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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswuchten
eines Zylinders, einer Walze oder eines gleichwertigen Teils mit
einem dünnen
Mantel, der, die oder das sich drehen soll. Die Verformungen dieses
Teils werden, während
das Teil sich dreht, durch dieses Verfahren gesteuert.
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Die
Erfindung bezieht sich außerdem
auf einen ausgewuchteten Zylinder, eine ausgewuchtete Walze oder
ein ausgewuchtetes gleichwertiges Teil mit einem dünnen Mantel,
der, die oder das sich drehen soll.
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Im
Stand der Technik ist beobachtet worden, dass die runde Form eines
Trocknungszylinders oval wird, wenn der Zylinder sich dreht. Der
Effekt dieser Verformung kann nicht mittels der aus dem Stand der Technik
bekannten Verfahren zum Auswuchten beseitigt werden, da ein dynamischer
Unrundlauf verursacht wird, die sich aufgrund von Abweichungen in der
Umfangsdurchbiegungslinie ergibt. Durch die Auswuchtverfahren des
Standes der Technik ist es nicht möglich gewesen, die durch die
Zustände
des dynamischen Unrundlauf es bewirkten Probleme zu steuern, da
die bekannten Verfahren Abweichungen bei der axialen Durchbiegungslinie
ausgleichen. In einigen Fällen
können
derartige Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie viele Probleme
verursachen, wie beispielsweise eine Ungenauigkeit beim Rakeln,
einen Verschleiß einer
Rakelklinge, ein Flattern einer Bahn und eine Zunahme der Krümmung der
Naht von einem Sieb. Darüber
hinaus ist es erforderlich gewesen, einen dickeren Mantel zu verwenden,
als es im Hinblick auf andere Dimensionierberücksichtigungen erforderlich
wäre, um
die Probleme im Zusammenhang mit dem dynamischen Unrundlauf lösen zu können.
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Die
vorstehend erwähnten
Probleme des Standes der Technik in Zusammenhang mit dem dynamischen
Unrundlauf werden in der Zukunft weiter verschärft, wenn die Laufgeschwindigkeiten
der Papiermaschinen zunehmen.
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In
Bezug auf den Stand der Technik kann auf das finnische Patent 82
856 verwiesen werden, in dem ein Verfahren zum Auswuchten einer
Walze offenbart ist, bei der eine ringartige Schiene an der Innenfläche der
Walze fixiert ist und ein Auswuchtgewicht an der Schiene angebracht
ist. Die Schiene ist an dem inneren Teil des Walzenmantels lediglich
an den Enden der Schiene vorzugsweise nahe zu der Längsverbindung
der röhrenartigen
Walze fixiert. Das Endfixieren der Schiene findet bei der Stufe
statt, bei der das Längsverbinden
der röhrenartigen
Walze ausgeführt
wird. Dieses bekannte Verfahren korrigiert eine Abweichung bei der
Axialdurchbiegungslinie der Walze, kann aber Abweichungen bei der
Umfangsdurchbiegungslinie nicht korrigieren, die bei einem Zylinder,
einer Walze oder einem gleichwertigen Teil mit einem dünnen Mantel
während
des Drehens auftreten, wenn der Mantel seine Form ändert, beispielsweise
abflacht. Somit ist es bei diesem Aufbau nicht möglich, die ungleichmäßigen Massenverteilungen
zu korrigieren, die beispielsweise von den Unterschieden in der
Dicke des Mantels herrühren.
Die Druckschrift WO 95/33 143 offenbart ein Verfahren zum Auswuchten
von Zylindern durch ein Gestalten von Nuten in dem Zylinder.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Auswuchten
eines Zylinders, einer Walze oder eines gleichwertigen Teils mit
einem dünnen
Mantel zu schaffen, wobei durch dieses Verfahren die Abweichungen
bei der Umfangsdurchbiegungslinie des Mantels derart ausgeglichen
werden können,
dass die Zustände
des dynamischen Unrundlaufes keine Probleme bewirken, wenn ein Zylinder,
eine Walze oder ein gleichwertiges Teil mit einem dünnen Mantel
sich dreht.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zu
schaffen, durch das die Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie ausgeglichen
werden, wobei diese Abweichungen von den Unterschieden bei der Dicke/der
Masse des Mantels abhängig
sind und somit Verformungen und eine Unwucht erzeugen, wenn ein
Zylinder, eine Walze oder ein gleichwertiges Teil mit einem dünnen Mantel
sich dreht.
