EP0280038A1 - Kalander - Google Patents
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- EP0280038A1 EP0280038A1 EP88100912A EP88100912A EP0280038A1 EP 0280038 A1 EP0280038 A1 EP 0280038A1 EP 88100912 A EP88100912 A EP 88100912A EP 88100912 A EP88100912 A EP 88100912A EP 0280038 A1 EP0280038 A1 EP 0280038A1
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- EP
- European Patent Office
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- roller
- calender according
- bearing
- bearing block
- pressure
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Classifications
-
- 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 calender with a frame and a stack of rolls arranged one above the other, of which at least one center roll arranged between other rolls is held in roll bearings fastened to pivoting levers, means for reducing the transverse displacement of the center roll axis being provided.
- swivel levers In the case of calenders, it is often desirable to support the center rollers via swivel levers because the roller bearings can be adjusted with much less friction when the rollers are turned on and off than if they were guided directly on a stand of the frame. In the majority of all cases, the swivel lever is fixedly mounted on the stand (US Pat. No. 2,850,952). Such a pivoting lever can also be loaded by a compensator which can be pressurized with pressure such that the effect of the overhanging weights formed by the roller bearings and other parts on the deflection of the center roller is reduced or eliminated.
- the usability is limited to small swivel angles, on the one hand because the stroke of the compensator is limited, and on the other hand because larger swivel angles lead to a transverse displacement of the center roll axis, so that the roll gap is no longer in the original vertical plane. Larger swivel angles are but necessary if an adaptation to other roller diameters is necessary, for example if "soft” or “elastic” rollers, that is to say those with a cover made of plastic, paper or other fiber material, have been twisted off.
- the invention has for its object to provide a calender of the type described above, which has a simpler structure and is able to keep the transverse displacement of the center roll axis smaller with the required pivoting movements.
- pivot levers are pivotally held in bearing blocks, each of which is adjustable and positionable along a vertical, fixed track.
- the tracks for the pivot lever bearing blocks can be guides formed in the lateral uprights of the frame and a portion of the bearing blocks can be adapted to the guide cross section. This results in very stable storage with simple means.
- the pivot lever advantageously engages around the side stand in a fork-like manner and the guide is arranged on the side of the stand facing away from the roller bearing.
- the pivot lever can be supported on both sides of the bearing block on the pivot pin.
- the hanging device has individual sections assigned to each bearing block and that adjusting devices are provided for each section in order to change the distance between a bearing block and the bearing block above it or the fastening point of the hanging device. With this construction, only those sections need to be adjusted in the area in which a roller diameter has changed.
- the hanging device can be a divided hanging spindle, the sections of which can each be rotated by an adjusting device and each have two opposing threads for simultaneously changing the distance to the bearing block underneath and to the bearing block above or the fastening point.
- an adjusting device can be used for adjusting the hanging spindle to adjust the distance to the bearing block underneath and to the bearing block above or the fastening point.
- Hanging spindles of this structure are known in another context (DE-PS 24 15 836). They are used to adjust stops, with the help of which the lowering movement is limited by roller bearings guided directly on the stand.
- a support arm is fixedly attached to the bearing block and that a compensator is located between the support arm and the pivot lever, which applies a torque to the pivot lever counter to the torque exerted by the roller bearing.
- the joint adjustment of the support arm and swivel lever ensures that a compensator can be used even though it has only a limited stroke.
- a piston and cylinder having a force transmitter be arranged between the support arm and the pivot lever, the first pressure chamber on one side of the piston being selectively connectable to a first pressure medium source selectable pressure or the container via a switching valve.
- a force transmitter In one position of the switching valve, such a force transmitter is able to exert a sufficient compensation force on the swivel lever.
- the swivel lever In the other position of the switching valve, the swivel lever automatically drops into the shut-off position under the influence of the roller weight.
- the connecting line between the switching valve and the first pressure chamber can have two parallel sections, one of which is blocked by the piston when it has covered part of its way from the working position to the rest position, and the other of which is provided with a throttle.
- Each center roller therefore first performs a fast separating movement when it is switched off, because the pressure medium can flow out over both parallel sections. However, braking is carried out before the stop determining the rest position is reached.
- the second pressure chamber located on the other side of the piston is connected to a second pressure medium source which carries a lower pressure than the first pressure medium source.
- This second pressure medium source also ensures rapid shutdown. In normal operation, however, it has the task of holding the piston securely in the selected position.
- the first and / or second pressure chamber can each be connected to a pressure accumulator. In this way, vibrations such as occur frequently in calenders, e.g. as a result of imbalance.
- guide roller bearings can also be attached to the swivel levers. These are also adjusted in height with the bearing blocks of the swivel levers. They therefore retain their chosen position with respect to the rollers.
- the attachment point of the hanging device and the roller bearing for the top roller are provided in a stationary manner on the frame. This leads to a calender with - under given conditions - low height and with a simple structure. Because you do not need hydraulic piston-cylinder units to load the top roller. And the hanging device can be attached directly to the frame; there is therefore no need to provide attachment to the roller bearing for the top roller.
- roller bearings for the bottom roller are supported on hydraulic piston-cylinder units, the pressure chamber of which is emptied via a quick-lowering valve arrangement is cash.
- the support can take place in a position predetermined by a mechanical stop or by a position control. Due to the rapid lowering, as is known per se (DE-PS 28 45 055), a roll separation can be carried out very quickly in the event of an error.
