专利名称：移动造纸机的辊的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动造纸机的辊的设备，所述辊设置成沿轴向移动，而且该设备包括支架，其设置成可移动且连接于所述辊；两质量块对，其可旋转地支撑在该支架上；各质量块对的驱动轴，其用于旋转所述质量块对；驱动装置，其用于以所需的相位旋转所述驱动轴，所述驱动装置包括安装在所述驱动轴上的电机和传动机构装置；所述传动机构装置包括相互啮合的齿轮对，所述齿轮设置成与所述驱动轴连接以利用单个电机来转动两个驱动轴；并且所述传动机构装置包括调整元件，所述调整元件用于产生并调整两个驱动轴的相位差。
背景技术：
在前序中所述的本设备用于造纸机，尤其用于摆动所谓的胸辊。换句话说，设置成支撑网的胸辊沿其轴向移动。在长网造纸机中，纤维悬浮物在胸辊处精确地供给到网上，从而移动胸辊使网也沿着造纸机的横向移动。随后，所述纤维悬浮物将均匀地散布在网上。
考虑到要移动的质量的大小和所采用的频率，诸如液压缸之类的简单的操纵装置则不适用于这种意图。另外，使用液压缸将导致在造纸机的底座上受到大的力。由此，在现代装置中，采用所谓的重心原理，其借助设置成旋转的两质量块对来实现。各质量块对由两个彼此同步的偏心质量块形成。所述质量块对的旋转轴与胸辊的转轴成直角，且所述质量块对通过轴承安装在专用支架中。本设备的运行移动是通过在旋转所述质量块对时设置合适的相位差来产生。另外，运行移动的距离可以通过改变所述相位差来改变。当所述质量块对处于完全相反的相位时，所述质量块对的作用将彼此抵消，以使该支架保持静止。
例如，在WO 98/35094中就公开了这样一种装置。在该装置中，所述质量块对由两个电动机来转动，所述两个电动机可单独调整以产生所需相位差。这使得运行移动的距离可调整。在实践中，进行所述调整需要两个变频器、有效的控制软件以及外围设备。另外，为了确保足够的调整精度，需要大功率的专用电动机。由此，该装置变得既复杂又昂贵，尤其是自动装置和电动机。另外，所述质量块对一般在超临界频率范围下使用，在该超临界频率范围变化过程中该装置的行程会暂时倍增。在实践中，所述质量块对首先以相反的相位加速至工作速度，此后，通过调整相位差，将行程从零加大到所需值。如果所述电动机或它们的控制装置失效，或者整个动力突发中断，则所述质量块对的旋转速度将无法控制地降低。当返回至临界速度范围时，该装置的行程将会突然达到峰值，这将破坏该装置，甚至可能破坏造纸机的结构。
英国专利836957公开了一种装置，通过这种装置或许能产生足够的振动以移动胸辊。实际上，该装置为移动例如筛网而设计。另外，旋转的质量块的结构，尤其是所述质量块的运行原理显然与上述的情形不同。在所述专利中，相邻的质量块对中的对应的质量块彼此同步，只有各质量块对中的质量块的相互位置通过复杂的齿轮机构而变化。换句话说，改变的不是所述质量块对的相位差，而是所述质量块相对于所述质量块对的旋转轴的相互位置。另外，在所谓中心轴的顶部有中空轴，该中空轴安装有齿轮机构。通过相对于该中心轴转动相关的齿轮机构，可以改变所述质量块的相互位置，而不是改变所述质量块对的相互相位差。同步性确保了所述质量块始终以相同相位转动。该公开装置复杂且产生的力太小而不能将胸辊移动。另外，该装置的传动机构不适于在此使用的所述质量块对。在控制方面，由于为不可逆控制，所述齿轮机构也是缓慢的且实际上也不适用。
发明内容
本发明旨在提供一种全新的、用于移动造纸机的辊的设备，该设备与先前的设备相比更简洁、更可靠和更便宜，而且通过本设备可以克服现有技术的缺陷。本发明的特征在随附的权利要求书给予了阐述。在根据本发明的设备中，尤其传动机构及其控制装置以一种新的令人称奇的方式来实施。通过采用专用的传动机构，所述质量块对可以利用单个电机来转动，该专用传动机构允许主要由机械方式来完成相位差调整。该简单小巧的传动机构甚至可以与现有设备相结合，而无需改变所述质量块对或支架。此外，在本设备中，电机和传动机构可以单独进行控制。由此，例如通过本设备获得的行程可独立于该电动机来进行调整。另外，尽管进行控制所需要的装置简单，但是调整仍然是精确的。根据本发明的设备的成本整体上远远低于现有技术的成本。除此之外，本设备即使在出错状态下也确保受到控制，由此消除了或者至少显著降低了破坏的危险。本设备与先前的设备相比尺寸更小而且易于安装。
