DE3410136A1

DE3410136A1 - Verfahren zur steuerung der liniendruckverteilung in walzenanordnungen

Info

Publication number: DE3410136A1
Application number: DE3410136A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1985-10-03
Also published as: US4644860A; JPH02146196U; CA1225135A; FI851059A0; GB8505810D0; DE3410136C2; GB2156101B; GB2156101A; FI851059L; FI81405B; JPS60209092A; JPH0315600Y2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren s. der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Ein solches Verfahren ist durch DE-OS 25 55 677 bekanntgeworden. Bei der bekannten Ausführungsform sind quer zur Bahn Meßorgane angeordnet oder beweglich, die bestimmte Eigenschaften der Bahn, wie zum Beispiel ihre Dicke, ihr Flächengewicht oder ihre Feuchte erfassen und einem Rechner zuleiten, der die gemessenen tatsächlichen Eigenschaften mit einem vorgegebenen Eigenschaftsprofil, zum Beispiel einer gleichmäßigen Verteilung quer zur Bahn, vergleicht und aus den-Abweichungen Stellsignale für die Druckstellglieder der einzelnen Stützelemente bildet, mittels deren die von diesen auf den Innenumfang der Hohlwalze ausgeübten Kräfte steuerbar sind.

Die bekannte Einrichtung arbeitet mit einer Walze, die für sich genommen durch die DE-AS 22 30 139 bekannt ist. Die Stützelcmonte sind hierbei in Bohrungen des Korns neiybar geführte hydrostatische Kolben, die den Liniendruck aufbringen Γ" Fm* d.ie Erfindung können auch Systeme nach der US-PS 3 119 324 und DVC-CS 14 61 066 in Betracht Der Ausdruck Stützelemente soll aber im vorliegenden Fall im weitesten Sinne als Elemente zur lokalen Druckbeeinflussung verstanden sein. Für die Erfindung sind also auch Walzen nach der DE-PS 23 25 721, bei der Kolben auf der dem Arbeitsspalt abgelegenen Seite gegen den Innenumfang der Hohlwalze wirken, nach der DE-PS 23 32 861, bei der ein Kolben in einer mit Druckflüssigkeit gefüllten Kammer angeordnet ist und einzelne Zusatzkräfte aufbringt, und auch nach der DE-PS 30 03 geeignet, bei welcher durch ein "Stützelement" in einer mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllten Kammer kein Zusatzdruck aufgebracht, sondern der Druck lokal unter den Druck der umgebenden hydraulischen Flüssigkeit abgesenkt wird.

Bei der aus der DE-OS 25 55 677 bekannten Steuereinrichtung ist davon ausgegangen, daß die Bahn relativ zur Walze eine bestimmte Breite einnimmt. Daraus ergeben sich dann die Drücke für die einzelnen Stützelemente. Wenn aber der mit der ansonsten unveränderten Einrichtung eine in ihrer Breite abweichende Bahn verarbeitet werden soll, stimmt die Druckeinstellung nicht mehr und wird die abweichende Bahn einem ganz anderen Druckprofil ausgesetzt. Es sei zum Beispiel angenommen, daß die vorarbeitende Bahn schmäler als die ursprünglich zugrundegelegte Bahn ist. Dann stehen Teile der Walze, die bei ursprünglich zugrundegelegten Bahn noch auf der Bahn liefen, jetzt über den Rand der Bahn über und biegen sich gewissermaßen über den Bahnrand, weil dort durch die Bahn keine Gegenkräfte mehr aufgebracht werden.

Dem Randbereich der Bahn werden die Kräfte, die auf den jetzt nicht überrollten äußeren Bereich entfallen,, der sonst von einer breiteren Bahn eingenommen würde, zusätzlich aufgegeben^ so daß es zu einor erheblichen Druckerhöhung am Bahnrand kommt. Die Anordnung der Stützelemente in der Bahn bleibt ja stets die gleiche, doch stehen dem äußersten Stützelement oder den äußersten .Stützelementen das eine Mal Bahnteile unmittelbar gegenüber, und das andere Mal nicht.

