DE29624490U1 - Damping of roller nip oscillation in paper making machine - by applying an active phase displaced counter oscillation directly or indirectly at the roller bearing mountings - Google Patents

Abstract

To dampen the oscillations of rollers in contact with each other, especially in a paper web coating assembly, an active damping action is generated as a phase displaced counter oscillation. It is applied directly or indirectly, externally, on at least one roller bearing mounting. Also claimed is a roller assembly with at least two rollers pressed together, to form a nip between them, with each roller supported on bearing mountings at their end sides. One of the rollers, forming the nip, can be given a swing movement. Actuators (10-12) apply an external active action through a phase displaced counter oscillation, directly and/or indirectly on at least one bearing mounting (7) of a roller (1,2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Kontaktschwingungen rotierender Walzen in einer Papiermaschine oder Streicheinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie dem Oberbegriff des Anspruches 10.The invention relates to a device for cushioning of contact vibrations of rotating rollers in a paper machine or coating device according to the preamble of claim 1 and the preamble of claim 10.

In Papiermaschinen läuft die herzustellende Bahn über eine Vielzahl von Walzen, wobei wiederum an vielen Stellen jeweils mindestens zwei Walzen miteinander einen Nip bilden, durch den die Bahn läuft, z. B. in der Pressenpartie, in Streicheinrichtungen, in Wickelaggregaten oder Glätteinrichtungen. Hierbei tritt immer wieder das Problem von Kontaktschwingungen auf.It runs in paper machines web to be produced via a variety of rollers, again in many places each at least two rollers form a nip with each other, through which the Web running, z. B. in the press section, in coating devices, in winding units or smoothing devices. in this connection the problem of contact vibrations occurs again and again.

Das Wesen der Kontaktschwingung ist jenes, daß die Achsen der beiden nipbildenden Walzen sich im Betrieb relativ zueinander bewegen und so ungewollt verformen.The essence of the contact vibration is that that The axes of the two nip-forming rollers are in relation to one another during operation move and thus unintentionally deform.

Dieses Problem verstärkt sich umso mehr, je höher die Bahngeschwindigkeit ist (zum Teil über 2.000 m/min) und je breiter die Bahn und damit die Maschine mit ihren entsprechenden Walzen ist.This problem is compounded the more the higher the web speed is (partly over 2,000 m / min) and the wider the web and thus the machine with its corresponding rollers is.

Bei Bahngeschwindigkeiten von über 1.000 m/min und extrem großen Bahnbreiten, die bis zu 10 m betragen können, sind die Schwingungen so groß, daß die Walzen ungleichmäßig (polygonartig) sich verformen und verschleißen. Außerdem bewirken die Schwingungen eine schlechtere Runnability.At web speeds of over 1,000 m / min and extremely large Track widths, which can be up to 10 m, are the vibrations so big that the rollers uneven (polygonal) deform and wear out. Moreover the vibrations cause worse runnability.

Bei Streichmaschinen ist eine verschlechterte Qualität des Längsprofiles des aufgetragenen Striches zu verzeichnen.With coating machines is a deteriorated quality of the longitudinal profile of the stroke applied.

Es ist bereits bekannt, Schwingungen oder Durchbiegungen von Walzen auf passivem Wege zu dämpfen. Dies erfolgt z. B. durch Schaffung eines speziell gestalteten Strömungsquerschnittes eines Druckraumes in der stationären Zentralachse eines drehbaren Walzenmantels, wie in der DE 2950945 offenbart ist.It is already known to dampen vibrations or deflections of rollers passively. This is done e.g. B. by creating a specially designed flow cross-section of a pressure chamber in the stationary central axis of a rotatable roll shell, as in the DE 2950945 is disclosed.

Aus der US-5,431,261 ist ein Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen einer großen Masse bekannt.A method is known from US Pat. No. 5,431,261 for cushioning of vibrations of a large one Mass known.

Bei diesem Verfahren wird ein Schwingungsunterdrücker mit einer zusätzlichen Masse verwendet, wobei die zusätzliche Masse gegen die zu dämpfende Masse wirkt.This method uses a vibration suppressor an additional Mass used, the additional Mass against the one to be damped Mass works.

