EP2034092A2

EP2034092A2 - Roller assembly

Info

Publication number: EP2034092A2
Application number: EP08162400A
Authority: EP
Inventors: Jochen Dr. Niemann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2009-03-11
Also published as: EP2034092A3; DE102007041931A1

Abstract

Designed as a torque motor, a generator (12) for rotational vibration can shift a roller (2) into rotational vibrations with a frequency of between 150 and 3000 Hz, especially between 200 and 2000 Hz. A counter-pressure element (3) is designed as a roller. The torque motor acts on the roller's sleeve and on drive spigots (7,8). An independent claim is also included for a method for operating a roller system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzenanordnung, die mindestens eine Walze und ein Gegendruckelement aufweist, wobei zwischen Walze und Gegendruckelement ein Nip ausgebildet ist, durch den eine Materialbahn führbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Walzenanordnung.The invention relates to a roller assembly having at least one roller and a counter-pressure element, wherein between roller and counter-pressure element, a nip is formed, through which a material web is feasible. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a roller assembly.

In einer derartigen Walzenanordnung, die häufig auch als Kalander ausgebildet ist, erfolgt eine Oberflächenbehandlung einer Materialbahn, beispielsweise einer Papierbahn. Die Anforderungen, die an die Oberflächenqualität der Materialbahn gestellt werden, sind dabei in der Regel hoch.In such a roll arrangement, which is often also designed as a calender, there is a surface treatment of a material web, for example a paper web. The demands placed on the surface quality of the material web are generally high.

Beispielsweise werden in der Druckindustrie Papiere mit einer glatten Oberfläche gefordert, damit ein gutes Druckergebnis erzielt werden kann.For example, in the printing industry papers with a smooth surface are required so that a good printing result can be achieved.

Die Beschaffenheit der Oberfläche und insbesondere die Glätte der Oberfläche wird durch mehrere maßgebende Faktoren beeinflusst. Dazu gehört der Druck, dem die Materialbahn im Nip der Walzenanordnung ausgesetzt ist. Auch die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn sind maßgebend. Als weiterer Einflussfaktor kommt noch die Behandlungszeit hinzu, also die Zeit, die die Materialbahn zum Durchlaufen des Nips benötigt und in der sie dem Druck im Nip ausgesetzt ist.The nature of the surface, and especially the smoothness of the surface, is influenced by several significant factors. This includes the pressure to which the web is exposed in the nip of the roller assembly. The temperature and the moisture content of the web are also decisive. Another influencing factor is the treatment time, ie the time required for the material web to pass through the nip and in which it is exposed to the pressure in the nip.

Grundsätzlich lässt sich durch Erhöhung des Drucks im Nip ein besseres Glättergebnis erzielen. Allerdings wird dadurch gleichzeitig das Volumen der Materialbahn verringert, was in der Regel unerwünscht ist. Um dennoch eine ausreichende Dicke der Materialbahn zu erhalten, muss dementsprechend mehr Material zur Verfügung gestellt werden, was zu einem höheren Gewicht führt und zusätzliche Kosten verursacht.Basically, a better smoothing result can be achieved by increasing the pressure in the nip. However, this simultaneously reduces the volume of the material web, which is generally undesirable. Nevertheless Accordingly, to obtain a sufficient thickness of the material web, more material must be provided, which leads to a higher weight and causes additional costs.

Zum Erzeugen von Papier mit einer Hochglanzoberfläche, wie beispielsweise bei Spielkarten, ist es bekannt, so genannte Friktionskalander zu verwenden, bei denen zwei Walzen, die einen Nip bilden, mit einer Differenzgeschwindigkeit betrieben werden. Dabei tritt zwischen Ober- bzw. Unterseite der Materialbahn und einer oder beiden Walzen Schlupf auf, der zu einer glänzenden Oberfläche führt. Friktionskalander sind allerdings nur bei relativ geringen Arbeitsgeschwindigkeiten verwendbar.For producing paper with a high-gloss surface, such as in playing cards, it is known to use so-called friction calenders, in which two rollers forming a nip are operated at a differential speed. In this case, slip occurs between the top or bottom of the material web and one or both rollers, which leads to a shiny surface. However, friction calenders can only be used at relatively low operating speeds.

