EP0250770A2 - Verfahren zum Aussenrundschleifen von Walzen - Google Patents

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EP0250770A2 EP87106354A EP87106354A EP0250770A2 EP 0250770 A2 EP0250770 A2 EP 0250770A2 EP 87106354 A EP87106354 A EP 87106354A EP 87106354 A EP87106354 A EP 87106354A EP 0250770 A2 EP0250770 A2 EP 0250770A2
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roller
shell
pressure
core
roll
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Werner Kade
Theodor Bähr
Georg Zürn
Günter Rohde
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JM Voith GmbH
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JM Voith GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/02—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work
    • B24B5/04—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work for grinding cylindrical surfaces externally
    • 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
    • D21G1/0213—Controlled deflection rolls with deflection compensation means acting between the roller shell and its supporting member
    • D21G1/022—Controlled deflection rolls with deflection compensation means acting between the roller shell and its supporting member the means using fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for external cylindrical grinding of a roller according to the preamble of patent claim 1.
  • DE-PS 28 50 415 describes a so-called "floating" (floating) roller.
  • a roller shell is rotatably mounted on a roller core which is fixed per se via ball bearings at the two ends of the roller shell.
  • the roll core carries at least in a row parallel to the roll longitudinal axis substantially parallel to each other, hydraulically loadable press ram or a continuous, hydraulically loadable press ram corresponding to the length of the roll shell.
  • the press rams have pressure pockets on their surface facing the roller shell, into which hydraulic pressure medium can also be introduced, on which the roller shell then floats to a certain extent, which is of course an inaccurate expression, since essentially the roller shell is acted upon by the pressure prevailing in the pressure pockets is, for example, to be pressed against a counter roller in a certain way, which in particular is used for calenders.
  • Other facilities are possible for such a facility, such as dry presses in the paper industry.
  • the object of the invention is to compensate for this bearing error since it cannot be avoided. According to the invention, this takes place in the method for external beef grinding through the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • the method is based on grinding the assembly consisting of the roller shell and roller core including the roller bearings in the fully assembled state with the application of a certain hydraulic pressure for the pressure transmission elements, i.e. the existing wall thickness error of the bearing rings of the roller bearings is practically compensated for during the grinding process (i.e. in opposite direction and effect) transferred to the roll shell, the bearing play in the line of action of the grinding wheel being switched off, so that practically the installation conditions in the finished system (calender) are present.
  • a certain hydraulic pressure for the pressure transmission elements i.e. the existing wall thickness error of the bearing rings of the roller bearings is practically compensated for during the grinding process (i.e. in opposite direction and effect) transferred to the roll shell, the bearing play in the line of action of the grinding wheel being switched off, so that practically the installation conditions in the finished system (calender) are present.
  • a certain hydraulic pressure for the pressure transmission elements i.e. the existing wall thickness error of the bearing rings of the roller bearings is practically compensated for during the grinding process (i.
  • FIGS. 1 and 2 namely a longitudinal section in FIG. 1 and a cross section in FIG. 2, and a basic arrangement of the structural unit consisting of roller and core in FIG the grinding machine and in Figure 4 a basic sketch of the geometric relationships and the parallelogram of forces and in Fig. 5 a cross section of another roller arrangement is shown.
  • roller shell 3 which has at its ends bundles 7, which are used for storage both in operation and in the grinding machine.
  • the roller shell 3 is mounted on the roller core 2 at both ends by means of roller bearings 4, which are each designed as double roller bearings.
  • the roller core has in a row bores or depressions 5, which serve as pressure chambers for pressure transmission elements 8, here individual press rams. Seals 9 are provided between the piston part of the ram 8 and the wall of the depression 5, respectively.
  • Pressure pockets 13 on the surface of the press rams receive pressure medium from the pressure spaces 5 in order to support the roller shell 3 during operation and also here during the grinding process; This is done, as can be seen from FIG.
  • the total wall thickness error is transferred during the grinding process from the circumferential error of the wall thickness s1 of the inner ring and that s2 of the outer ring to the wall thickness of the roll shell, seen over its circumference, in such a way that the total wall thickness changes compensate for zero at every point.
