DE19907079A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn

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Abstract

Zur Vermeidung von Kontaktschwingungen rotierender Walzen (12, 14) in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn (16), insbesondere aus Papier oder Karton, bei welcher zwei Walzen (12, 14) zwischen sich einen Spalt (N) bilden, durch den sich die Materialbahn (16) hindurchbewegt, kann die Resonanzfrequenz der die Walzen (12, 14) und deren Lagerung umfassenden Anordnung (18) verändert werden. Hierzu kann man die innere Spannung wenigstens einer der beiden Walzen (12) verändern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn, bei welcher zwei Walzen zwischen sich einen Spalt bilden, durch den sich die Materialbahn hindurchbewegt, wobei man Kontaktschwingungen durch Verändern der Resonanzfrequenz der die Walzen und deren Lagerung umfassenden Anord­ nung vorbeugt.
Eine derartige Maschine kann beispielsweise eine Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung von Materialbahnen aus Papier oder Karton sein, etwa eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf die Materialbahn. Anhand dieses Anwendungsfalles wird die Erfindung nachfolgend auch detailliert diskutiert werden. Die Walzen können aber auch Walzen eines Stahlwalz­ werks oder Kalander- bzw. Druckmaschinenwalzen sein.
Ein bei rotierenden Walzen in der Praxis häufig auftretendes Problem sind Schwingungen der Walzenoberflächen. Bei Walzen, welche miteinander einen Spalt (in der Fachsprache auch "Nip" genannt) bilden, führen diese Schwingungen zu einer Variation der Weite des Spalts. Dies ist insbe­ sondere dann von Nachteil, wenn die Weite des Spalts das Flächengewicht eines Strichs von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf der Mate­ rialbahn bestimmt. Darüber hinaus können die Schwingungen zu einer nicht zu tolerierenden Abnutzung der Walzenoberflächen führen.
Der Einfluß der Schwingungen ist dann besonders groß, wenn die die Wal­ zen und deren Lagerung umfassende Gesamtanordnung in Resonanz gerät, d. h. dann, wenn die der Gesamtanordnung durch die Laufgeschwindigkeit der Materialbahn aufgeprägte Schwingungsfrequenz im Bereich der Resonanzfrequenz der Gesamtanordnung liegt. In der Praxis läßt sich das Auftreten von Resonanzen aufgrund des Wunsches von Materialbahn- Herstellern nach immer vielfältigeren Einsatzmöglichkeiten, d. h. nach einem immer breiteren Betriebsspektrum der Maschinen nicht immer für jeden Betriebszustand der Maschine vermeiden.
Unter einer "Resonanzfrequenz" wird vorstehend und nachfolgend diejenige Frequenz eines erzwungene, gedämpfte Schwingungen ausführenden Systems verstanden, bei welcher die Schwingungsamplitude ein relatives Maximum annimmt. Unter der "Eigenfrequenz" wird hingegen diejenige Frequenz verstanden, mit der ein ungezwungene, gedämpfte Schwingungen ausführenden Systems schwingt. Zu näheren Erläuterungen wird auf das Lehrbuch "Physik", Gerthsen-Kneser-Vogel, Springer-Verlag, 14. Auflage, Kapitel 4.1 "Schwingungen" verwiesen.
Aus der nicht gattungsgemäßen DE 196 52 769 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum aktiven Dämpfen von Kontaktschwingungen bekannt. Dabei wird mittels eines Kraftgeräts, das direkt oder/und indirekt auf wenigstens eine Lagerstelle einer der Walzen einwirkt, eine phasenversetzte Gegenschwingung erzeugt, welche mit der unerwünschten Walzenschwin­ gung destruktiv interferiert und diese somit schwächt.
