DE102008026344A1 - Method of operating a calender and calender - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kalanders mit mindestens einem Nip, der durch zwei Nip bildende Elemente begrenzt ist, bei dem man den Nip schließt und die Oberfläche der Nip bildenden Elemente in eine umlaufende Bewegung versetzt.The The invention relates to a method for operating a calender with at least one nip bounded by two nip-forming elements is where you close the nip and the surface put the nip-forming elements in a revolving motion.
Ferner betrifft die Erfindung einen Kalander mit mindestens einem Nip, der durch zwei Nip bildende Elemente begrenzt ist, von denen mindestens eines einen eine Umlaufbewegung erzeugenden Antrieb aufweist.Further the invention relates to a calender with at least one nip, is bounded by two nip forming elements, of which at least having a one-revolution generating drive.
Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit einem Kalander beschrieben, der zur Behandlung einer Papierbahn verwendet wird. Sie ist aber auch dann anwendbar, wenn in dem Kalander andere Bahnen behandelt werden, beispielsweise Kartonbahnen.The Invention will be described below in connection with a calender, which is used to treat a paper web. but she is applicable even if treated in the calender other tracks be, for example, board webs.
Die Nip bildenden Elemente sind vielfach als zylindrische Walzen ausgebildet. Sie können aber auch als Schuhwalzen oder als Metallband ausgebildet sein. Der Einfachheit halber erfolgt die nachfolgende Erläuterung am Beispiel von Walzen für die Nip bildenden Elemente.The Nip-forming elements are often formed as cylindrical rollers. But they can also be used as shoe rollers or as a metal band be educated. For the sake of simplicity, the following is done Explanation on the example of rollers for the nip forming elements.
Unabhängig von der Art des Kalanders kann man in der Regel nach einer gewissen Betriebszeit beobachten, dass sich eine Barring-Bildung ergibt. Barrings sind Streifen, die quer zur Laufrichtung der Bahn verlaufen. Sobald diese Streifen sichtbar werden, ist die Papier- oder Kartonbahn Ausschuss, der nicht mehr verkaufsfähig ist und entsorgt werden muss. Der Entstehungsmechanismus dieser Barring-Bildung ist noch nicht abschließend geklärt, man nimmt vielfach an, dass es sich um die Auswirkungen von Schwingungen handelt, die die weichen oder elastischen Walzen des Kalanders im Laufe der Zeit ”vieleckig” werden lassen. Vereinfacht ausgedrückt entsteht also ein Wellenmuster auf der Oberfläche einer elastischen Walze.Independently You can usually look for a certain type of calender Observe operating time that results in a barring formation. barring are strips that run transversely to the direction of the web. As soon as These stripes are visible, is the paper or board web Committee that is no longer salable and disposed of must become. The mechanism of this barring formation is not yet clarified, you take many that these are the effects of vibrations that the soft or elastic rolls of the calender become "polygonal" over time to let. In simple terms, this results in a wave pattern on the surface of an elastic roller.
Zur
Vermeidung von Barrings sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen
worden. So ist es aus
Alle Vorschläge bringen auf die ein oder andere Art eine Verbesserung im Betrieb, die sich darin zeigt, dass die Barring-Bildung verzögert wird. Gleichwohl ist in vielen Fällen immer noch zu beobachten, dass die Barring-Bildung eine Überarbeitung der Walzen, insbesondere von Walzen mit einem weichen Oberflächenbezug, erforderlich macht, bevor die Walze ihre Standzeit erreicht hat. Ein Überarbeiten der Walze bedeutet in der Regel, dass die Walze ausgebaut, abgeschliffen und eingebaut werden muss. Zumindest während des Aus- und Einbaus der Walze steht der Kalander für die Bearbeitung einer Bahn nicht zur Verfügung.All Proposals bring some improvement in one way or another in operation, which shows that the barring formation is delayed becomes. Nevertheless, in many cases it is still possible to observe that the barring formation is a reworking of the rolls, in particular of rolls with a soft surface covering, required before the roller has reached its service life. A reworking of the roller usually means that the roller must be removed, sanded and installed. At least during removal and installation of the roller is the calender not available for processing a web.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Auswirkungen von Barrings zu vermindern.Of the Invention is based on the object, effects of barrings to diminish.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass man der umlaufenden Bewegung eines Nip bildenden Elements zumindest im Nip eine Schwingungsbewegung überlagert.These Task is characterized by a method of the type mentioned by solved that one of the revolving movement of a nip forming Elements superimposed at least in the nip a vibrational movement.
