DE10342210A1

DE10342210A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines Bahnzugs einer Materialbahn und einer Nipkraft in einem Nip

Info

Publication number: DE10342210A1
Application number: DE2003142210
Authority: DE
Inventors: Ewald Wetschenbacher; Jörg Dr. Maurer
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07
Also published as: EP1514817A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines Bahnzugs einer Materialbahn (14) und/oder einer Nipkraft in einem durch zwei Walzen (11, 12) gebildeten Nip (13). Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der Bahnzug und/oder die Nipkraft vorzugsweise einfacher gemessen werden können. DOLLAR A Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bahnzug an einer Wickelwalze (11) und/oder an einer Tragtrommel (12) und/oder eine Luftabquetschwalze und/oder an einer Breitstreckwalze (15) und/oder an einer Leitwalze (16) eienr Wickelmaschine (10) gemessen und/oder die Nipkraft an der Tragtrommel (12) und/oder an der Luftabquetschwalze.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines Bahnzugs einer Materialbahn und/oder einer Nipkraft in einem durch zwei Walzen gebildeten Nip.

Um den Bahnzug an einer Wickelmaschine bestimmen zu können, sind bisher aufwändige mathematische Berechnungen erforderlich, die sich auf ein Antriebsmoment eines Zentralantriebes eines Tambours und eine Auslenkung der Materialbahn stützen. Nipkräfte sind überhaupt nicht oder nur mit allergrößtem Aufwand zu berechnen.

In der DE 199 20 133 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer Nipkraft, die im Nip zwischen zwei rotierenden Walzen auftritt, beschrieben. Dabei wird die Nipkraft mittels mindestens eines an mindestens einer der beiden rotierenden Walzen angebrachten Piezoelemente gemessen. Ferner beschreibt die DE 199 20 133 A1 verschiedene Anordnungsmöglichkeiten der Piezoelemente auf mindestens einer der beiden rotierenden Walzen. Die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten und die hohe Messgenauigkeit der Piezoelemente erlauben eine sehr genaue Messung der Nipkraft.

Die DE 299 07 798 U1 beschreibt eine Wickelachse mit mehreren voneinander unabhängigen und entlang der Wickelachse angeordneten Expansionszonen. In diesen Expansionszonen kann der Durchmesser der Wickelachse soweit erforderlich verändert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise die Wickelhärte einer aufgewickelten Materialbahn insbesondere aktiv beeinflusst werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass zukünftig der Bahnzug und/oder die Nipkraft vorzugsweise einfacher gemessen werden können. Auch soll eine zonenweise Messung des Bahnzugs und/oder der Nipkraft ermöglicht werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem erfindungsgemäß der Bahnzug an einer Wickelwalze und/oder an einer Tragtrommel und/oder an einer Luftabquetschwalze und/oder an einer Breitstreckwalze und/oder an einer Leitwalze und/oder die Nipkraft an der Tragtrommel und/oder an der Luftabquetschwalze einer Wickelmaschine gemessen wird. Auf diese Weise lassen sich der Bahnzug und/oder die Nipkraft an der Wickelmaschine ohne komplizierte mathematische Berechnungen direkt bestimmen. Wenn man die Wickelwalze und/oder die Tragtrommel und/oder die Luftabquetschwalze und/oder die Breitstreckwalze und/oder die Leitwalze mit einer Messeinrichtung, die mindestens ein aus dem Stand der Technik bekanntes Piezoelement aufweist, zur Messung des Bahnzugs und/oder der Nipkraft ausrüstet, können durch das erfindungsgemäße Verfahren der Bahnzug und/oder die Nipkraft entlang der Materialbahnbreite gemessen werden, sodass man ein Bahnzugprofil und/oder ein Nipkraftprofil entlang der Materialbahnbreite erhält. Außerdem ist es möglich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Mittelwert aus allen Bahnzug- und Nipkraftwerten zu ermitteln.

Vorteilhafterweise kann der Bahnzug an einer vor der Tragtrommel angeordneten Breitstreckwalze beziehungsweise Leitwalze gemessen werden. Dann kann beispielsweise die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Tragtrommel verändert werden, um einen zu hohen oder zu niedrigen Bahnzug auszugleichen. Im Regelfall wird dabei der Mittelwert der entsprechenden Größe verändert.

Wenn bei einem Tambourwechsels der Nip zwischen der Tragtrommel und dem Tambour geöffnet wird, kann der Bahnzug auch an der Tragtrommel gemessen werden. In diesem Fall kann der Bahnzug durch den Zentrumsantrieb des Tambours, durch eine Veränderung der Drehzahl und/oder des Drehmoments der Tragtrommel und/oder durch eine Veränderung der Drehzahl und/oder des Drehmoments der Luftabquetschwalze korrigiert werden.