In der DE-A1 19635216 ist ein Verfahren und eine Wickelvorführung zum Aufwickeln einer Papierbahn zu einer Rolle mit aktiver Schwingungsdämpfung beschrieben.DE-A1 19635216 describes a method and a wrapping demonstration described for winding a paper web into a roll with active vibration damping.

Hierbei umfaßt die Wickelvorrichtung eine Schwingungsunterdrückvorrichtung mit einer zusätzlichen Unterdrückmasse, die auf die Anpreßtrommel für den Tambour wirkt.Here, the winding device includes a vibration suppressor with an additional Suppressing mass, on the pressure drum for the drum acts.

Die Schwingungsunterdrückvorrichtung umfaßt dabei mindestens einen Aktuator, der auf hydraulischem oder pneumatischem Wege arbeitet.The vibration suppressor comprises at least one actuator based on hydraulic or pneumatic Ways works.

Der Aktuator erregt Schwingungen phasenversetzt, wodurch die Schwingungen der Anpreßtrommel weitgehend unterdrückt werden.The actuator excites vibrations out of phase, causing the vibrations of the pressure drum largely suppressed become.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit der Kontaktschwingungen von einander einen Nip bildenden Walzen zuverlässig beseitigt oder zumindest gedämpft werden können. Dabei soll keine zusätzliche Masse, wie beim bekannten Stand der Technik, Verwendung finden.The object of the invention is a Specify device with the contact vibrations from each other reliably eliminates a roll forming nip, or at least muted can be. No additional Mass, as in the known prior art, are used.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruches 1 und des Anspruches 10 gelöst.According to the invention, the object is achieved by the Characteristic of claim 1 and claim 10 solved.

Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Appropriate configurations result from the subclaims.

Die Erfinder haben erkannt, daß eine effektive Dämpfung der Schwingungen der zusammenwirkenden, d. h. nipbildenden Walzen nur durch eine aktive Anregung von außen auf wenigstens eine der Lagerstellen einer Walze (führer- und/oder triebseitig) erreicht werden kann. Die einzuleitenden Kräfte können dabei auch außer- oder innerhalb der Lagerstelle auf den Zapfen der Lagerung wirken. Ein an die Lagerstelle(n) gesetzter Sensor kann die Schwingung der Walzen in vorteilhafter Weise messen und einen Befehl zur aktiven Dämpfung über ein Stellglied weiterleiten.The inventors have recognized that an effective damping the vibrations of the interacting, d. H. nip-forming rollers only by active stimulation from the outside on at least one of the Bearings of a roller (leader and / or drive side) can be achieved. The forces to be introduced can also outside or act on the journal of the bearing within the bearing. A sensor placed on the bearing (s) can detect the vibration of the Measure rollers in an advantageous manner and give an active command Damping over one Forward actuator.

Es ist auch denkbar, den Sensor in Maschinenmitte zu positionieren.It is also conceivable to put the sensor in To position the machine center.

Zur aktiven Dämpfung werden vorteilhafterweise solche Elemente benutzt, die eine Selbstanpassung an veränderte Bedingungen erlauben.Active damping is advantageous used such elements that self-adapt to changing conditions allow.

Dies ist sehr wichtig, um auf geänderte Produktionsverhältnisse (z. B. Geschwindigkeit) oder Maschinenverhältnisse (z. B. alternder Gummibezug der Walzen mit den damit verbundenen anderen elastischen Eigenschaften) richtig und schnell reagieren zu können.This is very important to reflect changes in production (e.g. speed) or machine conditions (e.g. aging rubber cover of the Rollers with the associated other elastic properties) to be able to react correctly and quickly.

In überraschender und nicht erwarteter Weise hat sich gezeigt, daß eine aktive und effektive Gegenmaßnahme an mindestens einer Lagerstelle trotz des dort liegenden Schwingungsknotens möglich ist.In a surprising and unexpected way Weise has shown that a active and effective countermeasure at at least one bearing point despite the vibration node located there possible is.

Die Gegenschwingung ist eine Sinusschwingung. Sie kann aber auch eine impulsartige Schwingungscharakteristik (Rechteckschwingung) aufweisen. Die Gegenschwingung braucht nicht auf jede Amplitude wirken, sondern z. B. auf jede zweite, dritte oder vierte usw.The counter vibration is a sine wave. But it can also have a pulse-like oscillation characteristic (rectangular oscillation) exhibit. The counter-vibration does not need every amplitude act, but z. B. every second, third or fourth etc.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:The invention is intended to be explained below of an embodiment are explained in more detail:

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich dabei auf eine Streicheinrichtung.The embodiment relates doing so on a coating device.