Durch diese Schwingungsbewegung entsteht zwischen den beiden Nip bildenden Elementen eine hin- und hergehende Relativbewegung, die dazu führt, dass sich die beiden Nip bildenden Elemente bei diesem Betrieb sozusagen gegenseitig abschleifen. Wenn man davon ausgeht, dass eines der Nip bildenden Elemente eine ”harte” Oberfläche aufweist und das andere Nip bildende Element eine ”weiche” Oberfläche, dann wird sich der Schleifvorgang im Wesentlichen auf die weiche Oberfläche beschränken. Dies ist aber auch die Oberfläche, an der in der Regel die Barring-Bildung auftritt. Es erfolgt also ein Schleifvorgang über die Breite des Kalanders, d. h. die axiale Länge der Nip bildenden Elemente, ohne dass die entsprechenden Nip bildenden Elemente ausgebaut werden müssen. Zwar ist der Abtrag, den man bei einem derartigen Schleifvorgang erzielen kann, außerordentlich gering. Dies hat allerdings den Vorteil, dass die betreffende Walze (oder ein anderes Nip bildendes Element) durch den Schleifvorgang nicht allzu stark belastet wird. Der Schleifvorgang ist dann ausreichend, wenn er das die Barrings verursachende Wellenmuster auf der Oberfläche des Nip bildenden Elements beseitigt. Da bereits bei relativ kleinen Amplituden dieses Wellenmusters die Gefahr einer Barring-Bildung entsteht, reichen auch relativ kleine Materialabtragungen durch den Schleifvorgang aus, um das Nip bildende Element wieder in einen ”störungsfreien” Zustand zu versetzen. Zwar benötigt man für den maschinenbreiten Schleifvorgang eine gewisse Zeit. Diese Zeit ist aber in der Regel nicht länger als die Zeit, die man zum Aus- und Einbau einer Walze oder eines anderen Nip bildenden Elements benötigen würde. Man kann den maschinenbreiten Schleifvorgang durchführen, indem man die beiden Nip bildenden Elemente unmittelbar aneinander anlegen lässt. In diesem Fall erfolgt der Abrieb beim Schleifen durch eine Relativbewegung zwischen den beiden Oberflächen der Nip bildenden Elemente. Man kann den Nip auch schließen, wenn eine Bahn durchläuft. In diesem Fall verursacht die Bahn den Materialabtrag, so dass auch mit einer Bahn im Nip ein maschinenbreiter Schleifvorgang realisiert werden kann. Die Bahn muss dann allerdings in der Regel entsorgt werden.As a result of this oscillatory movement, a reciprocating relative movement arises between the two nip-forming elements, which results in the two nip-forming elements, so to speak, mutually grinding one another in this operation. Assuming that one of the nip-forming elements has a "hard" surface and the other nip-forming element has a "soft" surface, then the grinding process will essentially be confined to the soft surface. But this is also the surface on which the barring formation usually occurs. Thus, there is a grinding process across the width of the calender, that is, the axial length of the nip-forming elements, without the corresponding nip-forming elements must be removed. Although the removal that can be achieved in such a grinding process, extremely low. However, this has the advantage that the relevant roller (or another nip-forming element) is not stressed too much by the grinding process. The grinding process is sufficient if it eliminates the wave pattern causing the barring on the surface of the nip-forming element. Since even at relatively small amplitudes of this wave pattern the risk of barring formation arises, even relatively small material removal by the grinding process to the nip-forming element again in a "trouble-free" condition offset. Although it takes a certain amount of time for the machine-wide grinding process. However, this time is usually not longer than the time that would be required to remove and install a roller or other nip-forming element. You can perform the machine-wide grinding process by the two nip-forming elements can create directly to each other. In this case, the abrasion during grinding is effected by a relative movement between the two surfaces of the nip-forming elements. You can also close the nip when a train goes through. In this case, the web causes the material removal, so that even with a web in the nip a machine-wide grinding process can be realized. However, the web must then be disposed of as a rule.
Vorzugsweise erzeugt man zusätzlich zu einem Antriebsmoment eine Drehmomentschwingung. Das Antriebsmoment erzeugt die umlaufende Bewegung der Oberfläche des Nip bildenden Elements. Wenn man dieser umlaufenden Bewegung eine Drehmomentschwingung überlagert, dann bewegt sich die Oberfläche des Nip bildenden Elements im Nip kurzzeitig schneller und kurzzeitig langsamer als die Durchschnittsgeschwindigkeit. Dabei entsteht eine Relativbewegung zwischen der Oberfläche des Nip bildenden Elements und der Oberfläche des benachbarten Nip bildenden Elements oder der durchlaufenden Bahn, die das maschinenbreite Schleifen bewirkt.Preferably one generates a torque oscillation in addition to a drive torque. The Drive torque generates the circumferential movement of the surface of the nip-forming element. If you have this revolving movement superimposed on a torque oscillation, then moves the surface of the nip-forming element in the nip for a short time faster and for a short time slower than the average speed. This creates a relative movement between the surface of the nip-forming element and the surface of the adjacent one Nip forming element or the continuous web, which is the machine width Loops causes.
