EP2195485A1

EP2195485A1 - Kalander und kalanderzwischenwalze

Info

Publication number: EP2195485A1
Application number: EP08803065A
Authority: EP
Inventors: Jochen Dr. Niemann; Lars KRÜGER; Rolf Van Haag; Uwe Gnauert
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2010-06-16
Also published as: WO2009030591A1; DE102007041725A1; CN201924228U

Abstract

Es wird ein Kalander (1) angegeben mit einem Walzenstapel, der mindestens drei Walzen, nämlich zwei Endwalzen (3, 4) und mindestens eine Zwischenwalze (5), die mit ihren Zapfen jeweils in einer Lagereinrichtung gelagert ist, aufweist, und mit mindestens einer Schwingungssensoranordnung (12). Man möchte Schwingungen in einem derartigen Kalander vermindern. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schwingungssensoranordnung (12) in einer der Walzen (5) angeordnet ist und über eine Übertragungseinrichtung (17, 19) mit einer Aktuatoranordnung (21, 22) verbunden ist, der von außen auf die Zwischenwalze (5) einwirkt.

Description

Kalander und Kalanderzwischenwalze

Die Erfindung betrifft einen Kalander mit einem Walzenstapel, der mindestens drei Walzen, nämlich zwei Endwalzen und mindestens eine Zwischenwalze, die mit ihren Zapfen in jeweils einer Lagereinrichtung gelagert ist, aufweist, und mit mindestens einer Schwingungssensoranordnung.

Ferner betrifft die Erfindung eine Kalanderzwischenwalze mit einer Schwingungssensoranordnung, einer Aktuatoranordnung und Zapfen, die jeweils in einer Lagereinrichtung gelagert sind.

Ein derartiger Kalander ist beispielsweise aus DE 11 2004 000 421 T5 bekannt.

Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit einer Papierbahn erläutert, die durch den Kalander geleitet wird, um satiniert zu werden. Prinzipiell ist die Erfindung aber auch bei anderen Materialbahnen anwendbar.

Die Arbeitsgeschwindigkeit von Kalandern ist in den letzten Jahren immer weiter gesteigert worden. Damit erhöhen sich die Drehzahlen der Walzen des Kalanders. In vielen Fällen kann man dann Schwingungserscheinungen beobachten, die als Resonanzerscheinungen bezeichnet werden und die eine Frequenz im Bereich von 200 bis über 1000 Hz aufweisen. Diese Resonanzerscheinung bildet sich innerhalb von wenigen Minuten unter erheblicher Lärmentwicklung (> 100 dBA) aus. Sie können zur Erzeugung von Streifen im Papier führen. Die Resonanzerscheinungen sind abhängig von der Linienkraft, der -2-

Kalandriergeschwindigkeit und der satinierten Papiersorte. Tendenziell verringert eine höhere Linienkraft den Einfluss der Resonanz, während eine höhere Geschwindigkeit und/oder ein höheres Flächengewicht den unerwünschten Einfluss der Resonanz verstärken.

Eine höhere Linienkraft beeinflusst die Resonanz meist so, dass sie vermindert wird. Da mit einer höheren Linienkraft aber auch eine höhere Druckspannung verbunden ist, ist diese Maßnahme nicht immer anwendbar, da die Papierbahn dann unter Umständen zu stark verdichtet wird. Eine Beeinflussung der Geschwindigkeit ist nicht immer möglich. Sie ist meist offline angeordneten Kalandern vorbehalten. Ein Online-Kalander muss mit der Geschwindigkeit der Papiermaschine gefahren werden. Das Flächengewicht der Papierbahn ist in der Regel vorgegeben, so dass eine Veränderung des Flächengewichts praktisch als Einflussgröße auf die Resonanz ausscheidet.

Wenn sich Streifen auf dem Papier bilden, die sichtbar sind, dann ist das Papier nicht mehr verwendbar. Es ist Ausschuss. Wenn die Schwingungsfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Drehfrequenz einer Walze beträgt, dann kann es zusätzlich zu einer Barring-Erscheinung kommen, die zu einem Polygonmuster auf dem Kunststoffbelag von weichen Walzen führt.

Die relativ hohen Frequenzen im Bereich von 200 bis 1000 Hz lassen vermuten, dass es sich nicht um einfache Kontaktschwingungen handelt, sondern um Kombinationen aus Biegeschwingungen und Kontaktschwingungen. Damit ist die Einflussnahme auf die Resonanz schwierig.