1 zeigt die schematische Ansicht zweier zueinander angeordneter paralleler Walzen 1 und 2 einer Streicheinrichtung mit jeweils zugeordneten bekannten Auftragswerken 3 und 4, die hier aber nicht näher erläutert werden sollen. Zwischen beiden Walzen durch den Nip N läuft die zu beschichtende Bahn B, deren Laufrichtung mit einem Pfeil dargestellt ist. 1 shows the schematic view of two mutually parallel rollers 1 and 2 a coating device with associated known known works 3 and 4 , which are not to be explained in more detail here. Between the two rolls through the nip N, the web B to be coated runs, the direction of which is shown by an arrow.

Die beiden Walzen sind in der 1 waagrecht nebeneinander liegend dargestellt. Selbstverständlich sind auch andere Positionen denkbar, beispielsweise eine solche, wo die Verbindungsebene ihrer Rotationsachsen mit der Horizontalen einen Winkel bildet oder wo die beiden Walzen 1 und 2 direkt senkrecht übereinander angeordnet sind, wobei die Laufrichtung der Bahn B auch eine andere sein kann.The two rollers are in the 1 shown horizontally next to each other. Of course, other positions are also conceivable, for example one where the plane of connection of their axes of rotation unites with the horizontal Angle forms or where the two rollers 1 and 2 are arranged directly vertically one above the other, the running direction of the web B can also be another.

Im gewählten Ausführungsbeispiel ist die rechte Walze 2 schwenkbar beweglich über einen Schwenkmechanismus 5 um eine zu den Walzen 1 und 2 parallele Schwenkachse 6 in einem Lager 7 gelagert. Der Schwenkmechanismus 5 wird z. B. durch einen Schwenkzylinder 8 ausgelöst.In the selected embodiment, the right roller 2 swiveling movable over a swivel mechanism 5 one to the reels 1 and 2 parallel pivot axis 6 in a camp 7 stored. The swivel mechanism 5 z. B. by a swivel cylinder 8th triggered.

Die Walze 1 ist fest in Lagerung 9 gelagert, wobei diese in der Regel eine Walze mit elastischem Bezug, z. B. Gummi, PU o. ä. ist. Die Walze 2 ist entweder ebenfalls elastisch bezogen oder hat einen Stahl- oder Chrommantel.The roller 1 is firmly in storage 9 stored, this usually a roller with an elastic cover, for. B. rubber, PU or the like. The roller 2 is either covered with elastic or has a steel or chrome coating.

Aus 1 ist des weiteren entnehmbar die Anordnung von erfindungsgemäßen Aktuatoren 10,11,12. Aktuator 10 ist an das Lager 9 gekoppelt, Aktuator 11 ist an das Lager 7 gekoppelt, und Aktuator 12 leitet eine Anregung parallel oder seriell zum Zylinder 8 ein. Die genannten Aktuatoren wirken den Kontaktschwingungen mit Gegenfrequenzen entgegen. Die Eigenfrequenz solcher Systeme beträgt häufig zwischen 30 und > 100 Hertz. Alle drei genannten Aktuatoren können getrennt die aktive Dämpfung ausführen. Es sind aber auch Varianten denkbar, wonach der Aktuator 10 und 11, oder Aktuator 10 und 12 gemeinsam wirken. Bei letzterem Fall entspricht dann die Wirkrichtung des Aktuators 12 aufgrund der Umlenkung über Schwenkachse 6 wieder der von Aktuator 11 (also im wesentlichen der radialen Verbindungslinie zwischen den Rotationsachsen 7 und 9 der nipbildenden Walzen 2 und 1.)Out 1 the arrangement of actuators according to the invention can also be seen 10 . 11 . 12 , actuator 10 is to the camp 9 coupled, actuator 11 is to the camp 7 coupled, and actuator 12 conducts an excitation parallel or serial to the cylinder 8th on. The actuators mentioned counteract the contact vibrations with counter frequencies. The natural frequency of such systems is often between 30 and> 100 Hertz. All three named actuators can carry out active damping separately. However, variants are also conceivable, according to which the actuator 10 and 11 , or actuator 10 and 12 work together. In the latter case, the direction of action of the actuator corresponds 12 due to the deflection via the swivel axis 6 again that of actuator 11 (i.e. essentially the radial connecting line between the axes of rotation 7 and 9 the nip-forming rollers 2 and 1 .)