Vorzugsweise versetzt man eines der Nip bildenden Elemente in eine Schwingung parallel zu einer Laufrichtung einer Bahn durch den Nip. Bezogen auf eine Walze bedeutet dies, dass man im Nip eine tangentiale Bewegung erzeugt. Diese Bewegung lässt sich beispielsweise durch eine geeignete Anregung einer Drehmomentstütze oder eines Lagers erzeugen.Preferably put one of the nip-forming elements in a vibration parallel to a direction of travel of a web through the nip. Related to a roller means that in the nip a tangential movement generated. This movement can be, for example, through a suitable excitation of a torque arm or a Create warehouse.
Vorzugsweise wählt man die Frequenz der Schwingungsbewegung mindestens doppelt so groß wie die Umlauffrequenz des Nip bildenden Elements. In diesem Fall er zeugt man eine ausreichende Relativbewegung, um den gewünschten Abtrag am Nip bildenden Element zu erreichen.Preferably If you choose the frequency of the vibrational motion at least twice as large as the orbital frequency of the nip forming Element. In this case, he witnesses a sufficient relative movement, to achieve the desired removal of the nip forming element.
Vorzugsweise verwendet man zur Erzeugung der Schwingungsbewegung einen Synchronmotor. Ein Synchronmotor, der durch einen Frequenzumrichter angesteuert wird, lässt sich mit einer relativ hohen Frequenz ansteuern, so dass man mit Hilfe des Synchronmotors die gewünschten Schwingungen erzeugen kann.Preferably one uses a synchronous motor to generate the oscillatory motion. A synchronous motor driven by a frequency converter becomes, can be controlled with a relatively high frequency, so that with the help of the synchronous motor the desired Can generate vibrations.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass man die Phasenlage der Schwingungsbewegung an ein durch eine Messung ermitteltes Barring-Muster anpasst, wobei eine Relativbewegung zwischen den beiden Nip bildenden Elementen im Bereich eines Wellenberges des Barring-Musters größer ist als im Bereich eines Wellentales. Dadurch wird erreicht, dass der Wellenberg des Wellenmusters durch die Relativbewegung abgeschliffen wird. Im Wellental erfolgt hingegen kein oder nur ein geringerer Materialabtrag. Auf diese Weise ist es relativ schnell möglich, das Barring-Muster zu beseitigen. Notwendig ist allerdings eine Ermittlung von Schwingungen der Nip bildenden Elemente oder des Walzenpakets im Kalander. Da eine derartige Messung aber vielfach bereits jetzt durchgeführt wird, sind im Grunde keine zusätzlichen Elemente erforderlich.In In a particularly preferred embodiment, it is provided that one the phase position of the oscillatory motion to a determined by a measurement Barring pattern adapts, with a relative movement between the two nip forming elements in the area of a wave mountain of the Barring pattern is larger than in the area of one Wave trough. This ensures that the wave crest of the wave pattern is ground by the relative movement. Done in the trough however, no or only a minor removal of material. In this way It is relatively quickly possible to eliminate the barring pattern. However, it is necessary to determine the oscillations of the nip forming elements or the roll package in the calender. Because such Measurement is often already done, There are basically no additional elements required.
Vorzugsweise verwendet man zur Erzeugung der Schwingungsbewegung ein Antriebsmoment mit einer Größe im Bereich von 1 bis 50% des Antriebsmoments des Nip bildenden Elements. Damit ist sichergestellt, dass das Nip bildende Element nach wie vor eine Umlaufbewegung durchführen kann, d. h. im Falle einer Walze rotieren kann. Das zum Erzeugen der Schwingungsbewegung zusätzlich erzeugte Antriebsmoment hat allerdings eine Größe, die ausreicht, um die Relativbewegung an der Oberfläche des Nip bildenden Elements zu erzeugen.Preferably one uses to generate the oscillatory motion, a drive torque with a size in the range of 1 to 50% of the drive torque of the nip-forming element. This ensures that the nip forming element can still perform a circulation movement, d. H. can rotate in the case of a roller. That for generating the oscillatory motion additionally generated drive torque, however, has a size which is sufficient for the relative movement on the surface of the nip forming element.
