DE4431594C2 - Deflection-controllable roller - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine durchbiegungssteuerbare Walze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a deflection controllable Roller according to the preamble of claim 1.
Eine solche Walze ist aus DE-PS 27 36 656 bekannt. Hier weist jedes Drosselventil einen Ventilschieber auf, der einerseits von der Kraft eines Elektromagneten und an dererseits vom Druck im Druckraum des Stützelements belastet ist. Jeder Elektromagnet ist über Signallei tungen, welche den jeweils benötigten Magnetstrom füh ren, mit einem außen angeordneten Steuergerät verbun den. In einer Längsbohrung des den Walzenmantel durch setzenden Trägers ist ein erstes durchgehendes Rohr, das als Druckmittel-Zuleitung dient, und ein zweites durchgehendes Rohr, das als Kanal für die Signalleitun gen dient, sowie für jedes Stützelement ein Ventilblock für das Drosselventil mit zugehörigem Elektromagneten angeordnet. Bei dieser Konstruktion benötigt man eine Vielzahl von Signalleitungen, die alle einen ausrei chend großen Querschnitt haben müssen, um den Strom für den Elektromagneten zu führen. Außerdem ist außerhalb der Walze für jeden Elektromagneten eine Stromregelung erforderlich, die einen erheblichen Aufwand darstellt und beim Auftreten von Leckströmen nicht sicherstellt, daß der Elektromagnet die gewünschte Kraft erzeugt.Such a roller is known from DE-PS 27 36 656. Here each throttle valve has a valve spool that on the one hand by the force of an electromagnet and on on the other hand from the pressure in the pressure chamber of the support element is burdened. Every electromagnet is over signal wire lines which carry the required magnetic current ren, connected to an external control unit the. In a longitudinal bore through the roll shell setting beam is a first continuous tube, that serves as a pressure medium supply line, and a second one continuous tube that acts as a channel for the signal line gene serves, as well as a valve block for each support element for the throttle valve with associated electromagnet arranged. With this construction you need one Plenty of signal lines, all of which are sufficient must have a large cross-section in order to have the current for to lead the electromagnet. It is also outside current control for each electromagnet required, which represents a considerable effort and does not ensure if leakage currents occur, that the electromagnet generates the desired force.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch biegungssteuerbare Walze der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die den Bedürfnissen der Praxis noch besser angepaßt ist und insbesondere einen geringeren Aufwand erfordert und trotzdem mit hoher Genauigkeit arbeitet.The invention is based on the object bend-controllable roller of the type described in the introduction specify which practice needs better is adapted and in particular less effort required and still works with high accuracy.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Sämtliche Steuerbefehle können über den allen Stellvorrichtungen gemeinsamen Bus ge leitet werden, weil die Auswerteschaltungen eine ent sprechende Auswahl anhand der Adresse treffen. Der Lei tungsaufwand ist daher erheblich reduziert. Im einfach sten Fall genügt eine einzige Versorgungsleitung und bei serieller Datenzufuhr eine einzige Datenleitung (mit entsprechender Rückleitung über geerdete Maschinentei le). Entsprechend gering ist der Aufwand bei der Her stellung und bei eventuellen Reparaturen. Da die Steu erbefehle als Binärzeichen übertragen werden, werden sie unverfälscht von der jeweiligen Auswerteschaltung aufgenommen. Dies ergibt eine hohe Sicherheit dafür, daß die gewünschten Stelldaten am Empfangsort korrekt vorliegen.This object is achieved by the features of claim 1 solved. All control commands can over the bus common to all actuators be conducted because the evaluation circuits ent Make a meaningful selection based on the address. The lei effort is therefore significantly reduced. Im simple In the best case, a single supply line is sufficient serial data feed a single data line (with appropriate return line via grounded machine part le). The effort involved in manufacturing is correspondingly low position and possible repairs. Since the tax commands are transmitted as binary characters it is unadulterated by the respective evaluation circuit added. This provides a high level of security for that the desired control data at the receiving location is correct available.
