EP0242783A2 - Walzengerüst - Google Patents

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EP0242783A2
EP0242783A2 EP87105563A EP87105563A EP0242783A2 EP 0242783 A2 EP0242783 A2 EP 0242783A2 EP 87105563 A EP87105563 A EP 87105563A EP 87105563 A EP87105563 A EP 87105563A EP 0242783 A2 EP0242783 A2 EP 0242783A2
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EP
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roll
bearing
bearings
roller
force
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EP87105563A
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EP0242783A3 (en
EP0242783B1 (de
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Günther Alich
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Priority claimed from CH2654/86A external-priority patent/CH670777A5/de
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Publication of EP0242783A3 publication Critical patent/EP0242783A3/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0206—Controlled deflection rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B29/00—Counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load, e.g. backing rolls ; Roll bending devices, e.g. hydraulic actuators acting on roll shaft ends
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/002—Opening or closing mechanisms; Regulating the pressure

Definitions

  • the invention relates to a roll stand with a fixedly mounted and at least one deliverable roll, the double-sided bearing journals of the latter each being guided in a bearing arrangement which can be displaced relative to the fixedly mounted roll by means of an adjusting mechanism for the purpose of adjusting the roll gap.
  • the invention has for its object to design a roll stand so that a high accuracy in maintaining the roll gap can be achieved without extreme demands on the storage, in particular of the roll that can be delivered, and also in applications where the reaction forces of the rolling stock on the pair of rolls are low or are indefinite.
  • the claim 2 calls an advantageous combination of actuator and force element.
  • the one roller 2 is fixedly mounted in the roller stand 1, while the other roller 4 can be moved relative to the roller 2 in order to change the roller gap 5 through which the material web 6 (FIG. 2) passes.
  • the double-sided bearing journals 8A and 8B of the roller 4 are each guided in a bearing arrangement 10A, 10B, and each of these bearing arrangements can be displaced essentially radially relative to the roller 2 by means of an associated adjusting mechanism described in more detail below.
  • the roller drive is not shown for the sake of simplicity. It can be a roll stand for the finish rolling of plastic or metal foils etc. or, for example, a calender with coating rolls for finishing, in particular coating material webs, i.e. preferably for applications in which it is necessary to maintain a relatively narrow roll gap 5 with high absolute Accuracy (in the range of micrometers) and with little or practically no counterforces (deformation forces) on the part of the material web on the rollers.
  • the bearing arrangement 10A, 10B associated with each bearing journal 8A, 8B of the deliverable roller 4 has two separate radial bearings 11 and 12 mounted next to one another (these, as well as the system parts described below, are only shown on the left in FIG. 1 because both sides are constructed identically). At least one of these bearings on each side of the roller is accommodated in a bearing plate connected to the roller stand (indicated schematically at 17 in FIG. 2) so as to be displaceable in the infeed direction, but the radial deflection of the roller 4 can also be prevented by other means.
  • One of the two radial bearings for example the bearing 11 closer to the roll barrel, is connected to a hydraulic actuating cylinder 13 (cylinder / piston unit) serving as a guided actuating member, while the other bearing 12 is connected to a force member 14, which is likewise designed here as a hydraulic actuating cylinder which exerts a force on the bearing 12 which is opposite to the (positive) feed direction of the actuator 13.
  • the frictional connection during the roller feed is established by connecting the (bilateral) actuators and the force organs to the roller stand 1.
  • both members 13 and 14 exerts a constant tension on the bearing 12, but the force member could in principle also, as indicated by dash-dotted lines in FIG. 1 , to be arranged opposite the actuator 13 and load the bearing 12 with pressure.
  • 1 selected equilateral arrangement of both organs 13 and 14 and design of the force element as a tie rod has the advantage that temperature-related dimensional changes in the stand on the one hand and in the rollers and the adjusting mechanism on the other hand practically cancel each other out and thus have no influence on the width of the nip 5 stay.
  • the hydraulic actuating cylinder 13 is connected to the pressure source 30 (hydraulic pump unit) via a hydraulic control valve 31 and the lines 32 and 36; the actuating cylinders 14 are also connected to the same pressure source via a pressure control valve 33 and lines 34.
  • a control amplifier 24 for each side is supplied on the one hand with a measurement signal generated by a roller spacer 20 as the actual value via line 21 and on the other hand with an adjustable setpoint signal via line 22.
  • the output signal generated by the control amplifier 24 is sent as a control value via the line 25 to the control valve 31.
  • FIG. 3 differs from the one described above essentially only in the design of the actuating member and the power member, which is why only the mounting of one side of the deliverable roller 4 is shown and the fixed roller 2 is only indicated; Parts of the plant which correspond to those according to FIGS. 1 and 2 are identified by the same reference numerals as there.
