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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zum Bohren von Löchern
in den Mantel eines Papiermaschinenzylinders, wobei der Zylinder
nicht aus seiner Betriebsposition in der Papiermaschine herausgenommen
wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff
von Anspruch 4 zum Bohren von Löchern
in den Mantel eines Papiermaschinenzylinders. Ein Verfahren und
eine Vorrichtung entsprechend der Oberbegriffe von Anspruch 1 und Anspruch
4 sind beispielsweise aus der EP-B-0545879 bekannt.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Einrichtungen
zum Bohren von Löchern in
den Mantel eines Papiermaschinenzylinders bekannt. Einige dem Stand
der Technik entsprechende Ausgestaltungen werden in den Patenten EP-B-0448947
und EP-B-0545879 offenbart. Die EP-B-0448947 beschreibt ein Verfahren
und eine Vorrichtung für
das Bohren von Perforationslöchern an
Ort und Stelle in den Mantel eines Zylinders, insbesondere eines
Trocknungszylinders einer Papiermaschine, wobei der Zylinder hierfür nicht
aus der Papiermaschine entfernt wird. Die genannte Vorrichtung umfasst
ein Spindelgehäuse,
ausgestattet mit einer Vielzahl von Spindelköpfen, die so angelegt sind,
dass sie von einem Antriebsmotor betrieben werden. Im Spindelgehäuse befindet
sich der Antriebsmotor, der so angeordnet ist, dass das Spindelgehäuse im Verhältnis zum
Rahmenwerk der Bohrvorrichtung während
des Bohrens zur Oberfläche des
zu bearbeitenden Zylinders hin bewegt wird. Ferner umfasst die Vorrichtung
eine Spannvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, das Rahmenwerk der
Bohrvorrichtung zwischen den Führungen
und der Mantelfläche
des zu bearbeitenden Zylinders abzustützen und zu verspannen. Weiterhin
umfasst die Vorrichtung Gleitlagerschalen, die so angeordnet sind, dass
sie das Rahmenwerk der Bohrvorrichtung für die Bewegung der Bohreinrichtung
in Richtung der Zylinderachse zur nächsten Bohrposition entlang
einer Führungsvorrichtung
führen.
Die Konstruktion der Vorrichtung verwendet Führungen, die auf einem benachbarten
Zylinder des zu bearbeitenden Zylinders abgestützt sind. Die EP-B-0545879
beschreibt eine Weiterentwicklung der voranstehend beschriebenen
Vorrichtung, wobei jeder Spindelkopf mit einem eigenen Gleitrahmen
ausgestattet ist, wodurch eine individuelle Beweglichkeit in lateraler
Richtung möglich
ist. Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weisen
Beschränkungen
auf, neben anderen Nachteilen betrifft dies deren komplizierten
Aufbau, wobei beispielsweise ein begrenzter Bewegungsumfang des
Spindelkopfs resultiert. Ferner macht dieses System die Verwendung
einer Bohrschablone notwendig, wobei jedes unterschiedliche Bohrmuster
eine angepasste Bohrschablone benötigt.
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Die
US 4,674,925 offenbart eine
Bohreinrichtung mit einer Serie von Bohrköpfen, die eine Reihe von Bohrern
aufweisen, welche einen Abstand aufweisen, der einem sich wiederholenden
Muster von Löchern
in einem röhrenförmigen Körper entspricht, etwa
in einer Absaugwalze für
eine Papiermaschine, welche verstopft ist und durch ein Aufbohren
derselben gereinigt wird. Der Bohrkopf, welcher bei einer longitudinalen
Bewegung entlang einer Führungseinrichtung
geführt
wird, wird auf eine Walze aufgesetzt, die inkrementelle Bewegungen
in Umfangsrichtung ausführt
mit dem Zweck, eine Bearbeitung mit den rotierenden Bohrern entlang
des Gesamtumfangs der Walze zu bewerkstelligen, wobei der Bohrkopf
eine longitudinale Einstellung für
die einzelnen Bohrhalterungen in Übereinstimmung mit den dem
sich wiederholenden Muster von Löchern
in der Walze zugeordneten Abständen
ermöglicht.
Die Bohreinrichtung wird der Reihe nach an zueinander in Umfangsrichtung
beabstandeten Positionen auf der zu bearbeitenden Walze befestigt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vollständig neues
Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Bohren von Löchern in
den Mantel eines Zylinders anzugeben, das die Nachteile der aus
dem Stand der Technik bekannten Verfahren überwindet. Das Verfahren und
die Vorrichtung entsprechend der Erfindung umfassen die Merkmale
der Ansprüche
1 und 4.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das mechanische Spiel durch die Verwendung eines Stützelements
auf dem benachbarten Zylinder eliminiert wird, wobei dieser in der
Lage ist, eine tangentiale Kraft auf diesen Zylinder auszuüben.