Man vermutet, dass die Resonanzerscheinungen durch folgenden Mechanismus entstehen: durch Schwingungsanregungen entstehen im -3-

Kalander unter anderem Schwingungen in Niprichtung, die zu einer Papierdickenveränderung im Nip führen. Diese Papierdickenänderung führt zu einer kurzfristigen Änderung der plastischen Umformarbeit bzw. der Satinageleistung. Damit entstehen hochfrequente Antriebsschwankungen, da das Papier mehr oder weniger Satinageleistung zur plastischen Umformung aufnimmt.

Um das Problem der Schwingungen zu entschärfen, ist in DE 11 2004 000 421 T5 vorgeschlagen worden, eine Walze gegenüber einer Pressenebene seitlich zu versetzen. Der Einfluss des Walzenversatzes reicht aber in vielen Fällen nicht aus, um zu einer nennenswerten Reduzierung der Schwingungen zu führen.

DE 296 24 490 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur Dämpfung von Kontaktschwingungen rotierender Walzen, bei der Aktuatoren an Lager der Walzen gekoppelt sind. Diese Aktuatoren sollen den Kontaktschwingungen mit Gegenfrequenzen entgegenwirken.

DE 198 21 854 C1 beschreibt eine weitere Vorrichtung zum aktiven Unterdrücken von Kontaktschwingungen an einer Walzenanordnung. Hier sind sowohl Sensoren als auch Aktuatoren an Lagern angeordnet. Das Signal für die Aktuatoren bezieht sich immer auf ein Vielfaches der Drehfrequenz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schwingungen zu vermindern.

Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Schwingungssensoranordnung in einer der Walzen angeordnet ist und über eine Übertragungseinrichtung mit einer Aktuatoranordnung verbunden ist, der von außen auf die Zwischenwalze einwirkt. -4-

Damit verbindet man in vorteilhafter Weise eine gute Einwirkungsmöglichkeit des Aktuators mit einer zufrieden stellenden Erfassung der Schwingungen durch die Schwingungssensoranordnung. Darüber hinaus sind das Schwingungssensorsystem und der Aktuator voneinander entkoppelt. Wenn die Schwingungssensoranordnung in der Walze angeordnet ist, dann kann sie mit hoher Zuverlässigkeit tatsächlich die Schwingungen der Walze erfassen, ohne durch äußere Einflüsse gestört zu werden, beispielsweise eine Dickenschwankung der Papierbahn, die durch den Kalander geführt wird. Im Umfeld einer Papiermaschine herrschen üblicherweise sehr raue

Umgebungsbedingungen. Durch die Anordnung der

Schwingungssensoranordnung im Inneren der Walze ist die Schwingungssensoranordnung dann gleichzeitig gut geschützt. Die Übertragung der Messsignale der Schwingungssensoranordnung zur Aktuatoranordnung erfolgt über eine Übertragungseinrichtung, so dass die Signale der Schwingungssensoranordnung nicht nur im Inneren der Walze, sondern auch außerhalb zur Verfügung stehen.

Vorzugsweise ist zwischen der Schwingungssensoranordnung und der Aktuatoranordnung eine Steuereinrichtung angeordnet, die die Aktuatoranordnung gegenphasig zur von der

Schwingungssensoranordnung erfassten Schwingung ansteuert. Damit spielt es keine Rolle mehr, auf welche Weise die Schwingungen erzeugt worden sind, d.h. ob es sich um Biegeschwingungen oder um Kontaktschwingungen oder eine Kombination aus diesen Schwingungsarten handelt. Die Aktuatoranordnung erzeugt Schwingungen, die den Schwingungen der Walze derart überlagert werden, dass es durch Interferenz im Idealfall zu einer Auslöschung der Gesamtschwingung kommt. In der Praxis wird man jedenfalls eine deutliche Verminderung der Gesamtschwingung beobachten können. -5-

Bevorzugterweise weist die Aktuatoranordnung eine Wirkkomponente auf, die parallel zur Pressenrichtung im Nip wirkt. Dort ist die Zwischenwalze zwar theoretisch unbeweglich eingespannt, nämlich zwischen den anderen Walzen des Walzenstapels. Die Aktuatoranordnung kann aber dennoch Kräfte erzeugen und auf die Zwischenwalze wirken lassen, die ihrerseits zu einer deutlichen Verringerung der Schwingungserscheinung wirken. In der Praxis wird man auch kleine Bewegungen der Zwischenwalze beobachten können. Die Größe dieser Bewegungen beschränkt sich aber auf einen Bruchteil eines Mikrometers.

Vorzugsweise wirkt die Aktuatoranordnung über die Lagereinrichtung auf die Zwischenwalze. Damit steht eine "Einkoppelstelle" für die von der Aktuatoranordnung erzeugten Kräfte in die Zwischenwalze zur Verfügung. Die Lagereinrichtung bietet einen ausreichenden Bauraum, um einen Aktuator einer Aktuatoranordnung angreifen zu lassen.

