WO2011091904A2 - Anordnung zur steuerung der position einer vorrichtung mit einer fluiddruckgetriebenen kolben-zylinder-einrichtung - Google Patents

Anordnung zur steuerung der position einer vorrichtung mit einer fluiddruckgetriebenen kolben-zylinder-einrichtung Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for controlling the position of a device, e.g.
  • Fiber web machine with a fluid pressure driven piston-cylinder device, and more particularly to such an arrangement with a fluid pressure driven piston-cylinder device having a plurality of pressure chambers.
  • a known piston-cylinder device as shown, inter alia, in Fig. 1, consists of a cylinder 11 and a piston 12 arranged slidably therein.
  • the cylinder 11 is made of a closed cylindrical
  • a first pressure chamber 13 is formed between the cylinder bottom and the bottom surface of the annular chamber 113 and the underside of the piston head 121, a second pressure chamber 14 is formed between the inside of the outer shell 111 and the outside of the piston shaft 122, a third pressure chamber 15 is between the inside of the piston shaft 122 and the Outer periphery of the cylinder core 112 formed and a fourth pressure chamber 16 is between the interior of the
  • Piston shaft 122 and the top of the cylinder outer shell 111 is formed.
  • Each of the pressure chambers 13, 14, 15, 16 has one of the active surfaces of the other pressure chambers
  • Such a piston-cylinder device 1, as described above, is also referred to as a digital cylinder.
  • Fibrous web such as a calender roll
  • the fluid can be a hydraulic oil, water, a
  • Pressure chambers differ from each other so that the Active surfaces in the fixed integer ratio to each other.
  • different pressures are adjustable from each other in the different pressure chambers, preferably either a high pressure or a low pressure.
  • each pressure chamber can be selectively connected to at least one switching valve with a fluid pressure supply, so that the fluid pressure supply each
  • Pressure chamber can act on either the high pressure or the low pressure.
  • the fluid pressure supply is a
  • Pressure chambers can be connected to the same high-pressure line, in which there is a constant high pressure. This can ensure that each pressure chamber can be acted upon by the same high pressure or with a high pressure of the same amount in order to enable precise control of the cylinder-piston device.
  • At least one switching valve provided, furthermore
  • the fluid pressure supply is thus carried out as an alternative to the previously mentioned fluid high pressure supply by the low-pressure fluid supply, wherein the
  • Low-pressure fluid supply is further preferably carried out by a common low-pressure line, which have all the pressure chambers in common. That means everyone
  • Pressure chambers can be connected to the same low pressure line, in which there is a constant low pressure. This can be ensured that each pressure chamber with the same low pressure or with a low pressure of the same amount can be applied to allow precise control of the cylinder-piston device.
  • Arrangement further preferably has four pressure chambers, wherein the pressure chambers have different active surfaces or different sized cross sections.
  • the pressure chambers act in different directions, i. the pressure chambers, which on a bottom of the piston, i. a bottom of the piston crown or a piston cover act, generate a pressure force for lifting the piston, and the pressure chambers, which on an upper side of the piston, i. on a top of the piston crown or the
  • Piston covers act, generate a compressive force to lower the piston, which acts against the pressure force to lift the piston.
  • each switching valve is a digital valve.
  • digital valve generally stands for a switching valve that is between two
  • the fully open state in the second state, for example, the fully closed state, and can be moved back.
  • the digital valve When the digital valve is fully open, it is flowed through by the total volume flow rate of the fluid flow permitted by this valve. In the fully closed state, however, the valve does not flow through the fluid.
  • Such a digital valve is therefore also referred to as on-off valve or on-off digital valve. Since digital valves so only two states (open or
  • the normally closed digital valves are valves that are in an unactuated state, for example, in a state in which, for example, no power is supplied to a switching electromagnet, by a spring or the like in a
  • normally open digital valves are valves which are in an unactuated state, e.g. in a state in which, for example, no power is supplied to a switching electromagnet, are urged by an spring or the like to an open position (on position).
  • the high-pressure fluid supply of the inventive arrangement preferably, a pump and a
  • the fluid low-pressure supply according to the invention may preferably comprise a fluid tank which serves as a fluid collecting container with a discharge of a high pressure from each of the pressure chambers.
  • the device whose position is to be controlled by the arrangement according to the invention may be a pressure-exerting device, and in particular a roller which forms a nip with another roller, or a Roller used as a loading roller for a reel-up, that is, as a pressure roller acting against the ever-increasing fibrous web layer resting on a reel at the end of a fiber web manufacturing process
  • a method according to the invention for controlling a piston-cylinder device which has a plurality of pressure chambers, wherein the pressure chambers
  • the method according to the invention comprises a step of determining a force to be exerted by the piston-cylinder device, which force is applied to the device
  • Pressure chambers for pressurizing the specific chambers with the pressure supplied by the fluid pressure supply.
