AT399175B - Kalander zur oberflächenbearbeitung von materialbahnen - Google Patents

Description

AT 399 175 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander zur Behandlung von Materialbahnen, mit mindestens einer Festwalze, die im Betrieb in Preßrichtung fest abgestützt ist und mindestens einer Loswalze, die in Preßrichtung beweglich frei gelagert ist.

Derartige Kalander sind hinlänglich bekannt. Insbesondere sind die Lagerzapfen von Walzen in Längsführungen in Preßrichtung beweglich frei gelagert, indem sie als Loswalzen in diesen Führungen einer begrenzten Bewegung unterworfen werden.

Problematisch dabei ist die Tatsache, daß in diesen Führungen erhebliche Reibungskräfte wirksam werden können, sogar hin bis zu einer mehr oder weniger klemmenden Wirkung. Dadurch ist beispielsweise bei einem senkrecht stehenden Kalander im Walzenspalt der Festwalze die erwartete Preßkraft gegebenenfalls einseitig, zu hoch oder zu tief, je nachdem, ob eine Zunahme oder Abnahme der Preßkraft vorgenommen wurde. Dies führt zu vom Sollwert abweichenden Preßkräften und/oder zu schrägen Preß-kraft-Profilen im Walzenspalt, letzteres, da die Reibungen in den Führungen der Walzen nicht immer gleich groß sind.

Man hat bereits vielfach versucht, diese Reibungs- bzw. Klemmphänomene in ihrer Wirkung zu mildern durch künstliches Rütteln oder Bewegen des ganzen Walzenstapels, um die Reibungen loszubrechen. Auch hat man versucht, Abhilfe dadurch zu schaffen, daß von der beweglichen Walze eine fallweise größere oder kleinere Zusatzlast aufgebracht wurde, so lange, bis an der Festwalze die gewünschten Preßkräfte Vorlagen.

Dabei erreichte man teilweise, daß bei etwa gleichbleibender Reibung, der als Maß für den Glättprozeß genommene Istwert der mittleren Linienkraft bzw. das Linienkraftprofil im Walzenspalt an der fixierten Walze auf den gewünschten Wert gebracht wird. In vielen Fällen kam es jedoch vor, daß gerade durch die genannten Maßnahmen die Reibung bis zum Klemmen der Führung verstärkt wurde. In jedem Falle sind die Linienkräfte in den Walzenspalten, die sich zwischen der reibenden oder klemmenden Walze und der die Zusatzbelastung erfahrenden beweglichen Waize befinden, verfälscht, was zu einer erheblichen Störung des Walzprozesses führt.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Kalander zu schaffen, bei dem die vorgenannten Reibungen und Klemmungen auf einfache und zuverlässige Weise beseitigt oder zumindest in ihrer nachteiligen Wirkung aufgehoben werden können, ohne beispielsweise einen bestehenden Kalander erheblich abändern zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine an sich bekannte Einrichtung zum Messen der Preßkräfte an der Festwalze, eine an sich bekannte Einrichtung zum Verstellen der Festwalze in Preßrichtung, eine Einrichtung zum Vergleichen der Preßkraft-Sollwerte mit den gemessenen Preßkraft-Istwerten an der Festwalze und einem Steuergerät zum Steuern der Verstelleinrichtung entsprechend dem Ist-Sollwertvergleich zum Erreichen der gewünschten Preßkräfte im Walzenspalt an der Festwalze. Der Sollwert für die Preßkraft an der Festwalze ergibt sich dabei aus den in Preßrichtung wirkenden Anteilen der Gewichtskräfte der in Preßrichtung beweglichen über die Festwalze abstützenden Teile sowie der auf die Loswalzen ausgeprägten Kräfte.

Diese Lösung bedient sich der Idee, die an sich für den Betrieb als Festwalze vorgesehene Walze zumindest selektiv an den Stirnseiten in Preßrichtung beweglich zu machen, und zwar in Abhängigkeit von den an der Festwalze gemessenen Abstützkäften, die durch die Preßkräfte weitgehend bestimmt werden. Das beanspruchte Prinzip arbeitet generell aufwärts wie auch abwärts (senkrecht stehender Kalander) als auch in jeder anderen Lage der Walzen zueinander, wie beispielsweise horizontal bei einem liegenden Kalander. Dabei kann eine Zusatzlast sowohl von oben als auch von unten zugegeben werden, bzw. von rechts oder von links.

Durch Anwendung der Erfindung ist die nachteilige Auswirkung der Reibungskräfte nicht nur an der verstellten Festwalze beseitigbar, sondern auch an den Walzenspaiten zwischen der verstellten Festwalze und der Walze, an der die schädliche Reibungskraft auftritt.

