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DE102008026344A1 - Method of operating a calender and calender - Google Patents

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Publication number
DE102008026344A1
DE102008026344A1 DE102008026344A DE102008026344A DE102008026344A1 DE 102008026344 A1 DE102008026344 A1 DE 102008026344A1 DE 102008026344 A DE102008026344 A DE 102008026344A DE 102008026344 A DE102008026344 A DE 102008026344A DE 102008026344 A1 DE102008026344 A1 DE 102008026344A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nip
calender
roller
forming element
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008026344A
Other languages
German (de)
Inventor
Thomas Vetter
Lothar Dr. Zimmermann
Rolf Van Haag
Joachim Hinz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Priority to DE102008026344A priority Critical patent/DE102008026344A1/en
Priority to DE502009000343T priority patent/DE502009000343D1/en
Priority to AT09160981T priority patent/ATE497060T1/en
Priority to EP09160981A priority patent/EP2128337B1/en
Publication of DE102008026344A1 publication Critical patent/DE102008026344A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/0073Accessories for calenders
    • D21G1/008Vibration-preventing or -eliminating devices
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus

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  • Paper (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

The method involves using two rollers (2, 3) of a calender (1) as nip forming elements. The roller (2) is designed as a soft roller, and the roller (3) is designed as a hard roller. A nip (4) is limited by the rollers, such that the nip is closed and a surface of the rollers is offset in a circulating motion. The circulating motion of the rollers in the nip superimposes an oscillatory motion. One of the rollers is offset in oscillation parallel to a running direction of a web e.g. paper web, by the nip. A synchronous motor is used for generation of the oscillatory motion. An independent claim is also included for a calender comprising a frequency converter.

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 EP 0 949 378 B1 bekannt, bei einem Kalander mit mehreren Nips mindestens zwei Walzen anzutreiben und die Antriebsmomentverteilung der angetriebenen Walzen zu variieren.Various solutions have been proposed to avoid barring. That's the way it is EP 0 949 378 B1 it is known to drive at least two rollers in a calender with several nips and to vary the drive torque distribution of the driven rollers.

DE 102 38 949 B3 schlägt vor, während des Durchlaufs eines Abschnitts der Bahn eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Bahn und der Oberfläche zu erzeugen und den Abschnitt der Bahn zu entsorgen. DE 102 38 949 B3 suggests to generate a relative speed between the web and the surface during the passage of a portion of the web and dispose of the portion of the web.

DE 198 21 854 C1 schlägt die Verwendung eines Aktuators vor, der Kontaktschwingungen zwischen benachbarten Walzen entgegenwirkt, indem er eine entsprechende Gegenschwingung erzeugt. DE 198 21 854 C1 suggests the use of an actuator which counteracts contact vibrations between adjacent rollers by generating a corresponding counter-vibration.

DE 100 08 800 A1 beschreibt eine Walze, in deren Innenraum eine aktive Schwingung erzeugt wird, die auf den Walzenmantel wirkt. Hierzu ist im Innenraum ein Aktuator angeordnet. DE 100 08 800 A1 describes a roller in the interior of an active vibration is generated, which acts on the roll shell. For this purpose, an actuator is arranged in the interior.

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 1 weist zwei Walzen 2, 3 als Nip bildende Elemente auf. Die Walze 2 ist dabei als ”weiche Walze” ausgebildet, d. h. sie weist einen elastischen Bezug an ihrer Oberfläche auf. Die andere Walze 3 ist als harte Walze ausgebildet, die eine Umfangsfläche aus Stahl oder Guss aufweist, die wesentlich härter ist als die Oberfläche der weichen Walze 2.A calender 1 has two rollers 2 . 3 as nip-forming elements. The roller 2 is designed as a "soft roll", ie it has an elastic cover on its surface. The other roller 3 is formed as a hard roller having a peripheral surface of steel or cast, which is substantially harder than the surface of the soft roll 2 ,

Zwischen den beiden Walzen 2, 3 ist ein Nip 4 gebildet, der in der Zeichnung geschlossen ist. Bei einem Produktionsbetrieb des Kalanders 1 wird durch den geschlossenen Nip 4 eine Bahn geführt, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn. Der Kalander 1 wird dann verwendet, um diese Bahn zu satinieren.Between the two rollers 2 . 3 is a nip 4 formed, which is closed in the drawing. In a production operation of the calender 1 is through the closed nip 4 a web out, for example, a paper or board web. The calender 1 is then used to satiate this web.