下面参照示出本发明某些应用的附图来详细说明本发明，在附图中图1示出了根据本发明设备的示意剖视图；图2示出了根据本发明设备的传动机构(drive train)的轴侧视图；图3示出了图2的传动机构的剖视图；图4a示出了根据本发明的副轴(auxiliary shaft)及其相应的控制元件的剖视图；图4b示出了根据本发明的副轴的一个变体及其相应的调整元件的剖视图；图5示出了根据本发明设备的传动机构的第二实施例的剖视图；图6a示出了从本设备中分离出来的图5中的传动机构；图6b单独示出了形成图5中传动机构的一部分的驱动装置。
具体实施例方式
图1示出了造纸机的胸辊10以及与其连接的根据本发明的设备的剖面。胸辊(简称为辊子)10在两端处通过轴承安装，以使辊子10轴向移动。通常用到的轴向移动约为10-30毫米。另外，辊子10通过操作杆12与形成本设备一部分的支架13相连接。在该操作杆12上还有止推轴承(thrust bearing)14，以使辊子10进行转动。换句话说，操纵杆12保持静止，而轴11转动。相应地，将与辊子10相连接的支架13通过滑动轴承安装在本设备框架中。通常使用静压滑动轴承15。换句话说，该支架在润滑膜上滑动。由此，本设备中与辊子10一起运动的部件不仅包括操纵杆12，还包括带有质量块(mass)对16和17的支架13。基于该辊子移动的长度和频率，本设备也称为摆动码纸器(jogger)或振动器(shaker)。
本设备有两质量块对16和17，它们可旋转地支撑在支架13内。另外，各质量块对16和17具有各自的用于旋转质量块20(图1)的驱动轴18。此外，本设备包括驱动装置19(图2)，该驱动装置19用于以所需相位转动所述驱动轴18，由此来调整所述质量块对16和17之间的相位差。所述驱动轴之间的相位差以及由此导致的所述质量块对之间的相位差用于调整该支架的移动，并由此调整所获得的行程(stroke)的长度。在实践中，各质量块对由两个偏心质量块形成，各偏心质量块大体上为半柱体。另外，属于所述质量块对的质量块例如通过采用齿轮机构(gear train)彼此同步，从而某一质量块的轴也是该质量块对的驱动轴。换句话说，在所述质量块对中的质量块相对于彼此始终以相同的方式转动。在图1中，所述质量块对16和17的相位相同，从而该支架13的行程最大。图1中的双向箭头表示该支架的前后移动。
由此，基于所述质量块对的相互相位差，通过所述质量块对的综合效果产生所述前后移动。所述质量块对处于相反相位时将抵消彼此的作用，在这种情况下，该行程为零。通过改变相位差，由所述质量块对和该支架形成的系统的重心开始前后水平移动。根据本发明，为了产生并调整所述的相位差，该驱动装置19意想不到地仅包括安装在所述驱动轴18上的一个电机21以及传动机构(drive-train)装置22。该单个电机优选为电动机，因此与根据现有技术的专用电动机相比，其控制更加简单易行。另外，相位差仅需使用该传动机构装置来调整，而与该电动机的控制无关。由此，本设备的控制简单而精确，无需复杂的控制装置。
