專利名稱：將料幅卷繞成卷筒的卷取設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種巻取設備，包括至少一個在巻取時將巻筒貼靠在它上 面的輥、 一個確定輥振動的振動傳感裝置、 一個控制器和至少一個可借助 它移動輥的調整機構。
此外本發明還涉及一種將料幅巻繞成巻筒的方法，其中，將巻筒貼靠 在 一個輥上并根據測得的振動移動此輥。
背景技術：
例如由EP1260470B1已知一種此類巻取設備和一種此類方法。在那里， 巻筒在巻取時處于由兩個支承輥構成的巻筒架內。料幅通過位置固定設置 的支承輥進入。另 一個支承輥可通過作用在該支承輥軸承上的調整裝置移 動。在調整裝置上固定一個振動傳感器。按另一種設計也可以移動兩個支 承輥。與不采取所述措施相比，采用這種設計希望達到，這種由兩個支承 輥和巻筒組成的總系統的振動顯著減小。
在DE102005000082A1中公開了抑制雙支承輥巻取機內振動的另 一種 可能性。在那里，兩個支承輥逆重力方向支承，其中，支承裝置包括一個 減振器。所述減振器以被動的方式消耗雙支承輥巻取機的能量。
由DE102005000052A1已知一種類似的作用在支承輥軸承上的減振器。
采用這些設計盡管可以達到減振的目的。但是在實際工作中有時仍能 觀察到形成不希望的振動。
發明內容
本發明要解決的技術問題是保持小的振動。
上述技術問題在本文開頭所述類型的巻取設備中采取下述措施得以解 決令振動傳感裝置直接檢測輥的振動，以及確定巻筒轉速的轉速測量裝 置與控制器連接。
迄今可以發現，盡管在將料幅巻繞為巻筒時采取了主動或被動減振措
4施，但仍導致產生振動。這尤其發生在巻取具有大靜摩擦系數的紙的情況
下。尤其在紙層相互的靜摩擦系數大于0.5,尤其達到數值0.7和更大時出
現振動。目前人們認為，振動是由源自巻筒的一種自激引起的。由于紙層 相互之間大的靜摩擦系數，在紙幅巻取時通常的層間移動基本上被抑制。 其結果是，沿巻筒圓周形成動態條件的巻筒硬度差，它導致巻筒圓周的半 徑變化，因為缺失所述的紙層位移，不能充分均衡這種巻筒的硬度差。
現在，按照本發明的方案考慮問題的出發點是，通過檢測巻筒轉速可 以確定巻筒諧波。當巻筒諧波與測得的多個振動頻率相比較時，可以確定 關鍵性的振動頻率并據此有目的地影響此關鍵性的振動頻率。因為料幅一 般以恒速進入，但是巻筒的直徑在巻繞時漸增，所以改變巻繞時的巻筒轉 速。由此也改變了關鍵性的振動頻率，從而也必須連續重新調整巻繞時輥 的位移，以便能更有效地減小振動。另一方面在于，輥的振動直接在輥上
檢測。由此避免那些例如下列原因引起的誤差輥有一定間隙地支承在其 軸承內以及只是在軸承箱上檢測振動。因此，直接在輥上檢測輥的振動， 允許顯著改善輥振動與關鍵性振動頻率的配比關系。
優選地，轉速測量裝置具有確定巻繞到巻筒上的料幅速度的速度傳感 器和直徑測量裝置。料幅的速度可以比較容易確定。巻筒的直徑同樣可以 以合理的費用確定，所以由速度和直徑可以無任何困難地計算出轉速。由 此即使對那些其端側并非能順利接近的巻筒而言也能提供轉速。這些例如
作為替代或補充方式可以規定，巻筒具有一個帶端面標記的巻筒芯， 以及轉速測量裝置與該標記配合作用。標記可限于在巻筒心端側，也就是 -說不必制作在巻筒內部。標記可以設計為光學或才幾械式的。它們允許以簡 單的方式確定轉速。
優選地，振動傳感裝置具有至少一個裝在輥內部或輥蓋上的傳感器。 裝在輥內部或輥蓋上的傳感器直接參與輥的所有運動。然而它不受料幅的 干攏，因此例如料幅的斷裂對于傳感器并沒有危險。
