle der anderen Walze in einer Weise
erlaubt, dass die Kippachse in der Lagerebene liegt. Beispielsweise
ist es möglich, einen
längenverstellbaren
Anschlag mit Keilelementen zu verwenden, deren Keilflächen, über welche
die Keilelemente aneinander liegen, im Querschnitt kreissegmentförmig konvex
bzw. dementsprechend komplementär
konkav auszubilden, wobei jedoch der Krümmungsradius nicht dem Abstand
der Mittellängsachse
der Walze zu den Keilflächen
entspricht. Bei einer derartigen Ausgestaltung muss dann dafür gesorgt
werden, dass zumindest eine der beiden Keilflächen gegenüber dem durch sie gelagerten Bauteil – der Glocke
oder dem Walzenlager – verschiebbar
angeordnet ist.
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Die
Lagerstellen der Walzen sind vorzugsweise von Pendelrollenlagern
gebildet, da diese einen geringen Rollwiderstand aufweisen und gleichzeitig
ein Verkippen der gelagerten Bauteile um eine innerhalb der Lagerstelle
liegende Achse ermöglichen.
Die Lagerstelle der Glocke ist vorzugsweise von einem Pendellager
gebildet.
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Ferner
ist es bevorzugt, wenn die zwischen dem Walzenmantel und dem Querhaupt
wirkenden Mittel mindestens eine zwischen dem Walzenmantel und dem
Querhaupt angeordnete, wahlweise mit einem Hydraulikmedium beaufschlagbare
Druckkammer umfassen. Eine derart ausgestaltete Walze zeichnet sich
durch einen einfachen Aufbau aus, in der bei vielen Anwendungsbeispielen
zu einer ausreichenden Vergleichmäßigung der Spaltbreite über die
Länge der
Walzen führt.
Diese Ausführungsform ist
insbesondere dann besonders bevorzugt, wenn die Druckkammer eine
Länge aufweist,
die der Breite der dem Walzenspalt durchlaufenden Warenbahn entspricht,
da in diesem Falle der Biegelinienfehler der Walze minimal ist.
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Es
ist jedoch ebenfalls möglich,
eine Mehrzahl von über
die Länge
des Bearbeitungsspaltes verteilte Druckkammern vorzusehen, die mit
unter unterschiedlichen Drucken stehenden hydraulischen Druckmitteln
beaufschlagbar sind. Auch können
in die Druckkammer Varioelemente bekannter Bauart eingesetzt werden,
mit denen der Druck in einem Teil der Druckkammer reduziert werden
kann. Durch diese Maßnahmen
kann das Linienkraftprofil über
die Bearbeitungsspaltlänge
variiert werden, was beispielsweise dann von Vorteil ist, wenn Warenbahnen kalibriert
werden sollen, die den Bearbeitungsspalt nur über einen Teil seiner Länge ausfüllen, mit
anderen Worten, deren Breite kleiner als die Länge des Bearbeitungsspaltes
ist.
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Um
die beiden Walzen gegen die Anschläge fahren zu können, weisen
die Mittel vorzugsweise hydraulisch betätigbare Kolben-/Zylindereinheiten
auf, die derart in dem Maschinengestell angeordnet sind, dass zumindest
eine der beiden Walzen relativ zu den Anschlägen verlagerbar ist. Um die
zu der gewünschten
Kalibrierung der Warenbahn erforderliche Spaltbreite auch während des
Durchlaufs der Warenbahn zuverlässig
beizubehalten, werden die Kolben-/Zylindereinheiten
mit einem Druck betrieben, der zu einer Anlagekraft an den Anschlägen führt, die größer als
die maximal zu erwartende Linienkraft in dem Bearbeitungsspalt ist.
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Der
erfindungsgemäße Kalibrierkalander kann
jedoch auch als „herkömmlicher
Druckkalander",
mit dem eine Warenbahn bei einer Behandlung unter einem bestimmten
Druck unterzogen wird, betrieben werden, wenn die Walzen nicht auf
die Anschlag gefahren werden, mit anderen Worten: Die Kolben-/Zylindereinheiten
mit einem Druck betrieben werden, der gerade zu der gewünschten
Linienkraft im Walzenspalt führt.