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Das
Verfahren entsprechend der Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem zu bearbeitenden Zylinder wenigstens ein Stützelement, das
Teil der Bohrvorrichtung ist, aufgesetzt wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist grundsätzlich
dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrvorrichtung auf dem benachbarten
Zylinder gehaltert ist sowie dadurch, dass die Bohrvorrichtung Mittel
zur Eliminierung der Störungseinflüsse umfasst,
die durch mechanisches Spiel in den strukturellen Komponenten des
Nachbarzylinders verursacht werden.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Bohrvorrichtung Stützelemente umfasst, die in
der Lage sind, eine tangentiale Kraft auf den besagten Nachbarzylinder
auszuüben.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Stützelement
aus in das Rahmenwerk der Bohrvorrichtung eingefügten pneumatischen Zylinder
besteht, die in Betriebsposition gegen den zu bearbeitenden Zylinder
gepresst werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
führen
zu einer Vielzahl klarer Vorteile. Das Eliminieren des mechanischen
Spiels in den Tragstrukturen des benachbarten Zylinders verhindert
sogar die kleinsten Bewegungen der Bohrvorrichtung während des
Bohrens, wobei eine unerwünschte
Kraftwirkung, die zum Bruch der Bohrer führen kann, ausgeschlossen wird. Der
Aufbau der Vorrichtung erleichtert das Bohren ohne eine Bohrschablone.
Gleichzeitig werden unerwünschte
Bewegungen des zu bearbeitenden Zylinders verhindert. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht die
Anwendung einer einstellbaren Haltekraft. Die Anordnung stellt eine
Bohrvorrichtung mit einem sehr vorteilhaften Kosten/Nutzenverhältnis zur Verfügung, die
einfacher aufgebaut ist als die aus dem Stand der Technik bekannten
Ausführungen.
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In
der vorliegenden Erfindung wird der Ausdruck „Papiermaschine" dann verwendet,
wenn Bezug genommen wird auf Maschinen, die vernetztes Material
herstellen, einschließlich
Papiermaschinen, Maschinen zur Herstellung von Pappe oder von Trocknern
mit Zellulosenetzen. Der Ausdruck „Zylinder" wird dann verwendet, wenn Bezug auf
im Allgemeinen zylindrische Objekte wie Walzen, Trocknungszylinder
und dergleichen genommen wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung detailliert mit Hinweis auf ein vereinfachtes
Ausgestaltungsbeispiel und mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen erklärt. Hierin
ist Folgendes dargestellt:
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1 zeigt
schematisch vereinfacht eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in Betriebsposition installiert
ist,
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2 stellt
eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in der in 1 markierten Richtung A dar;
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3 zeigt
eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in der in 1 markierten Richtung B;
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4A–4C zeigen
ein Bohrmodul einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 zeigt
eine teilweise Schnittdarstellung eines Bohrmoduls mit mehreren
Spindeln für
eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
und
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6A–6D zeigen in schematischer Vereinfachung
die Vorrichtung für
die Lagekontrolle der Bohrer von dem zu bearbeitenden Zylinder aus
gesehen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
betrifft eine Technik zum Bohren von Löchern in den Mantel eines Papiermaschinenzylinders
s2, wobei der Zylinder nicht aus seiner Betriebsposition in der
Papiermaschine entfernt wird und wobei die Bohrvorrichtung 1 auf
dem benachbarten Zylinder s1 gehaltert ist. Im vorliegenden Verfahren
wird der nachteilige Einfluss des mechanischen Spiels in den Haltstrukturen
des benachbarten Zylinders s1 vor dem Bohren eliminiert. Das mechanische
Spiel wird durch die Anwendung eines solchen Stützelements 29 auf
den benachbarten Zylinder s1 eliminiert, welches Tangentialkräfte auf
diesen Zylinder aufbringen kann. Auf dem zu bearbeitenden Zylinder
s2 wird wenigstens ein Stützelement 29 aufgesetzt,
welches Teil der Bohrvorrichtung 1 ist. Folglich eliminiert
das Stützelement 29 unerwünschte Bewegungen
des zu bearbeitenden Zylinders s2.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
betrifft eine Ausrüstung
zum Bohren von Löchern
in den Mantel eines Papiermaschinenzylinders s2, diese Vorrichtung
umfasst ein Rahmenwerk 2 mit einer Konstruktion, die sich
auf den Tragstrukturen der Papiermaschine abstützt und einen Führungsrahmen 6 aufweist,
der vom Rahmenwerk 2 getragen wird und der so ausgebildet
ist, dass er zu der zu bearbeitenden Oberfläche des Zylinders bewegbar
ist, wobei dieser Führungsrahmen
eine Mehrzahl von Bohrmodulen umfasst, die mittels einer Antriebseinheit
angetrieben werden. Zum Bohren wird die Vorrichtung auf dem benachbarten
Zylinder s1 fixiert und die Bohrvorrichtung umfasst Mittel zur Eliminierung
der Störeinflüsse durch
mechanisches Spiel in Tragstrukturen des benachbarten Zylinders
s1. Zu diesem Zweck umfasst die Bohrvorrichtung Stützelemente 29,
die dazu geeignet sind, Tangentialkräfte auf den benachbarten Zylinder
s1 auszuüben.
