DE3630725A1 - Verfahren und vorrichtung zum ansteuern der presszylinder an den lagerstellen einer presswalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe­ griff von Anspruch 1. Derartige Presswalzen werden in zahl­ reichen industriellen Verfahren benötigt. So beispielsweise in der Textiltechnik bei Breitbehandlungsanlagen wie Merce­ risier-, Wasch-, Färbemaschinen etc., d.h. überall dort, wo eine Gewebebahn zahlreiche hintereinander geschaltete Quetschwerke durchläuft.

Wenn an der Presswalze grössere Presskräfte ausgeübt werden müssen, kann die Presswalze unter Ausnützung des Hebel­ systems an einem Presshebel zugestellt werden. Diese Anord­ nung erlaubt noch die Verwendung pneumatischer Druckmittel, hat jedoch den Nachteil, dass die Hebelanordnung viel Platz beansprucht, was zu in der Höhe oder Breite gross dimensio­ nierten Quetschwerken führt.

Werden die Presswalzen auf platzsparende Weise direkt durch die Presszylinder beaufschlagt, so können grössere Press­ kräfte zweckmässigerweise nur über hydraulische Drucksyste­ me aufgebracht werden. Dabei können die Presszylinder jedoch deartige Dimensionen annehmen, dass eine korrekte Zustellung der Presswalze nicht mehr möglich ist. Auch sind bei der Verwendung hydraulischer Druckquellen aufwendige hydraulische Steuerelemente erforderlich, wodurch die Vor­ richtung kompliziert wird. Eine derartige Drucksteuerung ist beispielsweise aus der DE-B-14 60 706 bekannt geworden. Der Einsatz eines pneumatischen Drucksystems zum Steuern des hydraulischen Arbeitsdrucks ist aus der DE-A-14 60 632 bekannt geworden. Der Arbeitsdruck wird dabei jedoch nach wie vor über eine Hydraulikpumpe aufgebracht, während ein Pneumatikzylinder lediglich als Stellglied für ein Druck­ regelventil dient.

Aus der DE-B-11 84 621 ist ein Druckgebungssystem bekannt geworden, bei dem der Anpressdruck über Doppelkolben-Druck­ übersetzer aufgebracht wird, welche pneumatisch beauf­ schlagbar sind. Der Zustellhub der Presswalze erfolgt durch Einspeisung von Oel unter niedrigem Druck aus einem Vor­ ratsbehälter in das System. Es sind jedoch aufwendige Steuervorrichtungen zur Hubbegrenzung erforderlich.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Press­ walze mit hohem Pressdruck unmittelbar über die Presszylin­ der betätigt werden kann, ohne dass komplizierte hydrauli­ sche Steuerungen erforderlich sind. Trotz hoher Pressdrücke soll die Vorrichtung auch bei grossem Zwischenraum zwischen Presswalze und Quetschwalze eine rasche Zustellung ermögli­ chen, ohne dass zu diesem Zweck die Presszylinder überdi­ mensioniert werden müssen. Ausserdem soll die Steuerung vereinfacht und die Sicherheit der Vorrichtung erhöht wer­ den. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Vorrich­ tung gelöst, welche die Merkmale im Kennzeichen von Anspruch 1 aufweist. Dabei wird vorzugsweise ein Verfahren angewendet, welches die Merkmale im Kennzeichen von Anspruch 10 aufweist.

Durch den Einsatz eines Druckübersetzers kann auf eine hydraulische Druckquelle ganz verzichtet werden. Dafür können allenfalls bestehende pneumatische Druckquellen erschlossen werden, wobei der Druckübersetzer trotzdem hohe Presskräfte ermöglicht. Die Steuerung des Systems erfolgt zur Hauptsache über pneumatische bzw. elektro-pneumatische Steuerelemente. Der Medienwandler setzt praktisch nur den pneumatischen Arbeitsdruck in einen gleichen hydraulischen Arbeitsdruck um, welcher jedoch völlig genügt, um über die Presszylinder den Hub der Presswalze zurückzulegen. Das Volumen der Presszylinder kann relativ klein gehalten wer­ den, da die den Hub beeinflussende Druckmittelmenge im Medienwandler gespeichert ist. Der Druckübersetzer muss erst aktiviert werden, wenn die Presswalze zugestellt ist und unter Druck gesetzt werden muss.

