Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Anpresskraft einer Anpresswalze an eine Warenführungswalze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Anpresskraft bei einer mit einer drehangetriebenen Warenführungswalze zusammenwirkenden, drehbeweglich gelagerten Anpresswalze.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kolben-Zylindereinheit zur Regelung der Anpresskraft bei einer mit einer drehangetriebenen Warenführungswalze zusammenwirkenden
Anpresswalze.
Die Behandlung bahnförmiger Ware, z.B. bahnförmiger thermoplastischer oder metallischer Folie, erfolgt unter anderem in Anlagen mit drehangetriebenen Warenführungswalzen. Derartige Warenführungswalzen wirken mit Anpresswalzen zusammen, um einerseits insbesondere zu verhindern, dass Luft zwischen den Warenführungswalzen und der bahnförmigen Ware eingeschlossen wird und um andererseits eine hinreichende Reibung zwischen Walze und Folie zu erhalten. Bei einer thermoplastischen Folie z.B. werden Lufteinschlüsse zwischen der Warenführungswalze und der Anpresswalze dadurch vermieden, dass an dem linienförmigen Auflauf der Folie auf die Warenführungswalze eine mit einem gummierten Walzenmantel ausgestattete Anpresswalze angepresst wird.
Das Anpressen muss über die Breite der Folie, und zwar am Auflauf der Warenführungwalze linear und mit nahezu konstantem Druckniveau der Anpresswalze erfolgen. Bei einem relativ großen Abstand der die Walzen aufnehmenden Lager ist es kompliziert, diese vorgenannte Forderung zu erfüllen, weil zum einen mit zunehmendem Lagerabstand die Durchbiegung der Walze zunimmt und zum anderen die aufgebrachte Anpresskraft dazu führt, dass der lineare Kontakt der Walzen über die Warenbreite verloren geht, d.h. die Walzen haben nur noch im Bereich ihrer Enden Berührungskontakt, während im mittleren Bereich keine Anpresskraft erzielt wird. Eine weitere Erhöhung der Anpresskraft führt zu keinem besseren Ergebnis, eher noch zu einer Vergrößerung des Spaltes zwischen den Walzen.
Um diesen störenden Effekt zu vermindern, ist versucht worden, die Anpresswalze in dem Bereich der unerwünschten Durchbiegung zu bombieren. D.h., die Anpresswalze ist im Bereich ihrer Durchbiegung im Durchmesser geringfügig größer als in den Randbereichen. Eine derartige Maßnahme führt dazu, dass im mittleren Bereich der Walze dann die
Umfangsgeschwindigkeit geringfügig höher ist als im nicht bombierten Bereich. Negative
Einflüsse, insbesondere auf die Oberfläche und die Struktur einer insbesondere thermoplastischen Folie sind dadurch nicht ausgeschlossen.
Mit allgemein bekannten Mittel, wie z.B. mit pneumatisch druckbeaufschlagbaren Kolben- Zylindereinheiten, ist versucht worden, die Anpresswalze, deren Gewicht z.B. 1800 kg beträgt, mit der Warenführungswalze in und außer Berührungskontakt zu bringen. Um ein Abheben der Anpresswalze z.B. durch zwei pneumatisch betriebene Kolben- Zylindereinheiten zu erreichen, müssen diese im Durchmesser relativ groß dimensioniert sein. Um eine Anpresskraft von etwa 2700 N aufzubringen, muss der Durchmesser des
Kolbens der Kolben-Zylindereinheit etwa 160 mm betragen. Die Kolben-Zylindereinheit ist dabei mit einem Druck von etwa 0,5 bar zu betreiben.
Es wurde die Feststellung getroffen, dass in diesem Druckbereich allein die Reibung der Kolbenmanschetten ein exaktes Einstellen der Anpresskraft der Anpresswalze an die Warenführungswalze verhindert.
Bei Erhöhung des Arbeitsdruckes auf etwa 3 bar wurden zwar die Reibungskräfte der Kolben-Zylindereinheit überwunden, aber auch gleichzeitig wurde eine unerwünscht hohe Anpresskraft realisiert, die zu den vorgenannten Unzulänglichkeiten führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Einrichtung zu schaffen, mit der eine vorgegebene Soll-Anpresskraft einer mit wenigstens einer pneumatisch betriebenen Kolben-Zylindereinheit an einer Warenführungswalze anlegbare Anpresswalze nicht überschritten wird.
