专利名称：控制纤维幅材处理压区的移动性的装置和方法
技术领域：
本发明涉及对纤维幅材处理压区移动性的控制。不仅如此，本发明特别涉及减轻 纤维幅材机的压区振动。
背景技术：
纤维幅材机的压区中的振动会损害造纸机的移动性。例如在压光机中，压区振动 导致挤压纤维幅材的辊和/或带的变形和/或纤维幅材的变形。这种变形在辊和/或带和 /或纤维幅材的表面上作为在幅材表面上沿横向延伸的条纹是可见的。压区振动就其本性而言是不稳定和自激励的。当纤维幅材或幅材的处理面重新进 入同一纤维幅材处理元件的第二压区，例如进入压光机辊系统的第二压区时，由振动引起 的纤维幅材的处理元件、如辊表面或带表面或压区中的幅材的变形，可以被视为附加的激 励。以上所述的变形发生在例如压光机的辊系统的纤维幅材处理装置的固有频率中，因为 振动灵敏度在该频率下最大。通过开发新的辊涂层(Walzenbeschichtung)以及防止辊的转动频率与辊系统的 固有频率同步，可以影响压光机中辊系统的振动灵敏度。已经尝试通过改变压光机的速度 或影响压光机辊的特性来阻止同步。例如可以通过改变辊支承的硬度以及调整压区负载来 改变固有频率。还尝试通过阻尼来阻止辊的振动。借助各种各样的质量阻尼器来实现这种阻尼， 由此应影响振动系统的固有频率。还制造了自适应阻尼器，其固有频率可以根据变化的情 况进行调整。在公开的专利文献EP 1275776A1中描述了一种压光机，其中，具有弹性表面的辊 相对于辊系统的压力平面沿侧面方向设置。在公开的专利文献FI 117566B中描述了 一种方法，其中，通过使液压系统 液体体积的变化至少达到整个液压系统液体体积的5%来改变利用液压伺服驱动器 (Stellantrieb)支承的辊的固有频率。
发明内容
根据本发明的第一方面，实现一种用于控制压区的移动性的装置，其中，在纤维幅 材的第一辊和第二处理元件之间形成压区，该处理元件是辊或者带，第一辊通过它的位于 端部的轴借助于轴承壳体支承在框架中。该装置包括液压伺服驱动器，例如液压缸，其被设置为，在第一辊的支承点，根据支承点振动 的运动速度，沿相反的方向产生外部液压阻尼力，以及液压脉冲发生器，其压力侧处于与处在压力下的汽缸部件或液压伺服驱动器的压 力管线的压力连接(Druckverbindimg)中，用以调整所产生的外部液压阻尼力的频率，以 在针对运动速度的相对的相位中起作用。根据本发明的另一方面，实现一种用于控制压区的移动性的装置，其中，在纤维幅材的第一辊和第二处理元件之间构成压区，该处理元件是辊或者带，第一辊通过位于其端 部的轴借助于轴承壳体支承在框架中。该装置包括液压伺服驱动器，例如液压缸，其被设置为，在第一辊的支承点，根据支承点振动 的运动速度，沿相反的方向产生外部液压阻尼力，以及压电运行的液压装置，其与液压伺服驱动器压力连接，以调整产生的外部液压阻 尼力的频率和/或振幅，以在针对运动速度的相对的相位中起作用。根据本发明的实施方式，所述装置包括设置在第一辊的支承点上、用于测量压区振动的运动速度的测量装置，用于测量第一辊的相位角的转动的测量装置，在第一辊的支承点上，针对运动速度沿相反方向产生外部阻尼力的液压伺服驱动 器，例如液压缸，用于测量产生的外部阻尼力的测量装置，液压脉冲发生器，其连接液压伺服驱动器的压力线，从而调整产生的外部液压阻 尼力的频率，以在针对运动速度的相对的相位中起作用。配属于所述装置的液压脉冲发生器优选包括转速可调的、待转动的阀门主轴和阀 门出口，该液压脉冲发生器与液压伺服驱动器一起连接在压力连接上，以调整产生的外部 液压阻尼力的频率和/或振幅，以在针对运动速度的相对的相位中起作用；所述阀门出口 设置为，在阀门主轴转动时关闭和打开，以调整阻尼力的频率。优选产生阻尼力的液压缸与在压区中产生压区压力的液压缸相同。所述装置优选包括对应于液压脉冲发生器的出口的节流阀或位于由所提到的出 口导出的液压液体管道中的节流装置，用以调整阻尼力的振幅。所述装置优选包括压电运行的液压装置，其与液压伺服驱动器连接在压力连接 上，以改变产生的外部液压阻尼力的频率和/或振幅。