Dabei ergibt sich eine besonders vorteilhafte Kombination von Druckübersetzer und Medienwandler, wenn letzterer hydraulikseitig derart an den Sekundärzylinder angeschlos­ sen ist, dass die Anschlussöffnung durch den Druckkolben verschliessbar ist. Auf diese Weise wird beim Aktivieren des Druckübersetzers ein Ausweichen der Hydraulikflüssig­ keit in den Medienwandler verhindert, ohne dass ein zusätz­ liches Steuerorgan im Hydrauliksystem oder eine Arretierung des Kolbens im Medienwandler erforderlich ist. Sobald sich der Druckkolben im Sekundärzylinder verschiebt, wird der Medienwandler vom hydraulischen System abgekoppelt, so dass bei jeder beliebigen Hubposition der Presswalze ein erhöh­ ter Druck auf diese ausgeübt werden kann. Um sicherzustel­ len, dass der Medienwandler für die Zustellung der Press­ walze mit den Presszylindern verbunden ist, wird der Druck­ kolben des Druckübersetzers bei entlastetem Pneumatikzylin­ der vorteilhaft mit einer Feder derart vorgespannt, dass die Austrittsöffnung freigegeben ist.

Die Vorrichtung ist besonders einfach zu steuern, wenn pneumatikseitig ein Mehrwegventil angeordnet ist, mit dem der Druckübersetzer und der Medienwandler alternierend an eine pneumatische Druckquelle anschliessbar sind, bzw. entlüftbar sind. So können mit einem einzigen Steuerorgan an sich bekannter Bauart die verschiedenen Betriebszustände der Vorrichtung ausgewählt werden.

Der Betrieb der Vorrichtung kann dadurch rationalisiert werden, dass an der Presswalze ein Endschalter angeordnet ist, mit dem bei Erreichen einer vorbestimmbaren Presswal­ zenstellung das Mehrwegventil derart betätigbar ist, dass anstelle des Medienwandlers der Druckübersetzer aktiviert wird. Auf diese Weise folgt automatisch der Hubbewegung die eigentliche Belastung der Presswalze mit der vorgesehenen Presskraft, wobei ersichtlicherweise die Begrenzung der Hubbewegung am Endschalter auf einfachste Weise realisiert werden kann.

Weitere Vorteile und Rationalisierungseffekte ergeben sich aus den Patentansprüchen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nach­ stehend genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch Druckübersetzer und Medienwandler mit schematisch dargestelltem Quetschwerk, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Drucksystems, wobei Fig. 2a die Schaltstellung beim Zuführen der Presswalze, Fig. 2b die Schaltstellung bei vollem Pressdruck an der Presswalze, und Fig. 2c die drucklose Schaltstellung zeigt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht ein Quetschwerk 1 aus einer feststehenden Quetschwalze 16 und einer zustellbaren Presswalze 5. Beide Walzen stützen sich an einem Maschinen­ gestell 2 ab, wobei jede Lagerstelle 4 der Presswalze 5 mit der Kolbenstange 15 eines Presszylinders 3 verbunden ist. Die beiden Presszylinder 3 sind über ein hydraulisches Drucksystem aktivierbar. Bei Freigabe der Druckquelle pres­ sen die beiden Presszylinder 3 die Presswalze 5 gegen die Quetschwalze 16 bzw. gegen eine zwischen den beiden Walzen liegende Materialbahn oder ein anderes Pressgut. Vor dem Hinsetzen der Presskraft muss die Presswalze 5 einen Hub H zurücklegen.

Die beiden Presszylinder 3 sind über eine Hydraulikleitung 34 mit einem pneumatisch-hydraulischen Druckübersetzer 6 verbunden. Dieser Druckübersetzer besteht aus einem Pneuma­ tikzylinder 8, in dem ein Kolben 7 pneumatisch verstellbar ist. Die Druckbeaufschlagung des Kolbens 7 erfolgt dabei über eine primäre Pressluftzufuhrleitung 20. Der Kolben 7 ist mit einem Druckkolben 9 verbunden, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Pneumatikkolbens 7. Der Druckkolben 9 ist hydraulikseitig in einem Sekundärzylinder 10 verschiebbar und dient gleichzeitig als Führung des Pneumatikkolbens 7. Bei entlüftetem Pneumatikzylinder 8 wird der Kolben 7 mit dem Druckkolben 9 durch eine Feder 21 in die untere Endlage gepresst. In dieser unteren Endlage wird eine Anschlussöffnung 14 im Sekundärzylinder 10 frei­ gegeben, über welche dieser mit einem Medienwandler 11 verbunden ist. Ersichtlicherweise kann durch die unter­ schiedliche Durchmesserausbildung von Kolben 7 und Druck­ kolben 9 der pneumatische Arbeitsdruck in einen erhöhten hydraulischen Arbeitsdruck umgesetzt werden.