Die Aufgab wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 , 2 und 5 gelöst.
Nach Patentanspruch 1 ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, dass die durch wenigstens eine pneumatisch betriebene Kolben-Zylindereinheit aufgebrachte Anpresskraft FAι der Anpresswalze an der Warenführungswalze als Ist-Anpresskraft gemessen wird und in einer Steuer- oder Regeleinheit mit einer vorgegebenen maximal zulässigen Soll-Anpresskraft FA2 verglichen wird.
Ist die Anpresskraft FAι > FA2 wird in einem direkt oder indirekt auf die Kolben- Zylindereinheit einwirkenden Druckkörper, der mit der Steuer- oder Regeleinheit verbunden ist, eine Kraft erzeugt, die der Anpresskraft FAι solange entgegenwirkt, bis die Anpresskraft FA1 = FA2 ist.
Zur Ausführung des Verfahrens ist gemäß Anspruch 2 eine Einrichtung vorgesehen, wonach wenigstens zwei voneinander beabstandet angeordnete doppelarmige Schwenkhebel um einen gemeinsamen Drehpunkt gelagert sind, wobei an einem Ende der Schwenkhebel eine Anpresswalze drehbeweglich gelagert ist und wobei wenigstens eine Kolben-Zylindereinheit auf die Schwenkhebel wirksam ist, um die Anpresswalze mit der Warenführungswalze in und außer Berührungskontakt zu bringen. Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 ist auf das andere Ende der Schwenkhebel eine der Ist-Anpresskraft FM der Anpresswalze entgegengerichtete Kraft eines stationären, druckbeaufschlagbaren Druckkörpers zum Erhalt der Soll-Anpresskraft F^ wirksam. Der Druckkörper ist dabei ein an sich bekanntes Druckkissen, das mit der Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden ist, in der die Größe der Anpresskraft F^ als Soll-Wert gespeichert ist. Der Druckkörper ist des weiteren mit an sich bekannten Mitteln verbunden, die über eine entsprechende Druckbeaufschlagung eine der Ist-Anpresskraft FAι entgegengerichtete Kraft zum Erhalt der Soll-Anpresskraft FM ausübt.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 ist insbesondere zur Regelung der Anpresskraft bei einer mit einer drehangetriebenen Warenführungswalze zusammenwirkenden Anpresswalze wenigstens eine Kolben-Zylindereinheit vorgesehen, wobei zwischen den kolbenseitigen Zylinderdeckel des Arbeitszylinders und dessen der Kolbenstangenanlenkstelle entgegengesetzten Anlenkstelle des Zylinders ein druckbeaufschlagbarer elastischer Körper eingeordnet ist, der eine der Ist-Anpresskraft FAι der Anpresswalze entgegengerichtete Kraft zum Erhalt der Soll-Anpresskraft FA2 auf die Kolben-Zylindereinheit ausübt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der vorher erwähnten Anlenkstelle und dem Zylinderdeckel des Arbeitszylinders eine aus an sich bekannten Mitteln bestehende Linearführung als Bestandteil des Druckkörpers und der Kolben- Zylindereinheit vorgesehen. Ferner ist der Druckkörper als Druckkissen ausgebildet, das über geeignete Steuermittel mit einer Druckquelle verbunden ist. Darüber hinaus können an geeigneter Stelle der Kolben-Zylindereinheit geeignete Mittel zur Erfassung des der Ist-Anpresskraft FA1 adäquaten Ist-Druckes P1 und des in dem Druckkissen anliegenden Druckes P2 vorgesehen sein. Der Druck P2 ist dabei kleiner als der Ist-Druck P1 und ist adäquat zu dem in der Steueroder Regeleinheit gespeicherten Wert der Soll-Anpresskraft F^.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird in vorteilhafter Weise eine in engen Grenzen haltbare, nahezu konstante Anpresskraft einer Anpresswalze an eine Warenführungswalze über die Länge der Walzen unter Vermeidung von Lufteinschlüssen zwischen der Walzenoberfläche und der Warenbahn erreicht und ferner erfährt die Oberfläche der über die Warenführungswalze geführten Ware keine qualitativen Beeinträchtigungen.