Für den nachfolgend geschilderten Betrieb kommt es hingegen auf die Satinage der Bahn nicht an. Dementsprechend kann der Nip 4 so geschlossen werden, dass die beiden Walzen 2, 3 unmittelbar aneinanderliegen. Es ist aber auch möglich, durch den Nip 4 eine Bahn zu führen.For the operation described below, however, it does not depend on the calendering of the web. Accordingly, the nip 4 be closed so that the two rollers 2 . 3 lie directly against each other. But it is also possible through the nip 4 to lead a train.

Im Produktionsbetrieb des Kalanders 1, bei dem die Bahn satiniert wird, kann man nach einer gewissen Betriebszeit beobachten, dass sich eine Barring-Bildung ergibt. Die Barrings sind Streifen, die quer zur Laufrichtung der Bahn verlaufen. Sobald diese Streifen sichtbar werden, ist die Bahn Ausschuss, der entsorgt werden muss. In einigen Fällen ergibt sich bereits ein Qualitätsmangel, bevor die Streifen sichtbar werden.In the production plant of the calender 1 , in which the web is satined, you can observe after a certain period of operation that results in a Barring education. The barrings are strips that run transversely to the direction of the web. Once these streaks become visible, the web is broke, which must be disposed of. In some cases, there is already a quality deficiency before the streaks become visible.

Man nimmt an, dass die Barrings durch Schwingungen gebildet werden, die in der Oberfläche der weichen Walze 2 ein Muster einprägen. Üblicherweise zeigt sich eine deutliche Lärmentwicklung am Kalander 1, wenn das Barring-Muster eine Tiefe von 1 bis 2 μm hat. Wenn das Barring-Muster mehr als 10 bis 20 μm in den elastischen Bezug eingeprägt ist, dann sind die Dickenschwankungen mit sichtbaren Streifen in der Bahn nachweisbar.It is believed that the barrings are formed by vibrations occurring in the surface of the soft roll 2 imprint a pattern. Usually there is a clear noise development on the calender 1 if the barring pattern has a depth of 1 to 2 μm. If the barring pattern is imprinted more than 10 to 20 microns in the elastic cover, then the variations in thickness are visible with visible streaks in the web.

Ein Sensor 5 ist vorgesehen, um die Oberfläche der weichen Walze fortlaufend oder von Zeit zu Zeit zu untersuchen. Spätestens dann, wenn das Barring-Muster eine Tiefe von 5 μm hat, wird ein Signal erzeugt, dass diesen Zustand anzeigt. Man kann dann durch einen Bediener oder automatisch einen maschinenbreiten Schleifvorgang einleiten.A sensor 5 is intended to inspect the surface of the soft roll continuously or from time to time. At the latest when the barring pattern has a depth of 5 μm, a signal indicating that condition is generated. One can then initiate by an operator or automatically a machine-wide grinding process.