Hierbei ist bevorzugt, dass die Lagereinrichtung im geschlossenen Zustand des Nips in eine Wirkrichtung der Aktuatoranordnung praktisch spielfrei mit der Zwischenwalze gekoppelt ist. Eine absolute Spielfreiheit wird sich zwar technisch nicht realisieren lassen. Das Spiel ist aber so klein, dass die Aktuatoranordnung unmittelbar auf die Zwischenwalze wirken kann. Die Relativbewegung von Walzen im Lagergehäuse zueinander beträgt bei einer Resonanzerscheinung im Bereich von 300 Hz beispielsweise 0,05 bis 0,1 μm. Die Lagerluft eines Wälzlagers hat dagegen eine Größe von 100 bis 200 μm. Man kann daher nach dem Schließen des Nips und dem Aufbringen einer definierten Lagerlast von einer spielfreien Ankopplung der Walzen an die Wälzlager ausgehen. Damit können große Kräfte in die Lager und damit auch in die Zwischenwalze eingeleitet werden. Die gleichen Überlegungen gelten auch für Gleitlagerungen. -6-

Vorzugsweise weist die Aktuatoranordnung einen Massen kraftaktuator auf, dessen Primärteil mit der Zwischenwalze verbunden ist und dessen Sekundärteil eine vorbestimmte Masse trägt. Die Masse kann federnd am Sekundärteil angekoppelt sein. Die Masse kann auch durch eine Linearführung geführt sein. Wenn der Aktuator die Masse verlagert, dann erzeugt er automatisch eine Reaktionskraft, die dann zur Schwingungsverminderung auf die Zwischenwalze wirkt.

In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Aktuatoranordnung einen Primärteil aufweist, der mit der Zwischenwalze verbunden ist, und einen Sekundärteil, der mit einem ständerseitigen Festpunkt verbunden ist. In diesem Fall ergeben sich die Kräfte dadurch, dass sich ein Aktuator der Aktuator-anordnung vom ständerseitigen Festpunkt entfernen oder sich ihm annähern möchte.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann die Aktuatoranordnung einen mit der Zwischenwalze verbundenen Primärteil und einen mit einer anderen Walze verbundenen Sekundärteil aufweisen. In diesem Fall ergeben sich die Kräfte zwischen mehreren Walzen.

Vorzugsweise ist die Schwingungssensoranordnung zur Erfassung von Schwingungen quer zur Wirkrichtung der Aktuatoranordnung eingerichtet. Als Schwingungssensoren kommen Beschleunigungsaufnehmer, induktive Wegaufnehmer, Wirbelstromaufnehmer, kapazitive Sensoren, optische Sensoren oder dergleichen in Frage. Auch eine Schallmessung zur Identifizierung der maßgeblichen Resonanzfrequenz kann sinnvoll sein. Die Messung der Schwingung quer zum Nip berücksichtigt, dass durch die Schwankung der Satinageleistung eine hochfrequente Antriebsschwankung entsteht, die zu Kräften führt, die quer zum Nip wirken. Damit stimmt die von der Schwingungssensoranordnung ermittelte -7-

Schwingungsrichtung zwar nicht mit der oder allen Wirkrichtungen der Aktuatoranordnung überein. Man kann aber erstaunlicherweise beobachten, dass durch die Regelung mit einem Regelkreis, der eine Schwingungssensoranordnung und eine Aktuatoranordnung aufweist, eine sehr wirksame Verminderung der Schwingungen im Kalander durch Interferenz bewirkt wird.

Vorzugsweise ist die Schwingungssensoranordnung im Bereich des Ballens der Zwischenwalze angeordnet. Wenn man davon ausgeht, dass die Schwingungserscheinung im Kalander nicht nur auf Kontaktschwingungen zurückzuführen ist, sondern auch noch andere Schwingungskomponenten enthält, dann ist zu erwarten, dass sich die Zwischenwalze im Bereich des Ballens verformt. Wenn man dort die Schwingungssensoranordnung anordnet, dann kann man eine derartige Biegeschwingung unmittelbar erfassen. Der Schwingungssensor kann dabei durchaus auch mehrere Messstellen aufweisen, d.h. mehrere Schwingungssensorelemente. Die Schwingungssensorelemente können sowohl in Umfangshchtung der Zwischenwalze als auch in Axialrichtung verteilt angeordnet sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Aktuator-anordnung eine erste Wirkrichtung parallel zur Pressenrichtung und eine zweite Wirkrichtung senkrecht zur ersten Wirkrichtung auf. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn sich die Schwingungen der Zwischenwalze nicht auf eine Ebene beschränken. So kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Schwingungsanteil, der sich als Kontaktschwingung ausbildet, eine andere Hauptrichtung aufweist als eine Schwingung, die sich als Biegeschwingung ausbildet. Wenn die Aktuatoranordnung zwei Wirkrichtungen hat, dann kann man beide Schwingungen verringern. Dies gilt natürlich auch dann, wenn sich auf andere Weise Schwingungen mit praktisch beliebigen Raumrichtungen ausbilden. Durch die Kombination -8- der Wirkrichtungen der Aktuatoranordnung lässt sich praktisch jede Raumrichtung bei der Erzeugung einer Gegenschwingung einstellen. Es ist dabei noch nicht einmal erforderlich, dass die Gegenschwingungen in den beiden Wirkrichtungen, die durch die Aktuatoranordnungen erzeugt werden, mit gleichen Frequenzen arbeiten.