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Im
Hinblick auf die Lösung
der vorstehend dargelegten Aufgaben und jener, die aus dem weiteren
Zusammenhang hervorgehen, ist das erfindungsgemäße Verfahren hauptsächlich dadurch
gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
bei
dem Verfahren die Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie
des Mantels des Zylinders, der Walze oder des gleichwertigen Teils
mit einem dünnen
Mantel gemessen werden und ein dynamischer Unrundlauf bestimmt wird,
die
Orte und die Größen von
Gegengewichten, die für das
Auswuchten erforderlich sind, auf der Grundlage der Verformungen
und des dynamischen Unrundlaufes bestimmt werden, die aufgrund der
Abweichungen bei der Durchbiegungslinie des Mantels auftreten, und
die
Gegengewichte an der Innenfläche
des Mantels des Zylinders, der Walze oder des gleichwertigen Teils
mit einem dünnen
Mantel fixiert werden, um die Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie auszugleichen
und somit den dynamischen Unrundlauf zu beseitigen.
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Der
Zylinder, die Walze oder das gleichwertige Teil mit einem dünnen Mantel
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist wiederum dadurch gekennzeichnet, dass Gegengewichte
in Größen, die
für das Auswuchten
erforderlich sind, an der Innenfläche des Mantels des Zylinders,
der Walze oder des gleichwertigen Teils mit einem dünnen Mantel
an Positionen eingepasst sind, die auf der Grundlage von Messungen
bestimmt sind, um die Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie
des Mantels derart auszugleichen, dass, wenn sich der Zylinder,
die Walze oder das gleichwertige Teil dreht, die Umfangsdurchbiegungslinie
ausgeglichen wird und ein dynamischer Unrundlauf beseitigt ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie derart
ausgeglichen, dass der dynamische Unrundlauf zunächst durch eine Messung bestimmt wird
und der Bedarf an einem Auswuchten durch Berechnung bestimmt wird,
und der Zylinder ausgewuchtet wird, indem Gegengewichte an die Innenfläche des
Mantels gesetzt werden, wobei die Größe und die Position der Gegengewichte
somit durch Berechnung auf der Grundlage der Unrundlaufmessungen
bestimmt werden. Die Messungen können
durch eine Auswuchtmaschine und/oder als Ultraschallmessung und/oder
als manuelle Messung so ausgeführt
werden, dass die Differenzen im Hinblick auf die Dicke/die Masse
des Mantels herausgefunden werden, die Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie
bewirken, wobei diese Differenzen mittels der an die Innenfläche der
Walze gesetzten Gegengewichte ausgeglichen werden, wobei die Gegengewichte
die Verformung des Mantels derart korrigieren, dass, wenn der Zylinder,
die Walze oder das gleichwertige Teil mit einem dünnen Mantel
sich dreht, seine bzw. ihre Form sich nicht ändert und die Drehung somit
in einem ausgewuchteten Zustand stattfindet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden einige Gegengewichte, die vorzugsweise länglich sind,
innerhalb eines Trocknungszylinder hauptsächlich in dem mittleren Bereich
des Mantels in der Längsrichtung
eingesetzt, um die Verformung des Mantels aufzuheben. Die Gegengewichte
werden an Positionen gesetzt, die durch Berechnung bestimmt worden
sind, und wenn es sich um einen Zylindermantel handelt, der beispielsweise
oval während
des Drehens wird, werden die Gegengewichte vorzugsweise an zwei
Seiten des Mantels derart eingesetzt, dass sie sich an beiden Enden
der Nebenachse einer Ellipse befinden, d. h. an der Einengung des
Durchmessers. Die Gegengewichte können beispielsweise innerhalb
von Erwärmungsstreifen
fixiert werden, die aus einem U-Kanal hergestellt werden und derzeit
an der Innenfläche
eines Zylinders an den Abschnitten zwischen Bogenbändern angeordnet
werden. Wenn Walzen in einer ähnlichen
Weise ausgewuchtet werden, können
die Gewichte entweder mittels Schraubkupplungen an der Innenfläche des
Mantels oder beispielsweise mittels Bogenbändern fixiert werden. Die Gegengewichte
können
natürlich
auch in vielen anderen Weisen angebracht werden, mit denen ein Fachmann