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In
den Zeichnungen sind – schematisch – Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 eine
teilgeschnittene Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Kalibrierkalandars
in einer Ansicht in Richtung des Vorlaufs der Warenbahn bei nicht
durchgebogenem Querhaupt;
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2.
den längenverstellbaren
Anschlag in der Ansicht A in 1 in einer
schematischen Einzeldarstellung sowie
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3 eine
teilgeschnittene Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Kalibrierkalanders
in einer 1 entsprechenden Ansicht bei
durchgebogenem Querhaupt.
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Der
als Ganzes als 100 bezeichnete Kalibrierkalander, von dem
in 1 und 3 lediglich der linke Endbereich
dargestellt und dessen rechter Endbereich in entsprechender, nicht
dargestellter Weise ausgestaltet ist, umfasst ein Maschinengestell 1,
dessen Seitenteile 2 über
Quertraversen 3 miteinander verbunden sind.
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Der
Kalibrierkalander 100 umfasst des Weiteren zwei Walzen 4, 5,
die an ihren stirnseitigen Enden jeweils Walzenzapfen 6, 7 aufweisen
mittels welchen Sie über
Lageranordnungen 8, 9 an den Seitenteilen 2 um
ihre jeweilige Mittellängsachse 10, 11 rotierbar
gelagert sind. Hierzu umfassen die Lageranordnungen 8, 9 jeweils
ein Pendelrollenlager 12, 13, welches eine Verkippung
des jeweiligen Walzenzapfens senkrecht zur Mittellängsachse 10, 11 zulässt. Durch
diese Maßnahme
wird verhindert, dass beim Durchbiegen der Walzen Momente über die
Lageranordnungen 8, 9 in die Seitenteile 2 eingeleitet
werden, was zu einer unerwünschten
und die Lageranordnungen 8, 9 möglicherweise
zerstörenden
Beanspruchung führen
könnte.
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Die
Lageranordnung 8 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der unteren Walze, die als Hohlwalze ausgebildet ist, ist an einem
Schlitten 14 vorgesehen, der mittels einer Kolben-/Zylinderanordnung 15 in
der Wirkebene des zwischen den Walzen 4, 5 gebildeten
Bearbeitungsspaltes 16, die in der durch die beiden Mittellängsachsen 10, 11 gebildeten
Wirkebene E liegt, verlagert werden. Die Breite B des Bearbeitungsspaltes 16 wird über einen
längenverstellbaren
Anschlag 17 eingestellt, der zwei senkrecht zur Wirkebene
E des Bearbeitungsspalts 16 verlagerbare Keilelemente 18, 19 umfasst.
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Die
untere Walze 4 umfasst ein Querhaupt 20, das aus
dem Walzenzapfen 7 herausgeführt und mit einer Lagerglocke 21 fest
verbunden ist.
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Die
Lagerglocke 21 weist einen Bereich 22 größeren Innendurchmessers
auf, der den Walzenzapfen 6 unter Belassung eines Ringspaltes 23 umgibt.
Er dient der Ausbildung einer Aufnahme für die Lageranordnung B.
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Die
Lageranordnungen 8 und 9 sind in einer Lagerebene
L „äquidistant" angeordnet, die
von den Mittellängsachsen 10, 11 der
Walzen 4, 5 senkrecht durchstoßen wird. Mit Abstand in Richtung
der Längsmittelachse 10 der
unteren Walze 4 zu dieser durch die äquidistante Lagerung definierten
Lagerebene L ist die Lagerglocke 21 und somit das Querhaupt 20 mittels
eines Gelenklagers 24 mittels der Kolben-/Zylinderanordnung 15 verlagerbar
an dem Maschinengestell 1 gelagert. Der Abstand in Richtung
der Längsmittelachse 10 zwischen
dem Gelenklager 24 und der Lagerebene L ist in der Zeichnung mit
X bezeichnet.
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Das
aus der Lagerglocke 21 herausragende Ende des Querhaupts 20 ist
als Drucköl-Anschlusskopf
ausgebildet. Von diesem Drucköl-Anschlusskopf erstreckt
sich eine in der Zeichnung gestrichelt angedeutete Leitung 25 bis
in eine zwischen den Querhaupt 20 und dem Walzenmantel 4' der Walze 4 ausgebildete
Druckkammer 26. Letztere ist mittels einer Dichtungsanordnung 27 bekann ter
Bauart gegenüber
der inneren Mantelfläche 28 des
Walzenmantels 4' derart
abgedichtet, dass über
die Leitung 25 in die Druckkammer 26 eingeleitete
und unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit auf die Walze 4 eine
auf den Bearbeitungsspalt gerichtete Kraft ausübt.