Ebenso ist es möglich, die Nipkraft im geschlossenen Nip zwischen dem Tambour und der Tragtrommel zu messen. Dann kann auf bisher bekannte Scherbolzenlösungen verzichtet werden, um mögliche Schäden an der Wickelmaschine zu vermeiden. Auf Grund der gemessenen Nipkraft kann dann der Wert der Nipkraft verändert werden. Es ist jedoch auch möglich den Durchmesser der Tragtrommel zu erhöhen und/oder die Linienkraft sektional zu beeinflussen. Zu diesem Zweck kann die Tragtrommel mit den in der DE 299 07 798 U1 erwähnten entlang der Walzenlänge angeördneten Expansionszonen versehen sein.

Außerdem ist es möglich eine Radialspannung im Mantel der Wickelwalze zu messen. Die Radialspannung im Mantel der Wickelwalze ist abhängig von der Wickelhärte der aufgewickelten Materialbahn, wobei die Wickelhärte unter anderem vom Bahnzug abhängt. Die Radialspannung ist somit unter anderem eine Funktion des Bahnzuges. Wenn also die Radialspannung im Mantel der Wickelwalze gemessen wird, kann daraus auf den Bahnzug geschlossen werden. Sinnvollerweise sind am Mantel der Wickelwalze die aus der DE 199 20 133 A1 bekannten Piezoelemente angeordnet, um die Radialspannung zu messen. Um die Radialspannung der Wickelwalze zu verändern, kann die Wickelwalze mit den in der DE 299 07 798 U1 erwähnten Expansionszonen ausgerüstet sein, sodass am Leertambour der Durchmesser entsprechend geändert werden kann.

In einer weiteren Verfahrensvariante ist es auch möglich den Bahnzug bei geöffnetem Nip während des Tambourwechsels an der Luftabquetschwalze zu messen. Dann kann auf Grund des gemessenen Bahnzuges die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Luftabquetschwalze und/oder der Tragtrommel und/oder des Tambours geändert werden, um den Bahnzug zu korrigieren.

Ferner ist es möglich die Nipkraft im Nip zwischen dem Tambour und der Luftabquetschwalze zu messen. Wenn die Luftabquetschwalze mit den erwähnten Ex pansionszonen versehen ist, kann bei einer Abweichung der Nipkraft der Durchmesser der Luftabquetschwalze beziehungsweise die lokale Pressung bereichsweise verändert werden.

Wenn die Messungen der Nipkraft im Nip zwischen dem Tambour und der Tragtrommel, die mit der Tragtrommel und/oder dem Tambour durchgeführt werden, ergeben, dass die Nipkraft zu hoch oder zu niedrigen ist, kann eine an der Tragtrommel und/oder am Tambour versehene Bombierung auch bei vollem Tambour einen ebenen Nip sicherstellen, und somit eine gleichmäßige Nipkraft.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Nipkraft in einem durch zwei Walzen gebildeten Nip, bei dem erfindungsgemäß die Nipkraft an einer Walzenpresse und/oder an einem Kalander und/oder an einer Streichmaschine oder dergleichen gemessen wird. Dann können die Nipkraft im Stillstand und/oder während des Betriebes der Walzenpresse und/oder des Kalanders und/oder der Streichmaschine gemessen werden. Wenn die Nipkraft zu groß oder zu klein ist, kann der Durchmesser von mindestens einer den Nip bildenden Walze und/oder die lokale Pressung auf die schon erwähnten Arten verändert werden. Außerdem ist es möglich eine zu hohe Nipkraft durch Nipkraftschwankungen zwischen hohen und niedrigen Nipkraftwerten auf einen mittleren Nipkraftwert, der unterhalb des zu hohen Nipkraftwertes liegt, zu reduzieren.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem erfindungsgemäß die Wickelwalze und/oder die Tragtrommel und/oder die Luftabquetschwalze und/oder die Breitstreckwalze und/oder die Leitwalze mit einer Messeinrichtung zur Messung des Bahnzugs und/oder die Wickelwalze und/oder die Tragtrommel und/oder die Luftabquetschwalze mit einer Messeinrichtung zur Messung der Nipkraft ausgerüstet ist.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 9 oder 10, bei dem erfindungsgemäß mindestens eine der Walzen mit einer Messeinrichtung zur Messung der Nipkraft ausgerüstet ist.