所述装置优选包括可用于测量振动运动速度的测量传感器，该传感器固定在第一 辊的支承点上，所述装置优选包括固定在轴承壳体上的加速度传感器。所述装置优选包括适用于确定第一辊的转动运动的相位角的相位角传感器，优选 是固定在第一辊端部上的脉冲传感器。所述装置优选包括外部阻尼力的测量装置，该测量装置包括用于测量汽缸中压力 的压力传感器，或包括用于测量作用于第一辊支承点上的力的力传感器或用于测量支承构 件的膨胀的测量膨胀的传感器。根据本发明的第三方面还提出一种用于控制压区移动性的方法，其中，在纤维幅 材的第一辊和第二处理元件之间形成压区，该处理元件是辊或者带，第一辊在位于其端部 的轴上借助于轴承壳体支承在框架中。在该方法中在第一辊的第一支承点上，利用液压伺服驱动器产生外部阻尼力，例如利用液压 缸，该阻尼力针对支承点振动的运动速度是反向的，利用与处于压力下的汽缸部件或与液压伺服驱动器的压力管线连接的液压脉冲 发生器，调整产生的外部液压阻尼力的频率，以在针对运动速度的相对的相位中起作用。根据一种实施方式，在该方法中测量位于第一辊的支承点上的压区振动的运动速度，
测量第一辊的转动的相位角，在第一辊的支承点上，利用液压伺服驱动器产生外部阻尼力，例如利用液压缸，该 阻尼力针对运动速度是反向的，测量所产生的外部液压阻尼力，利用与液压伺服驱动器的压力线连接的液压脉冲 发生器，调整所产生的外部液压阻尼力的频率，以在针对运动速度的相对的相位中起作用。优选通过测量在第一辊的支承点上的运动振幅以及通过调整阻尼力的振幅，主动 地产生外部阻尼力，以使阻尼功率最大化。优选通过改变液压脉冲发生器中的阀门主轴的转速来调整所产生的外部液压阻 尼力的频率，其中，液压脉冲发生器具有可转动的并在阀门主轴转动时关闭和打开的阀门 出口。优选通过改变对应于液压脉冲发生器出口的节流阀或由所提到的出口进入容器 的容器管线的节流阀，来调整所产生的外部液压阻尼力的振幅。为了测量所产生的外部液压阻尼力，优选测量液压缸中的压力，或测量液压缸中 作用于第一辊的支承点上的力，或测量第一辊的支承构件的膨胀。优选一次性地调整阻尼力的频率分量(Frequenzkomponente)。优选进行测量以调整阻尼力，其中，辊的转动频率的多个分量 (Mehrfachkomponenten)的中间值由对运动速度、相位角和力的测量计算得到，直到阻尼力 的波动足够小。优选利用最优化算法使阻尼功率最大化，其中，将阻尼力的相位角和振幅作为参 量，阻尼功率是指阻尼力和振动的运动速度的乘积。优选使用牛顿迭代法或梯度搜索算法 作为最优化算法。根据本发明的优选实施方式，在所述方法中还利用与液压伺服驱动器一起设置在 压力连接中的压电式伺服驱动器改变要借助液压伺服驱动器产生的阻尼力的频率和/或 振幅。在此对本发明的不同实施方式仅结合本发明的一个或几个方面进行了描述。专业 人员应认识到，在根据本发明的相同的方面以及不同的方面下，每个根据本发明的方面的 实施方式都能够单独地或与其他实施方式相结合地使用。
下面将根据附图对本发明做示例性地描述。图中图1示出了从侧面看的具有两个辊的压光机；图2示意性示出了图1中作为振荡器的上辊；图3示意性示出了图1中的压区辊的截面；图4和图5示意性示出了图1的压光机中几种用于减轻压区振动的设置；图6示意性示出了液压脉冲发生器的截面；以及图7示出了沿纵向切割的图6的脉冲发生器。
具体实施例方式在下面的描述中将用相同的附图标记标识相同的部件。值得注意的是，要描述的这些附图并不完全与实物相匹配，并且它们首先只用于对本发明的各种实施方式的进行说 明的目的。图1示出了压光机1，它的下辊2和上辊3，在它们之间形成了对纤维幅材W进行 压光的压区m。在压光机1的框架5上，固定有摆动安装的承载加载臂7围绕关节6，下辊 2通过其位于两个端部的轴借助轴承壳体4转动地支承在承载加载臂7上。下辊2可以支 承在承载加载臂7上，以关闭和打开压区Ni，以及相对于位于下辊2上方的上辊3运动，以 对下辊2加载。