Der Medienwandler 11 besteht aus einem Zylinder 12 mit einem darin verschiebbaren Kolben 13, welcher auf einer Seite über eine sekundäre Pressluftzufuhrleitung 19 beauf­ schlagbar ist. Durch die Aktivierung des Kolbens 13 wird im Zylinder 12 hydraulisches Druckmittel verdrängt, und via Verbindungsleitung 17 und Sekundärzylinder 10 den Press­ zylindern 3 zugeführt. Das hydraulische Druckmittel ist über einen Einfüllstutzen 18 einfüllbar. Mit dem Medien­ wandler 11 wird keine nennenswerte Veränderung des Arbeits­ druckes bewirkt. Der Hydraulikdruck entspricht etwa dem Pneumatikdruck, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel aufgrund der Anordnung der Kolbenstange zur Führung des Kolbens 13 der Hydraulikdruck eher etwas geringer ist als der Pneumatikdruck. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass auch am Medienwandler 11 eine Transformation des Arbeitsdruckes auf ein höheres Druckniveau stattfindet.

Im Gegensatz zum Druckübersetzer 6 besteht die primäre Aufgabe des Medienwandlers 11 jedoch darin, ein verhältnis­ mässig grosses Volumen an hydraulischem Druckmedium zu verdrängen, damit die Presswalze 5 den Hub H zurücklegt. Der etwa dem Pneumatikdruck analoge Hydraulikdruck genügt dabei völlig, um die Presswalze 5 zu verschieben. Sobald die Presswalze 5 den gewünschten Hub zurückgelegt hat, wird die Zufuhr von Pressluft in der sekundären Zufuhrleitung 19 unterbrochen und die Pressluft wird über die primäre Zufuhrleitung 20 dem Pneumatikzylinder 8 des Drucküber­ setzers 6 zugeführt. Der Pneumatikkolben 7 wird dabei gegen die Kraft der Feder 21 nach oben bewegt, so dass der Druck­ kolben 9 tiefer in den Sekundärzylinder eindringt. Dabei wird die Anschlussöffnung 14 verschlossen, so dass die Hydraulikflüssigkeit im Sekundärzylinder 10 nur noch über die Hydraulikleitung 34 in die Presszylinder 3 strömen kann. Da die wirksame Kolbenfläche des Druckkolbens 9 wesentlich kleiner ist als diejenige des Pneumatikkolbens 7, findet eine Transformation des pneumatischen Druckes auf ein entsprechend höheres Druckniveau im hydraulischen Drucksystem statt. Das durch den Druckkolben 9 verdrängte Volumen ist nur noch klein und die Presswalze 5 legt dem­ entsprechend nur noch einen geringen Weg zurück, wenn sie nicht bereits ganz an der Quetschwalze 16 bzw. am Pressgut anliegt. Dafür kann durch den Druckübersetzer 6 in den Presszylindern 3 die gewünschte Presskraft aufgebaut wer­ den.

Beim Entlasten bzw. Absenken der Presswalze 5 wird in der umgekehrten Reihenfolge vorgegangen. Zuerst wird der Pneu­ matikzylinder 8 des Druckübersetzers 6 entlüftet, so dass die Druckkolben/Pneumatikkolben-Kombination unter der Wir­ kung der Feder 21 nach unten bewegt wird. Dabei wird der Hydraulikdruck in den Presszylindern 3 abgebaut und die Presswalze 5 löst sich von der Quetschwalze 16 bzw. vom Pressgut. Kurz vor Erreichen der Grundstellung des Druck­ kolbens 9 wird auch die Anschlussöffnung 14 im Sekundär­ zylinder 10 freigegeben. Wird nun auch noch der Zylinder 12 des Medienwandlers 11 entlüftet, strömt die Hydraulikflüs­ sigkeit unter dem Gewicht der Presswalze 5 aus den Press­ zylindern 3 über die Hydraulikleitung 34, den Sekundär­ zylinder 10 und die Verbindungsleitung 17 in den Medien­ wandler 11, so dass dessen Kolben 13 nach unten verschoben wird.

