-
Die
Erfindung betrifft allgemein die Bahnführung, insbesondere Bahnkantensteuerung/-regelung,
für eine
laufende Materialbahn, und konkreter eine Maschine zur Herstellung
oder/und Behandlung, insbesondere Veredelung (wie etwa zum Auftrag
eines Auftragsmediums), einer laufenden Materialbahn, insbesondere
aus Papier oder Karton, mit wenigstens einer Bahnführungswalze,
die um eine zumindest grob in einer Querrichtung der Maschine verlaufende
Drehachse drehbar gelagert ist und verstellbar ist, wobei über die
Bahnführungswalze
die Materialbahn unter Umlenkung um einen Umlenkungswinkel führbar ist,
wobei durch Verstellung der Bahnführungswalze eine sich auf die
Querrichtung beziehende Querposition der laufenden, über die
Bahnführungswalze
geführten
Materialbahn beinflussbar, insbesondere einstellbar, vorzugsweise
einregelbar ist oder/und innerhalb wenigstens eines der Bahnführungswalze
in Laufrichtung der Bahn vorausgehenden oder nachfolgenden Bereichs
eines freien Zugs der über
die Bahnführungswalze
geführten
Materialbahn ein Laufwinkel zwischen einer Laufrichtung der Bahn
und einer zur Querrichtung im Wesentlichen orthogonalen Längsrichtung
der Maschine beeinflussbar, insbesondere einstellbar, vorzugsweise
einregelbar ist.
-
Entsprechende
Bahnführungseinrichtungen, die
wenigstens eine verstellbare Bahnführungswalze aufweisen, sind
in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Es wird beispielsweise
auf die
DE 197 50 170
A1 verwiesen, die eine Bahnführungseinrichtung in Zuordnung
zu einer Egalisier-/Dosier-Vorrichtung in einer Auftragsstation
einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere
aus Papier oder Karton, zeigt, wobei die Bahnführungseinrichtung dazu verwendet
wird, die Materialbahn einem Egalisier-/Dosierelement, insbesondere
Rakelklinge, Rollrakel oder Rakelstab, in einer vorbestimmten, sich
im Sinne einer Hin- und Herbewegung ändernden Querpositionierung
zuzuführen.
-
Entsprechende
Bahnführungseinrichtungen sind
auch in anderen technischen Zusammenhängen bekannt, beispielswiese
gemäß
US 2,989,265 im Zusammenhang
mit der Zuführung
eines Magnetbands von einer Vorratsrolle zu einer Schneidvorrichtung, bei
der allerdings statt drehbaren Bahnführungswalzen unverdrehbare
Bahnführungsrohre
mit Luftaustritten zur Erzeugung einer Lufttragschicht vorgesehen
sind. Diese alte US-Patentschrift ist insoweit sehr instruktiv,
als dass sie das herkömmlich
für die
Bahnkantensteuerung/Regelung von laufenden Materialbahnen in der
Papierindustrie, also Materialbahnen aus Papier oder Karton, im
Zusammenhang mit deren Veredelung, insbesondere Streichen, verwendete
Führungsprinzip
deutlich macht. Die jeweilige Bahnführungswalze (im Falle der US-Patentschrift: das
jeweilige Bahnführungsrohr)
wird gegenüber
einer momentanen Stellung, beispielsweise einer Stellung, in der
die Drehachse der Bahnführungswalze (bzw.
die Erstreckungsachse des Bahnführungsrohrs)
exakt in Querrichtung der Maschine verläuft, so verschwenkt, dass an
der Bahnkante, die gegenüber
einer Sollstellung zu weit zur Maschinenaußenseite (Führerseite oder Triebseite)
verlagert ist, der von dieser Bahnkante bei der Umlenkung an der Bahnführungswalze
(bzw. am Bahnführungsrohr)
zurückzulegende
Weg größer ist
als für
die andere Bahnkante (Triebseite oder Führerseite), die aufgrund der
Fehlpositionierung der Materialbahn momentan zu weit zur Maschinenmitte
hin verläuft
und weiter zur Maschinenaußenseite
(Triebseite oder Führerseite)
zu verlagern ist. Im Zusammenwirken mit der Spannung der Materialbahn
in deren Laufrichtung entstehen auf die Materialbahn wirkende Kräfte in Querrichtung,
die die Materialbahn auf der Bahnführungswalze (bzw. auf dem Bahnführungsrohr)
in Querrichtung verschieben und ihrer Soll-Querpositionierung zumindest
annähern, idealerweise
diese Sollpositionierung einstellen. Auf Grundlage einer den momentanen
Bahnkantenverlauf erfassenden Sensoranordnung kann eine Regelung
der Bahnpositionierung in Querrichtung einfach realisiert werden.