Die Walze 2 weist einen Rotationsantrieb 6 auf. Die Walze 3 weist einen Rotationsantrieb 7 auf. Die beiden Rotationsantriebe 6, 7 sind so aufeinander abgestimmt, dass die beiden Walzen 2, 3 bei der normalen Produktion, also bei der Satinage der Bahn, die durch den Nip 4 geführt wird, mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit umlaufen. Die beiden Rotationsantriebe 6, 7 wirken dabei über Walzenzapfen 8, 9 oder auf andere Weise auf die Walzen 2, 3.The roller 2 has a rotary drive 6 on. The roller 3 has a rotary drive 7 on. The two rotary drives 6 . 7 are coordinated so that the two rollers 2 . 3 in normal production, ie in the calendering of the web, by the nip 4 is guided, with the same circulate peripheral speed. The two rotary drives 6 . 7 act via roll neck 8th . 9 or otherwise on the rollers 2 . 3 ,

Die weiche Walze 2 weist an ihrem anderen Ende einen Zusatzantrieb 10 auf, der hier zur Erläuterung kleiner dargestellt ist. Der Zusatzantrieb 10 ist als Synchronmotor ausgebildet, der ein Antriebsmoment zur Verfügung stellt, das etwa 1 bis 50% des Nennmotors des Rotationsantriebs 6 der weichen Walze 2 entspricht. Der Zusatzantrieb 10 wirkt über den Walzenzapfen 11 am anderen Ende, d. h. dem dem Rotationsantrieb abgewandten Ende, auf die Walze 2.The soft roller 2 has an auxiliary drive at its other end 10 on, which is shown here for explanation smaller. The auxiliary drive 10 is designed as a synchronous motor, which provides a drive torque that is about 1 to 50% of the rated motor of the rotary drive 6 the soft roller 2 equivalent. The auxiliary drive 10 acts over the roll neck 11 at the other end, ie the end remote from the rotary drive, on the roller 2 ,

Der Zusatzantrieb 10 ist mit einem Frequenzumrichter 12 verbunden, der Teil einer Steuereinrichtung 13 bildet. Der Sensor 5, der das Barring-Muster ermittelt, ist mit der Steuereinrichtung 13 verbunden. Ebenfalls mit der Steuereinrichtung 13 ist ein Schwingungssensor 14 verbunden, der eine Schwingung der weichen Walze 2 ermittelt. In nicht näher dargestellter Weise können weitere Schwingungssensoren 14 vorgesehen sein.The auxiliary drive 10 is with a frequency converter 12 connected, the part of a control device 13 forms. The sensor 5 that detects the barring pattern is with the controller 13 connected. Also with the control device 13 is a vibration sensor 14 connected, which is a vibration of the soft roller 2 determined. In a manner not shown, further vibration sensors 14 be provided.

Der Zusatzantrieb 10 wird durch den Frequenzumrichter mit einer relativ hohen Frequenz angesteuert. Die Frequenz kann dabei im Bereich von 30 bis 2000 Hz liegen. Bei Walzen ist es aber von Vorteil, die Frequenz so zu wählen, dass die Walze 2 noch eine Schwingung in Gestalt einer Starrkörperbewegung ausführt. In diesem Fall liegt die Frequenz beispielsweise bei 30 bis 150 Hz. Die Drehfrequenz der Walze liegt hingegen im Bereich von 5 bis 15 Hz.The auxiliary drive 10 is driven by the frequency converter at a relatively high frequency. The frequency can be in the range of 30 to 2000 Hz. For rolls, it is advantageous to choose the frequency so that the roller 2 still performs a vibration in the form of a rigid body movement. In this case, the frequency is for example 30 to 150 Hz. The rotational frequency of the roller, however, is in the range of 5 to 15 Hz.

