DE3024570A1 - Einrichtung zur einwirkung auf warenbahnen mit mindestens einer walze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden Art, die in verschiedenen Ausführungsformen aus der DE-PS 14 11 327, der DE-OS 26 23 492 und der ÜS-PS 3 276 102 bekannt ist.

Die in Rede stehenden Warenbahnen sind solche aus Papier, Vlies, Textil, Kunststofffolien oder ähnlichen Materialien und werden in der "Einrichtung" vorzugsweise einer Druckbehandlung ausgesetzt. Außer Druckbehandlungen kommen jedoch auch andere Einwirkungen in Betracht, z. B. die einer unterstützung bei den Tragwalzen einer Tragwalzenwickelvorrichtung.

Die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Walzen sind durchbiegungssteuerbar oder aber zur Ausübung eines gleichmäßigen Liniendrucks befähigt. Beispiele solcher Walzen sind aus der DE-PS 1 026 609, der US-PS 2 395 915 und den DE-ASen 11 93 792, 15 61 706 und 22 30 139 ersichtlich.

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Wenn eine solche Walze beispielsweise mit einer Gegenwalze zusammenarbeitet, können die "Kraftglieder" entweder an den aus der Hohlwalze hervorstehenden Enden des Querhauptes der betrachteten Walze oder aber auch an den entsprechenden Stellen der Gegenwalze angreifen. Die "Kraftglieder" sind meist als hydraulische oder pneumatische Kolben/Zylindereinheiten ausgebildet. Der Druck, der in diesen Kolben/ Zylindereinheiten herrscht, muß in einem bestimmten Verhältnis zu dem Druck in der Kammer der Walze stehen, wenn Gleichgewicht herrschen soll. Andernfalls ist ein einwandfreier Lauf der Walze nicht möglich, vielmehr wird dann, wenn die Hohlwalze auf dem Querhaupt mit Wälzlagern abgestützt ist, ein Teil der ausgeübten Kräfte von den Wälzlagern aufgenommen, die dadurch stark beansprucht werden. Bei Ausführungsformen mit nicht gelagerter Hohlwalze erfolgt eine unzuträgliche Verlagerung derselben gegenüber dem Querhaupt.

Es sind daher Steuersysteme entwickelt worden, die die genannten Drücke in einem bestimmten Verhältnis zueinander halten. Beispiele für solche Steuersysteme sind aus den eingangs genannten Schriften entnehmbar.

Bei den bekannten Ausführungsformen wird für die Steuerung der Druck in den Kolben/Zylindereinheiten verwendet. Dieser Druck

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repräsentiert nicht genau die auf die Enden der Walze ausgeübten Kräfte, weil die Reibung in der Kolben/Zylindereinheit eingeht. Bei höheren Ansprüchen an die Genauigkeit der Steuerung können sich derartige Fehler bemerkbar machen. Nur beispielsweise sei der Fall genannt, daß in einem Kalander ganz geringe Liniendrücke gefahren werden müssen, bei denen die Reibungsfehler in den Belastungszylindern schon eine erhebliche Rolle spielen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der dem Oberbegriff entsprechenden Art die Genauigkeit der Verteilung der von den Kraftgliedern ausgeübten Kräfte und der durch das Druckmittel in der Kammer ausgeübten Kraft zu steigern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebene Gestaltung gelöst.

Das Kraftmeßglied erlaubt eine unmittelbare Ermittlung der tatsächlich übertragenen Kraft, ohne daß die Reibung der Kraftglieder sich bemerkbar machen kann. Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen den auf die Walzenenden und in der Walze ausgeübten Kräfte wesentlich präziser eingestellt werden. Dies gilt sowohl für den Fall, daß die von den Kraftgliedern ausgeübten Kräfte Führungsgröße sind, als auch für den Fall, daß die in der Kammer

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übertragenen Kräfte Führungsgröße sind.

Wenn auch die Erfindung von einer Ausführungsform Ausgang genommen hat, bei der die Kraftglieder Kolben/Zylindereinheiten sind, so erstreckt sie sich doch auch auf andere Ausführungsformen, z. B. auf solche, bei der pneumatische Kraftglieder oder rein mechanische Spindelanordnungen vorgesehen sind.

