EP0340578B1 - Vorrichtung zur Beseitigung der Rolltendenz einer Materialbahn - Google Patents
Vorrichtung zur Beseitigung der Rolltendenz einer Materialbahn Download PDFInfo
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- EP0340578B1 EP0340578B1 EP89107329A EP89107329A EP0340578B1 EP 0340578 B1 EP0340578 B1 EP 0340578B1 EP 89107329 A EP89107329 A EP 89107329A EP 89107329 A EP89107329 A EP 89107329A EP 0340578 B1 EP0340578 B1 EP 0340578B1
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- web
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- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
- B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
- B65H23/34—Apparatus for taking-out curl from webs
Definitions
- the present invention relates to a crushing doctor with improved properties for the treatment of web-like material, as is preferably used in cross-cutting machines, in order to eliminate the curl of the web.
- Paper stored in rolls shows, with increasing storage time, a tendency to maintain the curvature in the running direction that it had in the roll even after the cross-cutting process in the sheet.
- the tendency of the sheets of paper to warp therefore also increases as the roll diameter becomes smaller.
- the thickness and structure of the web also have an influence. Cartons maintain a much stronger tendency to warp than paper.
- the cross cutters for paper and cardboard webs are equipped with so-called crushing blades.
- These are usually thin, hard rods, which are arranged like guide rollers for the paper web and are wrapped by it to a part of its circumference.
- the rods can be rotated. With solid bars, grinding marks on such papers are inevitable.
- the sizing effect of the doctor rod opposite to the tendency of the paper to warp is greater, the smaller its diameter and the greater the wrap through the paper web.
- the tension with which the web is guided around the rod is also influential. The most intense effect would therefore be a sharp edge around which the web would be guided with the highest possible tension.
- such an aid is unusable because of the unavoidable damage to the paper surface and the excessive sizing effect which leads to warping in the opposite direction.
- thin, rotatable doctor blades are therefore customary as web finishing tools, which have diameters of 10 to 20 mm.
- the rod is supported, in addition to roller bearings at the ends of the rod, by means of two rows of staggered rollers which are fastened on a rigid support (FIG. 1).
- a disadvantage of this embodiment is that the embedding of the rod between the rollers allows little more than 90 ° wrap through the web, so the finishing effect is basically only moderate.
- the surface of the rod is changed by the rollers so that streaking occurs on the surfaces of sensitive papers. The formation of the strips takes place particularly under the action of vibrations and the resulting impact of the rod on the rollers due to the very high speeds of the rod driven by the paper web. The vibrations can also cause the rod to pop out of its storage. Often the cause of these phenomena is the high wear rate of the roller bearings.
- DE-B-1927376 describes a concept of a crushing doctor which offers greater operational reliability compared to the previously known constructions by preventing the tendency of the bars to vibrate and impact. This is done by the action of magnets on the rod, which are arranged alternately with bearing elements of the versions described above, preferably rollers.
- magnets on the rod which are arranged alternately with bearing elements of the versions described above, preferably rollers.
- a squeegee device has the disadvantage of a separate arrangement of damping and bearing elements, which still means There is banding on the paper surface.
- the damping of the Rod vibrations due to magnetic action are also associated with a braking of the rod rotation, so that the increased slippage results in a greater friction which affects the paper surface.
- a disadvantage of this rod storage is the low possible wrap; if, as suggested for light paper, thinner bars are used, it becomes even smaller.
- This publication also contains a proposal for the embodiment of a crushing doctor in which the rod is supported by means of trough-shaped sliding bearings which are arranged alternately with magnets which prevent the doctor rod from jumping out of the bearing.
- Sintered bronze is used as the bearing metal, through which an air film between the rod and the bearing metal is to be generated by means of compressed air supply through openings in the bearing housing.
- this construction has not been introduced in practice.
- the present invention has for its object to provide a crushing doctor device, which ensures an uncomplicated, reliable and effective mode of operation while maintaining the original surface aspect of the paper and avoids the disadvantages of the known embodiments.
- a trough-shaped rod bearing made of bronze was used, which had holes in its base for the air supply and a groove that allowed air to be distributed in the longitudinal direction of the rod.
- this rod deposit proved unsuitable for higher speeds.
- An improvement in the running behavior of the rod by changing the air pressure was only possible to a small extent.
- FIG. 2a / b / c The structure of the devices according to the invention is illustrated in FIG. 2a / b / c.
- Figure 2a shows the device according to the invention in longitudinal section.