Es sind auch weitere Modifikationen denkbar, bei denen beispielsweise ein zweiter Aktuator 11' am Lager 7 angeordnet ist und dabei die Wirkrichtungen der Aktuatoren 11 und 11' im wesentlichen senkrecht aufeinander treffen.Further modifications are also conceivable in which, for example, a second actuator 11 ' in stock 7 is arranged and the directions of action of the actuators 11 and 11 ' meet essentially perpendicularly.

Die Dämpfung der Kontaktschwingung ist auch erfolgreich einsetzbar bei einer solchen Anordnung von Walzen, wie sie aus 2 entnehmbar ist.The damping of the contact vibration can also be used successfully with such an arrangement of rollers as they are made of 2 is removable.

Die 2 zeigt eine 2-Walzen-Auftragsvorrichtung mit den zwei Auftragswalzen 1 und 2 und zusätzlichen Übertragungswalzen 13 und 14, die gegenläufig zu den Auftragswalzen rotieren und mit diesen ebenfalls einen Nip N (flüssigkeitsgefüllt) bilden.The 2 shows a 2-roller application device with the two application rollers 1 and 2 and additional transfer rollers 13 and 14 which rotate in opposite directions to the application rollers and also form a Nip N (filled with liquid) with these.

Den Nip N zwischen Auftragswalze 1 und 2 durchläuft hier die Warenbahn B in anderer Richtung als bei 1.The Nip N between the application roller 1 and 2 passes through the material web B in a different direction than in 1 ,

Die Auftragswalzen weisen im allgemeinen (aber nicht notwendigerweise) den gleichen Durchmesser auf. Die Übertragungswalzen 13 und 14 haben vorzugsweise je einen kleineren Durchmesser als die Auftragswalzen. Wenigstens ein entsprechender Aktuator 10 oder 11 kann dann zur Schwingungsdämpfung an wenigstens einem Lager dieser Walzen 1 oder 2, 13 oder 14 eingesetzt werden.The applicator rolls generally (but not necessarily) have the same diameter. The transfer rollers 13 and 14 preferably each have a smaller diameter than the application rollers. At least one corresponding actuator 10 or 11 can then be used to dampen vibrations on at least one bearing of these rollers 1 or 2 . 13 or 14 be used.

Untersuchungen im Nip zwischen einer beweglichen und einer festen Walze haben folgende Auslenkungen (Schwingungen) ergeben, die mit nachfolgenden 3, 4 und 5 verdeutlicht werden sollen. Die Auslenkung wurde jeweils in der Mitte der Walzen 1 und 2, also dort, wo bei der hier untersuchten Schwingungsform auch die Verformung am stärksten ist, ermittelt.Investigations in the nip between a movable and a fixed roller have shown the following deflections (vibrations), which follow 3 . 4 and 5 should be clarified. The deflection was in the middle of the rollers 1 and 2 , that is, wherever the deformation is strongest in the vibration form examined here.

In der Y-Achse ist die Auslenkung (Schwingung) in mm × 10^–2 und in der X-Achse die Zeitdauer in sec aufgetragen.The deflection (vibration) is plotted in mm × 10 ⁻² in the Y-axis and the time period in sec in the X-axis.

In der 3 ist die Auslenkung der beweglichen Walze 2 dargestellt. Die volle Kurve zeigt dabei die starke Auslenkung ohne aktive Dämpfung. In gestrichelter Linie ist die nur noch sehr schwach – fast auf Null gehende – Auslenkung bei aktiver Dämpfung dargestellt.In the 3 is the deflection of the movable roller 2 shown. The full curve shows the strong deflection without active damping. The dashed line shows the very weak - almost zero - deflection with active damping.

In 4 ist eine weniger starke Auslenkung am Nip der festen Walze 1 zu erkennen. Auch hier ist in voller Linie die Auslenkung ohne Schwingungsdämpfung und in gestrichelter Linie mit Schwingungsdämpfung gezeichnet.In 4 is less deflection at the nip of the fixed roller 1 to recognize. Here, too, the deflection is drawn in full line without vibration damping and in dashed lines with vibration damping.