  • a double-acting hydraulic actuator cylinder 13 ⁇ provided, which is connected via lines 32 and 32 ⁇ to a corresponding electro-hydraulic control valve 31 ⁇ .
  • a pressure limiting valve 37 is preferably connected to the pressure line 32 for the positive feed direction of the roller 4, for reasons which are explained below in connection with the mode of operation.
  • a mechanical tie rod (expansion anchor) 15 is connected to the second bearing 12 as a force element.
  • this consists, for example, of two parts screwed into one another, one of which is rotatably anchored to the bearing 12 and the other to the roller stand 1; a lock nut 16 is indicated as a simple possibility for fixing the length during operation.
  • this simple embodiment of a length-adjustable tie rod is chosen only to illustrate the principle of operation of the arrangement;
  • a low-friction, torque-free ball screw with a remote-controlled, motorized rotary drive is known for a comfortable and precise length adjustment, a design known per se, whereby a gear with self-locking is to be used for the exact fixing of the adjustable anchor length.
  • the mechanical tie rod 15 is to be dimensioned and the basic setting of its length is to be selected such that it is already pretensioned by the actuator 13 'at the largest gap opening 5 to be set between the rollers 2, 4 and over the operational setting range of the gap width (working range of the Regulation or the actuating cylinder 13 ⁇ ) is claimed in the elastic expansion range, so in the "closing direction", ie with a decreasing gap width, the pulling force of the armature 15 counteracting the actuating force of the cylinder 13 ⁇ increases.
  • the prestressed, mechanical anchor 15 thus permanently eliminates play in the bearing arrangement 10 and in cooperation with the actuator 13 ⁇ a perfect, positive and non-positive guidance of the bearing pin 8 in the adjustment range.
  • the characteristic curve 38 shows the course of the counterforce exerted by the force element as a function of the gap width s of the roller gap 5, for example the “spring characteristic curve” according to Hooke's law of an elastically stretched tie rod.
  • the operational range of the actuator when regulating the gap width s is denoted by H; the respective position in operation changes within this range on the one hand as a result of setpoint changes, but also as a result of interferences such as eccentricity or out-of-roundness of the rolls during the roll rotation.
  • F b the maximum possible actuating force of the actuating member
  • the roll journals 8 and 8 zust of the deliverable roll 4 or the fixedly mounted roll 2 are each held in two separate radial bearings 11, 12 and 11 ⁇ , 12 ⁇ .
  • the roller 2 is fixedly mounted with respect to the stand 1.
  • the roller 4 can be fed to the roller 2 for the purpose of adjusting the gap width 5 and is not connected to the stand 1, it is only guided laterally to prevent pendulum movements (for example by means of guides fastened to the stand on both sides of the bearing 11, not shown).
  • a hydraulic actuating cylinder 13 is used as the actuator, the cylinder of which is attached to the bearing 11 'and the piston rod of which is attached to the bearing 11. Contrary to the feed direction of the actuating cylinder 13, the other pair of bearings 12, 12, is braced by means of four compression springs 45, as a result of which any bearing play is permanently eliminated.
  • the springs 45 are through Two parallel guide rods 44 are positioned, which extend between the arms of the bearings 12, 12 und and slide in the same guide holes.
  • a carrier 40 is also slidably guided on the guide rods 44 and held approximately in the middle between the rollers 2 and 4 between two compression springs 45.
  • non-contact measuring elements 43 of known construction, each of which provides an electrical signal for the distance to the bale surface ; a signal for the distance of the rolls or the width of the roll gap 5 can be formed from the individual signals in a manner known per se, see e.g. U.S. Patent No. 3,902,114 by the same applicant.
  • a control circuit for the automatic control of the gap width is indicated only schematically and in a simplified manner with actual value line 21, control amplifier 24, setpoint input 22, control signal line 25, control valve 31, hydraulic pump 30 and hydraulic pressure line 32 to the control cylinder 13.
  • Each of these bearings 52, 52 ⁇ is designed as a sliding shoe, formed from two supporting bodies 54 and 54 ⁇ , which are rigidly connected in pairs by a shield 53, 53 ⁇ . Between the bearings 11 and 11 ⁇ , in turn, two parallel guide rods 56 extend, on which each bearing shoe 52, 52 ⁇ is slidably guided by means of holes provided in the support bodies. Compression springs 55 are provided as the force organs counteracting the actuator 13 and are guided between the bearings 52, 52 'in the bores of the support body.
  • the support bodies 54, 54 ⁇ are preferably provided with wear-resistant bearing surfaces, on which the spring forces are slidably transmitted to the rollers and from their pins back to the bearings 11, 11 ⁇ .