In der gattungsbildenden WO 98/40558 wurde hingegen ein Verfahren vor­ geschlagen, bei welchem die Resonanzfrequenz (in der WO 98/40558 als "natural frequency" bezeichnet, also eigentlich wörtlich "Eigenfrequenz") der Gesamtanordnung im Betrieb geändert wird. Dieses Verfahren wird bei einer zwei Walzen umfassenden Anordnung eingesetzt. Die stirnseitigen Enden der Walzenachsen sind in Lagerstellen drehbar aufgenommen. Einan­ der benachbarte Lagerstellen der beiden Walzen stehen über eine Stell­ vorrichtung miteinander in Verbindung, welche die Aufgabe hat, den Abstand der beiden Walzen und somit die Weite des zwischen den Mantel­ flächen der beiden Walzen gebildeten Spalts im Betrieb konstant zu halten. Die WO 98/40558 schlägt nun vor, im Bereich dieser miteinander verbun­ denen Lagerstellen ein Kraftgerät einwirken zu lassen, welches die gegenseitige Verspannung der beiden Lagerstellen beeinflußt, ohne dabei den Walzenabstand zu verändern. Aufgrund der Wirkung des Kraftgeräts und der hieraus resultierenden Änderung des Spannungszustands der Lagerstellen verschiebt sich die Resonanzfrequenz der gesamten Anordnung in der Weise, daß diese bei der gewünschten Betriebsgeschwindigkeit nicht in Resonanz geraten kann.
Aus der CH 671 732 A5 ist eine Presseur-Walze in einer Tiefdruckrotations­ maschine bekannt, bei welcher das schwerkraftbedingte Durchhängen der Walze mittels im Inneren der Walze angeordneter Stützelemente auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt wird. Das Durchhängen der Walze an sich ist jedoch ausdrücklich erwünscht, da hierdurch auf die zu bedruckende Mate­ rialbahn eine im Hinblick auf eine Faltenbildung günstige Breitstreckwirkung ausgeübt werden kann.
Zum allgemeinen technischen Hintergund sei lediglich ergänzend auf die DE 26 58 007 A1, die WO 97/03832 und die US 5,768,985 hingewiesen.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem den unerwünschten Resonanzschwingungen noch wirksamer vorgebeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem man die innere Spannung wenigstens einer der beiden Walzen verändert. Es ist das Verdienst des Erfinders, erkannt zu haben, daß man bei der Vermeidung von Kontaktschwingungen durch Verschieben der Resonanzfrequenz dem unerwünschten Resonanzfall dadurch besonders effektiv vorbeugen kann, daß man auf die Gesamtanordnung im Bereich des Schwingungsbauchs bzw. der Schwingungsbäuche der unerwünschten Schwingungen Einfluß nimmt. Dies wird durch die Änderung der inneren Spannung wenigstens einer der Walzen in besonders einfacher Weise erreicht, da dabei unmittelbar die Mantelfläche dieser Walze beeinflußt wird.
Die innere Spannung der Walze kann gemäß einer ersten Ausführungsform mittels wenigstens eines Kraftgeräts verändert werden, welches vorzugs­ weise an der Innenumfangsfläche der Walze angreift. Die von dem Kraft­ gerät auf die Walze ausgeübte Kraft und die Ausbildung, insbesondere Dicke und Beschaffenheit, des Walzenmantels sind dabei derart aufeinander abgestimmt, daß der Walzenmantel unter dem Einfluß des Kraftgeräts zwar verspannt, jedoch nicht oder nur vernachlässigbar gering bzw. unmerklich verformt wird.
Das wenigstens eine Kraftgerät kann ein hydraulisches oder/und pneuma­ tisches oder/und hydropneumatisches oder/und elektro-magnetisches oder/und elektromotorisches oder/und elektro-chemisches Kraftgerät umfassen.
Beispielsweise kann das wenigstens eine Kraftgerät also einen Druck­ schlauch oder/und einen Druckbalg oder/und eine Druckkammer umfassen, der bzw. die wahlweise mit einem vorzugsweise gasförmigen Druckmedium befüllt oder von diesem entleert wird. Derartige den Spannungszustand beeinflussende Anordnungen sind im Stand der Technik beispielsweise im Zusammenhang mit der Halterung von Rakeln bekannt und werden in der Fachsprache als "Joch" bezeichnet. Diese Jochs dienen dazu, ein schwer­ kraftbedingtes Durchhängen des Rakelbalkens durch entsprechendes Befüllen der Druckschläuche bzw. Druckkammern des Jochs auszugleichen.
Ferner kann das wenigstens eine Kraftgerät aber auch eine Zylinder-Kolben- Einheit oder/und eine Verstellspindel umfassen.
Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend erläuterten aktiven Verstellung der inneren Spannung der Walze durch Einsatz wenigstens eines Kraftgeräts ist es möglich, daß man die innere Spannung der Walze passiv mittels wenigstens eines Spannelements verändert. Auch in diesem Fall ist darauf zu achten, daß die Kraft, die das Spannelement auf die Walze ausübt, derart auf die Konstruktion des Walzenmantels abgestimmt ist, daß dieser unter dem Einfluß des Spannelements lediglich verspannt und nicht oder nur vernachlässigbar gering verformt wird.
Das Spannelement ist vorzugsweise von einem Federelement gebildet, beispielsweise einer Schraubenfeder. Es ist jedoch grundsätzlich auch der Einsatz von Spannelementen aus Gummimaterial, gummiartigem Material oder dergleichen elastischen bzw. gummielastischen Materialien denkbar. Bei Einsatz von Schraubenfedern können diese sowohl als Schraubendruck- als auch als Schraubenzugfedern ausgebildet sein. Dabei wird dem Einsatz von Schraubenzugfedern aufgrund des Ausschlusses der Gefahr des Aus­ bauchens der Vorzug zu geben sein.
In einer eher der aktiven Beeinflussung des Spannungszustands der Walze zuzuordnenden Weiterbildung kann die Vorspannung des wenigstens einen Spannelements veränderbar sein, beispielsweise durch Beeinflussung wenigstens eines der Angriffspunkte des Spannelements an der Walze.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das wenigstens eine Kraftgerät oder/und das wenigstens eine Spannelement mit einem ersten Ende an der Innenumfangsfläche der Walze und mit einem zweiten Ende an einem im Bereich der Walzenachse verlaufenden Joch angreift. Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, daß das wenigstens eine Kraftgerät oder/und das wenigstens eine Spannelement mit beiden Enden an der Innenumfangs­ fläche der Walze angreift.
In der erstgenannten Alternative kann das Joch entweder feststehend ange­ ordnet sein oder sich mit der Walze mitdrehen. Bei einem sich mitdrehenden Joch kann das wenigstens eine Kraftgerät oder/und das wenigstens eine Spannelement sowohl an der walzenseitigen Angriffsstelle als auch an der jochseitigen Angriffsstelle an der Walze bzw. am Joch befestigt sein. Bei einem feststehenden Joch ist es hingegen erforderlich, daß das wenigstens eine Kraftgerät oder/und das wenigstens eine Spannelement entweder mit der Innenumfangsfläche der Walze oder mit dem Joch in Gleiteingriff steht.
Um eine möglichst gleichmäßige Verspannung des Walzenmantels erzielen zu können, wird vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von Kraftgeräten oder/und Spannelementen vorgesehen ist, welche vorzugsweise über den Innenumfang der Walze gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Jede der vorstehend diskutierten Möglichkeiten zur Änderung der inneren Spannung der Walze kann während des laufenden Betriebs vorgenommen werden, so daß Stillstandszeiten der Maschine vermieden werden können. Darüber hinaus können die Änderungen alternativ reversibel oder dauerhaft vorgenommen werden. Eine reversible Änderung ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die Betriebsweise der Gesamtvorrichtung häufig geändert wird und eine im Hinblick auf eine bestimmte Betriebsweise vorgenommene Ände­ rung der Resonanzfrequenz in einer anderen Betriebsweise zu Resonanz­ problemen führt. Die reversiblen Änderungen können dabei unregelmäßig oder auch regelmäßig bzw. periodisch alternierend vorgenommen werden. Wird die Maschine jedoch hauptsächlich in einer bestimmten Art und Weise betrieben, so kann die Resonanzfrequenz einmalig dauerhaft bzw. irre­ versibel geändert werden, beispielsweise indem man an der Innenumfangs­ fläche des Walzenmantels eine Mehrzahl von Spannelementen, etwa Schraubenzugfedern, anbringt.
Die innere Spannung der Walze kann in Abhängigkeit des Erfassungs­ ergebnisses wenigstens eines Schwingungssensors geändert werden. Im Hinblick auf eine möglichst effektive Erfassung der Schwingungsamplitude wird vorgeschlagen, diesen wenigstens einen Schwingungssensor im Be­ reich eines Schwingungsbauchs der unerwünschten Schwingung anzuord­ nen. Die Sensoren können also insbesondere so angeordnet und ausgebildet sein, wie dies in der deutschen Patentanmeldung DE 198 35 649.8 beschrieben ist, deren diesbezüglicher Inhalt hiermit zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Unterlagen gemacht wird. Es ist jedoch grundsätzlich auch denkbar, den wenigstens einen Schwingungssensor, beispielsweise in Form eines Beschleunigungssensors, an den Lagern bzw. dem Lagergehäuse wenigstens einer der Walzen anzuordnen.