图3更详细地示出了根据本发明的传动机构装置22，此时该传动机构装置由相互啮合的齿轮对23构成。在图2中，所涉及的齿轮24和25被封闭起来，以减少润滑剂的飞溅。在实践中，所述齿轮对23与作为两个驱动轴18的延续部分的副轴26和27相连接，以通过单个电机来转动所述两个驱动轴18。这样可以采用其尺寸可依据所需力矩而定的传统电机，而无需额外的控制力矩。另外，所述齿轮对使所述驱动轴沿相反的方向转动，这是本设备运行原理中最基本的一点。所述齿轮的外径和齿数相同，因此所述对齿轮的传动比为1∶1。该电机优选电动机，其作为一个副轴的延续部分而与该副轴直接相连。当齿轮24安装在副轴26上时，可采用传统的连轴节28连接该电动机。在根据本发明的设备中，所述质量块对16和17以及传动机构装置22设置在壳体29内，在该壳体29中循环有润滑剂。在这种情况下，电动机21通过凸缘接头固定于壳体29，该凸缘接头以虚线在图3中部分示出。
在实践中，各质量块安装于轴上，而轴在端部处通过轴承安装在该支架上。另外，各副轴26和27也安装在两个轴承30和31中。另外，在副轴26及27和所述驱动轴18之间设有专用的离合器32，所述离合器不管在何种转动情况下均允许副轴和驱动轴之间的径向移动。由此，在实践中，副轴26和27保持静止，而所述质量块20所在的所述驱动轴18与该支架13一起移动。功能类似的构件由相同的附图标记来表示。在图3中，与电动机21相连接的副轴26仅包括前述轴承30和31以及该专用离合器32和齿轮24。相应地，另一副轴27具有形成该传动机构装置22一部分的调整元件33，该调整元件33设置在齿轮24和副轴27之间。该调整元件可用于改变齿轮25和副轴27的相互位置，由此最终调整所述驱动轴之间的相位差。在实践中，该齿轮和该副轴相对于其共同的旋转轴的位置可精确变化。
在图3的实施例中，该调整元件33为轴套，其设置成不仅可相对于副轴27轴向移动而且也可相对于齿轮24轴向移动。另外，为了将来自该齿轮24的力矩经由该轴套传递给该副轴27，在该轴套的内外表面上设有形状锁定结构。在这种情况下，该轴套34的外表面具有直槽35，同时在该齿轮中设有相应的直槽(图4a)。所述直槽设置成使得该轴套相对于该齿轮可以移动。由于直槽的这种笔直方向即轴向方向，因此不管该轴套位置如何，该轴套和该齿轮的相互位置始终保持不变。轴套34的内表面具有螺旋型槽36’，同时在副轴27中设置有相应的突起37以配合该单个螺旋型槽36’。该螺旋型槽设置成使得该轴套相对于该副轴可以运动。该螺旋型槽意味着，在该轴套轴向移动时，该副轴相对于该齿轮转动，由此改变两者的相互位置。这就在所述副轴之间产生相位差，而所述相位差直接对本设备的行程产生影响。这样，利用根据本发明的传动机构可提供简单而精确的机械调整。
图4a所示的轴套34具有相对的两个槽36’，同时副轴27上安装有以销状键38形式设置的相应突起37。这避免了该副轴的复杂加工，同时该销状键可由耐磨材料制造。例如，该销状键可安装在于该副轴中设置的孔中。也可以不采用销状键，而采用焊接到该副轴上的较长的纵向键或滑动件(图未示出)。在实践中，所需调整的相位差约为90°，这理所当然地将使该螺旋型槽上升。另一方面，通过将动力传递中的该轴套替换为具有不同上升距离的螺旋型槽的轴套，便可简单易行地改变调整误差。该传动机构的其它部件则保持不变。
总的来说，各形状锁定结构包含有两个对应面(counter-surfaces)。另外，一种形状锁定结构的第一对应面具有螺旋型槽，则相对应的第二对应面具有设置成与该螺旋型槽相匹配的突起。图4b中的实施例在副轴27的表面上具有螺旋型槽36。在第一实施例中，突起37处于副轴27上；而在第二实施例中，突起37处于轴套34的内表面上。此外，螺旋型槽还可以设于该轴套的外表面上，或者设于该齿轮的内表面上。由此，与螺旋型槽相对应的突起既可以设于该齿轮的内表面上，也可以设于该轴套的外表面上(图未示出)。