  • the method may further include the step of closing the opened switching valves at a time when the force to be applied by the piston-cylinder device is reached. This can reduce the pressure in the
  • each pressure chamber via the at least one switching valve with a
  • Fluid high pressure supply selectively connectable, which may be performed by a common high-pressure line, which have all the pressure chambers in common.
  • each pressure chamber can be selectively connected via a further switching valve to a low-pressure fluid supply, which is implemented by a common low-pressure line, which all pressure chambers have in common.
  • the piston-cylinder device has four pressure chambers
  • Actuation of each of the four pressure chambers with one of two different pressures preferably 16 different force settings of the piston-cylinder device can be generated.
  • the method according to the invention is each switching valve
  • the high-pressure fluid supply of the method according to the invention further comprises
  • a pump and a pressure accumulator preferably comprises a
  • the device to be controlled is preferably one
  • a pressure applying device such as a roller forming a nip with another roller, or a roller used as a loading roller for a reel, that is, as
  • Fiber web production process is rolled up.
  • Fig. 1 is a schematic drawing of a
  • Fig. 1 shows an arrangement for use in a paper machine according to the preferred embodiment
  • Embodiment of the invention comprising a fluid driven by a digital cylinder 1, as described above, and a line and
  • Valve assembly including a digital valve controller 2.
  • the fluid driving the digital cylinder 1 can be any fluid driving the digital cylinder 1 .
  • the digital valve pressure regulator 2 consists of four pairs of digital valves 233-234, 243-244, 253-254 and 263-264, with one each
  • Digital valve pair 233-234, 243-244, 253-254, 263-264 is a normally closed digital valve and connected to a
  • Fluid high-pressure line 3 is connected, which communicates with a pump-pressure accumulator unit 5.
  • Digital valve pairs 233-234, 243-244, 253-254, 263-264 is also a normally closed digital valve, but connected to a low-pressure fluid line 4 communicating with a fluid tank 6.
  • Digital valve pair 233-234, 243-244, 253-254, 263-264 is connected to a line which is connected to the corresponding pressure chamber 13, 14, 15, 16.
  • the pressure chamber 13 acting to raise the piston 12 can be connected to the high-pressure fluid line 3 by opening the digital valve 233 in order to move the piston
  • Low-pressure fluid line 4 are connected to the
  • Pressure chamber 13 to act with a coming from the fluid tank 6, held at low pressure fluid.
  • the pressure chamber 14 acting to lower the piston 12 can be opened either by opening the
  • Low-pressure fluid line 4 are connected to the
  • Lowering the piston 12 acting pressure chamber 15 can either by opening the digital valve 253 with the fluid high pressure line 3 or by opening the Digital valve 254 are connected to the fluid low pressure line 4, and in turn to raise the piston 12 acting pressure chamber 16 can either by opening the digital valve 263 with the fluid high pressure line 3 or by opening the digital valve 264 with the
  • Low-pressure fluid line 4 are connected.
  • the apparatus in this embodiment may be an apparatus in a fiber web machine, for example a roll of a pair of rolls forming a calender nip in a paper machine.
  • the position of the roller is changed by the digital cylinder, that is, the relative position of the digital cylinder
  • the movable roller to the other roller of the roller pair can be changed by the digital cylinder.
  • the device to be positioned can have a
  • Fiber web machine in particular a paper machine, wherein the fiber web produced by the machine with the Reel to a fiber web roll is rolled up.
  • the load roller continuously produces a targeted pressure on the surface of the fiber web roll, wherein the
  • This positioning of the loading roller can be achieved by an arrangement according to the invention, wherein the digital cylinder carries out the positioning of the loading roller.

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung der Position einer Vorrichtung weist eine fluiddruckgetriebene Kolben-Zylinder-Einrichtung mit mehreren Druckkammern auf. Die Druckkammern haben unterschiedliche Wirkflächen, die im festen ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen und in denen voneinander verschiedene Drücke einstellbar sind. Jede Druckkammer ist dabei durch mindestens ein Schaltventil mit einer Fluiddruckversorgung wahlweise verbindbar.