Hat man mit Hilfe des wenigstens einen Schwingungssensors das Auftreten oder die Zunahme von Schwingungen erfaßt, so kann wenigstens eine der vorstehend erläuterten Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Die Intensität der Gegenmaßnahmen kann dabei allmählich zunehmen, so daß man, ge­ wünschtenfalls mittels einer entsprechenden Auswertelogik, das Abnehmen der Schwingungen verfolgen und dann, wenn die Schwingungen auf ein tolerierbares Maß abgenommen haben, die Gegenmaßnahmen einstellen kann. Beispielsweise kann man die als Kraftgeräte dienenden Druck­ schläuche der Walzen beim Auftreten von Schwingungen nach und nach mit Druckgas befüllen und die Gaszufuhr dann, wenn die Schwingungen abgenommen haben, weil die Erregerfrequenz nicht mehr mit der Resonanz­ frequenz der Anordnung übereinstimmt, wieder unterbrechen.
Die vorstehend erläuterten Gegenmaßnahmen können vorteilhafterweise von einer Steuereinheit automatisch eingeleitet und überwacht werden, welcher die Erfassungssignale des wenigstens einen Schwingungssensors als Eingangssignale zugeführt werden, und welche entsprechende Ausgangs­ signale für das wenigstens eine Kraftgerät bestimmt und an diese ausgibt.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Vorrichtung zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton. Hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion dieser Vorrichtung, deren Weiterbildungen und deren mit dieser Vorrichtung erzielbaren Vorteile sei auf die vorstehende Diskussion des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
Nachzutragen ist noch folgendes: Vorstehend wurde stets von "einer Reso­ nanzfrequenz" der Gesamtanordung gesprochen. Diese Gesamtanordnung ist jedoch ein komplexes System, dessen Einzelteile durchaus verschiedene Eigen- bzw. Resonanzfrequenzen aufweisen können und üblicherweise auch aufweisen werden. Somit kann die Gesamtanordnung bei einer Mehrzahl von Frequenzen in Resonanz geraten. Wenn vorstehend und auch nach­ folgend vom "Verschieben der Resonanzfrequenz" die Rede ist, so ist damit die für den jeweiligen Betriebszustand der Maschine gerade "gefährlichste" Resonanzfrequenz gemeint, d. h. diejenige Resonanzfrequenz, die der durch die Laufgeschwindigkeit der Materialbahn der Gesamtanordnung aufge­ prägten "Betriebsfrequenz" am nächsten liegt.
Nachzutragen ist ferner, daß auch eine in Querrichtung der Walze nebeneinander angeordnete Mehrzahl von Kraftgeräten oder/und Spann­ elementen vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann ein sich über die gesamte Arbeitsbreite der Walze erstreckender Druckschlauch in eine Mehrzahl von Einzelkammern unterteilt sein, die unabhängig voneinander mit Druckmedium beschickt werden können. Dabei sei mit dem Wort "be­ schicken" sowohl das Zuführen als auch das Abführen von Druckmedium bezeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 eine grob schematische, orthogonal zu den Walzen­ achsen genommene Schnittansicht einer erfindungs­ gemäßen Walzenanordnung.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermeiden des Auftretens von Kontaktschwingungen allgemein mit 10 bezeichnet. Sie ist bei einem eine erste Walze 12 und eine zweite Walze 14 umfassenden Walzenpaar eingesetzt. Die beiden Walzen 12 und 14 bilden zwischen sich eine Spalt N, in der Fachsprache auch als "Nip" bezeichnet, durch welchen sich eine Materialbahn 16, beispielsweise aus Papier oder Karton in Laufrichtung L hindurch bewegt. Die beiden Walzen 12 und 14 sind in Richtung der Pfeile P und P' drehangetrieben, und zwar vorzugsweise derart, daß sich die Mantelflächen 12a und 14a der Walzen 12 und 14 mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen wie die Materialbahn 16.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Anordnung zum beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium 20 auf die Mate­ rialbahn 16, was in Fig. 1 grob schematisch durch die Auftragsmedium- Sümpfe S angedeutet ist.