Zur Verdeutlichung des Prinzips der Erfindung wird nun beispielhaft von einem senkrechten Kalander ausgegangen, der aus einer unteren Walze A, einer oberen Walze 0 und zwei Zwischenwalzen Bi und B2 besteht. Alle Walzen sind als Vollwalzen ausgebildet. Die untere Walze A ist mit ihrer Achse beidseitig auf je einer Verstelleinrichtung D, D' gelagert, die wiederum über je eine Meßeinrichtung C, C' auf einem festen Untergrund abgestützt sind Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise aus einem Motor mit Spindelantrieb bestehen; die Meßeinrichtung kann beispielsweise eine Druckmeßdose umfassen Im Normalfall sind die Verstelleinrichtungen D, D' nicht in Betrieb, so daß sich eine feste, starre Abstützung der Walze auf dem Untergrund ergibt; die untere Walze A stellt daher im Normalfall eine Festwalze dar.

Das von den Verstelleinrichtungen D, D' und den Kraftmeßeinrichtungen C, C' gebildete Auflager der Festwalze A stützt somit die auf die Festwalze A einwirkenden Kräfte einschließlich des Eigengewichtes der Festwalze A auf dem Untergrund ab. Die Summe der je an den beiden Auflagerpunkten für die Festwalze abgestützten Kräfte K bzw. K' setzt sich, zusammen aus der anteiligen Gewichtskraft der Walzen A, Bi, B2 2

AT 399 175 B und 0, nämlich KA, KBi, KB2 und K0. Zu diesen Gewichtskräften addieren sich auf die obere Walze 0 aufgebrachte zusätzliche Preßkräfte KP und KP'. Diese idealisierte Kraftverteilung muß jedoch um die durch Reibung in den Lagerungen der Loswalzen 0, Bi und B2 auftretenden Reibungskräfte korrigiert werden; die Reibungskräfte Krbi, Krb-Γ, Krb2> Krb2\ Kro und Kro' wirken daher bei zunehmender KP bzw. KP' der 5 Preßkraft entgegen.

Die Eigengewichte werden beispielhaft je Seite zur Hälfte eingesetzt. Es ergibt sich daher für das reibungsfreie Kräftegleichgewicht in der linken Hälfte eines Preßspaites S zwischen den Walzen A und Bi die folgende Gleichung: 10 K - £KA = ^Kbi + 5·Κβ2 + 5-Ko + Kp. (ΐ)

Wird nun links auf die oberste Walze eine zusätzliche Preßkraft ΔΚΡ aufgebracht, d.h., daß die Preßkraft erhöht wird, so wird sich die jeweilige Preßkrafterhöhung im Idealfall, das heißt wenn keine Reibungen auftreten, in einer gleichen Erhöhung der Abstützkräfte auswirken, also von dem Kraftmeßsensor C 15 gemessen Die Gleichung hierzu würde lauten: K + ΔΚ - ^KA = ^Kgi + ^Kß2 + -rKo + KP + ΔΚΡ ® 20 mitAK = ΔΚΡ.

Um diese um ΔΚΡ bzw. ΔΚΡ' an der Oberseite eingebrachte vergrößerte Kraft im unteren Preßspalt zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Reibungskräfte der Loswal2en in den seitlichen Stuhlungen gleich Null sind. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, Ist der Reibwert in der Stuhlung hoch genug, so kann eine 25 zusätzlich aufgebrachte Preßkraft unter Umständen die Haftreibung im Bereich der Lagerung einer Loswalze nicht überwinden; die Folge ist, daß die zusätzlich aufgebrachte Kraft über die Lagerung der betreffenden Loswaize "in der Stuhlung verschwindet"; d.h., daß die zusätzlich aufgebrachte Preßkraft nicht im Bereich des Auflagers der unteren Festwalze A, sondern schon in einer der beiden Führungen einer der darübergelegenen Loswalzen, beispielsweise der Walze Bi, abgestützt wird, was ein Klemmen der Walze 30 Bi auf dieser Seite bedeutet und wodurch sich die Abstützkraft an dem Auflagerpunkt der unteren Festwalze A gegenüber dem Zustand vor Erhöhung der Preßkraft nicht verändert.

