EP0242783B1 - Rolling or calendering stand - Google Patents
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- EP0242783B1 EP0242783B1 EP19870105563 EP87105563A EP0242783B1 EP 0242783 B1 EP0242783 B1 EP 0242783B1 EP 19870105563 EP19870105563 EP 19870105563 EP 87105563 A EP87105563 A EP 87105563A EP 0242783 B1 EP0242783 B1 EP 0242783B1
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- European Patent Office
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- roll
- bearings
- stand according
- force
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
- D21G1/02—Rolls; Their bearings
- D21G1/0206—Controlled deflection rolls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B29/00—Counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load, e.g. backing rolls ; Roll bending devices, e.g. hydraulic actuators acting on roll shaft ends
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
- D21G1/002—Opening or closing mechanisms; Regulating the pressure
Definitions
- the invention relates to a roll stand of the type specified in the preamble of claim 1.
- a roll stand is known in which a force element in the form of a hydraulic cylinder is arranged at a distance from the actuator to compensate for roll deflections between specially provided roll neck extensions so that a sufficiently long lever arm results.
- the invention has for its object to design a roll stand so that a high accuracy in maintaining the roll gap can be achieved without extreme demands on the storage, in particular of the roll that can be delivered, and also in applications where the reaction forces of the rolling stock on the pair of rolls are low or are indefinite.
- the roll journals 8 and 8 'of the deliverable roll 4 or the fixedly mounted roll 2 are each in two separate radial bearings 11, 12 and 11', 12 'captured.
- the roller 2 is fixedly mounted with respect to the stand 1.
- the roller 4 can be fed to the roller 2 for the purpose of adjusting the gap width 5 and is not connected to the stand 1, it is only guided laterally to prevent pendulum movements (for example by means of guides fastened to the stand on both sides of the bearing 11, not shown).
- the roller drive is not shown for the sake of simplicity. It can be a roll stand for finish rolling plastic or metal foils etc. or e.g. a calender with coating rollers for finishing, especially coating material webs. act, so preferably for applications in which it is important to maintain a relatively narrow nip 5 with high absolute accuracy (in the range of micrometers) and with little or practically no counterforce (deformation forces) on the part of the material web on the rollers.
- a hydraulic adjusting cylinder 13 is used as the adjusting element for adjusting the roller spacing, the cylinders of which are attached to the bearing 11 'and the piston rod of which is attached to the bearing 11. Contrary to the feed direction of the actuating cylinder 13, the other pair of bearings 12, 12 'is clamped by means of four compression springs 45, as a result of which any bearing play is permanently eliminated, so that the gap is regulated extremely precisely is also possible without the need for specially selected and therefore expensive bearings.
- the springs 45 are positioned by two parallel guide rods 44 which extend between arms of the bearings 12, 12 'and slide in guide bores thereof.
- a carrier 40 is also slidably guided on the guide rods 44 and held approximately in the middle between the rollers 2 and 4 between two compression springs 45.
- a control circuit for the automatic control of the gap width is indicated only schematically and in a simplified manner with actual value line 21, control amplifier 24, setpoint input 22, control signal line 25, control valve 31, hydraulic pump 30 and hydraulic pressure line 32 to the control cylinder 13.
- Each of these bearings 52, 52 ' is designed as a sliding shoe, formed from two supporting bodies 54 and 54', which are rigidly connected in pairs by a shield 53, 53 '. Between the bearings 11 and 11 'again extend two parallel guide rods 56, on which each bearing shoe 52, 52' is slidably guided by means of holes provided in the support bodies. Compression springs 55 are provided as force members counteracting the actuator 13, which springs, which are guided in bores of the support bodies, are clamped between the bearings 52, 52 '.
- the support bodies 54, 54 ' are preferably provided with wear-resistant bearing surfaces, on which the spring forces are slidably transmitted to the rollers and from their pins back to the bearings 11, 11'.
- compression springs 55 it is also possible, for example, to use one or more hydraulic pressure cylinders (with constant counterforce) or, if appropriate, massive, adjustable compression rods as particularly "hard” mechanical springs.
- the support bodies 54, 54 ' can be provided with roller bearings instead of the sliding linings.
- electromotive actuating spindle drives can also be used as actuators in the sense of the invention for slow-speed rollers.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Walzengerüst der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a roll stand of the type specified in the preamble of claim 1.
