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Walzwerk, insbesondere zum Kalandern von Folien oder Bändern aus plastischen
Massen Die Erfindung bezieht sich auf ein Walzwerk, insbesondere zum Kalandern von
Folien oder Bändern aus plastischen Massen, mit zwei oder mehr verstellbaren Walzen
und einer Einrichtung zum Durchbiegen mindestens einer Walze um ihre Mittelachse,
durch Anlegung von Drehmomenten, die in einer durch die Drehachse der gebogenen
und die Achse einer damit zusammenwirkenden Nachbarwalze geführten Ebene liegen
und über die Lagerzapfen angreifen.
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Beim Kalandern oder Walzen von Walzgut, das zwischen mindestens zwei
Walzen eingeführt wird, ist eine wesentliche Voraussetzung, daß eine gleichmäßige
Stärke der zu walzenden Folie oder des Bandes erreicht wird.
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Obwohl die Erfindung sich insbesondere für Walzwerke zum Kalandern
von plastischen Folien oder Bändern eignet, ist sie auch auf Walzwerke zum Walzen
von Metall und anderem Walzgut oder zum Walzen und Mahlen von Schokolade, Farbstoffen
u. dgl. anwendbar. Dabei wird das zu walzende Gut meistens in Form einer viskosen
Paste zwischen die Walzenpaare eingeführt.
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Es ist bekannt, daß während des Walzens oder Kalanderns von beispielsweise
plastischem Werkstoff Kräfte auftreten, welche die Walzen durchzubiegen versuchen.
Diese Kräfte sind von der Menge des überschüssigen Werkstoffes abhängig, der sich
in unmittelbarer Nähe des Walzspaltes bildet. Sie sind ferner abhängig von der Walzgeschwindigkeit
und der Viskosität des Walzgutes bei dessen Arbeitstemperatur. Ein derartiges Durchbiegen
der Walzen während des Walzvorganges würde, wenn nicht für Ausgleich gesorgt wäre,
eine ungleichmäßige Stärke der Walzfolie oder des Walzbandes zur Folge haben, und
zwar würde die Walzfolie in Walzenmitte dicker sein.
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Nach einem bekannten Verfahren zum Ausgleich der Walzendurchbiegung
während des Walzvorganges werden ballige Walzen verwendet, deren Balligkeitsgrad
derart bemessen ist, daß infolge der Durchbiegung die Balligkeit in der Mitte des
Walzspaltes verschwindet, so daß dieser und demzufolge auch das Walzgut eine gleichmäßige
Stärke erhält. Dieses Ausgleichsverfahren bedingt eine sehr genaue Herstellung der
Walzen, und ein bestimmter Balligkeitsgrad ist nur für ganz bestimmte Arbeitsbedingungen
geeignet.
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Um auch anderen Arbeitsbedingungen gerecht zu werden, bei denen unterschiedliche
Biegekräfte auftreten, müssen die Walzen gegen andere mit unterschiedlicher Balligkeit
ausgetauscht oder andere Maschinen verwendet werden.