Die digitale Arbeitsweise führt zu ei ner inkrementellen, also stufenweisen Verstellung der Stellvorrichtung. Auch dies unterstützt die Arbeitsge nauigkeit. Die Sprünge bei der Verstellung der Stell vorrichtung können so klein gehalten werden, daß sich dies bei der Druckfestlegung im Stützelement praktisch nicht bemerkbar macht. The digital way of working leads to ei ner incremental, i.e. gradual adjustment of the Actuator. This also supports the Arbeitsge accuracy. The leaps in adjusting the position device can be kept so small that this is practical when setting the pressure in the support element not noticeable.
Bei der Verwendung eines Reglers in der Auswerteschal tung gemäß Anspruch 2 führen die als Stelldaten zuge führten Soll-Druck-Daten auf einfache Weise zum ge wünschten Druck im Stützelement.When using a controller in the evaluation scarf tion according to claim 2 lead as control data led to target pressure data in a simple manner wanted pressure in the support element.
Der Druckspeicher nach Anspruch 3 ist zweckmäßig, um Druckspitzen zu vermeiden, wie sie insbesondere bei rascher Verstellung der Stellvorrichtung auftreten kön nen.The pressure accumulator according to claim 3 is useful to Avoid pressure peaks, as in particular rapid adjustment of the adjusting device can occur nen.
Hierfür genügen einfache Konstruktionen, wie Anspruch 4 lehrt.Simple constructions such as claim 4 are sufficient for this teaches.
Anspruch 5 schützt eine bevorzugte Ausführungsform. Mit nur acht Sperrventilen kann man den Durchfluß auf 256 verschiedene Werte einstellen. Da lediglich einzelne Sperrventile betätigt werden, ergibt sich eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb.Claim 5 protects a preferred embodiment. With only eight check valves can reduce the flow to 256 set different values. Since only a few Check valves are operated, there is a high Reliability in operation.
Bei der ebenfalls bevorzugten Ausführungsform nach An spruch 6 wird als Stellvorrichtung ein Schrittmotor verwendet, der in Abhängigkeit von der Anzahl der ihm zugeführten Impulse bestimmte Stellungen einnimmt. Auch auf diese Weise ergeben sich daher definierte Verhält nisse. Der Schrittmotor arbeitet in Verbindung mit dem federbelasteten Kolben als Regler, der den Ventilschie ber in solche Lagen bringt, daß im Stützelement der gewünschte Solldruck herrscht.In the likewise preferred embodiment according to An Say 6 is a stepper motor as an actuator used depending on the number of him supplied impulses occupies certain positions. Also in this way, defined relationships result nits. The stepper motor works in conjunction with the spring-loaded piston as a regulator that controls the valve slide About brings in such positions that in the support element desired set pressure prevails.
Der radial einsetzbare Steuerblock nach Anspruch 7, der an der Außenseite ein Stützelement trägt und weitere für die Betätigung dieses Stützelements erforderliche Bauteile aufnimmt, stellt eine für sich handhabbare Baueinheit dar, die, unabhängig von den anderen Stütz elementen aus- und eingebaut werden kann. Auch dies erleichtert die Montage und eventuelle Reparaturarbei ten. The radially insertable control block according to claim 7, the carries a support element on the outside and others required for the actuation of this support element Receives components, provides a manageable Structural unit which, regardless of the other support elements can be removed and installed. This too facilitates assembly and possible repair work ten.
Durch Verwendung eines Zwischenträgers nach Anspruch 8 lassen sich sowohl die allen Stützelementen gemeinsamen Teile, wie Druckmittel-Zuleitung und Bus, als auch die jedem Stützelement zugeordneten Baueinheiten leicht montieren und demontieren.By using an intermediate carrier according to claim 8 both the support elements can be shared Parts, such as pressure medium supply and bus, as well as the units assigned to each support element easily assemble and disassemble.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below in the drawing illustrated preferred embodiments explained. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine er findungsgemäße Walze, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a roll according to he invention,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer ein Stütz element tragenden Baueinheit und Fig. 2 shows a first embodiment of a support element supporting unit and
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform. Fig. 3 shows a second embodiment.