Description

ANORDNUNG ZUR STEUERUNG DER POSITION EINER VORRICHTUNG MIT EINER FLUIDDRUCKGETRIEBENEN KOLBEN-ZYLINDER-EINRICHTUNG
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung der Position einer Vorrichtung, wie z.B.
einer einen Walzenspalt ausbildenden Walze in einer
Faserbahnmaschine, mit einer fluiddruckgetriebenen Kolben- Zylinder-Einrichtung, und genauer gesagt auf eine derartige Anordnung mit einer fluiddruckgetriebenen Kolben-Zylinder- Einrichtung, die eine Vielzahl von Druckkammern aufweist.
STAND DER TECHNIK
Eine bekannte Kolben-Zylinder-Einrichtung 1, wie sie unter anderem in Fig. 1 gezeigt ist, besteht aus einem Zylinder 11 und einem darin gleitfähig angeordneten Kolben 12. Der Zylinder 11 ist aus einer geschlossenen zylindrischen
Außenhülle 111 und einem kreisförmigen Zylinderkern 112 aufgebaut, wodurch eine ringförmige Kammer 113 zwischen der Außenhülle 111 und dem Kern 112 ausgebildet ist. Der Kolben 12, bzw. ein Boden 121 des Kolbens 12 ist gleitfähig in der Kammer 113 angeordnet, wobei ein hohler Kolbenschaft 122 des Kolbens 12 an dem Kolbenboden 121 vorgesehen ist und mit diesem einstückig bewegt wird. Bei der in Fig. 1 gezeigten beispielhaften Kolben-Zylinder-Einrichtung 1 sind zwischen dem Zylinder 11 und dem Kolben 12 vier
Druckkammern vorgesehen, wie folgt: Eine erste Druckkammer 13 ist zwischen dem Zylinderboden bzw. der Bodenfläche der ringförmigen Kammer 113 und der Unterseite des Kolbenbodens 121 ausgebildet, eine zweite Druckkammer 14 ist zwischen der Innenseite der Außenhülle 111 und der Außenseite des Kolbenschafts 122 ausgebildet, eine dritte Druckkammer 15 ist zwischen der Innenseite des Kolbenschafts 122 und dem Außenumfang des Zylinderkerns 112 ausgebildet und eine vierte Druckkammer 16 ist zwischen dem Innenraum des
Kolbenschafts 122 und der Oberseite der Zylinderaußenhülle 111 ausgebildet. Jede der Druckkammern 13, 14, 15, 16 weist eine von den Wirkflächen der anderen Druckkammern
verschiedene Wirkfläche auf, d.h. dass sich die
Querschnitte der Druckkammern 13, 14, 15, 16 voneinander unterscheiden. Darüber hinaus steht jede der Druckkammern 13, 14, 15, 16 wahlweise mit einem Druckanschluss in
Verbindung, durch den die jeweilige Druckkammer mit Druck beaufschlagt werden kann. Eine derartige Kolben-Zylinder- Einrichtung 1, wie sie vorhergehend beschrieben ist, wird auch als Digitalzylinder bezeichnet.
Da derartige Digitalzylinder noch neu sind, speziell bei einer Verwendung derselben für Faserbahnmaschinen, ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Anordnung zur Steuerung der Position einer Vorrichtung in einer
Faserbahn, wie zum Beispiel einer Kalanderwalze,
bereitzustellen, wobei die Positionierung durch einen fluiddruckgetriebenen Digitalzylinder geschieht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung weist eine Anordnung zur Steuerung der Position einer Vorrichtung, insbesondere einer Walze in einer Faserbahnmaschine, eine fluiddruckgetriebene Kolben- Zylinder-Einrichtung mit mehreren Druckkammern auf. Das Fluid kann dabei ein Hydrauliköl, Wasser, eine
Wasseremulsion, Gas, eine Gasemulsion oder dergleichen sein. Die Druckkammern haben dabei unterschiedliche
Wirkflächen, d.h. die Querschnitte der einzelnen
Druckkammern unterscheiden sich voneinander so, dass die Wirkflächen im festen ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen. Zudem sind in den unterschiedlichen Druckkammern voneinander verschiedene Drücke einstellbar, vorzugsweise entweder ein Hochdruck oder ein Niederdruck.
Erfindungsgemäß ist jede Druckkammer durch mindestens ein Schaltventil mit einer Fluiddruckversorgung wahlweise verbindbar, so dass die Fluiddruckversorgung jede
Druckkammer mit entweder dem Hochdruck bzw. dem Niederdruck beaufschlagen kann.
