DE10362038B4

DE10362038B4 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Anpresskraft einer Anpresswalze an eine Warenführungswalze

Info

Publication number: DE10362038B4
Application number: DE10362038A
Authority: DE
Inventors: Ernst Meyer
Original assignee: Lindauer Dornier GmbH
Current assignee: Lindauer Dornier GmbH
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: TW200519020A; DE10362038A1; EP1675795A2; DE10344710A1; WO2005030626A3; WO2005030626A2

Abstract

Kolben-Zylindereinheit zur Regelung der Anpresskraft bei einer mit einer drehangetriebenen Warenführungswalze (3) zusammenwirkenden Anpresswalze (5), wobei die Kolben-Zylindereinheit (23) umfasst:
einen druckbeaufschlagbaren Arbeitszylinder (23a) mit einem darin geführten Kolben (23b), an dessen einer Kolbenfläche eine durch einen ersten Zylinderdeckel (23c) nach außen geführte Kolbenstange (23d) mit einer ersten Anlenkstelle (25) montiert ist und
eine an einem zweiten Zylinderdeckel (24) vorhandene zweite Anlenkstelle (26),
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Zylinderdeckel (24) und der zweiten Anlenkstelle (26) ein druckbeaufschlagter, elastischer Druckkörper (22) zur Begrenzung der Größe der Anpresskraft der auf die Anpresswalze (5) wirkenden Kolben-Zylindereinheit (23) eingeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit zur Regelung der Anpresskraft bei einer mit einer drehangetriebenen Warenführungswalze zusammenwirkenden Anpresswalze.
Die Behandlung bahnförmiger Ware, z.B. bahnförmiger thermoplastischer oder metallischer Folie, erfolgt unter anderem in Anlagen mit drehangetriebenen Warenführungswalzen. Derartige Warenführungswalzen wirken mit Anpresswalzen zusammen, um einerseits insbesondere zu verhindern, dass Luft zwischen den Warenführungswalzen und der bahnförmigen Ware eingeschlossen wird und um andererseits eine hinreichende Reibung zwischen Walze und Folie zu erhalten.
Bei einer thermoplastischen Folie z.B. werden Lufteinschlüsse zwischen der Warenführungswalze und der Anpresswalze dadurch vermieden, dass an dem linienförmigen Auflauf der Folie auf die Warenführungswalze eine mit einem gummierten Walzenmantel ausgestattete Anpresswalze angepresst wird.
Das Anpressen muss über die Breite der Folie, und zwar am Auflauf der Warenführungswalze linear und mit nahezu konstantem Druckniveau der Anpresswalze erfolgen. Bei einem relativ großen Abstand der die Walzen aufnehmenden Lager ist es kompliziert, diese vorgenannte Forderung zu erfüllen, weil zum einen mit zunehmendem Lagerabstand die Durchbiegung der Walze zunimmt und zum anderen die aufgebrachte Anpresskraft dazu führt, dass der lineare Kontakt der Walzen über die Warenbreite verloren geht, d.h. die Walzen haben nur noch im Bereich ihrer Enden Berührungskontakt, während im mittleren Bereich keine Anpresskraft erzielt wird. Eine weitere Erhöhung der Anpresskraft führt zu keinem besseren Ergebnis, eher noch zu einer Vergrößerung des Spaltes zwischen den Walzen.
Um diesen störenden Effekt zu vermindern, ist versucht worden, die Anpresswalze in dem Bereich der unerwünschten Durchbiegung zu bombieren. D.h., die Anpresswalze ist im Bereich ihrer Durchbiegung im Durchmesser geringfügig größer als in den Randbereichen.
Eine derartige Maßnahme führt dazu, dass im mittleren Bereich der Walze dann die Umfangsgeschwindigkeit geringfügig höher ist als im nicht bombierten Bereich. Negative Einflüsse, insbesondere auf die Oberfläche und die Struktur einer insbesondere thermoplastischen Folie sind dadurch nicht ausgeschlossen.
Mit allgemein bekannten Mittel, wie z.B. mit pneumatisch druckbeaufschlagbaren Kolben-Zylindereinheiten, ist versucht worden, die Anpresswalze, deren Gewicht z.B. 1800 kg beträgt, mit der Warenführungswalze in und außer Berührungskontakt zu bringen.
Um ein Abheben der Anpresswalze z.B. durch zwei pneumatisch betriebene Kolben-Zylindereinheiten zu erreichen, müssen diese im Durchmesser relativ groß dimensioniert sein.
Um eine Anpresskraft von etwa 2700 N aufzubringen, muss der Durchmesser des Kolbens der Kolben-Zylindereinheit etwa 160 mm betragen. Die Kolben-Zylindereinheit ist dabei mit einem Druck von etwa 0,5 bar zu betreiben.
Es wurde die Feststellung getroffen, dass in diesem Druckbereich allein die Reibung der Kolbenmanschetten ein exaktes Einstellen der Anpresskraft der Anpresswalze an die Warenführungswalze verhindert.
Bei Erhöhung des Arbeitsdruckes auf etwa 3 bar wurden zwar die Reibungskräfte der Kolben-Zylindereinheit überwunden, aber auch gleichzeitig wurde eine unerwünscht hohe Anpresskraft realisiert, die zu den vorgenannten Unzulänglichkeiten führt.