Eine wichtige praktische Ausführungsform der Erfindung ist in Anspruch 2 wiedergegeben. Das Lagergehäuse bildet eine in sich geschlossene Einheit, in der das Kraftmeßglied relativ leicht untergebracht werden kann.

Die Ansprüche 3 und 4 sind auf bauliche Ausgestaltungen dieser Ausführungsform gerichtet.

Das Kraftmeßglied kann beispielsweise eine hydraulische Druckdose sein. Als "Druckdose" soll eine Anordnung verstanden werden, bei der der auftretende hydraulische Druck möglichst verlustfrei den auf die Druckdose ausgeübten Kräften entspricht. Gemeint ist beispielsweise eine Art hydraulischen Druckkissens oder Druckbalgs, nicht aber eine Kolben/Zylindereinheit.

In der bevorzugten Ausführungsform wird jedoch gemäß Anspruch 6 das Kraftmeßglied durch ein elektromechanisches Kraftmeßglied gebildet.

Kraftmeßglieder dieser Art sind in verschiedenen Varianten bekannt. Sie umfassen einen Verformungskörper, dessen Verformung

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über einen geeigneten Wandler, z. B. aufgeklebte Dehnungsmeßstreifen, in eine elektrische Größe umgewandelt werden, die zu Steuerzwecken Verwendung finden kann.

Gemäß Anspruch 7 ist das Lagergehäuse außenseitig im wesentlichen rechteckig begrenzt und erstreckt sich die Geradführung parallel zu einem der Sextenpaare.

Ein solches Lagergehäuse kann einfach mit einem Maschinengestell in verschiedenen Anordnungen verbunden werden.

Verschiedene Ausfuhrungsformen der Geradführungen sind Gegenstand der Ansprüche 8 - 10.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben;

Fig. 1 zeigt ganz schematisch das Prinzip der Erfindung an einem die "Einrichtung" bildenden Walzenpaar;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines Lagergehäuses gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der LinieHI-III in Fig. 2;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV -IY in Fig. 2;

Fig. 5 und 6 zeigen schematisch Fig. 2 entsprechende Ansichten weiterer Ausführungsformen; Fig. 7 ist eine Ansicht gemäß Fig. 6 von rechts;

Fig. 8 ist eine detaillierte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen "Einrichtung".

Die Einrichtung 100 der Fig. 1 umfaßt

zwei zusammenwirkende Walzen 101, 104, von denen die Walze 101 eine umlaufende Hohlwalze 102 sowie ein diese mit Abstand durchgreifendes Querhaupt 103 aufweist, an dessen aus der Hohlwalze 102 hervorstehenden Enden als hydraulische oder pneumatische Kolben/Zylindereinheiten 120 ausgebildete Kraftglieder angreifen und die Walze 101 gegen die Gegenwalze 104

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drücken. Zwischen die Kraftglieder 120 und die hervorstehenden Enden des Querhauptes 103 sind Kraf tmeßgliedexBFeingeschaltet, die die gesamte, von den Kraftgliedern 120 ausgeübte Kraft übertragen und messen.

Die Hohlwalze 102 ist an dem Querhaupt 103 hydraulisch innen^abgestützt, d. h. die aus dem Liniendruck herrührend e radiale Kraft wird von der Hohlwalze 102 über ein in einer oder mehreren Kammern befindliches hydraulisches Druckmittel auf das Querhaupt 103 weitergeleitet. Der Druck dieses Druckmittels und damit die zwischen dem Querhaupt 103 und der Hohlwalze 102 wirkende Kraft müssen in einem bestimmten Verhältnis zu der von den Kraftgliedern 120 ausgeübten Kraft stehen. Zur Einstellung dieses Verhältnisses dient das Signal der Kraftmeßglieder 30, welches die tatsächlich auf die Enden des Querhauptes 103 ausgeübte Kraft wiedergibt, während dies bei dem in den Kraftgliedern 120 herrschenden Druck nicht der Fall ist, weil dabei ein Fehler durch die Reibung der Kraftglieder 120 eintritt.

In den weiteren Figuren ist dargestellt, wie dieses Prinzip praktisch verwirklicht werden kann.