Vorzugsweise ist die Fluiddruckversorgung dabei eine
Fluidhochdruckversorgung, mit der jede Druckkammer über das mindestens eine Schaltventil verbunden werden kann, wobei die Fluidhochdruckversorgung vorzugsweise durch eine gemeinsame Hochdruckleitung ausgeführt ist, die alle
Druckkammern gemein haben. Das bedeutet, dass alle
Druckkammern mit derselben Hochdruckleitung verbunden werden können, in der ein konstanter Hochruck vorliegt. Damit kann sichergestellt werden, dass jede Druckkammer mit demselben Hochdruck bzw. mit einem Hochdruck desselben Betrags beaufschlagt werden kann, um eine präzise Steuerung der Zylinder-Kolben-Einrichtung zu ermöglichen.
Weiterhin kann jede Druckkammer über ein neben dem
mindestens einen Schaltventil vorgesehenes, weiteres
Schaltventil mit einer Fluidniederdruckversorgung verbunden werden. Die Fluiddruckversorgung wird demnach alternativ zu der vorhergehend genannten Fluidhochdruckversorgung durch die Fluidniederdruckversorgung ausgeführt, wobei die
Fluidniederdruckversorgung weiter vorzugsweise durch eine gemeinsame Niederdruckleitung ausgeführt ist, die alle Druckkammern gemein haben. Das bedeutet, dass alle
Druckkammern mit derselben Niederdruckleitung verbunden werden können, in der ein konstanter Niederdruck vorliegt. Damit kann sichergestellt werden, dass jede Druckkammer mit demselben Niederdruck bzw. mit einem Niederdruck desselben Betrags beaufschlagt werden kann, um eine genaue Steuerung der Zylinder-Kolben-Einrichtung zu ermöglichen .
Die Kolben-Zylinder-Einrichtung der erfindungsgemäßen
Anordnung weist weiter vorzugsweise vier Druckkammern auf, wobei die Druckkammern unterschiedliche Wirkflächen bzw. unterschiedlich große Querschnitte aufweisen. Zudem wirken die Druckkammern in unterschiedliche Richtungen, d.h. die Druckkammern, die auf eine Unterseite des Kolbens, d.h. eine Unterseite des Kolbenbodens oder eines Kolbendeckels wirken, erzeugen eine Druckkraft zum Anheben des Kolbens, und die Druckkammern, die auf eine Oberseite des Kolbens, d.h. auf eine Oberseite des Kolbenbodens oder des
Kolbendeckels wirken, erzeugen eine Druckkraft zu Absenken des Kolbens, die entgegen der Druckkraft zum Anheben des Kolbens wirkt. Durch die auf diese Weise unterschiedlich ausgebildeten Druckkammern können also paarweise
entgegengesetzt zueinander wirkende Druckkräfte in den Druckkammern erzeugt werden, so dass sich eine letztendlich auf die Vorrichtung ausgeübte Kraft durch eine Summe der durch die einzelnen Druckkammern erzeugten Druckkräfte ergibt. Wenn beispielsweise beide zum Anheben des Kolbens wirkenden Druckkammern mit Hochdruck und beide zum Absenken des Kolbens wirkenden Druckkammern mit Niederdruck
beaufschlagt werden, resultiert eine Kraft aus dem
Druckverhältnis, die den Kolben anhebt und damit eine
Druckkraft auf die Vorrichtung ausübt. Das Ausmaß der resultierenden Druckkraft hängt dabei von dem Betrag des Hochdrucks bzw. dem Betrag des Niederdrucks ab.
Dadurch, dass jede der vier Druckkammern wahlweise entweder mit Hochdruck oder mit Niederdruck beaufschlagt werden kann, ergeben sich vorzugsweise 42 (4n; mit n= Anzahl der einstellbaren Zustände= 2), d.h. 16 verschiedene resultierende Kräfte bzw. Krafteinstellungen. Das bedeutet, dass durch Beaufschlagen einer jeden der vier Druckkammern mit einem von zwei voneinander verschiedenen Drücken (Hochoder Niederdruck) vorzugsweise 16 verschiedene
Krafteinstellungen der Kolben-Zylinder-Einrichtung
erzeugbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der
erfindungsgemäßen Anordnung ist jedes Schaltventil ein Digitalventil. Der Begriff „Digitalventil" steht dabei generell für ein Schaltventil, das zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Zuständen direkt von dem ersten
Zustand, beispielsweise dem vollständig geöffneten Zustand, in den zweiten Zustand, beispielsweise den vollständig geschlossenen Zustand, und zurück verfahren werden kann. Wenn das Digitalventil vollständig geöffnet ist, wird es von dem gesamten Volumendurchsatz des von diesem Ventil zugelassenen Fluidstroms durchflössen. Im vollständig geschlossenen Zustand hingegen durchfließt das Ventil kein Fluidstrom. Ein derartiges Digitalventil wird daher auch als An-Aus-Ventil oder An-Aus-Digitalventil bezeichnet. Da Digitalventile also nur zwei Zustände (offen oder
geschlossen) aufweisen, arbeiten diese im Vergleich zu bekannten Servo- oder Proportionalventilen überaus schnell. Es sind auch Digitalventile bekannt, die mehr als zwei
Zustände aufweisen, beispielsweise ein Digitalventil mit drei Stellungen, wobei das Ventil in der ersten Stellung den Durchfluss in eine Richtung zulässt, in der zweiten Stellung den Durchfluss in eine andere Richtung zulässt, und in der dritten Stellung keinen Durchfluss zulässt bzw. den Durchfluss unterbindet (Aus-Zustand) .