在這方面優選地，傳感器設計為加速度傳感器。借助加速度傳感器的 信號無疑問地提供有關振動運動必要的信息。恰當地，可以使用一對彼此 垂直安裝、隨同旋轉的加速度傳感器和測量值的遙測傳輸裝置。通過配置 這種在輥內部的加速度傳感器，還導致輥運動與調整裝置的控制運動脫耦。優選地，輥設計為支承輥巻取機的入口側支承輥。進口或入口側支承 輥是料幅首先與之接觸的那個支承輥。因此當料幅剛與支承輥接觸時實際 上已經獲取了有關實時巻筒狀態的信息，隨著料幅的進入可能改變這種信 息。因此可以比較快地對那些要不然可能導致振動的現象做出反應。
優選地，設有第二支承輥，它同樣具有振動傳感裝置和/或調整機構。 因此可以干預兩個支承輥，達到減小振動的目的。
按一項特別優選的設計，設有檢測巻筒的巻筒中心的中心檢測裝置。 由此可以高精度地確定巻筒壓縮。若發生振動，則通常不僅僅在其上貼靠 著巻筒的那個輥振動，而且巻筒本身也振動。可以在輥上造成"反向運動"， 所以輥可以自動平穩化。但不一定也與之相關聯地使巻筒平穩化。與之相 應，可能繼續導致振動。但是在巻筒本身往往并不采取什么措施。這種情 況尤其針對處于雙支承輥巻取機巻筒架內的巻筒。現在通過檢測巻筒中心， 可以使輥在考慮到巻筒運動的情況下運動，從而使巻筒和輥組成的總系統 獲得平穩。由此可以減小例如一種由巻筒壓縮的不均勻分布引起的振動。 在雙支承輥巻取機中，可例如根據巻筒中心的位置和直徑，確定巻筒與輥 之間接觸點的負荷角度。根據測得的輥的運動以及測得的巻筒中心的運動， 現在可以借助隨時間改變的角度關系，計算出在輥接觸點沿負荷方向的巻 筒壓縮。根據這些測量值算出的動態巻筒最小壓縮，現在是調整戰略的目 標參量，它借助控制器跟蹤。由此以這種方式實現輥的激勵，即， 一次性 地使巻筒壓縮最小化。當然這種調整戰略也會導致輥更大地運動，并將反 向振動傳給巻筒。
在這方面優選地，中心檢測裝置具有一個裝在巻筒內尤其設計為加速 度傳感器的傳感器。這通常可以方便地實現，因為巻筒在巻筒芯上構成， 巻筒芯設計為用硬紙板或其他材料制成的套筒。在空心圓柱形內腔中可以 方便地裝入傳感器。傳感器能夠確定巻筒在巻繞時基于振動造成的加速度。 根據加速度可以確定巻筒的實時位置，在這里它與巻筒軸絕對位置的關系 不大，這種位置隨巻筒直徑增大而移動，而是取決于指示振動的短時間的 改變。
按一種特別簡單的設計，傳感器設計為誘導頭。即使在雙支承輥巻取 機中，布置在軸向兩端的巻筒往往也設有這種誘導頭。然后根據誘導頭的 位置確定巻筒中心。在這里一次近似可以基于所有巻筒的巻筒中心同樣運動。
本發明所要解決的技術問題在本文開頭所述類型的方法中采取下過措
施得以解決直接在輥上確定振動并確定巻筒的轉速，以及使輥以至少與 巻筒諧波相匹配的頻率移動。
如上面結合巻取設備說明的那樣，根據巻筒的轉速可以連續確定巻筒 諧波。借助巻筒諧波現在可以確定對于振動的形成是關鍵性的頻率。這是 那些與屬于巻筒諧波的頻率一致的輥振動運動的頻率。當振動頻率與巻筒 諧波一致時存在高度的危險，使巻筒和輥組成的總系統起振。若借助調整 裝置疊加一個有這種頻率的反向運動，則在這里可以使輥特別好地平穩化， 從而至少減小振動傾向。
優選地，確定進入的料幅的速度和巻筒的直徑。這是在巻筒端側不能 被利用的情況下，確定巻筒轉速的 一種特別筒單的設計。
優選地，為了確定振動使用一個裝在輥內部或輥蓋上的傳感器。這種 傳感器不受料幅的干擾。它還允許直接確定輥的振動運動，因此避免例如 通過軸承內部的間隙可能引起的測量誤差。
