DE2713917A1 - Fuer den betrieb eines walzensatzes, insbesondere eines kalanders, vorgesehenes verfahren zum erzielen eines ueber die walzenlaenge gleichbleibenden pressspalts - Google Patents

Fuer den betrieb eines walzensatzes, insbesondere eines kalanders, vorgesehenes verfahren zum erzielen eines ueber die walzenlaenge gleichbleibenden pressspalts

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Description

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Dr.-lng. Wolff t H. Bartels
Dipl.-Chem. Or. Brandes 7 1 ? °i 1 7 Dr.-lng. Held
r ' ' ° Ό ' ' Dipl.-Phys. Wolff
D- 7 Stuttgart 1. Lange Straße
Tel. (0711) 29 63 10 u 29 72
Telex 07 22312 (patwo d) Telegrammadresse: Öx 07 22312 wolrf Stuttgart PA Dr. Brandes: Sitz München
Postscheckkto. Stuttgart 7211-700 BLZ 600100 70
Deutsche Eank AG. 14/28630 BLZ 60070070
Bürozeit:
9-11.30 Uhr. 13.30-16 Uhr
außer samstags
25. März 1977
Unsere Ref.: 125 239/487384 snn
Oy Nars Ab, SF- 68 6Ol Jakobstad l/Finnland
Für den Betrieb eines Walzensatzes, insbesondere eines Kalanders, vorgesehenes Verfahren zum Erzielen eines über die Walzsnlänge gleichbleibenden Preßspalts
Telefonische Auskünfte und Aufträge sind nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich
Die Erfindung betrifft ein für den Betrieb eines Walzensatzes mit mindestens drei unter einer gemeinsamen Preßbelastung
stehenden Walzen, insbesondere eines Kalanders, vorgesehenes Verfahren zum Erzielen eines über die gesamte Walzenlänge
gleichbleibenden Preßspalts, zumindest beim,auf die Laufrichtung bezogen, letzten Walzenpaar.
Bei Kalandern, wie sie beispielsweise in der Kunststoffiridustrie zur Herstellung dünner Kunststoffolien verwendet
v/erden, stellt die Auslenkung der Walzen, insbesondere die
Auslenkung langer Walzen, ein ernstes Problem dar.Diese Auslenkung oder Ausbiegung kann bei einander benachbarten Walzen variieren und dazu führen, daß die Abmessungen des Preßspalts quer zur Walzrichtung nicht über die gesamte Walzenlänge gleichbleibend sind. Es versteht sich, daß dadurch Unregelmäßigkeiten und Abweichungen des Profils der hergestellten Folie, quer zur Bearbeitungsrichtung, verursacht werden, insbesondere Schwankungen der Folienstärke. Diese schädlichen Wirkungen des ungleichen Walzenprofils machen sich besonders bei dünnen Kunststoffbändern störend bemerkbar. Bei ungleichmäßig starken Kunststoffolien sind auch
die Weiterverarbeitung oder der Gebrauch schwierig.
Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, um die oben erwähnten, durch die Auslenkung der Walzen hervorgerufenen Nachteile aus der Welt zu schaffen. Unter anderem wurde versucht, den Walzen eine Biegung in entgegengesetzter Richtung zu vermitteln, um der Auslenkung oder Ausbiegung entgegenzuwirken. Zu diesem Zweck ist es bekannt, auf die Walzenachse beidseits außerhalb des Lagerungspunkts Kräfte einwirken zu lassen, die der Preßkraft entgegenwirken. Auf diese Weise ist es möglich, die Auslenkung der benachbarten Walze bis
zu einem gewissen Grad, jedoch nicht vollständig, zu kompensieren. Außerdem kommt es hierbei,übertrieben ausgedrückt,
zu einem U-förmigen Profil des behandelten Guts,
welches wie der Halsbogen beim Ochsenjoch geformt ist.
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Bei einer anderen bekannten Methode sieht man eine Neigung der Walzenachse relativ zur Achse benachbarter Walzen vor. Auch in diesem Falle ergibt sich jedoch ein ähnliches Profil.