Es sind auch Bemühungen unternommen worden, das Glättergebnis mit Hilfe einer Ultraschallanregung einer Walze zu verbessern. So ist beispielsweise aus
US 3,908,808 bekannt, mindestens eine Walze einer zwei Walzen aufweisenden Walzenanordnung mit Ultraschall zum Vibrieren anzuregen. Die Vibrationen treten dabei entweder radial oder entlang der Längsausdehnung der Walze auf.Efforts have also been made to improve the straightening result by means of ultrasound excitation of a roller. For example, this is off
US 3,908,808 it is known to excite ultrasonically vibrate at least one roller of a two-roller roller assembly. The vibrations occur either radially or along the longitudinal extent of the roller.

Technische Umsetzungen dieser Idee sind jedoch nicht bekannt. Vor allem ist es problematisch, die großen Massen beispielsweise von Walzen eines Kalanders zur Papierherstellung mit einer Frequenz im Bereich von Ultraschall, also höher als 18 kHz, zu Schwingungen anzuregen. Es hat sich dabei herausgestellt, dass für eine Glättung der Materialbahn auf Faserebene Frequenzen von mehr als 20 MHz erforderlich sind, was jedoch derzeit nicht realisierbar ist.Technical implementations of this idea are not known. Above all, it is problematic to stimulate the large masses, for example, rolls of a calender for papermaking with a frequency in the range of ultrasound, that is higher than 18 kHz to vibrate. It has been found that frequencies of more than 20 MHz are required for smoothing the web at the fiber level, but this is currently not feasible.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Walzenanordnung bereit zu stellen, mit der ein gutes Glättergebnis auch bei geringer Druckbelastung im Nip erzielbar ist.The invention is based on the object to provide a roller assembly, with a good smoothing result even at low pressure load in the nip can be achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Walzenanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens die eine Walze durch einen Rotationsschwingungsgenerator in Rotationsschwingungen mit einer Frequenz von 150 bis 3000 Hz, insbesondere von 200 bis 2000 Hz, versetzbar ist.According to the invention this object is achieved in a roller assembly of the type mentioned in that at least one roller by a rotational vibration generator in rotational vibrations at a frequency of 150 to 3000 Hz, in particular from 200 to 2000 Hz, is displaceable.

Der Rotationsschwingungsgenerator bringt also eine zusätzliche, hoch frequente Drehmomentschwingung in die Walze ein. Diese überlagert dabei die normale Drehbewegung. Die Frequenz der Schwingung im Bereich zwischen 150 und 3000 Hz, wobei eine Frequenz im Bereich von 200 bis 2000 Hz bevorzugt wird, ist dabei deutlich geringer als die Frequenz von Ultraschallschwingungen, die im Bereich größer 18 kHz liegen. Dadurch sind die notwendigen Kräfte, die zum Einbringen der Schwingungen in die Walze eingebracht werden müssen, deutlich geringer. Die Glättung der Oberfläche der Materialbahn erfolgt dabei auch nicht durch das Einbringen eines Schwingungsimpulses, wie es beim Glätten mittels Ultraschall erfolgt, sondern durch Ausnutzen des Schlupfes/der Scherung zwischen der Walze und der Oberfläche der Materialbahn. In der Regel werden in Walzenanordnungen bzw. Kalandern Schwingungen möglichst vermieden, um beispielsweise eine Barring-Bildung auszuschließen. Es hat sich aber herausgestellt, dass sich durch das gezielte Einbringen von Drehmomentschwingungen in die Walze und den damit verbundenen Drehschwingungen des Umfangs der Walze ein verbessertes Glättergebnis erzielen lässt. Der Rotationsschwingungsgenerator kann dafür beispielsweise ein pulsierendes, hochfrequentes Moment in einen Walzenzapfen der Walze einleiten. Die Walzengeschwindigkeit schwingt dadurch um den Sollwert. Die Walze und die Materialbahn weisen dadurch eine sich periodisch wiederholende Differenzgeschwindigkeit auf, die zu einem Schlupf zwischen der Walze und der Oberfläche der Materialbahn führt. Damit wird ein verbessertes Glättergebnis erzielt. Dadurch kann die notwendige Streckenlast, also der Druck, der im Nip auf die Materialbahn ausgeübt wird, reduziert werden, was zu einem geringeren Volumenverlust in der Materialbahn nach dem Nip führt als bei herkömmlicher Satinage. Zur weiteren Verringerung der Streckenlast kann das Gegendruckelement z.B. in bekannter Weise als umlaufender Mantel mit Anpressschuh ausgebildet sein.The rotational vibration generator thus introduces an additional, high-frequency torque oscillation into the roll. This superimposes the normal rotational movement. The frequency of the oscillation in the range between 150 and 3000 Hz, wherein a frequency in the range of 200 to 2000 Hz is preferred, is significantly lower than the frequency of ultrasonic vibrations that are in the range greater than 18 kHz. As a result, the necessary forces that must be introduced to introduce the vibrations in the roller, significantly lower. The smoothing of the surface of the material web is also carried out not by the introduction of a vibration pulse, as is done when smoothing by means of ultrasound, but by exploiting the slip / shear between the roller and the surface of the web. As a rule, vibrations are avoided as far as possible in roll arrangements or calenders, for example, in order to rule out barring formation. However, it has been found that it is possible by the targeted introduction of torque oscillations in the roller and the associated torsional vibrations of the circumference of the roller to achieve an improved smoothing result. The rotational vibration generator can for example initiate a pulsating, high-frequency torque in a roll neck of the roller. The roller speed thus oscillates around the setpoint. The Roller and the material web thereby have a periodically repeated differential speed, which leads to a slip between the roller and the surface of the material web. This achieves an improved smoothing result. As a result, the necessary line load, ie the pressure exerted on the material web in the nip, can be reduced, which leads to a smaller volume loss in the material web after the nip than in conventional calendering. To further reduce the line load, the counter-pressure element may be formed, for example in a known manner as a circumferential jacket with contact shoe.