  • the compression springs 55 it is also possible, for example, to use one or more hydraulic pressure cylinders (with constant counterforce) or, if appropriate, massive, adjustable compression rods as particularly "hard” mechanical springs.
  • the support bodies 54, 54 ⁇ can be provided with roller bearings instead of the sliding pads.
  • electromotive actuating spindle drives can also be used as actuators in the sense of the invention for slow-speed rollers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Bei einem Walzengerüst mit feststehend gelagerter (2) und zustellbarer Walze (4) soll eine hohe Genauigkeit bei der Einhaltung (insbesondere selbsttätigen Regelung) des Walzenspaltes (5) ohne extreme Anforderungen an die Lagerung der Walzenzapfen (8) erreicht werden. Dies gelingt durch Anordnung von zwei getrennten Radial­lagern (11, 12) für jeden Zapfen (8) der zustellbaren Walze (4), wobei das eine Lager (11) mit einem geführ­ten Stellorgan (hydraulischer Stellzylinder 13) und das andere Lager (12) mit einem entgegengesetzt wirken­den Kraftorgan (Stellzylinder 14) verbunden ist. Dies ergibt völlig spielfreie Lagerung und präzise Zustellung auch bei geringen Gegenkräften durch das Walzgut (6). Als Kraftorgan eignet sich auch ein mechanisch vorge­spannter, elastischer Zuganker. Kraftorgan und Zugorgan können sich statt an dem Ständer (1) auch unmittelbar gegen die nicht zustellbare Walze (2) bzw. deren Lager abstützen, so daß Ständerverformungen sich nicht auf die Walzspalteinstellung auswirken. Anwendung insbeson­dere zum Fertigwalzen von Kunststoff- oder Metallfolien und für Kalanderwerke zum Beschichten von Materialbahnen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Walzengerüst mit einer festste­hend gelagerten und mindestens einer zustellbaren Walze, wobei die beidseitigen Lagerzapfen der letzteren je in einer Lageranordnung geführt sind, welche zwecks Einstellung des Walzenspaltes mittels einem Stell­mechanismus relativ zur feststehend gelagerten Walze verschiebbar sind.
  • Bei der Herstellung und Veredelung von Materialbahnen mittels Walzengerüsten, z.B. Walzen von Metall- und Kunststoffolien, Beschichten von Folien und Bändern mittels Kalander- und Streichwalzen usw., besteht oftmals die Forderung, den Walzenabstand (Walzenspalt) möglichst genau einzuhalten. Abgesehen vom Erfordernis eines gleichmäßig dicken Produkts soll allgemein auch aus wirtschaflichen Gründen (Materialeinsparung) beim Walzen wie vor allem beim Auftragen teurer Beschich­tungsstoffe möglichst nahe an der unteren Toleranz­grenze der garantierten Dicke gefahren werden können. Neben einer hochentwickelten Regelungstechnik, die u.a. in der Lage ist, eine Unrundheit oder Exzentrizität der Walzenballen während des Walzenumlaufs laufend auszu­gleichen, ist bisher auch eine sehr präzise und ent­sprechend aufwendige Lagerung der Walzenzapfen erfor­derlich. So ist selbst ein geringes Lagerspiel dann besonders störend, wenn die den Walzenspalt durchlaufende Materialbahn nur relativ geringe Gegenkräfte auf das Walzenpaar ausübt, wie etwa beim Herstellen von Kunst­stoffolien oder bei der Folienbeschichtung mit pasten­artigen oder flüssigen Auftragstoffen. Insbesondere stößt man an die Grenzen der lagertechnischen Möglich­keiten, wenn bei bereits geringen Banddicken bzw. Spalt­weiten eine hohe relative Genauigkeit mit Abweichungen von weniger als 1 Mikrometer einzuhalten ist.
  • Zwar ist es bei Walzengerüsten der einleitend angegebe­nen Gattung bekannt, zur Kompensation von Walzspalt­änderungen, die durch Lastschwankungen im Walzspalt entstehen würden, die Walzenständer mechanisch oder auch hydraulisch vorzuspannen, z.B. durch zwischen den (Stütz-)Walzeneinbaustücken angeordnete Druckstücke oder Hydraulikzylinder. Jedoch eignet sich dieses für Metallwalzwerke praktizierte Ständervorspannverfahren nicht für kalanderartige Walzen, da auf diese praktisch keine Reaktionskräfte einwirken. Unabhängig davon vermag mit dem Ständervorspannverfahren die genannte Genauigkeit der Walzspalteinstellung nicht eingehalten werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzen­gerüst so zu gestalten, daß eine hohe Genauigkeit bei der Einhaltung des Walzenspaltes ohne extreme Anforde­rungen an die Lagerung insbesondere der zustellbaren Walze erreichbar ist, und dies auch bei Anwendungen, wo die Reaktionskräfte des Walzgutes auf das Walzenpaar gering oder unbestimmt sind.