Durch die Wirkung des Zusatzantriebs 10 führen nun die beiden Walzen 2, 3 im Nip 4 bei einer im Mittel gleichen Umfangsgeschwindigkeit eine in Umfangsrichtung hin- und hergehende Bewegung relativ zueinander aus, die dazu führt, dass die weiche Walze 2 durch die harte Walze 3 oder die durch den Nip 4 geführte Bahn abgeschliffen wird. Wenn man frühzeitig genug mit dem Schleifen beginnt, beispielsweise bei der Tiefe des Barring-Musters in der Größenordnung von 1 bis 2 μm, dann muss auch nur eine relativ geringe Materialdicke abgetragen werden. Dies lässt sich in einem vertretbaren Zeitraum erreichen, der beispielsweise eine Größenordnung von 15 bis 120 Minuten hat.Due to the effect of the auxiliary drive 10 Now lead the two rollers 2 . 3 in the nip 4 at a mean circumferential speed equal to a circumferentially reciprocating motion relative to each other, which causes the soft roller 2 through the hard roller 3 or by the nip 4 guided track is sanded. If you start grinding enough early enough, for example at the depth of the barring pattern of the order of 1 to 2 μm, then only a relatively small material thickness has to be removed. This can be achieved in a reasonable time, for example, has an order of 15 to 120 minutes.

Wenn man eine Bahn durch den Nip 4 führt, dann ist die Zeit, die man zum maschinenbreiten Schleifen der weichen Walze 2 mit Hilfe der Bahn benötigt, etwas kürzer. Eine Papierbahn hat beispielsweise einen Reibungskoeffizienten gegenüber dem Kunststoffbezug der weichen Walze im Bereich von 0,2 bis 0,4. Der Reibungskoeffizient einer Stahlwalze gegenüber einer Kunststoffwalze liegt bei etwa der Hälfte. Dementsprechend benötigt man dann, wenn man eine Bahn zum Schleifen durch den Nip 4 führt auch nur die Hälfte der Zeit, die man benötigen würde, wenn man die beiden Walzen 2, 3 unmittelbar aneinander anliegen lässt.If you take a train through the nip 4 leads, then is the time to machine-grinding the soft roller 2 needed with the help of the train, a little shorter. For example, a paper web has a coefficient of friction with respect to the plastic cover of the soft roll in the range of 0.2 to 0.4. The coefficient of friction of a steel roller against a plastic roller is about half. Accordingly, if you need a web for sanding through the nip you will need it 4 It also only takes half the time you would need to do the two rolls 2 . 3 directly abut each other.

Die Drehmomentschwingungen, die man mit Hilfe des Zusatzantriebs 10 erzeugt, sind mit ihrer Phasenlage an die Phasenlage des Barring-Musters angepasst. Die Phasenlage des Barring-Musters lässt sich durch den Sensor 5 ermitteln. Man erzeugt eine relativ große Relativbewegung zwischen der Walze 2 und der Walze 3 oder zwischen der Walze 2 und der durch den Nip 4 geführten Bahn, wenn sich ein Berg des Barring-Musters im Nip 4 befindet, und eine relativ kleine Relativbewegung, wenn sich ein Tal des Barring-Musters im Nip 4 befindet. Damit ergibt sich ein optimales Abschleifen des Barring-Musters von der weichen Walze 2.The torque oscillations, which one with the help of the additional drive 10 generated, are adapted with their phase position to the phase position of the barring pattern. The phase of the barring pattern can be determined by the sensor 5 determine. One generates a relatively large relative movement between the roller 2 and the roller 3 or between the roller 2 and the one by the nip 4 guided track, with a mountain of barring pattern in the nip 4 and a relatively small relative motion when a valley of the barring pattern is in the nip 4 located. This results in an optimal grinding of the barring pattern of the soft roll 2 ,

Der Kalander 1 ist hier mit zwei Walzen dargestellt, wobei die weiche Walze mit dem Zusatzantrieb 10 versehen ist. Man kann alternativ auch die harte Walze 3 mit dem Zusatzantrieb 10 versehen und dann eine Schleifbewegung über die durch den Nip geführte Bahn auf die elastische Oberfläche der weichen Walze 2 einleiten.The calender 1 is shown here with two rollers, the soft roller with the auxiliary drive 10 is provided. Alternatively, you can use the hard roller 3 with the auxiliary drive 10 and then a grinding movement over the path guided by the nip on the elastic surface of the soft roll 2 initiate.