Dabei ist bevorzugt, dass das Gegendruckelement als Walze ausgebildet ist. Das Gegendruckelement kann dabei zum Beispiel als harte oder weiche Walze ausgebildet sein, aber auch als Biegeausgleichswalze oder Ähnliches. Durch das als Walze ausgebildete Gegendruckelement kann zum Einen eine ausreichende Streckenlast erzeugt werden, zum Anderen weist das Gegendruckelement aufgrund der hohen Masse auch eine gute Stabilität auf, so dass die Schwingungen der Walze nur in geringem Maße auf das Gegendruckelement übertragen werden. Insgesamt lässt sich so das Glättergebnis weiter verbessern.It is preferred that the counter-pressure element is designed as a roller. The counter-pressure element can be designed, for example, as a hard or soft roller, but also as a bending compensating roller or the like. Due to the counter-pressure element designed as a roller, on the one hand a sufficient line load can be generated, on the other hand the counter-pressure element also has good stability due to the high mass, so that the vibrations of the roller are transferred only to a slight extent to the counter-pressure element. Overall, the smoothing result can be further improved.

Vorzugsweise ist der Rotationsschwingungsgenerator als Torquemotor ausgebildet. Torquemotoren lassen sich über die Ansteuerfrequenz sehr genau steuern, wobei sie ein großes Drehmoment erzeugen können. Zur Ansteuerung ist beispielsweise ein schnell arbeitender Frequenzumrichter verwendbar, der im gewünschten Frequenzbereich arbeiten kann.Preferably, the rotational vibration generator is designed as a torque motor. Torque motors can be very precisely controlled via the drive frequency, whereby they can generate a large torque. To control, for example, a fast-acting frequency converter can be used, which can work in the desired frequency range.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass der Torquemotor auf einen Walzenmantel der Walze wirkt. Der Läufer des Torquemotors kann dabei beispielsweise direkt auf dem Walzenmantel montiert sein. Dadurch wird insbesondere die Längsausdehnung der Walze kaum verändert, so dass der zusätzliche Bauraumbedarf gering ist.It is particularly preferred that the torque motor acts on a roll shell of the roller. The rotor of the torque motor can be mounted, for example, directly on the roll shell. This will in particular the longitudinal extent of the roller hardly changed, so that the additional space requirement is low.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wirkt der Torquemotor auf einen Antriebszapfen der Walze. Die Antriebszapfen der Walze werden in der Regel zur Lagerung und zum Antrieb der Walze verwendet, so dass zum Anschließen des Torquemotors kaum Veränderungen erforderlich sind.In another preferred embodiment, the torque motor acts on a drive pin of the roller. The drive pins of the roller are usually used for storage and for driving the roller, so that for connecting the torque motor hardly changes are required.