Gemäß Fig. 1 ist ein Walzenmantel 1 unter Zwischen schaltung von Baueinheiten 2 auf einem den Mantel durchsetzenden Träger 3 abgestützt. Der Träger ist in seinen Lagern 4 und 5 drehfest gehalten. Der Innenraum 6 des Mantels 1 ist an den Enden nach außen hin abge dichtet, was nicht im einzelnen veranschaulicht ist.Referring to FIG. 1, a roll shell 1 is the interposition of units 2 on a the sheath passing through carrier 3 supported. The carrier is held in its bearings 4 and 5 rotatably. The interior 6 of the jacket 1 is sealed at the ends towards the outside, which is not illustrated in detail.
Der Träger wird von einer Druckmittelzuleitung 7 durch setzt, die über Zweigleitungen 8 mit jeder einzelnen Baueinheit 2 verbunden ist. Das Druckmittel, in der Regel Öl, wird von einer Druckquelle 9 mit konstantem, einstellbarem Druck zugeführt. Des weiteren wird der Träger 3 von einem allen Baueinheiten 2 gemeinsamen Bus 10 durchsetzt, der mit einem außen angeordneten Steuer gerät 11 verbunden ist. Der Bus 10 besitzt mindestens eine Versorgungsleitung 12, über die von einem Versor gungsteil 13 des Steuergeräts elektrische Energie zu den einzelnen Baueinheiten geführt wird, und mindestens eine Datenleitung 14, die Steuerbefehle in Form von Binärzeichen von einem Befehlsteil 15 des Steuergeräts 11 zu den Baueinheiten 2 führt. Die Rückleitung ist nicht veranschaulicht; sie kann beispielsweise über die geerdeten Maschinenteile verlaufen.The carrier is set by a pressure medium supply line 7 , which is connected via branch lines 8 to each individual unit 2 . The pressure medium, usually oil, is supplied from a pressure source 9 with a constant, adjustable pressure. Furthermore, the carrier 3 is penetrated by a bus 10 common to all the structural units 2 , which is connected to an externally arranged control device 11 . The bus 10 has at least one supply line 12 , via which a supply part 13 of the control unit supplies electrical energy to the individual structural units, and at least one data line 14 , the control commands in the form of binary characters from a command part 15 of the control unit 11 to the structural units 2 leads. The return line is not illustrated; it can, for example, run over the earthed machine parts.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Baueinheit 2 ist in Fig. 2 veranschaulicht. Im Träger 3 ist eine Längs nut 16 vorgesehen, in welche ein Zwischenträger 17 ein gepaßt ist. Der Zwischenträger nimmt die Druckmittel-Zu leitung 7 als Bohrung und den Bus 10 in einem offenen Kanal 18 auf.An exemplary embodiment of such a structural unit 2 is illustrated in FIG. 2. In the carrier 3 , a longitudinal groove 16 is provided, in which an intermediate carrier 17 is fitted. The intermediate carrier receives the pressure medium line 7 as a bore and the bus 10 in an open channel 18 .
Jede Baueinheit 2 weist ein hydrostatisches Stütz element 19 und einen Steuerblock 20 auf, der in eine passende Vertiefung 21 des Zwischenträgers 17 eingepaßt und dort durch einen Deckel 22 festgehalten ist. Das Stützelement 19 ist mit einem Zylinder 23 auf einem Kolben 24 des Steuerblocks 20 geführt. Auf diese Weise ergibt sich ein Druckraum 25. Dieser ist über eine Drosselbohrung 26 mit einer Tasche 27 an der dem Mantel 1 zugewandten Stützfläche des Stützelements 19 verbun den. Außerdem ist der Druckraum 25 über den Zweigkanal 8, der ein Drosselventil 28 aufweist, mit der Druckmit tel-Zuleitung 7 verbunden. Eine Dichtung 29 befindet sich an der Stoßstelle zwischen der Unterseite des Steuerblocks 20 und der Bodenfläche der Vertiefung 21.Each assembly 2 has a hydrostatic support element 19 and a control block 20 which fits into a suitable recess 21 of the intermediate carrier 17 and is held there by a cover 22 . The support element 19 is guided with a cylinder 23 on a piston 24 of the control block 20 . This results in a pressure chamber 25 . This is a throttle bore 26 with a pocket 27 on the jacket 1 facing the support surface of the support member 19 the verbun. In addition, the pressure chamber 25 via the branch channel 8 , which has a throttle valve 28 , is connected to the Druckmit tel supply line 7 . A seal 29 is located at the joint between the underside of the control block 20 and the bottom surface of the recess 21 .