Vorzugsweise weist die Schwingungssensoranordnung mindestens zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Sensoren auf. Dies gilt sowohl dann, wenn sich die Sensoren mit der Walze mitdrehen als auch dann, wenn die Sensoren ortsfest angeordnet sind. Wenn man zwei Sensoren verwendet, dann sind diese vorzugsweise um etwa 90° in Umfangsrichtung zueinander versetzt. Damit lassen sich praktisch alle relevanten Schwingungen der Zwischenwalze ermitteln.

Vorzugsweise weist die Schwingungssensoranordnung mindestens zwei in Axialrichtung der Walze angeordnete Sensoren auf. Damit verringert man das Risiko, dass ein Schwingungssensor an einer Position angeordnet ist, an der sich bei einer zu bekämpfenden Schwingung ein Knoten ausbildet. Es lassen sich mehr Schwingungsmoden erfassen.

Hierbei ist bevorzugt, dass die Aktuatoranordnung zwei Teile aufweist, von denen jedes auf ein Walzenende wirkt, wobei jedem Teil ein entsprechender Teil der Schwingungssensoranordnung zugeordnet ist. In diesem Fall kann man für jedes Walzenende einen eigenen Regelkreis bilden, so dass die Schwingungen der Walze von beiden Walzenenden her individuell durch Interferenz verringert werden können. Die Regelung der Aktuatoren wird dadurch erheblich vereinfacht.

Vorzugsweise weist die Übertragungseinrichtung einen Sender und einen Empfänger auf, die leitungslos oder über Schleifringe miteinander kommunizieren. Obwohl sich die Walze dreht, ist damit eine zuverlässige -9-

Signalübertragung von der Schwingungssensoranordnung an die Aktuatoranordnung möglich. Eine leitungslose Signalübertragung kann beispielsweise durch elektromagnetische Wellen erfolgen.

Vorzugsweise ist zusätzlich ein Drehzahlmesser vorgesehen, der mit der Aktuatoranordnung zusammenwirkt. Damit lässt sich ermitteln, ob die Schwingung ein periodisches Vielfaches der Drehfrequenz beträgt. Durch den Drehzahlmesser ist also zusätzlich auch die Vermeidung einer Barring-Bildung möglich.

Vorzugsweise weist mindestens eine Walze einen seitlichen Versatz relativ zu einer Ebene auf, in der die Achsen von zwei anderen Walzen angeordnet sind. Diese Maßnahme alleine reicht zwar in der Regel nicht aus, um zu einer nennenswerten Verminderung der Resonanz zu kommen. In Verbindung mit der Überlagerung durch die Aktuatorschwingungen ergibt sich jedoch eine sehr wirksame Verminderung der Kalander-Schwingungen.

Vorzugsweise ist der Versatz im Betrieb in Abhängigkeit von der Schwingungssensoranordnung einstellbar. Dies ist eine weitere Maßnahme, um die Schwingungssignale der

Schwingungssensoranordnung auszunutzen, um den Walzenversatz einzustellen. Dabei ist allerdings davon auszugehen, dass der Versatz nicht mit der Schwingungsfrequenz verändert wird, vielmehr stellt man einen Walzenversatz in der Größenordnung von 5 bis 150 mm ein, vorteilhafterweise 5 bis 50 mm und insbesondere 10 bis 40 mm. Dadurch ergibt sich eine Verringerung der Schwingungen.

Vorzugsweise ist mindestens eine der Walzen als Durchbiegungsausgleichswalze ausgebildet, die mindestens ein Stützelement mit einem Schwingungssensor aufweist. Damit befindet sich -10- der Schwingungssensor zwar nicht mehr in der Zwischenwalze, sondern in einer anderen Walze, in der Regel in einer Endwalze. Da die Schwingungen, die in der Zwischenwalze entstehen, aber auf die anderen Walzen übertragen werden, spielt dies keine größere Rolle. Wenn man den Schwingungssensor im Stützelement einer

Durchbiegungsausgleichswalze anordnet, dann lässt sich der Schwingungssensor relativ einfach als Drucksensor ausbilden. Das Stützelement der Durchbiegungsausgleichswalze ist praktisch starr an den Mantel der Durchbiegungsausgleichswalze gekoppelt. Der zwischen dem Stützelement und dem Mantel befindliche Ölfilm ist hierbei unter Schwingungs-Gesichtpunkten zu vernachlässigen.