優選地，為了巻取使用雙支承輥巻取機，以及至少在入口側的輥上確 定振動。在雙支承輥巻取機中振動問題特別關鍵，因為在這里在不利的條 件下，當振動過激時，存在著使巻筒從巻筒架蹦出的危險。若使用入口側 的輥確定振動，則可以在盡可能最早的時刻檢測振動，從而可以同樣早地 干預振動的形成。
優選地，檢測巻筒軸線的位置。所述的軸線是巻筒中心。若連續提供 有關巻筒中心位置的信息，則不僅檢測巻筒貼靠在它上面的那個輥的運動， 而且也檢測了巻筒本身的運動。因此輥的運動可以控制為，使輥與巻筒組 成的總系統振動最小。在這方面恰當的是，使用一個也可以^r測加速度的 發送器或傳感器。
下面結合附圖借助一種優選的實施例說明本發明。其中唯一的圖表示 巻取設備的示意圖。
具體實施例方式
7圖1表示設計為雙支承輥巻取機的巻取設備1。巻取設備1有兩個支承
輥2、 3，它們構成巻筒5裝在其中的巻筒架4。巻筒5有一個巻取套筒6 作為巻筒芯，料幅7巻繞在巻取套筒6上，它通過入口側支承輥2進入。 料幅7纏繞在入口側支承輥2上，然后在輥隙8內巻上巻筒5。
這兩個支承輥2、 3被驅動。當然，為了視圖清晰起見沒有詳細表示驅 動器。
設有一個壓輥9，以便將巻筒5壓入巻筒架4內。使用壓輥9影響巻筒 5的巻筒石更度。此外它可以用于防止巻筒5從巻筒架4掉出。
這兩個支承輥2、 3分別具有調整機構10、 11,為了簡化在這里它們用 箭頭表示。調整機構10、 11作用在軸承箱12、 13上，輥頸14、 15支承在 軸承箱內。借助調整機構10、 11可以移動支承輥2、 3。圖中表示沿重力方 向的移動。也可以實施其〗也移動方向。
支承輥2具有一個由基本上互相垂直設置的加速度傳感器16、 17構成 的振動傳感器裝置。支承輥3也設有相應的加速度傳感器18、 19。各自的 加速度傳感器16、 17或18、 19不必絕對相互垂直布置。但它們必須有各 自的測量方向，這些測量方向沿各支承輥2、 3的周向看相交一個角度。加 速度傳感器16-19分別布設在支承輥2、 3的內部。它們也可以布設在支承 輥2、 3的一個端面上，也就是設在輥蓋上。它們隨各自的支承輥2、 3旋 轉，以及將它們的信號分別遙測地傳給控制器20。為此，控制器20具有接 收器16'-19'。因此控制器20提供有關在振動時產生的支承輥2、 3實時運 動的信息。
巻取套筒6在其端面設有標記21,它們可以由記錄器22檢測。記錄器
22同樣與控制器20連接。因此控制器20連續提供有關巻筒5實時轉速的 牧自
附加或取代由標記21和記錄器22構成的轉速測量裝置，也可以采用 確定進入的料幅7速度的傳感器23，以及確定巻筒5直徑的傳感器24。這 兩個傳感器23、 24同樣與控制器20連接。傳感器24如示意圖中示意表示 的那樣掃描例如壓輥9的位置，以便獲得有關巻筒5直徑的信息。根據巻 筒5的直徑和料幅7的速度，可以確定巻筒5的轉速。
此外，設有確定巻筒5軸線實時位置的傳感器25。為此，巻筒5可有 一個嵌入件26作為傳感器。按沒有詳細表示的方式，至少設置在邊緣側的巻筒5中也可以規定，在巻取套筒6內插入可以評估其位置的誘導頭。這 種傳感器25優選地能夠僅僅或也可以記錄加速度。
在這種也稱為"巻割機，，的巻取設備工作時，在處理有大的靜摩擦系 數的紙的情況下，可導致過強的不希望的振動現象。對于這些類型的紙通 常認為是有振動危險的紙。若紙層彼此的靜摩擦系數大于0.5,尤其0.7和 更大，便存在這種振動危險。在巻繞這種紙時往往導致巻筒5和支承輥2、 3過激的振動運動。振動運動的頻率分析表明，由巻筒5和支承輥2、 3以 及必要時壓輥9構成的系統，始終以巻筒轉速的諧波振動。取決于生產速 度，亦即取決于巻筒5的直徑，巻筒轉速的不同諧波成為問題頻率。.