Die die Walzen 12 und 14, deren Lagerungen am Maschinenrahmen, deren Verstelleinheiten, sowie die Auftragswerke für das Auftragsmedium umfassende Gesamtanordnung 18 wird im Betrieb hauptsächlich durch Ungleichmäßigkeiten im Lauf der Materialbahn 16, beispielsweise Flattern, zu Schwingungen angeregt. Aber auch die Wechselwirkung zwischen den Oberflächen 12a und 14a der Walzen 12 und 14 mit dem Auftragsmedium 20 kann zur Entstehung dieser Schwingungen beitragen. In jedem Fall wird aber die Frequenz der der Gesamtanordnung 18 aufgeprägten Schwingung von der Laufgeschwindigkeit der Materialbahn 16 abhängen.
Die Schwingungen der Walzen 12 und 14 haben an deren stirnseitigen Lagerstellen Schwingungsknoten, während sich insbesondere im Bereich der Mitte der Arbeitsbreite ein Schwingungsbauch befindet. Aufgrund der mit diesem Schwingungsbauch bzw. dem Schwingungsbäuchen verbundenen Änderung der Weite des Nips N führen die der Anordnung 18 aufgeprägten Schwingungen zu einer Beeinträchtigung des Auftragsergebnisses. Ein weiterer nachteiliger Effekt der Schwingungen ist eine verstärkte Abnutzung der Mantelflächen 12a und 14a der Walzen 12 und 14.
Die Schwingungsamplituden sowie die nachteiligen Auswirkungen der Schwingungen nehmen dann in besonderem Maße zu, wenn sich die Betriebsfrequenz im Bereich einer Resonanzfrequenz der Gesamtanordnung 18 befindet. Betrachtet man die Gesamtanordnung 18 in einem verein­ fachten Modell als die Kombination zweier miteinander gekoppelter Oszillatoren, nämlich der beiden Walzen 12 und 14, welche über die in Fig. 1 nicht dargestellte Lagerung sowie über ihre Wechselwirkung im Bereich des Nips N miteinander gekoppelt sind, so wird man dabei zumindest die Resonanzfrequenz der Walze 12 und die Resonanzfrequenz der Walze 14 zu berücksichtigen haben.
Zur Vermeidung des Auftretens des Resonanzfalles wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Schwingungseigenschaften der Walzen 12 und 14 unmittelbar zu beeinflussen, indem man die innere Spannung wenigstens einer der Walzen 12, 14 verändert. Der hohe Effizienz, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren dem Auftreten von Schwingungen vorbeugen kann, beruht darauf, daß es diesen Schwingungen im Bereich deren Schwin­ gungsbauchs bzw. deren Schwingungsbäuche entgegenwirkt.
In Fig. 1 sind grob schematisch verschiedene Möglichkeiten zusammen­ gefaßt, mit deren Hilfe die Resonanzfrequenz einer der Walzen 12 und 14 derart verschoben werden kann, daß sie nicht mehr mit der vom Lauf der Materialbahn 16 herrührenden Betriebsfrequenz übereinstimmt bzw. in deren Nähe liegt:
Im Bereich der Achse A der Walze 12 ist ein Joch 22 vorgesehen, an welchem eine ganze Reihe von Kraftgeräten bzw. Spannelementen angreift, die andernends auf die Innenumfangsfläche 12b der Walze 12 einwirken.
So ist beispielsweise in einer am Joch 22 befestigten Halterung 24 ein Druckschlauch bzw. eine Druckkammeranordnung 26 aufgenommen, welcher bzw. welche sich einerseits an der Halterung 24 und andererseits an der Innenwandung 12b der Walze 12 abstützt. Durch gezieltes Zuführen bzw. Abführen von Druckgas, beispielsweise Druckluft, zu dem Druck­ schlauch 26 bzw. zu den einzelnen Kammern der Druckkammeranordnung 26 kann der Spannungszustand des Mantels der Walze 12 und somit dessen Steifigkeit bzw. Elastizität in gewünschtem Maße beeinflußt werden. Da diese Parameter wiederum die Resonanzfrequenz der Walze 12 mitbe­ stimmen, kann mittels des Druckschlauchs 26 die Resonanzfrequenz der Walze 12 in gewünschtem Maße verschoben werden.
