DE19601293C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln ei­ ner Materialbahn, bei dem die Materialbahn entlang ei­ nes Bahnlaufpfades durch einen Walzenspalt geführt wird, der durch zwei Walzen gebildet ist. Ferner be­ trifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit mindestens einem Walzenspalt, der durch zwei Walzen gebildet ist, und mit einer Bahnlauf- Führungseinrichtung, die vor dem Walzenspalt angeordnet ist.

Derartige Verfahren und derartige Vorrichtungen werden beispielsweise verwendet, um eine Papierbahn zu glät­ ten. Hierbei wird die Papierbahn in dem Walzenspalt, einem gewissen Druck ausgesetzt. Unebenheiten in der Oberfläche der Papierbahn werden hierbei mehr oder we­ niger stark ausgeglichen. In vielen Fällen sind mehrere dieser Walzenspalte hintereinander angeordnet. Die Wal­ zenspalte werden durch einen Walzenstapel mit mehreren übereinander angeordneten Walzen gebildet. Damit die Papierbahn die Walzenspalte nacheinander durchlaufen kann, sind Umlenkwalzen vorgesehen, an denen die Pa­ pierbahn um nahezu 180° umgelenkt wird.

In gleicher Weise können aber auch andere Materialbah­ nen, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium, in einem derartigen weichen Walzenspalt oder in mehreren weichen Walzenspalten behandelt werden.

Man unterscheidet hierbei "weiche" Walzenspalte, die durch eine weiche Walze, d. h. eine Walze mit einer ela­ stischen oder nachgiebigen Oberfläche, und eine harte oder zumindest härtere Gegenwalze gebildet sind, und "harte" Walzenspalte, bei der beide Walzen als harte Walzen ausgebildet sind, also eine nahezu unnachgiebige Oberfläche aufweisen.

Man hat nun beobachtet, daß sich nach einer gewissen Betriebszeit der Walzen Querstreifen unterschiedlichen Glanzes auf der Materialbahn bilden, was ab dem Zeit­ punkt der Sichtbarkeit zu Ausschuß führt. Derartige Querstreifen werden auch als "Barrings" bezeichnet.

Die Gründe, die zu dem Entstehen dieser Barrings füh­ ren, sind noch nicht abschließend geklärt. Man vermu­ tet, daß sich anfängliche Störungen, beispielsweise Dickenschwankungen der Materialbahn, die bei einer Pa­ pierbahn durch einen periodisch schwankenden Stoffauf­ lauf erzeugt werden können, in die Oberfläche der Walze oder der Walzen einprägen und dort allmählich dazu füh­ ren, daß die Walzen vieleckig werden. Dies führt zu einer entsprechenden Rückwirkung auf die Materialbahn, so daß der Polygoneffekt mit der Zeit immer größer wird. Ab einer gewissen Grenze werden die Querstreifen dann sichtbar. Diese Barrings treten sowohl bei weichen als auch bei harten Walzen auf. Bei harten Walzen ist allerdings in der Regel eine längere Betriebszeit mög­ lich. Man vermutet, daß neben dem Einprägen, das haupt­ sächlich bei weichen Walzen auftritt, auch ein gewisser abrasiver Effekt durch den Mikroschlupf der Material­ bahn im Walzenspalt auftritt, der sich auch bei harten Walzen auswirkt.

Neben einem ungleichmäßigen Stoffauflauf kann es natür­ lich auch noch andere Störungen geben. Beispielsweise können leichte Unrundheiten an vorhergehenden Walzen zu Dickenveränderungen führen, die sich dann im Laufe der Zeit auf eine nachgeschaltete Walze übertragen. Mögli­ cherweise spielen auch noch Schwingungseffekte eine Rolle.

Sobald Barrings auftreten, muß die entsprechende Walze ausgewechselt bzw. überarbeitet werden. Die dann er­ zeugte Materialbahn ist Ausschuß und muß beseitigt wer­ den.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch Barrings bedingten Ausfälle zu verringern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Länge des Bahn­ laufpfades vor dem Eintritt in den Walzenspalt zu ver­ schiedenen Zeitpunkten unterschiedlich eingerichtet wird.