Unter den An-Aus-Digitalventilen sind unter anderem zwei verschiedene Arten allgemein bekannt, und zwar die normal geschlossenen Digitalventile, die in schematischen Zeichnungen in der Regel mit NC (vom englischen Begriff „normally closed") gekennzeichnet sind, und die normal offenen Digitalventile, die in der Regel mit NO (vom englischen Begriff „normally open" ) gekennzeichnet sind. Die normal geschlossenen Digitalventile sind Ventile, die in einem unbetätigten Zustand, z.B. in einem Zustand, in dem bspw. kein Strom zu einem Schaltelektromagneten zugeführt wird, durch eine Feder oder dergleichen in eine
geschlossene Stellung (Aus-Stellung) gedrängt werden.
Normal offene Digitalventile hingegen sind Ventile, die in einem unbetätigten Zustand, z.B. in einem Zustand, in dem bspw. kein Strom zu einem Schaltelektromagneten zugeführt wird, durch eine Feder oder dergleichen in eine offene Stellung (An-Stellung) gedrängt werden.
Wesentliche Vorteile von Digitalventilen im Vergleich zu herkömmlichen Servo- oder Proportionalventilen sind unter anderem ein überaus schnelles Ansprechverhalten, der einfache Aufbau der Digitalventile und deren geringer Energieverbrauch, da kein ständiger Durchfluss von Fluid durch die Ventile erforderlich ist.
Weiter vorzugsweise kann die Fluidhochdruckversorgung der erfindungsgemäßen Anordnung eine Pumpe und einen
Druckspeicher aufweisen, um einen Fluidhochdruck zu
erzeugen, mit dem die Druckkammern beaufschlagt werden können, und die erfindungsgemäße Fluidniederdruckversorgung kann vorzugsweise einen Fluidtank aufweisen, der bei einem Ablassen eines Hochdrucks aus einer jeden der Druckkammern als Fluidauffangbehälter dient.
Die Vorrichtung, deren Position durch die erfindungsgemäße Anordnung zu steuern ist, kann eine druckkraftausübende Vorrichtung sein, und insbesondere eine Walze, die mit einer weiteren Walze einen Walzenspalt ausbildet, oder eine Walze, die als Belastungswalze für einen Aufroller zum Einsatz kommt, das heißt als Druckwalze, die gegen die immer dicker werdende Faserbahnschicht wirkt, die auf einer Rolle am Ende eines Faserbahnherstellungsprozesses
aufgerollt wird.
Neben der vorhergehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung der Position einer Vorrichtung ist des Weiteren erfindungsgemäß ein Verfahren zum Ansteuern einer Kolben-Zylinder-Einrichtung vorgesehen, die mehrere Druckkammern aufweist, wobei die Druckkammern
unterschiedliche Wirkflächen haben, die im festen
ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen und in denen voneinander verschiedene Drücke einstellbar sind, und wobei jede Druckkammer über mindestens ein Schaltventil
mit einer Fluiddruckversorgung wahlweise verbindbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen Schritt des Bestimmens einer durch die Kolben-Zylinder-Einrichtung auszuübenden Kraft auf, die auf die Vorrichtung zu
übertragen ist, sowie einen Schritt des Bestimmens der mit dem von der Fluiddruckversorgung gelieferten Druck zu beaufschlagenden Druckkammern der Kolben-Zylinder- Einrichtung zum Erzielen der auszuübenden Kraft und einen Schritt des Öffnens der Schaltventile der bestimmten
Druckkammern zum Beaufschlagen der bestimmten Kammern mit dem von der Fluiddruckversorgung gelieferten Druck.