In einer Bohrung 30, die vom Druckraum 25 ausgeht, be findet sich ein gegen Drehung gesicherter Kolben 31, der durch eine Feder 32 belastet ist. Eine Stange 33 weist am einen Ende einen Gewindeabschnitt 34 auf, mit dem sie in ein Muttergewinde des Kolbens 31 greift. Im mittleren Abschnitt befindet sich ein Ventilschieber 35 des Drosselventils 28. Das untere Ende 36 durchsetzt eine Stellvorrichtung 37 in Form eines Schrittmotors, der die Stange 33 schrittweise zu drehen vermag. In a bore 30 which extends from the pressure chamber 25 , there is a piston 31 secured against rotation, which is loaded by a spring 32 . A rod 33 has a threaded section 34 at one end, with which it engages in a nut thread of the piston 31 . In the middle section there is a valve slide 35 of the throttle valve 28 . The lower end 36 passes through an adjusting device 37 in the form of a stepper motor, which is able to rotate the rod 33 step by step.
Eine Auswerteschaltung 38 ist über eine Zweig-Versor gungsleitung 12a und über eine Zweig-Datenleitung 14a mit dem Bus 10 verbunden. Über eine Ausgangsleitung 39 versorgt sie den Schrittmotor mit Impulsen. Außerdem ist ein Druck-Spannungswandler 40 vorgesehen, der den Druck P im Druckraum 25 in eine von der Auswerteschal tung 38 erfaßbare Spannung U umsetzt.An evaluation circuit 38 is connected via a branch supply line 12 a and via a branch data line 14 a to the bus 10 . It supplies the stepper motor with pulses via an output line 39 . In addition, a pressure-voltage converter 40 is provided which converts the pressure P in the pressure chamber 25 into a voltage U which can be detected by the evaluation circuit 38 .
Der für die Stützkraft wesentliche Druck im Druckraum 25 ergibt sich in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilschiebers 35 des Drosselventils 28. Denn der Zu laufdruck in der Druckmittel-Zuleitung 7 und der Ab laufdruck im Innenraum 6 des Mantels 1 sind konstant. Die Durchflußmenge richtet sich daher nach dem Gesamt drosselwiderstand des Drosselventils 28, der Drossel bohrung 26 und des Spalts zwischen dem Rand der Tasche 27 und dem Walzenmantel 1. Bei vorgegebenem Abstand zwischen dem Kolben 31 und dem Ventilschieber 35 ergibt sich ein Regelkreis, der den Druck im Druckraum 25 kon stant hält. Steigt der Druck, wird das Drosselventil 28 in Schließrichtung bewegt, so daß der Druck wieder ab sinkt, und umgekehrt.The pressure in the pressure chamber 25 which is essential for the supporting force results as a function of the position of the valve slide 35 of the throttle valve 28 . Because the running pressure in the pressure medium supply line 7 and the running pressure in the interior 6 of the jacket 1 are constant. The flow rate is therefore based on the total throttle resistance of the throttle valve 28 , the throttle bore 26 and the gap between the edge of the pocket 27 and the roller jacket 1st For a given distance between the piston 31 and the valve spool 35 , a control circuit is obtained which keeps the pressure in the pressure chamber 25 constant. If the pressure rises, the throttle valve 28 is moved in the closing direction, so that the pressure drops again, and vice versa.