Mit anderen Worten wird die Länge der Materialbahn zwi­ schen dem Walzenspalt und einer in Bahnlaufrichtung davor angeordneten möglichen Störstelle verändert. Die Störungen, beispielsweise Dickenschwankungen der Mate­ rialbahn, die in der Regel periodisch auftreten, tref­ fen dann nicht immer auf die gleiche Stelle am Umfang der Walze, sondern nach der Verstellung der Länge des Bahnlaufpfades vor dem Eintritt in den Walzenspalt auf eine andere Stelle. Dadurch wird der Effekt des Hoch­ schwingens oder Aufschaukelns vermieden, d. h. die Viel­ eckigkeit der Walze kann sich nicht in dem Maße ausprä­ gen oder ausbilden, wie dies bislang der Fall war. Wenn die Verstellung rechtzeitig vorgenommen wird, also be­ vor die Querstreifen unterschiedlichen Glanzes sichtbar werden, dann wird nach dem Verstellen eine neue Viel­ eckigkeit aufgebaut, die gegenüber der zuvor bestehen­ den Form der Walze um einen kleinen Winkelbereich ver­ schoben ist. Dieser Aufbau bzw. die Umformung der ent­ sprechenden Walze dauert eine gewisse Zeit, so daß das Entstehen der Barrings weiter verzögert werden kann. Eine erneute Verstellung der Länge des Bahnlaufpfades vor dem Entstehen der neuen Barrings führt dann wieder­ um zu einer Verlagerung der Störstellen entlang des Umfangs der Walze, so daß wieder eine gewisse Zeit ver­ gehen muß, bevor die Walze eine Form angenommen hat, die die Barrings erzeugt.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Länge in diskreten In­ krementen verändert wird. Man kann hierbei auf Erfah­ rungen aus vorangegangen Produktionsläufen ohne Ver­ stellung zurückgreifen. Aus diesen Produktionsläufen läßt sich der Streifenabstand der Barrings ermitteln. Eine Verstellung sollte dann um ein Inkrement erfolgen, das von dem Streifenabstand abweicht.

Vorzugsweise wird die Länge periodisch verändert. Die Periode ist hierbei so gewählt, daß noch keine Barrings auftreten. Die Periodendauer richtet sich hierbei nach den jeweiligen Erfordernissen. Es kann ausreichen, die Verstellung am Ende einer jeden Schicht, also etwa nach acht Stunden, vorzunehmen. Es kann auch nötig sein, die Verstellung in kürzeren zeitlichen Abständen vorzuneh­ men. Bei relativ harten Walzenoberflächen der weichen Walze, die ihrer Verformung einen größeren Widerstand entgegensetzen, kann die Verstellung auch in größeren Abschnitten vorgenommen werden. Bei harten Walzenspal­ ten können auch Tage zwischen dem Verstellen vergehen.

Vorzugsweise wird die Materialbahn vor dem Eintritt in den Walzenspalt umgelenkt und der Abstand zwischen der Umlenkposition und dem Walzenspalt wird verändert. Dies ist eine relativ einfache Möglichkeit, die Länge der Materialbahn vor dem Eintritt in den Walzenspalt zu verändern. Auch ist der Abstand zwischen der Umlenkpo­ sition und dem Walzenspalt in der Regel kurz genug, so daß die Längenänderung tatsächlich bis in den Walzen­ spalt gelangt und nicht durch die Eigenelastizität der Materialbahn wieder undefiniert ausgeglichen wird. Der Abstand zwischen der Umlenkposition und dem Walzenspalt läßt sich auch relativ gut feststellen oder messen, so daß man hier eine gute Kontrolle darüber hat, ob die Verstellung im gewünschten Umfang stattgefunden hat.

Vorzugsweise wird die Materialbahn über eine Umlenkrol­ le geleitet und die Umlenkrolle wird senkrecht zu einer Ebene, die die Achsen der den Walzenspalt bildenden Walzen durchsetzt, verlagert. Damit erreicht man eine definierte Veränderung des Abstandes zwischen der Achse der Umlenkrolle, die die Umlenkposition bestimmt, und dem Walzenspalt. Konstruktiv läßt sich dieser Verfah­ rensschritt relativ einfach realisieren.

Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art gelöst und zwar dadurch, daß der Abstand der Führungseinrichtung vom Walzenspalt verän­ derbar ist.

Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird sozusagen eine Phasenverschiebung zwischen den Störungsstellen in der Materialbahn und den daraus resultierenden Stö­ rungsstellen auf dem Umfang der Walze bzw. Walzen be­ wirkt. Dementsprechend wird nach der Veränderung des Abstands der Führungseinrichtung von dem Walzenspalt eine Einprägung der Störungen an anderen Positionen auf dem Umfang der entsprechenden Walze stattfinden als vorher. Die Vieleckigkeit oder Unrundheit der weichen Walze wird dadurch zwar nicht beseitigt. Man verhindert aber, daß sich dieser Polygoneffekt so stark ausbildet, daß die Querstreifen oder Barrings negativ auffallen.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Führungseinrichtung als Umlenkrolle ausgebildet ist, deren Achse zur Verände­ rung des Abstandes zum Walzenspalt verlagerbar ist. Eine Umlenkrolle ist ohnehin an den meisten Walzenma­ schinen vorhanden, wenn diese über mehrere Walzenspalte verfügen. Die Materialbahn wird an der Umlenkrolle um 180° oder nahezu 180° umgelenkt und wieder zu dem Wal­ zenstapel zurückgeführt, der die Walzenspalte bildet. Wenn man nun diese Umlenkrolle verlagerbar gestaltet, kann man sie näher an den Walzenspalt heran oder weiter von ihm weg führen, so daß der Abstand veränderbar ist.

Hierzu ist bevorzugt, daß die Umlenkrolle eine auf bei­ de axialen Enden gleichsinnig wirkende Antriebseinrich­ tung aufweist. Die Antriebseinrichtung wirkt also auf beide axiale Enden entweder in eine Richtung, in der die Umlenkrolle näher an den Walzenspalt herangeführt wird, oder in eine Richtung, bei der die Umlenkrolle weiter von dem Walzenspalt entfernt wird. Hierbei wird jedes Ende um die gleiche Entfernung versetzt, so daß die Umlenkrolle vor dem Verstellen und nach dem Ver­ stellen parallel zu den Achsen der den Walzenspalt bil­ denden Walzen ausgerichtet bleibt. Dies kann man bei­ spielsweise dadurch sicherstellen, daß beide Enden mit einem gleichartigen Antrieb versehen sind, wobei beide Antriebe auch gleichartig betätigt werden. So kann der Antrieb jeweils beispielsweise durch eine Gewindespin­ del gebildet sein, die durch ein Handrad betätigt wird. Eine Bedienungsperson muß dann auf beiden Seiten die gleiche Anzahl von Umdrehungen mit dem Handrad ausfüh­ ren, um die Umlenkrolle entsprechend zu verlagern.

Vorteilhafterweise weist die Antriebseinrichtung für jedes axiale Ende einen Motor auf. Die beiden Motoren können gleichzeitig betätigt werden, so daß die Paral­ lelität der Umlenkrolle zu den beiden den Walzenspalt bildenden Walzen auch beim Verstellen erhalten bleibt. Der Motor kann elektrisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Er kann auch auf andere bekannte Arten angetrie­ ben werden.

Vorteilhafterweise führt die Umlenkrolle die Material­ bahn im wesentlichen senkrecht zu einer Ebene, in der die Achsen der den Walzenspalt bildenden Walzen ange­ ordnet sind. Durch die Veränderung der Position der Umlenkrolle ergibt sich dann keine Veränderung der Geo­ metrie der Materialbahn im Walzenspalt. Die Produk­ tionsergebnisse sind damit unabhängig von der Position der Umlenkrolle gut reproduzierbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Glättwerks und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine alternati­ ve Ausführungsform des Glättwerks.

Ein Superkalander 1 weist zwei harte Walzen 2, 3 und eine weiche Walze 4, d. h. eine Walze mit einem elasti­ schen Bezug oder einer elastischen Oberfläche, auf. Die harten Walzen 2, 3 bilden zusammen mit der weichen Wal­ ze 4 zwei Walzenspalte 5, 6. Hierbei bilden die harten Walzen 2, 3 die Gegenwalzen für die weiche Walze 4. Die Walzen 2, 3, 4 sind jeweils in Lagern 7, 8, 9 gelagert, die in einer nicht näher dargestellten Stuhlung ange­ ordnet sind.