Gemäß den Fig. 2 bis 4 umfaßt eine Walze z. B'. eines Kalanders, an beiden Enden je ein Lagergehäuse

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Das Lagergehäuse 10 weist einen U-förmigen Rahmen 1 mit zwei Schenkeln 2 und 3 und einem Steg 4 auf. Die freien Enden der Schenkel 2, sind durch ein Querglied 5 miteinander verbunden, so daß der Rahmen 1 ein stabiles in sich geschlossenes Bauteil bildet.

In dem freien Innenraum 6 des Rahmens ist ein Lagerkörper 7 angeordnet, der eine senkrecht zur Rahmenebene durchgehende Öffnung 8 für die Aufnahme eines Walzenzapfens 9 aufweist und durch zwei symmetrisch zur parallel zur Rahmenebene verlaufenden Mittelebene 13 angeordnete Paare von Prismenführungen 11, 12 parallel zu der in den Fig. 2 und vertikalen Achse 14 verschiebbar geführt ist. die Prismenführungen 11, 12 sind als Nadelführungen ausgebildet und in Ausnehmungen 15, 16 an den einander gegenüberliegenden vertikalen Rändern des Lagerkörpers 7 bzw. der Schenkel 2, 3 des Rahmens 1 angeordnet und mittels nur angedeuteter Schrauben 17 befestigt. Es kann auch ausreichen, nur ein Paar von Prismen führungen 11 bzw. 12 auf einer Seite der Mittelebene 13 oder in der Mittelebene 13 vorzus ehen.

Der Steg 4 des Rahmens 1 besitzt eine gewisse Höhe und enthält eine in der Achse 14 gelegene Zylinderbohrung 18, in der der Kolben 19 einer als Ganzes mit 20 bezeichneten Kolben/ Zylindereinheit angeordnet ist. Die Zylinderbohrung 18 besitzt eine nicht dargestellte Zuleitung für Drucköl.

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Der Kolben 19 steht in den Innenraum 6 des Rahmens 1 gegen den Lagerkörper 7 vor. Er besitzt an seiner Außenseite eine Ausnehmung 21 , in der eine Kugelkalottenanordnung 22 untergebracht ist, die die Kraft des Kolbens 19 über eine elektromechanische, beispielsweise mit Dehnungsmeßstreifen arbeitende Kraftmeßdose 30 auf den Lagerkörper 7 überträgt. Die Zentrierung der Kraftmeßdose 30 erfolgt über einen in der Achse 14 gelegenen Zapfen 24, der sowohl in den oberen Teil der Kugelkalottenanordnung 22 als auch in die Unterseite des Lagerkörpers 7 eingreift. Die Kugelkalottenanordnung 22 soll einen achssymmetrischen Angriff der vom Kolben 19 ausgeübten Kraft und damit ihre exakte Bestimmung in der Kraftmeßdose 30 ermöglichen. Die Kraftmeßdose 30 und der Kraftübertragungsbereich sind durch einen Balg 25 vor Verschmutzung geschützt.

In den Fig. 5-7 sind Ausführungsformen dargestellt, bei denen die Führung des Lagerkörpers in dem rahmenartigen Gehäuse anders ausgestaltet ist.

Der Rahmen 31 des Lagergehäuses 40 nach Fig. 4 umfaßt zwei einander parallele Säulen. Das Querglied 35 verbindet die Säulen 32, 33 auf der gegenüberliegenden Seite zu einem geschlossenen Rahmen/ in dessen Innenraum

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der Lagerkörper 37 in Richtung der Achse 14 beweglich und über Kugelbüchsen 36 an den Säulen 32, 33 geführt ist. In dem Ausführungsbeispiel sind zwei Kugelbüchsen 36 auf jeder Säule 32, 3 3 mit Abstand übereinander angeordnet; natürlich kommen auch einzelne längere Kugelbüchsen in Betracht. Hinsichtlich der Anordnung der Kolben/Zylindereinheit im Steg 34 und der Kraftmeßdose 30 stimmt das Lagergehäuse 40 mit dem Lagergehäuse 10 überein.

