DE4126143C2 - Bandpresse mit regelbarer Spannung ihres Druckbandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bandpresse zum kontinuierlichen Glätten oder Prägen der Oberfläche von Boden- und Wandbelägen mit einem Maschinengestell, an welchem eine beheizte Zentral­ walze und dieser benachbart zwei Umlenkwalzen drehbar gelagert sind, welche ein endloses Druckband mit großem Umschlingungs­ winkel um die beheizte Zentralwalze führen, wobei das Druckband weiter durch eine drehbar im Gestell gelagerte Spannwalze geführt ist, die in Lagerböcken gelagert ist, welche zur Verän­ derung der Spannung des Druckbandes über kraftgetriebene Antriebseinheiten im Gestell verschieblich gelagert sind und wenigstens eine der Walzen drehangetrieben ist.

Bei solchen Bandpressen wird die zu bearbeitende Materialbahn zwischen der Zentralwalze und dem Druckband hindurchgeführt, wobei die Spannung mit der die zu behandelnde Bahn vom Druck­ band gegen die Zentralwalze gedrückt wird, mit Hilfe der Spann­ walze eingestellt wird. Um eine gleichmäßige Flächenqualität in der zu behandelnden Bahn zu erreichen, muß die Druckverteilung über die Bahnfläche und dementsprechend auch über die Breite des Druckbandes möglichst gleichmäßig sein. Bei den bekannten, für diesen Einsatzzweck bestimmten Bandpressen (US-PS 2 442 443) wird die Bandspannung durch Beaufschlagung von an ver­ schieblich im Maschinengestell gelagerten Lagerböcken für eine Spannrolle angreifenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten mit einem Hydraulikmedium erzeugt, wobei die Höhe der Bandspan­ nung durch Veränderung des Drucks im Hydraulikmedium steuerbar ist. Da die hydraulischen Zylinder in aller Regel von einer gemeinsamen Druckquelle mit dem Druckmittel beaufschlagt wer­ den, ist eine individuelle Regelung der beiden gegenüberliegen­ den Seiten der Spannwalze durch differenzierte, d. h. erforder­ lichenfalls auch unterschiedliche Druckbeaufschlagung von Hydraulikzylindern nicht angegeben. Aus fertigungstechnischen Gründen ist bei den Druckbändern aber auch mit ungleichmäßigen Dehnungen aufgrund unterschiedlichen Materialgefüges zu rech­ nen, so daß es vorkommen kann, daß eine Seite des Druckbands bereits über einen bestimmten Schwellenwert hinaus gespannt ist, während die andere Seite noch locker ist. Diese ungleich­ mäßige Druckbandspannung würde zu einer ungleichmäßigen Druck­ verteilung auf das zu behandelnde Belagmaterial führen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Bandpresse der hier in Frage stehenden Art zur Verfügung zu stellen, welche den Aufbau einer bisher unerreicht gleichmäßi­ gen Spannungsverteilung im Druckband und damit eine verbesserte Flächenqualität in dem behandelten Material ermöglicht.

Ausgehend von einer Bandpresse der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß werden die Stellbewegungen der beiden Positionierantriebe so genau gesteuert, daß ein gleichmäßiges Spannungsprofil über die Gesamtbreite des Druckbandes erhalten wird. Während des Span­ nens des Druckbandes ändert sich die Hubbewegung der beiden Hubspindeln relativ deutlich, so daß sich entsprechend deut­ liche Meßsignale (Weglängenänderungen) ableiten und in genaue Stellbefehle an den beiden Antrieben umsetzen lassen. Nach dem Straffen des Druckbandes ist die Weglängenänderung relativ gering, jedoch die Kraftänderung (Druck- oder Zugkräfte an den beiden Hubspindeln) relativ deutlich. Dementsprechend stark sind auch die Kraftdifferenzen bei Fehlabgleich der über die beiden Positionierantriebe in die Spannwalze eingeführten Kräfte. Die erfindungsgemäß vorgesehene zweistufige und differenzierte Möglichkeit der Verstellung der Spannwalze an den gegenüberliegenden Enden erlaubt also die angestrebte gleichmäßige Druckverteilung vom Druckband auf das bahnförmige Bandmaterial und führt somit zu entsprechend hochwertigen Arbeitsergebnissen, wobei beim Abgleich der Kräfte über die Positionierantriebe unter ungünstigen Umständen auftretende Schieflagen der Spannwalze und ein hieraus resultierendes Schieflaufen des Druckbandes durch die in Abhängigkeit von Weglängendifferenz angesteuerte Band-Steuerwalze ausgeglichen wird.