- the quick-lowering valve arrangements and the switching valves can be actuated simultaneously.
- the center rollers are therefore also separated from one another and from the top roller.
- the bottom and / or the top roller is a zone-controllable deformation regulating roller. This in connection with the maintenance of the position of the nips and the prevention of the deflection of the middle rolls by the compensators leads to an extremely precise processing of the continuous material web made of paper, plastic or the like, even if rolls with different diameters are used.
- a frame 1 has two lateral stands 2 and a stack 3 on five rollers arranged one above the other, namely three center rollers 4, 5 and 6, a bottom roller 7 and an uppermost roller 8.
- the center rollers 4 and 6 have an elastic cover that must be turned off from time to time.
- the other rollers have a steel jacket.
- the lowermost roller 7 is formed by a jacket which is penetrated by a non-rotatably supported carrier 9 and is supported by hydrostatic bearing elements 10.
- the top roller 8 is a zone-controlled deformation regulating roller which has a roller shell which is penetrated by a support 11 held in a rotationally fixed manner and is loaded by hydrostatic bearing elements 12.
- the paper web to be treated is passed through the gaps 13 to 16 and deflected via guide rollers 18, 19 and 20.
- the carrier 9 of the lowermost roller 7 is rotatably held at both ends in a roller bearing 21 which is vertically displaceable on a guide 22 of the stand 2.
- Each roller bearing 21 is supported by the rod 23 of the piston 24 of a hydraulic piston-cylinder unit 25 supported, the cylinder 26 rests on a foot 27 of the stand 2.
- the total stroke of the piston 24 is such that it can raise the bottom roller 7 so far that it can still close the nips even when the center rollers are turned down to their smallest diameter. Conversely, even when the rolls are new, a downward movement must be possible, which enables all rolls to be separated quickly.
- the lower pressure chamber 28 is connected via a line 29 to a valve arrangement 30 which is connected to a pressure fluid source 31 and a container 32.
- the valve arrangement 30 has a quick-lowering function, as is known for example from DE-PS 28 45 055. It responds when an error occurs and initially allows the pressure fluid in the pressure chamber 28 to drain into the container 32 very quickly and then with increasing throttling.
- the valve arrangement 30 has a pressure control function with which the position of the lowermost roller 7 can be determined.
- a controller 33 to which the actual position of the lowermost roller 7 is supplied by a displacement sensor 34, for example an ultrasonic displacement measuring system, and to which a setpoint is supplied by a setpoint generator, here a computer 35. All the data essential for the operation can be entered into the computer via inputs 36. It has other tasks related to the positioning of the center rolls, as will be explained later.
- the carrier 11 is held in a rotationally fixed manner on roller bearings 37 a, which are firmly attached to the stands 2.
- roller bearings 37 which are attached to pivot levers 38. These are pivotally held about pins 39 on bearing blocks 40 which are arranged in an adjustable manner in a vertical guide 41 of the frame 1.
- a support arm 42 is attached to the bearing block 40 and carries a compensator 43 in the form of a hydraulic piston-cylinder unit.
- the associated tappet 44 exerts a force on the swivel lever 38, so that as far as possible no bending forces are transmitted from the roller bearing 37 to the roller 4, that is to say the overhanging parts of this roller and the weight of the guide roller 18, which is also fastened to the swivel lever 38 , have no influence on the deflection of the roller 4.
- the compensator 43 which allows a swivel path x in the middle roller 4, a swivel path 2x in the middle roller 5 and a swivel path 3x in the middle roller 6, as will be explained in more detail in connection with FIG. 6.
- the middle rollers 5 and 6 are stored in the same way as the middle roller 4.
- All bearing blocks 40 are held by a hanging device 45 which is designed in the manner of a divided hanging spindle.
- a section 46, 47 and 48 is assigned to each pivot lever 38.
- An uppermost section 49 is held in a rotationally fixed manner on a support surface 50 of the frame 1.
- Sections 46, 47 and 48 can each be rotated individually. As a result of thread sections running in opposite directions, the height of the bearing blocks 40 can be adjusted, as will be explained in more detail in connection with FIG. 7.
- Output signals 51 of the computer 35 are used to adjust the sections 46, 47 and 48, and the actual value of the position of the lowermost bearing block 40 with the aid of a Displacement sensor 52, for example also an ultrasonic displacement measuring system, is supplied. If a central roller is replaced and replaced by a roller of a different diameter, the computer receives a corresponding input at its inputs 36. From this, the position of the associated bearing block 40 and possibly other bearing blocks should be calculated automatically, so that the corresponding signals are set at the outputs 51. How the adjustment can be carried out in detail can be seen, for example, from FIG. 7.
- the guide rollers 18, 19 and 20 are mounted on the pivot levers 38. Since they are also pivoted when the rollers are turned on, the tension of the material web does not change during the turning on.
- rollers In normal operation, the rollers have the position as shown in Fig. 1. If an error occurs in the paper web or the rollers are to be shut down for another reason, the piston-cylinder unit 25 is relieved. All swivel levers 38 are swiveled clockwise counter-clockwise under the influence of the roller weight until the further swivel path is limited by a stop. 1, the individual rollers 8, 4, 5 and 6 each have a distance x from one another, while the distance between the rollers 6 and 7 can be set to any value a.