Die Aufgabe wird bei einer Kalanderzwischenwalze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Schwingungssensoranordnung innen in der Walze angeordnet ist und der Aktuator von außen auf die Walze wirkt, wobei der Schwingungssensor und der Aktuator über eine Übertragungseinrichtung miteinander verbunden sind.

Wie oben im Zusammenhang mit dem Kalander ausgeführt, lässt sich auf diese Weise erreichen, dass die Schwingung mit einer hohen Zuverlässigkeit direkt in oder an der Walze ermittelt wird, ohne dass die Schwingungssensoranordnung durch die relativ harten und rauen Umgebungsbedingungen gestört wird. Andererseits lässt sich eine optimale Einkoppelung von Kräften an die Zwischenwalze erreichen, die zu einer Gegenschwingung führen, die durch Interferenz die eigentlichen Walzenschwingungen auslöscht. Dabei sind die Messung der Schwingungen und das Erzeugen der Gegenschwingungen voneinander entkoppelt. -11 -

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kalanders in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zwischenwalze,

Fig. 3 eine schematische, perspektivische Darstellung eines

Lagergehäuses mit Aktuator,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Kalanders und

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines Kalanders.

Fig. 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Kalander 1 mit einem Ständer 2 und drei Walzen, nämlich einer oberen Endwalze 3, einer unteren Endwalze 4 und dazwischen einer Zwischenwalze 5. Es können auch mehr als die eine dargestellte Zwischenwalze 5 vorgesehen sein. In diesem Fall hat der Kalander 1 entsprechend mehr Walzen.

Die obere Endwalze 3 ist über eine Halterung 6 im Ständer aufgehängt und damit unbeweglich. Die untere Endwalze 4 ist über einen Druckgeber 7 am Ständer befestigt und damit höhenveränderlich. Die Zwischenwalze 5 ist über einen Hebel 8 am Ständer gelagert, wobei der Hebel 8 um einen Drehpunkt 9 verschwenkt werden kann. Dargestellt ist ein Zustand des Kalanders, in dem Nips, 10, 11 , die zwischen jeweils zwei benachbarten Walzen 3, 5; 4, 5 gebildet sind, geschlossen sind. Durch diese Nips 10, 11 kann im Betrieb eine Papierbahn oder eine andere Materialbahn geführt -12- werden, um mit Druck und gegebenenfalls auch erhöhter Temperatur beaufschlagt zu werden. Der Druck wird durch den Druckgeber 7 bereitgestellt.

Wenn die Nips 10, 11 geöffnet werden sollen, dann wird die untere Endwalze 4 durch den Druckgeber 7 abgesenkt. Die Zwischenwalze 5 senkt sich dann ebenfalls ab, bis der Hebel 8 an einen nicht näher dargestellten Anschlag kommt.

Ein derartiger Kalander 1 kann mit relativ hohen Betriebsgeschwindigkeiten betrieben werden. Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen 3-5 in der Größenordnung von 2500 m/min sind durchaus möglich. Bei derartigen Geschwindigkeiten ergeben sich vielfach Schwingungsprobleme, d.h. die Walzen fangen an, mit Frequenzen im Bereich von 200 bis 1000 Hz zu schwingen. Auch wenn nur eine der Walzen 3-5 zum Schwingen angeregt wird, überträgt sich eine derartige Schwingung auch auf die anderen Walzen und damit auf den gesamten Kalander.

Um diesen Schwingungen entgegen zu wirken, ist die Zwischenwalze 5 mit einer Schwingungssensoranordnung 12 versehen, der im Inneren der Zwischenwalze 5 angeordnet ist.

Die Zwischenwalze 5 weist einen als Rohr 13 ausgebildeten Korpus auf, der an seinen beiden axialen Enden mit Stirnscheiben 14, 15 verschlossen ist, so dass sich ein Hohlraum 16 ergibt, in dem die Schwingungssensoranordnung 12 relativ gut geschützt untergebracht ist.

Die Schwingungssensoranordnung 12 ist mit einem Sender 17 verbunden, der über eine durch Pfeile dargestellte leitungslose Übertragungsstrecke 18 verbunden ist mit einem Empfänger 19, der außerhalb der -13-

Zwischenwalze angeordnet ist. Der Empfänger ist Teil einer Steuereinrichtung 20, die Aktuatoren 21 , 22 einer Aktuatoranordnung ansteuert, von denen jeweils einer an jedem axialen Ende der Zwischenwalze 5 angeordnet ist. Unter Umständen kann es auch ausreichen, nur einen Aktuator an einem axialen Ende der Zwischenwalze 5 anzuordnen.

