Walzenspalteinstellvorrichtung

Abstract

 Bei Walzenspalteinstellvorrichtungen für Walzenpaare (101, 102) eines Walzengerüstes mit Stellelementen (131, 131′, 133, 133′, 134, 135, 136) und Stützelementen (141, 141′ 143), wie sie beispielsweise zur Beschichtung von Kunst­stoff-Folien oder Metallbändern mit Stoffen, die nicht oder nur mässig auf den Dosierwalzenspalt zurückwirken, gebräuchlich sind, sollen jene mechanischen, die Schicht­dickengenauigkeit beeinträchtigenden Störungen eliminiert werden, die von "äusseren" Störquellen, etwa von Lagerfeh­lern und Ständerkopplungen herrühren, wie auch solche, die durch "innere" (systemimmanente) Walzenbiegekräfte zufolge der in einer radialen Stellebene und einer mit ihr korre­spondierenden radialen Stützebene positionierten Stell- und Stützelemente verursacht werden.
Dies gelingt mit Hilfe von an den Walzenzapfen (121, 122) von "äusseren", dem Ständer und den Antrieben zugehörigen Konstruktionsteilen unabhängig geführten Halbschalen-La­gern (131, 131′, 141, 141′), mit an den Walzenzapfen (121, 122) beidseitig spielfrei angreifenden Stell- und Stütz­kräften der Stellelemente (133, 134, 135, 136, 133′) und Stützelemente (143) in einer zu den Walzenachsen recht­winkligen gleichen radialen Ebene.
Darüber hinaus bietet diese Anordnung u.a. die Möglichkeit eines vorteilhaften Einbaus einer in der Stelleinheit (134, 135) zentrisch geführten Walzenabstandsmesseinrichtung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Walzengerüst mit mindestens zwei miteinander korrespondierenden, relativ zueinander in beidseitigen Lageranordnungen beweglich geführten Wal­zen, wobei eine Walze, zwecks Einstellung des sich erge­benden Walzenspaltes, gegenüber der anderen mittels einem Stellmechanismus verschiebbar ist.

[0002] Verfahren zur Lösung jener Aufgabe - wie sie sich bei­spielsweise beim Betrieb einer Folien-Beschichtungsma­schine zur Verarbeitung nicht-reaktiver Stoffe, wie Lak­ke u. dgl stellt - sind aus der EP-A2-0242783 bekannt. Eine nach Massgabe jener Vorschläge ausgebildete autonome Walzenspalt-Einstellvorrichtung eliminiert den bei kon­ventionellen Maschinen die Walzenspaltgenauigkeit beein­trächtigenden Radialschlag der Laststützlager-Innenringe. Infolge einer gewissen Hebelwirkung der im Kraft- und Formschluss-Verbund auf die Walzenzapfen wirkenden Stell- und Stützelemente kann dabei u.U. ein Walzenbiegemoment erzeugt werden, das die Walzenspalt-Parallelität nachtei­lig beeinflusst.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung zur Walzenspalteinstel­lung eines Walzenpaares mit Hilfe von Stell- und Stützele­menten ist es, Walzenbiegemomente zu vermeiden. Das Prinzip der Erfindung wird anhand von Zeichnungen schematisch und detailliert beschrieben, wobei sich die Darstellungen und Erläuterungen (mit Ausnahme von Fig. 3) jeweils auf eines der beidseitig nahezu identisch ausge­führten Walzenenden beschränkt. Es stellen dar

Fig. 1 ein konventionelles Verfahren zur Dosierwalzen­spalt-Einstellung eines Auftragswerkes;

Fig. 2 einen kraft- und formschlüssigen Walzenverbund mit Hilfe autonom gelagerter Stell- und Stützele­mente gem. EP-A2-242783;

Fig. 3 ein Schema der Walzenachsen-Biegelinien bei einer Geräteanordnung gemäss Fig. 2;

Fig. 4 eine Anordnung und das Prinzip einer biegemoment­freien Walzen-Stell/Stützeinheit;

Fig. 4a eine Schnitt-Seitenansicht j-j der Anordnung gem. Fig. 4 mit Darstellung der gemeinsamen Symmetrie- und Stell/Stützachsen y-y und s-s;

Fig. 4b eine für grosse Stellwege (Walzenspalte) mit äu­sserem Stellkraftangriff ausgebildete Anordnung der Stellelemente;

Fig. 5 ein detailliertes Ausführungsbeispiel einer Kom­pakt-Stell/Stützeinheit;

Fig. 6 eine Variante eines Stützelement-Details mit ei­ner Kraftmessdose;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Walzenspalt-­Regelkreises mit Hilfe von drei alternativen Ist­wertgebern.