- the diameter of the roll to be used in exchange is entered into the computer 35. Then the associated bearing block 40 is adjusted so far that its height corresponds to the working position of the axis of the roller used. If necessary, a bearing block 40 located underneath must also be adjusted. The adjustment is conveniently done at collapsed roll nip, because then the tipping load and the tendency to clamp the bearing blocks 40 is lowest. The adjustment must be made for the installation of larger rollers before the roller change and for the installation of smaller rollers after the roller change.
- Fig. 3 shows how the guide 41 is formed laterally in the stand 2.
- the pivot pin 39 is hollow and penetrated by a drive shaft 53, only indicated, which is connected to a drive motor 54 and is capable of rotating the section 46 of the hanging device 45, which leads to a height adjustment of the bearing block 40 (cf. FIG. 7).
- the motor 53 can be, for example, a pulse-operated stepper motor. Each pulse corresponds to a given step in height. The exact position of the bearing block 40 is registered by counting the pulses in the computer 35.
- Fig. 4 shows a modified embodiment. Corresponding parts are provided with reference numbers increased by 100. It is essentially different that the compensator 143 acts on the pivot lever 138 between the roller bearing 137 and the pivot pin 139. The plunger 144 is shown in the unloaded state in which it rests against its stop. The pivot lever 138 can therefore drop by the pivot path x when the rollers are parked.
- the pivot lever 238 engages around the stand 202 in the manner of a fork with two arms 255 and 256.
- the pivot pin 239 can engage in a pivot bearing on both sides of the bearing block 240.
- the arm 255 carries the guide roller 219.
- the arm 256 interacts with the compensator 243.
- the guide 241 is located on the side facing away from the roller 205 of the stand 202.
- the section 247 of the hanging device can in turn be adjusted by a drive shaft 253 by means of a stepping motor 254.
- the compensator 143 consists of a hydraulic piston-cylinder unit with a piston 157, which carries the plunger 144, and a cylinder 158.
- the piston 157 can cooperate with a stop 159 after a distance x in order to limit the pivoting path of the pivot lever 138 .
- the compensator 143a for the pivot cable carrying the central roller 105 has the same structure. Only the displacement distance until the stop is reached is 2x.
- the pressure chamber 160 located under the piston 157 is connected via a line 161 to an electromagnetically actuated switching valve 162.
- the first pressure chamber 160 is connected to the container 132.
- a pressure reducing valve serves as the pressure fluid source 163 of selectable pressure, which is supplied by a pump 131.
- This pump is - via corresponding switching valves 162a and pressure reducing valves 163a - also responsible for the pressure in the first pressure chamber 160a of the compensator 143a and possibly other compensators.
- the second pressure chambers 164, 164a located above the piston 157 are supplied with pressure fluid via lines 165, 165a from a common pressure fluid source 166, here again a pressure reducing valve, which is set at a lower pressure than the pressure fluid source 163, 163a.
- a common pressure fluid source 166 here again a pressure reducing valve, which is set at a lower pressure than the pressure fluid source 163, 163a.
- pressure accumulators 167 and 167a and 168 are provided in the feed lines to the two pressure chambers 160 and 164.
- the line 161 has two parallel sections 169 and 170.
- the mouth of the section 169 is overridden by the piston 157 when it moves downward.
- An adjustable throttle 171 is connected in section 170.
- section 46 of the hanging device 45 has an external thread 72 at the upper end and an internal thread 73 at the lower end.
- the section also has a support surface 74 for supporting a shoulder 75 of the bearing block 40.
- the drive shaft 53 is provided with a worm 76 which engages in a worm thread 77 of the section 46. Therefore, when the motor 54 drives the worm 76 step by step, the section 46 also rotates accordingly.
- the external thread 72 engages in an internal thread 78 on section 49, the internal thread 73, which is opposite to the external thread 72, engages via an external thread 72a of the section 47 below.
- section 46 is rotated in one direction in which the external thread 72 screwed into the internal thread 78, the bearing block 40 is raised.
- the internal thread 73 also screws over the outside thread 72a, so that the distance between the bearing block 40a to the bearing block 40 is shortened.
- the distance upwards and downwards is increased at the same time. If a central roller 4 is replaced by another central roller with a larger diameter, only the section 46 needs to be lowered from the motor 54. Then it is ensured at the same time that the center roller 5 is given the correct new position.
- pivot lever bearing of the center rollers can also be used if the top roller is height adjustable, if a fixed roller is provided in the middle of the stack or if a larger number of center rollers is available.
- the position of the bearing blocks 40 can also be monitored by position detectors.
- pneumatic actuation can also be provided, at least in the compensators.
Landscapes
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- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander mit einem Gestell und einem Stapel übereinander angeordneter Walzen, von denen mindestens eine zwischen anderen Walzen angeordnete Mittelwalze in an Schwenkhebeln befestigten Walzenlagern gehalten ist, wobei Mittel zum Verringern der Querverlagerung der Mittelwalzenachse vorgesehen sind.