-
Das
Wirkungsprinzip der erläuterten
herkömmlichen
Bahnkantensteuerung/Regelung beruht auf einer Bewegung der Materialbahn
relativ zur Bahnführungswalze
(bzw. relativ zum Bahnführungsrohr)
in deren (dessen) Längsrichtung
und damit in Querrichtung der Maschine. Hierzu ist es eminent wichtig,
dass die Materialbahn auf der Bahnführungswalze (bzw. auf dem Bahnführungsrohr)
ohne behindernde Gegenkräfte
in deren (dessen) Längsrichtung (also
in Querrichtung der Maschine) gleiten kann. Dies wird in Maschinen
zur Herstellung bzw. Veredelung von Materialbahnen aus Papier oder
Karton in der Regel dadurch erreicht, dass die Bahnführungswalze
mit einer möglichst
glatten Oberfläche
ausgeführt
ist, um die Reibung zwischen der Materialbahn und der Bahnführungswalze
zu minimieren. Das leichte Gleiten auf der Bahnführungswalze in Querrichtung
wird inhärent
auch durch eine mit der Materialbahn mitgeschleppte Luftgrenzschicht
unterstützt, die
je nach Bahngeschwindigkeit zu einem gewissen Aufschwimmen der Materialbahn
auf der Bahnführungswalze
führen
kann. Gemäß der angesprochenen
US 2,989,265 sind anstelle
von drehbar gelagerten Bahnführungswalzen
Bahnführungsrohre
vorgesehen, die auf ihrem Umfang eine Mehrzahl von Öffnungen
aufweisen, durch die Druckluft zugeführt wird, so dass die Materialbahn
auf einer Luftschicht gleitet. Auch im Zusammenhang mit Materialbahnen aus
Papier oder Karton wurde eine Bahnkantensteuerung auf Grundlage
einer berührungslosen
Führung der
Materialbahn mittels eines so genannten Airturns schon vorgesehen,
vgl.
DE 198 33 977
A1 .
-
In
Produktions- und Behandlungsanlagen in der Papierindustrie kommen
aber bisher in der Regel weiterhin rotierende Bahnführungswalzen
in entsprechenden Bahnführungseinrichtungen
zum Einsatz, wobei zwei Grundvarianten unterschieden werden können. Bei
einem so genannten "U-Rahmen" (erstes "Grundprinzip") läuft die
Materialbahn über
eine fest positionierte Umlenkwalze, die die Materialbahn um etwa
90° (in
der Regel nach unten) umlenkt, läuft dann über eine
erste verstellbare Bahnführungswalze,
an der die Materialbahn wieder um etwa 90° umgelenkt wird, so dass sie
sich anschließend
wieder etwa in Ursprungslaufrichtung bewegt, läuft dann über eine zweite verstellbare
Bahnführungswalze,
an der die Materialbahn wiederum etwa um 90° (in der Regel nun nach oben)
umgelenkt wird, und läuft
dann schließlich über eine
fest positionierte zweite Umlenkwalze, an der die Materialbahn wiederum
um etwa 90° umgelenkt
wird, um dann anschließend
wieder etwa in der Ursprungsrichtung weiter zu laufen, ggf. sogar
im gleichen Höhenbereich
wie der auf die erste Umlenkwalze auflaufende Bahnabschnitt. Die beiden
Bahnführungswalzen
sind jeweils schwenkbar angeordnet und damit gegenüber einer
Maschinenlängsrichtung
schräg
stellbar.
-
Die
beiden Bahnführungswalzen
der Bahnführungsanordnung
werden zueinander gegenläufig verstellt,
so dass innerhalb der Bahnführungsanordnung
zwischen den beiden Umlenkwalzen ein gewünschter Querversatz der Materialbahn
realisiert wird und die Materialbahn mit einer gewünschten Querpositionierung
und mit einer durch die Umlenkwalze und die anderen Komponenten
der Maschine vorgegebenen Laufrichtung, idealerweise exakt in Längsrichtung
der Maschine, von der Bahnführungsanordnung
abgegeben wird. Die gegenläufige
Verstellung der Bahnführungswalzen
führt im
Idealfall zu einer reinen Querverschiebung der Materialbahn ohne Änderung
der Laufrichtung der Materialbahn. Ein wichtiger Gesichtspunkt ist,
dass die gegenläufige
Verstellung der Bahnführungswalzen
idealerweise keinen Rückwirkungseffekt
auf den Verlauf (Querpositionierung und Bahnlaufrichtung) der Materialbahn in
dem auf die erste Umlenkwalze auflaufenden Bahnabschnitt hat, und – abgesehen
vom erreichten Querversatz – ebenso
auch nicht auf die Bahnlaufrichtung in den von der zweiten Umlenkwalze
ablaufenden Bahnabschnitt vorwirkt.
-
Ein
zweites "Grundprinzip" für die herkömmliche
Realisierung der Bahnkantensteuerung beruht auf der so genannten "Schwenkschieberrahmen". Bei einer derartigen
Bahnführungseinrichtung
ist nur eine Bahnführungswalze
in einem Gestell, dem "Schwenkschieberrahmen", drehbargelagert.
Der Schwenkschieberrahmen ist schwenkbar gelagert oder geführt, wobei
die Bahnführungswalze
im radialen Abstand zur Schwenkachse angeodnet ist, so dass beim
Verschwenken des Schwenkschieberrahmens im Sinne eines Verschwenkens
um die Schwenkachse die Bahnführungswalze,
die mit ihrer Drehachse tangential zu einem durch die Schwenkachse
definierten Kreisbogen angeordnet ist, sich unter Durchführung einer
die Tangentialstellung zum Kreisbogen erhaltenen Schwenkbewegung
längs des
Kreisbogens verschiebt. Die Bahnführungswalze führt also
eine kombinierte Schwenk- und Schiebebewegung durch.