  • Diese Aufgabe ist bei einem Walzengerüst der im Ober­begriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die in dessen Kennzeichen stehen­den Merkmale gelöst.
  • Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Lagerzapfen dauernd kraftschlüssig und völlig spielfrei geführt sind und demzufolge die genaue Walzeneinstellung durch das Stellorgan entsprechend der Führungsgröße ohne Be­einträchtigung durch die Lagerung gewährleistet ist.
  • Der Anspruch 2 nennt eine vorteilhafte Kombination von Stellorgan und Kraftorgan.
  • Mit der Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4 wird eine gegenseitige Berührung und damit Beschädigung der Walzen selbst bei extrem kleinem Walzspalt vermieden. Diese Ausgestaltung hat außerdem den Vorteil, tempera­turbedingte Ausdehnungsschwankungen von Walzenballen und Ständer als Störgröße zu minimieren.
  • Besonders bevorzugt wird die Ausgestaltung nacn Anspruch 5, die Störeinflüsse (z.B. infolge mangelnder Steifigkeit des Ständers und/oder infolge von Temperatur­änderung) vermeidet, da Stellorgan und Kraftorgan nun­mehr direkt zwischen den beiden Walzen wirksam werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Ausführungsform sind des weiteren in den Ansprüchen 6 bis 10 angegeben.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt schematisch ein Walzengerüst gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit zugehöriger Regeleintrichtung für den Walzenspalt,
    • Figur 2 ist eine Seitenansicht des Walzengerüstes nach Figur 1,
    • Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung wie Figur 1, wobei jedoch nur die Lagerung auf der einen Seite wiedergegeben ist,
    • Figur 4 ist ein Kraft/Weg-Diagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Funktionsweise der Anordnung nach Figur 3.
    • Figur 5 ist die teilweise geschnittene Seitenansicht der einen Gerüstseite gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei der Gerüstständer nur angedeutet ist,
    • Figur 6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in Figur 5, und
    • Figur 7 und 8 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung wie Figur 5 und 6.
  • Beim Walzengerüst nach Fig. 1 und 2 ist die eine Walze 2 im Walzenständer 1 feststehend gelagert, währenddem die andere Walze 4 zur Veränderung des von der Material­bahn 6 (Fig. 2) durchlaufenen Walzenspaltes 5 relativ zur Walze 2 zustellbar ist. Zu diesem Zweck sind die beidseitigen Lagerzapfen 8A und 8B der Walze 4 je in einer Lageranordnung 10A, 10B geführt und jede dieser Lageranordnungen ist mittels eines zugehörigen, nach­stehend näher beschriebenen Stellmechanismus im wesent­lichen radial zur Walze 2 verschiebbar. Der Walzen­antrieb ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Es kann sich um ein Walzengerüst zum Fertigwalzen von Kunststoff- oder Metallfolien usw. oder z.B. um ein Kalanderwerk mit Streichwalzen zum Veredeln, insbeson­dere Beschichten von Materialbahnen handeln, also vorzugsweise für Anwendungen, bei denen es auf die Ein­haltung eines relativ engen Walzenspaltes 5 mit hoher absoluter Genauigkeit (im Bereich von Mikrometer) und bei geringen oder praktisch fehlenden Gegenkräften (Verformungskräften) seitens der Materialbahn auf die Walzen ankommt.