由此，仅通过移动该调整元件就可轻易获得所需的相位差。为了操作该调整元件33，该传动机构装置22包括驱动装置39，该驱动装置39优选地设置成自动复位(self-returning)。在实践中，该驱动装置以如下方式设置，在出错的情况下，该驱动装置返回到初始位置，在初始位置该调整元件的效果为零。这样，所述副轴之间的相位差自动消除，且本设备的前后移动停止，由此防止发生损坏。在图2和图3中，该驱动装置39为液压缸39’，其通过连杆机构40来驱动轴套34。该液压缸39’还具有复位弹簧41，该复位弹簧41在液压失效时将连杆机构40移动到初始位置。该复位弹簧还可设置成与该连杆机构相连。可选地，该驱动装置可设置成可锁定的，从而所述调整在任何情况下均是可控制的。例如可以采用具有液压驱动或步进式电机驱动的螺杆机构(screw mechanism)来替代液压缸。总的来说，几乎所有的可产生轴向移动的驱动装置都可采用。例如，可采用气动缸来代替液压缸。在这种情况下，三角形的连杆机构40由三个轴向导向件42来支撑。另外，在连杆机构40和轴套34之间设置有止推轴承43，该止推轴承43允许轴套34转动而仅允许连杆结构40轴向移动。在这种情况下，齿轮25也包括专用的径向轴承44。
这些图中没有示出用于控制该电动机和该驱动装置(drive element)的、根据本发明的传动机构装置而简化的装置。在实践中，该电动机采用变频器来控制，而该驱动装置由传统的调节器来控制。另外，该驱动装置的运动与通过所述质量块对所获得的相位差成正比，这便于本设备的调整和控制。所述相位差的调整还是无级的。除了所述质量块对16和17之外，在该支架13中还有弹簧45，从而本设备功能上形成为振动器(图1)。该振动器的工作频率范围约为10Hz，同时其临界点约位于2Hz。换句话说，本设备在超临界频率范围内使用。在实例应用中，本设备的电动机的额定输出为7.5KW，不过测得的旋转所述质量块所需的功率仅约4KW。由此，所需的电动机输出显著低于公知设备中采用两个34KW的专用电动机的电动机输出。当电机功率增加时，变频器的尺寸也显著加大。当该设备启动时，所述质量块对首先加速超过该临界点值直到该工作范围，此后对相位差进行调整以将行程长度设定到所需值。
本设备运行的以上描述已经包括了该传动机构的控制由于某种原因而出现问题的情形。在实践中，可能存在整个电力中断(outage)，此时相位差优选降至零。然而，所述弹簧导致振动持续一定时间。该支架的静压滑动轴承与循环润滑系统46相连接，该循环润滑系统46属于本设备且包括供给泵47。该循环润滑系统46使润滑剂沿着通道50不仅可以供给到滑动轴承15，还可以供给到例如其它轴承31和32、以及所述齿轮对23的啮合部。在电力中断时，供给泵47的电动机49将停止，从而停止润滑。润滑剂层尤其滑动轴承上的润滑剂层将快速消失，这导致滑动轴承的轴承面形成机械接触。随着本设备的振动，所述轴承面会磨损至报废。根据本发明，与该循环润滑系统46相连接的控制系统48将该电动机21设定成作为发电机运行，由此获得的电流引导至该供给泵47的电动机49。由此，尽管电力中断，但是所述循环润滑将在所述质量块对停止之前一直进行。在最简化的情况下，该控制系统具有合适的继电器，所述继电器将鼠笼式电机的端子连接至该供给泵的电动机。图3示意性地示出了该供给泵47及其电动机49，该电动机49的额定输出通常约为2.2KW。所述质量块的惯性将确保该循环润滑进行足够长时间，以避免轴承损坏。
图5示出了根据本发明的本设备的第二实施例的剖视图。支架13及其质量块对16和17与上述的情形相一致——功能上相似的构件采用相同的附图标记来表示。具体地，传动机构装置不同于上述情形。首先，所述齿轮对23和副轴26及27支撑在共同的、基本上为刚性的支承架51上。这使该传动机构可单独安装，这在安装重达数千公斤的设备时是非常有利的。另外，不管在该传动机构如何移动或出现何种安装误差，所述副轴尤其是所述齿轮相对彼此的位置和对准将保持不变。该方案也缩减了所需的安装空间。电机21可作为副轴26的延续部分来安装，或者可选地安装于副轴26的上方，这将进一步缩减本设备的尺寸。图2和图5中的虚线示出了该电机21的可选择的安装位置。通过利用附加齿轮52，动力从电机21传递至齿轮24。同时，通过适当地确定该附加齿轮的尺寸，还可改变齿轮传动比。