Diese Stützelemente 29 sind
als in das Rahmenwerk 2 der Bohrvorrichtung eingepasste,
pneumatisierte Zylinder ausgebildet, die in Betriebsposition gegen
den zu bearbeitenden Zylinder s2 gepresst werden.
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1 stellt
eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung 1 entsprechend
der vorliegenden Erfindung in deren Betriebsposition dar, wobei
diese von den Haltestrukturen der Papiermaschine, etwa einem ersten
Zylinder s1 der Papiermaschine, getragen werden. Der mit Bohrungen
zu versehene Zylinder s2 ist mit einem seitlichen Versatz unterhalb
des ersten Zylinders s1 angeordnet. Die Vorrichtung 1 beinhaltet
ein Rahmenwerk 2 mit einem auf den Tragstrukturen der Papiermaschine
aufsetzbaren Aufbau. Das Rahmenwerk 2 wird vom ersten Zylinder s1
mittels der Stützelemente 3, 4,
etwa den gekrümmten
Platten 4, die auf dem Mantel des Zylinders aufsitzen,
abgestützt.
Ferner sind die gekrümmten
Platten mit dem Rahmenwerk 2 verbunden. Vorzugsweise ist
die Vorrichtung über
Zugbänder 5 an der
Oberfläche
des ersten Zylinders s1 verankert. Folglich ist das Rahmenwerk 2 im
Wesentlichen parallel zur Achse des Zylinders s1 ausgerichtet und
erstreckt sich wenigstens über
einen Teil der Breite des Zylinders.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst einen vom Rahmenwerk 2 abgestützten Führungsrahmen 6,
der so ausgebildet ist, dass er zur Oberfläche des zu bearbeitenden Zylinders
s2 bewegbar ist, der Führungsrahmen
umfasst mehrere Bohrmodule 7, die mittels einer Antriebseinheit 8 angetrieben
werden. Auf dem Rahmenwerk 2 sind angepasste Führungen 9 angeordnet,
auf denen der Führungsrahmen 6 so
bewegt werden kann, dass er eine Zuführbewegung der Bohrmodule 7 ermöglicht,
wie auch eine Zurückbewegung
derselben von der Zylinderoberfläche
weg, nachdem die Bohrung ausgeführt
wurde. Die Bohrmodule 7 umfassen wenigstens zwei Spindelköpfe. Das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel weist sechs
zweispindlige Bohrmodule 7 auf, die so ausgebildet sind,
dass sie mittels einer Antriebseinheit 8 simultan angetrieben
werden können.
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Jedes
Bohrmodul 7 weist eine zentrale Antriebswelle auf, wobei
diese für
die in den Diagrammen dargestellte Ausgestaltung mittels eine Treibriemens
angetrieben wird. Der Riemenantrieb wird dadurch bewerkstelligt,
dass die Antriebswelle 10 mit einer Riemenscheibe zum Antrieb
des Treibriemens 11 verbunden ist und die Bohrmodule 7 jeweils
mit Bandrollen 12, 13. Auf der Antriebswelle 10 ist
ein zur Mitrotation vorgesehenes erstes Getrieberad 14 (siehe 5)
gehaltert, welches so ausgestaltet ist, dass es die Getriebeübersetzung 16 über eine
Zwischenwelle 15 antreibt, welche wiederum die Spindelwelle 17 treibt.