Die Ausbildung der für die beschriebenen Regelfunktionen vorge­ sehenen Regelanordnung ist relativ unkritisch. Die Regelanord­ nung, welche die Regelabweichung zwischen Spannungs-Sollwert im Druckband und Spannungs-Istwert (abgeleitet aus den über die Positionierantriebe in die Spannwalze eingeführten Gesamtkräf­ ten) ist relativ unkritisch und kann im Prinzip bekannte Ausfüh­ rung sein. Beide Positionierantriebe können parallel zueinander gesteuert und zum Ausgleich einer relativen Regelabweichung gleichzeitig korrigiert werden. Alternativ kann aber auch einer der beiden Positionierantriebe als Führungsantrieb geschaltet sein, dem der andere Positionierantrieb nachgesteuert bzw. - geregelt wird.

Die beiden Hubspindeln wirken dabei in erfindungsgemäßer Ausge­ staltung zweckmäßig auf je einen Spannwalzen-Lagerbock, wobei jeder Lagerbock kulissenartig in gestellfesten Führungen geführt ist und zwischen Lagerbock und Führung Mittel zur Spielaufhebung vorgesehen sind, die in bevorzugter Weiterbil­ dung der Erfindung Federn aufweisen, welche mit einer etwa rechtwinklig zur Hubachse und zur Spannwalzen-Drehachse gerich­ teten Federkraft auf jeden Lagerbock einwirken.

Besonders exakte Stellgrößenänderungen lassen sich in Weiter­ bildung der Erfindung dadurch erreichen, daß jeder Positionier­ antrieb einen magnetisch erregten Drehstrom-Positionier- Antriebsmotor, ein Untersetzungsgetriebe, eine Bremse und einen Impulsgeber aufweist. Jede Hubspindel läuft vorzugsweise in einem Ölbad.

Zwischen jeder Hubspindel und dem Stützlager der Spannwalze ist vorzugsweise eine Überlastsicherung zur Begrenzung der vom Positionierantrieb auf die Spannwalze übertragenen Kräfte ein­ gebaut. Diese Überlastsicherung kann wenigstens ein Federpaket aufweisen, dessen Federkraft auf die maximale Spannkraft bezo­ gen ist und das bei Überschreiten der Federkraft einen vorgege­ benen Entspannungsweg freigibt. Alternativ oder zusätzlich kann zur Überlastsicherung aber auch wenigstens eine Sollbruchstelle vorgesehen sein, an der eine Druckentlastung stattfindet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht auf eine Bandpresse, an der die Erfindung realisiert ist; und

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die wesentlichen Komponenten der Druckband-Regelungsanordnung.

Die in Fig. 1 dargestellten Kom­ ponenten einer Bandpresse sind im Prinzip bekannt. Sie sind an einem gemeinsamen Maschinengestell 7 montiert. Das Druckband 1 um­ schlingt mit jeweils großen Umschlingungswinkeln die freilau­ fende Umlenkwalze 4, die beheizte Zentralwalze 2, die angetrie­ bene Umlenkwalze 3 und läuft über eine verstellbare Bandsteuer­ walze 8 und die Spannwalze 5 zurück zur Umlenkwalze 4. Die Be­ lagbahn 6 läuft etwa im Spalt zwischen den Walzen 4 und 2 auf das Druckband 1 auf und folgt, angedrückt durch das Druckband 1, einem wesentlichen Teil des Umfangs der Zentralwalze 2. Der Auslauf des gewalzten Produkts befindet sich jenseits der ange­ triebenen Umlenkwalze 3.