-
Da
nur eine Bahnführungswalze
vorgesehen ist, wirkt die Verstellung der Bahnführungswalze zurück auf den
auf die Bahnführungswalze
auflaufenden Bahnabschnitt und ggf. weitere, in Bahnlaufrichtung
vorausgehende Bahnabschnitte, und wirkt die Verstellung der Bahnführungswalze
in Laufrichtung vor auf den von der Bahnführungswalze ablaufenden und
ggf. weitere sich in Bahnlaufrichtung anschließende Bahnabschnitte, wobei
es zu einer Beeinflussung sowohl der Querpositionierung der Bahnkanten an
einer jeweiligen Stelle entlang des Bahnlaufwegs als auch zu einer
Beeinflussung der Laufrichtung kommt, wobei es durchaus vorkommen
kann, dass die Materialbahn sich nicht exakt in Längsrichtung der
Maschine bewegt, sondern dass ein Laufwinkel zwischen der Laufrichtung
der Bahn und der Längsrichtung
in gewissen Bahnabschnitten auftritt.
-
Bei
beiden Bahnführungsprinzipien
beruht die Bahnkantensteuerung aber auf dem erläuterten Funktionsprinzip, nämlich dass
durch die Verstellung der jeweiligen Bahnführungswalze in Querrichtung der
Bahn der von einem jeweiligen Längsabschnitt bei
der Umlenkung um die Bahnführungswalze
zurückzulegende
Weg verändert
wird, so dass für
die triebseitige Bahnkante der größte Weg und für die führerseitige
Bahnkante der kleinste Weg, oder umgekehrt, zurückzulegen ist. Auf Grundlage
des Bahnzugs in Längsrichtung
resultieren hieraus in Querrichtung zur Bahn, nämlich in Richtung zu derjenigen Bahnkante,
die den kleineren Weg zurücklegen muss,
wirkende Kräfte,
die die Materialbahn auf der jeweiligen Bahnführungswalze relativ zu dieser
in Querrichtung bewegen, wobei die Bewegung am besten als eine Art "Abgleiten" zu charakterisieren
ist. Die Materialbahn bewegt sich so weit in der Richtung, die den
von der Materialbahn beim Umlenken an der Bahnführungswalze zurückzulegenden
Weg reduziert, bis in Verbindung mit anderen entlang des Bahnwegs
auftretenden bzw. resultierenden Kräften, die in der entgegengesetzten
Querrichtung wirken, ein Kräftegleichgewicht
hergestellt ist. So könnte
an einer anderen Stelle entlang des Bahnlaufwegs eine weitere entsprechende
Bahnführungsanordnung oder
eine sonstige Komponente der Maschine, die – eventuell im Prinzip unerwünscht – eine entsprechende
Bahnführungswirkung
ausübt,
vorhanden sein, bei der in Gegenrichtung wirkende Kräfte auftreten,
die durch die Verstellung der Bahn in Querrichtung zunehmen, und
ferner könnten
Komponenten vorhanden sein, die – möglicherweise unerwünscht – auf andere
Weise Querkräfte
auf die Bahn ausüben, möglicherweise
Querkräfte,
die überhaupt
erst eine Fehlpositionierung der Materialbahn eingeführt haben,
die durch die Bahnführungseinrichtung
zu korrigieren ist. Soweit ein Kräftegleichgewicht der in entgegengesetzte
Rchtungen wirkenden Kräfte
erreicht ist, bleibt die momentan erreichte Querpositionierung der
Materialbahn erhalten, wobei ggf. auch noch die Abhängigkeit
des momentanen Bahnzugs von der jeweiligen Querpositionierung der
Bahn eine Rolle spielt.
-
Die
Bahnkantensteuerung/-regelung nach den behandelten Grundprinzipien
hat sich gut bewährt
und wird auch in der Zukunft noch bei zu installierenden Maschinen
eine wichtige Rolle spielen. Interne Untersuchungen der Anmelderin
an gegenüber Produktionsmaschinen
hinsichtlich der Bahnbreite schmäleren
und schnell laufenden Versuchsmaschinen, insbesondere Versuchsmaschinen
mit langen Bereichen freien Zugs, in denen höchstens eine berührungslose
Bahnführung
oder ein luftunterstützter Bahnlauf
etwa vermittels Airturns und Lufttrocknern auftritt, geben aber
Anlass, Alternativen zu den herkömmlichen
Prinzipien in Betracht zu ziehen.
-
So
scheint es so zu sein, dass die an sich das Abgleiten der Materialbahn
an der Bahnführungswalze
in Querrichtung aufgrund verminderter Reibung begünstigende
Luftgrenzschicht Probleme machen kann. Schwimmt nämlich die
Materialbahn aufgrund besonders großer Laufgeschwindigkeit zu stark
auf der Bahnführungswalze
auf, ist also das auf Grundlage der mitgeschleppten Luftgrenzschicht sich
zwischen Bahnführungswalze
und Materialbahn bildende Luftpolster zu stark ausgeprägt, so kann
das Luftpolster die Verstellung der Bahnführungswalze in gewissem Maße ausgleichen,
so dass unter Umständen
kein hinreichender Unterschied zwischen dem von der triebseitigen
Bahnkante und der führerseitigen
Bahnkante beim Umlenken um die Bahnführungswalze zurückzulegenden
Weg mehr eingestellt wird und dementsprechend auf Grundlage des
Bahnzugs keine hinreichenden Kräfte
in Querrichtung auf die Materialbahn für die Verstellung der Materialbahn in
Querrichtung ausgeübt
werden können.
-
Ein ähnliches,
aber anders verursachtes Problem tritt bei an sich eine geringere
praktische Relevanz habenden Maschinen auf, die mit vergleichsweise
schmalen Materialbahnen betrieben werden oder nur für solche
schmalen Materialbahnen ausgelegt sind. Wegen der an sich bestehenden
Tendenz, die Materialbahnbreite zu vergrößern, handelt es sich primär um Versuchsanlagen.