Die Aktuatoren 21 , 22 wirken auf die Lager 23, 24 der Zwischenwalze 5, in denen Zapfen 25, 26 der Zwischenwalze 5 gelagert sind. Wenn die Zwischenwalze durch den Druckgeber 7 gegen die obere Endwalze 3 gedrückt wird, dann sind die Zapfen 25, 26 ebenfalls in eine Richtung praktisch spielfrei in den Lagern 23, 24 gelagert. Die Schwingungsbewegung der Zwischenwalze 5 hat bei einer Frequenz von 300 Hz eine Größe von etwa 0,05 bis 0,1 μm. Die Lagerluft der Lager 23, 24 hat hingegen eine Größe im Bereich von 100 bis 200 μm. Daher kann man von einer praktisch spielfreien Ankopplung der Zwischenwalze 5 an die Lager 23, 24 im geschlossenen Zustand der Nips 10, 11 ausgehen. Die Aktuatoren 21 , 22 können also über die nahezu spielfreie Lagerung relativ große Kräfte in die Lager 23, 24 und damit über die Walzenzapfen 25, 26 in die Zwischenwalze 5 eintragen.

Dargestellt sind Aktuatoren 20, 21 , die parallel zur Druck- und Pressenrichtung wirken. Zusätzlich können nicht näher dargestellte Aktuatoren vorgesehen sein, die senkrecht zur Wirkrichtung der Aktuatoren 20, 21 und senkrecht zur Achse der Zwischenwalze 5 wirken.

Die Steuereinrichtung 20 empfängt die Schwingungssignale von der Schwingungssensoranordnung 12. Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt, ist die Schwingungssensoranordnung 12 so angeordnet, dass sie Schwingungen der Zwischenwalze im Wesentlichen quer zu den Nips 10, 11 ermittelt. In Abhängigkeit von diesen Schwingungen steuert die -14-

Steuereinrichtung 20 die Aktuatoren 21 , 22 so an, dass sich die Aktuatorschwingungen der Walzenschwingung derart überlagern, dass es zu einer Auslöschung der Gesamtschwingung durch Interferenz kommt. Dies funktioniert erstaunlicherweise auch dann, wenn die Schwingungssensoranordnung 12 nicht die Schwingungen ermittelt, die sich in der Wirkrichtung der Aktuatoren 21 , 22 ausbilden, sondern die Schwingungen senkrecht dazu.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Schwingungssensoranordnung 12 im Ballen der Zwischenwalze 5 angeordnet, vorzugsweise in der axialen Mitte, weil davon auszugehen ist, dass sich bei einer Schwingung der Zwischenwalze 5 dort die größte Schwingungsamplitude ergibt. Der Schwingungssensor 12 kann ortsfest angeordnet sein, so dass sich das Rohr 13 der Zwischenwalze 5 gegenüber der Schwingungssensoranordnung 12 dreht. Die

Schwingungssensoranordnung 12 kann auch durch mehrere einzelne Sensoren gebildet sein, die in Umfangsrichtung der Zwischenwalze 5 verteilt sind. Die Schwingungssignale ergeben sich dann aus der Auswertung der Gesamtsignale aller Schwingungssensoren. Es ist auch möglich, die Schwingungssensoranordnung 12 mit mehreren axial verteilten Sensoren auszubilden. Es ist auch zweckmäßig, für den oder die Aktuatoren, die jeweils an einem Walzenende angeordnet sind, eigene Schwingungssensoren vorzusehen, so dass man für jedes Walzenende einen eigenen Regelkreis erhält.

Als Schwingungssensoren kommen Beschleunigungsaufnehmer, induktive Wegaufnehmer, Wirbelstromaufnehmer, kapazitive Sensoren, optische Sensoren, wie Laser etc. in Frage. Auch eine Schallmessung zur Identifizierung der maßgeblichen Resonanzfrequenz kann sinnvoll sein. -15-

In nicht näher dargestellter Weise kann auch eine Drehzahlmessung sinnvoll und vorgesehen sein, da zur Schwingungsreduzierung bei Barring dann ein periodisches Vielfaches der Drehfrequenz ermittelt werden kann.

Anstelle der dargestellten leitungslosen Übertragungsstrecke ist es natürlich auch möglich, dass der Sender die Messsignale der Schwingungssensoranordnung 12 über Schleifringe oder dergleichen nach außen überträgt.

