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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren von Löchern in
den Mantel eines Papiermaschinenzylinders nach dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bohren von
Löchern
in den Mantel des Papiermaschinenzylinders nach dem Oberbegriff
von Anspruch 2.
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In
der Technik gibt es mehrere bekannte Arten von Einrichtungen, die
zum Bohren von Löchern in
den Mantel eines Zylinders in einer Papiermaschine ausgeführt sind.
Einige Ausführungsformen
nach dem Stand der Technik sind in den Patentveröffentlichungen
EP-B-0448947 und
EP-B-0545879 offenbart. Die
EP-B-0448947 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vor-Ort-Bohren von perforierten Löchern in
den Mantel eines Zylinders, insbesondere eines Trockenzylinders,
in einer Papiermaschine, wobei der Zylinder nicht von der Papiermaschine
entfernt wird. Die Vorrichtung umfasst einen Spindelkasten, der
mit mehreren Spindelköpfen
ausgestattet ist, die zum Antrieb durch einen Antriebsmotor geeignet
sind. In dem Spindelkasten ist der Antriebsmotor untergebracht,
der zum Bewegen des Spindelkastens bezüglich des Rahmens der Bohrvorrichtung,
wenn die Bohrer zu der maschinell zu bearbeitenden Zylinderfläche betätigt werden,
angeordnet ist. Des Weiteren enthält die Vorrichtung eine Bohrführung, die
dazu ausgeführt
ist, den Rahmen der Bohrvorrichtung zwischen den Führungsbahnen und
dem maschinell zu bearbeitenden Mantel des Zylinders zu stützen und
zu spannen. Weiterhin enthält
die Vorrichtung Gleitbuchsen, die dazu angeordnet sind, den Rahmen
der Bohrvorrichtung entlang der Führungsbahnanordnung zu führen, wenn
die Vorrichtung in Richtung der Zylinderachse in die nächste Bohrposition
bewegt wird. Die Ausführung der Vorrichtung
verwendet Führungsbahnen,
die an dem neben dem maschinell zu bearbeitenden Zylinder liegenden
Zylinder gestützt
werden. Die
EP-B-0545879 beschreibt
eine Weiterentwicklung der oben angeführten Vorrichtung, wobei jeder
Spindelkopf mit einem getrennten Gleitrahmen versehen ist, der so
ausgeführt
ist, dass er individuell in Querrichtung beweglich ist. Diese Vorrichtungen
nach dem Stand der Technik sind neben anderen Nachteilen durch ihre
komplizierte Konstruktion nachteilig, was zum Beispiel zu einem
begrenzten Bereich der Spindelkopfbewegung führt. Des Weiteren erfordert das
System die Verwendung einer Bohrführung, wodurch jedes verschiedene
Bohrmuster eine individuelle Bohrführung erfordert.
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Die
FR-A-0448947 betrifft
einen Mehrspindelbearbeitungskopf mit variabler Konfiguration, wobei
der Kopf, der an einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann,
eine Antriebsbewegung auf mehrere Werkzeugspindeln übertragen
kann, die jeweils an einem Spindelgehäuse angebracht sind, möglicherweise
in Verbindung mit einem Relaisgehäuse und hinsichtlich Winkelposition
um eine Montageachse einstellbar. An der Basis einer die Gehäuse umgebenden
Trommel ist eine Einstellscheibe so montiert, dass sie sich um die
Gesamtachse des Kopfs drehen kann, und sie enthält Nuten, die jeweils von einer
Nabe eines auf der Bewegungsausgangsseite angeordneten Spindelgehäuses durchquert werden.
Somit ermöglicht
die Drehung der Einstellscheibe eine synchrone Modifikation der
Abstände zwischen
allen Werkzeugen und der Gesamtachse des Kopfs.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
solch einer völlig
neuen Verfahrens- und Vorrichtungsart zum Bohren des Mantels eines
Zylinders, die die Nachteile der Techniken nach dem Stand der Technik überwinden
kann.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Bohren von Löchern in den Mantel eines Papiermaschinenzylinders
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden in Anspruch 1 bzw. in Anspruch 2 angeführt.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung bieten mehrere
bedeutende Vorteile. Die Verwendung von Mehrspindelbohrmodulen und die
Positioniertechnik von Bohrmodulen dadurch, dass die Bohrmodule
um ihre Zwischenwellen drehbar sind, können eine sehr große Breite
an Positionssteuerung der Bohrmodule bereitstellen. Die Positionssteuerungsmöglichkeiten
können
durch Verwendung von Bohrmodulen, die um die mittlere Antriebswelle
des Moduls drehbar ausgeführt
sind, noch erweitert werden. Die vorliegende Ausführung erleichtert
ein Bohren ohne Bohrführungen.