- Figure 2 b shows the design of the storage in the cutout, and
- Figure 2 c is a cross section through the device.
- the doctor rod (1) made of steel lies in the trough-shaped bearing (2) which extends over its entire useful length and which encloses it at an angle of approximately 150 °.
- the bearing (2) is held in the operating position by means of the rigid box-shaped supporting body (4), which is closed on all sides, and is supplied with compressed air via the bores (3).
- the box-shaped support body (4) is connected to a compressed air source via the pipeline (5).
- the arrangement of the device according to the invention in a cross cutting machine takes place in a known manner between two web guide rollers.
- the wrapping of the doctor rod through the paper web - and thus its smoothing effect - can be changed by shifting in a direction perpendicular to the plane defined by the parallel axes of the two guide rollers (FIG. 3).
- axial bearings (6) In order to generate the pretension of the doctor rod, its ends are inserted in guide bushes (8) which are firmly connected to them and these in turn are easily displaceable in axial bearings (6), preferably angular contact ball bearings.
- the axial bearings (6) are fixed in the bearing housings (12) by means of circlips (11), which are attached to the ends of the box-shaped support body (4).
- the ends of the doctor rod (1) with the guide bushings (8) on them protrude outwards beyond the axial bearings (6) in order to be able to accommodate the coil springs (7), which are pressed against the inner ring by means of the clamping nuts (9) the axial bearing (6) make the preload adjustable as required.
- the mode of operation of a device according to the invention is illustrated by determining the operating conditions in an embodiment for the finishing of art paper of 90 to 250 g / m 2 in a cross cutter.
- Paper art print 135 g / m2 Paper web width: 900 mm Web tension: 500-550 N
- the device according to the invention is thus an aid for achieving perfectly flat paper formats, with improved effects compared to the prior art, in particular due to higher operational reliability through wear-resistant storage, ease of movement, and the risk of streaking on the paper, as is known in the case of doctor blade deposits with discrete support areas are the greatest possible usability of the rod doctor circumference for the web wrapping and accordingly a wide range of smoothing effects.
- the possibility of arranging the device above or below horizontal or with any incline web trains is advantageous, which is made possible by the storage of the doctor rod under tension used.
Landscapes
- Paper (AREA)
- Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
Description
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Brechrakel mit verbesserten Eigenschaften für die Behandlung bahnförmigen Materials, wie sie vorzugsweise in Querschneidemaschinen verwendet wird, um die Rollneigung der Bahn zu beseitigen.
- In Rollen gelagertes Papier zeigt, zunehmend mit der Lagerdauer, eine Neigung, die Krümmung in Laufrichtung, die sie in der Rolle hatte, nach dem Querschneidevorgang auch im Bogen beizubehalten. Die Neigung der Papierbögen zum Verwerfen nimmt daher auch mit kleiner werdendem Rollendurchmesser zu. Von Einfluß ist ferner die Dicke und Struktur der Bahn. Kartons behalten eine wesentlich stärkere Verwerfungstendenz bei als Papier.
- Um Betriebsstörungen durch die gekrümmten Bogen in der Stapelvorrichtung und bei nachfolgenden Arbeitsgängen, z.B. Drucken, zu vermeiden, sind die Querschneider für Papier- und Kartonbahnen mit sogenannten Brechrakeln ausgestattet. Dies sind in der Regel dünne harte Stäbe, die wie Leitwalzen für die Papierbahn angeordnet sind und von dieser zu einem Teil ihres Umfangs umschlungen werden. Für Papiere mit kratzempfindlicher Oberfläche, namentlich mit matten mineralischem Aufstrich versehene Druckpapiere, ist es unerläßlich, daß die Stäbe drehbar sind. Bei festen Stäben sind Schleifspuren auf solchen Papieren unvermeidlich. Die der Verwerfungsneigung des Papiers entgegengesetzte Schlichtwirkung des Rakelstabs ist um so größer, je geringer dessen Durchmesser und je größer die Umschlingung durch die Papierbahn ist. Von Einfluß ist verständlicherweise auch die Zugspannung, mit der die Bahn um den Stab geführt wird. Die intensivste Wirkung hätte demnach eine scharfe Kante, um die die Bahn mit höchstmöglicher Zugspannung geführt würde. Ein solches Hilfsmittel ist jedoch wegen der dabei unvermeidbaren Beschädigungen der Papieroberfläche und der zu starken, zum Verwerfen in Gegenrichtung führtenden Schlichtwirkung unbrauchbar.