因為現在當巻取時連續提供有關巻筒轉速的信息，所以可以順利地確 定臨界轉速并據此確定危險的振動頻率。然后控制器可以用這些頻率控制 調整機構10、 11,并保證首先保持支承輥2、 3鎮靜，也就是說在由系統引 起的支承輥2、 3振動運動上疊加相應的反向運動。這種反向運動可通過軸 承箱12、 13加入支承輥2、 3中。在這種情況下不發生與加速度傳感器16、 17或18、 19的耦合，因為這些加速度傳感器16-19與調整機構10、 11脫 耦。
人們猜測在巻取時的振動疑難問題源于巻筒5的自激效應。由于紙層 彼此大的靜摩擦系數基本上抑制了在巻取料幅7時通常的層間移動。其結 果是，沿巻筒5圓周形成動態條件的巻筒硬度差，它導致在巻筒5圓周上 的半徑變化。由于缺失紙層間移動，不足以補償或均衡巻筒硬度差。換句 話說，在每次動態的巻筒變形或動態的巻筒負荷下，在支承輥2、 3上留下 一小部分位置固定不變的殘留變形，然后在再次進入輥隙8內時它如一種 道路激勵那樣作用。這種再生性效應在巻筒轉速的一些諧波與由巻筒5和 支承輥2、 3以及壓輥9構成的巻取系統某些固有頻率巧合時，便導致自激 過程。在這里大多涉及那些巻筒5本身此時遭遇大的動態變形時的固有頻 率。尤其在所謂接觸式固有頻率時便是這種情況，此時支承輥2、 3和巻筒 5在彼此反相運動時振動。
在這種設計中存在的疑難問題有兩類。其一是設備1的振動頻率持續 改變，因為不僅巻筒5的直徑，而且它的質量都在變化。另一方面，在巻 筒5的圓周面上形成巻筒波紋度，在這里實際上沒有直接干預巻筒5,也就 是說，在普通的例如圖中表示的支承輥巻取機中，實際上沒有可能性在巻筒5內引入反向運動使巻筒5鎮靜。
現在采用圖中表示的巻取設備，便有可能使調整戰略不是如迄今那樣，限于例如通過引入反向運動或引入減振力，使構件，例如支承輥2、 3振動最小化。而是可以集中于動態巻筒壓縮的最小化，動態的巻筒壓縮是形成巻筒波紋度所有可能的原因。為此需要兩個測量值，亦即其一是巻筒5的轉速，藉此可以根據測量的多個振動頻率確定巻筒諧波。
其二是至少在支承輥2入口側檢測支承輥2、 3沿垂直和水平空間方向的運動，它起先基于料幅7。但優選地，支承輥2、 3的運動在兩個支承輥2、 3處檢測。所述的測量可分別通過彼此垂直安裝并隨同旋轉的成對加速度傳感器16-19以及測量值的遙測傳輸實現。在這里只在支承輥2、 3的軸承箱12、 13上測量振動運動是不夠的，為此需要控制輥運動與調整機構10、11運動的脫耦。
為了明確地確定巻筒壓縮，還要檢測巻筒5中心的運動。對于在邊緣的巻筒，這可以比較簡單地用直接設在誘導頭(Achslosen)上的加速度傳感器測量。通過巻筒5根據誘導頭位置或壓輥9位置算得的瞬時幾何形狀，可以確定與支承輥2、 3接觸點的負荷角度。對于布設在軸向中心的巻筒5,可以采用帶一個傳感器，例如磁鐵之類的嵌入件26,從而對于布設在中心的巻筒，也可以通過傳感器25提供有關巻筒軸線運動的信息。
現在，由測得的支承輥2、 3的運動和測得的巻筒5的運動，可以用隨時間改變的角度關系，計算在兩個支承輥2、 3的接觸點處沿負荷方向的巻筒壓縮。由這些測量值算出的動態巻筒壓縮的最小化，現在是調整戰略的目標參量。
由此實施支承輥2、 3如此形式的激勵，即，使原發的巻筒壓縮最小化。這種調整戰略也可以例如導致支承輥2、 3更大地運動，它將反向運動導入巻筒5。
這種方法也可以設想為，巻筒5的巻簡軸線稱為虛擬的固定點以及支承輥2、 3可以如此運動或振動，即，使所述的中心能始終保持鎮靜。