[0003] In einem gemäss Fig. 1 mit einer Dosierwalze 101, einer Auftragswalze 102 sowie einer Schichtübertragungswalze 103 ausgestatteten Auftragswerk einer Folienbeschichtungsanlage wird der Beschichtungsstoff aus einer sich über die Bal­len- bzw Beschichtunsbreite der Anlage erstreckenden Speisewanne 105 an den Dosierwalzenspalt herangetragen und über das Walzensystem kontinuierlich zur Folie 106 transportiert. Der für die Schichtdicke massgebende Wal­zenspalt oberhalb der Speisewanne 105 wird dabei mit Hil­fe der am Ständerrahmen 107 mit dem Stehlager 107′ 1 fixier­ten Auftragswalze 102 und der auf einem Last-Stützlager 108 am Ständer 107 frei beweglich geführten Dosierwalze 101 gebildet. Die Grösse des Walzenspaltes bzw. die Dicke des zur Folie transportierten mehr oder minder konsistenten Stoffes lässt sich mit Hilfe einer am Lagerschlitten 109 angelenkten Schraubenspindel 110 und einer am Ständer 107 montierten, aus Mutter 111 und Gabelbock 112 bestehenden Stellvorrichtung justieren.
Wie die Anordnung nach Fig. 1 unschwer erkennen lässt, wirken sich u.a. die Innenring-Toleranzen der Radiallager 108, 107′, selbst bei solchen in spielfrei verspannter Ausführung, voll auf die Walzenspaltgenauigkeit aus. Demgegenüber ist gemäss Fig. 2 der durch das Walzenpaar 101, 102 gebildete Walzenspalt und der durch den mit den Walzenachsen 101′, 102′ definierte Walzenachsenabstand dank den kraft- und formschlüssigen, gegenseitig verspann­ten Verbindungselementen einer Stell- und Stützeinrichtung 113, 114, 115, 116 von Störungen unbeeinflusst, die z.B. durch Ungenauigkeiten der Walzenstützlager 107′, 108 in Fig. 1 und/oder durch von den Spindelkupplungen auf die Walzenzapfen ausgeübten Auslenkungen verursacht werden. Während dabei in der Stellebene z-z des Walzenpaares die aus dem Kolbenstangenlager 115 und dem Zylinderblocklager 116 bestehende Walzenstelleinheit den Walzenspalt betriebs­mässig gegen null führt, wirkt ihr die Stützeinheit, be­stehend aus dem Stützlagerpaar 113, 113′ mit Druckschrau­ben (Federelementen) und Einstellgetriebegehäuse 114, in der Stützebene x-x entgegen.
Zufolge der in den Ebenen x-x und z-z an den Walzen 101, 102 angreifenden Stütz- und Stellkräfte werden die Walzen­ zapfen in gewissem Ausmass auf Biegung beansprucht, was im allgemeinen unerwünscht ist.
In Fig. 3 sind jene, durch die Anordnung der Stell- und Stützelemente gemäss Fig. 2 generierten Biegelinien der Walzenachsen 101′, 102′ überspitzt dargestellt. Es leuch­tet ein, dass das Mass für solche unvermeidbaren Walzen­durchbiegungen von dem Abstand zwischen x-x und z-z sowie von den Grössen für Stellkraft und Zapfen-Widerstandsmo­ment abhängt.
Fig. 4 zeigt eine neuartige Placierung der vorerwähnten Stell/Stützeinheiten, die durch eine in einer gemeinsamen radialen Ebene y-y der Walzenzapfen liegenden Anordnung in der Art einer sich wechselseitig durchdringenden Kon­struktion der Stell- und Stützelemente gekennzeichnet ist. Die Walzenzapfen 121, 122 der Dosier- und Auftragswalze 101, 102 werden auch hierbei in bekannter Weise mit Hilfe einer Stell- und Stützeinheit gefasst und autonom geführt. Konstruktiv besteht die Stelleinheit im wesentlichen aus der Lagerhalbschale 131, 132 mit vier von ihr gehaltenen und geführten Ankerschrauben 133 und dem damit verbundenen Stellzylinderblock 134 nebst dem Stellkolben 135 und der Kolbenplatte 136 sowie den an ihr gleichartig angeschraub­ten identischen Ankerschrauben 133′ der Gegenseite, die ebenfalls mit Hilfe einer identischen Lagerhalbschale 131′ den Stellkraftkreis über den jenseitigen Walzenzapfen 122 der Auftragswalze 102 schliesst. Der dergestalt konzipier­ten Stelleinheit wirkt die zwischen den Walzenzapfen 121, 122 eingebaute Stützeinheit entgegen; die im wesentlichen aus dem anderen, auf der "inneren" Gegenseite der Zapfen 121, 122 angeordnetem spielfreiem Lagerhälftenpaar 141, 141′ und den Druckfederstäben 143 besteht.
Ein Schnittbild j-j Fig. 4a der Stell/Stützelemente gemäss Fig. 4 macht deutlich, dass die Stell- und Stützelemente der Konstruktion derart ineinander gekammert und zwangsge­führt sind, dass ihre mittig zentrierten Stell- bzw. Stütz­kräfte stets in der gleichen radialen Ebene y-y der Walzen­zapfen 121, 122 angreifen. Demzufolge ist das Stell/Stütz­ system nach Fig. 4/4a sowohl radial, als auch axial als vollständig autonom anzusprechen; "äussere" (auf den Stän­der) oder "längs" 11 (auf die Walzenachsen) wirkende Kräfte oder Momente werden hierbei nicht erzeugt.
Eine Variante der in Fig. 4/4a dargestellten und erläuter­ten Anordnung des aus Stell- und Stützeinheiten bestehen­den Walzenverbundsystems zeigt Fig. 4b. In funktionell gleicher Weise wie zuvor werden auch in dieser Gerätean­ordnung die Walzenzapfen 121, 122 mit Hilfe der Druckfe­dern 143 in Verbindung mit dem Lagerhalbschalenpaar 141, 141′ auseinander gegen die Stelleinheit 131, 131′, 133, 134, 135, 136 gedrückt und, wie im Fall von Fig. 4/4a mit Hilfe einer Regelpumpe 138 als Druckwaage wirkend, der Walzenspalt eingestellt.
Wie das Konzept gemäss Fig. 4b erkennen lässt, ermöglicht eine solche ausserhalb des (inneren) Walzenzapfenbereiches angeordnete Stelleinheit 133, 134, 135, 136 eine allenfalls sehr grosse Walzenspalteinstellung, die in bestimmten Fäl­len nicht zuletzt im Hinblick auf einen unerlässlichen SPALT-NOT-AUF-Betrieb der Maschine von Bedeutung sein kann.