Bevorzugterweise weist die Walzenanordnung einen Hauptantrieb für die Walze auf. Dieser Hauptantrieb dient dabei zum Erzeugen der Drehbewegung der Walze. Der Hauptantrieb kann beispielsweise an einem Antriebszapfen der Walze angreifen, während der Rotationsschwingungsgenerator am gegenüberliegenden Antriebszapfen der Walze befestigt ist. Der Rotationsschwingungsgenerator braucht dann hinsichtlich seiner Leistung nicht auf die zur Erzeugung der Drehbewegung der Walze notwendige Leistung ausgelegt zu sein, sondern muss nur die Drehmomentschwingungen erzeugen können. Die dafür notwendige Leistung ist geringer als die zur Erzeugung der Drehbewegung der Walze.Preferably, the roller assembly has a main drive for the roller. This main drive serves to generate the rotational movement of the roller. The main drive may, for example, engage a drive journal of the roller while the rotational vibration generator is attached to the opposite drive journal of the roller. The rotational vibration generator then need not be designed in terms of its power to the power required to generate the rotational movement of the roller, but must be able to generate only the torque oscillations. The necessary power is less than that for generating the rotational movement of the roller.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Hauptantrieb durch den Torquemotor gebildet. Der Torquemotor dient also gleichzeitig als Rotationsschwingungsgenerator und als Hauptantrieb zum Erzeugen der Drehbewegung der Walze. Die Verwendung nur eines gemeinsamen Antriebes führt dazu, dass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Auch die weiteren Antriebskomponenten, wie beispielsweise ein Frequenzumrichter, werden nur einfach benötigt. Dies führt zu einer Kosteneinsparung.In a preferred embodiment, the main drive is formed by the torque motor. The torque motor thus also serves as a rotational vibration generator and as the main drive for generating the rotational movement of the roller. The use of only one common drive means that no additional space is needed. The other drive components, such as a frequency converter, are only needed simply. This leads to a cost saving.

Bevorzugterweise ist die Walze als Heizwalze ausgebildet. Durch ein Erwärmen der Walze kann das Glättergebnis weiter verbessert werden. Dabei übt die Oberfläche einer beheizten Walze eine größere Wirkung auf die Oberfläche der Materialbahn auf, als die Oberfläche einer nicht beheizten Walze. Ist nun die zu Schwingungen angeregte Walze als Heizwalze ausgebildet, wird der durch die Schwingungen hervorgerufene Glätteffekt weiter verstärkt.Preferably, the roller is designed as a heating roller. By heating the roller, the smoothing result can be further improved. there the surface of a heated roll exerts a greater effect on the surface of the web than the surface of a non-heated roll. Now, if the excited to vibrate roller is designed as a heating roller, the caused by the vibrations smoothing effect is further enhanced.

Vorzugsweise ist die Walze als Biegeausgleichwalze ausgebildet. Bei einer Biegeausgleichswalze ist die Durchbiegung der Walze einstellbar. Dadurch kann über die Länge des Nips ein gleichmäßiger Druck auf die Materialbahn erzeugt werden, diese also mit einer gleichmäßigen Streckenlast belastet werden. Dadurch wird auch sichergestellt, dass die Auswirkungen der Schwingungen über die Breite der Materialbahn gleichmäßig sind.Preferably, the roller is designed as a bending compensation roller. In a bending compensating roll, the deflection of the roll is adjustable. As a result, a uniform pressure on the material web can be generated over the length of the nip, so they are loaded with a uniform line load. This also ensures that the effects of the vibrations across the width of the web are uniform.

Bevorzugterweise weist die Walzenanordnung mindestens eine Messvorrichtung auf, mit der Walzenschwingungen erfassbar sind. Dabei können einzelne Schwingungen der Walze bzw. des Gegendruckelements erfasst werden, oder auch Schwingungen der ganzen Walzenanordnung. Die Schwingbewegung, aber auch die Phasenlage der Schwingungen kann dabei beispielsweise durch Wirbelstromtechnik, Lasertechnik oder mit Beschleunigungsaufnehmern gemessen werden.Preferably, the roller arrangement has at least one measuring device with which roller vibrations can be detected. In this case, individual vibrations of the roller or the counter-pressure element can be detected, or even vibrations of the entire roller assembly. The oscillatory motion, but also the phase position of the vibrations can be measured for example by eddy current technology, laser technology or with accelerometers.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass die Walzenanordnung eine Regeleinrichtung aufweist, die einen Frequenzumrichter aufweist. Die Verarbeitung der Messsignale und die Ansteuerung des Rotationsschwingungsgenerators erfolgt so in einem Bauelement, der Regeleinrichtung. Die Messung der Walzenschwingungen dient dann zur Regelung des Drehmoments, das zur Erzeugung der Schwingungen dient. Dadurch kann die Schwingbewegung der Walze optimal eingestellt werden, so dass eine möglichst hohe Glätte erzeugt wird.It is particularly preferred that the roller assembly comprises a control device having a frequency converter. The processing of the measurement signals and the control of the rotational vibration generator is carried out in a component, the control device. The measurement of the roll vibrations then serves to control the torque that is used to generate the vibrations. Thereby, the oscillating movement of the roller can be optimally adjusted, so that the highest possible smoothness is generated.