Wie sehr der bei einer schmäleren Bahn sich einstellende Druckverlauf am Rand von dem gewünschten Druckverlauf abweicht, hängt natürlich sehr von der Biegesteifigkeit der Hohlwalze ab: Wenn diese sehr steif ist, behält sie ihre Form im Rnndbereich, wo - keine Gegenkräfte durch die Bahn aufgebracht werden, in einem yrösseren Maß bei als eine weniger biegesteife Hohlwalze, die "über den Rand heruntergebogen" wird und zu einer stellen Erhöhung der Randpressung führt. _s

Der Fall, daß unterschiedliche Bahnbreiten mit Walzen der bei der Erfindung einsetzbaren Art verarbeitet werden müssen, kommt relativ häufig vor, zum Beispiel wenn in von den Herstellungsbetrieben der Papier-, Kunststoff- oder sonstigen Bahnen getrennten Veredelungsbetrieben Bahnen verschiedener Herkunft bearbeitet werden sollen, was bis zum augenblicklichen Zeitpunkt nur in beschränktem Umfang bzw. unter Zugeständnissen an die Einhaltung eines-vorgegebenen Liniendruckprofils möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Walzenanordnung der in Rede stehenden Art auf einfache Weise unter Einhaltung eines vorgegebenen Liniendruckprofils Bahnen unterschiedlicher Breite bearbeiten zu können.

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Diese Aufgabe wird in ihrem vcrfahrensinäßigen Aspekt durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Es kann also eine bestimmte vorgegebene Bahnbreite, die an der Rolle abgemessen werden kann, in die Regeleinrichtung eingegeben werden, wobei diese von sich aus die zu einem bestimmten gewünschten Druckverlauf, der aber auch bei einer schmäleren oder breiteren Bahn vorhanden sein kann, notwendigen Stellsignale unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Hohlwalze, d.h. ihrer Biegeeigenschaften und der Anordnung und Ausbildung der Stützelemente innerhalb dieser, beeinflußt. Notwendig ist für das Bedienungspersonal nach Festlegung des behandlungsbedingten Liniendruckniveaus und -Verlaufs beim Übergang auf eine andere Bahnbreite lediglich die Vornahme einer Einstellung, eben die der Breite der zu verarbeitenden Bahn. Auf diese Weise wird die Anpassungsfähigkeit der Walzanordnung und ihre Brauchbarkeit in der Praxis erheblich erhöht.

Der vorrichtungsmäßige Aspekt der Erfindung ist in Anspruch 2 wiedergegeben.

Ausgangspunkt ist bei der Erfindung das gewünschte Liniendruckprofil im Walzspalt und nicht das Kraftprofil der Stützung, etwa das Profil der Öldrücke in den Stützelementen. Beide Profile unterscheiden sich wesentlich. Wird z.B. das Kraftprofil nur an einer Stelle, d.h. der Öldruck in nur einem Stützelement, verändert, so verändert sich wegen der Rohrsteifigkeit der Hohlwalze und der Produktverforrnung das Liniendruckprofil über die ganze Bahnbreite.

In das Rechenmodell der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung sind sowohl Rohrsteifigkeit als auch Produktverformung einbezogen. Aus dem gewünschten stetigen Liniendruckprofil werden unter Berücksichtigung dieser Größen das Kraftprofil bzw. die singulären Öldrücke in den einzelnen Stütze!omenten ermittelt.

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Anspruch 3 gibt eine zweckmäßige Ausgestaltung des Bedienfeldes der Steuereinrichtung wieder.