Aus 5 ist ersichtlich, daß eine kaum zu verzeichnende Auslenkung in den Lagerungen 7 und 9 auftritt. Wie bei 3 und 4 ist auch hier die Auslenkung mit und ohne Schwingungsdämpfung mit gestrichelter bzw. voller Linie dargestellt.Out 5 it can be seen that a hardly noticeable deflection in the bearings 7 and 9 occurs. As in 3 and 4 here too the deflection with and without vibration damping is shown with a dashed or full line.

Eine Regelung der aktiven Dämpfung von Kontaktschwingungen kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines an sich bekannten Regelkreises arbeiten. Ein Sensor erfaßt dabei die Ist-Werte der vorhandenen Schwingungen der Walzen. Diese Werte werden einer Steuerrechnereinheit zur Ermittlung von Stellgrößen für die aktive Dämpfung aufgrund eines Abgleiches der Ist-Werte mit vorgegebenen Soll-Werten weitergegeben.A regulation of the active damping of contact vibrations can advantageously with the help of a known control loop work. A sensor detects the actual values of the existing vibrations of the rollers. This Values are used by a control computer unit to determine manipulated variables for the active damping passed on by comparing the actual values with predetermined target values.

Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde in den Figuren auf zeichnerische Darstellung der Regelung verzichtet.For reasons of clarity in the figures, there is no graphic representation of the regulation.

Claims (6)

Vorrichtung zur Dämpfung von Kontaktschwingungen von sich drehenden Walzen in einer Papiermaschine, insbesondere in einer Streichmaschine, – mit mindestens zwei Walzen, die gegeneinander gepreßt miteinander einen Nip bilden, – die Walzen sind stirnseitig in Lagerungen gehalten, – eine der nipbildenden Walzen ist abschwenkbar ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, daß Aktuatoren (10,11,12) vorgesehen sind, die eine aktive Anregung (phasenversetzte Gegenschwingung) von außen direkt und/oder indirekt auf wenigstens eine Lagerstelle (7,9) einer Walze (1,2,13,14) einleiten.Device for damping contact vibrations from rotating rollers in a paper machine, in particular in a coating machine, - with at least two rollers that form a nip pressed against one another, - the rollers are held in bearings on the end face, - one of the nip-forming rollers is designed to be pivotable, characterized in that actuators ( 10 . 11 . 12 ) are provided which actively stimulate (phase-shifted counter-oscillation) from the outside directly and / or indirectly to at least one bearing point ( 7 . 9 ) a roller ( 1 . 2 . 13 . 14 ) initiate. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an diejenige Walze, die eine aktive Anregung (Gegenschwingung) erfährt, nur ein Aktuator an Führer- und/oder Triebseite gekoppelt ist.Device according to claim 1, characterized in that at the roller that experiences active excitation (counter-vibration) only an actuator to leader and / or drive side is coupled. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an diejenige Walze, die eine aktive Anregung erfährt, zwei Aktuatoren gekoppelt sind, deren Wirkrichtungen im wesentlichen senkrecht aufeinander treffen.Apparatus according to claim 1, characterized in that on the roller that an acti ve experiences excitation, two actuators are coupled whose directions of action meet one another essentially perpendicularly. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander einen Nip bildenden Walzen (1,2,13,14) jeweils mit einem Aktuator versehen sind, deren Wirkrichtung vorzugsweise gegen den Nip verläuft.Apparatus according to claim 1, characterized in that the rollers forming a nip with one another ( 1 . 2 . 13 . 14 ) are each provided with an actuator, the direction of action of which preferably runs against the nip. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktuator (12) an den Anschwenkmechanismus (5) der anschwenkbaren Walze (2) gekoppelt ist, wobei der Aktuator (12) in Reihe mit dem Schwenkaktuator (8) geschaltet ist.Device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that an actuator ( 12 ) to the pivot mechanism ( 5 ) the swiveling roller ( 2 ) is coupled, the actuator ( 12 ) in line with the swivel actuator ( 8th ) is switched. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis mit wenigstens einem Sensor und einer Steuerungsrechnereinheit zur Regelung der aktiven Dämpfung vorgesehen ist.Device according to one or more of the preceding Expectations, characterized in that a Control circuit with at least one sensor and a control computer unit to control active damping is provided.