Bei den in den Diagrammen dargestellten Ausgestaltungen umfasst
jedes Bohrmodul 7 zwei Spindelköpfe 18, 18', die in der
voranstehend beschriebenen Art und Weise mittels einer Antriebswelle 10 des
Bohrmoduls angetrieben werden. Wenigstens ein Spindelkopf 18, 18' in jedem der
Bohrmodule ist um die Zwischenwelle 15, 15' der Bohrmodule drehbar
angeordnet. Folglich ist der wechselseitige Abstand der Mittelpunkte
der Spindelwellen 19, 19' für jedes der Bohrmodule separat
anpassbar, indem wenigstens ein Spindelkopf 18, 18' im Bohrmodul
um den Zwischenschaft 15, 15' des Bohrmoduls drehbar ist. Ferner
ist das gesamte Bohrmodul oder wenigstens das Spindelkopfgehäuse der
Spindelwelle als um die Antriebswelle 10 rotierbar angeordnet,
wodurch erreicht wird, dass das von jedem der Bohrmodule 7 erzeugte
Bohrmuster einstellbar ist. Als Folge können die Mittelpunkte der Spindelwellen 19, 19' eines Bohrmoduls
mit zwei Spindeln auf einfache Art und Weise auf einer bestimmten
Zeile angeordnet sein.
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Jedes
der Bohrmodule weist Mittel 20, 21 zum Verriegeln
der Bohrmodule in der gewählten
Position auf. Ein Bohrmodul 7 umfasst eine Trägerplatte 22 (siehe 4) für
einen Spindelkopf 7',
wobei auf der Trägerplatte
eine Lageranordnung 23, 24 der Antriebswelle 10 sowie
die Stützkörper 25 zur
Halterung der Bandrollen 12, 13 angeordnet sind.
Die Trägerplatte 11 des
Spindelkopfs weist Löcher,
Schlitze oder entsprechende Öffnungen 26 zur
Fixierung des Spindelkopfs in einer gewählten Stellung mittels Befestigungselementen 20, 21 wie
Schrauben oder Bolzen auf. Die Bohrmodule 7 sind über ihre
Trägerplatten 22 in
beweglicher Art und Weise auf der Führung 33 befestigt,
die wiederum auf den Führungsrahmen 6 aufgesetzt
ist. Als Folge existiert eine weitere Vorrichtung zur Einstellung
des Bohrmusters durch eine Anpassung der Lage der Bohrmodule 7 in
Bezug auf den Führungsrahmen 6.
In 2 ist eine solche Einstellungsmöglichkeit
durch Pfeile gekennzeichnet.
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Die 2 und 3 zeigen
in schematischer Darstellung eine Bohrvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Bohrvorrichtung ist auf einem Rahmenwerk 2 aufgebaut.
Das Rahmenwerk 2 umfasst ein Halteelement 3, an
welchem die gekrümmten
Trägerplatten 4 befestigt
sind. Das Rahmenwerk besteht aus einem Rumpf 2, der Führungen zur
Bewegung des Führungsrahmens 6 aufweist
sowie aus einer Stellvorrichtung 27, 28 für den Führungsrahmen,
die dazu dient, den Führungsrahmen 6 im
Hinblick auf den Rumpf 2 der Bohrvorrichtung zu bewegen.
Die Stellvorrichtung für
den Führungsrahmen 6 umfasst
einen konventionellen Hebebock 27, der mittels eines Antriebsmotors 28 betrieben
wird. In den Führungsrahmen
sind mehrere parallel angeordnete Bohrmodule 27 eingesetzt,
wobei diese mittels einer gemeinsamen Antriebseinheit 8 angetrieben werden.
Die Antriebseinheit 8 ist auf dem Führungsrahmen gehaltert.
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Das
Rahmenwerk und vorzugsweise dessen Rumpf 2 umfasst Stützkörper 29,
diese weisen wiederum vorzugsweise pneumatische Zylinder auf, welche
vor dem Bearbeitungsschritt gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Zylinders
s2 gepresst werden, wodurch jegliches mechanisches Spiel, d.h. eine
Beweglichkeit in den Lagerungen und den Tragstrukturen des Zylinders 1,
der als Unterlage für die
Bohrvorrichtung dient, beseitigt wird, wodurch die Bohrung in stabiler
Art und Weise ausgeführt
wird. Diese Anordnung verhindert beispielsweise unerwünschte Bewegungen
der Bohrvorrichtung während der
Bohrung, wodurch ein Bruch der Bohrer 30 verhindert werden
kann.