上辊3通过其位于两个端部的轴借助轴承壳体8转动地、刚性(steif)地 支承在固定于框架5上的承载元件9上。在压光机1运行期间，上辊和下辊在压区接触，在 此，对导入压区m之间的纤维幅材进行压光。在压光机1的框架5上固定有液压伺服驱动 器10，借助于液压伺服驱动器10，下辊2斜靠地支承在承载加载臂7上并运动。可以使用液压缸10作为液压伺服驱动器。液压伺服驱动器可以对轴承壳体或例 如对承载和加载辊的承载-加载臂产生作用。在图1中，汽缸10的活塞臂11对轴承壳体 4起作用，并可以固定在承载_加载臂7或轴承壳体4上，使承载-加载臂7能够运动。作 用于下辊2上的负载可以通过改变汽缸12中的液压液体的压力ρ来调整。两个液压缸10 可以连接在若干单独的液压回路上，在此，可以彼此独立地调整汽缸10的负载。如果在压光机运行1期间，两个辊中的一个辊的转动频率或它的倍数达到或接近 压光机ι的固有频率，则会出现有害的振动。为了将振动限制在压区m的临界点上(在临 界点上振动会最频繁地损害对纤维幅材的加工)，需要对振动方式进行较小地改变。在此， 在轴承壳体中参与压区的辊的支承点上会继续发生振动。优选能够弹性地改变参与压区m 的辊的轴承壳体。弹性地轴承支承可以通过引入与支承相关联的弹性材料来实现，例如橡 胶或聚合物材料。利用弹性支承可以吸收运动能量和振动。在图2中示意性示出了作为振动系统的根据图1的压光机1和上辊3，其中，在速 度为义时振动的质量块3，m受到外力F的影响。在图2中外力F的方向向下，而速度义的方 向向上。为了减轻振动，沿与运动速度义相反的方向产生外力F。在振动系统1中，质量块m 的支承3'具有弹簧系数k和阻尼C。振动系统的内部阻尼力F。等于阻尼c和系统运动速 度义的乘积，其方程式如下Fc = C · X(1)根据图1的压光机结构1可以通过图2的振动系统加以说明，在该结构中，以转动 频率T1转动的辊3在其两端借助弹性支承3'支承。弹性支承3'包括例如借助轴承壳体 8在压光机1的框架5，9上对辊3的轴的支承。在图2所示的实施例中，弹性支承3'具有 弹性常数k和阻尼c，而辊具有振动的质量块m。位于辊3的不同端部上的弹性支承不必是 相同的，而是这种支承可以具有其他的弹性常数k和/或阻尼C。在图3中示意性示出了根据图1的压光机1中的压区辊的截面，并示例性示出了 辊3截面的几何形状3a。压光机1的辊3和其下面的辊2构成了位于它们中间的压区Ni。 辊3从圆形轮廓3a到波浪形。在辊3转动时，通过辊3朝向压区Nl (沿θ =180°的方 向)的压力作用发生变化，因为辊3在压区m的方向上的半径的值根据辊3转动的相位角 θ变化。当辊3的相位角θ =180°时，辊2在压区m的方向上的半径为r。在根据图3 的例子中，当辊3转动时，辊的半径r的值从增加到减少交替变化7次，在此在压区m中， 基于辊3的圆形轮廓3'可以出现7倍于转动频率f\的振动频率f。辊3例如可以具有包含44个波浪的圆形轮廓3a，其中，在借助直径为700mm的辊3以1200m/min (20m/s)的速度 运行过程时，辊的转动频率为9Hz，而振动频率f可以是9Hz的44倍，即大约400Hz。当 然，还有其它参数对压区的振动频率产生影响，例如另一个压区辊2的圆形轮廓和在压区 中待压光的幅材W。典型地，在压区m中的振动会在一定的范围内同步，就辊而言，将这种 现象归因于所谓的辊的软化覆层的变形。相应地，振动和振动的同步也可以发生在震动系 统(Vibrationssystemen)中，该震动系统由多于两个辊组成，但是为了简化描述，在这里 使用具有两个辊的压光机作为示例。在结构中的某个点上所实现的阻尼功率P当振动运动的速度义和外部阻尼力F的 乘积在该点上达到最小时将到达它的最高点，P =由阻尼力F所完成的工作/周期F，T = 该周期的持续时间
权利要求
