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Die Erfindung betrifft eine Walzen-Schleifvorrichtung mit einem Schleifelement, das mit seiner Schleiffläche an eine Walze anlegbar und relativ zur Umfangsrichtung der Walze antreibbar ist, wobei die Schleiffläche im Berührungsbereich mit der Walze an die Krümmung der Walze anpaßbar und sie über einen vorbestimmten Umfangsabschnitt an die Walze anlegbar ist, wobei das Schleifelement in einem Kalander angeordnet und als Schleifband ausgebildet ist, wobei das Schleifband ein zwischen zwei Umlenkrollen angeordnetes Arbeitstrum aufweist, das in einen Raum zwischen den Umlenkrollen einwölbbar ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schleifen einer Walze mit einem Schleifelement, das man mit seiner Schleiffläche an die Walze anlegt und relativ zur Umfangsrichtung der Walze antreibt, wobei man die Krümmung der Schleiffläche im Berührungsbereich mit der Walze an die Krümmung der Walze anpaßt und man die Schleiffläche über einen Umfangsabschnitt an die Oberfläche der Walze anlegt, wobei man das Überarbeiten der Walze im im Kalander eingebauten Zustand vornimmt und als Schleifelement ein Schleifband verwendet, wobei die Walze in ein Arbeitstrum des Schleifbandes eingedrückt wird, das zwischen zwei Umlenkrollen angeordnet ist.
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Die Erfindung findet Anwendung zum Zusammenhang mit der Satinage von Papier- oder Kartonbahnen. Derartige Bahnen werden im Laufe ihrer Herstellung durch mindestens einen Nip eines Kalanders geleitet und dort mit erhöhtem Druck und in der Regel auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt. Der Nip wird durch zwei Walzen gebildet, von denen in der Regel eine als harte Walze ausgebildet ist, während die andere als weiche Walze ausgebildet ist. Die weiche Walze trägt einen elastischen Belag, der in der Regel ein Kunststoffbelag ist. In vielen Fällen sind in einem Kalander auch mehr als zwei Walzen angeordnet, die dementsprechend auch mehr als einen Nip bilden. Hierbei sind die Walzen in einem Stapel angeordnet, so daß die Mittelwalzen bei der Bildung von zwei Nips beteiligt sind.
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Bei sehr vielen Kalandern kann man nach einer gewissen Betriebszeit eine Barring-Erscheinung beobachten. Dieses Barring äußert sich in Querstreifen auf der Papier- oder Kartonbahn. Wenn diese Querstreifen sichtbar werden, dann ist die Bahn Ausschuß, d. h. sie muß zurück in den Pulper geführt werden. Die Querstreifen auf der Bahn werden von einer entsprechenden Welligkeit auf der Oberfläche der weichen Walze verursacht. Vereinfacht ausgedrückt kann man sagen, daß die Walze vieleckig wird. Um die Barring-Streifen auf der Bahn zu beseitigen, ist es daher erforderlich, die Walze zu überarbeiten.
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Zum Überarbeiten wird die Walze in der Regel ausgebaut, und es wird ein zylinderförmiger Schleifstein mit einer begrenzten axialen Länge an die Walze angelegt und angetrieben. Auch die Walze rotiert, allerdings mit einer anderen Umfangsgeschwindigkeit als der Schleifstein. Durch eine Relativgeschwindigkeit an der Berührungsstelle zwischen Schleifstein und Walze ergibt sich dann die gewünschte Schleifwirkung. Die Überarbeitung erfolgt auf jeden Fall in einem regelmäßigen Turnus, um Markierungen zu entfernen. Der Ausbau kann also auch unabhängig von der Barringbildung sein, wird durch die Barringbildung aber in kürzeren Zeitabständen erforderlich, was naturgemäß unerwünscht ist. Beim Schleifen wird in der Regel relativ viel Material entfernt.
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Wenn ein Barring einmal aufgetreten ist, stellt sich in der Regel heraus, daß die Walze nach dem Schleifen erneut zu einer Barring-Bildung neigt. In vielen Fällen ist die Zeit, die nach dem Schleifen bis zur Barring-Bildung verstreicht, kürzer als eigentlich zu erwarten wäre.