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Im
Zusammenhang der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Papiermaschine
verwendet, wenn auf Maschinen Bezug genommen wird, die bei der Herstellung
einer Materialbahn verwendet werden, einschließlich einer Papiermaschine,
einer Kartonmaschine oder eines Zellulosebahntrockners. Der Betriff
Zylinder wird verwendet, wenn allgemein auf zylindrische Objekte,
wie zum Beispiel Walzen, Trockenzylinder und dergleichen, Bezug
genommen wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die angehängten
Zeichnungen näher
beschrieben; darin zeigen:
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1 schematisch
eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
die vor Ort in ihre Betriebsposition installiert wird;
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2 eine
Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung
in der in 1 angegebenen Richtung A;
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3 eine
Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung
in der in 1 angegebenen Richtung B;
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4A–4C ein
Bohrmodul in der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
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5 eine
teilweise als Schnitt ausgeführte Ansicht
eines Mehrspindelbohrmoduls in der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
und
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6A–6C schematisch
die Positionssteueranordnung von Bohrern für ein Bohrmodul, gesehen in
Richtung des maschinell zu bearbeitenden Zylinders.
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Auf 1 Bezug
nehmend, wird darin eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in
ihrer Betriebsposition gezeigt, die an den Strukturen einer Papiermaschine
gestützt wird,
wie zum Beispiel einem ersten Zylinder s1 der Papiermaschine. Der
zu bohrende Zylinder s2 befindet sich unter dem ersten Zylinder
s1 lateral versetzt. Die Vorrichtung 1 enthält einen
Rahmen 2 mit einer Ausführung,
die an den Strukturen der Papiermaschine gestützt werden kann. Der Rahmen 2 wird
an dem ersten Zylinder s1 mittels Stützgliedern 3, 4,
wie zum Beispiel gekrümmter
Platten 4, die an dem Mantel des Zylinders anliegen, gestützt. Die
gekrümmten Platten
sind des Weiteren mit dem Rahmen 2 verbunden. Vorteilhafterweise
ist die Vorrichtung mittels Befestigungsriemen 5 an der
Fläche
des ersten Zylinders s1 verankert. Somit wird der Rahmen 2 zumindest über einen
Teil der Zylinderbreite im Wesentlichen parallel auf die Achse des
Zylinders s1 ausgerichtet.
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Die
Vorrichtung 1 enthält
einen Zufuhrrahmen 6, der, gestützt von dem Rahmen 2,
so ausgeführt
ist, dass er zu der maschinell zu bearbeitenden Fläche des
Zylinders s2 bewegt werden kann, wobei der Zufuhrrahmen mehrere Bohrmodule 7 aufweist, die
so ausgeführt
sind, dass sie mittels einer Antriebseinheit 8 angetrieben
werden können.
Am Rahmen 2 sind Führungsbahnen 9 ausgebildet,
entlang denen der Zufuhrrahmen 6 bewegt werden kann, um die
Zufuhrbewegung der Bohrmodule 7 sowie deren Rückziehbewegung
von der Zylinderfläche
nach außen
nach Beendigung des Bohrschritts zu gewährleisten. Die Bohrmodule 7 enthalten
mindestens zwei Spindelköpfe.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform weist sechs Zweispindel-Bohrmodule 7 auf,
die zum gleichzeitigen Antrieb durch eine Antriebseinheit 8 ausgeführt sind.
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Jedes
Bohrmodul 7 weist eine mittlere Antriebswelle auf, die
bei der in den Schemazeichnungen dargestellten Ausführungsform
durch Riemen angetrieben wird. Der Riementrieb wird durch Versehen
der Antriebswelle 10 mit einer Riemenantriebsscheibe 11 und
des Bohrmoduls 7 mit Riemenlosscheiben 12, 13 bewerkstelligt.
Auf der Antriebswelle 10 ist drehbar damit ein erstes Zahnrad 14 angebracht
(vgl. 5), das dazu ausgeführt ist, ein Getriebe 16 einer
Zwischenwelle 15 anzutreiben, die weiterhin eine Spindelwelle 17 antreibt.