Die besten Ergebnisse in Bezug auf das Kompensieren der Walzenauslenkung wurden bisher dadurch erzielt, daß die Walzen nit einer balligen Wölbung in Abhängigkeit von der im Betrieb auftretenden Auslenkung versehen wurden. Tatsächlich wird auf diese Weise während bestimmter Betriebszustände eine gleichbleibende Stärke des Preßspalts erreicht, jedoch nur so lange, wie die bestimmten Betriebszustände, aufgrund deren die ballige Wölbung errechnet worden ist, keine Änderung erfahren. D.h., die erstrebte Kompensation wird nur erhalten, wenn u.a. beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit des Kalanders , die Zusammensetzung des Werkstoffs des zu behandelnden Guts, die Temperatur und die Stärke des Guts usw. unverändert bleiben. Wenn einer oder mehrere dieser Faktoren verändert wird, bzw. werden, dann sollte auch die ballige Wölbung der walze korrigiert werden. Dies ist jedoch, wie auf der Hand liegt, in der Praxis kaum durchführbar.
Es ist auch bekannt, die Dicke der Walze in bestimmten Abschnitten, bezogen auf die Walzenlänge, dadurch zu verstellen, daß man die betreffenden Abschnitte beheizt oder kühlt.
Außerdem wurden sogenannte "starre" Walzen entwickelt. Derartige Walzen sind, auch wenn sie sehr aufwendig gestaltet und daher teuer sind, nicht in ausreichendem Maße auslenkungsfrei.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, das es ermöglicht, beim Betrieb eines Walzensatzes ein in wesentliches gleichbleibendes Profil längs der gesamten Walzenlänge zumindest beim,auf die Laufrichtung bezogen, letzten Walzenpaar zu erzielen, ungeachtet der jeweiligen aufgrund herrschender Betriebszustände gegebenen Auslenkung der Walzen.
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Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einera Walzensatz, bei dem zumindet eine der Walzen in an sich bekannter Weise zur Anpassung an die maximale Betriebsbelastung ballig gewölbt ist, die Stärke des behandalten oder zu behandelnden Guts an einer Stelle oder an mehreren auf eine Linie quer zur Bewegungsrichtung verteilten Stellen und/oder die Auslenkung bzw. Belastung an einer oder mehreren Walzen ermittelt, z.B. gemessen wird, vorzugsweise an den den zu steuernden Preßspalt bildenden Walzen, und daß die Einstellage einer verstellbaren Walze oder mehrerer verstellbarer Walzen relativ zur gemeinsamen Ebene durch die Walzenachsen in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Ermittlung, z.B. Messung, in der Weise verändert wird, daß die Achse oder die Achsen dieser Walze bzw. Walzen parallel zu den benachbarten Walzenachsen bleibt bzw. bleiben. Dadurch läßt sich, wie Versuche ergeben haben, eine gleichbleibende Spaltbreite des Preßspalts zumindest beim vom Gut zuletzt durchlaufenen Preßspalt erreichen, was von äußerster Wichtigkeit ist, da der letzte Preßspalt das endgültige Dickenprofil des Guts maßgeblich bestimmt.
Bei einem üblichen Walzensatz oder Kalander sind die Walzen gewöhnlich eine über der anderen angeordnet, oder zumindest in der Weise, daß die Achsenden aufeinander ausgerichtet sind, abgesehen davon, daß, wie oben erwähnt, die Achse einer Walze geneigt sein kann. Die Preßbelastung an den Walzen und auch die durch das Gewicht der Walzen verursachte Belastung wirkt längs dieser geraden Linie, die durch die Achsenden definiert ist. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Unregelmäßigkeiten des Preßspalts, die durch die Walzenauslenkung bedingt .sind, in erster Linie dadurch aus der Welt geschafft werden können, daß zumindest eine der Walzen eine ballige Wölbung besitzt, die aufgrund eines gewissen, vorbestimmten Betriebszustandes des Kalanders berechnet worden ist, bei welchem Betriebszustand eine maximale Betriebsbelastung gegeben ist, und daß die Abweichungen in der Walzenauslenkung aufgrund von
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Betriebszustandsänderungen, die eine Verringerung der Betriebsbelastung darstellen, sodann dadurch eliminiert werden, daß man die Auslenkung einer verstellbaren Walze oder mehrer verstellbarer Walzen in der Weise steuert, daß eine konstante Breite des Preßspalts über die gesamte Walzenlänge erreicht wird. Dies erreicht man durch Zerlegen der Preßbelastung und Gewichtsbelastung an der verstellbaren Walze in Kraftkomponenten, wobei diese Komponentenzerlegung durch Verschieben der Walze oder der Walzen durchgeführt wird. Dadurch kann die Kraftkomponente, die am Preßspalt wirkt, auf einen konstanten Wert eingestellt werden, dessen Größe so genau einstellbar ist, daß sich eine konstante Spaltbreite längs der gesamten Länge ergibt. Aufgrund der Verschiebung der Walze ergibt sich eine bestimmte Auslenkung, die so gewählt werden kann,daß sie die übermäßig große ballige Wölbung kompensiert.