In den Fig. 2a bis 2c ist der gesamte Schaltvorgang nochmals schematisch dargestellt, wobei nachstehend noch auf ein paar Besonderheiten der Steuerung des Drucksystems hingewiesen werden soll. Wie in Fig. 2a dargestellt, ist pneumatikseitig ein Mehrwegventil 22 angeordnet, welches von einer pneumatischen Druckquelle 23 gespeist wird. Die Steuerung des Mehrwegventils 22 erfolgt über einen Betriebsartenschalter 30. Wird der Betriebsartenschalter 30 auf "Presswalze zustellen" gestellt, so erhält der Elektro­ magnet 24 a einen Impuls und das Mehrwegventil 22 nimmt die in Fig. 2a dargestellte Position ein. Dabei wird der Medienwandler 11 über eine Drossel 26 mit Druckluft beauf­ schlagt. Mittels der Drossel 26 kann die Hubgeschwindigkeit eingestellt werden. Die Hubbewegung der Presswalze 5 dauert so lange, bis durch den Anschlag 29 der Endschalter 25 betätigt wird. Der Anschlag 29 ist dabei so verstellbar, dass der Hub H eingestellt werden kann.

Am Ende der Hubbewegung ist der Quetschenspalt 35 zwischen der Presswalze 5 und der Quetschwalze 16 ca. 2 bis 3 mm breit, so dass die eine Walze mit dem dazwischenliegenden Gewebe die andere Walze nicht berührt und eine Beschädigung der weichgummierten Walzenoberfläche ausgeschlossen ist. Durch die Betätigung des Endschalters 25 wird die Stromzu­ führung zum Magnet 24 a unterbrochen und der Magnet 24 b am Mehrwegventil 22 wird erregt. Der dadurch ausgelöste Betriebszustand ist in Fig. 2b dargestellt. Anstelle des Medienwandlers 11 wird jetzt der Druckübersetzer 6 mit Pressluft beaufschlagt, wobei der gewünschte Pressdruck an einem Druckregelventil 27 eingestellt werden kann. Ein Manometer 28 dient zur Kontrolle des eingestellten Druckes. In dieser Position erfolgt der eigentliche Krafthub, d.h. die Presswalze 5 wird unter dem gewünschten Druck an die Quetschwalze 16 gepresst. In die Hydraulikleitung 34 ist ein Druckwächterschalter 31 und ein Ueberdruckschalter 32 eingebaut. Der Druckwächterschalter 31 gibt den Start der gesamten Anlage erst dann frei, wenn ein minimaler Quetsch­ druck erreicht ist. Dagegen dient der Ueberdruckschalter 32 dazu, Beschädigungen an einzelnen Maschinenelementen, wie z.B. Walzenzapfen, Lager, Walzenbeschichtung usw., zu ver­ hindern, wenn aufgrund von Störungen in der Drucksteuerung ein Ueberdruck im hydraulischen Drucksystem entstehen sollte.

Erfolgt ein Maschinenstillstand, dann wird die Presswalze 5 vorerst unter Presskraft gehalten. Die Walzentätigkeit wird jedoch von einem Zeitschalter 33 überwacht, welcher den Betriebsartenschalter 30 umstellt, sobald der Walzenstill­ stand eine bestimmte Zeit dauert. Die gewünschte Zeitverzö­ gerung kann am Zeitschalter 33 eingestellt werden. Der Zeitschalter 33 schaltet die Anlage wieder auf den Betriebszustand gemäss Fig. 2a um, wobei die Presswalze 5 nicht mehr angepresst wird.

Soll die Presswalze 5 vollständig abgesenkt werden, wird der Betriebsartenschalter 30 auf die Position "Presswalze absenken" gestellt. Dabei wird keiner der beiden Magnete 24 a und 24 b erregt und die sekundäre Pressluftzufuhrleitung 19 wird entlüftet. Dadurch kann die Presswalze 5 wie beschrieben wieder ihre Grundstellung einnehmen. Der Betriebsartenschalter 30 ist als eigentliche Steuereinheit mit verschiedenen zusätzlichen Steuermöglichkeiten ausge­ bildet, welche im Schema nicht dargestellt sind. So kann beispielsweise der Druckwächterschalter 31 ausgeschaltet werden, um die Anlage zum Einziehen einer Stoffbahn zwi­ schen die Walzen oder für irgendwelche Revisionsarbeiten auch bei einem Betriebszustand ohne Pressdruck gemäss Fig. 2a in Betrieb nehmen zu können. Der Betriebsartenschalter 30 kann beispielsweise die Mehrwegventile mehrerer Quetsch­ werke ansteuern.