Das Merkmal des Anspruchs 4 erlaubt eine einfache optisch auf einen Blick_erkennbare Einstellung des Liniendruckverlaufs, während Anspruch 5 es ermöglicht, diesen Liniendruckverlauf durch unmittelbaren optischen Vergleich auf seine Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Liniendruckverlauf zu kontrollieren.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch wiedergegeben.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Funktionsplan der Steuereinrichtung;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Wiedergabe des Bedienfeldes.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete Walze umfaßt ein feststehendes Querhaupt 1 und eine um dieses umlaufende Hohlwalze, deren Tnnenumfang 4 allseitigen Abstand vom Außenumfang des Querhauptes beläßt. Arn in Fig. 1 linken Ende ist die Hohlwalze 3 auf in der Nähe des Endes der Hohlwalze 3 angebrachten Lagern 2 auf dem Querhaupt 1 gelagert. Am in Fig. 1 rechten Ende ist das Querhaupt 1 auf einander parallel zur Wirkebene gegenüberliegenden Seiten abgeflacht, d.h. mit ebenen Führungsflächen 1" versehen, an denen ein Führungsring in der Wirkebene verlagerbar, jedoch drehfest gehalten ist. Auf dem Führungsring 19 ist das Lager 2' angeordnet, mittels welchem die Hohlwalze 3 senkrecht zur Wirkebene geführt ist. In der Wirkebene kann sich die Hohlwalze 3 gegenüber dem Querhaupt 1 jedoch frei bewegen. Es versteht sich, daß in Wirklichkeit die Ausbildung der Walze 10 an beiden Enden gleich ist.

Die Enden 1' des Querhauptes 1 stehen aus der Hohlwalze 3 vor und bilden die Walzenzapfen, an (Ionen Kräfte auf die Walze 10 aufgebracht werden könnc?n bzw. an denen sie an einem Walzenständer gelagert werden kann.

Eine Gegenwalze 6 liegt in dem gezeigten Ausführungsbaispiel von oben an der Walze 10 an und bildet an deren Oberseite den Walzspalt 5, in welchem die Bahn 11 einer Druckbehandlung ausgesetzt wird. Die Bahn 11 besteht in dem Ausführungsbeispiel aus Papier und ist in ihrer Dicke in der Zeichnung aus Gründen der Erkennbarkeit übertrieben dargestellt.

Auf der dem Walzspalt 5 zugewandten Seite sind im Querhaupt 1 längs desselben zylindrische Bohrungen 7 in Abständen voneinander angebracht, in denen radial verlagerbare Stützelemente 8 in Gestalt von Kolben anaeordnet sind. Die Stützelemente 8 sind einfach als

räumen führen _un C'Jernaupc 1 anqcornchra Zuleitung^.:. 12,. die als durch den ansonsten massiven Stahlkörper des Querhaupts 1 niedergebrachte Längsbohrungen ausgebildet sind. In dem Ausführungsbeispiel führen die Zuleitungen 12 von einer Seite her in das Innere der Walze; die Anordnung kann aber auch so getroffen sein, daß von beiden Enden her Zuleitungen eingebracht sind. Durch die Zuleitungen 12 kann jedes einzelne Stützelement 8 mit einem separaten Druck beaufschlagt werden, was dazu führt, daß die Stützelemente 8, die ansonsten untereinander gleich ausgebildet sind, unterschiedliche Kräfte gegen den Innenumfang der Hohlwalze 3 ausüben. Diese Kraftausübung ergibt eine bestimmte Liniendruckverteilung im Walzespalt 5. Durch die Zuleitungen 12 herangeführte Druckflüssigkeit wirkt auf die Oberseite der als Kolben ausgebildeten Stützelemente und gelangt außerdem über . einen nicht dargestellten Drosselkanal in eine auf der dem Tnnenumfang 4 der Hohlwalze 3 zugewandten Seite des Stützelements 8 gebildete flache Druckkammer, in der ein hydrostatischer Druck aufgebaut wird, mittels dessen der größte Teil der Kräfte der Stützelemente 8 auf den