- Bei Kalandern ist es häufig erwünscht, die Mittelwalzen über Schwenkhebel abzustützen, weil sich die Walzenlager beim An- und Abstellen der Walzen mit wesentlich geringerer Reibung verstellen lassen, als wenn sie unmittelbar an einem Ständer des Gestells geführt wären. In der überwiegenden Zahl aller Fälle ist hierbei der Schwenkhebel ortsfest am Ständer gelagert (US-PS 2 850 952). Ein solcher Schwenkhebel kann auch durch einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Kompensator derart belastet werden, daß die Wirkung der durch die Walzenlager und andere Teile gebildeten überhängenden Gewichte auf die Durchbiegung der Mittelwalze vermindert oder eliminiert wird. Die Brauchbarkeit ist aber auf kleine Schwenkwinkel beschränkt, einerseits weil der Hub des Kompensators begrenzt ist, und andererseits, weil größere Schwenkwinkel zu einer Querverlagerung der Mittelwalzenachse führen, so daß sich der Walzenspalt nicht mehr in der ursprünglichen Vertikalebene befindet. Großere Schwenkwinkel sind aber erforderlich, wenn eine Anpassung an andere Walzendurchmesser notwendig ist, beispielsweise wenn "weiche" oder "elastische" Walzen, also solche mit einem Bezug aus Kunststoff, Papier oder anderem Fasermaterial, abgedreht worden sind.
- Bei einem Kalander der eingangs beschriebenen Art (US-PS 3 016 819) hat man daher schon Mittel vorgesehen, um die Querverlagerung der Mittelwalzenachse zu verringern. Diese Mittel bestehen aus einem kurzen Führungshebel, der einerseits inmitten der Schwenkhebellänge und andererseits ortsfest am Gestell angelenkt ist. Wegen dieser Führung kann der Schwenkhebel nicht mehr fest mit seinem gestellfesten Schwenkzapfen verbunden sein; vielmehr ist zwischen Schwenkhebel und Schwenkzapfen eine Gleitführung vorgesehen, die eine Relativbewegung in Richtung des Schwenkhebels ermöglicht. Um in jeder Arbeitsposition eine Begrenzung der Schwenkbewegung beim Abstellen der Walzen zu ermöglichen, ist eine ein Langloch aufweisendes An- schlagelement gelenkig an einem Haltehebel befestigt, der mittels einer Spindel unterschiedliche Höhenpositionen einnehmen kann. Insgesamt ergibt sich ein komplizierter Aufbau; trotzdem erzielt man nur eine begrenzte Verminderung der Querverlagerung. Um die Schwenkbewegung nicht zu groß werden zu lassen, ist der Walzenstapel in zwei Hälften unterteilt, die von oben und von unten gegen ein gestellfest gelagerte Basiswalze drückbar sind. Ein Kompensator ist nicht vorgesehen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der einen einfacheren Aufbau hat und die Querverlagerung der Mittelwalzenachse bei den erforderlichen Schwenkbewegungen kleiner zu halten vermag.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Schwenkhebel in Lagerblöcken schwenkbar gehalten sind, die jeweils längs einer vertikalen, gestellfesten Bahn verstell- und positionierbar sind.
- Wenn sich bei dieser Konstruktion die Durchmesser der Walzen und damit die Höhenlage der Walzenlager ändern, wird diese nicht durch einen größeren Schwenkwinkel der Schwenkhebel ausgeglichen, sondern durch eine Höhenverstellung der Schwenkhebel-Lagerblöcke. Der Schwenkwinkel im Betrieb bleibt klein. Die Höhenverstellugn kann jeweils so erfolgen, daß die Walzenspalte ihre Lage mit Bezug auf die vertikale Mittelebene der Walzen beibehalten. Zweckmäßigerweise befindet sich das Schwenkhebellager jeweils in der gleichen Höhe wie das Walzenlager. Es genügt hierbei eine ungefähre Höheneinstellung, weil sich beim Verschwenken in diesem Bereich praktisch keine Querverlagerungen der Mittelwalzenachse ergeben.
- Die Bahnen für die Schwenkhebel-Lagerblöcke können in seitlichen Ständern des Gestells ausgebildete Führungen sein und jeweils ein Abschnitt der Lagerblöcke kann dem Führungsquerschnitt angepaßt sein. Dies ergibt mit einfachen Mitteln eine sehr stabile Lagerung.
- Vorteilhafterweise umgreift der Schwenkhebel den seitlichen Ständer gabelartig und die Führung ist auf der dem Walzenlager abgewandten Seite des Ständers angeordnet. In diesem Fall kann der Schwenkhebel zu beiden Seiten des Lagerblocks auf dem Schwenkzapfen gelagert werden.
- Günstig ist, wenn die Lagerblöcke höhenverstellbar von einer Hängevorrichtung gehalten sind. Unter dem Einfluß des Walzengewichts ergibt sich eine Zugbelastung auf die Hängevorrichtung und damit eine stabile Position der Lagerblöcke auf der vertikalen Bahn. Auf diese Weise lassen sich die recht erheblichen Kräfte besser auf das Gestell ableiten, als wenn man die Lagerblöcke am Gestell festklemmt oder von unter her abstützt.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Hängevorrichtung einzelne je einem Lagerblock zugeordnete Abschnitte aufweise und daß Verstellvorrichtungen für jeden Abschnitt vorgesehen sind, um den Abstand zwischen einem Lagerblock und dem darüber befindlichen Lagerblock bzw, der Befestigungsstelle der Hängevorrichtung zu ändern. Bei dieser Konstruktion brauchen immer nur die Abschnitte verstellt zu werden, in deren Bereich sich ein Walzendurchmesser geändert hat.
- Insbesondere kann die Hängevorrichtung eine geteilte Hängespindel sein, deren jeweils durch eine Verstellvorrichtung drehbaren Abschnitte je zwei gegenläufige Gewinde zum gleichzeitigen Verändern des Abstandes zum darunter befindlichen Lagerblock und zum darüber befindlichen Lagerblock bzw. der Befestigungstelle aufweisen. Hier reicht es beim Austausch einer Walze mit anderem Durchmesser aus, wenn ein Abschnitt durch Drehung verstellt wird.