Selbstverständlich könnte sich der Druckschlauch 26 auch unmittelbar am Joch 22 abstützen. Dies hätte jedoch ein sehr hohes Gesamtvolumen des Druckschlauchs 26 zur Folge, so daß zur Erzielung der gewünschten Ver­ spannung des Mantels der Walze 12 entsprechend große Druckgasmengen dem Druckschlauch 26 zugeführt und von diesem wieder abgelassen werden müßten. Durch Vorsehen der Halterung 24 kann das Füllvolumen des Druckschlauchs 26 klein gehalten werden, und dies bei gleicher Effektivität hinsichtlich des Verspannens des Walzenmantels. Wenn zwischen dem Druckschlauch 26 und der Innenfläche 12b der Walze 12 eine Gleitschicht vorgesehen ist, kann das Joch 22 auch feststehend ausgebildet sein.
Als weitere Möglichkeit zur Beeinflussung des Spannungszustands der Walze 12 ist in Fig. 1 eine vorzugsweise hydraulisch betätigbare Zylinder- Kolben-Einheit 28 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Zylinder 28a am Joch 22 befestigt, während die Kolbenstange 28b des in dem Zylinder 28a geführten Kolbens 28c an der Innenumfangsfläche 12b der Walze 12 angreift. In Abhängigkeit vom Betrag der beim Betrieb der Zylinder-Kolben-Einheit 28 tolerierbaren Querkräfte auf die Kolbenstange 28b kann auch in diesem Fall das Joch 22 durchaus feststehend ausgebildet sein, obgleich die Ausbildung mit einem sich mit der Walze 12 mitdrehenden Joch 22 bevorzugt ist.
Neben den beiden vorstehend erläuterten Möglichkeiten zur aktiven Beein­ flussung des Spannungszustands der Walze 12 ist es auch möglich, zwi­ schen dem Joch 22 und der Walze 12 passive Spannelemente vorzusehen. Als ein Beispiel für ein derartiges Spannelement ist in Fig. 1 eine Schraubenzugfeder 30 dargestellt, die einenends an der Innenfläche 12b der Walze 12 und andernends am Joch 22 befestigt ist. Schraubenzugfedern haben im Vergleich zu Schraubendruckfedern den Vorteil, daß sie nicht dazu neigen auszubauchen. Alternativ zur Schraubenzugfeder 30 können selbst­ verständlich auch andere Spannelemente vorgesehen sein, beispielsweise Gummibänder, Bänder aus gummiartigem oder sonstigen gummielastischem Material. Das Vorsehen von Spannelementen eignet sich insbesondere für Ausführungsformen mit mitdrehendem Joch 22.
Am Beispiel der Walze 12 ist in Fig. 1 noch eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung des Spannungszustands der Walze 12 dargestellt, und zwar eine Schraubenfeder 32, deren Vorspannung mittels einer Verstellvorrich­ tung, beispielsweise einer Verstellspindel, einstellbar ist. Ansonsten gilt für die Schraubenfeder 32 und deren Ausführungsvarianten das zur Schrauben­ feder 30 Gesagte. Festzuhalten ist noch, daß die Verstellspindel 34 auch ohne Zwischenanordnung einer Schraubenfeder 32 als Kraftgerät zwischen dem Joch 22 und der Walze 12 vorgesehen sein kann.
Alternativ zu den vorstehend erläuterten Ausführungsformen, bei denen das Kraftgerät bzw. das Spannelement jeweils einenends an der Innenumfangs­ fläche 12b der Walze 12 und andernends am Joch 22 angreift, ist es auch möglich, den Spannungszustand der Walze mittels eines Kraftgeräts bzw. eines Spannelements zu beeinflussen, das beidenends am Walzenmantel angreift. Dies ist in Fig. 1 bei der Walze 14 am Beispiel eines als Zylinder- Kolben-Einheit 38 ausgebildeten Kraftgeräts und eines als Schraubenzug­ feder 40 ausgebildeten Spannelements dargestellt. Es versteht sich von selbst, daß das Kraftgerät 38 und das Spannelement 40 auch andersartig aufgebaut sein können, wobei für Alternativen auf die vorstehenden Erläuterungen der bei der Walze 12 vorgesehenen Kraftgeräte bzw. Spannelemente verwiesen sei.