  • a gear can be present which serves to drive the roll shell 3, ie to rotate the same on the roll core 2.
  • the pressure of the hydraulic pressure medium is not chosen to be very high during the grinding process and is approximately 1.5 bar absolute.
  • the roll grinding machine 11 has bearing devices at both ends of the roll to be ground, which is then held in the bearing devices by means of bearing punches 12 and 12 ⁇ provided with bearing metal.
  • the angle b ⁇ also changes within certain limits. The hydraulic forces are then determined accordingly for the grinding process.
  • the pressure elements can, in a known manner, be formed by a continuous pressure bar, as described in DE-A 22 30 139 or DE-A 24 20 324.
  • a pressure-generating hydraulic (hydrostatic) element a pressure chamber 18 between the roller shell and roller core can be delimited by seals 17 and sealing walls 16 over the load-bearing length of the roller shell (see FIG. 5 and DE-A 27 31 365 or DE-B 27 54 380).

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Abstract

Es wird beim Schleifvorgang die Baueinheit aus Walzenmantel (3) und Walzenkern (2) über die Druckübertragungselemente (8) gegenseitig verspannt, wobei die Ebene der hydraulischen Gesamt-Druckkraft so ausgerichtet ist, daß das Lagerspiel im Bereich der Angriffslinie der Schleifscheibe gegen Null geht. Dadurch werden Wanddickenfehler der Lagerringe der Wälzlager, mittels denen Walzenmantel (3) auf dem Walzenkern (2) gelagert ist, in der fertigen Einrichtung, z.B. Kalander, ausgeglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Außenrundschleifen einer Walze entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Es ist durch die DE-PS 28 50 415 eine sogenannte "schwimmende" (schwimmend gelagerte) Walze beschrieben. Dabei wird in üblicher Weise ein Walzenmantel auf einem an sich feststehenden Walzen­kern drehbar über Kugellager an den beiden Enden des Walzenman­tels gelagert. Dabei trägt der Walzenkern mindestens in einer zur Walzenlängsachse parallelen Reihe im wesentlichen parallel zueinander wirkende, hydraulisch beaufschlagbare Preßstempel oder entsprechend der Länge des Walzenmantels einen durchgehen­den, hydraulisch beaufschlagbaren Preßstempel. Dabei weisen die Preßstempel an ihrer dem Walzenmantel zugekehrten Oberfläche Drucktaschen auf, in welche ebenfalls hydraulisches Druckmittel einleitbar ist, auf welchem dann gewissermaßen der Walzenmantel schwimmt, was natürlich ein ungenauer Ausdruck ist, da im we­sentlichen ja der Walzenmantel durch den in den Preßtaschen herrschenden Druck beaufschlagt ist, um z.B. in einer bestimmten Weise gegen eine Gegenwalze gedrückt zu werden, was insbesondere bei Kalandern zur Anwendung kommt. Andere Einrichtungen kommen für eine solche Einrichtung in Frage, wie z.B. Trockenpressen der Papierindustrie.
  • Es ist nun ein gewisser Fehler in der Genauigkeit der Lagerung mittels der Wälzlager dadurch gegeben, daß eine absolute Rund­laufgenauigkeit der Wälzlager deswegen nicht erzielbar ist, weil die Wandstärke über den Umfang geringfügig unterschiedlich etwa in der Größenordnung von maximal 50 mµ ist. Dieser Fehler der Lager überträgt sich auch auf den Walzenmantel, da in dem Kalan­der die Walzen mit einer gewissen Linienkraft gegeneinander ge­preßt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, diesen Lagerfehler auszu­gleichen, da er nicht zu vermeiden ist. Dies geschieht erfin­dungsgemäß beim Verfahren zum Außenrindschliifen durch die Merk­male des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.