- Hängespindeln dieses Aufbaus sind in anderem Zusammenhang bekannt (DE-PS 24 15 836). Sie dienen der Verstellung von Anschlägen, mit deren Hilfe die Absenkbewegung von direkt am Ständer geführten Walzenlagern begrenzt wird.
- Weitere Vorteile bietet es, wenn am Lagerblock ein Stützarm fest angebracht ist, der einen Anschlag zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Schwenkhebels trägt. Da Stützarm und Schwenkhebel gemeinsam in der Höhe verstellt werden, bleibt die einmal gewählte Zuordnung auch bei dieser Verstellung erhalten.
- Vorteilhaft ist es ferner, daß am Lagerblock ein Stützarm fest angebracht ist und daß sich zwischen Stützarm und Schwenkhebel ein Kompensator befindet, der ein Drehmoment entgegen dem vom Walzenlager ausgeübten Drehmoment auf den Schwenkhebel aufbringt. Auch hier sorgt die gemeinsame Verstellung von Stützarm und Schwenkhebel dafür, daß man einen Kompensator verwenden kann, obwohl dieser nur einen begrenzten Hub hat.
- Es ist sogar möglich, den Anschlag in den Kompensator zu integrieren, so daß sich eine platzsparende, einfache Bauform ergibt.
- Konstruktiv empfiehlt es sich, daß zwischen Stützarm und Schwenkhebel ein Kolben und Zylinder aufweisender Kraftgeber angeordnet ist, dessen auf der einen Seite des Kolbens befindlicher, erster Druckraum über ein Schaltventil wahlweise mit einer ersten Druckmittelquelle wählbaren Drucks oder dem Behälter verbindbar ist. Ein solcher Kraftgeber vermag in der einen Stellung des Schaltventils eine ausreichende Kompensationskraft auf den Schwenkhebel auszuüben. In der anderen Stellung des Schaltventils sinkt der Schwenkhebel unter dem Einfluß des Walzengewichts selbsttätig in die Abstell-Position.
- Insbesondere kann die Verbindungsleitung zwischen Schaltventil und erstem Druckraum zwei parallele Abschnitte aufweisen, von denen der eine durch den Kolben gesperrt wird, wenn dieser einen Teil seines Wegs von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurückgelegt hat, und von denen der andere mit einer Drossel versehen ist. Jede Mittelwalze vollführt daher bei Abstellen zunächst eine schnelle Trennbewegung, weil des Druckmittel über beide parallelen Abschnitte abströmen kann. Jedoch wird vor Erreichen des die Ruhestellung bestimmenden Anschlages eine Bremsung durchgeführt.
- Günstig ist es auch, daß der auf der anderen Seite des Kolbens befindliche, zweite Druckraum mit einer zweiten Druckmittelquelle, die einen geringeren Druck führt als die erste Druckmittelquelle, verbunden ist. Diese zweite Druckmittelquelle sorgt zusätzlich für ein rasches Abstellen. Sie hat aber im Normalbetrieb die Aufgabe, den Kolben sicher in der gewählten Position zu halten.
- Bei Verwendung einer Druckflüssigkeit kann der erste und/oder zweite Druckraum je mit einem Druckspeicher verbunden sein. Auf diese Weise können Schwingungen, wie sie bei Kalandern häufig auftreten, z.B. in Folge von Unwuchten, gedämpft werden.
- Darüber hinaus können auch Leitwalzenlager an den Schwenkhebeln befestigt sein. Diese werden ebenfalls mit den Lagerblöcken der Schwenkhebel in der Höhe verstellt. Sie behalten daher ihre einmal gewählte Position mit Bezug auf die Walzen bei.
- Vorteilhaft ist es, wenn die Befestigungsstelle der Hängevorrichtung und das Walzenlager für die oberste Walze ortsfest am Gestell vorgesehen sind. Dies führt zu einem Kalander mit - unter gegebenen Verhältnissen - geringer Bauhöhe und mit einem einfachen Aufbau. Denn man benötigt keine hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten zur Belastung der obersten Walze. Und die Hängevorrichtung kann unmittelbar am Gestell angebracht werden; es braucht daher keine Befestigung am Walzenlager für die oberste Walze vorgesehen zu sein.
- In weiterer Ausgestaltung ist dafür gesorgt, daß die Walzenlager für die unterste Walze auf hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten abgestützt sind, deren Druckraum je über eine Schnellabsenk-Ventilanordnung entleer bar ist. Die Abstützung kann in einer durch einen mechanischen Anschlag oder durch eine Positionsregelung vorgegebenen Lage erfolgen. Durch das Schnellabsenken, wie es an sich bekannt ist (DE-PS 28 45 055), kann bei einem Fehler sehr rasch eine Walzentrennung vorgenommen werden.
- Insbesondere können die Schnellabsenk-Ventilanordnungen und die Schaltventile gleichzeitig betätigbar sein. Während des schnellen Absenkens der untersten Walze werden daher auch die Mittelwalzen voneinander und von der obersten Walze getrennt.