In Fig. 1 ist der Aktuator 21 , der auf die Zwischenwalze 5 wirkt, stark schematisiert dargestellt. Der Aktuator 21 ist als Massenkraftaktuator ausgebildet, der eine Masse 27 aufweist, die federnd an einen Primärteil 28 des Aktuators 21 angekoppelt ist. Fig. 3 zeigt den Aktuator 21 mit weiteren Einzelheiten. Der Aktuator 21 weist eine Durchgangsöffnung 29 zur Aufnahme des Lagers 23 auf, die in einem Gehäuse 30 ausgebildet ist. Am Gehäuse 30 ist der Primärteil 28 angeordnet, gegenüber dem die Masse 27, die den Sekundärteil bildet, in Richtung eines Doppelpfeils 31 bewegbar ist. Da die Masse 27 keine großen Strecken zurücklegen muss, lassen sich auch höhere Frequenzen erzeugen und dementsprechend den höher frequenten Schwingungen der Zwischenwalze 5 überlagern. Zweckmäßigerweise ist die Masse 27 in einer Linearführung gelagert.

Die Anregung der Bewegung der Masse 27 kann elektrisch erfolgen, also durch ein Magnet-Spulen-System, durch einen Piezoaktuator oder elektromotorisch. Es sind auch hydraulische oder pneumatische Anregungen möglich.

Der Aktuator 21 ist in nicht näher dargestellter Weise gegenüber einer Drehung mit der Zwischenwalze 5 gesichert, beispielsweise am Hebel 8 befestigt. -16-

Der Hebel 8 ist hier längenveränderlich dargestellt. Die Längenveränderung kann durch einen nicht näher dargestellten Stellantrieb erfolgen, der die Zwischenwalze 5 gegenüber einer Ebene versetzt, in der die Achsen der beiden Endwalzen 3, 4 liegen. Auch dieser Versatz erfolgt in Abhängigkeit vom Signal des Schwingungssensors 12. Seine Größe liegt im Bereich von 5 bis 150 mm, vorzugsweise von 5 bis 50 mm und insbesondere von 10 bis 40 mm.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Kalanders 1 , bei der gleiche und einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Aktuator 21 ist in diesem Fall zwischen dem Lagergehäuse 32 der Zwischenwalze 5 und einem Lagergehäuse 33 der unteren Endwalze 4 angeordnet. Er verändert sozusagen die "Länge" zwischen diesen beiden Lagergehäusen 32, 33. Auch dadurch ist es möglich, eine Schwingung auf die Zwischenwalze 5 einzuprägen. Wenn diese Schwingung auf die Schwingung abgestimmt ist, die durch den Schwingungssensor 12 ermittelt wird, kann man dafür sorgen, dass sich durch Interferenz die vom Aktuator 21 erfolgte Schwingung und die Schwingung der Zwischenwalze 5 gegenseitig auslöschen.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Kalanders 1 , bei der wiederum gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

In diesem Fall ist der Aktuator 21 über Stützen 35 am Ständer 2 abgestützt. Der Aktuator 21 ändert sozusagen die Länge einer Strecke zwischen dem Ständer 2 und dem Lagergehäuse 32 der Zwischenwalze 5.

Auch bei den Ausgestaltungen der Fig. 4 und 5 ist der Hebel 8 längenveränderlich oder die Zwischenwalze 5 kann auf andere Weise -17- gegenüber der Ebene versetzt werden, in der die Achsen der Endwalzen 3, 4 liegen.

Die Walzenstapel sind bei den Fig. 1 , 4 und 5 im Wesentlichen vertikal angeordnet. Das Gehäuse 30, das in Fig. 3 dargestellt ist, ist hingegen für einen Kalander vorgesehen, dessen Walzenstapel gegenüber der Vertikalen um einen Winkel von etwa 45° geneigt ist. Dementsprechend kann man auch bei den in den Fig. 1 , 4 und 56 dargestellten Kalandern den Walzenstapel um etwa 45° neigen.

Als Aktuator 21 , 22 kann man auch eine auf den Walzenstapel 25, 26 angeordnete Unwuchtmasse verwenden. Die rotatorische Erregung erfolgt dabei über einen Motor. Der Unwuchtabstand kann hierbei vorzugsweise einstellbar sein.

In nicht näher dargestellter Weise ist mindestens eine der Endwalzen als Durchbiegungsausgleichswalze ausgebildet, bei der ein Walzenmantel um einen fest-stehenden Träger umläuft. Im Träger (auch Joch genannt) befinden sich mehrere in Axialrichtung verteilt angeordnete Stützelemente, mit denen der Walzenmantel druckbeaufschlagt werden kann. Man kann nun in mindestens einem Stützelement einen Drucksensor anordnen, der als Schwingungssensor dient. Der Drucksensor kann beispielsweise den Druck der Hydraulikflüssigkeit messen, mit der das jeweilige Stützelement beaufschlagt wird. Der Drucksensor kann auch in der Stützfläche angeordnet sein, auf der sich der Mantel abstützt. Obwohl zwischen dem Mantel und dem Stützelement ein dünner Ölfilm angeordnet ist, kann man für die vorliegende Schwingungsproblematik davon ausgehen, dass der Mantel schwingungsmäßig praktisch starr an das Stützelement angekoppelt ist.

