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 MaterialbahnInfo
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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.
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.
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.
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).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999107079 DE19907079A1 (de) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1999107079 DE19907079A1 (de) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=7898098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1999107079 Withdrawn DE19907079A1 (de) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Maschine zur Herstellung oder/und Behandlung einer Materialbahn |
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Country | Link |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8141 | Disposal/no request for examination |