Diese Messeinrichtungen können vorteilhafterweise mit mindestens einem Piezoelement versehen sein, da die Piezoelemente eine sehr hohe Messgenauigkeit aufweisen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1a eine-schematische Seitenansicht auf eine Wickelmaschine mit geschlossenem Nip;
1b eine schematische Vorderansicht auf die Wickelmaschine aus 1a;
1c eine schematische Seitenansicht auf die Wickelmaschine aus 1a mit geöffnetem Nip;
2 eine schematische Seitenansicht auf eine zweite Ausführungsform einer Wickelmaschine mit geöffnetem Nip;
3 eine schematische Schnittansicht durch eine bewickelte Wickelwalze;
4 eine schematische Seitenansicht auf eine Walzenpresse;
5 eine schematische Seitenansicht auf eine Streichmaschine;
6 eine schematische Seitenansicht auf einen Kalander.
Die 1a und 1b zeigen eine Wickelmaschine 10 mit einem Tambour 11 und einer Tragtrommel 12. Der Tambour 11 und die Tragtrommel 12 bilden einen geschlossenen Nip 13, in dem eine Nipkraft entlang der Breite der Materialbahn 14 herrscht (siehe 1b). Die Nipkraft kann entlang der Materialbahnbreite unterschiedlich groß sein. Somit kann eine hier nicht näher dargestellte auf der Tragtrommel 12 angeordnete Messeinrichtung ein Nipkraftprofil entlang der Tragtrommel 12 messen. Aufgrund der gemessenen Nipkraft kann der Mittelwert der Nipkraft verändert werden, wenn diese von einem vorgegebenen Sollwert ab weicht. Ferner ist es auch möglich den Durchmesser der Tragtrommel 12 zu erhöhen. Dies kann durch hier nicht näher dargestellte auf der Tragtrommel 12 vorgesehene Expansionszonen geschehen.
Außerdem ist es möglich mit der Tragtrommel 12 den Bahnzug entlang der Materialbahn 14 zu messen. Auf diese Weise erhält man ein Bahnzugprofil entlang der Materialbahnbreite. Wenn der gemessene Bahnzug von einem Sollwert abweicht kann die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Tragtrommel 12 zum Ausgleich des Bahnzugs verändert werden. Vorteilhafterweise ist die Tragtrommel 12 zur Messung des Bahnzugs und/oder der Nipkraft mit mindestens einem hier nicht näher dargestellten Piezoelement ausgerüstet.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass eine vor der Tragtrommel angeordnete Breitstreckwalze 15 oder eine Leitwalze 16 ebenfalls mit einer Messeinrichtung zur Messung des Bahnzugs der Materialbahn 14 ausgestattet sind. Folglich können auch die durch die Breitstreckwalze 15 und die Leitwalze 16 ermittelten Bahnzugwerte für eine Drehzahl- und/oder Drehmomentänderung der Tragtrommel 12 verwendet werden.
1c zeigt die Wickelmaschine 10 mit einem geöffneten Nip 100, wie er bei einem Tambourwechsel erforderlich ist. Bei geöffnetem Nip 100 kann der Bahnzug der Materialbahn 14 vorteilhafterweise durch auf der Tragtrommel 12 angeordnete Piezoelemente gemessen werden. Wenn der gemessene Bahnzug von einem Sollwert abweicht, kann die Drehzahl und/oder das Drehmoment der Tragtrommel 12 entsprechend verändert werden.
2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Wickelmaschine 20, die gegenüber der Wickelmaschine 10 mit einer Luftabquetschwalze 21 versehen ist. Die Luftabquetschwalze 21 drückt bei einem Tambourwechsel gegen einen Tambour 22, wenn der Nip zwischen einer Tragtrommel 23 und dem Tambour 22 geöffnet ist. Die Luftabquetschwalze 21 ist ebenfalls mit einer Messeinrichtung zur Bahnzugmessung und/oder zur Nipkraftmessung versehen. Vorteilhafterweise weist die Messeinrichtung auf der Luftabquetschwalze 21 angeordnete Piezoelemente auf. Somit kann auch durch die Luftabquetschwalze 21 ein Bahnzugprofil oder Nipkraftprofil entlang der Breite der Materialbahn 14 gemessen werden. Wenn die Bahnzugwerte von einem vorgegebenen Sollwert abweichen, können die Abweichungen durch eine Veränderung der Drehzahl und/oder das Drehmoment der Luftabquetschwalze 21 ausgeglichen werden. Wenn die Nipkraftwerte von einem vorgegebenen Sollwert abweichen und die Luftabquetschwalze 21 mit entlang der Walzenlänge angeordneten Expansionszonen ausgerüstet ist, kann die Nipkraft mittels einer Durchmesserveränderung und/oder einer Änderung der lokalen Pressung in den Expansionszonen verändert werden.
3 zeigt eine Wickelwalze 30 mit einem Kern 31. Durch die auf dem Kern 31 aufgewickelten Wicklungen entstehen im Mantel 32 des Kerns 31 Radialspannungen. Die Radialspannung im Mantel 32 ist abhängig von der Wickelhärte der aufgewickelten und hier nicht näher dargestellten Materialbahn, wobei die Wickelhärte unter anderem vom Bahnzug abhängt. Die Radialspannung ist somit unter anderem eine Funktion des Bahnzuges. Wenn also die Radialspannung im Mantel 32 der Wickelwalze 30 gemessen wird, kann damit auf den Bahnzug geschlossen werden. Wenn auf dem Mantel 32 Piezoelemente angeordnet sind, kann die Radialspannung gemessen werden. Um die Radialspannung zu verändern, kann der Mantel 32 mit Expansionszonen ausgerüstet sein, sodass am Leertambour der Durchmesser beziehungsweise die lokale Pressung entsprechend geändert werden kann.
4 zeigt eine Walzenpresse 40, bei der zwischen Presswalzen 41 und 42 eine Nipkraft auftritt. Wenn eine der Presswalzen 41 und 42 mit einer Messeinrichtung, insbesondere mit Piezoelementen, versehen ist, kann die Nipkraft entlang der Breite der Materialbahn 14 im Stillstand und im Betrieb gemessen werden.
5 zeigt eine Streichmaschine 50, bei der die Materialbahn 14 durch einen von zwei Walzen 51 und 52 gebildeten Nip hindurchgeführt wird. Auch die Walzen 51 und 52 können mit einer Piezoelemente aufweisenden Messeinrichtung versehen sein, um die Nipkraft zwischen den Walzen 51 und 52 entlang der Materialbahnbreite zu messen.
6 zeigt einen Kalander 60, der Kalanderwalzen 61 aufweist. Wenn mindestens eine der Kalanderwalzen 61 mit entsprechenden Messeinrichtungen versehen ist, kann die Nipkraft zwischen mindestens einem des durch die Kalanderwalzen 61 gebildeten Nips entlang der Materialbahnbreite gemessen werden.
Wenn die Nipkraft in der Walzenpresse 40, in der Streichmaschine 50 oder im Kalander 60 zu groß oder zu klein ist und mindestens eine der einen Nip bildenden Walzen entlang der Walzenlänge mit Expansionszonen ausgerüstet ist, kann der Durchmesser von mindestens einer den Nip bildenden Walze verändert werden, um die Nipkraft entlang der Walzenlänge auszugleichen. Außerdem ist es möglich, eine zu hohe Nipkraft durch Nipkraftschwankungen zwischen hohen und niedrigen Nipkraftwerten auf einen mittleren Nipkraftwert, der unterhalb des zu hohen Nipkraftwertes liegt, zu reduzieren.