第二个重要变化为调整元件33设置为驱动装置39的一部分。换句话说，该驱动装置包括用于产生相位差的调整元件。采用该方案进一步简化了本设备的结构并缩减了所需的安装空间。此时该驱动装置可以安装在齿轮25内。根据本发明，该驱动装置39还包括轴承和轴53，该轴53设置成驱动轴18的一部分。这样就不再需要单独的副轴及其轴承。在实践中，该驱动装置39与齿轮25和压力介质连接器54相连接，所述压力介质连接器54允许相关的旋转运动，以在齿轮25转动时操作驱动装置39。图6a示出的传动机构中不再具有包含调整元件的操作装置。
例如，可以使用液压转子缸(也称作转子电机)作为该驱动装置。该转子缸如图6b所示。在该转子缸中，活塞的线性运动例如借助多联(nesting)斜齿轮而转换成转动，由此实现根据本发明的调整元件的运行。通过调整液压，活塞运动，然后通过齿轮转动所述轴。由此，在实践中，转子缸与齿轮一起旋转。在开始时，该调整元件的作用为零，在这种情况下所述两个驱动轴以相同的相位转动。当调整相位差时，使用该驱动装置来转动该调整元件，由此改变齿轮和驱动轴相对彼此的位置。由此，所述驱动轴之间的相位差以及因此所述质量块对的相位差均发生改变。
根据本发明的本设备在运行时非常可靠且易于调整。另外，可以采用例如常规的鼠笼式电机的简单构件。相位差的大小可以不通过电机进行调整。另外，在出错状态下，由于调整元件的自动复位，可避免损坏。同时，循环润滑系统继续不间断地进行。另外，本设备比以前的设备要小且可以分成几部分安装。
权利要求
1.一种移动造纸机的辊的设备，所述辊(10)设置成沿轴向移动，而且该设备包括支架(13)，其设置成可移动且连接于所述辊(10)；两质量块对(16，17)，其可旋转地支撑在该支架(13)上；各质量块对的驱动轴(18)，其用于旋转所述质量块对(16，17)；驱动装置(19)，其用于以所需的相位旋转所述驱动轴(18)，所述驱动装置(19)包括安装在所述驱动轴(18)上的电机(21)和传动机构装置(22)；所述传动机构装置(22)包括相互啮合的齿轮对(23)，所述齿轮设置成与所述驱动轴(18)连接以利用单个电机(21)来转动两个驱动轴(18)；并且所述传动机构装置(22)包括调整元件(33)，所述调整元件用于产生并调整两个驱动轴(18)的相位差；其特征在于，所述调整元件(33)设置在属于所述齿轮对(23)中的一个齿轮(25)和对应的驱动轴(18)之间，以改变齿轮(25)和该对应的驱动轴(18)之间的相互位置，并由此在两个驱动轴(18)之间产生并调整相位差。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传动机构装置(22)包括副轴(26，27)，所述副轴设置成作为两个驱动轴(18)的延续部分且与所述齿轮对(23)相连接，从而所述传动机构装置(22)设置成采用单个电机(21)来旋转两个驱动轴(18)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，该电机(21)为电动机，该电机直接连接成一个驱动轴(18)的延续部分。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，属于所述齿轮对(23)的所述齿轮(25)设置在副轴(27)上，该调整元件(33)设置在齿轮(25)和副轴(27)之间以改变齿轮(25)和副轴(27)之间的相互位置并由此调整两个驱动轴(18)之间的相位差。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，该传动机构装置(22)包括用于驱动该调整元件(33)的驱动装置(39)，该驱动装置(39)设置成自动复位。