Das Verstellen des Kalanders kann manuell durchgeführt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren mit besonderem Vorteil bei selbsttätiger Verstellung des Kalanders anwenden läßt. Hierbei kann das Profil des hergestellten oder herzustellenden Bandes im zentralen Bereich des Bandes und an einem oder beiden Seitenrändern des Bandes während des Walzenvorgangs abgefühlt werden. Wenn die Stärke an den Seitenrändern von der Stärke im Zentralbereich abweicht, wird die Einstellage der verstellbaren Walze oder der verstellbaren Walzen so verändert, daß die Unterschiede in der Bandstärke ausgeglichen werden. Dieses Verstellen wird beispielsweise zweckmäßig computergesteuert durchgeführt, wobei das Rechnerprogramm nach einem Operationsschema aufgrund mathematischer Berechnungen so ausgelegt wird, daß in Abhängigkeit von den jeweiligen Meßergebnissen die Einstellbewegung der verstellbaren Walze oder Walzen so gesteuert wird, daß eine Parallelverschiebung dieser Walze oder Walzen stattfindet. Eine andere Möglichkeit der Informationsgewinnung
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für ein rechnergesteuertes Verstellen der Walzen-Einstellage besteht beispielsweise darin, daß die Oberfläche der verstellbaren Walze oder der verstellbaren Walzen im zentralen Bereich und an den Walzenenden überwacht wird, d.h., daß die Größe der Auslenkung genessen wird, und daß nan das Meßergebnis in einem Computer zur Berechung der Größe der erforderlichen Verstellbewsgung auswertet. Der Verstellbefehl kann auch von einer die Preßkraft der Walze ermittelnden Meßeinrichtung gegeben v/erden.
Die verstellbare Walze oder die verstellbaren Walzen können entweder geradlinig oder auf bogenförmig gekrümmter Bahn verschoben werden, wobei eine der äußeren Oberfläche der benachbarten Walze entsprechend verlaufende Krümmung vorgesehen sein kann. Die Verstellbewegung sollte jedoch in allen Fällen so durchgeführt werden, daß die Walzenachsen zueinander parallel bleiben. Wenn die verstellbare Walze,von ihrer ursprünglichen Lage ausgehend,von der Zentrallinie zwischen den beiden benachbarten Walzenachsen wegbewegt wird, dann bewegen sich die beiden benachbarten Walzen um eine Strecke aufeinander zu, die dem Zwischenraum entspricht, den die verstellbare Walze durch ihre nach auswärts gerichtete Bewegung freigemacht hat.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisch vereinfacht gezeichnete Seitenansicht eines Kalanders mit vier
Walzen;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Kräfte, die an den Preßspalten und Lagern des Kalanders wirken;
Fig. 3 eine Darstellung der Größe von zur Korrektur vorgenommenen Verschiebungen einer Walze des Kalanders und
Fig. 4 bis 6 schematisch vereinfacht gezeichnete Seitenansichten anderer Ausführungsbeispiele von Kalandern.