Claims

Verfahren zum Messen eines Bahnzugs einer Materialbahn (14) und/oder einer Nipkraft in einem durch zwei Walzen (11, 12, 21, 22) gebildeten Nip (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Bahnzug an einer Wickelwalze (11, 22) und/oder an einer Tragtrommel (12) und/oder an einer Luftabquetschwalze (21) und/oder an einer Breitstreckwalze (15) und/oder an einer Leitwalze (16) und/oder die Nipkraft an der Tragtrommel (12) und/oder an der Luftabquetschwalze 21 einer Wickelmaschine (10) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bahnzug an einer vor der Tragtrommel (12) angeordneten Breitstreckwalze (15) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bahnzug bei einem offenen Nip (100) während eines Tambourwechsels an der Tragtrommel (12) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nipkraft im Nip (13) zwischen Tambour (11) und Tragtrommel (12) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radialspannung im Mantel (32) einer Wickelwalze (30) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bahnzug bei einem offenen Nip während eines Tambourwechsels an der Luftabquetschwalze (21) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nipkraft im Nip zwischen dem Tambour (22) und der Luftabquetschwalze (21) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nipkraft im Nip zwischen dem Tambour (22) und der Tragtrommel (21) mit der Tragtrommel (21) und/oder dem Tambour (22) gemessen wird.
Verfahren zum Messen einer Nipkraft in einem durch zwei Walzen (41, 42, 51, 52, 61) gebildeten Nip, dadurch gekennzeichnet, dass die Nipkraft an einer Walzenpresse (40) und/oder an einem Kalander (60) und/oder an einer Streichmaschine (50) oder dergleichen gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nipkraft im Stillstand und/oder während des Betriebes der Walzenpresse (40) und/oder des Kalanders (60) und/oder der Streichmaschine (50) gemessen wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelwalze (11) und/oder die Tragtrommel (12) und/oder die Luftabquetschwalze (21) und/oder die Breitstreckwalze (15) und/oder die Leitwalze (16) mit einer Messeinrichtung zur Messung des Bahnzugs und/oder die Wickelwalze (11) und/oder die Tragtrommel (12) und/oder die Luftabquetschwalze (21) mit einer Messeinrichtung zur Messung der Nipkraft ausgerüstet ist.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Walzen (41, 42, 51, 52, 61) mit einer Messeinrichtung zur Messung der Nipkraft ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mindestens ein Piezoelement aufweist.