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.. ._-; - Innenumfang 4 der Hohlwalze 3 übertragen wird. Die

λ .· · Hohlwalze 3 gleitet mit ihrem Inhenumfang 4 bei ihrer

.;,_,.,. Drehung an den Stützelementen 8 vorbei. Unter deren

Rand tritt stets eine gewisse Menge an Leckflüssigkeit aus, die sich in dem Zwischenraum 17 zwischen Quer-■ haupt 1 und Innenumfang 4 der Hohlwalze 3 ansammelt und von dort laufend entfernt wird. Die hierzu dienenden Leitungen sind nicht dargestellt.

Die Zuleitungen 12 im Innern der Walze 10 sind über äußere Leitungen 13 mit Stellventilen 14 verbunden, die jeweils über eine Zweigleitung an eine Leitung 16

durchlassen. Die Einstellung der Stellventile 14 erfolgt durch Stellsignale, die über Signal leitungen 18 aus einem zentralen als Ganzes mit 20 bezeichneten Rechner herangeführt werden.

Wenn das Stellsignal für das in Fig. 1 am weitesten links gelegene Stellventil 14 hoch ist, so wird das in Fig. 1 am weitesten rechts gelegene Stützelement 8 einem entsprechend erhöhten Liniendruck ausgesetzt, was zu einer verstärkten Kraftausübung am rechten Ende der Walze 10 und damit in der Nähe des !"echten Randes der Bahn 1 1 führt. Auf diese Weise kann der Druck "in jedem einzelnen Stützelement 8 unabhängig von den anderen Stützelementen 8 eingestellt werden, wodurch sich ein bestimmter Liniendruckverlauf über die Breite der Bahn 11 ergibt.

Die Eingabe von Werten erfolgt über das als Ganzes mit 25 bezeichnete Bedienfeld, in welchem in dem Ausführungsbeispiel sieben Einstellorgane 21 vorhanden sind, die als nebeneinander angeordnete parallel verschiebbare Schiebewiderstände ausqobildet sind. Die Einstellorgane 21 sind bestimmten in ql oichniMßigon

Abständen voneinander gelegenen Stellen quer zur Bahn zugeordnet. Je nach Breite der Bahn haben diese Stellen einmal einen größeren, das andere Mal einen geringeren Abstand voneinander. Jeder Stellung eines Einstellorgnns 21 entspricht ein bestimmter Soll-Mittelwert des Liniendrucks in dom den Stellen jeweils zugeordneten Breitenbereich. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druck in den Randbereichen gegenüber dem einen gleichmäßigen Druck aufweisenden Innenbereich etwas erhöht. Die Einstellung der Einstellorgane 21 gibt den Verlauf des Liniendrucks über die Bahnbreite näherungsweise wieder; es versteht sich, daß der Liniendruck tatsächlich über die Bahnbreite stetin wr¹.auf+: . Ό»->~ ■> ™ ^e^

nach der Breire der Bahn 11 unterschiedliche Druckwerte für die einzelnen Stutζelemente umgerechnet, die dann bei breiteren und schmäleren Bahnen zu stets dem gleichen Gesamt-Liniendruckverlauf führen.

Die Papierbreite, die tatsächlich verarbeitet werden soll, wird an dem Einstellorgan 22 eingestellt, welches ebenfalls als Schiebewiderstand ausgebildet ist. Das Liniendruckniveau insgesamt wird an dem Einstellorgan 23 eingestellt, welches den der Mittellage der Einstellorgane 21 entsprechenden Druck angibt. Steht ein Einstellorgan um einen bestimmten Prozentbetrag über dem mittleren Wert, entspricht dies einem entsprechend erhöhten Druck, steht ein Einstellorgan tiefer, ergibt sich ein entsprechend gegenüber dem Mittelwert erniedrigter Druck. Die Signale des Bedienfeldes 25 werden über die Leitung 26 dein zentralen Rechner 20 zugeleitet. Dieser bildet aus dem an den Einstellorganen 21 eingestellten Liniendruckverlauf, aus der an dem Einstellorgan 22 eingestellten Papierbreite und aus dem an