Bei der in den Schemazeichnungen dargestellten Ausführungsform enthält jedes
Bohrmodul 7 zwei Spindelköpfe 18, 18', die durch
die Antriebswelle 10 des Bohrmoduls auf die oben beschriebene
Weise angetrieben werden. Mindestens ein Spindelkopf 18, 18' in jedem Bohrmodul
ist um eine Zwischenwelle 15, 15' des Bohrmoduls, die zwischen der
Antriebswelle 10 und dem Spindelkopf angeordnet ist, drehbar
angeordnet. Somit kann der gegenseitige Abstand der Spindelwellenmitten 19, 19' von einander
in jedem Bohrmodul getrennt eingestellt werden, indem mindestens
ein Spindelkopf 18, 18' im Bohrmodul um die Zwischenwelle 15, 15' des Bohrmoduls
gedreht wird. Darüber hinaus
ist das gesamte Bohrmodul oder zumindest das Spindelkopfgehäuse der
Spindelwellen um die Antriebswelle 10 drehbar angeordnet,
wodurch es möglich
wird, das durch jedes Bohrmodul 7 erzeugte Bohrmuster zu
steuern. Infolgedessen können
die Spindelwellenmitten 19, 19' eines Zweispindel-Bohrmoduls leicht
auf eine gewünschte
Linie ausgerichtet werden.
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Jedes
Bohrmodul 7 weist Mittel 20, 21 zum Verriegeln
des Bohrmoduls in einer gewünschten
Position auf. Das Bohrmodul 7 enthält eine Befestigungsplatte 22 (vgl. 4) des Spindelkopfs 7, wobei
die Befestigungsplatte darauf angeordnete Lageranordnungen 23, 24 der
Antriebswelle 10 sowie Stützelemente 25 zur
Befestigung der Riemenlosscheiben 12, 13 aufweist.
Die Spindelkopfbefestigungsplatte 11 ist mit Löchern, Schlitzen
oder ähnlichen Öffnungen 26 zur
Befestigung des Spindelkopfs in einer gewünschten Position mittels Befestigungselementen 20, 21,
wie zum Beispiel Schrauben oder Bolzen, versehen. Die Bohrmodule 7 sind
durch ihre Befestigungsplatten 22 auf einer am Zufuhrrahmen 6 ausgebildeten
Führungsbahn 33 beweglich
angebracht. Infolgedessen kann durch Ändern der Position der Bohrmodule 7 im
Zufuhrrahmen 6 noch eine weitere Einrichtung zur Steuerung
des Layouts des Bohrmusters erhalten werden. In 2 wird
solch eine Positionssteuerungsmöglichkeit
durch Pfeile angezeigt.
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In
den 2 und 3 wird schematisch eine Bohrvorrichtung 1 gemäß der Erfindung
gezeigt. Die Bohrvorrichtung ist auf einem Rahmen 2 gebaut. Der
Rahmen 2 enthält
ein Befestigungsglied 3, mit dem die gekrümmten Stützplatten 4 verbunden
sind. Der Rahmen besteht aus einem Körper 2, der Führungsbahnen
für die
Bewegung des Zufuhrrahmens 6 und eine Stellgliedanordnung 27, 28 des
Zufuhrrahmens, die den Zufuhrrahmen 6 bezüglich des
Bohrvorrichtungskörpers 2 bewegen
kann, enthält.
Das Stellglied des Zufuhrrahmens 6 umfasst eine herkömmliche
Spindelhubbühne
(Hebevorrichtung) 27, die durch einen Antriebsmotor 28 angetrieben
wird. Im Zufuhrrahmen 6 sind mehrere parallele Bohrmodule 7 ausgebildet,
die alle durch eine gemeinsame Antriebseinheit 8 angetrieben
werden. Die Antriebseinheit ist am Zufuhrrahmen angebracht.
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Der
Rahmen, vorteilhafterweise der Körper 2 selbst,
ist mit Stützgliedern 29 versehen,
die vorteilhafterweise Druckluftzylinder umfassen, welche vor dem
Bearbeitungsvorgang gegen die maschinell zu bearbeitende Fläche des
Zylinders s2 getrieben werden, wodurch ein etwaiges Spiel, das heißt, die
Instabilität
in den Lagern des Zylinders s1 und den Stützstrukturen davon, die als
die Befestigungsbasis der Bohrvorrichtung dienen, minimiert wird
und der Bohrvorgang selbst sehr stabil wird. Diese Anordnung verhindert
zum Beispiel unerwünschte
Bewegungen der Bohrvorrichtung während
des Bohrvorgangs, wodurch das Brechen der Bohrer 30 eliminiert
wird.