Ist die Materialbahn schmäler,
ist also der Querabstand zwischen der führerseitigen Bahnkante und
der betriebsseitigen Bahnkante klein, so kann für eine gegebene Verstellung
der Bahnführungswalze
auch nur ein entsprechend kleinerer Unterschied zwischen den von der
führerseitigen
Bahnkante und der triebseitigen Bahnkante bei der Umlenkung zurückzulegenden Wegen
eingestellt werden, mit dementsprechend kleineren, auf die Materialbahn
auf Grundlage des Bahnzugs ausübbaren
Schubkräften
in Querrichtung.
-
An
Versuchsmaschinen konnte ferner generell beobachtet werden, dass
lange Abschnitte freien Bahnzugs, ggf. nur mit einer berührungslosen
Bahnführungs-
oder einem luftunterstützten
Bahnlauf, allgemein tendenziell zu erhöhten Instabilitäten des Bahnlaufs
und Abweichungen von einem Sollverlauf (vom Soll abweichende Querpositionierung)
führen, die
durch eine herkömmliche
Bahnkantensteuerung nur noch sehr schwer oder unter Umständen sogar gar
nicht mehr beherrschbar sind. Sollten durch die herkömmliche
Bahnkantensteuerung zwar an sich noch hinreichende Schiebekräfte in Querrichtung
auf die Materialbahn ausübbar
sein, so könnte
die herkömmliche
Bahnkantensteuerung aber insoweit an eine Grenze kommen, als dass
auf einer kurzen Zeitskala sich zeigende Bahninstabilitäten auftreten,
die durch die vergleichsweise langsame herkömmliche Bahnkantensteuerung
nicht mehr ausgleichbar sind.
-
Aufgabe
der Erfindung ist, eine Maschine der eingangs angesprochenen Art
und eine entsprechende Bahnführungseinrichtung
bereitzustellen. Zur Lösung
dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass durch die zumindest in der
Querrichtung verstellbare Bahnführungswalze
bei deren Verstellung zumindest in der Querrichtung in Querrichtung
gerichtete Mitnahmekräfte
von der Bahnführungswalze
unmittelbar auf der Materialbahn ausübbar sind, um Querposition oder/und
den Laufwinkel zu beeinflussen, insbesondere einzustellen, vorzugsweise
einzuregeln.
-
Erfindungsgemäß ist eine
unmittelbare Mitnahme der Materialbahn durch die Bahnführungswalze
bei deren Verstellung vorgesehen. Die erfindungsgemäße Bahnkantensteuerung
beruht also nicht auf dem Abgleiten der Materialbahn in Querrichtung
auf der verstellten Bahnführungswalze,
sondern auf der Mitnahme der Materialbahn durch die Bahnführungswalze
bei der dieser erteilten Verstellbewegung.
-
Es
wird in diesem Zusammenhang daran gedacht, dass in einem Bereich
der Maschine nur eine verstellbare Bahnführungswalze vorhanden ist,
und dass die Verstellung der Bahnführungswalze infolge der Mitnahme
der Materialbahn auf dieser Verstellbewegung zu einer Rückwirkung
auf einen vorangehenden Bahnabschnitt freien Zugs oder/und zu einer
Vorwirkung auf einen an die Bahnführungswalze folgenden Bereich
freien Zugs der Materialbahn führt.
Dies kann im Hinblick auf eine hierdurch erreichbare Stabilisierungswirkung
erwünscht
sein und für
die Stabilisierung ausgenutzt werden. Eine solche Stabilisierungswirkung
lässt sich
vor allem auch deswegen vorteilhaft erzielen, als dass die Bahnkantensteuerung
auf Grundlage der Mitnahme der Materialbahn bei der Bewegung der
Bahnführungswalze
sehr viel weniger träge
als die herkömmliche
Bahnkantensteuerung sein kann, so dass also beispielsweise eine Regelung
der Bahnkantenposition mit deutlich kleinerer Zeitkonstante als
bei der herkömmlichen
Bahnkantensteuerung/-regelung möglich
ist. Damit kann die Zeitkonstante für die Bahnkantensteuerung/-regelung
auf die Zeitskala der auftretenden Instabilitäten abgestimmt werden, was
hingegen bei der inhärentträgen/langsamen
herkömmlichen
Bahnkantensteuerung/-regelung nicht möglich ist, jedenfalls soweit
es um die Einstellung kurzer Zeitkonstanten geht. Nicht auf die
Zeitskala der Instabilitäten
abgestimmte Zeitkonstanten der Bahnsteuerung/-regelung können sogar
einen nachteiligen Effekt haben, nämlich durch eine Art positive
(verstärkend
wirkende) Rückkopplung
zu einem Aufschwingen der Instabilitäten führen.
-
Der
(bzw. wenigstens ein) Bereich des freien Zugs kann mit einem die
Materialbahn berührungslos führenden
oder/und stabilisierenden Bahnführungs- oder/und
Stabilisierungselement oder mehreren die Materialbahn berührungslos
führenden
oder/und stabilisierenden Bahnführungs-
oder/und Stabilisierungselementen ausgeführt sein. Es wird beispielsweise
daran gedacht, dass das bzw. wenigstens ein Bahnführungs- oder/und Stabilisierungselementals Druckgasbeaufschlagungselement,
ggf. Airturn oder Stabilisierungsdüse, oder Coandaeffekt-Element ausgeführt ist.