  • Das Verfahren beruht also darauf, die Baueinheit aus Walzenman­tel und Walzenkern einschließlich der Wälzlager in vollständig zusammengebautem Zustand unter Aufbringung eines gewissen hy­draulischen Drucks für die Druckübertragungselemente fertig zu schleifen, d.h. der vorhandene Wanddickenfehler der Lagerringe der Wälzlager wird praktisch beim Schleifvorgang in ausgleichen­der Weise (d.h. in entgegengesetzter Richtung und Wirkung) auf den Walzenmantel übertragen, wobei in der Angriffslinie der Schleifscheibe das Lagerspiel ausgeschaltet ist, so daß prak­tisch die Einbauverhältnisse in der fertigen Anlage (Kalander) vorliegen. Hierdurch gibt es in der fertigen Anlage dann keine, jedenfalls keine wesentlichen oder störend bemerkbaren Rundlauf­ungenauigkeiten. Da durch das Aufbringen des hydraulischen Drucks auf die Druckübertragungselemente eine Durchbiegung des Walzenmantels beim Schleifprozeß eintritt, wird in die Steuerung der Schleifscheibe eine entsprechende, zusätzliche Bombierung, bzw. bei genau zylindrischen Walzenmänteln eine entsprechende Bombierung eingespeichert.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren in der Zeich­nung erläutert, wobei in Figuren 1 und 2 eine schwimmende Walze, und zwar in Figur 1 ein Längsschnitt und in Figur 2 ein Quer­schnitt, in Figur 3 eine Prinzipanordnung von der aus Walze und Kern bestehenden Baueinheit in der Schleifmaschine und in Figur 4 eine prinzipielle Skizze über die geometrischen Verhältnisse und das Kräfteparallelogramm und in Fig. 5 ein Querschnitt einer anderen Walzenanordnung dargestellt ist.
  • In Figur 1 erkennt man die Baueinheit 1 aus Walzenmantel 3 und Walzenkern 2, der an seinen Enden Bunde 7 aufweist, welche für die Lagerung sowohl im Betrieb als auch in der Schleifmaschine dienen. Dabei ist der Walzenmantel 3 mittels Wälzlagern 4, die je als Doppelwalzenlager ausgeführt sind, auf dem Walzenkern 2 an beiden Enden gelagert. Hier weist der Walzenkern in einer Reihe Bohrungen bzw. Einsenkungen 5 auf, die als Druckräume für Druckübertragungselemente 8, hier einzelne Preßstempel, dienen. Es sind Dichtungen 9 zwischen dem Kolbenteil der Preßstempel 8 und der Wandung der Einsenkung 5 jeweils vorgesehen. Druck­taschen 13 auf der Oberfläche der Preßstempel erhalten Druckmit­tel von den Druckräumen 5 her, um im Betrieb und auch hier bei dem Schleifvorgang den Walzenmantel 3 abzustützen; und zwar ge­schieht dies, wie aus Figur 2 ersichtlich, in der Weise, daß ein gewisser kleiner spitzer Winkel bʹ zwischen einer durch die Längsachse 22 der Walzenanordnung verlaufenden, vertikalen Ebene und der durch die Mittelachsen der Preßstempel (Ebene der hy­draulischen Druckkraft) verlaufenden Ebene gegeben ist, der etwa zwischen 3 und 10° beträgt Daraus ergibt sich entsprechend Figur 4 eine resultierende Druckkraft aus dem Eigengewicht des Walzenmantels und der hydraulischen Druckkraft, der das Eigenge­wicht der Walze mindestens kompensiert und auch ferner eine von der Schleifscheibe 16 weg gerichtete Kraft auf den Walzenmantel 3 ausübt, der den Außenring der Wälzlager so in Richtung auf den Innenring drückt, daß in der Ebene, die durch die Angriffslinie 21 der Schleifscheibe 16 und die Längsachse 22 der Walzenanord­ nung verläuft, das Lagerspiel im wesentlichen ausgeschaltet und zu Null gemacht wird. Hierdurch überträgt sich beim Schleifvor­gang der Gesamtwanddickenfehler aus dem Umfangsfehler der Wand­dicke s1 des Innenringes und desjenigen s2 des Außenringes auf die Wanddicke des Walzenmantels, über dessen Umfang gesehen, in der Weise, daß die Gesamtwanddickenänderungen sich an jeder Stelle zu Null kompensieren. Dabei ist in den Zeichnungen nicht dargestellt, daß ein Getriebe vorhanden sein kann, das zum An­trieb des Walzenmantels 3, d.h. zur Rotation desselben auf den Walzenkern 2 dient. Beim Schleifvorgang wird der Druck des hy­draulischen Druckmittels nicht sehr hoch gewählt und liegt etwa bei 1,5 bar absolut.