Claims

-18-Patentansprüche

1. Kalander mit einem Walzenstapel, der mindestens drei Walzen, nämlich zwei Endwalzen und mindestens eine Zwischenwalze, die mit ihren Zapfen in jeweils einer Lagereinrichtung gelagert ist, aufweist, und mit mindestens einer Schwingungssensoranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungssensoranordnung (12) in einer der Walzen (5) angeordnet ist und über eine Übertragungseinrichtung (17, 19) mit einer Aktuatoranordnung (21 , 22) verbunden ist, der von außen auf die Zwischenwalze (5) einwirkt.

2. Kalander nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schwingungssensoranordnung (12) und der Aktuatoranordnung (21 , 22) eine Steuereinrichtung (20) angeordnet ist, die die Aktuatoranordnung (21 , 22) gegenphasig zur von der Schwingungssensoranordnung (12) erfassten Schwingung ansteuert.

3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoranordnung (21 , 22) eine Wirkkomponente aufweist, die parallel zur Pressenrichtung im Nip (10, 11 ) wirkt.

4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoranordnung (21 , 22) über die Lagereinrichtung (23, 24) auf die Zwischenwalze (5) wirkt.

5. Kalander nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (23, 24) im geschlossenen Zustand des Nips (10, 11 ) in eine Wirkrichtung der Aktuatoranordnung (21 , 22) praktisch spielfrei mit der Zwischenwalze (5) gekoppelt ist.

6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoranordnung (21 , 22) einen Massenkraftaktuator aufweist, dessen Primärteil (28) mit der Zwischenwalze (5) verbunden ist und dessen Sekundärteil eine vorbestimmte Masse (27) trägt.

7. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoranordnung (21 ) einen Primärteil aufweist, der mit der Zwischenwalze (5) verbunden ist, und einen Sekundärteil, der mit einem ständerseitigen Festpunkt (34) verbunden ist.

8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoranordnung (21 , 22) einen mit der Zwischenwalze (5) verbundenen Primärteil (28) und einen mit einer anderen Walze (4) verbundenen Sekundärteil aufweist.

9. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungssensoranordnung (12) zur Erfassung von Schwingungen quer zur Wirkrichtung der Aktuatoranordnung (21 , 22) eingerichtet ist.

10. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungssensoranordnung (12) im Bereich des Ballens der Zwischenwalze(δ) angeordnet ist.

11. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoranordnung (21 , 22) eine erste Wirkrichtung parallel zur Pressenrichtung und ein zweite Wirkrichtung senkrecht zur ersten Wirkrichtung aufweist.

12. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungssensoranordnung (12) mindestens zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Sensoren aufweist.

13. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungssensoranordnung (12) mindestens zwei in Axialrichtung der Walze (5) angeordnete Sensoren aufweist.

14. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoranordnung (21 , 22) zwei Teile aufweist, von denen jedes auf ein Walzenende wirkt, wobei jedem Teil ein entsprechender Teil der Schwingungssensoranordnung (12) zugeordnet ist.

15. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung (17, 19) einen Sender (17) und einen Empfänger (19) aufweist, die leitungslos oder über Schleifringe miteinander kommunizieren.

16. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Drehzahlmesser vorgesehen ist, der mit der Aktuatoranordnung (21 , 22) zusammen wirkt.

17. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Walze (5) einen seitlichen Versatz relativ zu einer Ebene aufweist, in der die Achsen von zwei anderen Walzen (3, 4) angeordnet sind.

18. Kalander nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz im Betrieb in Abhängigkeit von der Schwingungssensoranordnung (12) einstellbar ist.

19. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Walzen (3, 4) als Durchbiegungsausgleichswalze ausgebildet ist, die mindestens ein Stützelement mit einem Schwingungssensor aufweist.

20. Kalanderzwischenwalze mit einem Schwingungssensor, einem Aktuator und Zapfen jeweils in einer Lagereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungssensoranordnung (12) innen in der Walze (5) angeordnet ist und die Aktuatoranordnung (21 , 22) von außen auf die Walze (5) wirkt, wobei die Schwingungssensoranordnung (12) und die Aktuator-anordnung (21 , 22) über eine Übertragungseinrichtung (17, 19) miteinander verbunden sind.