-
Ferner
kann der (oder wenigstens ein) Bereich des freien Zugs mit einer
die Materialbahn berührungslos
behandelnden Bahnbehandlungsanordnung oder mehreren die Materialbahn
berührungslos behandelnden
Bahnführungsanordnungen
ausgeführt
sein. Es wird beispielsweise daran gedacht, dass die bzw. wenigstens
eine Bahnbehandlungsanordung als berührungslos arbeitende Trocknungsanordnung,
ggf. Heißlufttrockneroder
Infrarottrockner, ausgeführt
ist. Ferner wird beispielsweise daran gedacht, dass die bzw. wenigstens
eine Bahnbehandlungsanordnung als eine Beschichtungseinrichtung, insbesondere
berührungslos
wirkende Beschichtungseinrichtung, beispielsweise eine Vorhang-Beschichtungseinrichtung,
ausgebildet ist.
-
Zumindest
bei nicht zu großen
Bahnlaufgeschwindigkeiten kommt vorteilhaft in Betracht, die Bahnführungswalze
mit einer strukturierten oder/und aufgerauten Oberfläche auszuführen, um
reibschlüssige
Mitnahmekräfte
auf die Materialbahn ausüben zu
können.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Bahnführungswalze
eine Haftoberfläche
aufweisen, um auf Grundlage von zwischen der Haftoberfläche und der
Materialbahn wirkenden Haftkräften
die Mitnahmekräfte
auf der Materialbahn ausüben
zu können.
-
Insbesondere
wenn vergleichsweise große Bahnlaufgeschwindigkeiten
in Betracht kommen, wird demgegenüber bevorzugt vorgeschlagen,
dass die Bahnführungswalze
als Saugwalze ausgeführt ist,
zur Ausübung
der Mitnahmekräfte
auf die Materialbahn auf Grundlage von zwischen der Bahnführungswalze
und der Materialbahn wirkenden Saugkräften oder/und zum zumindest
teilweisen Abbauen einer von der Materialbahn mitgeschleppten Luftgrenzschicht.
Das zumindest teilweise Abbauen einer von der Materialbahn mitgeschleppten
Luftgrenzschicht ist deswegen vorteilhaft, weil das erfindungsgemäße Bahnführungsprinzip
aufgrund einer Mitnahme der Materialbahn bei der Verstellbewegung
der Bahnführungswalze
im Falle eines zu starken Aufschwimmens der Materialbahn auf der
Bahnführungswalze
weniger wirkungsvoll ist. Bei sehr großen Bahnlaufgeschwindigkeiten
könnte
es ohne Maßnahmen
gegen das Aufschwimmen sogar sein, dass dieses Bahnführungsprinzip
versagt, nämlich
dann, wenn von der Bahnführungswalze
keine Mitnahmekräfte
mehr unmittelbar auf die Materialbahn ausgeübt wrden können, weil diese auf einem
Luftpolster um die Bahnführungswalze
gleitet. Ferner können vermittels
eines Unterdrucks gezielt die Mitnahme der Materialbahn mit der
Saugwalze bei deren Verstellung bewerkstelligende Saugkräfte auf
die Materialbahn ausgeübt
werden, die unter Umständen
deutlich größer als
auf Grundlage des Bahnzugs ausgeübte
reibschlüssige
Kräfte
sein können.
-
Alternativ
oder zusätzlich
kann in Zuordnung zur Bahnführungswalze
in enger Nachbarschaft zu dieser, vorzugsweise unmittelbar dieser
vorgelagert, eine Anordnung zur Beeinflussung einer/der von der Materialbahn
mitgeschleppten Luftgrenzschicht im Sinne eines zumindest teilweisen
Abbauens oder Entfernens der Laufgrenzschicht oder/und im Sinne zumindest
einer Verringerung der Stabilität
der Luftgrenzschicht vorgesehen sein. Diese Anordnung kann beispielsweise
eine Saugeinrichtung oder/und eine Auflauffläche, insbesondere Auflaufschrägfläche, umfassen.
-
Wie
sich aus den vorangehenden Ausführungen
ergibt, wird vor allem (aber nicht ausschließlich) daran gedacht, dass
Mitnahmekräfte
von solcher Größe von der
Bahnführungswalze
auf die Materialbahn ausübbar
sind, dass die Materialbahn unmittelbar in der Querrichtung mitnehmbar
ist, ohne wesentliche oder/und gegenüber der Verstellung der Bahnführungswalze
zumindest in der Querrichtung höchstens
verzögert
einsetzende Verstellung der Materialbahn relativ zur Bahnführungswalze
in Richtung deren Drehachse.
-
Die
Bahnführungswalze
kann in der Querrichtung verlagerbar sein begleitet von einer gewissen
Verschwenkung um eine zur Querrichtung und Längsrichtung orthogonale Hochrichtungsachse oder/und
begleitet von einer gewissen Verschwenkung um eine sich in der Längsrichtung
erstreckende Längsrichtungsachse.
Ferner kommt es durchaus in Betracht, dass die Bahnführungswalze
in der Querrichtung verlagerbar ist ohne wesentliche Verschwenkung
um eine zur Querrichtung und Längsrichtung
orthogonale Hochrichtungsachse oder ohne wesentliche Verschwenkung
um eine sich in der Längsrichtung
erstreckende Längsrichtungsachse. Insbesondere
kommt auch in Betracht, dass die Bahnführungswalze in der Querrichtung
verlagerbar ist ohne wesentliche Verschwenkung um eine zur Querrichtung
und Längsrichtung
orthogonale Hochrichtungsachse und ohne wesentliche Verschwenkung
um eine sich in der Längsrichtung
erstreckende Längsrichtungsachse.