Je nachdem, wie die Walzen ausgebildet sind, kann man anstelle des Superkalanders auch ein Glättwerk vorse­ hen, das nur harte Walzen 2, 3, 4 aufweist, oder einen Softkalander, bei dem eine harte Walze 4 zwischen zwei weichen Walzen 2, 3 angeordnet ist. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Superkalanders erläutert. Sie ist aber ohne weiteres auch bei einem Glättwerk oder einem Softkalander anwendbar.

Durch die Walzenspalte 5, 6 ist eine Materialbahn 10 geführt, beispielsweise eine Papierbahn. Die Material­ bahn 10 wird in den Walzenspalten 5, 6 mit Druck und gegebenenfalls einer erhöhten Temperatur beaufschlagt.

Damit die Materialbahn 10 durch beide Walzenspalte 5, 6 hindurchtreten kann, ist eine Umlenkrolle 11 vorgese­ hen, die in einem Lager 12 drehbar gelagert ist. Das Lager 12 ist auf einer Basis 13 in Richtung des Doppel­ pfeiles verschiebbar angeordnet. Damit läßt sich der Abstand zwischen den Walzenspalten 5, 6 und der Umlenk­ rolle 11 verändern. Zur Verschiebung der Umlenkrolle 11 ist ein Antrieb 15 zwischen dem Lager 12 und der Basis 13 angeordnet. Der Antrieb 15 ist lediglich schematisch dargestellt. Er kann beispielsweise einen Gewindetrieb aufweisen, der mit Hilfe eines Handrades betätigt wird. Anstelle des Handrades kann auch ein elektrischer oder hydraulischer Motor vorgesehen werden.

Fig. 1 zeigt lediglich eine schematische Seitenansicht. Die Lager 7, 8, 9 der Walzen 2, 3, 4 sowie die Lager­ anordnung 12, 13, 15 sind an beiden axialen Enden der Walzen 2, 3, 4 bzw. der Umlenkrolle 11 vorgesehen. Der Antrieb 15 wirkt an beiden axialen Enden immer gleich­ sinnig auf die Umlenkrolle 11, d. h. verschiebt die Um­ lenkrolle 11 entweder in Richtung auf den Walzenstapel 2, 3, 4 oder von ihm weg. Damit ist vor dem Verstellen und bleibt nach dem Verstellen die Parallelität der Umlenkrolle 11 zu den Walzen 2, 3, 4 eingestellt. Wenn nämlich die Umlenkrolle 11 einmal parallel zu den Wal­ zen 2, 3, 4 eingestellt worden ist, wofür herkömmliche Verfahren verwendet werden können, ergibt sich durch eine gleichartige Betätigung des Antriebs 15 an beiden axialen Enden der Umlenkrolle 11 keine Veränderung die­ ser Parallelität, zumindest nicht nach Abschluß der Verstellung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, führt die Umlenkrolle 11 die Materialbahn 10 so, daß diese im wesentlichen senkrecht zu einer Ebene 16 verläuft, in der die Achsen der Walzen 2, 3, 4 angeordnet sind. Diese Ebene 16 ist gestrichelt eingezeichnet. Damit ergibt sich bei einer Verstellung der Umlenkrolle 11 keine Änderung des Bahn­ verlaufs oder der Bahngeometrie in den Walzenspalten 5, 6. Die Umlenkrolle 11 hat nämlich fast den gleichen Durchmesser wie die weiche Walze 4. Anstelle einer Um­ lenkrolle dieses Durchmessers können natürlich auch zwei Umlenkrollen übereinander eingesetzt werden, so daß die Führung der Materialbahn 10 auf andere Art und Weise realisiert werden kann. In diesem Fall können die Umlenkrollen 11 auch einen dünneren Durchmesser aufwei­ sen.