  • Die jedem Lagerzapfen 8A, 8B der zustellbaren Walze 4 zugehörige Lageranordnung 10A, 10B weist zwei getrennte, nebeneinander montierte Radiallager 11 und 12 auf (diese, wie auch die nachfolgend beschriebenen Anlageteile, sind lin Figur 1 nur auf der linken Seite gezeichnet, weil beide Seiten identisch aufgebaut sind). Mindestens das eine dieser Lager auf jeder Walzenseite ist in Zustell­richtung verschiebbar in einem mit dem Walzenständer verbundenen Lagerschild (in Figur 2 schematisch bei 17 angedeutet) aufgenommen, jedoch kann das radiale Ausweichen der Walze 4 auch mit anderen Mitteln ver­hindert werden. Das eine der beiden Radiallager, beispielsweise das näher beim Walzenballen liegende Lager 11, ist mit einem als geführtes Stellorgan dienen­den hydraulischen Stellzylinder 13 (Zylinder/Kolbenein­heit) verbunden, während das andere Lager 12 mit einem - hier ebenfalls als hydraulischer Stellzylinder ausge­führten - Kraftorgan 14 verbunden ist, welches eine zur (positiven) Zustellrichtung des Stellorgans 13 ent­gegengesetzt gerichtete Kraft auf das Lager 12 ausübt. Der Kraftschluß bei der Walzenzustellung ist durch Verbindung der (beidseitigen) Stellorgane sowie der Kraftorgane mit dem Walzenständer 1 hergestellt. Bei der dargestellten, bevorzugten Anordnung beider Organe 13 und 14 auf der gleichen Seite des Walzenzapfens 8 bzw. des Walzenspaltes 5 übt das Kraftorgan 14 einen ständigen Zug auf das Lager 12 aus, jedoch könnte das Kraftorgan grundsätzlich auch, wie in Fig. 1 strich­punktiert angedeutet, zum Stellorgan 13 gegenüber­liegend angeordnet sein und das Lager 12 mit Druck belasten. Die nach Fig. 1 gewählte gleichseitige Anord­nung beider Organe 13 und 14 und Ausbildung des Kraft­organs als Zuganker hat den Vorteil, daß temperatur­bedingte Dimensionsänderungen im Ständer einerseits und in den Walzen und dem Stellmechanismus andererseits einander praktisch aufheben und somit ohne Einfluß auf die Weite des Walzenspaltes 5 bleiben.
  • Zur vorzugsweise selbsttätigen Regelung des Walzen­abstandes bzw. der Spaltweite ist der hydraulische Stellzylinder 13 über ein hydraulisches Regelventil 31 und die Leitungen 32 und 36 mit der Druckquelle 30 (hydraulische Pumpeneinheit) verbunden; an derselben Druckquelle sind auch die Stellzylinder 14 über ein Druck­regelventil 33 und Leitungen 34 angeschlossen. Einem Regelverstärker 24 für jede Seite wird einerseits ein von einem Walzenabstandsgeber 20 erzeugtes Meßsignal als Istwert über die Leitung 21 und andererseits ein einstellbares Sollwertsignal über die Leitung 22 zuge­führt. Das vom Regelverstärker 24 erzeugte Ausgangssignal gelant als Stellwert über die Leitung 25 zum Regel­ventil 31.
  • Durch die Druckbeaufschlagung des Zylinders 14 wird eine konstante Gegenkraft zur Stellkraft des Zylinders 13 ausgeübt, wobei jedoch die regelbare Stellkraft die Gegenkraft jederzeit bei Bedarf zu überwinden vermag. Dadurch wird, wie links in Fig. 1 angedeutet, jegliches Radialspiel in der durch die Lager 11 und 12 gebildeten form- und kraftschlüssigen Lageranordnung in Zustell­richtung dauernd aufgehoben, so daß eine äußerst genaue Regelung der Spaltweite auch ohne besonders auf Spiel­freiheit ausgesuchte und damit teure Lager möglich ist.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich vom vorangehend beschriebenen im wesentlichen nur in der Gestaltung des Stellorgans und des Kraftorgans, weshalb nur die Lagerung der einen Seite der zustell­baren Walze 4 dargestellt und die feststehende Walze 2. nur angedeutet ist; Anlageteile, die mit solchen nach Fig. 1 und 2 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugs­zahlen wie dort bezeichnet.
  • Als mit dem einem Lager 11 verbundenes Stellorgan ist gemäß Fig. 3 ein doppelt wirkender hydraulischer Stell­ zylinder 13ʹ vorgesehen, welcher über Leitungen 32 und 32ʹ an ein entsprechendes elektro-hydraulisches Regelventil 31ʹ angeschlossen ist. Vorzugsweise ist an die Druckleitung 32 für die positive Zustellrichtung der Walze 4 ein Druckbegrenzungsventil 37 angeschlossen, aus Gründen, die weiter unten im Zusammenhang mit der Wirkungsweise erläutert werden. Mit dem zweiten Lager 12 ist dagegen als Kraftorgan ein mechanischer Zuganker (Dehnanker) 15 verbunden. Dieser besteht zwecks Längen­einstellung z.B. aus zwei ineinander verschraubten Teilen, von denen der eine drehbar am Lager 12 und der andere am Walzenständer 1 verankert ist; als einfache Möglich­keit zur Längenfixierung während des Betriebs ist eine Gegenmutter 16 angedeutet. Es ist zu erwähnen, daß diese einfache Ausführungsform eines längeneinstellbaren Zug­ankers nur zur Darstellung des Wirkungsprinzips der Anordnung gewählt ist; für die konkrete Ausführung empfiehlt sich zur bequemen und präzisen Längen­einstellung z.B. eine reibungsarme, drehmomentfreie Kugelumlaufspindel mit fernsteuerbarem, motorischem Drehantrieb an sich bekannter Bauart, wobei ein Getriebe mit Selbsthemmung für die exakte Fixierung der justier­baren Ankerlänge zu verwenden ist.