Ein derartiger durch Klemmung in der Lagerung der Walze Bi verursachter "Preßkraftverlust" wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: 35 K - 3rKA = jKbi + ϊ·Κβ2 + ^Ko + KP + ΔΚΡ - Krbi © mit ΔΚΡ = Krbi· 40 Diese Gleichung, die - wie alle vorhergehenden Gleichungen - das Kräftegleichgewicht in der linken Hälfte des Preßspaites S zwischen der unteren Festwalze A und der unteren Loswalzen Bi angibt, entspricht in der jeweiligen Kräftesumme auf beiden Seiten des Gleichheitszeichens genau der ersten Gleichung, in der keine zusätzliche Preßkraft aufgebracht worden war, denn die zusätzliche Preßkraft ΔΚΡ ist gleich der Summe der Reibungskraft KRBi· 45 Dies zeigt, daß die zusätzlich aufgebrachte Preßkraft keine Auswirkung im Preßspalt hat; die Klemmung in der Lagerung einer der Loswalzen ist die Ursache dafür, daß die Veränderung der aufgebrachten Zusatzpreßkraft ΔΚΡ zu keiner Veränderung der mittels der Meßeinrichtungen C gemessenen und im Preßspalt S wirkenden Kraft führt Nur der Vollständigkeit sei angeführt, daß eine derartige Klemmwirkung im allgemeinen einseitig auftritt, wobei dann die zusätzlich aufgebrachten Preßkräfte an einer Seite nicht bis 50 in den Preßspalt S übertragen werden und eine Schieflage von Walzen auftritt.

Treten aber nur Reibungen und keine Klemmungen auf, so ändert sich die Gleichung in: K + ΔΚ - 3-KA = ?KBi + £Kß2 + jKo + KP + ΔΚΡ - Krbi - KRB2 - Krq 0 55 mit ΔΚ < ΔΚΡ. 3

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Beim Kalander der vorliegenden Erfindung wird daher von den Einrichtungen C, C' zum Messen der Preßkräfte an der Festwalze jeweils ein Meßwert für die an jeder Seite des Kalanders auf dem Untergrund abgestützte Kraft an die Einrichtung E zum Vergleichen der Preßkraft-Sollwerte mit den gemessenen Preßkraft-Istwerten an der Festwalze weitergegeben. Die Walzengewichte können als Systemgröße erfaßt und der Vergleichseinrichtung zur Verfügung gestellt werden. Der Vergleichseinrichtung E werden die aufgebrachten Preßkräfte zugeführt.

Entsprechen beispielhaft bei einer Erhöhung der Preßkräfte KP um ΔΚρ bzw. KP' um ΔΚΡ' die von den Kraftmeßeinrichtungen C, C' gemessenen Preßkraft-Istwerte nicht den zugeordneten, von der Vergleichseinrichtung ermittelten Preßkraft-Sollwerten, wie dies beispielsweise im Bezug auf Gleichung 3 oder 4 erläutert worden ist, so erhält das Steuergerät F zum Steuern der Verstelleinrichtung entsprechende Befehle von der Vergleichseinrichtung E und wirkt auf die Einrichtungen D, D' zum Verstellen der Festwalze in Preßrichtung derart ein, daß die Festwalze A (einseitig oder beidseitig) soweit nach oben verstellt wird, bis die in den Kraftmeßeinrichtungen C, C' gemessenen Preßkraftwerte den Sollwerten wieder entsprechen.

Dieses grundsätzliche Regelungsprinzip wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtungsmerkmale ermöglicht, nämlich durch - die an sich bekannte Einrichtung (C,C’) zum Messen der Preßkräfte an der Festwalze, - die an sich bekannte Einrichtung (D,D') zum Verstellen der Festwalze in Preßrichtung, - die Einrichtung (E) zum Vergleichen der Preßkraft-Sollwerte mit den gemessenen Preßkraft-Istwerten an der Festwalze und - das Steuergerät (F) zum Steuern der Verstelleinrichtung entsprechend dem Ist-Sollwertvergleich zum Erreichen der Preßkraft-Sollwerte im Walzenspalt an der Festwalze.

Die bekannten Systeme nach dem Stand der Technik weisen dieses erfinderische Prinzip nicht auf.

Die AT-PS 339 720 offenbart eine Vorrichtung zur Einstellung der Anpreßkräfte einer Durchbiegungseinstellwalze mit kolbenartigen hydrostatischen Stützelementen, die auf einem feststehenden zentralen Träger angeordnet sind und auf welchen ein um den Träger drehbarer Mantel abgestützt ist, dessen Enden am Träger in Wälzlagern gelagert sind, wobei der Walze Anpreßelemente zugeordnet sind, die zur Aufnahme der an den Enden des Trägers wirkenden Reaktionskräfte dienen. Die Einstellvorrichtung bestent aus einem mechanischen Modell, das die Kräfteverhältnisse in der Walze simuliert, wobei Druckverhältnisse in den Stütz- und Anpreßelementen als Eingangsgrößen verwendet werden. Ziel der Erfindung ist die selbsttätige Einstellung eines Gleichgewichtszustandes, bei welchem die Wälzlager zwischen dem Mantel und dem Träger weitgehend entlastet sind. Wird z.B. der Druck in einer Stützelementgruppe erhöht (durch Handventilbetätigung oder auch Druckzunahme auf der Walzenaußenseite), so wird der Druck in den Anpreßelementen ebenfalls erhöht. Daß diese Druckzunahme von außen eventuell nur einseitig (durch Klemmung) erfolgt, aber beidseitig erwünscht wäre, wird duch dieses System nicht ausgeregelt, da die Zielsetzung nicht der Ausgleich von Reibungseffekten in Loswalzen ist, sondern von einer Festwalze als Gegenwalze ausgegangen wird.