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DE 844 420 C1 beschreibt eine Bandschleifmaschine, die insbesondere für zylindrische Rohre, Stäbe, Geländerschienen usw. und ähnlich abgerundete Werkstücke aus Metall, Kunststoff, Holz oder anderem Schleifgut geeignet ist, bei der unter dem Schleifband ein mitlaufendes, endloses Transport- oder Trägerband aus elastischem Material, wie Gewebegummi, Leder, Metallgeweben, Kunststoffen und dergleichen, angebracht ist.
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DE 159 781 C1 beschreibt eine Maschine zum Vor- und Nachpolieren von Hohlwalzen, insbesondere von Druckwalzen. Die Walze wird dabei zwischen einem Spindelstock und einem Reitstock gelagert und durch einen Motor in Drehungen versetzt. An die so rotierende Walze legt man entweder eine angetriebene Polierscheibe oder ein Polierband an, das über zwei Umlenkrollen geführt ist, von denen eine angetrieben ist.
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Aus
DE 699 19 538 T2 ist eine Walzenschleifvorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen einer Walze bekannt, wobei der Zustand der Walzenoberfläche überwacht wird und die Oberfläche der Walze während des Betriebs bearbeitet werden kann. Dabei kann das Schleifelement als Schleifband ausgebildet sein. Das Schleifband wird mit Hilfe einer Reinigungswalze oder eines Reinigungsschuhs gegen die Oberfläche der Walze gedrückt. Bei Verwendung des Reinigungsschuhs wird die Schleiffläche über einen vorbestimmten Umfangsabschnitt an die Walze angelegt.
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Aus
US 4 841 683 A ist ein Rollenschleifsystem bekannt. Eine gummibeschichtete Rolle wird von einer Schleifvorrichtung geschliffen. Dies geschieht insbesondere dann, wenn die Oberfläche abgenutzt oder angeraut ist. Eine Rolle bewegt ein Band, wobei die Rolle durch einen Motor angetrieben wird. Das Band wird über eine Stange und eine Leitrolle, die an den Ecken einer dreieckförmigen Platte angeordnet sind, geführt. Das Band schleift die Rolle. Um das Band anzuspannen, kann der Motor und mit ihm die Rolle auf einer Rampe relativ zur Platte bewegt werden. Das Band wird so weit angezogen, bis ein Flattern ausgeschlossen werden kann. Die Platte kann so verdreht werden, dass das Band die Oberfläche der Rolle so berührt, dass hervorstehende Teile der Rolle geschliffen werden können. Ein zweites Band, das von einer Rolle bewegt wird, kann analog zum Band angeordnet sein.
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Aus
US 3 095 674 A ist eine Bearbeitungsmaschine mit einem abschleifenden Band bekannt. Ein zylinderförmiger Behälter ist um ein Zentrum durch einen Motor drehbar. Ein abschleifendes Band wird von einer Rolle an einer zweiten Rolle geführt, die von einem Motor angetrieben werden. Mit einem Arbeitsrad kann eine Kraft auf das Band ausgeübt werden, um große Unebenheiten der Oberfläche des Behälters zu entfernen. Eine Feder kann zur Ausübung dieser Kraft vorgesehen sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Betriebsverhalten einer Walze nach dem Auftreten einer Barring-Erscheinung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einer Walzen-Schleifvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass auf der der Walze abgewandten Seite des Arbeitstrums ein Andruckelement angeordnet ist und das Andruckelement eine konkav gewölbte Stützfläche aufweist, deren Krümmung der Krümmung der Walze entspricht.