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Der
Bohrvorgang findet wie folgt statt. Zunächst wird die Bohrvorrichtung
durch Befestigungsriemen an dem dem maschinell zu bearbeitenden
Zylinder s2 am nächsten
liegenden Zylinder s1 angebracht. Dann werden die Spindelköpfe der
Bohrmodule 7 in eine gewünschte Position eingestellt,
und bei Bedarf wird der Spindelkopf 7' des Bohrmoduls bezüglich der
Antriebswelle 10 gedreht. Des Weiteren werden die gegenseitigen
Abstände
zwischen den Bohrmodulen 7 wie erforderlich eingestellt,
um das gewünschte
Bohrmuster zu erhalten. Die Stützglieder 29 werden
gegen die maschinell zu bearbeitende Fläche des Zylinders s2 getrieben.
Mit Hilfe der Stellgliedanordnung 27, 28 wird
der Zufuhrrahmen 6 zu dem maschinell zu bearbeitenden Zylinder
bewegt. Schließlich
wird die Drehantriebseinheit 8 der Spindelköpfe 30 eingeschaltet.
Nach Beendigung des Bohrschritts werden diese Vorgänge in umgekehrter
Reihenfolge wiederholt.
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Der
maschinell bearbeitete Zylinder s2 wird zwischen den Bohrschritten
mittels eines (in den schematischen Darstellungen nicht gezeigten)
Drehantriebssystems um die Zylinderwelle um einen gegebenen Winkel inkrementell
in die nächste
Bohrposition gedreht. Eine Art solch eines Drehantriebssystems wird
in der Patentveröffentlichung
EP-B-0448947 beschrieben.
Solch ein Drehantriebssystem kann den Zylinder jedoch nur um Inkremente drehen,
die durch die Teilung des in der Antriebseinheit montierten Zahnrads
bestimmt werden. Somit würde
jede andere Größe eines
Inkrementaldrehwinkels ein getrenntes Zahnrad erfordern. Um diese
Einschränkung
zu überwinden,
kann ein herkömmliches Schaltrad
verwendet werden, um den Inkrementaldrehwinkel in einen geeigneten
Wert umzuwandeln. Der maschinell bearbeitete Zylinder wird für die Dauer
des Bearbeitungsschritts in einer festen Position verriegelt.
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In 3 ist
der Drehantrieb der Bohrmodule teilweise sichtbar. Das Antriebsmittel 8,
bei dem es sich vorteilhafterweise um einen herkömmlichen Elektromotor handelt, überträgt seine
Energiezufuhr von der Motorausgangswelle 31 über einen
Riemenantriebsstrang 32 auf die Antriebswellen 10 der
Bohrmodule 7, wobei die Energiezufuhr von dort aus einzeln
zu jedem der die Bohrer 30 tragenden Spindelköpfe verteilt
wird.
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In
den 4A–4C wird
eines der Bohrmodule und in 5 ein Spindelkopf 7' des Bohrmoduls
gezeigt. Die Spindelwellenmitten 19, 19' sind um jede
der Zwischenwellen 15, 15' drehbar einstellbar ausgeführt, wobei
es von den Zwischenwellen bei der in der schematischen Darstellung
gezeigten Ausführungsform
zwei gibt.
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Die
Positionssteuerung des Bohrmoduls wird in den 6A, 6B und 6C schematisch
dargestellt. In 6A ist der gegenseitige Abstand
zwischen den Spindelwellenmitten 19, 19' des Zweispindel-Kopfs 7' in die maximal
nach außen
beabstandete Position getrieben gezeigt. Der Spindelkopf 7' des Bohrmoduls
ist jedoch nicht um die Antriebswelle 10 gedreht worden.
In 6B werden beide Spindelwellenmitten 19, 19' um die Zwischenwelle 15, 15' gedreht gezeigt.
Dann wird der gegenseitige Abstand zwischen den Spindelwellenmitten 19, 19' kleiner als in 6A,
und darüber
hinaus sind die Bohrer in einem Abstand von der Bohrmittellinie
versetzt. Falls erforderlich, kann das Bohrmuster durch Drehen des Rahmens
des Spindelkopfs 7' um
die Mittelachse 10 weiter gesteuert werden, wodurch es
zum Beispiel möglich
ist, die Spindelwellenmitten 19, 19' zur Bohrmittellinie zu bringen.
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Für den Fachmann
liegt auf der Hand, dass die Erfindung nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt
wird, sondern stattdessen innerhalb des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche geändert werden
kann.