Gemäß einer weiteren Alternative kann auch ein an den beiden stirnseitigen Deckeln einer Walze angreifendes Kraftgerät bzw. Spannelement vorgese­ hen sein, wie dies in Fig. 1 beispielhaft für das als Zylinder-Kolben-Einheit 50 ausgebildete Kraftgerät dargestellt ist. Dabei ist die Kolbenstange 50a mit dem vor der Zeichenebene der Fig. 1 angeordneten Deckel der Walze 14 und der Zylinder 50b mit dem hinter der Zeichenebene angeordneten Walzendeckel verbunden.
Wie vorstehend bereits angedeutet wurde, kann das Auftreten bzw. Herannahen des Resonanzfalls mittels wenigstens eines Sensors erfaßt werden. Ein derartiger Sensor 42 ist in Fig. 1 grob schematisch an der Innenseite 12b der Walze 12 dargestellt. Hinsichtlich der verschiedenen Ausbildungs- und Anordnungsmöglichkeiten der Sensoren 42 sei auf die diesbezügliche Offenbarung der DE 198 35 649.8 verwiesen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, ferner im Bereich der Walzenlager einen Sensor 44 vorzusehen, beispielsweise einen Beschleunigungssensor, wie dies in Fig. 1 für die Walze 12 dargestellt ist. Die Erfassungssignale dieser Sensoren 42, 44 werden an eine Steuereinheit 46 übermittelt, die Stell­ signale für die vorstehend erläuterten Vorrichtungen zur Beeinflussung der Resonanzfrequenzen der Walzen 12 und 14 ermittelt und an diese Vorrich­ tungen ausgibt.
Festzuhalten ist, daß die vorstehend genannten Möglichkeiten zur Beein­ flussung der Resonanzfrequenz in beliebiger Kombination sowohl nur an einer der Walzen als auch an beiden Walzen vorgesehen sein können. Darüber hinaus können sowohl in Umfangsrichtung U als auch in Querrich­ tung Q der Walzen 12, 14 eine Mehrzahl von Kraftgeräten oder/und Spannelementen vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Beeinflussung des Spannungszustands der Walzen erzielen zu können.
Obgleich die Erfindung vorstehend anhand einer Anordnung zum Auftragen flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine insbesondere aus Papier oder Karton gefertigte Materialbahn erläutert wurde, sei darauf hingewiesen, daßdie Erfindung auch in andersartigen Maschinen zur Herstellung oder/und Behandlung von Bahnen gleich welchen Materials mit Vorteil verwirklicht werden kann. Beispielsweise können die Walzen auch Walzen eines Stahl­ walzwerks oder Kalander- bzw. Druckmaschinenwalzen sein.

Claims (31)

1. Verfahren zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen (12, 14) in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn (16),
bei welcher zwei Walzen (12, 14) zwischen sich einen Spalt (N) bilden, durch den sich die Materialbahn (16) hindurchbewegt,
wobei man Kontaktschwingungen durch Verändern der Resonanzfrequenz der die Walzen (12, 14) und deren Lagerung umfassenden Anordnung (18) vorbeugt,
beispielsweise in einer Vorrichtung (18) zum direkten oder indirekten Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (20) auf die, insbesondere aus Papier oder Karton gefertigte, Materialbahn (16),
dadurch gekennzeichnet,
daß man die innere Spannung wenigstens einer der beiden Walzen (12, 14) verändert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die innere Spannung der Walze (12; 14) mittels wenigstens eines Kraftgeräts (26, 28, 34; 38) verändert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (26, 28, 34; 38) ein hydraulisches oder/und pneumatisches oder/und hydro­ pneumatisches oder/und elektro-magnetisches oder/und elektro­ motorisches oder/und elektro-chemisches Kraftgerät umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (26) einen Druckschlauch oder/und einen Druckbalg oder/und eine Druck­ kammer umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (28; 38) eine Zylinder-Kolben-Einheit umfaßt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (34) eine Verstellspindel umfaßt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die innere Spannung der Walze (12; 14) mittels wenigstens eines Spannelements (30, 32; 40) verändert.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des wenigstens einen Spannelements (32) veränderbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spannelement (30, 32; 40) ein Federelement, beispielsweise eine Schraubenfeder, umfaßt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (26, 28; 34) oder/und das wenigstens eine Spannelement (30, 32) mit einem ersten Ende an der Innenumfangsfläche (12b) der Walze (12) und mit einem zweiten Ende an einem im Bereich der Walzenachse (A) verlaufenden Joch (22) angreift.