Man kann auch beide Walzen 2, 3 mit einem Zusatzantrieb 10 versehen.You can also use both rolls 2 . 3 with an auxiliary drive 10 Mistake.

Anstelle der weichen Walze 2 kann man auch eine Schuhwalze verwenden. Hier gelten prinzipiell die gleichen Überlegungen, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Schuhwalze über einen etwas längeren Umfangsbereich am Umfang der harten Walze 3 anliegt.Instead of the soft roller 2 you can also use a shoe roll. In principle, the same considerations apply here, whereby it should be taken into account that the shoe roll has a somewhat longer peripheral area at the periphery of the hard roll 3 is applied.

Bei einem Metallbandkalander, bei dem zusätzlich ein Band aus Metall oder einem anderen Werkstoff durch den Nip 4 läuft, kann man mit Hilfe des Bandes den Schleifvorgang an der weichen oder elastischen Walze 2 durchführen.In a metal belt calender, in addition to a band of metal or other material through the nip 4 running, you can with the help of the belt, the grinding process on the soft or elastic roller 2 carry out.

Die beschriebene Vorgehensweise lässt sich nicht nur bei zwei Walzen 2, 3, wie dargestellt, verwenden, sondern auch bei einem Multi-Nip-Kalander, bei dem eine weiche Walze als Mittelwalze vorgesehen ist. Wenn sich auf der weichen Walze ein Barring-Muster mit einem geradzahligen Vielfachen der Umlauffrequenz, d. h. die durch den Sensor 14 gemessenen Schwingungsfrequenz, bildet, dann wird ein mit einer höheren Frequenz pulsierendes, hochfrequentes Moment in den Walzenzapfen 11 und damit in die Walze 2 eingeleitet. Wenn es sich um ein geradzahliges Vielfaches in einem Multi-Nip-Kalander handelt, dann schwingt die elastische Walze gegen ihre vergleichsweise still stehenden Walzen. Hierdurch ist der Nip der elastischen Walze auf der einen Seite im Kontakt mit der Gegenwalze belastet, während der andere Nip eher entlastet ist, der mit der darunter liegenden Gegenwalze gebildet wir. Hierdurch entsteht in der Summe ein geradzahliges Barring-Muster über der Walzenbreite mit dem elastischen Walzenbezug.The procedure described is not limited to two rolls 2 . 3 as shown, but also in a multi-nip calender in which a soft roll is provided as a center roll. If on the soft roll a barring pattern with an even multiple of the orbital frequency, ie by the sensor 14 measured vibration frequency, then becomes a pulsating at a higher frequency, high-frequency torque in the roll neck 11 and thus into the roller 2 initiated. If it is an even multiple in a multi-nip calender, then vibrates the elastic roller against their relatively stationary rollers. As a result, the nip of the elastic roller is loaded on one side in contact with the counter-roller, while the other nip is relieved rather, which is formed with the underlying counter-roller. Here The result is an even barring pattern across the roll width with the elastic roll cover.

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 14 anzuordnen, sondern auch an einer der benachbarten Gegenwalzen.It is therefore favorable, in this case, not only on the soft roll a sensor 14 to arrange, but also on one of the adjacent counter-rollers.

Die Streckenlast, die man beim maschinenbreiten Schleifen der weichen Walze 2 verwendet, kann gegenüber den Satinage-Bedingungen vermindert werden.The line load that you get when machine-wide grinding the soft roller 2 used can be reduced compared to the calendering conditions.

Wenn es sich bei der harten Walze 3 um eine beheizte Walze handelt, dann muss diese Walze 3 vor dem Schleifen der weichen Walze 2 natürlich auf eine geeignete Oberflächentemperatur abgekühlt werden.If it is the hard roller 3 is a heated roller, then this roller must 3 before grinding the soft roller 2 naturally cooled to a suitable surface temperature.