Die Spannwalze 5 ist an beiden Stirnseiten in Hauptlagern 11 drehbar gelagert. Jedes Lager 11 ist in einem Lagerbock 12 gehaltert, der in einer gestellfesten Führung 13 entlang einer Hubachse 14 im wesentlichen rechtwinklig zur Drehachse der Spannwalze 5 beweglich geführt ist. Die Lage und der Bewegungs­ hub des Lagers 11 werden von einem Positionierantrieb 15 be­ stimmt, der an einem gestellfesten Widerlager angreift und über ein bei der Erfindung als Hubspindel 16 ausgebildetes Stell­ glied den Lagerbock 12 an einem Ende der Spannwalze 5 kulissen­ artig bewegen kann.

Das Hauptlager 11 und die übrigen der Verstellung der Wal­ zen 5 dienenden Komponenten sind auf der in der Zeichnung un­ sichtbaren analogen Seite entsprechend. Es gibt also einen wei­ teren Positionierantrieb 15, der über eine Hubspindel 16, einen Lagerbock 12 und ein Hauptlager 11 auf das gegenüberliegende Ende der Welle der Spannwalze 5 einwirkt und dessen Lage be­ stimmt.

In der Teildarstellung gemäß Fig. 2 ist nur derjenige Teil des Maschinengestells 7 dargestellt, der die Druckband-Spann- Vorrichtung trägt.

Jeder Positionierantrieb 15 ist in dem beschriebenen Aus­ führungsbeispiel ein permanentmagnetisch erregter Drehstrom-Po­ sitionierantriebsmotor mit angebauter Bremse und angebautem Im­ pulsgeber. An die Motor-Abtriebswelle schließt sich ein Über­ tragungszug an, bestehend aus einem Untersetzungsgetriebe und der in Richtung der Hubachse 14 (Doppelpfeil A) sehr exakt und kontinuierlich verstellbaren Hubspindel 16. Die Hubspindel 16 hat ein in einem Ölbad laufendes Hubspindelelement. Die Hub­ spindel 16 greift über eine Druckmeßdose 20 am Lagerbock 12 an. Zwischen Druckmeßdose 20 und Hauptlager 11 ist eine Federanord­ nung 21 mit zwei in Reihe geschalteten Federpaketen eingebaut. Die Federkraft der Federanordnung 21 ist nur wenig höher einge­ stellt als die zum Spannen des Druckbands 1 von der Spindel 16 maximal auf das Hauptlager 11 zu übertragende Spannkraft. Die Federanordnung 21 dient als Überlastsicherung und gibt bei Überschreiten ihrer voreingestellten Federkraft den zwischen den beiden in Reihe geschalteten Federpaketen verfügbaren Weg sprungartig frei. Bei eventuellen Verdickungen des zu behan­ delnden Bahnmaterials (Bahn 6 in Fig. 1) oder Einschlüssen kleiner Fremdkörper zwischen Walzen und Druckband 1 nimmt die Druckbandspannung kurzfristig und sprungartig zu, und derartige Überdrücke können durch die Federanordnung 21 zur Vermeidung von Beschädigungen der gesamten Spannvorrichtung im Rahmen des zwischen den Federn verfügbaren Weges aufgefangen werden. Reicht der freigegebene Weg zwischen den Federpaketen zum Aus­ gleich des Überdrucks im Übertragungszug (16, 20, 21, 12) nicht aus, so werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Sollbruchstellen 22 aktiviert, die zwischen dem Maschinenge­ stell 7 und dem Übertragungszug angeordnet sind.

Für die Genauigkeit der Walzenverstellung und -einstellung ist es wichtig, daß das unvermeidbare Spiel in den parallelen Führungen 13 der beiden Lagerböcke 12 aufgehoben und jeder La­ gerbock verkantungsfrei zur Hubachse 14 parallel geführt ist. Zu diesem Zweck ist zwischen den Führungen und Lagerböcken bei dem beschriebenen Beispiel eine Federanordnung vorgesehen, wel­ che den Lagerbock quer zur Hubachse 14 und zur Drehachse der Spannwalze 5 vorspannt.