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Man erweitert also den Schleif-Eingriff zwischen dem Schleifelement und der Oberfläche der Walze über eine annähernd linienförmige Berührung, wie sie beim Zusammenwirken zwischen einem rotierenden Schleifstein und der Walze auftritt, hinaus, und schleift die Walze gleichzeitig über eine Fläche, die sich über einen vorbestimmten Umfangsabschnitt in Umfangsrichtung der Walze erstreckt. Damit verringert man die Rückwirkung der Welligkeit der Walze, die durch das Schleifen beseitigt werden soll, auf das Schleifelement. Im Gegensatz zu einem annähernd linienförmig mit der Walze zusammenwirkenden Schleifelement, das jedenfalls in einem gewissen Umfang der Welligkeit der Oberfläche der Walze folgt, ist bei einer Beaufschlagung der Walze über eine vorbestimmte Länge in Umfangsrichtung dafür gesorgt, daß die Schleiffläche an den ”Höhen” des Wellenmusters unter Druck anliegt, während die ”Täler” des Wellenmusters so lange nicht mit dem gleichen Druck beaufschlagt werden, bis die Höhen abgetragen sind. Man erreicht also, daß die Welligkeit wesentlich schneller und vollständiger abgetragen werden kann, als dies bei einer nur annähernd linienförmigen Berührung zwischen dem Schleifelement und der Walze möglich ist. Man kann das Überarbeiten der Walze im eingebauten Zustand vornehmen, d. h. ein Ausbau der Walze aus dem Kalander ist nicht erforderlich. Der Materialabtrag kann begrenzt werden, indem man praktisch nur die ”Höhen” entfernt und den Belag im wesentlichen nur bis auf den Radius der ”Tiefen” abschleift. Man kann die Walze im eingebauten Zustand schleifen. Es ist auch möglich, das Schleifen im Betrieb vorzunehmen, so daß man das Auftreten von Barring-Mustern bereits während des Betriebs unterbinden kann.
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Das Schleifelement ist als Schleifband ausgebildet. Ein Schleifband läßt sich relativ einfach an die Krümmung der Walze anpassen. Die Verwendung eines Schleifbandes zum Reinigen einer Walze ist zwar aus
DE 90 15 471 U1 bekannt. Dort wird aber das Schleifband durch eine Andruckrolle gegen die Walze gedrückt, so daß letztendlich wiederum nur eine annähernd linienförmige Berührung zwischen dem Schleifband und der Walze erfolgt.
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Hierbei ist vorgesehen, daß das Schleifband ein zwischen zwei Umlenkrollen angeordnetes Arbeitstrum aufweist, das in einen Raum zwischen den Umlenkrollen einwölbbar ist. Das Arbeitstrum bildet dann die Schleiffläche, die mit der Oberfläche der Walze zusammenwirkt. Die beiden Umlenkrollen sind sozusagen die Stützstellen, über die das Schleifband geführt wird. Mit den Umlenkrollen läßt sich der erforderliche Schleifdruck des Schleifbandes auf die Walze aufbringen.
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Das Andruckelement weist eine konkav gewölbte Stützfläche auf, deren Krümmung der Krümmung der Walze entspricht. Eine exakte Übereinstimmung zwischen den beiden Krümmungen ist hierbei allerdings nicht erforderlich. Es reicht aus, wenn die Krümmung der Stützfläche im wesentlichen der Krümmung der Walze entspricht. Dementsprechend ist es möglich, durch Abschleifen den Durchmesser der Walze zu verringern, ohne daß man die Krümmung der Stützfläche entsprechend anpassen muß. Das Andruckelement soll das Schleifen nur unterstützen.
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Vorzugsweise ist die Länge des Umfangsabschnitts so bemessen, daß sie mindestens einer Wellenlänge, insbesondere mindestens dem 1,5-fachen der Wellenlänge, eines Barring-Musters der Walze entspricht. Damit kann man dafür sorgen, daß die Schleiffläche immer auf mindestens eine Höhe oder Hochstelle des Barring-Musters einwirken kann, so daß der Abtrag dieser Höhe relativ schnell erfolgt, während in den Tälern des Barring-Musters zunächst kein Abtrag des Oberflächenbelags der Walze erfolgt.
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Vorzugsweise entspricht die Länge mindestens dem zweifachen der Wellenlänge. Bei dieser Ausgestaltung wird dafür gesorgt, daß sich die Schleiffläche gleichzeitig auf mindestens zwei Höhen des Barring-Musters abstützt. Man kann dadurch zuverlässig vermeiden, daß die Schleiffläche einen größeren Materialabtrag in den Wellentälern des Barring-Musters vornimmt.