- Günstig ist es ferner, daß die unterste und/oder die oberste Walze eine zonensteuerbare Deformationsregelwalze ist. Dies in Verbindung mit der Beibehaltung der Lage der Walzenspalte und der Verhinderung der Durchbiegung der Mittelwalzen durch die Kompensatoren führt zu einer außerordentlich präzisen Bearbeitung der durchlaufenden Materialbahn aus Papier, Kunststoff o.dgl., auch wenn Walze mit unterschiedlichem Durchmesser eingesetzt werden.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Kalanders in Betriebsstellung,
- Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Kalanders mit getrennten Walzen,
- Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Schwenkhebellagerung,
- Fig. 4 eine Teilseitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform.
- Fig. 5 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform des Schwenkhebels.
- Fig. 6 eine schematische Darstellung zweier Schwenkhebel mit zugehörigen Kompensatoren und
- Fig. 7 schematisch einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3.
- Bei dem Kalander der Fig. 1 bis 3 weist ein Gestell 1 zwei seitliche Ständer 2 und einen Stapel 3 auf fünf übereinander angeordneten Walzen auf, nämlich drei Mittelwalzen 4, 5 und 6, einer untersten Walze 7 und einer obersten Walze 8. Die Mittelwalzen 4 und 6 tragen einen elastischen Bezug, der von Zeit zu Zeit abgedreht werden muß. Die übrigen Walzen haben einen Stahlmantel. Die unterste Walze 7 wird durch einen Mantel gebildet, der von einem drehfest gehaltenen Träger 9 durchsetzt und durch hydrostatische Lagerelemente 10 abgestützt ist.
- Er bildet eine zonengesteuerte Deformationsregelwalze. In gleicher Weise ist die oberste Walze 8 eine zonengesteuerte Deformationsregelwalze, die einen Walzenmantel besitzt, welcher von einem drehfest gehaltenen Träger 11 durchsetzt und durch hydrostatische Lagerelemente 12 belastet ist. Im Betrieb ergeben sich vier Arbeitsspalte 13, 14, 15 und 16, die symmetrisch zur vertikalen Mittelebene 17 angeordnet sind. Die zu behandelnde Papierbahn wird durch die Spalte 13 bis 16 hindurch geführt und über Leitrollen 18, 19 und 20 umgelenkt.
- Der Träger 9 der untersten Walze 7 ist an beiden Enden je in einem Walzenlager 21 drehfest gehalten, das an einer Führung 22 des Ständers 2 vertikal verschiebbar ist. Jedes Walzenlager 21 wird durch die Stange 23 des Kolbens 24 einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 25 abgestützt, deren Zylinder 26 auf einem Fuß 27 des Ständers 2 ruht. Der Gesamthub des Kolbens 24 ist so bemessen, daß er die unterste Walze 7 so weit anheben kann, daß er auch dann, wenn die Mittelwalzen bis auf ihren Kleinstdurchmesser abgedreht sind, noch die Walzenspalte zu schließen vermag. Umgekehrt muß auch im Neuzustand der Walzen eine Abwärtsbewegung möglich sein, die eine Schnelltrennung aller Walzen ermöglicht.
- Der untere Druckraum 28 ist über eine Leitung 29 mit einer Ventilanordnung 30 verbunden, die mit einer Druckflüssigkeitsquelle 31 und einem Behälter 32 in Verbindung steht. Die Ventilanordnung 30 hat zum einen eine Schnellabsenk-Funktion, wie sie beispielsweise aus DE-PS 28 45 055 bekannt ist. Sie spricht an, wenn ein Fehler auftritt und läßt die Druckflüssigkeit im Druckraum 28 anfänglich sehr rasch und dann mit zunehmender Drosselung in den Behälter 32 abfließen. Zum andern besitzt die Ventilanordnung 30 eine Druckregel-Funktion, mit der die Lage der untersten Walze 7 festgelegt werden kann. Zu diesem Zweck gibt es einen Regler 33, dem einerseits die Ist-Lage der untersten Walze 7 von einem Wegaufnehmer 34, beispielsweise einem Ultraschall-Wegmeßsystem, und dem andererseits ein Sollwert von einem Sollwertgeber, hier einem Rechner 35, zugeführt wird. Dem Rechner können über Eingänge 36 alle für den Betrieb wesentlichen Daten eingegeben werden. Er hat noch weitere Aufgaben in Verbindung mit der Positionierung der Mittelwalzen, wie es später noch erläutert wird.
- Bei der obersten Walze 8 ist der Träger 11 drehfest an Walzenlagern 37a gehalten, die fet an den Ständern 2 angebracht sind.
- Die Zapfen der Mittelwalze 4 ruhen in Walzenlagern 37, die an Schwenkhebeln 38 befestigt sind. Diese sind um Zapfen 39 schwenkbar an Lagerblöcken 40 gehalten, welche in einer vertikalen Führung 41 des Gestells 1 verstellbar angeordnet sind. Am Lagerblock 40 ist ein Stützarm 42 angebracht, der einen Kompensator 43 in der Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit trägt. Im Betrieb übt der zugehörige Stößel 44 eine Kraft auf den Schwenkhebel 38 aus, so daß vom Walzenlager 37 möglichst keine Biegekräfte auf die Walze 4 übertragen werden, also die überhängenden Teile dieser Walze und das Gewicht der Leitwalze 18, die ebenfalls am Schwenkhebel 38 befestigt ist, keinen Einfluß auf die Durchbiegung der Walze 4 haben. Außerdem befindet sich im Kompensator 43 ein Anschlag, der bei der Mittelwalze 4 einen Schwenkweg x, bei der Mittelwalze 5 einen Schwenkweg 2x und bei der Mittelwalze 6 einen Schwenkweg 3x zuläßt, wie dies in Verbindung mit Fig. 6 noch näher erläutert wird. Die Lagerung der Mittelwalzen 5 und 6 geschieht in der gleichen Weise wie die Lagerung der Mittelwalze 4.