  • Der mechanische Zuganker 15 ist so zu bemessen und die Grundeinstellung von dessen Länge ist so zu wählen, daß er bei der größten betriebsmäßig einzustellenden Spalt­öffnung 5 zwischen den Walzen 2, 4 bereits vom Stell­organ 13ʹ vorgespannt ist und über den betriebsmäßigen Einstellbereich der Spaltweite (Arbeitsbereich der Regelung bzw. des Stellzylinders 13ʹ) im elastischen Dehnbereich beansprucht wird, wobei also in "Schließ­richtung", d.h. mit kleiner werdender Spaltweite, die der Stellkraft des Zylinders 13ʹ entgegenwirkende Zugkraft des Ankers 15 zunimmt. Wie leicht einzusehen ist, bewirkt so der vorgespannte, mechanische Anker 15 eine dauernde Spielaufhebung in der Lageranordnung 10 und im Zusammenwirken mit dem Stellorgan 13ʹ eine einwandfreie, form- und kraftschlüssige Führung des Lagerzapfens 8 im Stellbereich.
  • Jedoch ermöglicht die Verwendung eines Kraftorgans mit vom Stellweg bzw. der Spaltöffnung abhängiger Gegen­kraft z.B. gemäß Fig. 3 die Lösung einer weiteren Aufgabe, nämlich ein Gegeneinanderschlagen und damit die Beschädigung der Walzenballen zuverlässig zu verhin­dern. Dies wäre bei geforderten, regelbaren Nennspalt­weiten von wenigen Mikrometern und insbesondere bei geringer oder fehlender Verformungskraft im Walzenspalt (Folienwalz- oder -Auftragswerke) etwa mit einem starren Anschlag für den Lagerzapfen bzw. dessen Lagerung kaum zu bewerkstelligen, wenn man bereits die praktisch vor­kommenden Walzen-Exzentrizitäten und ferner temperatur­bedingte Dimensionsänderungen von Walzen und Ständer bedenkt.
  • Die Lösung dieses Problems gelingt mit der wegabhängig zunehmenden Gegenkraft des Kraftorgans 15 in Verbindung mit einer Begrenzung der vom Stellorgan 13ʹ ausübbaren Stellkraft, was anhand des Diagramms nach Fig. 4 ver­deutlicht werden soll. Im Diagramm zeigt die Kennlinie 38 den Verlauf der vom Kraftorgan ausgeübten Gegenkraft in Funktion der Spaltweite s des Walzenspaltes 5, z.B. die "Federkennlinie" nach dem Hooke'schen Gesetz eines elastisch gedehnten Zugankers. Der betriebsmäßige Arbeits­bereich des Stellorgans bei der Regelung der Spaltweite s ist mit H bezeichnet; die jeweilige Stellposition im Betrieb verändert sich innerhalb diesem Bereich einer­seits infolge von Sollwertänderungen, aber auch infolge von Störeinflüssen wie Exzentrizität oder Unrundheit der Walzen während des Walzenumlaufs. Wird nun die maxi­mal mögliche Stellkraft des Stellorgans auf einen Wert Fb begrenzt, der der Gegenkraft bei noch endlicher Spaltweite s gemäß der Kennlienie 38 entspricht, so bedeutet dies gleichzeitig die Begrenzung des Stell­bereiches H in Schließrichtung, d.h. das völlige Schließen des Walzenspaltes und damit das gefährliche Zusammenschlagen der Walzen ist verunmöglicht. Die Stellkraftbegrenzung des Stellzylinders 13ʹ kann gemäß Figur 3 durch ein Druckbegrenzungsventil 37 an der Druckleitung 32 zum Stellzylinder oder auch durch geeig­nete Druckbegrenzung bereits in der Druckquelle (Hydrau­likpumpe) vorgenommen werden. Zur Einstellung der An­ordnung wird zweckmäßig so vorgegangen, daß zunächst diejenige Drehlage der Walzen 2 und 4 ermittelt wird, welche die geringste Spaltweite s ergibt; anschließend wird die Längeneinstellung des Zugankers 15 bei ent­sprechender (gemäß der Kennlinie 38) mechanischer Vor­spannung für einen bestimmten Kalibrierwert vorgenommen werden.