一种用于控制压区(N1)的移动性的装置，其中，在纤维幅材的第一辊(2)和第二处理元件之间形成所述压区(N1)，该第二处理元件是辊(3)或者带，所述第一辊(2)通过它的位于端部的轴借助于轴承壳体(4)支承在框架(5)上，其特征在于，该装置包括液压伺服驱动器(10)，例如液压缸，其被设置为，在所述第一辊(2)的支承点(4)上，根据所述支承点(4)的振动的运动速度()，沿相反的方向产生外部液压阻尼力(F)，以及液压脉冲发生器(21)，其压力侧(25)处于与处在压力下的汽缸部件(12，p)或所述液压伺服驱动器(10)的压力管线(20′，p)的压力连接中，用以调整所产生的外部液压阻尼力(F)的频率，以在针对所述运动速度()的相对的相位中起作用。FSA00000186238300011.tif,FSA00000186238300012.tif
2.一种用于控制压区(Ni)的移动性的装置，其中，在纤维幅材的第一辊(2)和第二处 理元件之间形成所述压区(m)，该第二处理元件是辊(3)或者带，所述第一辊(2)通过位于 它的端部的轴借助于轴承壳体(4)支承在框架(5)上，其特征在于，所述装置包括液压伺服驱动器(10)，例如液压缸，其被设置为，在所述第一辊(2)的支承点(4)上，根 据所述支承点(4)的振动的运动速度(义)，沿相反的方向产生外部液压阻尼力(F)，以及压电运行的液压装置(24)，其与所述液压伺服驱动器(10)压力连接，以调整产生的外 部液压阻尼力(F)的频率和/或振幅，以在针对所述运动速度⑴的相对的相位中起作 用。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置具有液压脉冲发生器(21)，其 压力侧(25)处于与处在压力下的汽缸部件(12，ρ)或所述液压伺服驱动器(10)的压力管 线(20'，ρ)的压力连接中，用以调整所产生的外部液压阻尼力(F)的频率，以在针对所述 运动速度(夂)的相对的相位中起作用，以及，该装置具有转速可调的且可转动的阀门主轴 (29)和阀门出口(26)，该阀门出口(26)在所述阀门主轴(29)转动时关闭和打开，以调整 所述阻尼力(F)的频率。
4.如权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括配属于所述液压脉 冲发生器(21)的出口(26)的、位于由所述出口导出的液压液体管线(23')中的节流阀 (22)，用以调整所述阻尼力(F)的振幅。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有压电运行的液压装 置(24)，其与所述液压伺服驱动器(10) —起连接在所述压力连接(12'，12"，24')上， 以改变待产生的外部液压阻尼力(F)的频率和/或振幅。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有用于测量所述振动 运动速度O)的测量传感器(13，14)，该传感器固定在所述第一辊(2)的支承点上，该装 置优选具有固定在所述轴承壳体(4)上的加速度传感器(13，14)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有用于确定所述第一 辊(2)的旋转运动的相位角(θ )的相位角传感器(16)，优选是固定在所述第一辊(2)的端 部上的脉冲传感器。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有所述外部阻尼力 (F)的测量装置(17)，该测量装置(17)具有用于测量所述汽缸(10)中的压力(ρ)的压力 传感器或用于测量作用于所述第一辊(2)的支承点上的力(F)的力传感器，或具有用于测 量支承构件(7)的膨胀的膨胀测量传感器。