an sich vertraut ist; wobei in Zylindern jedoch spezielle Aufmerksamkeit
dem Umstand gewidmet werden sollte, dass der Mantel des Zylinders nicht
beschädigt
werden darf.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Aufbau
werden Vorteile dann erzielt, wenn der dynamische Unrundlauf abnimmt,
wobei in diesem Zusammenhang unter anderem Kosteneinsparungen erzielt
werden, da die Dicke des Mantels aufgrund der Abnahme des Unrundlaufes
verringert werden kann. Darüber
hinaus ist es möglich,
bei den Zylindern, Walzen oder dergleichen „einzusparen", deren Unrundlauf
ansonsten den Korrekturgrenzwert überschreiten würde. Außerdem wird
ein Rakeln verbessert, da die Form rund bleibt, was dazu führt, dass
der Klingendruck der Rakel für
eine Umdrehung eines Zylinders konstant ist, wodurch die Lebensdauer
der Rakelklingen ebenfalls zunimmt. Darüber hinaus nimmt ein Flattern
der Bahn ab und die Krümmung
der Naht von dem Sieb wird verringert und der Bedarf an einem Nachauswuchten
wird ebenfalls vermindert, wenn eine Drehung ohne jeglichen Unrundlauf
stattfindet. Darüber hinaus
verringert der erfindungsgemäße Aufbau
den Bedarf an einer Präzisionsbearbeitung,
da die Massenfehler/Dickenfehler und/oder Bearbeitungsfehler des
Materials durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeglichen werden
können.
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Wenn
das erfindungsgemäße Verfahren
mit den Verfahren des Standes der Technik verglichen wird, ist ein
wesentlicher Unterschied, dass die Verfahren des Standes der Technik
eine Abweichung bei der axialen Durchbiegungslinie ausgleichen,
wohingegen das erfindungsgemäße Verfahren
Abweichungen bei der Umfangsdurchbiegungslinie ausgleicht, wobei
diese Abweichungen von den Unterschieden bei der Dicke/der Masse
des Mantels abhängig
sind.
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Nachstehend
ist das erfindungsgemäße Verfahren
detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
wobei die Erfindung keineswegs auf die Einzelheiten von ihnen eng begrenzt
sein soll.
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Die 1A bis 1B zeigen
die Probleme in Zusammenhang mit einem Zylinder des Standes der
Technik, wenn der Zylinder nicht ausgewuchtet ist; in 1A bei
sich nicht drehendem Zylinder und in 1B bei
sich drehendem Zylinder.
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Die 2A bis 2B zeigen
schematisch einen ausgewuchteten Zylinder gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; in 2A bei
einer Situation bei sich nicht drehendem Zylinder und in 2B bei
einer Situation bei sich drehendem Zylinder.
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3 zeigt
in schematischer Weise die Abhängigkeit
des dynamischen Unrundlaufes von der Drehzahl.
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Die 4A bis 4B zeigen
schematisch ein Ausführungsbeispiel
eines ausgewuchteten Zylinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
in schematischer Weise einen Aufbau zum Fixieren von Auswuchtmassen
gemäß der vorliegenden
Erfindung an der Innenfläche
eines Zylindermantels.
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Wie
dies in 1A gezeigt ist, hat ein Zylinder 10' des Standes
der Technik, der nicht ausgewuchtet ist, eine derartige Umfangsform
in einer Situation, bei der der Zylinder 10' sich nicht dreht. Wenn der Zylinder 10' mit dem Drehen
beginnt, flacht er ab und wird elliptisch, wie dies aus 1B ersichtlich ist,
was dazu führt,
dass eine Unwucht aufgrund eines dynamischen Unrundlauf es auftritt.
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Die
Figuren 2A und 2B zeigen
einen ausgewuchteten Zylinder gemäß der vorliegenden Erfindung
bei den vorstehend erwähnten
Situationen, d. h. wenn der Zylinder 10 sich nicht dreht
(siehe 2A) und wenn der Zylinder 10 sich
dreht (siehe 2B), wobei in diesem Zusammenhang
beobachtet wird, dass kein Abflachen während des Drehens auftritt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind Gegengewichte 20 im Vergleich zu den 1A bis 1B an
beiden Enden der Nebenachse der Ellipse des Zylinders 10 angeordnet.
