EP0242783B1

EP0242783B1 - Walzengerüst

Info

Publication number: EP0242783B1
Application number: EP19870105563
Authority: EP
Inventors: Günther Alich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1990-10-03
Anticipated expiration: 2007-04-14
Also published as: EP0242783A3; DE3765289D1; EP0242783A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzengerüst der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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 wirtschaftlichen 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-)Walzen- einbaustücken angeordnete Druckstücke oder Hydraulikzylinder (vgl. US-A 3 448 683). Jedoch eignet sich dieses für Metallwalzwerke, also reaktive Produktionsprozesse, 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.
Aus der GB-A 747 347 ist ein Walzengerüst bekannt, bei dem zur Kompensation von Walzenverbiegungen zwischen eigens hierfür vorgesehenen Walzenzapfenverlängerungen ein Kraftorgan in Form eines Hydraulikzylinders in einem solchen Abstand von dem Stellorgan angeordnet ist, daß sich ein ausreichend langer Hebelarm ergibt.
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. Auch andere Störeinflüsse, z.B. infolge mangelnder Steifigkeit des Ständers und/oder infolge von Temperaturänderung, werden vermieden, da Stellorgan und Kraftorgan nunmehr direkt zwischen den beiden Walzen wirksam werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 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 Regeleinrichtung für den Walzenspalt, wobei jedoch nur die Lagerung auf der einen Seite wiedergegeben ist,
Figur 2 ist eine Seitenansicht des Walzengerüstes nach Figur 1,
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung wie Figur 1,
Figur 4 ist eine Seitenansicht zu Figur 3.

Beim Walzengerüst nach Fig. 1 und 2 sind die Walzenzapfen 8 und 8' 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. 11', 12' gefaßt. Die Walze 2 ist bezüglich des Ständers 1 fest gelagert. Dagegen ist die Walze 4 zur Walze 2 zwecks Einstellung der Spaltweite 5 zustellbar und steht nicht mit dem Ständer 1 in Verbindung, sie ist lediglich zur Verhinderung von Pendelbewegungen seitlich geführt (beispielsweise mittels am Ständer befestiger Führungen beidseits des Lagers 11, nicht dargestellt).
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.
Zur Einstellung des Walzenabstandes dient als Stellorgan ein hydraulischer Stellzylinder 13, dessen Zylinder am Lager 11' und dessen Kolbenstange am Lager 11 befestigt sind. Entgegen der Zustellrichtung des Stellzylinders 13 wird das andere Lagerpaar 12, 12' mittels vier Druckfedem 45 verspannt, wodurch jegliches Lagerspiel dauernd aufgehoben ist, so daß eine äußerst genaue Regelung der Spaltweite auch ohne besonders auf Spielfreiheit ausgesuchte und damit teure Lager möglich ist. Die Federn 45 sind durch zwei parallele Führungsstangen 44 positioniert, die sich zwischen Auslegern der Lager 12, 12' 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 48' 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 3 und 4 befindet sich nur das eine Lagerpaar 11, 11' auf den Zapfen 8, 8' 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, 48' ab.
Jedes dieser Lager 52, 52' ist als Gleitschuh ausgebildet, gebildet aus je zwei Stützkörpern 54 bzw. 54', welche paarweise durch je ein Schild 53, 53' starr verbunden sind. Zwischen den Lagern 11 und 11_' erstrecken sich wiederum zwei parallele Führungsstangen 56, an denen jeder Lagerschuh 52, 52' 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, 52' verspannt sind. Die Stützkörper 54, 54' sind vorzugsweise mit verschleißfesten Auflageflächen versehen, an welchen sich die Federkräfte gleitend auf die Walzen und von deren Zapfen wieder auf die Lager 11, 11' 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, 54' mit Wälzlagern anstelle der Gleitbeläge versehen werden.
In den sich an den Walzenballen 48, 48' abstützenden Lagern 52, 52', vorzugsweise wie dargestellt direkt in den zwischen die Ballen ragenden Teilen der Stützkörper 54, 54', 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

1. Walzengerüst mit einer feststehend in einem Ständer (1) gelagerten Walze (2) und mindestens einer zustellbaren Walze (4), wobei - jeweils bezogen auf eine Walzenlagerseite - die Lagerzapfen (8, 8') der feststehenden Walze (2) und der zustellbaren Walze (4) in je einem Lager (z.B. 11', 11) aufgenommen sind und die zustellbare Walze (4) gegenüber der feststehend gelagerten Walze (2) mittels eines Stellorgans (13) verstellbar und mittels eines Kraftorgans (z.B. 45) vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan unmittelbar zwischen den Lagern (11', 11) der feststehenden Walze (2) und der zustellbaren Walze (4) angeordnet ist, daß die feststehende Walze (2) und die zustellbare Walze (4) jeweils mit einem weiteren Lager (z.B. 12' 12) ausgestattet sind, daß die jeweils zwei Lager je Walzenzapfen nebeneinander liegen, daß das Kraftorgan dem Stellorgan (13) entgegenwirkend, zwischen diesen weiteren Lagern (12', 12; 52', 52) angeordnet ist, und daß das Kraftorgan zwecks stellkraftabhängiger Längenänderung als Federelement (45; 55) ausgebildet ist.

2. Walzengerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Walzenzapfen (8', 8) zwei Radiallager (11', 11; 12', 12) angeordnet sind, von denen paarweise die einen (11', 11) von dem Stellorgan (13) und die anderen (12', 12) von dem Kraftorgan (45) beaufschlagt sind.

3. Walzengerüst nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drucksteuerung (25, 30, 31, 32) des Stellorgans (13) die Öffnungsweite des Walzenspaltes bestimmt.

4. Walzengerüst nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckeinstellung (32) des Stellorgans (13) mit Hilfe einer regulierbaren Druckmittelpumpe (30) erfolgt.

5. Walzengerüst nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der walzenspaltbestimmende Stelldruck (32) mit Hilfe eines SolUlstwert-Vergleichers (24) eines Regelkreises (21, 22) und eines Drucksteuerventils (25, 31) geregelt ist.

6. Walzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkraft des Stellzylinders (13) durch einen Druckbegrenzer auf einen Höchstwert begrenzt ist.

7. Walzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (12', 12) zwischen denen das Kraftorgan angeordnet ist, über parallele Führungsstangen (44) miteinander verbunden sind, die in in diesen Lagern (12', 12) vorgesehenen Führungsbohrungen gleitend aufgenommen sind.

8. Walzengerüst nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Führungsstangen (44) ein Träger (40) gleitend geführt ist, von dem aus sich zwei Ausleger (42), die als Halterung für berührungslos wirkende Meßorgane (43) dienen, berührungsfrei zwischen die Ballen (48', 48) der Walzen (2, 4) erstrecken.

9. Walzengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager, zwischen denen das Kraftorgan angeordnet ist, als sich an den Walzenballen (48', 48) abstützende Gleitschuhe (52', 52) ausgebildet sind.

10. Walzengerüst nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Gleitschuhe (52', 52) aus je zwei an den betreffenden Walzenballen (48', 48) anliegenden Stützkörpern (54', 54) und einem diese Stützkörper (54', 54) starr verbindenden Schild (53', 53) besteht und durch zwei parallele Führungsstangen (56) geführt ist, die sich zwischen den Lagern (11', 11) der feststehenden Walze (2) und der zustellbaren Walze (4) erstrecken.

11. Walzengerüst nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stützkörper (54', 54) einander paarweise gegenüberliegende Distanzmeßorgane (57) eingebaut sind.