Die AT-PS 366 118 beschreibt eine Walzenkombination mit einer Arbeitswalze, einer Zwischenwalze (die auch als angetriebene Arbeitswalze fungieren kann) und einer Durchbiegungseinstellwaize, wobei die gesamte Walzvorrichtung zwei der oben beschriebenen Gruppen, die gegengleich um einen Walzenspalt angeordnet sind, aufweisen kann, aber auch das Zusammenwirken einer Durchbiegungseinstellwaize und einer Zwischenwalze und eventuell einer Arbeitswalze mit mehreren vollen Walzen möglich ist.

Die Träger der Durchbiegungswalze(n) sind fest gelagert. Die Wellen der Zwischenwalzen sind in Lagerblöcken (23) abgestützt, wobei die Lagerblöcke der unteren Zwischenwalze im Seitenteil des Rahmens (1) abgestützt sind und die Lagerblöcke (23) der oberen Zwischenwalzen (20) sind in einem Schlitten (24) abgestützt, welcher im Seitenteil des Rahmens (1) vertikal beweglich geführt ist, und mit Hilfe vom Motor (25) und Getriebe (25') sowie Schraube (26) verstellbar ist (voreinstellbar und je nach gemessener Materialdicke nachstellbar). Die Lagerblöcke (23) der Zwischenwalzen sind jeweils über Druckfühler (27) abgestützt, sodaß die Zwischenwalze zur eigentlichen Meßwaize wird. Die Durchbiegungseinstellwalzen hingegen weisen keine Druckfühler auf.

Die Druckmittelversteilung erfolgt so, daß die Enden (22) der Zwischenwalze entlastet sind, d.h. daß die Druckfühler (27) eines Zapfens gleiche Signale liefern. In diesem Fall besteht ein Gleichgewicht zwischen der Anpreßkraft der Stützelemente (5) und der Reaktionskraft des gewalzten Materials M, sodaß der Spalt S eingehalten wird.

Es wird bei dieser bekannten Walzenkombination nicht auf das Problem des Verklemmens der Walzen eingegangen, da alle Walzen als Festwalzen ausgeführt sind. Würde man eine solche Regelung auf Kalander mit Loswalzen anwenden, so würde diese Regelung bereits beim ersten Klemmen einer Loswalze nicht mehr richtig arbeiten, da nicht erkannt würde, daß die durch Klemmkräfte aufgetretene Kräfteverschiebung unerwünscht ist. 4

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Die DE-OS 35 33 210 offenbart ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Linien-druckverteilung in Walzenanordnungen mit mindestens einer Walze (10) mit feststehendem Querhaupt (1) und einer dieses Querhaupt umgebenden Hohiwalze (3), die durch mehrere längs der Hohlwalze aufeinanderfolgende Stützelemente (8) am Querhaupt (1) von innen abgestützt ist. 5 Die Liniendruckverteilung wird mit einem Rechner in Abhängigkeit der Bahnbreite und eines vorgegebenen Liniendruckprofils gesteuert. Die Bahnbreitenmessung erfolgt durch Meßfühler (33), das Liniendruckprofil wird manuell eingestellt oder durch Bahndickenmeßfühler (30,32) ermittelt. Das bekannte Rechenmodell ist gänzlich anders als jenes gemäß der vorliegenden Erfindung, da im bekannten Fall die Parameter Bahnbreite, Bahndicke bzw. vorgegebenes Liniendruckprofil zur Steuerung der Stützelemente dienen. 10 Demgegenüber erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung die Berechnung der Druckkräfte durch den Vergleich zwischen aufgebrachter Druckkraft und tatsächlich gemessener Druckkraft am Walzenspalt, sodaß im Kalander auftretende Reibungskräfte berücksichtigt werden können.

Die DE-PS 36 22 398 beschreibt ein Verfahren und die Steuereinrichtung zur Trennung der Walzen eines Kalanders, bei dem die unterste Walze (16) des Walzenstapels als Durchbiegungsausgleichswalze mit 15 einem drehfest gelagerten Träger (17) und einem um diesen rotierbaren Walzenmantel (20) ausgebildet ist, wobei der Walzenmantel auf dem Träger mittels hydraulischer Walzenmantel-Stützelemente (21) und der Träger gegenüber dem Ständer (1) des Kalanders mittels hydraulischer Träger-Stützeinrichtungen (18) abgestützt ist. Dieses bekannte Verfahren und Steuergerät dient anderen Zielen als die erfindungsgemäße Einrichtung. 20 Die DE-OS 36 40 161 beschreibt eine spezielle Vorrichtung zum zueinander Positionieren von Walzenflächen von Walzen, insbesondere von Zwischenwalzen in einem Kalander, welche die Walzenfläche zu heben, zu entlasten, von einer Arbeitsposition in eine andere gewünschte Position abzusenken und in dieser zu halten vermag.