Vorzugsweise ist die Amplitude und Phasenlage des periodischen Moments in Abhängigkeit von den Walzenschwingungen regelbar. Vorgegebene, beispielsweise berechnete Walzenschwingungen, können so über die Ansteuerung des Rotationsschwingungsgenerators erzeugt werden. So kann sichergestellt werden, dass ein optimales Glättergebnis erzeugt wird.The amplitude and phase position of the periodic torque can preferably be regulated as a function of the roll vibrations. Predetermined, for example, calculated roller vibrations can thus be generated by driving the rotational vibration generator. This ensures that an optimal smoothing result is achieved.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens die eine Walze in Rotationsschwingungen mit einer Frequenz von 150 bis 3000 Hz, insbesondere von 200 bis 2000 Hz, versetzt wird.The object is achieved in a method of the type mentioned in the present invention that at least one roller is placed in rotational vibrations at a frequency of 150 to 3000 Hz, in particular from 200 to 2000 Hz.

Die Rotationsschwingungen überlagern dabei die normale Drehbewegung der Walze und werden beispielsweise durch ein periodisches Drehmoment eingebracht. Eine Frequenz von weniger als 3000 Hz ist dabei deutlich geringer als die Frequenz von Ultraschallschwingungen, die im Bereich >18 kHz liegt. Zum Erzeugen der Rotationsschwingungen sind daher geringere und leichter beherrschbare Kräfte ausreichend. Durch die Rotationsschwingungen schwingt die Umfangsgeschwindigkeit der Walze um einen Sollwert, wodurch eine periodisch sich wiederholende Differenzgeschwindigkeit zwischen der Walze und dem Gegendruckelement beziehungsweise der Materialbahn, die durch den Nip geführt wird, hervorgerufen wird. Dies führt zu einem Schlupf zwischen der Walze und der Oberfläche der Materialbahn. Möglicherweise findet auch eine Scherung zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Materialbahn statt. So wird ein verbessertes Glättergebnis erzielt, ohne dass die Streckenlast, also die Druckbelastung im Nip, erhöht werden muss. Möglich ist auch, die Streckenlast zu verringern, so dass bei geringerem Volumenverlust in der Materialbahn ein ähnliches Glättergebnis erzielt werden kann wie bei herkömmlicher Satinage.The rotational vibrations superimpose the normal rotational movement of the roller and are introduced for example by a periodic torque. A frequency of less than 3000 Hz is significantly lower than the frequency of ultrasonic vibrations, which is in the range> 18 kHz. For generating the rotational vibrations, therefore, smaller and more easily controllable forces are sufficient. As a result of the rotational oscillations, the peripheral speed of the roller oscillates about a nominal value, which causes a periodically repeating differential speed between the roller and the counter-pressure element or the material web guided through the nip. This leads to a slip between the roller and the surface of the material web. There may also be shear between the upper surface and the lower surface of the web. This results in an improved smoothing result without having to increase the line load, ie the pressure load in the nip. It is also possible to reduce the line load, so that with less volume loss in the web, a similar smoothing result can be achieved as in conventional calendering.

Bevorzugterweise wird mit einem Torquemotor ein periodisches Moment auf einen Walzenmantel der Walze ausgeübt. Torquemotoren erzeugen ein hohes Drehmoment und sind über die Ansteuerfrequenz sehr genau steuerbar. Der Läufer des Torquemotors kann zum Beispiel direkt auf dem Walzenmantel montiert werden, so dass das periodische Moment, das zum Erzeugen der Rotationsschwingungen führt, direkt in die Walze eingeleitet werden kann. Verluste, die beispielsweise durch Getriebe hervorgerufen werden, werden so vermieden. Dabei wird auch der zusätzliche Bauraumbedarf gering gehalten.Preferably, a torque motor exerts a periodic torque on a roller shell of the roller. Torque motors generate high torque and can be controlled very precisely via the drive frequency. The rotor of the torque motor, for example, can be mounted directly on the roll shell, so that the periodic moment, which leads to the generation of the rotational vibrations, can be introduced directly into the roll. Losses, which are caused for example by transmission, are thus avoided. In this case, the additional space requirement is kept low.