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (38) oder/und das wenigstens eine Spannelement (40) mit beiden Enden an der Innenumfangsfläche (14b) der Walze (14) angreift.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kraftgeräten (26, 28; 34, 38) oder/und Spannelementen (30, 32; 40) vorgesehen sind, welche vorzugsweise über den Innenumfang (12b, 14b) der Walze (12, 14) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Änderung der inneren Spannung der Walze (12, 14) während des laufenden Betriebs der Maschine (18) vornimmt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Änderung der inneren Spannung der Walze (12, 14) reversibel vornimmt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Änderung der inneren Spannung der Walze (12, 14) dauerhaft vornimmt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die innere Spannung der Walze (12, 14) in Abhängigkeit von dem Erfassungsergebnis wenigstens eines Schwingungssensors (42, 44) ändert.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das wenigstens eine Kraftgerät (26, 28; 38) oder/und eine Vorrichtung (34) zum Ändern der Vor­ spannung des wenigstens einen Spannelements (32) mittels einer Steuereinheit (46) automatisch steuert, vorzugsweise in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses des wenigstens einen Schwingungs­ sensors (42, 44).
18. Vorrichtung (10) zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotieren­ der Walzen (12, 14) in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn (16),
bei welcher zwei Walzen (12, 14) zwischen sich einen Spalt (N) bilden, durch den sich die Materialbahn (16) hindurchbewegt,
wobei man Kontaktschwingungen durch Verändern der Resonanzfrequenz der die Walzen (12, 14) und deren Lagerung umfassenden Anordnung (18) vorbeugt,
beispielsweise in einer Anordnung (18) zum direkten oder indirekten Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (20) auf die, insbesondere aus Papier oder Karton gefertigte, Materialbahn (16),
insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Walzen (12, 14) eine Vorrich­ tung (26, 28; 30, 32, 34, 38, 40) zum Verändern deren innerer Spannung zugeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsänderungsvorrichtung wenigstens ein Kraftgerät (26, 28; 34, 38) umfaßt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (26, 28; 34, 38) ein hydraulisches oder/und pneumatisches oder/und hydro­ pneumatisches oder/und elektro-magnetisches oder/und elektro­ motorisches oder/und elektro-chemisches Kraftgerät umfaßt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (26) einen Druckschlauch oder/und einen Druckbalg oder/und eine Druck­ kammer umfaßt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (28; 38) eine Zylinder-Kolben-Einheit umfaßt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (34) eine Verstellspindel umfaßt.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsänderungsvorrichtung wenigstens ein Spannelement (30, 32; 40) umfaßt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des wenigstens einen Spannelements (32) veränderbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spannelement (30, 32; 40) ein Federelement, beispielsweise eine Schraubenfeder, umfaßt.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (26, 28; 34) oder/und das wenigstens eine Spannelement (30, 32) mit einem ersten Ende an der Innenumfangsfläche (12b) der Walze (12) und mit einem zweiten Ende an einem im Bereich der Walzenachse (A) verlaufenden Joch (22) angreift.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Kraftgerät (38) oder/und das wenigstens eine Spannelement (40) mit beiden Enden an der Innenumfangsfläche (14b) der Walze (14) angreift.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kraftgeräten (26, 28; 34, 38) oder/und Spannelementen (30, 32; 40) vorgesehen sind, welche vorzugsweise über den Innenumfang (12b, 14b) der Walze (12, 14) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schwingungssensor (42, 44) vorgesehen ist zum Erfassen des Schwingungszustands der Walze (12, 14).
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (46) vorgesehen ist zum automatischen Steuern des wenigstens einen Kraftgeräts (26, 28; 38) oder/und einer Vorrichtung (34) zum Ändern der Vor­ spannung des wenigstens einen Spannelements (32), vorzugsweise in Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses des wenigstens einen Schwingungssensors (42, 44).
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