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其特征在于，该调整元件(33)为轴套(34)，该轴套设置成相对于驱动轴(18)或副轴(27)和齿轮(25)进行轴向移动。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，该轴套(34)在其内表面上及外表面上均有形状锁定结构，所述形状锁定结构用于将来自齿轮(25)的力矩经由该轴套(34)而传递给驱动轴(18)或副轴(27)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，两个形状锁定结构均包括有两个对应面，而且其中在所述形状锁定结构的第一对应面上具有螺旋型槽(36)，而在与该第一对应面相对应的第二对应面上具有与该螺旋型槽相对应的突起(37)。
9.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，在该轴套(34)的外表面上具有直槽(35)，在齿轮(25)中设有与该直槽相对应的直槽。
10.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，在该轴套(34)的内表面上具有螺旋型槽(36)，在驱动轴(18)或副轴(27)上设有用于每一个螺旋型槽(36’)的突起(37)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，在该轴套(34)中设有两个相对的螺旋型槽(36’)，与之对应的所述突起(37)设置为安装在驱动轴(18)或副轴(27)上的键(38)。
12.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，该设备包括具有供给泵(47)的循环润滑系统(46)和与该循环润滑系统(46)相连接的控制系统(48)；当该设备处于出错状态时，该电动机(21)设置成用于转动该供给泵(47)的发电机。
13.根据权利要求2-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述齿轮对(23)和所述副轴(26，27)支撑在共同的且基本呈刚性的支承架(51)上。
14.根据权利要求5-13中任一项所述的设备，其特征在于，该调整元件(33)设置成该驱动装置(39)的一部分，且安装在该齿轮(25)中。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，该驱动装置(39)包括轴承(30)和轴(53)，该轴(53)设置成驱动轴(18)的延续部分。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，该驱动装置(39)与齿轮(25)连接，而且包括允许旋转运动的压力介质连接器(54)，以在齿轮(25)转动时操作该驱动装置(39)。
全文摘要
本发明涉及移动造纸机的辊的设备。该设备包括设置成可移动且连接于辊(10)的支架(13)。两质量块对(16，17)可旋转地支撑在支架(13)上，各质量块对均有各自的驱动轴(18)用于旋转质量块对(16，17)。该设备还包括具有电机(21)和传动机构装置(22)的驱动装置(19)。传动机构装置(22)包括齿轮对(23)，齿轮对与驱动轴(18)连接以利用单个电机(21)来转动驱动轴(18)。传动机构装置(22)还包括用于产生并调整驱动轴(18)的相位差的调整元件(33)。调整元件(33)设置在齿轮(25)和对应的驱动轴(18)之间以改变两者的相互位置，由此产生并调整驱动轴(18)之间的相位差。
文档编号B06B1/16GK1875147SQ200480031937
公开日2006年12月6日 申请日期2004年12月15日 优先权日2003年12月18日
发明者塔帕尼·洪卡宁, 图奥莫·尤瓦卡, 蒂莫·库科 申请人:美卓造纸机械公司