An jedem Lagerbock 12 ist ein Mitnehmer 24 angeordnet, des­ sen Stellung von dem Meßfühler eines digitalen elektronischen Wegmeßsystems 25 abgetastet wird. Wie oben gesagt, ist jedem Positionierantrieb 15 ein eigenes Druckmeßsystem und Wegmeßsy­ stem zugeordnet, so daß die Position der beiden Spannwalzen­ hauptlager 11 durch jeweils ein Wegmeßsystem 25 und die auf das Hauptlager an den beiden Spannwalzenenden von den Antrieben übertragenen Kräfte über separate Druckmeßdosen 20 unabhängig voneinander erfaßt werden.

Bei Beginn eines Arbeitszyklus wird zunächst mit Hilfe ei­ nes in der Zeichnung nicht dargestellten Digitalschalters ein gewünschter Banddruck vorgewählt. Dieser Banddruck entspricht dem zu erreichenden und aufrechtzuerhaltenden Spannungssollwert im Druckband. Nach Start der Spannwalzenverstellanordnung ver­ schieben die beiden Positionierantriebe 15 über die Hubspindel 16 die beiden Hauptlager 11 der Spannwalze 5 in Richtung "spannen" des Pfeils A. Diese Verschiebebewegung erfolgt durch beide Antriebe und die nahezu toleranzlosen Übertragungskompo­ nenten sehr genau synchron und wird mit Hilfe der beiden Weg­ meßsysteme 25 laufend überwacht; bei Wegdifferenzen wird ein erstes Regelsignal erzeugt, welches die Positions- und Wegdif­ ferenzen auf beiden Seiten der Drehachse der Spannwalze 5 auf Null zu bringen sucht. Während dieser ersten Regelungsphase ist die Spannwalze 5 praktisch unbelastet, da das Band 1 noch nicht gespannt bzw. noch nicht gedehnt ist. Ist die Bandlose aufge­ nommen und das Druckband gedehnt, baut sich in den Druckmeßdo­ sen 20 ein Druck auf, während die weitere Wegänderung gering ist. Ein elektronischer Vergleich findet statt, und bei Errei­ chen eines zweiten einstellbaren Kraftschwellenwertes in der Druckmeßdose 20 wird das Regelsystem auf Kraft- bzw. Druckrege­ lung umgeschaltet. Bei weiterem Druckaufbau werden die Drücke auf beiden Seiten der Spannwalze 5 von den beiden Druckmeßdosen 20 laufend überwacht, mit dem vorgegebenen Drucksollwert ver­ glichen und zu einem zweiten Regelsignal verarbeitet. Dieses druckabhängige zweite Regelsignal dient zum Abgleich der Drücke in beiden Druckmeßdosen während die Spannung im Druckband bzw. dessen Druck auf den vorgegebenen Sollwert geregelt wird.

Dieses kombinierte Weg- und Kraftmeßsystem gewährleistet eine genau achsparallele Verstellung der Spannwalze 5 und eine gleichmäßige Spannungsverteilung im Druckband 1 und damit eine gleichmäßige Druckverteilung auf das zu behandelnde Bahn- bzw. Belagmaterial 6.

Bei starken Dehnungsunterschieden und zeitweiser Entlastung einer Seite des Druckbandes schaltet das Regelungssystem auf der gedehnten Seite des Druckbandes automatisch auf Weglängen­ regelung um. Die an den auf der gedehnten Seite des Bandes vor­ gesehenen Lagerbock angeschlossene Hubspindel 16 wird betätigt, bis sich der Druck im zugehörigen Druckmeßsystem 20 aufbaut. Danach erfolgt die Umschaltung auf Druckregelung. Die Spann­ walze 5 wird bei dieser Verstellung schiefgesetzt. Über die Wegmeßsysteme 25 wird die Wegdifferenz gemessen. Die schiefge­ stellte Walze hat einen Schieflauf des Druckbandes 1 zur Folge, der mit Hilfe der in Fig. 1 gezeigten Bandsteuerwalze 8 kom­ pensiert werden kann. Zu diesem Zweck ist die Bandsteuerwalze 8 so an das Wegmeßsystem 25 angebunden, daß die Kompensation mit Hilfe der Bandsteuerwalze in Abhängigkeit von dem aus den Weg­ meßsystemen 25, 25 aufgrund der Weglängendifferenz ermittelten Schrägstellungsfehler vorgenommen wird.