  • Beim Walzengerüst nach Fig. 5 und 6 sind die Walzenzap­fen 8 und 8ʹ der zustellbaren Walze 4 bzw. der festste­hend gelagerten Walze 2 (auf der dargestellten wie auch auf der gegenüberliegenden Gerüstseite) je in zwei ge­trennten Radiallagern 11, 12 bzw 11ʹ, 12ʹ gefaßt. Die Walze 2 ist bezüglich des Ständers 1 fest gelagert. Dagegen ist die Walze 4 zur Walze 2 zwecks Einstellung der Spalteweite 5 zustellbar und steht nicht mit dem Ständer 1 in Verbindung, sie ist lediglich zur Verhinde­rung von Pendelbewegungen seitlich geführt (beispiels­weise mittels am Ständer befestigter Führungen beidseits des Lagers 11, nicht dargestellt).
  • Zur Einstellung des Walzenabstandes dient als Stell­organ ein hydraulischer Stellzylinder 13, dessen Zylin­der am Lager 11ʹ und dessen Kolbenstange am Lager 11 befestigt sind. Entgegen der Zustellrichtung des Stell­zylinders 13 wird das andere Lagerpaar 12, 12ʹ mittels vier Druckfedern 45 verspannt, wodurch jegliches Lager­spiel dauernd aufgehoben ist. Die Federn 45 sind durch zwei parallele Führungsstangen 44 positioniert, die sich zwischen Auslegern der Lager 12, 12ʹ erstrecken und in Führungsbohrungen derselben gleiten. Auf den Führungsstangen 44 ist außerdem ein Träger 40 gleitend geführt und zwischen jeweils zwei Druckfedern 45 etwa mittig zwischen den Walzen 2 und 4 gehalten. Durch Anschläge 46 an beiden Lagern, die dem Querbalken 41 des Trägers 40 gegenüberstehen (und gegebenenfalls auswechselbaren, nicht dargestellten Zwischenlagen) kann ein Minimalabstand der Walzen festgelegt bzw. deren völliges Zusammenfahren ausgeschlossen werden.
  • Auf zwei Auslegern 42 des Trägers 40, die am Querbal­ken 41 befestigt sind und ohne Berührung zwischen die Ballen 48 und 48ʹ der beiden Walzen ragen, befinden sich berührungslos wirkende Meßorgane 43 an sich bekann­ter Bauweise, die je ein elektrisches Signal für den Abstand zur Ballenfläche liefern; aus den Einzelsignalen läßt sich in an sich bekannter Weise ein Signal für den Abstand der Walzen bzw. die Weite des Walzenspaltes 5 bilden, siehe z.B. die US-Patentschrift Nr. 3,902,114 des gleichen Anmelders.
  • Ein Regelkreis für die selbsttätige Regelung der Spalt­weite ist nur schematisch und vereinfacht angedeutet mit Istwertleitung 21, Regelverstärker 24, Sollwert­eingabe 22, Stellsignalleitung 25, Regelventil 31, Hydraulikpumpe 30 und hydraulischer Druckleitung 32 zum Stellzylinder 13.
  • Beim weiteren Ausführungsbeispiel eines Walzengerüstes nach Figur 7 und 8 befindet sich nur das eine Lager­paar 11, 11ʹ auf den Zapfen 8, 8ʹ der Walzen 2 und 4, hier dasjenige, an welchem das Stellorgan 13 angreift. Die beiden das andere Lagerpaar bildenden Lager, zwischen denen die Gegenkraft zur Stellkraft angreift, stützen sich dagegen an den Walzenballen 48, 48ʹ ab.
  • Jedes dieser Lager 52, 52ʹ ist als Gleitschuh ausge­bildet, gebildet aus je zwei Stützkörpern 54 bzw. 54ʹ, welche paarweise durch je ein Schild 53, 53ʹ starr verbunden sind. Zwischen den Lagern 11 und 11ʹ erstrek­ken sich wiederum zwei parallele Führungsstangen 56, an denen jeder Lagerschuh 52, 52ʹ mittels in den Stützkörpern vorhandener Bohrungen gleitend geführt ist. Als dem Stellorgan 13 entgegenwirkende Kraftorgane sind Druckfedern 55 vorgesehen, welche,in Bohrungen der Stützkörper geführt, zwischen den Lagern 52, 52ʹ ver­spannt sind. Die Stützkörper 54, 54ʹ sind vorzugsweise mit verschleißfesten Auflageflächen versehen, an welchen sich die Federkräfte gleitend auf die Walzen und von deren Zapfen wieder auf die Lager 11, 11ʹ übertragen. Anstelle der Druckfedern 55 können beispielsweise auch ein oder mehrere hydraulische Druckzylinder (mit konstanter Gegenkraft) oder gegebenenfalls massive, einstellbare Druckstäbe als besonders "harte" mechani­sche Federn verwendet werden. Zur Verminderung der Gleitreibung gegenüber den drehenden Ballenflächen können die Stützkörper 54, 54ʹ mit Wälzlagern anstelle der Gleitbeläge versehen werden.