Bei der Herstellung und Veredelung von Materialbahnen mittels Walzengerüsten, z.B. Walzen von Metall- und Kunststoffolien, Beschichten von Folien und Bändern mittels Kalander- und Streichwalzen usw., besteht oftmals die Forderung, den Walzenabstand (Walzenspalt) möglichst genau einzuhalten. Abgesehen vom Erfordernis eines gleichmäßig dicken Produkts soll allgemein auch aus wirtschaftlichen Gründen (Materialeinsparung) beim Walzen wie vor allem beim Auftragen teurer Beschichtungsstoffe möglichst nahe an der unteren Toleranzgrenze der garantierten Dicke gefahren werden können. Neben einer hochentwickelten Regelungstechnik, die u.a. in der Lage ist, eine Unrundheit oder Exzentrizität der Walzenballen während des Walzenumlaufs laufend auszugleichen, ist bisher auch eine sehr präzise und entsprechend aufwendige Lagerung der Walzenzapfen erforderlich. So ist selbst ein geringes Lagerspiel dann besonders störend, wenn die den Walzenspalt durchlaufende Materialbahn nur relativ geringe Gegenkräfte auf das Walzenpaar ausübt, wie etwa beim Herstellen von Kunststoffolien oder bei der Folienbeschichtung mit pastenartigen oder flüssigen Auftragstoffen. Insbesondere stößt man an die Grenzen der lagertechnischen Möglichkeiten, wenn bei bereits geringen Banddicken bzw. Spaltweiten eine hohe relative Genauigkeit mit Abweichungen von weniger als 1 Mikrometer einzuhalten ist.In the manufacture and finishing of material webs using roll stands, e.g. Rolling metal and plastic films, coating films and tapes using calender and coating rolls, etc., there is often a requirement to keep the roll spacing (roll gap) as precise as possible. In addition to the requirement of a uniformly thick product, it should generally be possible to run as close as possible to the lower tolerance limit of the guaranteed thickness for economic reasons (material saving) when rolling, especially when applying expensive coating materials. In addition to a highly developed control technology that i.a. is able to continuously compensate for an out-of-roundness or eccentricity of the roll bales during the roll rotation, so far a very precise and correspondingly complex storage of the roll journals has been required. Even a small bearing play is particularly troublesome if the material web passing through the nip exerts only relatively low counterforces on the pair of rollers, such as when manufacturing plastic films or when coating with pasty or liquid coating materials. In particular, one reaches the limits of the possibilities in terms of storage technology if a high relative accuracy with deviations of less than 1 micrometer is to be maintained with already small strip thicknesses or gap widths.
Zwar ist es bei Walzengerüsten der einleitend angegebenen Gattung bekannt, zur Kompensation von Walzspaltänderungen, die durch Lastschwankungen im Walzspalt entstehen würden, die Walzenständer mechanisch oder auch hydraulisch vorzuspannen, z.B. durch zwischen den (Stütz-)Walzen- einbaustücken angeordnete Druckstücke oder Hydraulikzylinder (vgl. US-A 3 448 683). Jedoch eignet sich dieses für Metallwalzwerke, also reaktive Produktionsprozesse, praktizierte Ständervorspannverfahren nicht für kalanderartige Walzen, da auf diese praktisch keine Reaktionskräfte einwirken. Unabhängig davon vermag mit dem Ständervorspannverfahren die genannte Genauigkeit der Walzspalteinstellung nicht eingehalten werden.In the case of roll stands of the type specified in the introduction, it is known to mechanically or hydraulically pretension the roll stands, for example to compensate for changes in the roll nip that would result from load fluctuations in the roll gap, e.g. by means of pressure pieces or hydraulic cylinders arranged between the (support) roll chocks (cf. US-A 3 448 683). However, this is not suitable for metal rolling mills, i.e. reactive production processes, and the stator pretensioning methods used for calender-type rolls, since practically no reaction forces act on them. Irrespective of this, the above-mentioned accuracy of the roll gap setting cannot be maintained with the stator preloading method.
Aus der GB-A 747 347 ist ein Walzengerüst bekannt, bei dem zur Kompensation von Walzenverbiegungen zwischen eigens hierfür vorgesehenen Walzenzapfenverlängerungen ein Kraftorgan in Form eines Hydraulikzylinders in einem solchen Abstand von dem Stellorgan angeordnet ist, daß sich ein ausreichend langer Hebelarm ergibt.From GB-A 747 347 a roll stand is known in which a force element in the form of a hydraulic cylinder is arranged at a distance from the actuator to compensate for roll deflections between specially provided roll neck extensions so that a sufficiently long lever arm results.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzengerüst so zu gestalten, daß eine hohe Genauigkeit bei der Einhaltung des Walzenspaltes ohne extreme Anforderungen an die Lagerung insbesondere der zustellbaren Walze erreichbar ist, und dies auch bei Anwendungen, wo die Reaktionskräfte des Walzgutes auf das Walzenpaar gering oder unbestimmt sind.The invention has for its object to design a roll stand so that a high accuracy in maintaining the roll gap can be achieved without extreme demands on the storage, in particular of the roll that can be delivered, and also in applications where the reaction forces of the rolling stock on the pair of rolls are low or are indefinite.