  • In Figur 3 ist dargestellt, daß die Walzenschleifmaschine 11 Lagervorrichtungen an beiden Enden der zu schleifenden Walze aufweist, die dann in den Lagervorrichtungen mittels mit Lager­metall versehenen Lagerstempeln 12 und 12ʹ gehalten ist.
  • Je nachdem wie stark die Ebene 21-22 aufgrund einer höhen­versetzten Angriffslinie 21 der Schleifscheibe sich zur Hori­zontalen neigt, ändert sich dann auch in gewissen Grenzen der Winkel bʹ. Die hydraulischen Kräfte werden für den Schleifvor­gang dann entsprechend ermittelt.
  • Die Druckelemente können, in bekannter Weise, durch einen durch­gehenden Druckbalken, wie in DE-A 22 30 139 oder DE-A 24 20 324 beschrieben, gebildet sein. Es kann aber auch als Druck erzeu­gendes hydraulisches (hydrostatisches) Element eine Druckkammer 18 zwischen Walzenmantel und Walzenkern durch Dichtungen 17 und Dichtungswände 16 über die tragende Länge des Walzenmantels ab­gegrenzt sein (siehe Fig. 5 und DE-A 27 31 365 oder DE-B 27 54 380).

Claims (2)

1. Verfahren zum Außenrundschleifen einer Walze, insbesondere für den Einsatz in Papierfabriken, bei der ein (äußerer) Walzenmantel und ein diesen hydraulisch über mindestens ein Druckübertragungselement oder eine zwischen Walzenmantel und Walzenkern abgegrenzten Druckkammer im wesentlichen in einer bevorzugten radialen Richtung über die Walzenlänge ab­stützender, balkenartiger Walzenkern eine Baueinheit bilden, wobei der Walzenmantel im Bereich seiner axialen Enden auf dem Walzenkern in Wälzlagern gelagert ist, die mit ihrem Außenring an dem Walzenmantel und mit ihrem Innenring auf dem Walzenkern festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schleifvorgang die Baueinheit (1) mittels des Walzen­kernes (2) - vorzugsweise über Bunde (7) des Walzenkerns (2) - in den Abstützvorrichtungen (12) der Schleifmaschine (11) gelagert ist, daß der auf die Druckübertragungselemente (8) wirkende Hydraulikdruck derart bemessen und der Walzenkern (2) in einer derartigen Winkellage positioniert ist, daß die Ebene der hydraulischen Druckkraft der Druckübertragungs­elemente (8) in einem Winkel (b) zur von der Angriffslinie (21) der Schleifscheibe (16) am Walzenmantel (3) und dessen Längsmittelachse (22) bestimmten Ebene derart liegt, daß die Resultierende der Streckenlasten aus dem Eigengewicht des Walzenmantels (3) und der hydraulischen, im wesentlichen dem Walzeneigengewicht entgegenwirkenden Druckkraft der Druck­übertragungselemente (8) bzw. der entsprechenden Druckkammer (18) die Lagerspalte (Lagerluft) aufgrund des Lagerspiels der Wälzlager (4) in der genannten Ebene durch die Angriffs­linie (21) der Schleifscheibe (16) im wesentlichen gleich Null macht und den Walzenmantel in dieser relativen Lage sichert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (b) so gewählt ist, daß der Winkel (bʹ) zwischen der durch die Längsachse (22) des Walzenmantels (3) verlaufen­den, vertikalen Ebene und der durch die Druckkraft der Druckübertragungselemente (8) gegebenen Ebene zwischen 3 und 10° beträgt.
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