Vorzugsweise werden die Schwingungen mit einem Hauptantrieb der Walzenanordnung in die Walze eingeleitet. Die Walze ist in der Regel mit einem Hauptantrieb versehen, der die Walze mit der gewünschen Umdrehungsgeschwindigkeit antreibt. Werden nun die Schwingungen ebenfalls über den Hauptantrieb in die Walze eingeleitet, was durch ein periodisch wechselndes Moment realisiert wird, kann auf eine zusätzlichen Antrieb verzichtet werden. Der Hauptantrieb kann dabei als Torquemotor ausgebildet sein.Preferably, the vibrations are introduced into the roll with a main drive of the roll arrangement. The roller is usually provided with a main drive which drives the roller at the desired speed of rotation. Now, if the vibrations are also introduced via the main drive in the roller, which is realized by a periodically changing moment, can be dispensed with an additional drive. The main drive can be designed as a torque motor.

Bevorzugterweise werden die Walzenschwingungen gemessen und in einer Regeleinrichtung verarbeitet. Dabei können herkömmliche Messeinrichtungen, wie beispielsweise Beschleunigungsaufnehmer, verwendet werden. Insbesondere soll dabei die Phasenlage und Amplitude der Schwingungen erfasst und geregelt werden, wobei es denkbar ist, die Schwingungen der Walze und/oder die Schwingungen der Walzenanordnung zu berücksichtigen.Preferably, the roll vibrations are measured and processed in a control device. In this case, conventional measuring devices, such as accelerometers, can be used. In particular, the phase position and amplitude of the vibrations should be detected and regulated, it being conceivable to take into account the vibrations of the roller and / or the vibrations of the roller assembly.

Vorzugsweise werden die Amplitude und Phasenlage des periodischen Moments in Abhängigkeit von den Walzenschwingungen geregelt. Das periodische Moment wird durch den Hauptantrieb oder durch den zusätzlichen Torquemotor in die Walze eingeleitet. Dabei kann durch die Regelung der Amplitude und Phasenlage die erzeugte Walzenschwingung an vorgegebene, beispielsweise berechnete, Walzenschwingungen angeglichen werden. So ist sichergestellt, dass ein optimales Glättergebnis erzeugt wird.The amplitude and phase position of the periodic torque are preferably regulated as a function of the roll vibrations. The periodic torque is introduced by the main drive or by the additional torque motor in the roller. In this case, the control of the amplitude and phase position, the generated roll vibration can be adjusted to predetermined, for example calculated, roll vibrations. This ensures that an optimal smoothing result is achieved.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1: eine Walzenanordnung einer ersten Ausführungsform in schematischer Darstellung und
Fig. 2: eine Walzenanordnung einer zweiten Ausführungsform in schematischer Darstellung.

The invention will be described in more detail below with reference to preferred embodiments in conjunction with the drawings. Herein show:

Fig. 1: a roller assembly of a first embodiment in a schematic representation and
Fig. 2: a roller assembly of a second embodiment in a schematic representation.

In Fig. 1 ist eine Walzenanordnung 1 mit einer Walze 2 und einem Gegendruckelement 3, das ebenfalls als Walze ausgebildet ist, dargestellt. Die Walze 2 und das Gegendruckelement 3 bilden einen Nip 4, durch den eine Materialbahn 5 geführt ist. Die Bewegungsrichtung der Materialbahn 5 ist durch einen Pfeil 6 gekennzeichnet. Die Walze 2 weist an ihren Stirnseiten zwei Zapfen 7, 8 auf, mit denen sie in Lagerblöcken 9, 10 gehalten ist.In Fig. 1 is a roller assembly 1 with a roller 2 and a counter-pressure element 3, which is also designed as a roller shown. The roller 2 and the counter-pressure element 3 form a nip 4, through which a material web 5 is guided. The direction of movement of the material web 5 is indicated by an arrow 6. The roller 2 has at its end faces on two pins 7, 8, with which it is held in bearing blocks 9, 10.