- In der Praxis des Querschneidebetriebs sind deshalb dünne drehbare Rakelstäbe als Bahnschlichtwerkzeug üblich, die Durchmesser von 10 bis 20 mm haben.
- Dem Bestreben, möglichst dünne Stabrakel zu verwenden, um eine ausreichende Schlichtwirkung zu erhalten, steht die zu geringe Steifheit derselben entgegen. Da bei Durchbiegung des Stabes durch die Zugspannung sich Falten im Papier bilden, die zu Ausschuß führen, muß der dünne Rakelstab nicht nur an seinen Enden, sondern auch im gesamten Kontaktbereich mit der Papierbahn gelagert sein. Die Lagerung des Stapel bringt insofern Probleme, als nur ein kleiner Bereich seines Umfangs abgestützt werden kann, da ein anderer, möglichst großer Teil des Umfangs von der Bahn umschlungen werden soll, um ausreichende Schlichtwirkung zu erhalten. Hierdurch ist also eine formschlüssige Halterung des Stabes nicht zu erreichen, woraus die im Folgenden beschriebenen Schwierigkeiten resultieren.
- Bei bekannten Ausführungsformen der Brechrakelvorrichtung erfolgt die Lagerung des Stabes außer in Wälzlagern an den Enden des Stabes auch mittels zweier Reihen versetzt angeordneter Rollen, die auf einem verbiegungssteifen Träger befestig sind (Figur 1). Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, daß die Einbettung des Stabes zwischen den Rollen kaum mehr als 90° Umschlingung durch die Bahn zuläßt, die Schlichtwirkung also grundsätzlich nur mäßig ist. Daneben wird durch die Rollen die Staboberfläche verändert, so das es auf den Oberflächen empfindlicher Papiere zu Streifenbildungen kommt. Die Ausbildung der Streifen erfolgt besonders unter Einwirkung von Vibrationen und dadurch bedingter Schlagwirkung des Stabes auf die Rollen infolge der sehr hohen Drehzahlen des von der Papierbahn angetriebenen Stabes. Die Vibrationen können auch bewirken, daß der Stab aus seiner Lagerung herausspringt. Häufig ist die Ursache dieser Erscheinungen die hohe Verschleißrate der Lager der Rollen.
- Aus US-A-4539072 ist eine Vorrichtung zum Vermindern der Rollneigung von Papierbahnen bekannt, bei der die Bahn S-förmig um zwei dicht nebeneinander angeordnete drehbare Brechrakelstäbe geführt wird. Die Stäbe können in einem Rakelbett mit Luftspülung gelagert sein.
- In DE-B-1927376 ist eine Konzeption einer Brechrakel beschrieben, die gegenüber den früher bekannten Konstruktionen eine höhere Betriebssicherheit bietet, indem die Neigung der Stäbe zu Vibrationen und Schlägen unterbunden wird. Dies geschieht durch Einwirkung von Magneten auf den Stab, die abwechselnd mit Lagerelementen der im Vorausgehenden beschriebenen Versionen, vorzugsweise Rollen, angeordnet sind Für Papiere mit empfindlicher Oberfläche hat eine solche Brechrakelvorrichtung den Nachteil einer getrennten Anordnung von Dämpfungs- und Lagerelementen, wodurch nach wie vor eine Streifenbildung auf der Papieroberfläche gegeben ist. Die Dämpfung der Stabschwingungen durch Magnetwirkung ist auch mit einer Bremsung der Stabumdrehung verbunden, so daß durch den damit vergrößerten Schlupf eine stärkere, die Papieroberfläche beeinträchtigende Friktion resuliert. Nachteilig ist bei dieser Stablagerung die geringe mögliche Umschlingung; werden, wie vorgeschlagen für leichte Papiere, dünnere Stäbe verwendet, wird sie noch kleiner.