Zur Sollwert-Verstellung gibt die Auswerteschaltung 38 Linksdreh- oder Rechtsdreh-Impulse an die Stellvorrich tung 37 (Schrittmotor) ab. Hierdurch wird der Abstand zwischen dem drehfest gehaltenen Kolben 31 und dem Ven tilschieber 35 geändert, was einem neuen Druck-Sollwert entspricht. Gleichzeitig wirkt der federbelastete Kol ben 31 als Druckspeicher, der Druckspitzen eliminiert. Mit Hilfe des Wandlers 40 kann die Grundeinstellung des Schrittmotors vorgenommen werden.For the setpoint adjustment, the evaluation circuit 38 delivers left-handed or right-handed pulses to the actuating device 37 (stepper motor). As a result, the distance between the rotationally held piston 31 and the Ven tilschieber 35 is changed, which corresponds to a new pressure setpoint. At the same time, the spring-loaded piston ben 31 acts as a pressure accumulator, which eliminates pressure peaks. With the help of the converter 40 , the basic setting of the stepper motor can be carried out.
Die Auswerteschaltung 38 empfängt von der Datenleitung 14 Steuerbefehle, die aus Binärzeichen bestehen und jeweils Adreßdaten und Stelldaten enthalten. Die Aus werteschaltung 38 übernimmt nur solche Steuerbefehle, deren Adreßdaten mit denjenigen der Auswertevorrich tung übereinstimmen. Die auf diese Weise zugeordneten Stelldaten dienen dazu, den Sollwert des Drucks im Druckraum 25 vorzugeben. Diese Sollwertvorgabe kann Teil eines übergeordneten Regelsystems sein, das bei spielsweise mittels PI-Algorithmus oder über einen Kennlinien-Algorithmus (FUZZY) den Walzenmantel 1 zo nenweise derart mit Druck belastet, daß sich bestimmte Behandlungskriterien, beispielsweise in einem Kalander die Glätte oder der Glanz einer Papierbahn, ergeben.The evaluation circuit 38 receives control commands from the data line 14 which consist of binary characters and each contain address data and control data. From the evaluation circuit 38 takes over only those control commands whose address data agree with those of the evaluation device. The control data assigned in this way serve to specify the setpoint value of the pressure in the pressure chamber 25 . This setpoint specification can be part of a higher-level control system that, for example, by means of a PI algorithm or via a characteristic curve algorithm (FUZZY) loads the roller jacket 1 in such a way that certain treatment criteria, for example in a calender, the smoothness or gloss of one Paper web.
Als Auswerteschaltung 38 kommt ein einfacher Steuer chips in Betracht, der über den Bus 10 mit der Außen welt kommuniziert.A simple control chip comes into consideration as the evaluation circuit 38 , which communicates with the outside world via the bus 10 .
Zu beachten ist auch, daß der Steuerblock 20 mit dem Stützelement 19 nach Abziehen des Walzenmantels 1 und Abnehmen des Deckels 22 radial nach außen gezogen wer den kann, so daß die Anschlußleitungen der Auswerte schaltung 38 leicht zugänglich sind. Insgesamt ergibt sich eine einfache Montage und Demontage.It should also be noted that the control block 20 with the support element 19 after pulling off the roll shell 1 and removing the cover 22 is pulled radially outwards, so that the connecting lines of the evaluation circuit 38 are easily accessible. Overall, the assembly and disassembly is simple.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 werden für entspre chende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Es ist eine Baueinheit 102 vorgesehen, die wiederum einen Steuerblock 120 und ein Stützelement 119 aufweist. Durch den Steuerblock verläuft auch die gemeinsame Druckmittel-Zuleitung 107, von der Zweigkanäle 108 ab gehen, und eine Ablaufdruck führende Leitung 106. Der durch eine Feder 132 belastete Kolben 131 dient wieder um als Druckspeicher zum Abbau von Druckspitzen. Die Auswerteschaltung 138 ist mit der Versorgungsleitung 112 und der Datenleitung 114 des Bus 110 verbunden und besitzt einen Eingang für das Ausgangssignal eines P/U-Wandlers 140. In the embodiment according to FIG. 3, reference numerals increased by 100 are used for corresponding parts. A structural unit 102 is provided, which in turn has a control block 120 and a support element 119 . The common pressure medium supply line 107 , from which branch channels 108 extend, and a line 106 carrying discharge pressure also run through the control block. The piston 131 loaded by a spring 132 again serves as a pressure accumulator for reducing pressure peaks. The evaluation circuit 138 is connected to the supply line 112 and the data line 114 of the bus 110 and has an input for the output signal of a P / U converter 140 .