Die EP-A1 0 229 210 betrifft eine Steuerschaltung 10 bis 16 für eine hydrostatisch gelagerte Stützwalze 25 1, die eine Mehrzahl von hydrostatischen Lagern 7a bis 7d aufweist, von denen jedes mittels eines

Steuerventils 10a bis 10d mit einem Hydraulikmittel versorgbar ist. Die Steuerschaltung beinhaltet zwei an den Kanten der Stützwalze 1 angeordnete Wegaufnehmer 12a,12b, deren die Lage der Kante darstellendes Ausgangssignal mit einem Soll-Lagesignal zu jeweils einem Lageabweichungssignal verknüpft wird. Die Regelung erfolgt dadurch, daß die Steuerschaltung für jedes Steuerventil (10a-10d) ein Proportionalregel-30 glied (14a-14d) aufweist, das dem Steuerventil (10a-10d) ein Ventilsteuersignal zuführt, das proportional zur Summe aus dem jeweiligen Lageabweichungssignal (14a,14b) und einem Korrektursignal (k2-k*) zum Einstellen eines Druckprofiles ist. Diese bekannte Regelung weicht von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ab, denn die Stellwerte werden durch die von Wegaufnehmern gemessenen Signale errechnet und dienen dem Zweck, die Walze in einer definierten Stellung zu halten, nicht aber dazu, um Reibungskräfte zu 35 kompensieren.

Die EP-A1 0 290 637 beschreibt ein Verfahren zur Einstellung der Anpreßkräfte an jeder mit Druck beaufschlagbaren Wirkstelle einer Biegeausgleichswalze. Dieses Verfahren ist der Wirkungsweise der bereits eingangs zitierten Vorrichtung gemäß der AT-PS 339 720 ähnlich, jedoch wird zur Simulation der Anpreßkräfte ein mathematisches Modell (Druckreaktionsmatrix) anstelle des in der AT-PS 339 720 40 beschriebenen mechanischen Modells verwendet.

Es werden nun weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung behandelt.

Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich zu wissen, welche der Walzen in ihren Führungen reibt oder klemmt.

Als kleinste Einheit kann eine Festwalze mit einer Loswalze kombiniert werden. 45 Auch Loswalzen, welche zusätzliche Kräfte einbringen, sind vorstellbar.

Im Zusammenhang mit einem stehenden Kalander kann die Festwalze entweder als oberste oder unterste Walze vorgesehen sein.

Im Zusammenhang mit einem liegenden Kalander kann die Festwalze entweder als äußerste rechte oder als äußerste linke Walze vorgesehen sein. so Es ist auch möglich, im Zwischenbereich des Kalanders die Festwalze vorzusehen.

Die Festwalze selbst kann zweckmäßigerweise als Durchbiegungs-Ausgleichswalze mit fester seitlicher Drehlagerung des Walzenmantels ausgebildet sein. Eine Walze dieses Typs ist beispielsweise in der US-PS 3 119 314 geoffenbart. Die Aufbringung der Preßkräfte erfolgt dabei durch hydraulische Elemente, die entlang der Preßlinie gegen die Innenseite des Walzenmantels drücken, wobei sich dadurch ein sehr 55 gleichmäßiges Linienkraftprofil einstellen läßt.

Auch kann die Festwalze ausgebildet sein als Durchbiegungs-Ausgleichswalze mit auf der ganzen Länge in Preßrichtung beweglichem Walzenmantel, der durch eine Abstandsmeßeinrichtung in einer wählbaren Position für den Betrieb in Preßrichtung fixierbar ist. Neben dem damit erzielbaren gleichmäßi- 5

AT 399 175 B gen Linienkraftprofil eignet sich dieser Walzentyp auch besonders für elektronisch-hydraulische Regelungssysteme mit hoher Integrationsdichte.

Die Loswalze, welche zusätzliche Kräfte einbringen kann, ist vorteilhaft als Durchbiegungs-Ausgleichswalze mit in Preßrichtung beweglichem Walzenmantel vorstellbar.

Zur Messung der Lasten an den Walzen können Meßdosen dienen oder auch Hydraulik- bzw. Pneumatikdrücke von Belastungs-Systemen der Walzen herangezogen werden.

Im Fall, daß Hydraulik- bzw. Pneumatikdrücke der Belastungssysteme als Meßgrößen herangezogen werden, bietet sich eine kombinierte Regelung der Walzen-Höhenkorrektur und der Preßkraftkorrektur bei Durchbiegungs-Ausgleichswalzen an. Das Steuergerät zur Walzen-Höhenkorrektur kann entfallen und es ergibt sich ein System hoher Integrationsdichte.