- In dieser Druckschrift ist auch ein Vorschlag für die Ausführungsform einer Brechrakel enthalten, bei der die Lagerung des Stabes mittels muldenförmiger Gleitlager erfolgt, die abwechselnd mit Magneten angeordnet sind, welche den Rakelstab an dem Herausspringen aus dem Lager hindern. Als Lagermetall wird Sinterbronze verwendet, durch die mittels Druckluftzuführung durch Öffnungen in dem Lagergehäuse ein Luftfilm zwischen Stab und Lagermetall erzeugt werden soll. Im Gegensatz zu der Ausführungsform mit Rollenlagerung hat diese Konstruktion sich in der Praxis nicht eingeführt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brechrakeleinrichtung zu schaffen, die eine unkomplizierte, betriebssichere und wirksame Betriebsweise unter Erhaltung des ursprünglichen Oberflächenaspekts des Papiers gewährleistet und die Nachteile der bekannten Ausführungsformen vermeidet.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zur Beseitigung der Rollneigung bahnförmigen Materials, insbesondere einer solchen von Papier und Karton mit einem harten Stab, der in einem muldenförmigen Lagerbett frei drehbar ist, dessen Enden außerhalb des muldenförmigen Lagerbettes in Lagern gehalten werden, deren Gehäuse starr mit dem Rakelbett verbunden sind, und der von dem bahnförmigem Material in einem Winkel bis zu 120° umschlungen wird, wobei die Lagerreibung durch Druckluftzufuhr mittels Öffnungen im Boden des Lagerbettes verringerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Stabes axial verschiebbar in den Lagern gehalten sind und die Gehäuse der Lager als Gegenlager zu Spannelementen dienen, die auf die Enden des Stabes wirken und diesem eine Zugspannung geben, und daß ferner das Lagerbett aus einem Polymermaterial besteht.
- Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
- Die erfindungsgemäße Lösung bietet folgende Vorteile:
- ― gleichmäßige Lagerbedingungen des Stabes über die gesamte Breite der Papierbahn, um Streifen zu vermeiden,
- ― geringen Schlupf, d.h. der Bahngeschwindigkeit möglichst nahe kommende Umfangsgeschwindigkeit des Stabes, was bei nicht angetriebenem Stab optimale Leichtgängigkeit voraussetzt,
- ― wirksame Dämpfung der Vibrationen, um Herausspringen des Stabes und Lagerschäden zu verhindern,
- ― größtmöglichen Umschlingungswinkel und Variierbarkeit der Umschlingung, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Stäbe verschiedener Stärken je nach Papierflächenmasse zu verwenden.
- Die Lösung der Aufgabe, eine Brechrakelvorrichtung zu schaffen, die die vorstehenden Forderungen bei Papierbahngeschwindigkeiten über 300 m/min. erfüllt, wurde gefunden durch Verwendung eines unter Zugspannung in axialer Richtung stehenden frei drehbaren Stabes, der über seine Kontaktlänge mit der Papierbahn in einem muldenförmigen Gleitlager aus einem zähen Polymerwerkstoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten läuft, wobei durch Druckluft aus Bohrungen im Grund des Gleitlagers der Stab einer solchen Kraft ausgesetzt wird, daß dieser im Betriebszustand überwiegend keinen Kontakt mit dem Gleitlager hat und von einem Luftkissen getragen wird.
- Für die Erzielung maximaler Umschlingung des Stabes durch die Papierbahn war die Verwendung eines muldenförmigen Lagers in einem prismatischen Tragkörper mit geringstmöglicher Stabumfassung Voraussetzung. Es hat sich herausgestellt, daß das Problem der Vibrationen und des Herausspringens des Stabes aus dem Lager ohne Anwendung zu Bahnmarkierungen führender Hilfsmittel mittels Vorspannung des Stabes zu lösen ist.
- Hierbei wurde zunächst ein muldenförmiges Stablager aus Bronze verwendet, das in seinem Grund Bohrungen für die Luftzuführung aufwies und eine Nut, die eine Luftverteilung in Längsrichtung des Stabes ermöglichte. Mit der Bronzeauslegung erwies sich diese Stablagerung für höhere Geschwindigkeiten als ungeeignet. Es kam zu intensiven Vibrationen unter starker Geräuschentwicklung und einem rapiden Verschleiß der Lagerschale, wobei Bronzeabrieb auf die Papierbahn übertragen wurde und diese verschmutzte. Eine Verbesserung des Laufverhaltens des Stabes durch Veränderung des Luftdrucks war dabei nur im geringen Maß möglich.
- Überraschenderweise führte der Ersatz des belüfteten Bronzelagers durch ein solches aus einem für Gleitelemente üblichen Polymerwerkstoff in Kombination mit einer Lagerung unter Zugspannung zu einem einwandfreien, vibrationsarmen Laufverhalten bei Bahngeschwindigkeiten bis über 350 m/min.
- Als gut geeignet erwies sich z.B. NYLATRON NSM (Warenzeichen der Polypenko Gesellschaft für Industrierohstoffe, Bergisch Gladbach), ein Polyamid hoher Zähigkeit mit guten Trockenlaufeigenschaften durch einen Gehalt an Molybdänsulfid. Das ausgezeichnete Dauerlaufverhalten dieses Werkstoffs ohne sichtbare Verschleißerscheinungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zudem überraschend, weil er bei trockenem Betrieb i.a. nur die Geschwindigkeiten bis maximal 180 m/min. empfohlen wird.
- Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird in Figur 2 a/b/c veranschaulicht. Figur 2 a zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt. Figur 2 b zeigt die Ausbildung der Lagerung im Ausschnitt, und Figur 2 c ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung. Der Rakelstab (1) aus Stahl liegt in dem sich über seine gesamte Nutzlänge erstreckenden muldenförmigen Lager (2), das ihn in einem Winkel von etwa 150° umfaßt. Mittels des verbiegungssteifen, allseits geschlossenen kastenförmigen Tragkörpers (4) wird das Lager (2) in Betriebsposition gehalten und über die Bohrungen (3) mit Preßluft versorgt. Am Grund der Lagerfläche befindet sich eine Nut (13), durch die die Öffnungen der Bohrungen (3) miteinander verbunden sind, so daß eine gleichmäßige Verteilung der austretenden Preßluft unter dem Rakelstab (1) gewährleistet ist. Über die Rohrleitung (5) ist der kastenförmige Tragkörper (4) mit einer Preßluftquelle verbunden.
- Die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschneidemaschine erfolgt in bekannter Weise zwischen zwei Bahnleitwalzen. Hierbei kann die Umschlingung des Rakelstabes durch die Papierbahn ― und damit seine Schlichtwirkung ― durch Verschiebung in senkrechter Richtung zu der durch die parallelen Achsen der beiden Leitwalzen definierten Ebene verändert werden (Figur 3).
- Zwecks Erzeugung der Vorspannung des Rakelstabes stecken dessen Enden in fest mit ihnen verbundenen Führungsbuchsen (8) und diese wiederum leicht verschiebbar in Axiallagern (6), vorzugsweise Schrägkugellagern. Die Axiallager (6) sind mittels Seegerringen (11) in den Lagergehäusen (12) fixiert, welche an den Enden des kastenförmigen Tragkörpers (4) befestigt sind. Die Enden des Rakelstabes (1) ragen mit den auf ihnen befindlichen Führungsbuchsen (8) nach außen über die Axiallager (6) hinaus, um die Spiralfedern (7) aufnehmen zu können, die mittels der Spannmuttern (9) unter Anpressung gegen den inneren Ring der Axiallager (6) die Vorspannung nach Bedarf einstellbar machen.
- Die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Ermittlung der Betriebszustände an einer Ausführungsform für die Schlichtung von Kunstdruckpapier von 90 bis 250 g/m² in einem Querschneider veranschaulicht.
- Material: Vergütungsstahl HRC 60
Stablänge: 1800 mm, Durchmesser: 16 mm
Stabvorspannung: 1500 N
Umschlingung des Rakelstabs durch die Papierbahn: 90-120° - Material: NYLATRON NSM
Länge: 1500 mm
Querschnitt entsprechend Figur 2c - Papier: Kunstdruck 135 g/m²
Papierbahnbreite: 900 mm
Bahnzugspannung: 500-550 N -
-
- Optimale Leichtgängigkeit des Rakelstabes wird danach durch Anwendung eines an den Bahnzug angepaßten Luftdrucks unter Ausbildung eines Luftkissens bewirkt.
- Bei beiden Versuchseinstellungen konnte durch Veränderung des Umschlingungswinkels des Rakelstabes durch die Bahn mittels der üblichen Verstellvorrichtung (Figur 3) eine einwandfreie Planlage über den gesamten Durchmesserbereich der Papierrollen erhalten werden.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit ein Hilfsmittel für die Erzielung einwandfrei planliegender Papierformate, mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Wirkungen, namentlich durch höhere Betriebssicherheit durch verschleißsichere Lagerung, Leichtgängigkeit, Fortfall des Risikos von Streifenbildungen auf dem Papier, wie solche bei Rakelstablagerungen mit diskreten Stützbereichen bekannt sind, größtmögliche Nutzbarkeit des Stabrakelumfangs für die Bahnumschlingung und dementsprechend hoher Variationsbereich der Glättwirkung. Vorteilhaft ist die Möglichkeit der Anordnung der Vorrichtung über oder unter waagerechten oder mit beliebiger Steigung verlaufenden Bahnzügen, die durch die verwendete Lagerung des Rakelstabes unter Spannung ermöglicht wird.
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