dem Einstellorgan 23 eingestellten Druckniveau sowie gespeicherten Eigenschaften der Walze 10 (Zahl, Anordnung und Ausbildung der Stützelemente 8, Biegeeigenschaften der Hohlwalze 3) Signale, die über die Leitung 18 den Stellventilen 14 zugeleitet werden, wodurch die einzelnen Stützelemente 8 bestimmte hydraulische Drücke erhallen. Der Bildschirm 24 bietet eine Kontrol1möglichkeit des eingestellten Liniendruckverlaufs. Ks werden in Gestalt eines Balkendiagramms oder einer sonstigen Darstellung die durch die Einstellorgane 21 eingestellten Werte 21' und das durch den Rechner 20 über ein matlicma-

aufmrund der EinstelImöalichkoiten

errechnete Profil 21" gegenübergestellt„

Ändert sich die Breite der Bahn 11, so würde sich bei sonst gleichen Verhältnissen der durch die Einstellorgane 21 gegebene Liniendruckvoraluf nicht erreichen lassen. Der zentrale Rechner 20 enthält jedoch einen Rechenteil 40, der bei einen durch die Berücksichtigung der Bahnbreite an dem EinsteHorgan 22 geänderten Eingangssignal die über die Leitungen 18 an die Stellventile 14 gelieferten Stellsigna.1 e in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der jeweiligen Bahnbrei Lg abändert.

In Fig. 2 ist das Bedienfeld 25 noch einmal in vergrößertem Maßstab wiedergegeben. Bei dem Einstellorgan 22 wird unmittelbar die Papierbreite eingestellt, bei dem Einstellorgan 23 unmittelbar der Liniendruck in daN/cm. Der Liniendruck ist die im Walzspalt pro Zentimeter Walzenlänge ausgeübte Gesamtkraft, bei einem gleichmäßigen Liniendruck also die im Walzspalt insgesamt über die qnnze Länge der Walze ausgeübte Kraft

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Die Festlegung der Drücke für die einzelnen Stützelemente 8, die ja unveränderlich in der Walze 10 angeordnet sind, __er folgt durch den Pechenteil 40, der entsprechend der am Einstellorgan 22 eingestellten Papierbreite die Drücke für die Stüt/.elemente 8 vorgibt und gewissermaßen die Umsetzung-des für beliebige Papierbrei ten durch die Einstellorgane 21 vorgegebenen Druckverlaufs auf di e_. konkrete Walze 10 bewerkstelligt.

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geteilt durch die Länge der Walze in Zentimetern. In vielen Fällen verläuft allerdings der Liniendruck nicht gleichmäßig, so daß die pro Zentimeter Walzenlänge ausgeübte Kraft an verschiedenen Stellen der Walze unterschiedlich sein kann.

Der an dem Einstellorgan 23 eingestellte Druck entspricht dem Druck an der Null-Linie 27 bei den Einstellorganen 21. Wenn ein bestimmtes Einstellorgan auf der Null-Linie steht, ergibt sich an der entsprechenden Stelle der Papierbahn der beim Einstellorgan eingestellte Druck. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies bei den fünf inneren Einstellorganen 21