Zur Lageveränderung der stirnseitigen Enden der jeweiligen Festwalze können Hubetriebe, Kolbensysteme oder auch andere mechanische Einrichtungen verwendet werden.

Im Zusammenhang mit einer Festwalze als Durchbiegungsausgleichswalze mit in Preßrichtung über die ganze Länge beweglichem Walzenmantel, der durch eine Abstandsmeßeinrichtung in einer wählbaren Position für den Betrieb in Preßrichtung fixierbar ist, kann die genannte Verstellung durch die Änderung der wählbaren Position z.B. durch entsprechende Eingaben in einen die Position des Walzenmantels fixierenden Regler oder durch Änderung der Position der gesamten Durchbiegungsausgleichswalze vorgenommen werden. Eine andere denkbare Maßnahme ist die, daß künstlich der Abstand bei der Abstandsmeßeinrichtung verkleinert und damit eine Nachjustierung initiiert wird.

Das Nachstellen der Lage der Festwalze auf die reibende bzw. klemmende Walze hin oder von dieser weg kann in Abhängigkeit von den Ist-Soll-Druckkraft-Unterschieden zwischen den Fest- und Loswalzen getrennt an beiden Walzenenden automatisiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 a eine schematische Ansicht eines Kalanders,

Fig. 1 b eine schematische Seitenansicht des Kalanders gemäß Fig. 1 a,

Fig. 2 a bis 2 e unterschiedliche stehende Kalander, bzw. einen liegenden Kalander und

Fig. 3 a und 3 b eine 2-Walzenkonstruktion im Längs- bzw. Querschnitt.

Ein Kalander besteht aus mehreren hintereinander angeordneten Walzen, die zwischen sich einen Walzenspalt bilden, durch den die zu glättende Papierbahn verläuft. Bei einem stehenden Kalander entsprechend Fig. 1 a und Fig. 1 b ist eine untere Walze 12 und eine obere Walze 14 mit dazwischen angeordneten Zwischenwalzen 16, 17 und 18 vorgesehen. In Fig. 1 a ist ein Teil der Zwischenwalzen nicht dargestellt. Obwohl entweder die obere oder die untere Walze oder sogar zusätzlich eine Zwischenwalze als sog. Festwaize vorgesehen sein kann, ist im in Fig. 1 a dargestellten Beispiel die untere Walze 12 als sog. Durchbiegungs-Ausgleichswaize mit einem Walzenmantel 13 und einem Joch 15 ausgebildet. Diese Walze dient hier als Festwalze Sie kann von unterschiedlicher Bauart sein. Entweder ist der Walzenmantel 13 seitlich für sich gelagert, und der Biegungsausgleich des Mantels 13 erfolgt über Zwischenabstützungen, die ölhydraulisch beaufschlagbar sind oder der Walzenmantel ist nicht mehr seitlich abgestützt, sondern es erfolgt die Abstützung nur über die Länge des Walzenmantels 13 am Joch 15. Derartige Durchbiegungs-Ausgleichswaizen sind wohlbekannt.

Am Walzenmantel 13, bzw. am Joch 15 befindet sich ein Positionsfühler 20, der mit einem Positionsregler 22 in Verbindung steht. Die durch die Pfeile 24 symbolisierten Durchbiegungsausgleichs-Abstützungen werden mit Hydrauliköl versorgt, um im Hinblick auf ein Linienkraftprofil im Walzenspalt 26 zwischen der Zwischenwaize 18 und der unteren Festwalze 12 über die Länge der Walze unterschiedlichen Druck aufzubringen. Die Regelung des hydraulischen Öldrucks erfolgt über einen mit dem Positionsregier verbundenen Öldruckregler 28. Der Öldruck an den verschiedenen Stellen des Walzenspaltes kann über Leitungen 30 graphisch auf einem Monitor angezeigt werden.

Die Positionsfühler 20 melden die Ist-Lage des Walzenmantels 13 an den Positionsregler 22, der permanent die Öldrücke aller Zonen so korrigiert, daß der Walzenmantel 13 und damit das gesamte Walzenpaket eine definierte, waagerechte Höhenlage einnimmt und beibehalt. Das gesamte Walzenpaket schwebt sozusagen in ganz engen Grenzen.

Die Walzen sind durch seitliche Zapfen 32 in Vertikalausführungen geführt. Die Walzen liegen normalerweise bei dem stehenden Kalander durch das Eigengewicht der Walzen aufeinander. Allerdings kann auch entsprechend den Meilen 34 ein zusätzlicher Druck seitens der oberen Walze 14 aufgebracht werden. Dabei kann die obere Walze 14 ebenfalls eine Durchbiegungs-Ausgleichswalze sein.