Das Verfahren kann des Weiteren den Schritt des Schließens der geöffneten Schaltventile zu einem Zeitpunkt aufweisen, wenn die durch die Kolben-Zylinder-Einrichtung auszuübende Kraft erreicht ist. Dadurch kann der Druck in den
ausgewählten Druckkammern gehalten werden, so dass die auszuübende Kraft kontinuierlich auf die Vorrichtung wirkt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist jede Druckkammer über das mindestens eine Schaltventil mit einer
Fluidhochdruckversorgung wahlweise verbindbar, die durch eine gemeinsame Hochdruckleitung ausgeführt sein kann, welche alle Druckkammern gemein haben. Alternativ dazu kann jede Druckkammer über ein weiteres Schaltventil mit einer Fluidniederdruckversorgung wahlweise verbunden werden, die durch eine gemeinsame Niederdruckleitung ausgeführt ist, welche alle Druckkammern gemein haben.
Vorzugsweise weist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kolben-Zylinder-Einrichtung vier Druckkammern mit
unterschiedlichen Wirkflächen auf, durch die paarweise entgegengesetzt zueinander wirkende Druckkräfte erzeugbar sind, wie es bereits vorhergehend bei der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben ist. Das bedeutet, dass durch
Beaufschlagen einer jeden der vier Druckkammern mit einem von zwei voneinander verschiedenen Drücken vorzugsweise 16 verschiedene Krafteinstellungen der Kolben-Zylinder- Einrichtung erzeugt werden können. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist jedes Schaltventil
vorzugsweise ein Digitalventil, wie es weiter oben
ausführlich beschrieben ist. Die Fluidhochdruckversorgung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst weiter
vorzugsweise eine Pumpe und einen Druckspeicher, und die Fluidniederdruckversorgung umfasst vorzugsweise einen
Fluidtank oder alternativ dazu ebenfalls eine Pumpe und einen Druckspeicher. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die zu steuernde Vorrichtung vorzugsweise eine
druckkraftausübende Vorrichtung, wie beispielsweise eine Walze, die mit einer weiteren Walze einen Walzenspalt ausbildet, oder eine Walze, die als Belastungswalze für einen Aufroller zum Einsatz kommt, das heißt als
Druckwalze, die gegen die dicker werdende Faserbahnschicht wirkt, die auf einer Rolle am Ende eines
FaserbahnherStellungsprozesses aufgerollt wird .
Weitere Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der
Beschreibung des nachfolgenden bevorzugten
Ausführungsbeispiels .
Weitere Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels und der Zeichnung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung einer
erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung der Position einer Vorrichtung mit einer dargestellten
fluiddruckgetriebenen Kolben-Zylinder-Einrichtung mit mehreren Druckkammern. AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Fig. 1 zeigt eine in einer Papiermaschine zur Verwendung kommende Anordnung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, die einen durch ein Fluid angetriebenen Digitalzylinder 1 aufweist, wie er weiter oben beschrieben ist, sowie eine Leitungs- und
Ventilanordnung einschließlich eines Digitalventil-Reglers 2. Das den Digitalzylinder 1 antreibende Fluid kann
Hydrauliköl, Wasser, eine Wasseremulsion, Gas, eine Gasemulsion oder dergleichen sein. Der Digitalventil- Druckregler 2 besteht aus vier Paar Digitalventilen 233- 234, 243-244, 253-254 und 263-264, wobei jeweils ein
Digitalventil 233, 243, 253, 263 eines jeden
Digitalventilpaars 233-234, 243-244, 253-254, 263-264 ein normal geschlossenes Digitalventil ist und an eine
Fluidhochdruckleitung 3 angeschlossen ist, die mit einer Pumpen-Druckspeicher-Einheit 5 in Verbindung steht. Das andere Digitalventil 234, 244, 254, 264 der
Digitalventilpaare 233-234, 243-244, 253-254, 263-264 ist ebenfalls ein normal geschlossenes Digitalventil ist, das jedoch an eine Fluidniederdruckleitung 4 angeschlossen ist, die mit einem Fluidtank 6 in Verbindung steht. Jedes
Digitalventilpaar 233-234, 243-244, 253-254, 263-264 ist an eine Leitung angeschlossen, die mit der entsprechenden Druckkammer 13, 14, 15, 16 verbunden ist.
Demnach kann also die zum Anheben des Kolbens 12 wirkende Druckkammer 13 durch das Öffnen des Digitalventils 233 mit der Fluidhochdruckleitung 3 verbunden werden, um die
Druckkammer 13 mit einem aus der Pumpen-Druckspeicher- Einheit 5 stammenden, unter Hochdruck gehaltenen Fluid zu beaufschlagen, oder die Druckkammer 13 kann durch das
Öffnen des Digitalventils 234 mit der
Fluidniederdruckleitung 4 verbunden werden, um die
Druckkammer 13 mit einem aus dem Fluidtank 6 stammenden, unter Niederdruck gehaltenen Fluid zu beaufschlagen.