- Alle Lagerblöcke 40 werden von einer Hängevorrichtung 45 gehalten, die nach Art einer geteilten Hängespindel ausgebildet ist. Jedem Schwenkhebel 38 ist ein Abschnitt 46, 47 bzw. 48 zugeordnet. Ein oberster Abschnitt 49 ist auf einer Stützfläche 50 des Gestells 1 drehfest gehalten. Die Abschnitte 46, 47 und 48 können je für sich gedreht werden. In Folge gegensinnig verlaufender Gewindeabschnitte lassen sich die Lagerblöcke 40 in der Höhe verstellen, wie dies in Verbindung mit Fig. 7 noch näher erläutert wird.
- Zur Verstellung der Abschnitte 46, 47 und 48 dienen Ausgangssignale 51 des Rechners 35, dem außerdem der Istwert der Lage des untersten Lagerblocks 40 mit Hilfe eines Wegaufnehmers 52, beispielsweise ebenfalls einem Ultraschall-Wegmeßsystem, zugeführt wird. Wenn eine Mittelwalze ausgetauscht und durch eine Walze anderen Durchmessers ersetzt wird, erhält der Rechner an seinen Eingängen 36 eine entsprechende Eingabe. Hieraus wird automatisch berechnet, welche Lage der zugehörige Lagerblock 40 und gegebenenfalls andere Lagerblöcke haben müßten, so daß sich an den Ausgängen 51 die entsprechenden Signale einstellen. Wie die Verstellung im einzelnen erfolgen kann, ergibt sich beispielsweise aus Fig. 7.
- Die Leitwalzen 18, 19 und 20 sind an den Schwenkhebeln 38 gelagert. Da sie beim Anstellen der Walzen mitverschwenkt werden, ändert sich die Spannung der Materialbahn während des Anstellens nicht.
- Im Normalbetrieb haben die Walzen die Stellung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn in der Papierbahn ein Fehler auftritt oder die Walzen aus einem anderen Grund abgestellt werden sollen, wird die Kolben-Zylinder-Einheit 25 entlastet. Alle Schwenkhebel 38 werden unter dem Einfluß des Walzengewichts so weit im Uhrzeiger-Gegensinn verschwenkt, bis der weitere Schwenkweg durch einen Anschlag begrenzt wird. Bei den in Fig. 1 angegebenen Bemessungen des Schwenkweges haben dann die einzelnen Walzen 8, 4, 5 und 6 jeweils einen Abstand x voneinander, während der Abstand zwischen den Walzen 6 und 7 auf einen beliebigen Wert a einstellbar ist.
- Zum Walzenwechsel wird der Durchmesser der im Austausch einzusetzenden Walze in den Rechner 35 eingegeben. Alsdann wird der zugehörige Lagerblock 40 so weit verstellt, daß er in der Höhe wieder der Arbeitslage der Achse der eingesetzten Walze entspricht. Gegebenenfalls muß auch noch ein darunter befindlicher Lagerblock 40 verstellt werden. Die Verstellung erfolgt zweckmäßigerweise bei zusammengefahrenem Walzenspalt, weil dann die Kippbelastung und Klemmneigung der Lagerblöcke 40 am geringsten ist. Die Verstellung muß für den Einbau größerer Walzen vor dem Walzenwechsel erfolgen und für den Einbau kleinerer Walzen nach dem Walzenwechsel.
- Fig. 3 zeigt, wie die Führung 41 seitlich im Ständer 2 ausgebildet ist. Der Schwenkzapfen 39 ist hohl und von einer lediglich angedeuteten Antriebswelle 53 durchsetzt, die mit einem Antriebsmotor 54 verbunden ist und den Abschnitt 46 der Hängevorrichtung 45 in Drehung zu setzen vermag, was zu einer Höhenverstellung des Lagerblocks 40 führt (vgl. Fig. 7). Der Motor 53 kann beispielsweise ein Impuls-betriebener Schrittmotor sein. Jeder Impuls entspricht einem vorgegebenen Höhenschritt. Durch Zählung der Impulse im Rechner 35 ist die genaue Lage des Lagerblocks 40 registriert.
- Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform. Entsprechende Teile werden mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Unterschiedlich ist es im wesentlichen, daß der Kompensator 143 zwischen dem Walzenlager 137 und dem Schwenkzapfen 139 am Schwenkhebel 138 angreift. Der Stößel 144 ist im entlasteten Zustand gezeigt, in dem er an seinem Anschlag anliegt. Der Schwenkhebel 138 kann daher beim Abstellen der Walzen um den Schwenkweg x absinken.
- Bei der Ausführungsform der Fig. 5 werden um 200 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Hier umgreift der Schwenkhebel 238 den Ständer 202 nach Art einer Gabel mit zwei Armen 255 und 256. Demzufolge kann der Schwenkzapfen 239 zu beiden Seiten des Lagerblocks 240 in ein Schwenklager greifen. Der Arm 255 trägt die Leitwalze 219. Der Arm 256 wirkt mit dem Kompensator 243 zusammen. Die Führung 241 befindet sich auf der der Walze 205 abgewandten Seite des Ständers 202. Der Abschnitt 247 der Hängevorrichtung kann wiederum durch eine Antriebswelle 253 mittels eines Schrittmotors 254 verstellt werden.