Am Zapfen 7 greift ein Hauptantrieb 11 an, der als Torquemotor ausgebildet ist. Der Zapfen 8 ist mit einem Rotationsschwingungsgenerator 12 verbunden, der ebenfalls als Torquemotor ausgebildet ist. Der Hauptantrieb 11 erzeugt eine gleichmäßige Drehbewegung der Walze 2, deren Richtung durch den Pfeil 13 gekennzeichnet ist. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 2 entspricht der Bahngeschwindigkeit der Materialbahn. Der Rotationsschwingungsgenerator 12 prägt eine Rotationsschwingung in die Walze 2 ein, deren Richtung durch die Pfeile 14 gekennzeichnet ist. Dabei erzeugt der Rotationsschwingungsgenerator 12 ein periodisches, wechselndes Zusatzmoment. Das Gegendruckelement 3 weist zwei Zapfen 15, 16 auf, mit denen es in Lagerblöcken 17, 18 drehbar gelagert ist. Das Gegendruckelement 3 wird dabei in der Regel ebenfalls angetrieben. Ein Antrieb für das Gegendruckelement 3 ist aber aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.At the pin 7 engages a main drive 11, which is designed as a torque motor. The pin 8 is connected to a rotational vibration generator 12, which is also designed as a torque motor. The main drive 11 generates a uniform rotational movement of the roller 2, whose Direction is indicated by the arrow 13. The peripheral speed of the roller 2 corresponds to the web speed of the material web. The rotational vibration generator 12 impresses a rotational vibration in the roller 2 whose direction is indicated by the arrows 14. In this case, the rotational vibration generator 12 generates a periodic, alternating additional torque. The counter-pressure element 3 has two pins 15, 16 with which it is rotatably mounted in bearing blocks 17, 18. The counter-pressure element 3 is usually also driven. A drive for the counter-pressure element 3 is not shown for reasons of clarity.

In Fig. 2 ist ein gegenüber Fig. 1 leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu Fig. 1 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Hauptantrieb 11 und der Rotationsschwingungsgenerator 12 zwischen der Walze 2 und dem entsprechenden Lagerblock 9, 10 angeordnet. Die Bewegungsrichtung des Gegendruckelements ist dabei mit einem Pfeil 19 gekennzeichnet. Sie entspricht dabei wie auch die Bewegungsrichtungen der anderen Elemente dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1.In Fig. 2 is opposite Fig. 1 slightly modified embodiment illustrated. The same parts are provided with the same reference numerals. In contrast to Fig. 1 is in the embodiment according to Fig. 2 the main drive 11 and the rotational vibration generator 12 between the roller 2 and the corresponding bearing block 9, 10 are arranged. The direction of movement of the counter-pressure element is characterized by an arrow 19. It corresponds to the embodiment in as well as the directions of movement of the other elements Fig. 1 ,

Die Materialbahn 5 wird durch den Nip 4 zwischen der Walze 2 und dem Gegendruckelement 3 geführt. Das Gegendruckelement 3 wird dabei mit einer Geschwindigkeit betrieben, die der Bahnlaufgeschwindigkeit der Materialbahn 5 entspricht. Der Hauptantrieb 11 sorgt ebenfalls für eine Geschwindigkeit der Walze 2, die der Geschwindigkeit der Materialbahn 5 und demnach auch der Geschwindigkeit des Gegendruckelements 3 entspricht. Zusätzlich wird nun über den Rotationsschwingungsgenerator 12, der als Torquemotor ausgebildet ist, ein periodisch wechselndes Drehmoment in die Walze 2 eingebracht und dadurch die Walze zu Schwingungen angeregt. Dies erfolgt mit einer Frequenz zwischen 150 und 3000 Hz, wobei eine Frequenz zwischen 200 und 2000 Hz bevorzugt wird. Beispielsweise wird eine Schwingung mit einer Frequenz von 1000 Hz in die Walze 2 eingeprägt. Die Schwingungen der Walze äußern sich in einer stetigen, periodischen Änderung der Umlaufgeschwindigkeit der Walze und damit in einer veränderlichen Differenzgeschwindigkeit zwischen Walze und Materialbahn.The material web 5 is guided through the nip 4 between the roller 2 and the counter-pressure element 3. The counter-pressure element 3 is operated at a speed which corresponds to the web running speed of the material web 5. The main drive 11 also ensures a speed of the roller 2, which corresponds to the speed of the material web 5 and therefore also the speed of the counter-pressure element 3. In addition, a periodically changing torque is now introduced into the roller 2 via the rotational vibration generator 12, which is designed as a torque motor, thereby exciting the roller to oscillate. This is done with a frequency between 150 and 3000 Hz, with a frequency between 200 and 2000 Hz being preferred. For example, a vibration having a frequency of 1000 Hz is impressed in the roller 2. The vibrations of the roller are expressed in a continuous, periodic change in the rotational speed of the roller and thus in a variable differential speed between the roller and the material web.