Ersichtlicherweise ist die Vorrichtung nicht auf den Ein­ satz bei textilen Breitbehandlungsanlagen beschränkt. Die Vorrichtung kann vielmehr überall dort eingesetzt werden, wo eine Presswalze zugestellt und unter Druck gesetzt werden muss. Dabei ergeben sich Einsatzmöglichkeiten in der Drucktechnik, bei Walzwerken, Mühlen usw.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Ansteuern der Presszylinder (3) an den Lagerstellen (4) einer Presswalze (5) an Quetschwerken (1) oder dergleichen, wobei die Presszylinder mit einem hydraulischen Drucksystem beaufschlagbar sind und der hydraulische Arbeitsdruck über ein pneumatisches Druck­ system mit einem Doppelkolben-Druckübersetzer (6) akti­ vierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrauli­ sche Drucksystem neben dem Druckübersetzer (6) an einen Medienwandler (11) angeschlossen ist, der einen Zylin­ der (12) mit einem darin verschiebbaren Kolben (13) aufweist, welcher pneumatisch beaufschlagbar ist, wobei das verdrängbare Zylindervolumen hydraulikseitig grös­ ser ist als dasjenige im hydraulikseitigen Sekundär­ zylinder (10) des Druckübersetzers.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienwandler (11) hydraulikseitig derart an den Sekundärzylinder (10) des Druckübersetzers ange­ schlossen ist, dass die Anschlussöffnung (14) durch den Druckkolben (9) im Sekundärzylinder verschliessbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (9) des Druckübersetzers (6) bei entlastetem Pneumatikzylinder (8) mit einer Feder (21) derart vorgespannt ist, dass die Anschlussöffnung (14) freigegeben ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass pneumatikseitig ein Mehrwegventil (22) angeordnet ist, mit dem der Druckübersetzer (6) und der Medienwandler (11) alternierend an eine pneuma­ tische Druckquelle (23) anschliessbar sind, bzw. ent­ lüftbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Presswalze (5) ein Endschalter (25) ange­ ordnet ist, mit dem bei Erreichen einer vorbestimmbaren Presswalzenstellung das Mehrwegventil (22) derart betä­ tigbar ist, dass anstelle des Medienwandlers (11) der Druckübersetzer (6) pneumatisch aktivierbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zum Medienwandler (11) führenden pneumati­ schen Druckleitung (19) eine Drossel (26) zum Einstel­ len der Zustellgeschwindigkeit angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zum Druckübersetzer (6) führenden pneumati­ schen Druckleitung (20) ein Druckregelventil (27) zum Einstellen der Presskraft angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrwegventil (22) mit einem Zeitschalter (33) verbunden ist, mit dem es in Abhängigkeit der Walzen­ tätigkeit in eine andere Betriebsstellung schaltbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im hydraulischen Drucksystem wenigstens ein druckempfindlicher Schalter (31, 32) für die Abgabe druckabhängiger Steuerimpulse angeordnet ist.

10. Verfahren für die hydraulische Betätigung der Presszylinder (3) an den Lagerstellen (4) einer Press­ walze (5) an Quetschwerken (1) oder dergleichen, wobei der hydraulische Arbeitsdruck über ein pneumatisches Drucksystem mit einem Doppelkolben-Druckübersetzer aktiviert wird, insbesondere mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellung der Presswalze (5) unter einem Zustelldruck mit einem an die Presszylinder (3) angeschlossenen Medienwandler (11) erfolgt, wobei pneumatischer Arbeitsdruck in hydraulischen Arbeitsdruck umgewandelt wird, und dass beim Erreichen einer vorbestimmbaren Presswalzenstel­ lung der Medienwandler (11) abgekoppelt wird und auf die Presszylinder (3) mit dem Druckübersetzer (6) ein Pressdruck ausgeübt wird, der höher ist als der Zustelldruck, wobei ein pneumatischer Arbeitsdruck in einen erhöhten hydraulischen Arbeitsdruck umgewandelt wird.