Aus der US 4 284 222 A ist eine Vorrichtung zum Transport von plattenförmigem Material mit einer auf eine Warenführungswalze wirksamen Anpresswalze bekannt. Die beschriebene Ausführung weist jedoch einen sehr begrenzten Arbeitshub aus, was insbesondere Reparatur und Wartungsmaßnahmen an der Vorrichtung erschwert.

Bekannt ist des Weiteren aus der WO 93/08110 A1 eine Wickelmaschine zum Aufwickeln von Materialbahnen, umfassend Kolben-Zylinder-Einheiten zum Andrücken von Rollensegmenten an eine Stützwalze mit einstellbarer Kraft. Maßnahmen oder Merkmale zur Begrenzung der maximalen Anpresskraft sind darin nicht beschrieben.

Die DE 697 03 423 T2 beschreibt ein Verfahren zur Regulierung der Position eines Presswalzenstumpfsatzes, welcher Presswalzenstumpfsatz auf eine Wickelrolle wirksam wird. Maßnahmen oder Merkmale zur Begrenzung einer Anpresskraft sind auch darin nicht beschrieben.

Eine weitere Rollenwickeleinrichtung und eine Aufwickelverfahren sind aus der De 199 40 665 A1 bekannt. Dabei soll mit Hilfe eines Anpressdrucks die Wickelhärte einer Wickelrolle gesteuert werden.

Die Patentschrift DE 693 04 510 T2 betrifft ein Reiterwalzensystem und ein dazugehöriges Verfahren für eine Wickelvorrichtung, bei welchen der hydraulisch Druck einer Kolben-Zylinder-Einheit abhängig vom Durchmesser der Wickelwalze gesteuert wird. Die Kolben-Zylinder-Einheit wirkt auf eine Vielzahl von axial ausgerichteten Radelementen einer Reiterwalze, welche wiederum auf eine Papierrolle wirksam werden.

Des Weiteren ist aus der DE 1 560 065 A eine aufwändige Vorrichtung zum Steuern der Windungsdichte der mittels einer Aufrolleinrichtung abzuziehenden Ware bekannt. Dabei steuert ein die Relativbewegung zwischen einer Umlenkrolle und einem Warenbaum erfassendes Messelement die Antriebsmittel eines Schlittens.

Schließlich ist aus der DE 32 44977 C2 eine weitere Andruckvorrichtung an einer Wickelrolle bekannt. Dabei wird eine gleichbleibende Andruckkraft einer Andruckrolle an der Wickelrolle angestrebt, ohne Berücksichtigung der Reibungskräfte innerhalb der Vorrichtung und unabhängig von dem sich ändernden Durchmesser der Wickelrolle.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Einrichtung zu schaffen, mit der eine vorgegebene Soll-Anpresskraft einer mit wenigstens einer pneumatisch betriebenen Kolben-Zylindereinheit an einer Warenführungswalze anlegbare Anpresswalze nicht überschritten wird.