[0004] In Fig. 5/5a ist ein Ausführungsbeispiel einer kompakten biegemomentfreien Stell/Stützeinheit mit integrierter Weg­messeinrichtung für eine Walzenzapfenabstandsmessung sowie (alternativ) eine Druckmessdose für eine Stellkraftmessung dargestellt.
Gegenüber den in der Prinzipdarstellung (Fig. 4/4a) verwen­deten vier Druckfederstäben 143 wird hier ein Stützsystem als statisch bestimmtes 'Dreibein' dergestalt ausgebildet und angeordnet, dass die einzelnen Druckfederstäbe 143, 143′, 143˝ die gleichen spezifischen Stützmomente [=Stütz­abstand vom Zentrum x Federsteife] aufweisen. Ferner ist der Stellkolben 135 des Stellzylinderblocks 134 hohl aus­gebildet und übernimmt derart zwei Aufgaben, nämlich jene eigentliche als Stellglied sowie eine zweite zur Führung einer Wegmesseinrichtung 161, 162, 163, 164, 165. Ein im Kolben 135 frei und von dessen Stellrichtung unabhängig mit Hilfe von einem Längslager 139 in einem Stösselgehäu­se 162 eingebetteter und geführter Wegtaster 161 stützt sich mittels einer Druckfeder 163 und Anschlägen 164, 165 an den an den Walzenzapfen spielfrei gelagerten Stützlager-­Halbschalen 151, 151′ ab.
Dank einer solchen Messanordnung kann der Walzenabstand bzw. (bei zentrisch geschliffenem Walzenballen) der ihm propor­tionale Walzenspalt in zuverlässiger Weise gemessen oder mit Hilfe einer Regeleinrichtung - bestehend aus Soll/Ist­wert-Vergleicher 167, 168 und Servoventil 130 - geregelt werden; siehe Fig. 7. Für weniger hohe Ansprüche an die Schichtdickengenauigkeit lässt sich - wie in Fig. 4 ange­deutet - eine ventilfreie, mit Hilfe einer Regelpumpe 138 praktizierte Stellkraftregelung anwenden.
Eine präzisere Stellkraftregelung wird sich indes eines ge­eigneten Servoventils 130, einer Druckmesseinrichtung 166 und eines Vergleichers 167, 168 bedienen, wie in den Fig.5 und 7 angedeutet ist.
Eine im übrigen meistens erforderliche mechanisch/elektri­sche (Null-) Kalibrierung des Walzenspaltes mit Hilfe der distanzbestimmenden Stützeinheit - deren Kennlinie (im Hooke'schen Bereich) im wesentlichen durch die Steifigkeit der Druckfederstäbe 143, 143′, 143˝ vorgegeben ist - lässt sich in einfacher Weise gemäss Anordnung nach Fig. 5 mit Hilfe einer feingängigen Justiereinrichtung 145 bewerkstelligen. Für eine betriebsmässige Walzenspaltregulierung sind in Fig.6 und 7 weitere Mess- und Regelelemente skizziert bzw.schema­tisch dargestellt. Während in Fig.7 dem Vergleicher 167 ein Sollwertgeber 168 zugeordnet ist, stehen als Istwertgeber drei alternative Aufnehmer zur Verfügung, nämlich je einer für eine Walzenabstandsmessung 161 und Stelldruckmessung 166 sowie als weitere Variante eine Stellkraftmessung mit Hilfe einer Kraftmessdose 147.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, stützen sich, im Fall einer Stellkraftregelung, die Druckfederstäbe 143 mittelbar mit Hilfe einer Zwischenplatte 146 über die Kraftmessdose 147 an der Stützlager-Halbschale 141′ ab.