9.一种用于控制压区(Ni)移动性的方法，其中，在纤维幅材的第一辊(2)和第二处理元件之间形成压区(m)，所述第二处理元件是辊(3)或者带，所述第一辊(2)通过位于它的 端部的轴借助于轴承壳体(4)支承在框架(5)上，其特征在于，该方法包括在所述第一辊(2)的支承点(4)上，利用液压伺服驱动器(10)，例如液压缸，产生外部 阻尼力(F)，该阻尼力(F)针对所述支承点(4)的振动的运动速度(夂)指向相反的方向。利用与处在压力下的汽缸部件(12，ρ)或与所述液压伺服驱动器(10)的压力管线 (20'，ρ)连接的液压脉冲发生器(21)，调整所产生的所述外部液压阻尼力(F)的频率，以 在针对所述运动速度⑴的相对的相位中起作用。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在该方法中测量所述第一辊(2)的支承点(4)上的压区振动的运动速度(X)，测量所述第一辊(2)转动的相位角(θ )，在所述第一辊(2)的支承点(4)上，利用所述液压伺服驱动器(10)、例如利用液压缸产 生外部阻尼力(F)，该阻尼力(F)针对所述运动速度⑴指向相反的方向，测量所产生的外部液压阻尼力(F)，利用与所述液压伺服驱动器(10)的压力管线(20'，ρ)连接的液压脉冲发生器(21)， 调整产生的所述外部液压阻尼力(F)的频率，以在针对所述运动速度(夂)的相对的相位中 起作用。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在该方法中，通过测量所述第一辊 (2)的支承点(4)上的运动振幅以及通过针对所述辊的相位角调整所述阻尼力(F)的振幅 和相位角主动地产生所述外部阻尼力，以使该阻尼力(F)最大。
12.如权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，通过改变所述液压脉冲发生 器(21)的阀门主轴(29)的转速来调整产生的所述外部液压阻尼力(F)的频率，所述液压 脉冲发生器(21)具有待转动的并在阀门主轴(29)转动时关闭和打开的阀门出口(26)。
13.如权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，在该方法中，通过改变对应 于所述液压脉冲发生器(21)的出口(26)的节流阀(23')或由所述出口(26)进入容器 (23)的容器管线(23')的节流阀，来调整所产生的外部液压阻尼力(F)的振幅。
14.如权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，在该方法中，为了测量(17) 所产生的外部液压阻尼力(F)，测量所述液压缸(10)中的压力(P)，或测量作用于所述液压 缸(10)的第一辊(2)的支承点上的力(F)，或测量该第一辊⑵的支承构件(7)的膨胀。
15.如权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，在该方法中，通过由对所述 运动速度、所述相位角和力(义，θ，F)的测量来计算辊的转动频率(fl)的多个分量的中间 值，来测量对所述阻尼力(F)的调整，直到该阻尼力(F)的波动足够小。
16.如权利要求9至15中任一项所述的方法，其特征在于，在该方法中，利用最优化算 法并使用所述阻尼力的相位角和振幅作为参量，使阻尼功率(P)最大化，阻尼功率(P)等于 所述阻尼力(F)和所述振动运动速度的乘积(夂)的乘积。
全文摘要
本发明涉及控制压区(N1)移动性的装置，其中，在纤维幅材的第一辊(2)和第二处理元件之间形成压区，第二处理元件是辊(3)或者带，第一辊通过其位于端部的轴借助轴承壳体支承在框架(5)上。该装置包括如液压缸的液压伺服驱动器(10)，其在第一辊的支承点(4)上根据支承点的振动的运动速度沿相反方向产生外部液压阻尼力(F)；液压脉冲发生器(21)和/或压电式液压装置(24)，液压脉冲发生器的压力侧处于与在压力下的汽缸部件(12，p)或液压伺服驱动器的压力管线(20′，p)的压力连接中，用以调整产生的外部液压阻尼力的频率，以在针对运动速度的相对的相位中起作用。本发明还涉及控制压区移动性的方法。
文档编号D21G1/00GK101942776SQ2010102249
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者亚尼·哈科拉 申请人:美卓造纸机械公司