In den Fig. 6 und 7 ist ein Lagergehäuse 50 dargestellt, bei dem in den Schenkeln 42, 43 des Rahmens 41 parallel zur Rahmenebene sich erstreckende Führungsnuten 46 ausgearbeitet sind, in denen am Lagerkörper 47 angebrachte Führungsrollen 48 beweglich sind, die zusammen mit den in der Rahmenebene angeordneten und an den einander zugewandten Innenseiten der Schenkel 42, 43 abrollenden Rollen 49 den Lagerkörper führen. Auch diese Ausführungsform entspricht hinsichtlich der Kolben/Zylindereinheit und der Kraftmeßdose 30 dem Lagergehäuse 10.

allen Ausführungsformen 10, 40, 50 ist gemeinsam? daß der Lagerkörper 7, 37, 47 über Wälzkörper, d. h. rein rollend und ohne nennenswerte Reibungsverluste in dem Rahmen 1 , 31, geführt ist, so daß die von der Kraftmeßdose

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ermittelte Kraft praktisch genau der tatsächlich auf dem Walzenzapfen 9 übertragenen Kraft entspricht.

Dies ist wesentlich, um eine genaue Steuerung der Funktion einer hydraulisch innenabgestützten Walze erreichen zu können, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist.

In Fig. 8 ist eine Vorrichtung mit zwei zusammenwirkenden Walzen 60, 70, beispielsweise ein Kalander oder ein Glättwerk,wiedergegeben, von denen die untere Walze 60 mit den Walzenzapfen 9 eine massive Walze ist, die an den beiden Enden in je einem Lagergehäuse. 10, 40, 50 der vorbeschriebenen Art gelagert ist. Die obere Walze 70 ist eine durchbiegungssteuerbare Walze mit einem Querhaupt 71 und einer dieses mit Abstand umgebenden Hohlwalze 72. Die Walze 70 ist an den aus der Hohlwalze 72 hervorstehenden Enden des Querhauptes in einem Maschinenständer fest abgestützt, wie es durch die Dreiecke 73 angedeutet sein soll. Auf der Wirkseite der Walze

70 sind im Innern zwischen dem Querhaupt 71 und dem Innenumfang der Hohlwalze 72 seitlich abgedichtete Kammern 74 gebildet, denen über die Zuleitungen 75 Drucköl zugeleitet wird, welches seinen Druck auf den Innenumfang der Hohlwalze 72 überträgt und diese gegenüber dem Querhaupt

71 abstützt. Die Kammern 74 können in dem Ausführungsbeispiel separat mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden, um die Durchbiegung der Hohlwalze 72 beeinflussen zu können.

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Statt der gezeigten drei Kammern 74 können auch mehr Kammern oder nur eine über die ganze Länge durchgehende Kammer oder Druckschuhe vorgesehen sein, die von in Zylinderbohrungen des Querhaupts

71 geführten Kolben beaufschlagt werden.

Die Anpreßkraft bei der Einrichtung nach Fig. 8 wird durch die Kolben/Zylindereinheiten 20 der Walze 60 geliefert. Diese Anpreßkraft muß in einem bestimmten Verhältnis zu der von dem Drucköl in den Kammern 74 ausgeübten Kraft stehen, weil sich sonst die Hohlwalze

72 gegenüber dem Querhaupt 71 in Querrichtung in unzuträglicher Weise verlagert. Hierzu bedarf es einer Steuervorrichtung 80, die die von den Kraftmeßdosen 30 ermittelten und praktisch den tatsächlich aufgebrachten Kräften entsprechenden Signale über die Leitungen 76, 77 als Eingangssignal erhält und daraus die richtigen Drücke errechnet und auf den Leitungen 75 bereitstellt, so daß die in den Kammern 74 ausgeübte Gesamtkraft mit den durch die Kolben/Zylindereinheiten 20 ausgeübten Gesamtkraft im Gleichgewicht steht.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die allen Lagergehäusen 10, 40, 50 gemeinsame Kompaktheit, die sich insbesondere deswegen einstellt, weil die Führungselemente 11, 12, 36, 48, 49 seitlich am Lagerkörper angreifen und die Kolben/Zylindereinheit 20 nur einseitig vorgesehen ist. Auf diese Weise kann der Umriß der jeweils eine geschlossene Baueinheit bildenden Lagergehäuse 10, 40, so gering gehalten werden, daß er insbesondere