-
Die
Erfindung betrifft ferner eine Bahnführungseinrichtung für eine Maschine
mit wenigstens einer Bahnführungswalze,
die um eine zumindest grob in einer Querrichtung der Maschine verlaufende Drehachse
drehbar gelagert ist und zur Führung
der Materialbahn unter Umlenkung um einen Umlenkungswinkel dient.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass durch die zumindest in der Querrichtung verstellbare Bahnführungswalze
bei deren Verstellung zumindest in der Querrichtung in Querrichtung
gerichtete Mitnahmekräfte
von der Bahnführungswalze
unmittelbar auf die Materialbahn ausübbar sind, um die Querposition
oder/und den Laufwinkel zu beeinflussen, insbesondere einzustellen,
vorzugsweise einzuregeln.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
-
1 zeigt in Teilfigur 1a)
schematisch einen Bereich freien Zugs einer laufenden Materialbahn
in einer Streichmaschine mit einer berührungslosen Trocknungseinrichtung,
einer Luftführungseinrichtung
und einer verstellbaren Bahnführungswalze
für die
Kantensteuerung, und in Teilfigur 1b) eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Anordnung gemäß Teilfigur
1a) im Bereich und hinsichtlich der Bahnführungswalze.
-
2, 3 dienen zur Erläuterung einer herkömmlichen
Bahnkantensteuerung mittels einer in einem Schwenkschieberrahmen
gelagerten Bahnführungswalze.
-
4 dient zur Erläuterung
einer bei dem Schwenkschieberrahmen auftretenden kombinierten Quer-
und Schwenkbewegung der Bahnführungswalze,
sowie zur Erläuterung
einer Rückwirkung
der Bahnkantensteuerung in einen auf die Bahnführungswalze auflaufenden Bahnabschnitt.
-
5 erläutert eine andere Art der herkömmlichen
Bahnkantensteuerung mittels zweier gegenläufig zueinander verstellbaren
Bahnführungswalzen,
die zwischen zwei fest angeordneten Umlenkwalzen für einen
U-förmigen
Bahnführungsweg angeordnet
sind.
-
6 dient zur Veranschaulichung
der erfindungsgemäßen Bahnkantensteuerung
mittels einer in Querrichtung verlagerbaren Bahnführungswalze.
-
7 dient zur Veranschaulichung
der erfindungsgemäßen Bahnkantensteueurng
mittels einer in Querrichtung verstellbaren und dabei verschwenkbaren
Bahnführungswalze.
-
1 zeigt schematisch einen
Abschnitt einer herkömmlichen
Streichmaschine mit einer kontaktlosen Trocknungseinrichtung 10 (beispielsweise ein
Infrarottrockner oder Heißlufttrockner),
einer Luftführungseinrichtung 12 in
der Art eines Airturns und einer Bahnführungswalze 14 einer
Bahnführungseinrichtung
zur Bahnkantensteuerung/-regelung. Die Bahnführungswalze 14 ist
in einem Schwenkschieberrahmen gelagert, um eine kombinierte Schwenk- und
Querverschiebebewegung der Bahnführungswalze 14 zu
ermöglichen.
-
Wie
gemäß 2 und 3 schematisch angedeutet, kann durch
Verstellen der Bahnführungswalze
unter Verschwenken derselben um eine zur Ebene des gemäß Förderrichtung
F auf die Bahnführungswalze
auflaufenden Materialbahnabschnitts M1 orthogonalen Schwenkachse
die Bahnführungswalze gegenüber der
Laufrichtung F bzw. einer Querrichtung der Maschine verschwenkt
werden, so dass die führerseitige
Bahnkante KFS einen kleineren Weg beim Umlauf
um die Bahnführungswalze
zurückzulegen
hat als die triebseitige Bahnkante KTS (ausgezogene
Darstellung), oder umgekehrt (gestrichelte Darstellung). Auf Grundlage
des Bahnzugs und dieses entlang der Bahnführungswalze kontinuierlich
ansteigenden bzw. abfallenden Wegunterschieds wirken auf die Materialbahn
in Querrichtung bzw. in Richtung der Erstreckungs- bzw. Drehachse
der Bahnführungswalze
wirkende Kräfte,
die verbunden mit einer gleitenden Auflagerung der Materialbahn
auf der Außenumfangsfläche der
Bahnführungswalze
zu einer Relativbewegung in deren Längsrichtung in der Art eines
Abgleitens führen,
bis in Verbindung mit vorhandenen oder entstehenden Gegenkräften ein Kraftgleichgewicht
erreicht ist.
-
Dieser
Steuer- bzw. Regelmechanismus ist insbesondere wirkungsvoll bei
Materialbahnen vergleichsweise großer Breite. Eine sich zwischen
der Bahnführungswalze
und der Materialbahn aufstauende Luftgrenzschicht wirkt einerseits
im Prinzip positiv zur Ermöglichung
eines reibungsarmen Gleitens der Materialbahn relativ zur Bahnführungswalze
in deren Längsrichtung,
kann andererseits bei hohen Geschwindigkeiten aber den erläuterten
Wegunterschied mehr oder weniger stark ausgleichen oder zumindest
zu undefinierten Wegunterschiedverhältnissen führen, so dass eine Steuerung
oder Regelung nur noch schwer oder kaum noch möglich ist, insbesondere bei
niedrigen Bahnzügen.
Eine Mitnahme der Materialbahn (insbesondere Papierbahn oder Kartonbahn)
bei der Verstellung der Bahnführungswalze
in Querrichtung ist beim herkömmlichen
Bahnkantensteuerungsprinzip nicht vorgesehen.