Die Schwingungen der Walze 2 führen zu einem Schlupf zwischen der Oberseite und der Unterseite der Materialbahn 5. Dadurch wird das erreichbare Glättergebnis verbessert.The vibrations of the roller 2 lead to a slip between the top and the bottom of the material web 5. This improves the achievable smoothing result.

Diese Schwingungen dürfen natürlich nicht zu einem Abriss der Materialbahn 5 führen, was jedoch bei den zu erwartenden geringen Amplituden im Bereich kleiner 0,04 mm auch nicht zu erwarten ist.Of course, these vibrations must not lead to a tear of the material web 5, but this is not to be expected in the expected small amplitudes in the range of less than 0.04 mm.

Weitere Ausführungsformen sind natürlich denkbar. So können Schwingungen beispielsweise zusätzlich in das Gegendruckelement 3 eingeleitet werden oder eine Walzenanordnung mit mehreren Elementen verwendet werden. Die Materialbahn ist bei diesen Ausführungsbeispielen eine Papierbahn. Aber auch bei anderen Materialien lässt sich das Glättergebnis einer Oberfläche mit Hilfe der erfindungsgemäßen Walzenanordnung verbessern.Other embodiments are of course conceivable. For example, vibrations can be additionally introduced into the counter-pressure element 3 or a roller arrangement with a plurality of elements can be used. The material web is a paper web in these embodiments. However, even with other materials, the smoothness result of a surface can be improved with the aid of the roller arrangement according to the invention.

Die Schwingungen der Walze 2 können über eine Messvorrichtung erfasst werden, die z.B. als Beschleunigungssensor ausgebildet ist und im Inneren der Walze 2 befestigt ist. Eine derartige Messvorrichtung ist in den Figuren nicht dargestellt.The vibrations of the roller 2 can be detected by a measuring device, e.g. is designed as an acceleration sensor and is fixed inside the roller 2. Such a measuring device is not shown in the figures.

Die Signale der Messvorrichtungen können in einer ebenfalls nicht dargestellten Regeleinrichtung verarbeitet werden, die entsprechende Stellsignale für den Rotationsschwingungsgenerator 12 erzeugt. Zur Ansteuerung eines Torquemotors ist es dabei günstig, dass die Regel-einrichtung einen Frequenzumrichter aufweist.The signals of the measuring devices can be processed in a control device, also not shown, the corresponding control signals generated for the rotational vibration generator 12. To control a torque motor, it is advantageous that the control device has a frequency converter.

Claims

Roller assembly having at least one roller and a counter-pressure element, between roller and counter-pressure element, a nip is formed, through which a material web is feasible, characterized in that at least one roller (2) by a rotational vibration generator (12) in rotational oscillations with a frequency from 150 to 3000 Hz, in particular from 200 to 2000 Hz, is displaceable.

Roller arrangement according to claim 1, characterized in that the counter-pressure element (3) is designed as a roller.

Roller arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the rotational vibration generator (12) is designed as a torque motor.

Roller arrangement according to claim 3, characterized in that the torque motor acts on a roll shell of the roller (2).

Roller arrangement according to claim 3, characterized in that the torque motor acts on a drive pin (7, 8) of the roller (2).

Roll arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a main drive (11) for the roller (2).

Roller arrangement according to claim 6, characterized in that the main drive (11) is formed by the torque motor.

Roller arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the roller (2) is designed as a heating roller.

Roller arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the roller (2) is designed as a bending compensating roller.

Roller arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises at least one measuring device with which roller vibrations can be detected.

Roller arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises a control device having a frequency converter.

Roller arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the amplitude and phase of the periodic torque in dependence on the roll vibrations are controllable.

A method for operating a roller assembly having at least one roller and a counter-pressure element, wherein between the roller and counter-pressure element, a nip is formed, through which a Material web is feasible, characterized in that at least one roller is placed in rotational vibrations at a frequency of 150 to 3000 Hz, in particular from 200 to 2000 Hz.

A method according to claim 13, characterized in that with a torque motor, a periodic moment is exerted on a roll shell of the roll.

A method according to claim 13 or 14, characterized in that the vibrations are introduced into the roll with a main drive of the roll arrangement.