Entsprechend dazu kann die zum Absenken des Kolbens 12 wirkende Druckkammer 14 entweder durch das Öffnen des
Digitalventils 243 mit der Fluidhochdruckleitung 3 oder durch das Öffnen des Digitalventils 244 mit der
Fluidniederdruckleitung 4 verbunden werden, die zum
Absenken des Kolbens 12 wirkende Druckkammer 15 kann entweder durch das Öffnen des Digitalventils 253 mit der Fluidhochdruckleitung 3 oder durch das Öffnen des Digitalventils 254 mit der Fluidniederdruckleitung 4 verbunden werden, und die wiederum zum Anheben des Kolbens 12 wirkende Druckkammer 16 kann entweder durch das Öffnen des Digitalventils 263 mit der Fluidhochdruckleitung 3 oder durch das Öffnen des Digitalventils 264 mit der
Fluidniederdruckleitung 4 verbunden werden.
Wenn bei dem Ausführungsbeispiel die beiden zum Anheben des Kolbens 12 wirkenden Druckkammern 13 und 16 mit Hochdruck- Fluid aus der Hochdruckleitung 3 beaufschlagt werden, indem die Digitalventile 233 und 263 geöffnet werden, während die Digitalventile 234 und 264 stromlos geschlossen sind, und beide zum Absenken des Kolbens 12 wirkenden Druckkammern 14 und 15 mit Niederdruck-Fluid aus der Niederdruckleitung 4 beaufschlagt werden, indem die Digitalventile 243 und 253 geöffnet werden, während die Digitalventile 244 und 254 stromlos geschlossen sind, resultiert eine Kraft F aus dem Druckverhältnis, die den Kolben 12 anhebt und damit eine Druckkraft auf die mit dem Kolben 12 in Verbindung stehende Vorrichtung (nicht gezeigt) ausübt.
Die Vorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Vorrichtung in einer Faserbahnmaschine sein, beispielsweise eine Walze eines Walzenpaars, das einen Kalanderwalzenspalt in einer Papiermaschine ausbildet. Dabei wird die Position der Walze durch den Digitalzylinder verändert, das heißt die Relativstellung der durch den Digitalzylinder
bewegbaren Walze zu der anderen Walze des Walzenpaars kann durch den Digitalzylinder verändert werden. Auf diese Weise kann unter anderem der Spaltdruck in dem Walzenspalt des
Kalanders gesteuert werden. Alternativ zu der Kalanderwalze kann die zu positionierende Vorrichtung eine
Belastungswalze eines Aufrollers am Ende einer
Faserbahnmaschine, insbesondere einer Papiermaschine sein, wobei die durch die Maschine hergestellte Faserbahn mit dem Aufroller zu einer Faserbahnrolle aufgerollt wird. Um die bei dem Vorgang des Aufrollens immer dicker werdende
Faserbahnrolle kontrolliert aufrollen zu können, erzeugt die Belastungswalze kontinuierlich einen gezielten Druck auf die Oberfläche der Faserbahnrolle, wobei sich die
Position der Belastungswalze mit einem dicker Werden der Rolle von der Rolle wegbewegen muss, während der auf die Oberfläche aufzubringende Druck beibehalten werden soll. Diese Positionierung der Belastungswalze kann durch eine erfindungsgemäße Anordnung erreicht werden, wobei der Digitalzylinder die Positionierung der Belastungswalze ausführt .
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in einer
Papiermaschine beschränkt, sondern kann in jeder
Faserbahnmaschine bzw. in jeder Maschine zum Einsatz kommen, bei der die Position einer Vorrichtung energie- und damit kostensparend gesteuert werden soll.

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Anordnung zur Steuerung der Position einer
Vorrichtung mit einer fluiddruckgetriebenen Kolben- Zylinder-Einrichtung (1) mit mehreren Druckkammern (13, 14, 15, 16), wobei
die Druckkammern (13, 14, 15, 16) unterschiedliche Wirkflächen haben, die im festen ganzzahligen
Verhältnis zueinander stehen und in denen voneinander verschiedene Drücke einstellbar sind, und
jede Druckkammer (13, 14, 15, 16) durch mindestens ein Schaltventil (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) mit einer Fluiddruckversorgung (3, 4) wahlweise verbindbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei jede Druckkammer (13, 14, 15, 16) über das mindestens eine
Schaltventil (233, 243, 253, 263) mit einer
Fluidhochdruckversorgung (3) verbindbar ist.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei alle Druckkammern (13, 14, 15, 16) eine gemeinsame Hochdruckleitung (3) als Fluidhochdruckversorgung (3) haben.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede
Druckkammer (13, 14, 15, 16) über ein weiteres
Schaltventil (234, 244, 254, 264) mit einer
Fluidniederdruckversorgung (4) verbindbar ist.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei alle Druckkammern (13, 14, 15, 16) eine gemeinsame Niederdruckleitung (4) als Fluidniederdruckversorgung (4) haben.