-
4 zeigt schematisch die
Bewegungskinematik der Bahnführungswalze
in einer herkömmlichen
Schwenkschieberrahmenanordnung. Es tritt eine kombinierte Schwenk-
und Schiebebewegung zur Triebseite TS bzw. zur Führerseite FS auf, wobei aufgrund
des erläuterten
Abgleitens von der verkippten Bahnführungswalze die triebseitige
Bahnkante KTS sich dem triebseitigen Walzenende
nähert
(gestrichelte Bahnkante K'TS) bzw. sich die führerseitige Bahnkante KFS dem führerseitigen
Walzenende nähert
(gestrichelte Bahnkante K'FS).
-
4 zeigt schematisch und
in übertriebener
Weise ferner noch eine Besonderheit der Schwenkschieberrahmen-Bahnsteuerung.
Es tritt eine Rückwirkung
der Schwenk-Schiebeverstellung auf den auf die Bahnführungswalze 14 auflaufenden Bahnabschnitt
M1 auf, derart, dass die Bahnlaufrichtung gegenüber einer Richtung parallel
zur Maschinenlängsrichtung
leicht verkippt wird. Bei dem auf die Bahnführungswalze auflaufenden Bahnabschnitts kann
es sich insbesondere um einen vergleichsweise lang nicht oder nur
berührungslos
geführten
Bahnabschnitt handeln, beispielsweise – wie in 1 schematisch angedeutet – um einen
Bahnabschnitt, in dem die Materialbahn in dem Einflussbereich einer kontaktlosen
Trocknungseinrichtung und ggf. einer oder mehrerer berührungsloser
Bahnführungseinrichtungen
in der Art von Airturns ist.
-
5 zeigt eine weitere herkömmliche Bahnführungsanordnung,
bei der die Materialbahn M über
eine fest angeordnete Umlenkwalze 20, zwei gegenläufig zueinander
verstellbare Bahnführungswalzen 14a und 14b und
eine weitere fest angeordnete Umlenkwalze 22 geführt ist.
Die beiden Bahnführungswalzen 14a und 14b werden
zur Bahnkantensteuerung derart verstellt, dass vom auf die erste Umlenkwalze 20 auflaufenden
Bahnabschnitt M1 zum vom auf die zweite Umlenkwalze ablaufenden Bahnabschnitt
M2 nur ein Querversatz ohne Verkippung der Bahn gegenüber der
Maschinenlängsrichtung
erreicht wird. Eine Rückwirkung
der Bahnkantensteuerung in den Bereich vor der Umlenkwalze 20 und
eine Vorwirkung der Bahnkantensteuerung in dem Bereich nach der
Umlenkwalze 22 tritt damit nicht auf, betreffend den auf
die Umlenkwalze 22 folgenden Bahnabschnitt allerdings abgesehen
von dem angesprochenen Querversatz.
-
Erfindungsgemäß wird nun
vorgeschlagen, eine andere Art der Bahnkantensteuerung bzw. Bahnkantenregelung
vorzusehen, die auf einen Mitnahme der Materialbahn bei der Verstellbewegung der
bzw. der jeweiligen Bahnführungswalze
für die Bahnkantensteuerung/-regelung
beruht. Hierbei ist es erforderlich, dass zwischen der Materialbahn
einerseits und der Bahnführungswalze
andererseits reibschlüssige
oder haftende oder sonstige Haltekräfte wirken, die die Materialbahn
in einer momentanen Position auf der Bahnführungswalze relativ zu dieser
halten oder zu halten versuchen und das Ausüben von Mitnahmekräften von
der Bahnführungswalze
auf die Materialbahn ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist also
ein Mitziehen oder eine Mitnahme der Materialbahn bei der Verstellbewegung
der Bahnführungswalze
in Querrichtung vorgesehen.
-
Eine
besonders bevorzugte Realisierung des Erfindungsvorschlags ist in
Teilfigur 1b) schematisch dargestellt. Die Bahnführungswalze 14' ist als Hohlwalze
mit einer perforierten Umfangswand ausgeführt, und es ist in unmittelbarer
Nachbarschaft zur Bahnführungswalze 14' ein Saugkasten 30 vorgesehen,
der Luft aus dem Inneren der Bahnführungswalze ansaugt, so dass
im Inneren der Bahnführungswalze
ein Unterdruck herrscht. Damit wird die Materialbahn M im Bereich
ihrer Umschlingung der Bahnführungswalze 14' durch den Umgebungsdruck
an die perforierte Außenumfangsfläche der
Bahnführungswalze 14' angepresst,
und eine Verstellung der Bahnführungswalze 14' in Querrichtung
(in Richtung der Drehachse der Bahnführungswalze) oder eine kombinierte
Schwenk-Schiebeverstellung
in Querrichtung und bezogen auf eine zur Materialbahnebene des auf
die Bahnführungswalze 14' auflaufenden Materialbahnabschnitts
M1 orthogonale Schwenkachse führt
zu einer Mitnahme der Materialbahn auf dieser Bewegung, idealerweise
ohne oder höchstens mit
geringer Relativbewegung der Materialbahn zur Bahnführungswalze.