Wenn nun die Umlenkrolle 11 in Richtung des Doppelpfei­ les 14 um einen Betrag verstellt wird, der nicht gleich dem Abstand der Querstreifen oder Barrings ist, dann treffen periodisch in der Materialbahn 10 vorhandene Störungen, beispielsweise Dickenänderungen, nicht mehr an der gleichen Stelle auf den Umfang der weichen Walze 4 wie vor der Verstellung. Es ergibt sich sozusagen eine Phasenverschiebung der Störungen auf der Material­ bahn 10 gegenüber den Störungen auf der weichen Walze 4. Damit wird verhindert, daß sich diese Störungen auf der weichen Walze 4, die sich hauptsächlich in einem Vieleckigwerden äußern, stärker ausprägen, was letzt­ endlich zu den Barrings führt. Vielmehr werden die Stö­ rungen nun nach und nach in Umfangsrichtung der weichen Walze 4 um einen Winkel verlagert, der der Verschiebung der Umlenkrolle 11 entspricht. Wenn man nun die Umlenk­ rolle 11 periodisch jeweils um ein vorbestimmtes Inkre­ ment verschiebt, dann kann man das Auftreten von Bar­ rings fast vollständig vermeiden. Die weiche Walze 4 erhält eine weitaus größere Lebensdauer. Entsprechendes gilt auch dann, wenn die weiche Walze an anderer Stelle verwendet wird oder nur harte Walzen verwendet werden.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausgestaltung, bei der Teile, die denen der Fig. 1 entsprechen mit den gleichen Be­ zugszeichen versehen worden sind.

Es ist ersichtlich, daß sowohl die Lager 8 der weichen Walze 4 als auch die Lager 12 der Umlenkrolle 11 an beiden axialen Enden der Walze 4 bzw. der Umlenkrolle 11 vorhanden sind. Die Antriebe 15 sind hier als Motor ausgebildet, der eine Gewindespindel 17 oder eine dar­ auf befindliche Mutter antreibt und auf diese Weise den Abstand zwischen den Lagern 8 und 12 verändert. Die Antriebe 15 sind mit einer gemeinsamen Steuereinrich­ tung 18 verbunden. Die Doppelpfeile an den Verbindungs­ leitungen 19, 20 zeigen an, daß die Steuereinrichtung 18 mit den Antrieben 15 zurückgekoppelt ist. Die Steu­ ereinrichtung 18 kann also überprüfen, ob die beiden Lager 12 um den gleichen Betrag und in die gleiche Richtung verschoben worden sind. Wenn der Antrieb 15 manuell betätigt wird, erfolgt diese Rückkopplung durch die Bedienungsperson, die beispielsweise anhand einer Markierung ermittelt, ob die Lager 12 um die richtige Strecke verschoben worden sind.

Claims (12)

1. Verfahren zum Behandeln einer Materialbahn, bei dem die Materialbahn entlang eines Bahnlaufpfades durch einen Walzenspalt geführt wird, der durch zwei Wal­ zen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Bahnlaufpfades vor dem Eintritt in den Walzenspalt zu verschiedenen Zeitpunkten unter­ schiedlich eingerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge in diskreten Inkrementen verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge periodisch verändert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn vor dem Ein­ tritt in den Walzenspalt umgelenkt wird und der Abstand zwischen der Umlenkposition und dem Walzen­ spalt verändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn über eine Um­ lenkrolle geleitet wird und die Umlenkrolle senk­ recht zu einer Ebene, die die Achsen der den Wal­ zenspalt bildenden Walzen durchsetzt, verlagert wird.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit mindestens einem Walzenspalt, der durch zwei Walzen gebildet ist, und mit einer Bahnlauf-Führungseinrichtung, die vor dem Walzenspalt angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand der Führungseinrichtung vom Walzenspalt (5, 6) veränderbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungseinrichtung als Umlenkrolle (11) ausgebildet ist, deren Achse zur Veränderung des Abstandes zum Walzenspalt (5, 6) verlagerbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umlenkrolle (11) eine auf beide axia­ len Enden gleichsinnig wirkende Antriebseinrichtung (15) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebseinrichtung (15) für jedes axiale Ende einen Motor aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (11) die Materialbahn (10) im wesentlichen senkrecht zu ei­ ner Ebene (16) führt, in der die Achsen der den Walzenspalt (5, 6) bildenden Walzen (2, 3, 4) ange­ ordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Walzenspalt (5, 6) durch eine weiche und eine harte Walze gebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Walzenspalt (5, 6) durch zwei harte Walzen gebildet ist.