Vorzugsweise erzeugt man eine Schwingungsbewegung mit einer Frequenz im Bereich von 30 Hz bis 2000 Hz. Dies ist eine relativ hohe Frequenz, die deutlich höher ist als die Umlauffrequenz des Nip bildenden Elements. Je größer man den Abstand der entsprechenden Frequenzen wählt, desto geringer ist das Risiko, dass sich diese Frequenzen gegenseitig negativ beeinflussen.Preferably one creates a vibrational movement with a frequency in the range from 30 Hz to 2000 Hz. This is a relatively high frequency is significantly higher than the orbital frequency of the nip forming Element. The greater the distance of the corresponding Frequencies, the lower the risk that is these frequencies affect each other negatively.
Vorzugsweise verwendet man eine Frequenz, bei der das Nip bildende Element noch eine Starrkörper-Bewegung ausführt. Im Falle von Walzen besteht bei höheren Frequenzen das Risiko, dass sich über die Maschinenbreite an der entsprechenden Walze einzelne Schwingungsknoten ausbilden. Im Bereich der Schwingungsknoten wird eine sichere Schleifbewegung und damit ein gewünschter Materialabtrag nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit möglich sein. Bei einer Starrkörper-Bewegung führt hingegen das zusätzlich eingepulste Drehmoment zu einem etwas höheren Gesamtverschleiß bei einer deutlich gestreckten Walzenstandzeit.Preferably one uses a frequency at which the nip forming element is still performs a rigid body movement. In case of Rolling at higher frequencies carries the risk of being over the machine width at the corresponding roller single nodes form. In the area of the vibration nodes becomes a safe grinding movement and thus a desired material removal not with the required reliability be possible. at a rigid body movement, on the other hand, leads to this additionally pulsed torque to a slightly higher Overall wear with a significantly extended roller life.
Vorzugsweise erzeugt man die Schwingungsbewegung, bevor ein Barring-Muster am Nip bildenden Element eine Tiefe von 5 μm erreicht. Bereits bei kleineren Barring-Mustern mit einer Tiefe von 1 bis 2 μm auf der Oberfläche des Nip bildenden Elements zeigt sich eine deutliche Lärmentwicklung am Kalander. Wenn sich das Barring- Muster mit mehr als 10 bis 20 μm in den elastischen Bezug einer Walze eingeprägt ist, dann sind die Barring-Streifen in der Bahn nachweisbar. Wenn man hingegen bereits relativ früh eingreift und durch das maschinenbreite Schleifen das Barring-Muster vermindert oder entfernt, dann kann man die Standzeit der Nip bildenden Elemente deutlich vergrößern. Wenn man ein Barring-Muster auf dem Nip bildenden Element mit einer Tiefe von 1 bis 2 μm abschleifen muss, dann benötigt man auch nicht allzu viel Zeit, um diesen Schleifvorgang durchzuführen. Der Materialabtrag ist entsprechend gering, was sich positiv auf die Lebensdauer der Walze oder eines anderen Nip bildenden Elements auswirkt.Preferably, the oscillatory motion is generated before a barring pattern on the nip-forming element reaches a depth of 5 μm. Even with smaller barring patterns with a depth of 1 to 2 microns on the surface of the nip-forming element shows a significant noise on the calender. If the barring pattern is imprinted with more than 10 to 20 microns in the elastic covering of a roll, then the barring strips detectable in the course. If, on the other hand, you intervene relatively early and reduce or remove the barring pattern due to machine-wide grinding, then you can significantly increase the service life of the nip-forming elements. If you have to grind a barring pattern on the nip-forming element to a depth of 1 to 2 μm, then you do not need too much time to perform this sanding process. The material removal is correspondingly low, which has a positive effect on the life of the roller or another nip-forming element.