der ■.;/.·. ce..:--, äußer: :.::.;:e..-;a. .: jvc^oräc.:;..:-en

Stelle der Bahnbreite, d.h. also an den beiden Rändern, ergibt sich dann ein Druck von 90 + 40 % = 126 daN/cm. Tm unteren Teil der Fig. 2 ist die Zuordnung der Einstellorgane 21 zu bestimmten Stellen der Bahn 11 verdeutlicht. Die äußeren Einstellorgane 21 gehören zum Rand der Bahn 11. Die Zuordnung wird im Falle, daß der Bahnrand bei 29 liegt, durch die ausgezogenen Linien symbolisiert. Ist die Bahn schmäler, so daß ihr Rand etwa bei 30 liegt, so wird die Zuordnung durch die gestrichelte Linie 31 symbolisiert. Entsprechendes gilt dann auch für die im Innern der Bahn gelegenen Stellen, die sich so verlagern, wie es in Fig. 2 durch die gestrichelten Zuordnungslinien angedeutet ist. Die Abstände benachbarter Zuordnungsstellen innerhalb einer Bahn bestimmter Breite sind untereinander gleich, bei Bahnen verschiedener Breite jedoch voneinander verschieden. Der durch die Stellung der Einstellorgane 21 gegebene gewünschte Verlauf des Liniendrucks gilt also für Bahnen unterschiedlicher Breite.

Claims

PATENTANWÄLTE .-".."..* *-· * " . ,4* D U«.$E L^D ORF, DIPL.-ING. WALTER KUBORN ^^i h DIPL.-PHYS. DR. PETER PALGEN (283) DUSSELDORF MULVANYSTRASSE 2-TELEFON 632727 KREISSPARKASSE DÜSSELDORF NR. 1014 463 . DEUTSCHE BANK AC. DÜSSELDORF 2919207 ^ A 1 Π 1 ^ ß POSTSCHECK-KONTO: KÖLN 115211-504 v/-t 1 U ι <-/V/ Eduard Küsters in 4150 Krefeld Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der Liniendruckverteilung in Walzenanordnungen zur Druckbehandlung von Warenbahnen mit mindestens einer Walze, die ein feststehendes Querhaupt und eine dieses drehbar umgebende Hohlwalze umfaßt, die durch mehrere längs der Hohlwalze aufeinanderfolgende Stützelemente an dem Querhaupt von innen abgestützt ist, wobei an der Bahn ein Eigenschaftsprofil quer zur Bahn gemessen und mit einem Sollprofil verglichen wird und Stellsignale zur Steuerung der Drücke der einzelnen Stützelemente erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellsignale zur Erzielung eines -bei unterschiedlichen Breiten der Bahn gleichen Liniendruckprofils selbsttätig an eine vorgebbare Breite der Bahn angepaßt werden.

2. Steuereinrichtung für die Liniendruckvertcilung in Walzenanordnungen zur Druckbehandlung von Warenbahnen, mit mindestens einer Walze, die ein feststellendes Querhaupt und eine dieses drehbar umgebende Hohlwalze umfaßt, die durch mehrere längs der Hohlwalze aufeinanderfolgende Stützelemente an dem Kern von innen abgestützt

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ist, und mit einer Regeleinrichtung, mittels deren ein quer zur Bahn angestrebtes Eigenschafts-Sollprofil mit einem der zur Bahn gemessenen tatsächlichen Eigenschaftsprofil vergleichbar und entsprechende Stellsignale erzeugbar sind und die zur Übertragung der Stellsignale mit den einzelnen hydraulischen Stützelementen zugeordneten Druck-Stellgliedern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (20) einen Rechenteil (40) umfaßt, der die Stellsignale an vorgebbare Breiten der Bahn (11) anpaßt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bedienfeld (25) der Steuereinrichtung Einstellorgane (23,21,22) für einen Grundwert des Liniendrucks, für einen bestimmten, durch die lokalen Abweichungen des Liniendrucks gegebenen Verlauf des Liniendrucks sowie für die Breite der Bahn (11) vorgesehen sind.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellorgane (21) für den Liniendruck nebeneinander angeordnete Schiebeorgane sind, an deren Stellung der Liniendruckverlauf ablesbar ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Schiebeorgan (21) ein Bildschirm (24) angeordnet ist, auf dem die eingestellten Druckwerte wiedergebbar sind.