Die Aufgab wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 ist zur Regelung der Anpresskraft bei einer mit einer drehangetriebenen Warenführungswalze zusammenwirkenden Anpresswalze wenigstens eine Kolben-Zylindereinheit vorgesehen, wobei zwischen den kolbenseitigen Zylinderdeckel des Arbeitszylinders und dessen der Kolbenstangenanlenkstelle entgegengesetzten Anlenkstelle des Zylinders ein druckbeaufschlagbarer elastischer Körper eingeordnet ist, der eine der Ist-Anpresskraft F_A1 der Anpresswalze entgegengerichtete Kraft zum Erhalt der Soll-Anpresskraft F_A2 auf die Kolben-Zylindereinheit ausübt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der vorher erwähnten Anlenkstelle und dem Zylinderdeckel des Arbeitszylinders eine aus an sich bekannten Mitteln bestehende Linearführung als Bestandteil des Druckkörpers und der Kolben-Zylindereinheit vorgesehen. Ferner ist der Druckkörper als Druckkissen ausgebildet, das über geeignete Steuermittel mit einer Druckquelle verbunden ist. Darüber hinaus können an geeigneter Stelle der Kolben-Zylindereinheit geeignete Mittel zur Erfassung des der Ist-Anpresskraft F_A1 adäquaten Ist-Druckes P1 und des in dem Druckkissen anliegenden Druckes P2 vorgesehen sein.

Der Druck P2 ist dabei kleiner als der Ist-Druck P1 und ist adäquat zu dem in der Steuer- oder Regeleinheit gespeicherten Wert der Soll-Anpresskraft F_A2.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird in vorteilhafter Weise eine in engen Grenzen haltbare, nahezu konstante Anpresskraft einer Anpresswalze an eine Warenführungswalze über die Länge der Walzen unter Vermeidung von Lufteinschlüssen zwischen der Walzenoberfläche und der Warenbahn erreicht und ferner erfährt die Oberfläche der über die Warenführungswalze geführten Ware keine qualitativen Beeinträchtigungen.

Die Erfindungen wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher dargestellt.
In den Zeichnungen zeigen:
1 die schematische Darstellung einer Einrichtung mittels welcher mit einem Druckkissen die Ist-Anpresskraft einer Anpresswalze in Richtung einer vorgegebenen Soll-Anpresskraft beeinflusst werden kann und
2 eine Kolben-Zylindereinheit mit integralem Druckkissen.
Die schematisch dargestellte Einrichtung 1 einer Behandlungsanlage für eine Warenbahn 2 umfasst eine drehangetriebene Warenführungswalze 3 und eine mittels einer Kolben-Zylindereinheit 4 mit der Warenführungswalze 3 in und außer Berührungskontakt bringbaren Anpresswalze 5.
Die Anpresswalze 5 ist an zwei einander beabstandet und um einen gemeinsamen Drehpunkt 7 gelagerte Schwenkhebel 6 drehbeweglich gehalten. An jedem walzenseitigen Ende des Schwenkhebels ist an einer Lasche 8 die Kolbenstange 23d der Kolben-Zylindereinheit 23 angelenkt. Das der Kolbenstange 23d abgewandte Ende der Kolben-Zylindereinheit ist maschinenfest angeordnet. Zwischen der maschinenfesten Anordnung, d.h. zwischen der Anlenkstelle 26 und dem Zylinderdeckel 24 ist erfindungsgemäß ein Druckkörper in Art eines Druckkissens 22 vorgesehen, in dem eine an sich bekannte Linearführung 27, siehe auch 2, für die Kolben-Zylindereinheit 23 integriert ist. Das Druckkissen 22 besitzt einen Druckmittelanschluss 28, in dessen Druckleitung 14 ein Drucksensor 29 integriert ist.
Der Drucksensor 29 ist signalübertragend mit der Steuer- oder Regeleinrichtung 18 verbunden. Über die Druckleitung 14 und ein Regelventil 15 ist der Druckkörper 22 an eine Druckquelle 16 angeschlossen.
Eine weitere Signalleitung 19 führt von dem Regelventil 15 zu der Steuer- oder Regeleinrichtung 18.
Über die Druckleitungen 20 und über das Wegeventil 21 ist die Druckquelle 16 mit der Kolben-Zylindereinheit 23 verbunden. Die Kolben-Zylindereinheit 23 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine doppelt wirkende Einheit.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- oder Regeleinheit 18 ein zur Soll-Anpresskraft F_A1 adäquater vorbestimmter Druckwert P2 eingegeben und gespeichert wird.
Bei Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit 23 wird über die Druckleitung 20 und das Wegeventil 21 von der Druckquelle 16 Druckmedium unter einem Druck P1 in den kolbenseitigen Zylinderraum geleitet. Daraufhin gelangt die Anpresswalze 5 zur Anlage an die Warenführungswalze 3. Ist die dabei erhaltene Anpresskraft F_A1 bzw. der in dem Zylinder aufgebaute Ist-Anpressdruck P1 größer als die Soll-Anpresskraft F_A2 bzw. größer als der Soll-Anpressdruck P2, erzeugt der in dem Druckkörper 22 anliegende Druck eine Gegenkraft zu der Ist-Anpresskraft F_A1. Diese Gegenkraft führt dann dazu, dass zwischen der Anpresswalze 5 und der Warenführungswalze 3 sich die gewünschte Soll-Anpresskraft F_A2 einstellt.
In 2 ist die doppelt wirkende Kolben-Zylindereinheit 23 dargestellt, die einen druckbeaufschlagbaren Arbeitszylinder 23a mit einem darin geführten Kolben 23b umfasst. An einer Kolbenfläche des Kolbens 23b ist eine durch einen ersten Zylinderdeckel 23c nach außen geführte Kolbenstange 23d mit einer ersten Anlenkstelle 25 montiert.
Ferner ist in der Kolben-Zylindereinheit 23 zwischen dem kolbenseitigen Zylinderdeckel 24 und der der kolbenstangenseitigen Anlenkstelle 25 abgewandten Anlenkstelle 26 der druckbeaufschlagbare, elastische Druckkörper 22 vorgesehen, in dem eine an sich bekannte Linearführung 27 für die Kolben-Zylindereinheit 23 integriert ist.
Der Druckkörper 22 ist hier als Druckkissen ausgebildet und besitzt einen Druckmittelanschluss 28 und einen in die Druckleitung 14 integrierten Drucksensor 29.