Die Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Nip bildende Element einen Zusatzantrieb aufweist, der mit einer höheren Frequenz als der Antrieb ansteuerbar ist und eine Schwingungsbewegung im Nip quer zur Niprichtung erzeugt. Der Zusatzantrieb wird allerdings nur dann in Betrieb genommen, wenn man tatsächlich das Barring-Muster beseitigen will. Bei der ”normalen” Produktion ist der Zusatzantrieb außer Funktion. Wenn hingegen ein Schleifvorgang erforderlich ist, um das Barring-Muster an dem Nip bildenden Element zu beseitigen, dann wird eine Schwingungsbewegung des Nip bildenden Elements erzeugt, die jedenfalls im Nip parallel zur Umlaufrichtung gerichtet ist. Da das andere Nip bildende Element oder die durchlaufende Bahn diese Schwingungsbewegung nicht hat, entsteht eine Relativbewegung, mit deren Hilfe man ein maschinenbreites Schleifen des Nip bildenden Elements bewirken kann.The Task is in a calender of the type mentioned by solved that the nip forming element an auxiliary drive which has a higher frequency than the drive can be controlled and a vibrational movement in the nip transverse to the nip direction generated. The auxiliary drive is, however, only put into operation, if you really want to eliminate the barring pattern. In the "normal" production is the auxiliary drive out of order. If, however, a grinding process is required is to eliminate the barring pattern on the nip-forming element, then a vibrational movement of the nip-forming element is generated, which is anyway directed in the nip parallel to the direction of rotation. Since the other nip forming element or the continuous web this Vibration movement does not have, creates a relative movement, with whose help is a machine-wide grinding of the nip forming Effect elements.
Vorzugsweise weist der Zusatzantrieb einen Synchronmotor auf, der mit einem Frequenzumrichter verbunden ist. Der Frequenzumrichter steuert den Synchronmotor mit der gewünschten höheren Frequenz an, um die Schwingungsbewegung zu erzeugen.Preferably the auxiliary drive has a synchronous motor connected to a frequency converter connected is. The frequency converter controls the synchronous motor the desired higher frequency to the vibrational motion to create.
Hierbei ist bevorzugt, dass der Frequenzumrichter mit mindestens einem Schwingungssensor verbunden ist, der eine Schwingung des Nip bildenden Elements und/oder im Kalander ermittelt. Man ist also in der Lage, den Frequenzumrichter zu regeln, um ein optimales Abschleifen des Barring-Musters auf dem Nip bildenden Element zu erreichen.in this connection it is preferred that the frequency converter is connected to at least one vibration sensor is the one oscillation of the nip-forming element and / or im Calender determined. So you're capable of the frequency converter To regulate, for optimal grinding of the barring pattern on To reach the nip-forming element.
Vorzugsweise weist der Zusatzantrieb eine angetriebene Drehmomentstütze auf. Auch damit lässt sich die gewünschte Zusatzbewegung in Form einer Schwingung erzeugen.Preferably the auxiliary drive has a driven torque arm on. Even with it, the desired additional movement can be generate in the form of a vibration.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment described in conjunction with a drawing. Herein show:
einzige Figur: eine schematische Darstellung eines Kalanderssingle Figure: a schematic representation of a calender
Ein
Kalander
Zwischen
den beiden Walzen
Für
den nachfolgend geschilderten Betrieb kommt es hingegen auf die
Satinage der Bahn nicht an. Dementsprechend kann der Nip
Im
Produktionsbetrieb des Kalanders
Man
nimmt an, dass die Barrings durch Schwingungen gebildet werden,
die in der Oberfläche der weichen Walze
Ein
Sensor
Die
Walze
Die
weiche Walze
Der
Zusatzantrieb
Der
Zusatzantrieb
Durch
die Wirkung des Zusatzantriebs
Wenn
man eine Bahn durch den Nip
Die
Drehmomentschwingungen, die man mit Hilfe des Zusatzantriebs
Der
Kalander
Man
kann auch beide Walzen
Anstelle
der weichen Walze
Bei
einem Metallbandkalander, bei dem zusätzlich ein Band aus
Metall oder einem anderen Werkstoff durch den Nip
Die
beschriebene Vorgehensweise lässt sich nicht nur bei zwei
Walzen
Wenn sich hingegen ein Barring-Muster mit einem ungeradzahligen Vielfachen der Umlauffrequenz auf der elastischen Walze bildet, dann steht die elastische Walze vergleichsweise still, während sich die Gegenwalzen überwiegend synchron gegen die elastische Walze bewegen. Hierdurch sind beide Nips beim Durchlaufen eines Wellenberges der elastischen Walze in Kontakt mit der Gegenwalze belastet, während beim Durchlaufen eines Wellentales beide Nips der elastischen Mittelwalze entlastet sind.If However, a barring pattern with an odd multiple the rotational frequency forms on the elastic roller, then stands the elastic roller relatively still while the Counter rolls predominantly synchronously against the elastic roller move. As a result, both nips are passing through a wave crest the elastic roller is loaded in contact with the counter roller while when passing through a wave trough, both nips of the elastic center roll are relieved.
Es
ist daher günstig, in diesem Fall nicht nur an der weichen
Walze einen Sensor
Die
Streckenlast, die man beim maschinenbreiten Schleifen der weichen
Walze
Wenn
es sich bei der harten Walze
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