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Die
Bohrung wird wie folgt durchgeführt:
Zunächst
wird die Bohrvorrichtung auf den Zylinder s1, welcher nächstliegend
zum dem zu bearbeitenden Zylinder s2 angeordnet ist, mittels Spanngurten
aufgesetzt. Die Spindelköpfe
des Bohrmoduls 7 werden in einem nächsten Schritt in der gewünschten
Position eingerichtet und der Spindelkopf 7' des Bohrmoduls wird relativ zur
Antriebswelle 10 so weit notwendig verdreht. Weiterhin
werden die wechselseitigen Abstände
zwischen den Bohrmodulen 7 zur Erzielung des gewünschten
Bohrmusters eingerichtet. Die Stützkörper 29 werden
gegen die Oberfläche
des zu bearbeitenden Zylinders s2 gepresst. Mit Hilfe der Stellvorrichtung 27, 28 wird
der Führungsrahmen 6 in Richtung
auf den zu bearbeitenden Zylinder hin bewegt. Schließlich wird
die Antriebseinheit 8 für
die Spindelköpfe 30 in
Bewegung gesetzt. Nach Vollendung des Bohrschritts werden die genannten
Verfahrensschritte in umgekehrter Reihenfolge wiederholt.
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Der
zu bearbeitende Zylinder s2 wird zwischen den Bohrschritten mittels
eines Verdrehungssystems um einen bestimmten Winkel schrittweise um
die Zylinderachse in eine nächste
Bohrposition gedreht (dies ist in den Diagrammen nicht dargestellt).
Eine Variante eines solchen Verdrehsystems wird in der Patentschrift
EP-B-0448947 beschrieben. Allerdings kann ein solches Verdrehsystem
den Zylinder lediglich durch eine von der Stufung des auf der Antriebswelle
aufgesetzten Getrieberades bestimmten Verdrehwinkel weiterbewegen.
Folglich wird für
jede abweichende Schrittweite des Rotationswinkels ein separates
Getrieberad notwendig sein. Zur Überwindung
dieser Beschränkung
kann auch ein konventionelles Teilungsrad verwendet werden, das
den inkrementellen Rotationswinkel auf einen geeigneten Wert einstellt.
Der zu bearbeitende Zylinder ist während der Zeitdauer des Bearbeitungsschritts
in seiner Lagestellung fixiert.
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In 3 ist
die Antriebseinheit für
die Bohrmodule teilweise sichtbar. Das Antriebsmittel 8 wird vorteilhafterweise
von einem konventionellen elektrischen Motor gebildet, wobei dessen
Antriebsmoment über
die Motorausgangswelle 31 und einen Antriebsriemenstrang 32 den
Antriebswellen 10 für
die Bohrmodule 7 zugeführt
wird, von wo aus die Antriebskraft individuell jedem der die Bohrer 30 tragenden
Spindelköpfe
zugeführt
wird.
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In
den 4A–4C ist
eines der Bohrmodule dargestellt und 5 zeigt
einen Spindelkopf 7' der
Bohrmodule. Die Spindelachsen der Spindelwellen 19, 19' sind um die
Zwischenwelle 15, 15' drehbar angeordnet, wobei in den
durch die Diagramme dargestellten Ausgestaltungen hiervon jeweils
zwei dargestellt sind.
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Die
Lageeinstellung der Bohrmodule ist in schematischer Art und Weise
in den 6A, 6B und 6C dargestellt.
In 6A ist der wechselseitige Abstand zwischen den
Mittenachsen der Spindelwellen 19, 19' eines Spindelkopfs 7' mit zwei Spindeln
dargestellt, wobei die Einstellung eines maximalen Abstands gezeigt
ist. Der Spindelkopf 7' des Bohrmoduls
wurde jedoch nicht um die Antriebswelle 10 verdreht. In 6B sind
beide Mittenachsen der Spindelwellen 19, 19' als um die
Zwischenwellen 15, 15' verdreht dargestellt. Als Folge
verringert sich der gegenseitige Abstand zwischen den Spindelachsen der
Spindelwellen 19, 19' im Vergleich zu 6A,
zusätzlich
weisen die Bohrer einen Versatz um eine bestimmte Distanz von der
Zentralachse der Bohrung auf. Falls notwendig, kann das Bohrmuster
zusätzlich durch
eine Rotation des Rahmens der Spindelköpfe 7' um die Zentralachse 10 eingestellt
werden, wobei es möglich
ist, die Mittelachsen der Spindelwellen 19, 19' mit der Zentralachse
der Bohrung beispielsweise in Übereinstimmung
zu bringen.
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Für einen
Fachmann ist es einsichtig, dass die vorliegende Erfindung nicht
durch die voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt ist und
sie stattdessen im Sinne und Umfang der angehängten Ansprüche modifiziert werden kann.