Wenn beispielsweise in der Vertikalausführung Zwischenwalze 17 an der rechten Seite ein Klemmer auftritt, so äußert sich dies in einem Nachgeben des Walzenmantels 13 nach oben, so daß der Positionsfüh- 6

AT 399 175 B ler 20 auf der rechten Seite in Fig. 1 a in vertikaler Richtung eine Beabstandung der zugehörigen Fühlerteile bildet. Somit registriert der Positionsfühler auf der Seite des Klemmers die dort reduzierte Belastung als geringe Aufwärtsbewegung des Mantels und steuert deshalb auch auf dieser Seite entsprechend geringere Öldrücke an. Die nun von der selbstbelastenden Durchbiegungs-Ausgleichswalze aufgebrachten Linienkräfte sind gleichmäßig zunehmend von der Seite des Klemmers bis zur vollen Belastung auf der Gegenseite, was als schräg vertagendes Linienkraftprofil über die Leitungen 30 auf dem Monitor angezeigt wird. Das unterschiedliche Linienprofii dokumentiert sich durch die unterschiedlich langen Pfeile im Bereich der Walze in Fig. 1 a. Entsprechend der Erfindung wird nun die als Festwalze ausgeführte untere Walze 12 auf der rechten Seite, d.h. auf der Seite des Klemmers, so nach oben nachgefahren, daß wiederum ein über die Länge der Walze gleichmäßiges Linienkraftprofil sich entsprechend den Sollwerten einstellt. Dies bedeutet, daß die eigentliche Festwalze für eine Nachregulierung zumindest an den Stirnseiten in Richtung auf die übrigen Walzen verstellbar ist.

Zu erwähnen ist noch, daß bei einem Klemmer an der rechten Seite der Zwischenwalze 17 die Verhältnisse oberhalb dieser Walze nach wie vor in Ordnung sind, wie dies die dortigen Pfeile in Fig. 1 a zum Ausdruck bringen. Die Verhältnisse unterhalb des Klemmers werden durch die Nachregulierung wieder über die gesamte Länge der Walzen in den Soll-Zustand gebracht.

Fig. 2 zeigt in Fig. 2 a bis 2 d stehende Kalander und in Fig. 2 e einen liegenden Kalander in schematischer Darstellung. In Fig. 2 a sind die Walzen 14 und 16 Loswalzen, die mit Führungsteilen 27 in Vertikalführungen 19 geführt sind. Die untere Walze 12 ist hier eine Festwalze.

In Fig. 2 b ist die obere Walze 14 ebenso eine Festwalze wie die untere Walze 12, die allerdings hier noch für eine aktive Druckkraftbeaufschlagung durch eine Hubeinheit 21 bewegt werden kann. Auch diese Bewegung kann durch Klemmer beeinträchtigt werden. in Fig. 2 c ist die Unterwalze 12 eine Festwalze, wobei die Oberwalze 14 durch eine Hubeinheit 21 zur Druckkraftbeaufschiagung vertikal bewegbar ist.

Fig. 2 d weist wie der Kalander in Fig. 2 b eine untere, durch eine Hubeinheit 21 bewegbare Walze 12, sowie eine Zwischenfestwaize 14" auf.

Bei dem liegenden Kalander der Fig. 2 e ist die rechte äußere Walze 14' eine Festwalze und die linke äußere Walze 12' eine durch eine Hubeinheit 21' bewegbare Walze. Die Zwischenwalzen 16' sind ebenfalls mit Führungsteilen 27' in einer Führung 19' als Loswalzen bewegbar.

Hinsichtlich einer Vereinfachung des Systems kann eine Messung an beiden Enden der Festwalze getrennt durchgeführt werden. Dabei ist es gleichgültig, ob die Belastung durch das Eigengewicht und eine Zusatzlast beim stehenden Kalander oben oder durch eine Kraftaufbringung unten erfolgt. In jedem Falle muß sichergestellt werden, daß bei einer Berücksichtigung der Sollbelastung die bei einer Klemmung gegebenenfalls auch einseitig auftretende Ist-Belastung durch eine geringfügige Bewegung der Festwalze an dem entsprechende Ende wieder eliminiert und auf den Sollwert gebracht wird. Als Messungen der Belastungen können z.B. die Hydraulik- oder Pneumatikdrücke der Anpreß-Systeme dienen.

Es besteht auch die Möglichkeit, im Bereich der Abstützung der Festwalze über Druckmeßdosen den jeweiligen Istwert zu erfassen und dann eine Regelung auf den Sollwert vorzunehmen. Zur Lageveränderung der jeweiligen Festwalze sind Hubgetriebe, Kolbensysteme oder auch andere mechanische Einrichtungen geeignet.

Auch Meß- und Positioniersysteme können in Kombination Vorkommen, wie z.B. das sog. "Floating-Stack-Prinzip" mit den Positionsfühlern in Kombination mit selbstbelastenden Durchbiegungs-Ausgleichswalzen.

Das Nachjustieren der Lage der Festwalze auf die reibende Walze zu bzw. von ihr weg kann in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll-Druckunterschied der beiden extremen auseinanderliegenden Waizenspalte, getrennt an beiden Walzenenden, automatisiert werden. Für das System ist es nicht erforderlich zu wissen, welche der Walzen in ihren Führungen reibt oder klemmt.

Gemäß Fig.3a und 3b ist ein Zweiwalzen-System erkennbar. Der Walzenmantel 13 stützt sich über Druckstößel 42 auf dem Joch 15 ab, wobei diese Druckstößel 42 über eine Kammer 43 und eine Ölleitung 44 selektiv druckbeaufschlagt werden können, wie dies den Pfeilen in Fig.3a im Bereich der Druckstößel 42 zu entnehmen ist. Der äußere Rand des Walzenmantels 13 stützt sich über ein Lager 40 auf einer Kulisse 38 ab. Diese Kulisse ist auf einer Kulissenführung des Jochs 15 vertikal bewegbar, wie dies durch den Pfeil in Fig. 3b angedeutet ist. Somit kann sie sich in Abhängigkeit von der Druckbeaufschlagung der Druckstößel 42 und der aufgebrachten Preßkraft relativ zum Joch 15 vertikal bewegen, und zwar entlang der entsprechenden Vertikalführungsflächen 50. Dort können die genannten Klemmungen aufgrund von erhöhter Reibung auftreten. Die Bewegung des Walzenmantels 13 gegenüber dem Joch 15 kann durch einen Wegaufnehmer 46 erfaßt werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, durch eine einfache Software-Regelung alleine eine Disharmonie der Preßkräfte bei auftretenden Klemmern zu kompensieren. 7

Claims (13)

1. AT 399 175 B Patentansprüche 1. Kalander zur Behandlung von Materialbahnen, mit mindestens einer Festwalze, die im Betrieb in Preßrichtung fest abgestützt ist und mit mindestens einer Loswalze, die in Preßrichtung beweglich frei s gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Einrichtung zum Messen der Preßkräfte an der Festwalze (12) vorgesehen ist, daß weiters eine an sich bekannte Einrichtung (24,42) zum Verstellen der Festwalze (12) in Preßrichtung vorgesehen ist, daß weiters eine Einrichtung zum Vergleichen der Preßkraft-Sollwerte mit den gemessenen Preßkraft-Istwerten an der Festwalze vorgesehen ist und daß schließlich ein Steuergerät (28) zum Steuern der Verstelleinrichtung entsprechend dem io Ist-Sollwertvergleich zum Erreichen der gewünschten Preßkräfte im Walzenspalt an der Festwalze vorgesehen ist (Fig. 1a, Rg. 3a).
2. 2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit einem stehenden Kalander die Festwalze (12) als oberste Walze vorgesehen ist. 15
3. 3. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit einem stehenden Kalander die Festwalze (12) als unterste Walze vorgesehen ist.
4. 4. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit einem liegenden 20 Kalander die Festwalze (12) als äußerste rechte Walze vorgesehen ist.
5. 5. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit einem liegenden Kalander die Festwalze (12) als die äußerste linke Walze vorgesehen ist.
6. 6. Kalander nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Festwalze (14") im Zwischenbereich des Kalanders vorgesehen ist.
7. 7. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festwalze (12) als Durchbiegungs-Ausgleichswalze mit fester seitlicher Drehlagerung des Walzenmantels ausgebildet ist. 30
8. 8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festwalze (12) als Durchbiegungsausgleichswalze mit über ihrer gesamten Länge in Preßrichtung beweglichem Walzenmantel (13) ausgebildet ist, der mit Hilfe einer Abstandsmeßeinrichtung (20) in einer wählbaren Position für den Betrieb in Preßrichtung fixierbar ist (Fig. 1a). 35
9. 9. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Loswalzen (14, 16) eine Vorrichtung zur Aufbringung einer zusätzlichen Kraft umfaßt und eine Meßeinrichtung zur Messung dieser Kraft vorgesehen ist.
10. 10. Kalander nach einem oder mehreren der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung die hydraulischen oder pneumatischen Drücke aus dem Belastungssystem der Walze bzw. Walzen erfaßt.
11. 11. Kalander nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßeinrichtungen Meßdosen 45 verwendet werden.
12. 12. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstelleinrichtung ein Hubgetriebe vorgesehen ist. so
13. 13. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstelleinrichtung ein hydraulisches oder pneumatisches Kolbenhub-System (21) vorgesehen ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 8 55