Diese Aufgabe ist bei einem Walzengerüst der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die in dessen Kennzeichen stehenden Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention in a roll stand of the type specified in the preamble of patent claim 1 by the features in its characteristics.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Lagerzapfen dauernd kraftschlüssig und völlig spielfrei geführt sind und demzufolge die genaue Walzeneinstellung durch das Stellorgan entsprechend der Führungsgröße ohne Beeinträchtigung durch die Lagerung gewährleistet ist. Auch andere Störeinflüsse, z.B. infolge mangelnder Steifigkeit des Ständers und/oder infolge von Temperaturänderung, werden vermieden, da Stellorgan und Kraftorgan nunmehr direkt zwischen den beiden Walzen wirksam werden.This solution has the advantage that the journals are permanently non-positively and completely free of play and consequently the precise roller setting is ensured by the actuator according to the command variable without being affected by the bearing. Other interferences, e.g. due to insufficient stiffness of the stator and / or due to temperature change are avoided since the actuator and force element are now effective directly between the two rollers.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 11.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
- Figur 1 zeigt schematisch ein Walzengerüst gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit zugehöriger Regeleinrichtung für den Walzenspalt, wobei jedoch nur die Lagerung auf der einen Seite wiedergegeben ist,
- Figur 2 ist eine Seitenansicht des Walzengerüstes nach Figur 1,
- Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung wie Figur 1,
- Figur 4 ist eine Seitenansicht zu Figur 3.
- FIG. 1 schematically shows a roll stand according to a first exemplary embodiment with associated control device for the roll gap, but only the bearing is shown on one side,
- FIG. 2 is a side view of the roll stand according to FIG. 1,
- FIG. 3 shows a second exemplary embodiment in an illustration similar to that of FIG. 1,
- Figure 4 is a side view of Figure 3.
Beim Walzengerüst nach Fig. 1 und 2 sind die Walzenzapfen 8 und 8' der zustellbaren Walze 4 bzw. der feststehend gelagerten Walze 2 (auf der dargestellten wie auch auf der gegenüberliegenden Gerüstseite) je in zwei getrennten Radiallagern 11, 12 bzw. 11', 12' gefaßt. Die Walze 2 ist bezüglich des Ständers 1 fest gelagert. Dagegen ist die Walze 4 zur Walze 2 zwecks Einstellung der Spaltweite 5 zustellbar und steht nicht mit dem Ständer 1 in Verbindung, sie ist lediglich zur Verhinderung von Pendelbewegungen seitlich geführt (beispielsweise mittels am Ständer befestiger Führungen beidseits des Lagers 11, nicht dargestellt).1 and 2, the
Der Walzenantrieb ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Es kann sich um ein Walzengerüst zum Fertigwalzen von Kunststoff- oder Metallfolien usw. oder z.B. um ein Kalanderwerk mit Streichwalzen zum Veredeln, insbesondere Beschichten von Materialbahnen . handeln, also vorzugsweise für Anwendungen, bei denen es auf die Einhaltung eines relativ engen Walzenspaltes 5 mit hoher absoluter Genauigkeit (im Bereich von Mikrometer) und bei geringen oder praktisch fehlenden Gegenkräften (Verformungskräften) seitens der Materialbahn auf die Walzen ankommt.The roller drive is not shown for the sake of simplicity. It can be a roll stand for finish rolling plastic or metal foils etc. or e.g. a calender with coating rollers for finishing, especially coating material webs. act, so preferably for applications in which it is important to maintain a relatively
Zur Einstellung des Walzenabstandes dient als Stellorgan ein hydraulischer Stellzylinder 13, dessen Zylinder am Lager 11' und dessen Kolbenstange am Lager 11 befestigt sind. Entgegen der Zustellrichtung des Stellzylinders 13 wird das andere Lagerpaar 12, 12' mittels vier Druckfedem 45 verspannt, wodurch jegliches Lagerspiel dauernd aufgehoben ist, so daß eine äußerst genaue Regelung der Spaltweite auch ohne besonders auf Spielfreiheit ausgesuchte und damit teure Lager möglich ist. Die Federn 45 sind durch zwei parallele Führungsstangen 44 positioniert, die sich zwischen Auslegern der Lager 12, 12' erstrecken und in Führungsbohrungen derselben gleiten. Auf den Führungsstangen 44 ist außerdem ein Träger 40 gleitend geführt und zwischen jeweils zwei Druckfedern 45 etwa mittig zwischen den Walzen 2 und 4 gehalten. Durch Anschläge 46 an beiden Lagern, die dem Querbalken 41 des Trägers 40 gegenüberstehen (und gegebenenfalls auswechselbaren, nicht dargestellten Zwischenlagen) kann ein Minimalabstand der Walzen festgelegt bzw. deren völliges Zusammenfahren ausgeschlossen werden.A hydraulic adjusting