Fig. 1 zeigt einen Kalander mit vier Walzen für Kunststofffolien. Das Kunststoffmaterial wird in den Preßspalt zwischen ersten Walzen 1 und 2 eingegeben, von wo die Folie sich längs eines Teils des Umfangs der Walze 2f einer Walze und einer Walze 4 bewegt, wobei die Dicke der Folie in den Preßspalten zwischen diesen Walzen verringert wird, so daß die Folie den Kalander als Band 5 verläßt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Walze 3 oder sind die Walzen 3 und 4 mit einer balligen Wölbung versehen, so daß der Kalander bsi gewissen vorbestimmten Betriebsbedingungen unter Höchstbelastung ein Folienband mit über seine Bandbreite gleichbleibender Dicke erzeugt. Wenn eine oder mehrere der Batriebsbedingungen sich ändern, wenn beispielsweise die Be-
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lastung am Preßspalt zwischen den Walzen 3 und 4 abnimmt, wird die Walze 3 horizontal verschoben, so daß ein in Fig. 1 mit A bezeichneter Winkel verändert wird. Dadurch wird eine gegenseitige Einstellung der Kraftkomponenten, die an den Lagern und im Preßspalt zwischen den Walzen wirken, erreicht, wobei die Komponente im Preßspalt konstant auf dem Wert gehalten wird, der die Grundlage für die Berechnung des Ausmaßes der balligen Wölbung der Walzen gebildet hatte. Die Lager der Walzen 2 und 4 oder die Lager einer dieser Walzen sind so ausgebildet, daß eine vertikale Bev/egung dieser Walzen oder Walze ermöglicht wird. Die Walze 3 kann auch so gelagert sein, daß sie längs einer bogenförmigen Linie, beispielsweise längs einer Kreisbogenlinie um das Zentrum der Walze 4, bewegt werden kann. Es versteht sich, daß die Verschiebung immer so stattfinden muß, daß die Achse der Walze 3 zu den Achsen der übrigen Walzen parallel bleibt.
Fig. 2 zeigt die Kräfte, die an den Preßspalten und den Lagern wirken und zeigt außerdem die Richtung und Größe dieser Kräfte bei einer gegebenen Lage der Walze 3.
In Fig.3 ist die Größe der Horizontalverschiebung der Walze 3 zur Kompensierung der halben Höchstbelastung eines Kalanders aufgezeigt, und zwar für zwei Fälle. Beim, ersten Fall handelt es sich bei der letzten und der zweitletzten Walze um Walzen gleicher Dicke, wohingegen beim zweiten Fall der Durchmesser der Walze 4, d.h. der letzten Walze, 550 mm und der Durchmesser der zweitletzten, verschiebbaren Walze 3 50 mm beträgt. Beim letztgenannten Fall ist nicht nur der Verschiebungswinkel ^ , sondern auch die waagerechte Verschiebung S berechnet.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, handelt es sich bei
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der Kraft 2F χ sin oc um die am Preßspalt zwischen den Walzen 3 und 4 wirkende Kraft, die eine Auslenkung der seitlich var-
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schiebbaren Walze 3 in einer vom Preßspalt weg gerichteten Richtung bewirkt. Dementsprechend handelt es sich hierbei um diejenige Kraftkomponente, die durch die Verschiebung der Walze 3 so verändert wird, daß die Auslenkung in der vom Preßspalt der verschobenen Walze 3 nach außen verlaufenden Richtung die übermäßige ballige Wölbung der Walza 3 oder 4 kompensiert, die aufgrund einer eingetretenen Lastverringerung am Kalander zu kompensieren ist.
Das Beispiel zeigt zwar einen Kalander, bei den lediglich eine der Walzen horizontal verstellbar ist. Natürlich ist es möglich, das hier aufgezeigte Verfahren so abzuwandeln, daß zwei oder mehr Walzen des Kalanders in der gezeigten Vfeise verstellbar sind. Wird die Verstellung über mehrere Walzen verteilt durchgeführt, so können die Verstellbewegungen der einzelnen Walzen in verhältnismäßig engen Grenzen gehalten werden, obwohl es möglich ist, eine umfassende Verstellwirkung über einen ziemlich großen Bereich zu erzielen. Da Kalander ein integrales System von unter gemeinsamer Belastung stehenden Walzen darstellen, ist offensichtlich, daß eine bei einer Walze erzielte Veränderung der Auslenkung auch zu einer Auslenkung der übrigen Walzen des Systems führen muß.
Eine weitere Durchführungsy/eise des Verfahrens ist anhand der Fig. 4 bis 6 aufgezeigt, bei der zwei auf dem gleichen Niveau des Kalanders gelegene Walzen paarweise seitwärts bewegt werden. Es kann sich hierbei um zwei Walzen an einem Ende des Kalanders oder an beiden Enden des Kalanders handeln. Es können bei dieser Ausführungsform entweder die Walze 3 oder die Walzen 4', 4·1 oder sämtliche der Walzen 3, 41, 4" ballig gewölbt sein. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Kalander können die entsprechenden Walzen an nur einem Ende des Kalanders ballig gewölbt sein.