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Will
man mit dem Kalibrierkalander 100 eine Warenbahn kalibrieren,
so ist folgendermaßen
vorzugehen:
- a) Die Breite des Bearbeitungsspalts 16 wird
auf beiden Seiten über
die Keilelemente 18, 19 eingestellt.
- b) Die Kolben-/Zylinderanordnungen 15 werden mit einem
Druck beaufschlagt, der eine Kraft erzeugt, die größer ist
als die zu erwartende gesamte, auf die untere Walze 4 wirkende
Last beim Durchlaufen der Warenbahn durch den Bearbeitungsspalt 16.
- c) Der Druck in der Druckkammer 26 wird solange gesteigert,
bis die Warenbahn nach Durchlaufen des Bearbeitungsspaltes in der
Mitte zumindest nahezu dieselbe Dicke wie in den Randbereichen aufweist,
das heißt
der untere Walzenmantel eine Krümmung
aufweist, die zumindest nahezu der Krümmung der oberen Walze 5 entspricht.
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Bei
der schematischen Zeichnungsdarstellung ist die obere Walze nicht
durchgebogen. Ein solcher Betriebszustand würde sich etwa einstellen, wenn
die durch den Druck im Walzenspalt auf die obere Walze von unten
nach oben wirkende Kraft gerade ausreicht, eine gewichtsbedingte
Durchbiegung der oberen Walze auszugleichen. Bei dem in 1 dargestellten,
idealisierten Betriebszustand ist auch das Querhaupt 20 nicht
durchgebogen.
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Erhöht sich
nun die Linienkraft in dem Bearbeitungsspalt 16, so führt dies – wie in 3 erkennbar
ist – zwar
zu einer Änderung
der Durchbiegung des Querhaupts 20. Da diese jedoch um
ein Verkippen um eine Kippachse K erfolgt, die aufgrund der besonderen
Ausbildung des längenverstellbaren
Anschlags 17, bei dem in der Ausführungsform gemäß 1 die
Keilflächen
in einem Radius gekrümmt sind,
der etwa dem Abstand der Mittellängsachse 10 der
Walze zu den Keilflächen
der Keilelemente entspricht, in der Ausführungsform gemäß
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3 eine
Verlagerung des Keilelements 19 auf der Glocke 22 in
Richtung des Doppelpfeiles P möglich
ist, etwa senkrecht zur Wirkebene E des Bearbeitungsspaltes 16 und
in der Lagerebene L liegt, führt
diese Verkippung bei kleinen Kippwinkeln um die Achse K bis zu etwa
1° nicht
zu einer wesentlichen Veränderung
des Abstandes der Lageranordnungen 8,9 in der
Lagerebene L und somit der Spaltbreite des Bearbeitungsspaltes 16.
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- 100
- Kalbrierkalander
- 1
- Maschinengestell
- 2
- Seitenteile
- 3
- Quertraverse
- 4
- Walze
- 4'
- Walzenmantel
- 5
- Walze
- 6
- Walzenzapfen
- 7
- Walzenzapfen
- 8
- Lageranordnung
- 9
- Lageranordnung
- 10
- Mittellängsachse
- 11
- Mittellängsachse
- 12
- Pendelrollenlager
- 13
- Pendelrollenlager
- 14
- Schlitten
- 15
- Kolben-/Zylinderanordnung
- 16
- Bearbeitungsspalt
- 17
- Längenverstellbarer
Anschlag
- 18
- Keilelement
- 19
- Keilelement
- 20
- Querhaupt
- 21
- Lagerglocke
- 22
- Bereich
- 23
- Ringspalt
- 24
- Gelenklager
- 25
- Leitung
- 26
- Druckkammer
- 27
- Dichtungsanordnung
- 28
- Mantelfläche
- E
- Wirkebene
- L
- Lagerelement
- P
- Doppelpfeil
- K
- Kippachse
- X
Abstand
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