也可以使用組合在一個或兩個支承輥2、 3中的調整機構10、 11，例如壓電陶瓷的薄膜模件或壓電陶瓷的激勵物質，在這種情況下，為檢測支承輥2、 3運動所需要的測量，同樣可以在支承輥2、 3的內部進行。在這里不需要脫耦，因為直接檢測調整參數。
權利要求
1. 一種卷取設備，包括至少一個在卷取時將卷筒貼靠在它上面的輥、一個確定輥振動的振動傳感裝置、一個控制器和至少一個可借助它移動輥的調整機構，其特征為振動傳感裝置(16-19)直接檢測輥(2、3)的振動，以及確定卷筒(5)的轉速的轉速測量裝置(21、22；23、24)與控制器(20)連接。
2. 按照權利要求1所述的設備，其特征為，轉速測量裝置(23、 24) 具有確定巻繞到巻筒(5)上的料幅(7)的速度的速度傳感器(23)和直 徑測量裝置(24)。
3. 按照權利要求1或2所述的設備，其特征為，巻筒(5 )具有一個帶 端面標記(21)的巻筒芯(6),以及轉速測量裝置(22)與該標記配合作 用。
4. 按照權利要求1至3之一所述的設備，其特征為，振動傳感裝置 (16-19)具有至少一個安裝在輥(2、 3)內部或輥蓋上的傳感器(16-19)。
5. 按照權利要求4所述的設備，其特征為，傳感器(16-19 )設計為加 速度傳感器。
6. 按照權利要求1至5之一所述的設備，其特征為，輥(2、 3 )設計 為支承輥巻取機的入口側的支承輥(2)。
7. 按照權利要求6所述的設備，其特征為，設有第二支承輥(3)，它 同樣具有振動傳感裝置(18、 19)和/或調整機構(11)。
8. 按照權利要求1至7之一所述的設備，其特征為，設有檢測巻筒(5 ) 的巻筒中心的中心檢測裝置(25、 26)。
9. 按照權利要求8所述的設備，其特征為，所述中心檢測裝置具有一 個裝在巻筒(5)內尤其設計為加速度傳感器的傳感器(26)。
10. 按照權利要求9所述的設備，其特征為，所述傳感器(26)設計為 誘導頭。
11. 一種將料幅巻繞成巻筒的方法，其中，將巻筒貼靠在一個輥上并根 據測得的振動移動此輥，其特征為直接在所述輥上確定振動并確定巻筒 的轉速，以及使輥以至少與巻筒諧波相匹配的頻率移動。
12. 按照權利要求11所述的方法，其特征為，確定進入的料幅的速度和巻筒的直徑。
13. 按照權利要求11或12所述的方法，其特征為，為了確定振動使用一個安裝在輥內部或輥蓋上的傳感器。
14. 按照權利要求11至13之一所述的方法，其特征為，為了巻取使用 雙支承輥巻取機，以及至少在入口側的輥上確定振動。
15. 按照權利要求11至14之一所述的方法，其特征為，檢測巻筒軸線 的位置。
全文摘要
本發明涉及一種卷取設備(1)，包括至少一個在卷取時將卷筒(5)貼靠在它上面的輥(2、3)、一個確定輥(2、3)振動的振動傳感裝置(16-19)、一個控制器(29)和至少一個可借助它移動輥(2、3)的調整機構(10、11)。希望在卷取時保持小的振動。為此規定，振動傳感裝置(16-19)直接檢測輥(2、3)的振動，以及確定卷筒(5)轉速的轉速測量裝置(21、22；23、24)與控制器(20)連接。
文檔編號B65H18/16GK101486417SQ200910002538
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月16日 優先權日2008年1月18日
發明者羅爾夫·范哈格 申請人:沃依特專利有限責任公司