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Vorzugsweise weist das Schleifband zumindest nach Anlage an der Walze eine vorbestimmte Spannung auf. Damit läßt sich das Arbeitstrum mit ausreichender Genauigkeit an die Krümmung der Walze anpassen. Die Walze taucht dann in das Arbeitstrum ein, wobei die Spannung des Schleifbandes auch dafür sorgt, daß der notwendige Schleifdruck aufgebaut werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß auf der der Walze abgewandten Seite des Arbeitstrums ein Andruckelement angeordnet ist. Dieses Andruckelement kann den Schleifdruck des Schleifbandes an der Walze verstärken.
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Vorzugsweise weist das Schleifelement einen Traversierantrieb auf, durch den es parallel zur Achse der Walze verfahrbar ist. Das Schleifelement kann also in Axialrichtung der Walze wesentlich kürzer als die Walze sein. Dadurch, daß es parallel zur Walzenachse verfahrbar ist, ist es dennoch in der Lage, die Walze auf ihrer gesamten Länge zu schleifen.
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Vorzugsweise sind die Walze und das Schleifelement in entgegengesetzte Umlaufrichtungen antreibbar. Im Berührungsbereich haben dann die Walze und das Schleifelement die gleiche Bewegungsrichtung. Es ist in diesem Fall lediglich erforderlich, die Umfangsgeschwindigkeit der Walze anders zu wählen als die Umlaufgeschwindigkeit des Schleifelements. Durch die Differenz zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten wird die zum Schleifen notwendige Relativbewegung erzeugt. Man kann dann das Schleifen auch dann während des Betriebs vornehmen, wenn die Walze mit einer relativ großen Umlaufgeschwindigkeit umläuft, ohne daß es aufgrund einer zu hohen Differenzgeschwindigkeit zu Verbrennungserscheinungen am Belag kommt.
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Vorzugsweise ist eine Anstellvorrichtung vorgesehen, die das Schleifelement tangential an die Walze heranführt oder von ihr abhebt. Man vermeidet dadurch ein unerwünschtes Schwingen des Schleifelements beim Aufsetzen auf die Walze.
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Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Arbeitstrum durch ein Andruckelement mit einer Stützfläche unterstützt wird, wobei die Stützfläche konkav gekrümmt ist und ihre Krümmung der Walze entspricht.
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Wie oben erläutert, ist es auf diese Weise möglich, von einer punkt- oder linienförmigen Berührung zwischen dem Schleifelement und der Walze abzugehen und den Berührungsbereich in Umfangsrichtung der Walze deutlich zu erweitern. Dadurch ist es möglich, daß man die Höhen des Barring-Musters stärker mit der Schleiffläche beaufschlagt als die Täler. Dementsprechend ist es möglich, den Materialabtrag aus der Oberflächenschicht der Walze weitgehend auf die Höhen zu begrenzen. Neben einer schnelleren Egalisierung der Oberfläche wird dadurch auch Material geschont, weil aus den Tälern des Barring-Musters im Grunde kein oder nur wenig Material abgetragen wird.
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Vorzugsweise entspricht die Länge des Umfangsabschnitts mindestens einer Wellenlänge eines Barring-Musters. Bei dieser Länge ist sichergestellt, das mindestens immer eine Höhe durch die Schleiffläche beaufschlagt wird und dementsprechend das Material von dort abgetragen wird.
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Vorzugsweise wählt man die Länge so groß, daß sie mindestens dem zweifachen der Wellenlänge entspricht. Bei dieser Länge ist sichergestellt, daß sich die Schleiffläche gleichzeitig immer auf zwei Höhen abstützt, so daß das dazwischenliegende Tal im Grunde nicht von der Schleiffläche beaufschlagt wird. In der Wirklichkeit wird man natürlich die Länge des Umfangsabschnitts noch größer wählen.