6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kolben-Zylinder-Einrichtung (1) vier Druckkammern (13, 14, 15, 16) mit unterschiedlichen Wirkflächen aufweist, durch die paarweise
entgegengesetzt zueinander wirkende Druckkräfte erzeugbar sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei durch Beaufschlagen einer jeden der vier Druckkammern (13, 14, 15, 16) mit einem von zwei voneinander verschiedenen Drücken 16 verschiedene Krafteinstellungen der Kolben- Zylinder-Einrichtung (1) erzeugbar sind.
8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedes Schaltventil (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) ein Digitalventil (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) ist.
9. Anordnung nach einem Ansprüche 2 bis 8, wobei die
Fluidhochdruckversorgung (3) eine Pumpe (5) und einen Druckspeicher (5) aufweist.
10. Anordnung nach einem Ansprüche 4 bis 8, wobei die
Fluidniederdruckversorgung (4) einen Fluidtank (6) aufweist .
11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine druckkraftausübende
Vorrichtung, und insbesondere eine Walze eines einen Walzenspalt ausbildenden Walzenpaars oder eine
Belastungswalze eines Aufrollers in einer
Papiermaschine ist.
12. Verfahren zum Ansteuern einer fluiddruckgetriebenen Kolben-Zylinder-Einrichtung (1) mit mehreren
Druckkammern (13, 14, 15, 16), wobei die Druckkammern (13, 14, 15, 16) unterschiedliche Wirkflächen haben, die im festen ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen und in denen voneinander verschiedene Drücke einstellbar sind;
jede Druckkammer (13, 14, 15, 16) über mindestens ein Schaltventil (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) mit einer Fluiddruckversorgung (3, 4) wahlweise verbindbar ist; und
das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bestimmen einer durch die Kolben-Zylinder- Einrichtung (1) auszuübenden Kraft (F) ,
Bestimmen der mit dem von der
Fluiddruckversorgung (3, 4) gelieferten Druck zu beaufschlagenden Druckkammern (13, 14, 15, 16) der Kolben-Zylinder-Einrichtung (1) zum Erzielen der auszuübenden Kraft (F) , und
Öffnen der Schaltventile (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) der bestimmten
Druckkammern (13, 14, 15, 16) zum Beaufschlagen der bestimmten Kammern (13, 14, 15, 16) mit dem Druck .
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren des Weiteren den Schritt des Schließens der geöffneten Schaltventile (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) aufweist, wenn die durch die Kolben-Zylinder- Einrichtung (1) auszuübende Kraft (F) erreicht ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei jede
Druckkammer (13, 14, 15, 16) über das mindestens Schaltventil (233, 243, 253, 263) mit einer
Fluidhochdruckversorgung (3) verbindbar ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei alle Druckkammern (13, 14, 15, 16) eine gemeinsame Hochdruckleitung (3) als Fluidhochdruckversorgung (3) haben.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei jede
Druckkammer über ein weiteres Schaltventil (234, 244, 254, 264) mit einer Fluidniederdruckversorgung (4) verbindbar ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei alle Druckkammern (13, 14, 15, 16) eine gemeinsame Niederdruckleitung (4) als Fluidniederdruckversorgung (4) haben.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Kolben-Zylinder-Einrichtung (1) vier Druckkammern (13, 14, 15, 16) mit unterschiedlichen Wirkflächen aufweist, durch die paarweise entgegengesetzt
zueinander wirkende Druckkräfte erzeugbar sind.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei durch Beaufschlagen einer jeden der vier Druckkammern (13, 14, 15, 16) mit einem von zwei voneinander verschiedenen Drücken 16 verschiedene Krafteinstellungen der Kolben- Zylinder-Einrichtung (1) erzeugbar sind.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei jedes Schaltventil (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) ein Digitalventil (233, 234, 243, 244, 253, 254, 263, 264) ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei die Fluidhochdruckversorgung (3) eine Pumpe (5) und einen Druckspeicher (5) aufweist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die Fluidniederdruckversorgung (4) einen Fluidtank (4) aufweist. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, wobei die Vorrichtung eine druckkraftausübende Vorrichtung, und insbesondere eine Walze eines einen Walzenspalt ausbildenden Walzenpaars oder eine Belastungswalze eines Aufrollers in einer Papiermaschine ist.
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