Anstelle eines Saugkastens 30, der vermittels der Bahnführungswalze
wirkt, kann man bei Ausführung
der Bahnführungswalze
mit einer entsprechenden Drehdurchführung auch eine Absaugung aus
der Bahnführungswalze
entlang deren Drehachse vorsehen. Eine andere Möglichkeit ist, eine nicht als
Saugwalze ausgeführte
Bahnführungswalze
zu verwenden, und die Bahnführungswalze
mit einer eine hohe Reibung ergebenden oder Haftkräfte ausübenden Oberfläche auszuführen oder/und
unmittelbar vor dem Auflaufpunkt der Materialbahn auf die Bahnführungswalze
eine Einrichtung zur Störung
und möglichst
weitgehenden Entfernung einer mitgeschleppten Luftgrenzschicht vorzusehen.
-
Die
mitgeschleppte Luftgrenzschicht kann entfernt oder zumindest gestört werden,
beispielsweise mittels einer schematisch bei 32 angedeuteten Auflaufschräge oder/und
mittels eines der Bahnführungswalze
unmittelbar vorgelagerten Saugkastens. Die in Teilfigur 1b) hinsichtlich
einer Ausführungsvariante
dargestellte Saugwalzenlösung
ist aber besonders vorteilhaft, da sie einerseits störende Luftgrenzschichten
zuverlässig
beseitigt und andererseits das Ausüben vergleichsweise großer Mitnahmekräfte auf die
Materialbahn ermöglicht.
Man kann vorteilhaft vorsehen, den jeweils wirkenden Unterdruck
variabel einzustellen, um die ausgeübten Kräfte an die jeweilige Papiersorte
und den gefahrenen Prozess anpassen zu können.
-
Die
erfindungsgemäße Bahnkantensteuerung
bzw. Bahnkantenregelung ist auch für vergleichsweise schmale Maschinen
bzw. schmale Materialbahnen wirksam, da sie nicht auf einen Wegunterschied
beim Umlauf um eine Bahnführungswalze beruht.
Ferner ist die erfindungsgemäße Bahnkantensteuerung
bzw. Bahnkantenregelung auch bei sehr schnell laufenden Maschinen
wirksam, jedenfalls im Falle einer hinreichenden Beseitigung der mitgeschleppten
Luftgrenzschicht, speziell also im Falle der Verwendung einer Saugwalze.
-
Die
Erfindung ermöglicht,
bei schnell laufenden, schmalen (beispielsweise Versuchstreichmaschinen)
Maschinen, bei langen, höchstens
luftunterstützten
Bahnführungssegmenten
mit relativ niedrigen Zügen
zu fahren, ohne dass es zu einem fehlerhaften Bahnverlauf (fehlerhafte
Querpositionierung) kommt. Damit können bei solchen Maschinen
mit sehr geringen Zügen
selbst mit hohen Geschwindigkeiten auch bei langen, höchstens
luftunterstützten Bahnführungssegmenten
stabil die Materialbahn geführt
und dementsprechende Prozesse gefahren werden. Ein Vorteil in diesem
Zusammenhang ist, dass die erfindungsgemäße Bahnkantensteuerung bzw.
Bahnkantenregelung nur geringe Trägheitszeiten (Reaktionszeiten)
hat. Es kann damit auf auftretende Instabilitäten schneller reagiert werden
als beim Einsatz der inhärent
trägen
(langsamen) Bahnkantensteuerung bzw. Bahnkantenregelung des Standes
der Technik.
-
6 zeigt zur Verdeutlichung
einer in Betracht kommenden Möglichkeit
schematisch eine Folge von Momentanstellungen der beispielsweise
als Saugwalze ausgeführten
Bahnführungswalze 14' im Zuge der
Bahnkantensteuerung bzw. Bahnkantenregelung. Es ist eine reine Querverlagerung
der Bahnführungswalze 14' in deren Längsrichtung,
also parallel zu deren Drehachse bzw. in Querrichtung der Maschine,
vorgesehen. Es tritt eine Rückwirkung
auf den auf die Bahnführungswalze 14' auflaufenden Materialbahnabschnitt
hinsichtlich dessen Querlage sowie – in 6 nicht zu erkennen – auch hinsichtlich der Laufrichtung
relativ zu einer Maschinenlängsrichtung
auf, in Abhängigkeit
von der Länge
des höchstens
luftgeführten
freien Bahnzugsegments, also beispielsweise des Abstands von einer
fest angeordneten Umlenkwalze.
-
7 zeigt zur Verdeutlichung
einer weiteren in Betracht kommenden Möglichkeit schematisch eine
Folge von Stellungen der beispielsweise als Saugwalze ausgeführten Bahnführungswalze 14' im Zuge einer
Bahnkantensteuerung bzw. Bahnkantenregelung. Es ist eine kombinierte
Schiebe- und Schwenkbewegung der Bahnführungswalze 14' ähnlich oder
genauso wie bei einem Schwenkschieberrahmen vorgesehen, was im Hinblick
auf die Vermeidung von Faltenwurf vorteilhaft ist. Es tritt ebenfalls eine
Rückwirkung
bzw. Vorwirkung der Verstellbewegung in den Bereich freien, höchstens
luftunterstützten
Zugs der Materialbahn auf.
-
Auf
Grundlage der erfindungsgemäß möglichen
Realisierung der Bahnkantensteuerung bzw. Bahnkantenregelung mit
kurzer Zeitkonstante, also auf einer kurzen Zeitskala, kann durch
Rückwirkung bzw.
Vorwirkung in einen Bereich bzw. Bereiche freien Zugs auftretenden
Instabilitäten
wirkungsvoll entgegengewirkt werden, ohne ein Aufschwingen durch positive
Rückkopplung
zu befürchten.
Damit lassen sich selbst sehr lange Bereiche freier Züge bei vergleichsweise
großer
Bahnlaufgeschwindigkeit zuverlässig
stabilisieren.