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Bevorzugterweise verwendet man als Schleifelement ein Schleifband. Ein Schleifband läßt sich mit seinem Arbeitstrum leicht an die Krümmung der Walze anpassen, und zwar einfach dadurch, daß man das Schleifband an den beiden Enden des Arbeitstrums gegen die Walze drückt. Dadurch ergeben sich zwar in der Nähe der Enden des Arbeitstrums geringfügig geringere Anpreßdrücke des Schleifbandes an die Walze. Es gibt jedoch einen Bereich, in dem das Schleifband mit annähernd gleichförmigem Druck an der Walze anliegt.
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Vorzugsweise hält man das Schleifelement mit konstantem Druck gegen die Walze. Dadurch wird das Erzeugen neuer Unebenheiten oder Welligkeiten vermieden. Das Schleifelement selbst hat eine ausreichend dämpfende Wirkung, insbesondere dann, wenn es als Schleifband ausgebildet ist.
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Bevorzugterweise treibt man die Schleiffläche in eine Richtung an, in der sie im Berührungsbereich mit der Walze nach unten läuft. Beim Schleifen erfolgt ein Materialabtrag. Das abgetragene Material kann dann nach unten aus dem Berührungsbereich zwischen der Walze und der Schleiffläche heraus transportiert werden. Dort kann es beispielsweise in einem Abfallbehälter gesammelt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Walzen-Schleifvorrichtung,
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2 eine schematische Ansicht eines Kalanders und
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3 das Wirkungsprinzip der Vorrichtung.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Schleifen einer Walze 2, die beim Schleifen um ihre Achse 3 gedreht wird, und zwar in Richtung eines Pfeiles 4.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Schleifelement 5 auf mit einem Träger 6, der zwei Umlenkrollen 7, 8 und eine Antriebsrolle 9 aufweist, über die ein Schleifband 10 mit einer Schleiffläche 27 gelegt ist.
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Die Antriebsrolle 9 ist so angetrieben, daß das Schleifband 10 in Richtung eines Pfeiles 11 bewegt wird. Die Umlaufrichtung 4 der Walze 2 ist damit entgegengesetzt gerichtet zu der Umlaufrichtung 11 des Schleifbandes 10. Im Berührungsbereich zwischen der Walze 2 und dem Schleifband 10 haben die Oberfläche der Walze 2 und die Oberfläche des Schleifbandes 10 daher die gleiche Richtung.
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Das Schleifband 10 wird zum Schleifen mit der Schleiffläche 27 an die Oberfläche der Walze 2 angelegt. Dabei wird die Walze 2 etwas in das Arbeitstrum 12 des Schleifbandes 10, das zwischen den beiden Umlenkrollen 7, 8 angeordnet ist, eingedrückt. In einem Umfangsabschnitt 13 ist die Krümmung des Schleifbandes 10 dann an die Krümmung der Walze 2 angelegt, und das Schleifband 10 legt sich in diesem Umfangsabschnitt 13 vollflächig an die Walze 2 an.
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Wenn das Schleifband 10 ausreichend gespannt ist, dann reicht diese Spannung in den meisten Fällen bereits aus, um den notwendigen Schleifdruck auf die Walze 2 auszuüben. In manchen Fällen kann es jedoch von Vorteil sein, wenn das Arbeitstrum 12 durch ein Andruckelement 14 mit einer Stützfläche 15 unterstützt wird, wobei die Stützfläche 15 konkav gekrümmt ist und ihre Krümmung im wesentlichen der Krümmung der Walze 2 entspricht.
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Eine Anstelleinrichtung 16 ist vorgesehen, mit der das Schleifelement 5 zur Anlage an die Walze 2 gebracht werden kann. Hierzu bewegt die Anstelleinrichtung 16 das Schleifelement 5 in Richtung eines Doppelpfeils 17, d. h. parallel zur Tangentialrichtung an die Walze. Das Schleifelement 5 wird also sozusagen an die Walze 2 herangeschoben.