Ansprüche

1. Walzenspalteinstellvorrichtung eines Walzengerüstes mit auf den Walzenzapfen (121, 122) gelagerten, gegen­einander wirkenden Walzenstell- und Stützelementen auf jeder Walzenseite, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (133, 134, 135, 136, 133′) sich zwischen - bezogen auf den Walzenspalt - aussenliegenden Stell­lager-Halbschalen (131, 131′) und die Stützelemente 143 sich zwischen innenliegende Stützlager-Halbschalen 141, 141′) der Walzenzapfen (121, 122) jeder Walzenseite derart abstützen und geführt sind, dass die erzeugten Stell- und Stützkräfte in der selben, zu den Achsen der Walzen (101, 102) rechtwinkligen Ebene (y-y) wirken.

2. Walzenspalteinstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei auf die zentrische Stellachse (s-s) bezogenen Stützelemente (143, 143′ 143˝) die glei­chen spezifischen Stützmomente [ = Stützabstand x Feder­steife] aufweisen.

3. Walzenspalteinstellvorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft/Weg-Kennlinie mindestens eines der federnden Stützelemente (143) mit Hilfe einer Justiereinrichtung (145) einstellbar ist.

4. Walzenspalteinstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemen­te (143, 143′, 143˝) durch Längsführungen (144) in dem Stellelement (134) gehalten und geführt sind.

5. Walzenspalteinstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkraft eines Stellzylin­ders (134, 135) durch eine Pumpe (138) mit einstellba­rem Förderdruck erzeugt wird.

6. Walzenspalteinstellvorrichtung nach einem der Ansprü­che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines rohrförmigen Stellkolbens (135) und eines Längslagers (139) eine axial frei beweglich geführte Wegmessein­richtung, bestehend aus Stösselgehäuse (162), Druckfe­der (163) und Wegmessgerät (161), mit Hilfe von An­schlägen (164, 165) an den Stützlager-Halbschalen (151, 151′) abgestützt ist.

7. Walzenspalteinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelldruck eines Stellzylinders (134, 135) mit Hilfe eines Druck­aufnehmers (166) gemessen und mittels einer Regelein­richtung (167, 168, 130) geregelt ist.

8. Walzenspalteinstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkraft der Stützelemente (143) mit Hilfe einer zwischen einer Stützplatte (146) und einer Stützlager-Halbschale (141′) angeordneten Kraftmessdose (147) gemessen und unter Mitwirkung eines Reglers (167, 168) und eines Regelven­tils (130) eingestellt wird.

Zeichnung