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Um die dem Ausgleich der Durchbiegung mittels
balliger Walzen anhaftenden
Nachteile zu beseitigen, hat man eine Walze oder beide Walzen eines Walzenpaares
an beiden Enden außerhalb ihrer Hauptlager verlängert. Auf die verlängerten Enden
wurde über schwimmende Hilfslager ein hydraulischer Druck in senkrechter Richtung
aufgebracht, um den Walzen ein bestimmtes Maß an Eigenkrümmung zu geben oder um
die Walzen nach ihrer Durchbiegung durch die entstandenen Arbeitsdrücke wieder in
eine parailele Lage zu bringen. Die Anwendung eines Biegedruckes auf die Walzenenden
bedingt jedoch die Benutzung der Walzenhauptlager als Drehpunkte, wodurch diese
Lager stärkerer Belastung und Beanspruchung ausgesetzt sind, was ihre Lebensdauer
verkürzt. Auch wenn die Biegekraft auf eine in schwimmenden Hauptlagern gelagerte
Unterwalze in Richtung nach oben aufgebracht wird, wird die Walze aufwärts schnellen,
sobald diese Kraft die abwärts auf die Walze wirkenden Kräfte nur gering überschreitet,
wodurch die Gefahr einer Verklemmung mit der Oberwalze eintritt. Überdies wird,
noch ehe dieser Zustand erreicht ist, die aufwärts gerichtete Kraft eine Herabsetzung
der Stabilität in den Lagern für die Drehzapfen der Walze, auf welche diese Kraft
einwirkt, bewirken, so daß die Möglichkeit von Dickenänderungen der Walzfolie gegeben
ist. Auf der anderen Seite müssen, wenn die Biegekraft senkrecht
nach
unten aufgebracht wird, die üblichen Walzenständer, in denen sich die Walzenlager
befinden und in denen mindestens das Hauptlager der Unterwalze in senkrechter Richtung
verstellbar ist, wesentlich größere Kräfte aufnehmen, -wenn der Walzspalt verengt
werden soll, - so daß größere Motoren und Untersetzungsgetriebe für den Antrieb
des Walzwerkes nötig sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zu schaffen, mit der ein Ausgleich der Durchbiegung von Walzen eines Walzwerkes
entweder vor oder nach deren Durchbiegung während des Walzvorganges möglich ist,
wodurch die mit senkrechten Drücken auf die Walzenenden verbundenen Nachteile, wie
oben dargelegt, vermieden werden. Die Erfindung ermöglicht eine Durchbiegung der
Walzen, ohne irgendeine zusätzliche Belastung der Hauptlager oder der Ausgleichseinrichtung
aufzubringen und ohne Instabilität der Walzenlagerung zu erzeugen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Walzwerk der eingangs angeführten Art
gemäß Erfindung dadurch gelöst, daß die die Drehmomente hervorrufenden Kräftepaare
außerhalb der Hauptlager und ohne Belastung derselben anlegbar sind. Zu diesem Zweck
ist gemäß Erfindung vorgesehen, daß die Einrichtung aus von den Walzenhauptlagern
unabhängigen, die Lagerzapfen der Walze umfassenden Hilfslagern und aus an den Hilfslagern
angreifenden Hebelarmen besteht, an deren Ende Antriebselemente zur Bewegung der
zwei Hebelarme zueinander oder auseinander in einer gemeinsamen Ebene vorgesehen
sind.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Antriebs
elemente zur Bewegung der Hebelarme als hydraulische Zylinder und in diesen arbeitenden
Kolben, die zwischen ortsfesten Anlageflächen gelagert sind, ausgebildet sind. Dabei
ist die Anordnung so getroffen, daß die Kolben so viel Spiel zwischen den Anlageflächen
haben, daß sie mit der verstellbaren Walze, den Hilfslagern und den Hebelarmen frei
bewegbar sind. Ferner ist vorgesehen, daß die an den Enden der Hebelarme befindlichen
Zylinder durch eine Druckleitung miteinander verbunden und daß auf jeden Zylinder
gleich große hydraulische Kräfte wirksam sind. Außerdem sind Führungsteile vorgesehen,
durch welche die Hebelarme in der Wirkungsebene der Drehmomente gehalten sind.
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Der Gegenstand der Erfindung ist an Hand der Zeichnung als Ausführungsbeispiel
veranschaulicht und näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Walzwerk schematisch
in Vorderansicht; Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten
Walzwerkes; Fig. 3 zeigt ein Walzenende mit zugehöriger Durchbiegeeinrichtung gemäß
der Erfindung in seinen Einzelheiten als Teilschnitt in vergrößertem Maßstab; Fig.
4 ist eine Seitenansicht des Walzenendes nach Fig. 3; Fig. 5 ist ein waagerechter
Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4; Fig. 6 zeigt die Ausbildung eines zur Beaufschlagung
der Walzendurchbiegeeinrichtung geeigneten hydraulischen Kreislaufes im Schema.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Walzwerk, wie es zum Kalandern
oder Auswalzen von plastischem Walzgut in Bändern oder Folien verwendet wird. Das
Walzwerk besteht aus einer beliebigen Anzahl zu-
sammenwirkender waagerechter Walzen
1, 2, 3 und 4, die entweder leicht ballig oder genau zylindrisch ausgebildet sein
können. Das heiße plastische Walzgut wird zwischen zwei benachbarten Walzen eingeführt
und ausgewalzt. Dabei verengen sich die Spalte zwischen den einzelnen Nachbarwalzen
in zunehmendem Maße bis auf den Spalt zwischen dem letzten Walzenpaar 3, 4, der
so bemessen ist, daß die austretende fertige Walzfolie die gewünschte Dicke hat.
Die Walzen 1, 2 des oberen Walzenpaares sind, wie die Fig. 1 und 2 veranschaulichen,
nebeneinander angeordnet, während die übrigen Walzen senkrecht übereinander gelagert
sind, so daß die gesamte Anordnung die Form eines umgekehrten L hat. Die Walzen
können jedoch auch alle senkrecht übereinander oder in anderer Art und Weise, beispielsweise
Z-förmig, angeordnet sein.
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Jede Walze, beispielsweise die Walze 4, hat an ihren gegenüberliegenden
Enden Lagerzapfen 5 und 6, die in Walzenhauptlagern 7 gelagert sind. Die Walzenhauptlager7
sind in den Seitenwänden eines Rahmens 8 derart verstellbar angeordnet, daß die
zwischen jeweils zwei Walzen befindlichen Walzspalte auf das gewünschte Dickenmaß
einstellbar sind, welches das zwischen ihnen auszuwalzende Walzgut haben soll. Die
Walzenhauptlager 7 der senkrecht übereinander angeordneten Walzen 2, 3 und 4 sind
in den Seitenwänden des Rahmens 8 mittels einer von oben auf die obere Walze 2 wirkenden
Druckschraube 9 und einer die untere Walze 4 abstützenden Schraubspindel 10 verschiebbar.
Dabei sind zwischen der mittleren Walze 3 und ihren Nachbarwalzen Druckfedern 11
und 12 vorgesehen.
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Beim Walzen von plastischem Walzgut zwischen einigen oder sämtlichen
der benachbarten Walzenpaare wird sich die Achse mindestens einer Walze leicht durchbiegen.
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Erfindungsgemäß ist auf jedem verlängerten Lagerzapfen 5 und 6 der
unteren Walze 4 ein Hilfslager 13 vorgesehen, vorzugsweise ein Doppelkegelrollenlager,
das von einem äußeren Gehäuse 14 umgeben ist, an dem ein lotrecht nach unten gerichteter
Hebelarm 15 vorgesehen ist. An dem unteren Ende des Hebelarmes 15 kann in der lotrechten
Ebene der Achse der Walze 4 eine Kraft angreifen, welche die Walze 4 in dieser Ebene
zu schwenken versucht. Diese Kraft wird gleichzeitig auf beide Hebelarme 15 an den
gegenüberliegenden Enden der Walze 4 in entgegen gesetzten Richtungen aufgebracht,
indem die Enden der Hebelarme 15 entweder auseinander oder zueinander bewegt werden.
Auf Grund der Winkelbewegung der Hebelarme 15 in der lotrechten Ebene der Achse
der Walze 4 entsteht ein in dieser Ebene wirkendes Drehmoment, das auf die Enden
der Lagerzapfen 5 und 6 der Walze 4 über die Hilfslager 13 aufgebracht wird, so
daß die Walze bogenförmig um ihren Mittelpunkt ausgelenkt wird, ohne daß irgendeine
zusätzliche Belastung im Walzenhauptlager 7 auftritt.
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Die die Hebelarme 15 auslenkenden Kräfte können mittels eines waagerecht
angeordneten hydraulischen Zylinders 16 erzeugt werden, der sich am unteren Ende
jedes Hebelarmes 15 befindet und der einen doppeltwirkenden Kolben 17 enthält, dessen
beide Seiten mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt werden können. Der
Kolben 17 ist auf beiden Seiten mit Kolbenstangen 18 und 19 versehen, die sich durch
die Stirnfiächen des Zylinders 16 erstrecken.
Die äußeren Enden
der Kolbenstangen 18 und 19 berühren zwei lotrechte, im Abstand voneinander angeordnete
Anlageflächen 20 und 21, zwischen denen das untere Ende des Hebelarmes 15 frei auf
und ab gleiten kann, wenn der Hebelarm ausgelenkt oder die Walze 4 in lotrechter
Richtung zur Anderung des Walzspaltes verstellt wird. Beim Aufbringen eines hydraulischen
Druckes auf eine der beiden Seiten des ortsfesten Kolbens 17 legt sich eine der
Kolbenstangen 18 oder 19 gegen eine der beiden Anlageflächen 20 und 21, wodurch
der Zylinder 16 und somit der Hebelarm 15 in der einen oder anderen Schwenkrichtung
bewegt wird. Die die Zylinder 16 mit Druckflüssigkeit versorgenden Druckleitungen
sind vorzugsweise sowohl an den inneren Enden auf einer Seite des Kolbens 17 als
auch an den äußeren Enden der anderen Seite des Kolbens 17 untereinander verbunden,
um die hydraulische Kraft gleichzeitig auf beide Kolben geben zu können, so daß
ein hydraulischer Kräfteausgleich sichergestellt ist und nicht ausgeglichene, auf
die Hauptwalzenlager 7 wirkende Axialkräfte nicht auftreten können.
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Durch die Bewegung der Hebelarme 15 in Richtung zueinander oder auseinander
kann der anfänglichen Eigenkrümmung der Walze 4 entweder eine positivere Krümmung,
durch die ihr Mittelteil der benachbarten Walze 3 angenähert und ihre Achse aus
ihrem normalen geraden Zustand auswärts gebogen wird, oder eine negative Krümmung,
durch die ihr Mitteilteil von der benachbarten Walze 3 entfernt und ihre Achse aus
ihrer normalen geraden Lage abwärts gebogen wird, gegeben werden. Diese Auslenkungen
der Walzenachse sind in Fig. 1 in strichpunktierten Linien übertrieben groß eingezeichnet.
Eine negative Auslenkung wird relativ zu der ursprünglichen Balligkeit der Walzenoberfläche
aufgebracht, wenn beispielsweise die eigene Anfangskrümmung derart bemessen ist,
daß zum Walzen einer vorgegebenen Walzgutstärke keine Durchbiegung erforderlich
sein würde und anschließend Walzgut in stärkerer Dicke ausgewalzt werden soll. Soll
eine dünnere Folie gewalzt werden, so müßte eine positive Auslenkung durch den Durchbiegevorgang
aufgebracht werden, denn es ist verständlich, daß dünnes Walzgut einen größeren
Biegedruck erfordert.
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Die Fig. 3 bis 5 veranschaulichen eine konstruktive Ausführungsform
mit allen Einzelheiten. Das den einen Lagerzapfen 5 der Walze 4 aufnehmende Walzenhauptiager
7 besteht aus einer einfachen Lagerbüchse 23, die derart bemessen ist, daß ein schmaler
radialer Zwischenraum 24 entsteht, der eine geringe Winkelbewegung der Walze 4 während
des Biegevorganges gestattet. Es können jedoch auch andere Lagertypen verwendet
werden.
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An der Außenseite des Walzenhauptlagers 7 ist auf dem Lagerzapfen
5 das Hilfslager 13 vorgesehen, das, als zweireihiges Kegelrollenlager ausgebildet,
aus je einem Paar konischer Innen- und Außenringe 25 und 26, die mittels Abstandsringen
27 a und 27b voneinander getrennt sind, und aus zwei Reihen Kegelrollen 28 und 29
besteht.
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Die Innenringe 25 des Hilfslagers 13 sind auf einer auf den Lagerzapfen
5 befestigten Hülse 30 gelagert, die sich mit ihrem inneren Ende gegen einen Ansatz
31 stützt und an ihrem äußeren Ende mittels eines Ritzels oder einer Abstandshülse
32 festgelegt ist, die mittels einer mit dem Wellenende verschraubten Abschlußplatte
33 gehaltert ist.
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Die Außenringe 26 des Hilfslagers 13 befinden sich innerhalb des
äußeren Gehäuses 14, das mit einem unteren Flansch 34 versehen ist, der mit dem
Hebelarm 15 derart verschraubt ist, daß letzterer senkrecht herabhängt. Der Hebelarm
15 hat an seinem unteren Ende ein Verlängerungsstück 35, das mit einer halbkreisförmigen
Ausnehmung 36 versuchen ist, die sich quer über eine Fläche erstreckt. In der Ausnehmung
36 ist der waagerecht angeordnete hydraulische Zylinder 16 mittels einer äußeren
halbkreisförmigen Klemmplatte 37 klemmend gehaltert, die mittels Schraubbolzen 38
befestigt ist. Die Enden des Zylinders 16 sind mittels Zylinderdeckeln 39 verschlossen,
in denen eine mittlere Öffnung 40 vorgesehen ist, durch welche die Kolbenstangen
18 und 19 des doppeltwirkenden Kolbens 17 gehen. Ferner sind in den Zylinderwänden
auf jeder Seite des Kolbens 17 nicht weiter dargestellte Teile für den Einlaß und
Auslaß der Druckflüssigkeit vorgesehen.
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Die äußeren Enden der Kolbenstangen 18 und 19, welche die im Abstand
voneinander befindlichen zwei Anlageflächen 20 und 21 berühren, haben vorzugsweise
abgerundete Endflächen 41 und 42. Die größte Entfernung zwischen den zwei äußeren
Endflächen 41 und 42 ist nur wenig kleiner als der Abstand zwischen den Anlageflächen
20 und 21, so daß der Kolben 17 im wesentlichen ortsfest gelagert ist, soweit es
sich um seine Bewegung in axialer Richtung handelt.
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Die zwei Anlageflächen 20 und 21 sind durch dünne Scheiben 43 und
44 gebildet, die an parallelen senkrechten Seitenwänden 45 und 46 eines Gestelles
47 befestigt sind, das starr mit einer Grundfläche 48 verbunden ist.
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Um eine Sohwenkbewegung der Hebelarme 15 quer zur Achse der Walze
4 zu verhindern, hat das Verlängerungsstück 35 am unteren Ende des Hebelarmes 15
aus beiden Seiten herausragende Seitenstege 49, die in Führungsnuten 50 der Platten
51 gleiten, die an den Wänden 45 und 46 des Gestelles 47 angebracht sind.
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Als Kraftquelle für die Betätigung der Zylinder 16 wird zweckmäßig
eine mittels Druckluft angetriebene Pumpe 52 verwendet, wie Fig. 6 zeigt. Die Pumpe
52 ist mit den Zylindern 16 über ein Vierwegeumsteuerventil 53 verbunden, über das
der Druck wahlweise zu den inneren oder äußeren Räumen der Zylinder geleitet werden
kann, wobei die jeweils nicht vom Pumpendruck beaufschlagten Enden zu einem Abfluß
zusammengefaßt sind.
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Die Druckflüssigkeit befindet sich in einem Sammelbehälter 54. An
den Flüssigkeitskreislauf ist ein Druckakkumulator 55 zur Druckstabilisierung und
Vermeidung plötzlicher Druckstöße angeschlossen.
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Ferner sind in den Kreislauf verschiedene Druckmeßgeräte G eingefügt.
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Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann nur ein
einziger ortsfester Zylinder zwischen den zwei Hebelarmen 15 vorgesehen sein, in
dem zwei getrennte bewegbare Kolben gleiten, die mit je einem Hebelarm verbunden
sind. Das Druckmittel wird in diesem Fall entweder den äußeren Räumen des Zylinders
oder dem Zwischenraum zwischen den Kolben zugeführt, je nachdem, ob die Arme zueinander
oder auseinander bewegt werden sollen.
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Es ist ohne weiteres möglich, die Durchbiegung der Walze oder der
Walzen vor Beginn des Walzvorganges oder nachdem mit dem Walzen des Walzgutes
begonnen
worden ist, vorzunehmen, d. h., wenn die Walze durch das Walzgut bereits ausgelenkt
wurde.
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Der Durchbiegevorgang kann nach Belieben auf eine oder mehrere Walzen
angewendet werden.