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Claims (14)

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, dadurch gekennzeichnet, dass man der umlaufenden Bewegung eines Nip bildenden Elements zumindest im Nip eine Schwingungsbewegung überlagert.Method for operating a calender with at least one nip delimited by two nip-forming elements, in which one closes the nip and sets the surface of the nip-forming elements in a revolving movement, characterized in that the circumferential movement of a nip-forming element at least in the nip a vibrational motion superimposed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich zu einem Antriebsmoment eine Drehmomentschwingung erzeugt.Method according to claim 1, characterized in that that in addition to a drive torque a torque oscillation generated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eines der Nip bildenden Elemente in eine Schwingung parallel zu einer Laufrichtung einer Bahn durch den Nip versetzt.Method according to claim 1 or 2, characterized that one of the nip-forming elements in a vibration parallel offset to a direction of travel of a web through the nip. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Frequenz der Schwingungsbewegung mindestens doppelt so groß wählt wie die Umlauffrequenz des Nip bildenden Elements.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the frequency of the oscillatory motion at least twice as large as the orbital frequency of the nip-forming element. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Erzeugung der Schwingungsbewegung einen Synchronmotor verwendet.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that one for generating the oscillatory motion used a synchronous motor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 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.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the phase position of the oscillatory motion adapts to a determined by a measurement barring pattern, wherein a relative movement between the two nip-forming elements larger in the area of a wave crest of the barring pattern is as in the area of a wave trough. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Erzeugung der Schwingungsbewegung ein Antriebsmoment mit einer Größe im Bereich von 1 bis 50% des Antriebsmoments des Nip bildenden Elements verwendet.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that one for generating the oscillatory motion a drive torque with a size in the range used from 1 to 50% of the drive torque of the nip-forming element. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Schwingungsbewegung mit einer Frequenz im Bereich von 30 Hz bis 2000 Hz erzeugt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that one oscillates with a frequency in the range of 30 Hz to 2000 Hz generated. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Frequenz verwendet, bei der das Nip bildende Element noch eine Starrkörperbewegung ausführt.Method according to claim 8, characterized in that that one uses a frequency at which the nip-forming element still performs a rigid body movement. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schwingungsbewegung erzeugt, bevor ein Barring-Muster vom Nip bildenden Element eine Tiefe von 5 μm erreicht.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that one generates the oscillatory motion, before a barring pattern from the nip forming element has a depth of 5 μm achieved. Kalander mit mindestens einem Nip, der durch zwei Nip bildende Elemente begrenzt ist, von denen mindestens eines einen eine Umlaufbewegung erzeugenden Antrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nip bildende Element (2) einen Zusatzantrieb (10) aufweist, der mit einer höheren Frequenz als der Antrieb (6) ansteuerbar ist und eine Schwingungsbewegung im Nip (4) quer zur Niprichtung erzeugt.Calender with at least one nip delimited by two nip-forming elements, at least one of which has an orbiting drive, characterized in that the nip-forming element ( 2 ) an auxiliary drive ( 10 ) having a higher frequency than the drive ( 6 ) is controllable and a vibrational movement in the nip ( 4 ) generated transversely to the nip direction. Kalander nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb (10) einen Synchronmotor aufweist, der mit einem Frequenzumrichter (12) verbunden ist.Calender according to claim 11, characterized in that the auxiliary drive ( 10 ) has a synchronous motor connected to a frequency converter ( 12 ) connected is. Kalander nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzumrichter (12) mit mindestens einem Schwingungssensor (14) verbunden ist, der eine Schwingung des Nip bildenden Elements (2) und/oder im Kalander (1) ermittelt.Calender according to claim 12, characterized in that the frequency converter ( 12 ) with at least one vibration sensor ( 14 ), which is a vibration of the nip-forming element ( 2 ) and / or in the calender ( 1 ). Kalander nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzantrieb eine angetriebene Drehmomentstütze aufweist.Calender according to one of claims 11 to 13, characterized in that the auxiliary drive is a driven Has torque arm.
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