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Wie
dies aus 3 ersichtlich ist, nimmt ein dynamischer
Unrundlauf mit zunehmender Drehzahl deutlich zu, wie dies aus einer
Exponentialkurve 15 deutlich wird, die den dynamischen
Unrundlauf S als eine Funktion der Drehzahl V zeigt, wenn ein Zylinder oder
dergleichen nicht ausgewuchtet ist und Unterschiede bei der Dicke/der
Masse des Mantels von diesem vorhanden sind. Die Drehzahl V ist
an der horizontalen Achse gezeigt und der dynamische Unrundlauf
S ist an der vertikalen Achse gezeigt. Wenn der Teil erfindungsgemäß ausgewuchtet
ist, tritt bei dem Zylinder oder dergleichen nicht länger ein
dynamischer Unrundlauf S auf, der exponential als eine Funktion
der Drehzahl V zunimmt.
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Die 4A bis 4B zeigen
schematisch ein Ausführungsbeispiel
des ausgewuchteten Zylinders 10 gemäß der vorliegenden Erfindung;
wobei 4A eine schematische Schnittansicht
in der Querrichtung zeigt und 4B eine
schematische Schnittansicht in der Längsrichtung zeigt. Um den Gegenstand
zu vereinfachen, ist beispielsweise der Endaufbau des Zylinders 10 aus
den Zeichnungen weggelassen worden und lediglich der Mantelaufbau 25 des
Zylinders 10 ist dargestellt. Längserwärmungsstreifen, die vorzugsweise
aus einem U-Kanal gestaltet sind und die an der Innenfläche des
Mantels 25 von dem Zylinder 10 fixiert sind, sind
mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet und Querrichtungsbogenbänder sind
mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet. Wenn der Bedarf an
einem Auswuchten bei dem Zylinder 10 durch Berechnung nach
Unrundlaufmessungen bestimmt worden ist, werden die Orte der Gegengewichte 20 auf
der Grundlage der Mess- und Berechnungsergebnisse bestimmt, wobei
die Gegengewichte 20 an der Verbindung der Erwärmungsstreifen 21 an
den Orten fixiert werden, bei denen ein Auswuchten erforderlich
ist. Bei dem in den 4A bis 4B dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind sechs Gegengewichte 20 an beiden Seiten des Zylinders 10 verwendet
worden, d. h. insgesamt zwölf
Gegengewichte 20, von denen jedes ein längliches Gegengewicht 20 ist,
das in dem U-Kanal der Erwärmungsstreifen 21 an
Abschnitten zwischen Bogenbändern 22 fixiert
ist. Die Bogenbänder 22 sind
mittels Fixierelementen 23 in der vertikalen Richtung an beiden
Enden einer Hälfte
des Bogenbandes 22 fixiert. Die Bogenbänder 22 sind an Ort
und Stelle mittels der Fixierelemente 23 festgezogen.
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Als
eine detailliertere Anwendung zeigt 5 das Fixieren
eines Gegengewichtes 20 in dem U-Kanal eines Erwärmungsstreifens 21 in
einer Spanne der Bogenbänder 22.
Die Erwärmungsstreifen 21 sind
aus einem U-förmigen
Kanal gestaltet, wobei das Gegengewicht 22 der Innenseite
des U-Kanals angeordnet ist und der Randteil des U-Kanals vorzugsweise
bei Intervallen gebogen ist, beispielsweise durch ein Pressen zum
Ausbilden von Befestigungen 26. Natürlich können die Gegengewichte 20 auch
anderweitig fixiert werden, wobei diese Möglichkeiten an sich für einen
Fachmann offensichtlich sind und von der Anwendung in geeigneter Weise
abhängig
sind.
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Vorstehend
ist die vorliegende Erfindung lediglich unter Bezugnahme auf einige
ihrer bevorzugten Beispiele beschrieben, wobei die Erfindung jedoch
keineswegs auf die Einzelheiten dieser Beispiele eng begrenzt sein
soll. Verschiedene Variationen und Abwandlungen sind innerhalb der
erfinderischen Idee möglich,
die in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.