Das in der Zweigleitung 108 liegende Drosselventil 128 weist eine Anzahl von parallelgeschalteten Drosselkanä len 141 auf, die derart unterschiedliche Länge und unterschiedlichen Querschnitt besitzen, daß ihre Durch flußmengen nach dem Dualsystem abgestuft sind, also im Verhältnis 1 : 2 : 4 : 8 : 16 : 32 : 64 : 128 stehen. Jeder Drossel kanal 141 ist durch ein Sperrventil 142, beispielsweise ein Nadelventil, verschließbar. Die Sperrventile sind durch eine Stellvorrichtung 143, die aus einzelnen Be tätigungsvorrichtungen, beispielsweise jeweils einem Elektromagneten, besteht, verstellbar. Die Betäti gungsvorrichtungen sind über Steuerleitungen 139 mit der Auswerteschaltung 138 verbunden. Durch wahlweise Ansteuerung der Betätigungsvorrichtungen der Stellvor richtung 137 können Durchflußmengen in 256 gleichen Stufen und damit entsprechende Drücke im Druckraum 125 eingestellt werden.The throttle valve 128 located in the branch line 108 has a number of throttle channels 141 connected in parallel, which have such a different length and cross section that their flow rates are graded according to the dual system, ie in a ratio of 1: 2: 4: 8: 16: 32: 64: 128 stand. Each throttle channel 141 can be closed by a check valve 142 , for example a needle valve. The check valves are adjustable by an adjusting device 143 , which consists of individual actuating devices, for example one electromagnet each. The actuation devices are connected via control lines 139 to the evaluation circuit 138 . By optionally controlling the actuating devices of the adjusting device 137 , flow rates can be set in 256 equal steps and thus corresponding pressures in the pressure chamber 125 .
In diesem Ausführungsbeispiel wirkt die Auswerteschal tung 138 als Regler, dem der Sollwert des Druckes durch die Stelldaten des Steuerbefehls vorgegeben werden. Dieser Sollwert wird mit dem durch den Wandler 140 er mittelten Istwert des Drucks verglichen und in Abhän gigkeit von der Regelabweichung wird dann eine zutref fende Kombination von Sperrventilen 142 betätigt.In this exemplary embodiment, the evaluation circuit 138 acts as a controller, to which the setpoint value of the pressure is predetermined by the control data of the control command. This setpoint is compared with the actual value of the pressure determined by the converter 140 and, depending on the control deviation, an appropriate combination of check valves 142 is then actuated.
Auch bei dieser Konstruktion kann der Steuerblock 102 radial in den Träger 3 eingesetzt und für Reparatur zwecke ohne große Schwierigkeiten entfernt werden. Die einzelnen Steuerblöcke 120 stoßen dann mit ihren seit lichen Stirnseiten aneinander, um eine durchgehende Druckmittelzuleitung 107 und eine durchgehende Ablauf leitung 106 zu ergeben. With this construction, the control block 102 can be inserted radially into the carrier 3 and removed for repair purposes without great difficulty. The individual control blocks 120 then abut one another with their end faces since to give a continuous pressure medium supply line 107 and a continuous drain line 106 .
Vorzugsweise werden die Binärzeichen der Steuerbefehle seriell übertragen, so daß man nur eine Datenleitung benötigt. Selbstverständlich ist aber auch bei Verwen dung mehrerer Leitungen eine Parallelübertragung mög lich.Preferably the binary characters of the control commands transmitted serially so that you only have one data line needed. Of course, but also at Verwen parallel transmission possible Lich.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VOITH PAPER GMBH, 47803 KREFELD, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |