DE4009544C1 - Means of measuring gap width between rollers in calender - comprising rollers mounted on stand, spreading device and spacing device - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Spaltweite zwischen Walzen einer Kalanderanlage gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Bei der Beschichtung einer Materialbahn in einer Kalanderanlage ist insbesondere beim Herstellen von Zylinderkopfdichtungen für Motoren die Schichtdicke von entscheidender Bedeutung für die Qualität des Produktes. Daher kommt der Einstellgenauigkeit der Weite des Walzen­ spaltes besondere Bedeutung zu. Zwar läßt sich die Walzenspaltweite vor Beginn des Beschichtungsprozesses mit den bekannten Walzenspalt­ meßeinrichtungen in ausreichender Genauigkeit ermitteln, diese An­ fangsvermessung des Walzenspaltes reicht aber nicht aus, um ein Produkt mit definierter und konstanter Schichtdicke herstellen zu können. Da während des Betriebes der Kalanderanlage das Beschich­ tungsmaterial seiner Verformung einen Widerstand entgegensetzt, baut sich im Walzenspalt ein Bearbeitungsdruck auf, der einerseits auf das Beschichtungsmaterial einwirkt und andererseits die eingestellte Walzenspaltweite unkontrolliert vergrößert. Daher ist die vor Be­ schichtungsbeginn eingestellte Walzenspaltweite ein eher vorläufiger Wert, der durch ein Nachmessen der tatsächlichen Walzenspaltweite über eine Schichtdickenmessung des Produktes korrigiert werden muß. Dies erfordert bei nicht berührungsfreiem Messen der Schichtdicke ein Stillsetzen der Kalanderanlage, in jedem Fall aber einen erheb­ lichen Anfahrverlust an nicht maßgenauem Produkt, welches abzutrennen und auszusondern ist.

Nach dem Stand der Technik ist so beispielsweise aus der DE-PS 8 26 201 eine Vorrichtung zum Messen des Walzenspaltes an Kalandern bekannt, bei der zwei kleine Rollen derart in einem gemeinsamen Träger dicht nebeneinander gelagert werden, daß die eine Rolle an der einen Walze und die andere Rolle an der anderen Walze anliegt. Der Träger ist dabei so ausgebildet, daß er in Richtung einer der beiden Walzen gemeinsamen Tangente beweglich ist. Eine Verschiebung des Walzenabstandes bewirkt eine Bewegung des Trägers, der die Än­ derung des Walzenabstandes über einen optischen oder kapazitiven Sensor an ein Anzeigegerät weiterleitet.

Eine solche Meßeinrichtung läßt natürlich nur dann eine Vermessung des Walzenspaltes zu, wenn die Kalanderanlage außer Betrieb ist, da die Rollen im Förderweg der Walzen anzuordnen sind. Die Vermeidung von Anfahrausschuß ist damit nicht möglich.

Zudem ist aus der DE-OS 25 43 738 der Anmelderin ein Verfahren und ein Kalander zur Herstellung von Folien bekannt, bei denen die einmal eingestellte Walzenspaltweite zwar nicht nach Produktionsbeginn direkt gemessen wird, bei denen aber durch die Ermittlung des Walzen­ spaltdruckes und durch Konstanthaltung dieses Druckes die Walzen­ spaltweite gleich bleibt.

Nachteilig bei diesem Verfahren und der Anlage ist, daß auch hier vor Kalandrierbeginn ein nur vorläufiger Walzenspaltweitenwert einge­ stellt wird. Während des Kalandrierens kann lediglich erreicht wer­ den, daß sich die durch den Kalandrierdruck einstellende Walzenspalt­ weite nicht mehr ändert. Damit ist es auch mit diesem Verfahren und dieser Anlage nicht möglich, ein Produkt mit definierter und vor Produktionsbeginn einmal eingestellter Schichtdicke herzustellen.

Eine weitere Walzenabstandsmeßvorrichtung ist aus der DE-PS 25 03 130 bekannt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Meßgeberhalter, der in einer am Kalanderständer befestigten Führung derart verschiebbar ge­ lagert ist, daß sich ein in ihm befindlicher Abstandsmeßgeber in Ar­ beitsstellung zwischen den Walzenzapfen von zwei Kalanderwalzen be­ findet. Der Meßgeberhalter weist auf der dem einen Walzenzapfen zu­ gewandten Seite den Meßgeber, auf der dem zweiten Zapfen zugewandten Seite eine schalenförmige Gleitfläche auf. Mit Hilfe einer im Meß­ geberhalter außerhalb des engsten Walzenzapfenabstandes angeordneten federbetätigten Spreizvorrichtung wird die Gleitfläche gegen den einen Walzenzapfen und der Meßgeber gegen den anderen Walzenzapfen gedrückt, wodurch der Kalanderwalzenabstand mittelbar über den Abstand der Walzenzapfen meßbar ist.

Zwar läßt sich mit dieser Vorrichtung der Walzenabstand während des Kalandrierens kontinuierlich messen und dadurch der übliche Anfahr­ materialverlust vermeiden, die für die heutigen Hochleistungsmotoren geforderten sehr genauen Schichtdicken von Zylinderkopfdichtungen von bis zu 20 µm lassen sich aufgrund der von dem Kalanderrahmen auf die Meßvorrichtung übertragenen Vibrationen aber nicht erreichen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Einrichtung vorzu­ stellen, mit der jederzeit vor und während des Kalandrierens die Walzenspaltweite mit hoher Genauigkeit meßbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß eine kontinuierliche und genaue Messung der Walzenspaltweite nur dann möglich ist, wenn sich das Meßsystem nicht im Förderweg des Kalandriermaterials be­ findet und zudem nicht mit dem Kalanderständer mechanisch verbunden ist. Untersuchungen haben nämlich gezeigt, daß Meßsysteme, die mit dem Kalanderständer mechanisch verbunden wurden, Vibrationen ausge­ setzt waren, die auch unter Verwendung von Dämpfungsmitteln nicht die geforderte Meßgenauigkeit zuließen. Aus diesen Gründen wird eine Walzenspaltweitenmeßeinrichtung in der Art einer Haltestruktur mit einer Spreizvorrichtung vorgeschlagen, die zwischen den Zapfen von zwei Kalanderwalzen angeordnet ist und sich auf deren Oberfläche ab­ stützt, ansonsten aber keine direkte mechanische Verbindung zum Ka­ landerständer oder den Walzenlagern hat. Diese Haltevorrichtung trägt einen Entfernungssensor, mit dem der Abstand zwischen den Walzenach­ sen bestimmbar ist. Mit Hilfe dieser Meßvorrichtung ist es möglich, jederzeit die aktuelle Walzenspaltweite mit großer Genauigkeit zu messen und bei Abweichungen von einem Sollmaß den Walzenabstand zu korrigieren. Ihre Ausbildung in Form eines verstellbaren Trägers dient dazu, unabhängig von der Produktdicke dafür zu sorgen, daß mittels des Entfernungssensors die Walzenspaltweite meßbar ist.

In der Zeichnung sind zur Verdeutlichung der Erfindung Ausfüh­ rungsbeispiele der Meßeinrichtung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Vierwalzenkalander, in dem ein Trägermaterial von zwei Seiten beschichtet wird.

Fig. 2 eine Ansicht A gemäß Fig. 1 mit der Vorrichtung zum Messen der Walzenspaltweite.

Fig. 3 eine Detaildarstellung der Meßvorrichtung.

In Fig. 1 ist in nicht maßstabsgetreuer Weise ein Vierwalzenkalander dargestellt, bei dem zu beschichtendes Trägermaterial 16 zwischen zwei Walzen 2, 3 geführt wird. Das Beschichtungsmaterial 17, 18 wird dem Walzenspalt über die Walzen 1, 2 und 4, 3 zugeführt und auf das Trägermaterial 16 aufgebracht. Zwischen den Walzen 1, 2, 3, 4 ist je­ weils eine Vorrichtung zur Messung des Walzenspaltes angeordnet, wo­ bei jede dieser Meßvorrichtungen aus zwei Traversen 5, 6; 51, 61 und 52, 62 bestehen, die jeweils ineinander greifen und an Walzenzapfen der Walzen 1, 2, 3, 4 abgestützt sind. Zwischen den Traversen ist ein Bauelement angeordnet, das auf die Traversen eine diese auseinandertreibende Kraft auszuüben vermag. Außerdem ist an der Meßvorrichtung ein Entfernungssensor angeordnet, mit dessen Hilfe der Achsabstand und damit indirekt die Walzenspaltweite zwischen den der Vorrichtung zugeordneten Walzen meßbar ist.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kalan­ derwalzen 1, 2, 4 dabei derart in die Richtung der zugeordneten Doppelpfeile verschiebbar, daß die Walzenspaltweite zwischen den Walzen 1, 2; 2, 3 und 3, 4 veränderbar ist.

Die aktuell eingestellte Walzenspaltweite läßt sich mit Hilfe der Meßvorrichtung jederzeit und mit hoher Genauigkeit überprüfen. Durch­ geführte Versuche haben gezeigt, daß eine Meßgenauigkeit von 20 µm erzielt werden kann. Diese bisher nicht erreichte Genauigkeit ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die Walzenspaltmeßvorrichtung 11 nicht mit dem Kalanderständer verbunden ist, sondern freitragend zwischen den Walzenzapfen von zwei Kalanderwalzen angeordnet ist (Fig. 2).

In einer Ausgestaltung der Erfindung verfügt die Meßvorrichtung 11 über Halteringe 14, 15, die jeweils an den Traversen befestigt sind und die Zapfen der der Meßvorrichtung zugeordneten Walzen umschlie­ ßen. Mit ihrer Hilfe kann sichergestellt werden, daß die Traversen bei einem weiten Auseinanderfahren der Walzen nicht von den Walzen­ zapfen fallen.

In Fig. 3 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfin­ dung in einer Detailansicht an den Walzen 3, 4 dargestellt. Die Stützschalen an den Traversen 5, 6 tragen dabei Lagerschalen 12, 13, die auf den Walzenzapfen 9, 10 abgestützt sind.

Zwischen den Traversen 5, 6 sind zwei Kolbenzylinderanordnungen 7, 7a befestigt, die hydraulisch oder pneumatisch betreibbar die Tra­ versen 5, 6 auseinanderspreizen und so fest gegen die Walzenzapfen 9, 10 drücken. Zwischen den Kolbenzylinderanordnungen 7, 7a ist ein Entfernungssensor 8 angeordnet, mit dessen Hilfe über die Ermittlung des Traversenabstandes der Achsabstand der Walzen 3, 4 und damit in­ direkt die Walzenspaltweite ermittelbar ist. Der Entfernungssensor 8 kann auch auf den Traversen 5, 6 befestigt sein, wenngleich die An­ ordnung zwischen ihnen eine vorteilhafte Schutzfunktion gegen unge­ wollte mechanische Einwirkungen von außen gewährt.

Zudem ist eine Ausführungsform der Meßvorrichtung denkbar, bei der nur eine Kolbenzylinderanordnung oder bei der ein Federpaket und ggf. ein Dämpfungselement zwischen den Traversen 5, 6 angeordnet ist, wel­ che die für den Andruck an die Walzenzapfen notwendige Kraft auf­ bringen.

Auch ist eine Ausführung der Erfindung derart möglich, daß die Halte­ ringe 14, 15 gemäß Fig. 2 die Walzenzapfen 9, 10 unter Abstand oder eng an diese anliegend umschließen.

In einer sehr einfachen, aber weniger paktikablen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Meßvorrichtung lediglich aus einer zwischen den Walzenzapfen positionierten Kolbenzylinderanordnung, bei der sich der Kolben auf der dem einen Walzenzapfen zugeordneten Seite über eine Stützschale abstützt und der Zylinder auf dem gegenüberliegenden Wal­ zenzapfen ebenfalls über eine Stützschale aufliegt. Der Entfernungs­ sensor ist bei dieser Anordnung auf dem Zylinder befestigt und mißt den Abstand zur kolbenseitigen Walzenzapfenoberfläche, z. B. direkt elektrooptisch oder über einen elektromechanischen Weggeber.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Messen der Spaltweite zwischen Walzen einer Kalanderanlage mit wenigstens zwei über Walzen­ zapfen in einem Ständer gelagerten Walzen, mit einer zwischen zwei benachbarten Walzenzapfen angeordneten und an diese anlegbaren Spreizvorrichtung, die einen Entfernungsmeßgeber zur Messung des Abstandes der Wal­ zenzapfen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung ohne direkte mechanische Ver­ bindung zum Kalanderständer oder zu den Walzenlagern frei­ tragend zwischen den Walzenzapfen (9, 10) angeordnet ist, und sich mit ihren zu spreizenden Teilen auf beiden Walzen­ zapfen (9, 10) über Stützschalen (12, 13) abstützt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung aus zwei ineinander verschieb­ baren Traversen (5, 6) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Traversen (5, 6) wenigstens eine Kol­ benzylinderanordnung (7) und der Entfernungssensor (8) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenzylinderanordnung (7) hydraulisch oder pneumatisch betreibbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschalen Lagerschalen (12, 13) und/oder die Walzenzapfen umfassende Halteringe (14, 15) tragen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungssensor (8) elektrisch, elektromecha­ nisch oder elektrooptisch arbeitet.