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Die Walze oder Walzen sind in der Weise ballig gewölbt, daß sich zumindest in dem auf die Bewegungsrichtung bezogen letzten Preßspalt ein konstanter Wert über die gesante Bandbreite bei maximaler Betriebsbelastung ergibt (beispielsweise iitt Preßspalt zwischen den Walzen 2 und 3).
Falls aus irgendeinem Grunde bei den Kalander die Betriebsbelastung verringert werden muß oder sich verringert, wenn beispielsweise die zu fertigende Folie die gleiche Stärke hat wie die vorausgehende Folie, jedoch weicher ist, dann ergibt sich bei den Walzen 4', 4'1 und damit auch der Walze 3 eine Auslenkung, die nicht mehr der Auslenkung bei maximaler Betriebsbelastung entspricht, so daß dementsprechend die ballige Wölbung der Walze 3 zu groß ist. D.h., daß die Walze im zentralen Bereich eine zu große effektive Dicke besitzt, was zur Folge hat, daß die im Preßspalt zwischen den Walzen 3 und 2 behandelte Folie im zentralen Bereich dünner ist als in den Randbereichen. Gemäß dem hier aufgezeigten Verfahren werden nunmehr die Walzen 41, 4'1 in voneinander weg gerichteter Eewegung in horizontaler Ebene verschoben, um Raum für eine nach unten gerichtete Auslenkung der Walze 3 zu schaffen, wodurch der Preßspalt zwischen den Walzen 3 und 2 im zentralen Bereich vergrößert wird, da sich die Walze 3 in gesteuertem Ausmaße nach abwärts so weit auslenkt, daß die übermäßige ballige Wölbung kompensiert wird. Ein ähnliches Einstellsystem kann, wie sich versteht, an beiden Enden des Kalanders vorgesehen sein, und die Anzahl der dazwischen angeordneten Walzen kann ebenfalls frei gewählt werden, vgl. Fig. 5 und 6.
Das hier aufgezeigte Verfahren wurde unter Bezugnahme auf die KunststoffIndustrie beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß dieses Verfahren gleichermaßen gut für andere Zwecke, beispielsweise in der Papierindustrie oder der holzverarbeitenden Industrie, in mancherlei Ausführungsbeispielen anwendbar ist, z.B. bei der Herstellung von Aluminiumbändern, die ein gleichbleibendes Profil über die gesamte Bandbreite aufweisen sollen.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Für den Betrieb eines Walzensatzes mit mindestens drei unter einer gemeinsamen Preßbelastung stehenden Walzen, insbesondere eines Kalanders, vorgesehenes Verfahren zum Erzielen eines über die gesamte Walzenlänge gleichbleibenden Preßspalts, zumindest beim, auf die Laufrichtung bezogen, letzten Walzenpaar, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Walzensatz, bei dem zumindest eine der Walzen in an sich bekannter Waisa zur Anpassung an die maximale Betriebsbelastung ballig gewölbt ist, die Stärke des behandelten oder zu behandelnden Guts an einer Stelle oder an mehreren auf eine Lina quer zur Bewegungsrichtung verteilten Stellen und/oder die Auslenkung bzw. Belastung an einer oder mehreren Walzen ermittelt wird, vorzugsweise an den den zu steuernden Preßspalt bildenden Walzen, und daß die Einstellage einer verstellbaren Walze oder mehrerer verstellbarer Walzen relativ zur gemeinsamen Ebene durch die Walzenachsen in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Ermittlung in der Weise verändert wird, daß di= Achse oder die Achsen dieser Walze bzw.dieser Walzen parallel zu den benachbarten Walzenachsen bleibt bzw. bleiben.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung oder Belastung an einer verstellbaren Walze ermittelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ballig gewölbte Walze oder gewölbten Walzen oder die banachbarten Walzen verstellt wird bzw. verstellt v/erden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Walze oder die verstellbaren VJalzen geradlinig verschoben wird bzw. werden.
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    ORIGINAL INSPECTED
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Walze oder die verstellbaren Walzen längs einer bogenförmigen Linie verschoben wird bzw. werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der verstellbaren Walze oder Walzen aufgrund des Ergebnisses einer ermittelnden Messung und von einem Computer ausgeführter Berechnungen automatisch eingestellt wird bzw. werden.
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DE2713917A 1976-03-30 1977-03-29 Verfahren zum Erzielen einer über die gesamte Walzenlänge gleichbleibenden Stärke des Preßspaltes eines Kalanders Expired DE2713917C3 (de)

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