Auf zwei Auslegern 42 des Trägers 40, die am Querbalken 41 befestigt sind und ohne Berührung zwischen die Ballen 48 und 48' der beiden Walzen ragen, befinden sich berührungslos wirkende Meßorgane 43 an sich bekannter Bauweise, die je ein elektrisches Signal für den Abstand zur Ballenfläche liefern; aus den Einzelsignalen läßt sich in an sich bekannter Weise ein Signal für den Abstand der Walzen bzw. die Weite des Walzenspaltes 5 bilden, siehe z.B. die US-Patentschrift Nr. 3 902 114 des gleichen Anmelders.On two
Ein Regelkreis für die selbsttätige Regelung der Spaltweite ist nur schematisch und vereinfacht angedeutet mit Istwertleitung 21, Regelverstärker 24, Sollwerteingabe 22, Stellsignalleitung 25, Regelventil 31, Hydraulikpumpe 30 und hydraulischer Druckleitung 32 zum Stellzylinder 13.A control circuit for the automatic control of the gap width is indicated only schematically and in a simplified manner with
Beim weiteren Ausführungsbeispiel eines Walzengerüstes nach Figur 3 und 4 befindet sich nur das eine Lagerpaar 11, 11' auf den Zapfen 8, 8' der Walzen 2 und 4, hier dasjenige, an welchem das Stellorgan 13 angreift. Die beiden das andere Lagerpaar bildenden Lager, zwischen denen die Gegenkraft zur Stellkraft angreift, stützen sich dagegen an den Walzenballen 48, 48' ab.In the further embodiment of a roll stand according to FIGS. 3 and 4, there is only one pair of
Jedes dieser Lager 52, 52' ist als Gleitschuh ausgebildet, gebildet aus je zwei Stützkörpern 54 bzw. 54', welche paarweise durch je ein Schild 53, 53' starr verbunden sind. Zwischen den Lagern 11 und 11' erstrecken sich wiederum zwei parallele Führungsstangen 56, an denen jeder Lagerschuh 52, 52' mittels in den Stützkörpern vorhandener Bohrungen gleitend geführt ist. Als dem Stellorgan 13 entgegenwirkende Kraftorgane sind Druckfedern 55 vorgesehen, welche, in Bohrungen der Stützkörper geführt, zwischen den Lagern 52, 52' verspannt sind. Die Stützkörper 54, 54' sind vorzugsweise mit verschleißfesten Auflageflächen versehen, an welchen sich die Federkräfte gleitend auf die Walzen und von deren Zapfen wieder auf die Lager 11, 11' übertragen. Anstelle der Druckfedern 55 können beispielsweise auch ein oder mehrere hydraulische Druckzylinder (mit konstanter Gegenkraft) oder gegebenenfalls massive, einstellbare Druckstäbe als besonders "harte" mechanische Federn verwendet werden. Zur Verminderung der Gleitreibung gegenüber den drehenden Ballenflächen können die Stützkörper 54, 54' mit Wälzlagern anstelle der Gleitbeläge versehen werden.Each of these
In den sich an den Walzenballen 48, 48' abstützenden Lagern 52, 52', vorzugsweise wie dargestellt direkt in den zwischen die Ballen ragenden Teilen der Stützkörper 54, 54', sind einander paarweise gegenüberstehende Distanz-Meßorgane 57 eingebaut, deren kombiniertes Meßsignal wiederum ein Maß für die Weite des Walzenspaltes 5 darstellt. Da ein geeigneter Regelkreis für den Walzenspalt im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie beim vorangehenden Beispiel, sind hier nur die Istwert-Signalleitung 21 und die hydraulische Druckleitung 32 zum Stellzylinder angedeutet.In the
Während für schnell laufende Walzen die beschriebenen, rasch arbeitenden hydraulischen Stellzylinder zu bevorzugen sind, können für langsam laufende Walzen auch elektromotorische Stellspindelantriebe als Stellorgane im Sinne der Erfindung verwendet werden.While the fast-operating hydraulic actuating cylinders described are to be preferred for high-speed rollers, electromotive actuating spindle drives can also be used as actuators in the sense of the invention for slow-speed rollers.
Claims (11)
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