Die Erfindungen werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher dargestellt.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 die schematische Darstellung einer Einrichtung mittels welcher mit einem Druckkissen die Ist-Anpresskraft einer Anpresswalze in Richtung einer vorgegebenen Soll-Anpresskraft beeinflusst werden kann und
Figur 2 eine Kolben-Zylindereinheit mit integralem Druckkissen als alternative Lösung zu der in Figur 1 dargestellten Einrichtung.
Die schematisch dargestellte Einrichtung 1 einer Behandlungsanlage für eine Warenbahn 2 umfasst eine drehangetriebene Warenführungswalze 3 und eine mittels einer Kolben- Zylindereinheit 4 mit der Warenführungswalze 3 in und außer Berührungskontakt bringbaren Anpresswalze 5. Die Anpresswalze 5 ist an zwei einander beabstandet und um einen gemeinsamen Drehpunkt 7 gelagerte Schwenkhebel 6 drehbeweglich gehalten. An jedem walzenseitigen Ende des Schwenkhebels ist an einer Lasche 8 die Kolbenstange 9 der Kolben-Zylindereinheit 4 angelenkt. Das der Kolbenstange 9 abgewandte Ende der Kolben-Zylindereinheit ist maschinenfest angeordnet. Das andere freie Ende des Schwenkhebels 6 steht mit einer von einem ortsfest angeordneten Druckkörper 10, der ein an sich bekanntes Druckkissen ist, über eine vorzugsweise in einem Gleitlager 11 gelagerte Schubstange 12 in Wirkverbindung. In dem Druckkörper 10 oder an einer geeigneten Stelle der Druckleitung 14 ist ein Drucksensor 13 integriert. Der Drucksensor 13 ist signalübertragend mit der Steuer- oder Regeleinrichtung 18 verbunden. Über eine Druckleitung 14 und ein Regelventil 15 ist der Druckkörper 10 an eine Druckquelle 16 angeschlossen.
Eine weitere Signalleitung 19 führt von dem Regelventil 15 zu der Steuer- oder Regeleinrichtung 18.
Über die Druckleitungen 20 und über das Wegeventil 21 ist die Druckquelle 16 mit der Kolben-Zylindereinheit 4 verbunden. Die Kolben-Zylindereinheit 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine doppelt wirkende Einheit.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- oder Regeleinheit 18 ein zur Soll-Anpresskraft FA1 adäquater vorbestimmter Druckwert P2 eingegeben und gespeichert wird. Bei Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit 4 wird über die Druckleitung 20 und das Wegeventil 21 von der Druckquelle 16 Druckmedium unter einem Druck P1 in den kolbenseitigen Zylinderraum geleitet. Daraufhin gelangt die Anpresswalze 5 zur Anlage an die Warenführungswalze 3. Ist die dabei erhaltene Anpresskraft FA1 bzw. der in dem Zylinder aufgebaute Ist-Anpressdruck P1 größer als die Soll-Anpresskraft FA∑ bzw. größer als der Soll-Anpressdruck P2 erzeugt der in dem Druckkörper 10 anliegende Druck eine Gegenkraft zu der Ist-Anpresskraft FAι. Diese Gegenkraft wird daraufhin auf das freie Ende des Schwenkhebels 6 über die Schubstange 12 wirksam, wodurch sich die gewünschte Soll-Anpresskraft FA2 einstellt.
Als eine zu der in Figur 1 dargestellten Einrichtung kann unter Verzicht auf einen stationären Druckkörper 10 und der Kolben-Zylindereinheit 4 eine erfindungsgemäß mit einem Druckkörper 22 ausgestattete, doppelt wirkende Kolben-Zylindereinheit 23 vorgesehen sein, die einen druckbeaufschlagbaren Arbeitszylinder 23a mit einem darin geführten Kolben 23b umfasst, an dessen einer Kolbenfläche eine durch einen ersten Zylinderdeckel 23c nach außen geführte Kolbenstange 23d mit einer ersten Anlenkstelle 25 montiert ist.
In der erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit 23 ist zwischen dem kolbenseitigen Zylinderdeckel 24 und der der kolbenstangenseitigen Anlenkstelle 25 abgewandten Anlenkstelle 26 der druckbeaufschlagbare, elastische Druckkörper 22 vorgesehen, in dem eine an sich bekannte Linearführung 27 für die Kolben-Zylindereinheit 23 integriert ist. Der Druckkörper 22 kann auch hier als Druckkissen ausgebildet sein und einen Druckmittelanschluss 28 sowie einen Drucksensor 29 besitzen.