- In Fig. 6 sind nähere Einzelheiten des Kompensators und seiner Ansteuerung veranschaulicht. Die Lage des Kompensators entspricht derjenigen der Fig. 4. Es werden daher mit 100 beginnende Bezugszeichen benutzt. Der Kompensator 143 besteht aus einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben 157, welcher den Stößel 144 trägt, und einem Zylinder 158. Der Kolben 157 kann nach einem Weg x mit einem Anschlag 159 zusammenwirken, um den Schwenkweg des Schwenkhebels 138 zu begrenzen. Der Kompensator 143a für den die Mittelwalze 105 tragenden Schwenkhabel hat den gleichen Aufbau. Lediglich der Verschiebeweg bis zum Erreichen des Anschlags beträgt 2x.
- Der unter dem Kolben 157 befindliche Druckraum 160 steht über eine Leitung 161 mit einem elektromagnetisch betätigbarem Schaltventil 162 in Verbindung. Im nicht erregten Zustand wird der erste Druckraum 160 mit dem Behälter 132 verbunden. Im erregten Zustand dient ein Druckreduzierventil als Druckflüssigkeitsquelle 163 wählbaren Drucks, die von einer Pumpe 131 versorgt wird. Diese Pumpe ist - über entsprechende Schaltventile 162a und Druckreduzierventile 163a - auch für den Druck im ersten Druckraum 160a des Kompensators 143a und gegebenenfalls noch weiterer Kompensatoren verantwortlich. Der über dem Kolben 157 befindlichen zweiten Druckräumen 164, 164a wird über Leitungen 165, 165a von einer gemeinsamen Druckflüssigkeitsqulle 166, hier wiederum ein Druckreduzierventil, die auf einem geringeren Druck als die Druckflüssigkeitsquelle 163, 163a eingestellte ist, mit Druckflüssigkeit versorgt. Aus Gründen der Schwingungsdämpfung sind in den Zuleitungen zu den beiden Druckräum 160 und 164 Druckspeicher 167 bzw. 167a und 168 vorgesehen.
- Die Leitung 161 besitzt zwei parallele Abschnitte 169 und 170. Die Mündung des Abschnitts 169 wird vom Kolben 157 übersteuert, wenn dieser sich abwärts bewegt. In den Abschnitt 170 ist eine einstellbare Drossel 171 geschaltet.
- Wenn beim Abstellen der Walzen das Schaltventil 162 in den veranschaulichten, nicht erregten Zustand umgeschaltet wird, sinkt der Kolben 157 zunächst rasch ab, was eine rasche Walzentrennung ermöglicht. Sobald der Abschnitt 169 abgesperrt ist, erfolgt eine mittels der Drossel 171 einstellbare Bremsung der Bewegung, so daß das Auftreffen auf den Anschlag 159 ohne Schläge und Stöße erfolgt. Der Befehl zum Schalten des Schaltventils 162 wird gleichzeitig mit dem Befehl an die Ventilanordnung 30 zum Absenken des Kolbens 24 gegeben.
- Bei der Darstellung der Fig. 7 handelt es sich um einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3. Es ist ersichtlich, daß der Abschnitt 46 der Hängevorrichtung 45 am oberen Ende ein Außengewinde 72 und am unteren Ende ein Innengewinde 73 aufweist. Außerdem besitzt der Abschnitt eine Stützfläche 74 zum Abstützen einer Schulter 75 des Lagerblockes 40. Die Antriebswelle 53 ist mit einer Schnecke 76 versehen, die in ein Schneckengewinde 77 des Abschnitts 46 eingreift. Wenn daher der Motor 54 die Schnecke 76 schrittweise antreibt, dreht sich auch der Abschnitt 46 entsprechend. Das Außengewinde 72 greift in ein Innengewinde 78 am Abschnitt 49, das Innengewinde 73, das zum Außengewinde 72 gegenläufig ist, greift über ein Außengewinde 72a des darunter liegenden Abschnitts 47. Wird nun der Abschnitt 46 in der einen Richtung gedreht, in der sich das Außengewinde 72 in das Innengewinde 78 einschraubt, so wird der Lagerblock 40 angehoben. Gleichzeitig schraubt sich auch das Innengewinde 73 über das Außen gewinde 72a, so daß auch der Abstand des Lagerblocks 40a zum Lagerblock 40 verkürzt wird. Bei einer Drehung in entgegengesetzter Richtung wird gleichzeitig der Abstand nach oben und nach unten hin vergrößert. Ersetzt man eine Mittelwalze 4 durch eine andere Mittelwalze mit größerem Durchmesser, so braucht lediglich der Abschnitt 46 vom Motor 54 her nach unten abgesenkt zu werden. Dann ist gleichzeitig dafür gesorgt, daß auch die Mittelwalze 5 die richtige neue Lage erhält.
- Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielerlei Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So läßt sich die Schwenkhebellagerung der Mittelwalzen auch anwenden, wenn die oberste Walze höhenverstellbar ist, wenn eine fest gelagerte Walze inmitten des Stapels vorgesehen ist oder wenn eine größere Zahl von Mittelwalzen vorhanden ist. Die Position der Lagerblöcke 40 kann auch durch Positionsmelder überwacht werden. Statt der beschriebenen hydraulischen Betätigung kann auch zumindest bei den Kompensatoren eine pneumatische Betätigung vorgesehen werden.
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