1: Einrichtung
2: Warenbahn
3: Warenführungswalze
5: Anpresswalze
6: Schwenkhebel
7: Drehpunkt
8: Lasche
9: Drucksensor
14: Druckleitung
15: Regelventil
16: Druckquelle
17: Signalleitung
18: Steuer- oder Regeleinrichtung
19: Signalleitung
20: Druckleitung
21: Wegeventil
22: Druckkörper
23: Kolben-Zylindereinheit
23a: Zylinder
23b: Kolben
23d: Kolbenstange
23c: Zylinderdeckel
24: Zylinderdeckel
25: Anlenkstelle
26: Anlenkstelle
27: Linearführung
28: Druckmittelanschluss
29: Drucksensor

Claims

Kolben-Zylindereinheit zur Regelung der Anpresskraft bei einer mit einer drehangetriebenen Warenführungswalze (3) zusammenwirkenden Anpresswalze (5), wobei die Kolben-Zylindereinheit (23) umfasst: einen druckbeaufschlagbaren Arbeitszylinder (23a) mit einem darin geführten Kolben (23b), an dessen einer Kolbenfläche eine durch einen ersten Zylinderdeckel (23c) nach außen geführte Kolbenstange (23d) mit einer ersten Anlenkstelle (25) montiert ist und eine an einem zweiten Zylinderdeckel (24) vorhandene zweite Anlenkstelle (26), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Zylinderdeckel (24) und der zweiten Anlenkstelle (26) ein druckbeaufschlagter, elastischer Druckkörper (22) zur Begrenzung der Größe der Anpresskraft der auf die Anpresswalze (5) wirkenden Kolben-Zylindereinheit (23) eingeordnet ist.
Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Anlenkstelle (26) und dem zweiten Zylinderdeckel (24) eine aus an sich bekannten Mitteln bestehende Linearführung (27) als integraler Bestandteil des Druckkörpers (22) und der Kolbenzylindereinheit (23) vorgesehen ist.
Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkörper (22) ein Druckkissen ist.