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in Richtung der Achse 14, d. h. in Richtung der Wirkebene der WaIZe₇, nicht über die Walze hinausragt, so daß es möglich ist, mit den Lagergeliäusen 10, 40, 50 Walzen zu montieren, ohne daß die Lagergehäuse benachbarter Walzen stören. Es ist also sowohl möglich, weitere Walzen in bestehende Einrichtungen zu integrieren als auch, nur durch Verbindung der jeweiligen Lagergehäuse 10, 40, 50 untereinander Einrichtungen mit mehreren Walzen aufzubauen, ohne ein eigentliches, alle Walzen haltendes Maschinengestell vorzusehen. Die Verbindungselemente, also z. B. Schraubbolzen, greifen dabei an den Rahmen 1, 31, 41 an, die zu diesem Zweck eine im wesentlichen rechteckige Außengestalt aufweisen, so daß allseits Montageflächen gegeben sind. Befestigungsschrauben sind in Fig. 1 bei 26 angedeutet.

Trotz der Kompaktheit können die Lagergehäuse 10, 40, 50 auf einfache und konstruktiv saubere Weise die Kraftmeßglieder 30 aufnehmen, die bei anderen Warenlagerungen nicht einfach unterzubringen sind.

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Claims (10)

Patentansprüche.

1. Einrichtung zur Einwirkung auf Warenbahnen mit mindestens einer Walze, welche eine umlaufende, den arbeitenden Walzenumfang bildende Hohlwalze sowie ein diese mit allseitigem Abstand durchgreifendes Querhaupt umfaßt, gegen welches die Hohlwalze mittels eines in ihrem Innern zwischen dem Querhaupt und dem Innenumfang der Hohlwalze in mindestens einer Kammer befindlichen fluiden Druckmittels abgestützt ist,und mit in der Wirkebene der Walze arbeitenden Kraftgliedern, die an den aus der Hohlwalze hervorstehenden Enden des Querhaupts oder entsprechenden Stellen einer Gegenwalze angreifen, wobei die von dem fluiden Druckmittel einerseits und yen den Kraftgliedern andererseits ausgeübten Kräfte durch eine Steuerung im wesentlichen im Gleichgewicht haltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kraftgliedern (20, 120) und den Enden des Querhauptes (103) bzw. den entsprechenden Stellen (9) einer Gegenwalze (60) jeweils ein im wesentlichen die gesamte ausgeübte Kraft übertragendes Kraftmeßglied (30) eingeschaltet ist, dessen Signal der Steuerung (80) eingebbar ist.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der von den Kraftgliedern beaufschlagten Walze ein zur Aufnahme nur dieser Walze dienendes Lagergehäuse (10, 40, 50) mit einem an einer Geradführung (11, 12; 32, 33, 36; 46, 48, 49) in dem Lagergehäuse (10, 40, 50) in der Wirkebene der Walze geführten, den Walzenzapfen (9) bzw. das aus der Hohlwalze (102) vorstehende Ende des Querhaupts (103) aufnehmenden Lagerkörper (7, 37, 47) vorgesehen ist und das Kraftglied (20) und das Kraftmeßglied (30) zwischen dem Lagerkörper (7, 37, 47) und dem Lagergehäuse (10, 40, 50) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftglied (20) als mittels eines fluiden Druckmediums betätigbare , mit der Achse (14) in der Wirkebene senkrecht zur Walzenachse angeordnete Kolben/Zylindereinheit ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (18) im Lagergehäuse (10) vorgesehen und der Kolben (19) unter Zwischenschaltung des Kraftmeßgliedes (30) gegen den Lagerkörper (7) wirkt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßglied eine hydraulische Druckdose ist.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet/ daß das Kraftmeßglied (30) ein elektromechanisches Kraftmeßglied ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (10, 40, 50) außenseitig im wesentlichen rechteckig begrenzt ist und die Geradführung (11, 12; 32, 33, 36; 46, 48, 49) sich parallel zu einem der Seitenpaare erstreckt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradführung mindestens ein paar einander zu beiden Seiten der Wirkebene gegenüberliegender Prismenführungen (11, 12) umfaßt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradführung mindestens ein paar einander zu beiden Seiten der Wirkebene gegenüberliegender Führungssäulen (32, 33) umfaßt, an denen der Lagerkörper (37) mittels Kugelbüchsen (36) geführt ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradführung mindestens ein paar einander zu beiden Seiten der Wirkebene gegenüberliegender Führungsnuten (46) umfaßt, in denen der Lagerkörper (47) mittels eingreifender Elemente, z. B. Gleitsteine oder Rollen (48), geführt ist.

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