Claims (8)

1. Bandpresse zum kontinuierlichen Glätten oder Prägen der Oberfläche von Boden- und Wandbelägen mit einem Maschinenge­ stell, an welchem eine beheizte Zentralwalze und dieser benach­ bart zwei Umlenkwalzen drehbar gelagert sind, welche ein end­ loses Druckband mit großem Umschlingungswinkel um die beheizte Zentralwalze führen, wobei das Druckband weiter durch eine drehbar im Gestell gelagerte Spannwalze geführt ist, die in Lagerböcken gelagert ist, welche zur Veränderung der Spannung des Druckbandes über kraftgetriebene Antriebseinheiten im Ge­ stell verschieblich gelagert sind, wobei wenigstens eine der Walzen drehangetrieben ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Lagerbock (12) der Spannwalze (5) an einer Hubspindel (16) abgestützt ist, deren Hubachsen (14) parallel zueinander und im wesentlichen radial zur Spannwalzen-Achse verlaufen;
daß die Hubspindeln von unabhängig betätigbaren elektrischen Positionier-Antriebsmotoren (15) angetrieben sind;
daß ein erster Regelkreis mit zwei Meßgeräten (25) zur se­ paraten Erfassung der von den beiden Hubspindeln übertragenen Weglängen und einem mit den Weglängen-Meßwerten beaufschlagten Regler zur Entwicklung eines ersten Regelsignals in Abhängig­ keit von der Weglängendifferenz vorgesehen ist, wobei das erste Regelsignal zur Stellgrößenkorrektur wenigstens eines der Posi­ tionier-Antriebsmotoren in einer ersten Verstellphase aktivier­ bar ist;
daß ein zweiter Regelkreis mit zwei Kraftmeßgeräten (20) zur separaten Erfassung der über die beiden Hubspindeln (16) auf die Spannwalze (5) übertragenen Kräfte und einem mit den Kraft­ meßwerten beaufschlagten Regler zur Entwicklung eines zweiten Regelsignals in Abhängigkeit von der Kraftdifferenz vorgesehen ist, wobei das zweite Regelsignal in einer an die erste Spann­ walzenverstellphase anschließenden Phase zur Stellgrößenkorrek­ tur wenigstens eines der Positionierantriebsmotoren (15) akti­ vierbar ist;
daß eine Umschalteinrichtung zur Phasenumschaltung mit den Kraftmeßgeräten (20) gekoppelt ist und kraftabhängig vom ersten auf das zweite Regelsignal umschaltet; und
daß eine Bandsteuerwalze (8) mit dem Druckband (1) in Wirkver­ bindung steht, die zur Korrektur eines Schieflaufs der Spannwalze (5) vorgesehen und in Abhängigkeit von der Weglängendifferenz steuerbar ist.

2. Bandpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je­ der Lagerbock kulissenartig in gestellfesten Führungen (13) geführt ist und daß zwischen Lagerbock und Führung Mittel zur Spielaufhebung vorgesehen sind.

3. Bandpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spielaufhebungsmittel Federn aufweisen, die mit einer etwa rechtwinklig zur Hubachse (14) und zur Spannwalzendrehachse gerichteten Federkraft auf jeden Lagerbock (12) einwirken.

4. Bandpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Positionierantrieb (15) einen magnetisch erregten Drehstrom-Positionierantriebsmotor, ein Untersetzungs­ getriebe, eine Bremse und einen Impulsgeber aufweist.

5. Bandpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Hubspindel (16) in einem Ölbad läuft.

6. Bandpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen jeder Hubspindel (16) und dem zugehöri­ gen Stützlager (11) der Spannwalze (5) eine Überlastsicherung (21) zur Begrenzung der vom Positionierantrieb (15) auf die Spannwalze übertragenen Kräfte eingebaut ist.

7. Bandpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastsicherung wenigstens ein Federpaket (21) aufweist, des­ sen Federkraft auf die maximale Spannkraft bezogen ist und das bei Überschreiten der Federkraft einen vorgegebenen Entspan­ nungsweg freigibt.

8. Bandpresse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überlastsicherung wenigstens eine Sollbruchstelle (22) vorgesehen ist.