  • In den sich an den Walzenballen 48, 48ʹ abstützenden Lagern 52, 52ʹ, vorzugsweise wie dargestellt direkt in den zwischen die Ballen ragenden Teilen der Stützkörper 54, 54ʹ, sind einander paarweise gegenüberstehende Distanz-Meßorgane 57 eingebaut, deren kombiniertes Meß­signal wiederum ein Maß für die Weite des Walzenspaltes 5 darstellt. Da ein geeigneter Regelkreis für den Walzen­spalt im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie beim vorangehenden Beispiel, sind hier nur die Istwert-Signal­leitung 21 und die hydraulische Druckleitung 32 zum Stellzylinder angedeutet.
  • Während für schnell laufende Walzen die beschriebenen, rasch arbeitenden hydraulischen Stellzylinder zu bevor­zugen sind, können für langsam laufende Walzen auch elektromotorische Stellspindelantriebe als Stellorgane im Sinne der Erfindung verwendet werden.

Claims (10)

1. Walzengerüst mit einer feststehend gelagerten und mindestens einer mittels eines Stellorgans zustell­baren Walze, wobei die beidseitigen Lagerzapfen der letzteren je in einer Lageranordnung geführt sind, welche zwecks Einstellung des Walzenspaltes mittels einem Stellmechanismus relativ zur feststehend ge­lagerten Walze verschiebbar sind, und die Lager der feststehenden und der zustellbaren Walze durch ein Kraftorgan mechanisch oder hydraulisch gegeneinander vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (10A, 10B) eines jeden Lager­zapfens (8A, 8B) der zustellbaren Walze (4) neben­einander zwei getrennte Radiallager (11, 12) enthält, von denen das eine (11) mit dem geführten Stell­organ (13, 13ʹ) und das andere (12) mit dem zur Zustellrichtung des Stellorgans entgegengesetzt gerichteten Kraftorgan (14, 15) verbunden ist.
2. Walzengerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan durch einen doppelt wirkenden hydraulischen Stellzylinder (13ʹ) und das Kraft­organ durch einen mechanisch vorgespannten, elasti­schen Anker (15) gebildet ist.
3. Walzengerüst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Stellkraft des Stellzylinders (13ʹ) durch einen Druckbegrenzer (37) auf einen Höchstwert (Fb) begrenzt ist.
4. Walzengerüst nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (13, 13ʹ) und das als Zuganker ausgebildete Kraftorgan (15) auf der gleichen Seite des Walzenspaltes (5) angeordnet und mit dem Ständer (1) des Walzengerüstes verbunden sind.
5. Walzengerüst nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Walzenseite zwei getrennte Radiallager (11, 12, 11ʹ, 12ʹ, 52, 52ʹ) für jede Walze (2, 4) vorhanden sind und daß jeweils das eine dieser Lager (11, 11ʹ) mit dem zwischen den Walzen wirkenden, geführten Stellorgan (13) verbunden ist, während des Kraftorgan (45, 55) zwischen den anderen Lagern (12, 12ʹ, 52, 52ʹ) angeordnet ist.
6. Walzengerüst nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Walzenzapfen (8, 8ʹ) zwei Radiallager (11, 11ʹ, 12, 12ʹ) angeordnet sind, von denen paarweise die einen (11, 11ʹ) vom Stellorgan (13) und die anderen(12, 12ʹ) vom Kraftorgan (45) beaufschlagt sind.
7. Walzengerüst nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß zwischen den Lagern des andern Paares (12, 12ʹ) Druckfedern (45) als Kraftorgane verspannt sind.
8. Walzengerüst nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß auf jeder Walzenseite das eine Lager (11, 11ʹ) jeder Walze auf dem Walzenzapfen (8, 8ʹ) sitzt und das andere Lager (52, 52ʹ) sich am als Referenzfläche benützten Walzenballen (48, 48ʹ) ab­stützt und daß die Lagerpaare (11, 11ʹ; 52, 52ʹ) durch Gleitstangen (56) gerührt sind.
9. Walzengerüst nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das sich an beiden Walzenballen (48, 48ʹ) ab­stützende Lagerpaar durch Gleitschuhe (52, 52ʹ) gebildet ist, zwischen denen Federn (55) als Kraft­organe verspannt sind.
10. Walzengerüst nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die sich an den Walzenballen (48, 48ʹ) abstützenden Lager (52, 52ʹ), vorzugsweise in deren zwischen die Ballen reichenden Teile (54, 54ʹ), sich paarweise gegenüberliegende Distanz-Meßorgane (57) eingebaut sind.
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