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Wie oben erwähnt, wird das Schleifband 10 so bewegt, daß es im Berührungsbereich mit der Walze 2 nach unten läuft. Unterhalb des Schleifbandes 10, genauer gesagt, des Nips 18, den das Schleifband 10 mit der Walze 2 bildet, ist daher ein Abfallbehälter 19 angeordnet, in den durch Pfeile 20 angedeuteter Schleifstaub hinein transportiert wird, wenn das Schleifelement 5 tätig ist.
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2 zeigt einen Kalander 23 mit der Walze 2, die durch die Vorrichtung 1 geschliffen wird. Durch einen Doppelpfeil 21 ist angedeutet, daß die Vorrichtung 1 achsparallel zur Walze 2 verschoben werden kann, um die Walze 2 auf ihrer gesamten axialen Länge zu schleifen. Eine Führungseinrichtung 22 ist vorgesehen, um die Vorrichtung 1 entlang der Walze 2 zu führen. Die Führungseinrichtung 22 beinhaltet einen nicht näher dargestellten, aber an sich bekannten Traversierantrieb, der die Vorrichtung 1 parallel zur Achse der Walze 2 antreibt. Da die Vorrichtung 1 im Kalander 23 angeordnet ist, kann sie auch dann arbeiten, wenn der Kalander 23 eine Papier- oder Kartonbahn satiniert. Eine Barring-Bildung kann also beseitigt werden, bevor sie auf der Bahn sichtbar wird.
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3 zeigt das Wirkungsprinzip der Vorrichtung 1. Die Walze 2, die mit einer kreisförmigen ”Ideallinie” dargestellt ist, weist an ihrer Oberfläche ein Barring-Muster 24 mit Bergen oder Höhen 25 und Tälern oder Tiefen 26 auf. Das Barring-Muster weist eine Wellenlänge L auf, wobei ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge L dem Umfang der Walze 2 entspricht. Die Wellenlänge läßt sich entweder aus Barring-Streifen einer satinierten Bahn oder aus Barring-Sreifen auf der Walzenoberfläche ermitteln oder aus Eigenfrequenzen oder anderen Frequenzen des Kalanders berechnen. Typische Barringfrequenzen aus Eigenfrequenzen liegen bei 150 bis 400 Hz, während Barringfrequenzen, die auf einem Zahneingriff des Getriebes beruhen, bei 500 bis 1300 Hz liegen. Entsprechend liegt der Barringmusterabstand in der Regel im Bereich von 40 bis 100 mm im ersten Fall und im Bereich von 15 bis 40 mm im zweiten Fall bei gängigen Walzendurchmessern. Das Arbeitstrum 12 des Schleifbandes 10 ist nun an die Krümmung der Walze 2 angepaßt und weist eine solche Länge auf, daß es zwei oder mehr Wellenlängen des Barring-Musters 24 abdeckt. Vorzugsweise beträgt die Länge des Arbeitstrums 12 mindestens 150 mm, also das 1,5-fache der längsten ”Wellenlänge” von 100 mm. Damit ist gewährleistet, daß sich das Schleifband 10 immer auf zwei Höhen 25 abstützen kann. Aus den Tiefen 26 wird also im Grunde kein Material entfernt, solange noch Höhen 25 vorhanden sind. Damit wird zum einen ein sehr schonender Materialabtrag erreicht, d. h. die Oberflächenschicht der Walze 2 wird zunächst nur im Bereich der Höhen 25 abgeschliffen. Zum anderen besteht nicht die Gefahr, daß das Barring-Muster 24 auf das Schleifelement 5 zurückwirkt und es in Schwingungen versetzt, die das Ergebnis des Schleifens verschlechtern könnten.
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Der Barringabstand läßt sich in den oben angegebenen Fällen auch wie folgt berechnen:
- 1) Barringabstand = Umfang/Anzahl = Umfang·Drehfrequenz/Eigenfrequenz = Bahngeschwindigkeit/Eigenfrequenz.
- 2) Barringabstand = Pi·Zahnmodul·Walzenaußendurchmesser/Teilkreisdurchmesser.
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In beiden Fällen ist der Wert mindestens mit dem Faktor 1,5 zu multiplizieren, um die Auflagelänge der Schleiffläche zu ermitteln.
