CN1101500C - 控制砑光机轧点载荷的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用来计算和调节多轧点砑光机中的线性载荷分布的一种方法和一种装置。材料织品(W)通过整套轧辊(12)中的轧点(N₁…N₉)，该套轧辊包括一根可变凸面上轧辊(13)、一根可变凸面下轧辊(14)、及一些装配在上与下轧辊(13、14)之间的中间轧辊(15…22)。在该套轧辊中的所有轧辊如此支撑，从而当轧点(N₁…N₉)闭合时，轧辊的弯曲线向下弯曲。在线性载荷的计算和调节中，考虑影响每根中间轧辊(15…22)在载荷下弯曲的物理特性，如弯曲刚度、质量、形状和材料性能。调节施加到中间轧辊(15…22)上的线性载荷、轧辊的自重、和施加到轧辊上的支撑力的比值，从而整套轧辊处于平衡状态，和预定挠曲状态。本发明还涉及一种实现该方法的多轧点砑光机。

Description

控制砑光机轧点载荷的方法和装置

本发明涉及一种用来计算和调节多轧点砑光机中的线性载荷分布的方法，其中要砑光的材料织品通过基本上以竖直位置放置的一套轧辊中的轧点，该套轧辊由一根可变凸面上轧辊、一根可变凸面下轧辊、及由至少两根装有支撑缸和装配在上与下轧辊之间的中间轧辊形成，在这种连接中，在该套轧辊中的所有轧辊如此支撑，从而当轧点闭合时，轧辊的弯曲线向下弯曲。

而且，本发明涉及一种用来计算和调节在用来砑光纸或纸板的多轧点砑光机中的线性载荷分布的装置，该砑光机包括一套基本上以竖直位置安装在砑光机的机架上的轧辊，并且该套轧辊包括一根可变凸面上轧辊、一根可变凸面下轧辊、以及一根或几根装配在上轧辊与下轧辊之间的中间轧辊，在这种连接中，中间轧辊的悬挂装置装有支撑缸，并且在该套轧辊中的所有轧辊如此支撑，从而当轧点闭合时，轧辊的弯曲线向下弯曲。

而且，本发明涉及一种用来实现按照本发明的方法的多轧点砑光机。

在常规砑光机中，当轧点闭合时，整套轧辊从织品的处理区外侧，借助于基本上等于在运行期间施加到轧辊轴承箱上的所谓销载荷、或低于所述销载荷的力支撑。销载荷通常这样定义，以致它包括与轧辊轴承箱连接的所有辅助设备，如间隙护罩、校正器、和所谓的取出引导轧辊的重量，并且还包括安置在织品宽度外的部分的重量和轴承系统的重量。这种先有技术已经在Rolf van Haag的论文“Der Weg zum Load Control-System”；Das Papier，1990，Heft 7中很好地描述，其中描述了在常规高度砑光机中的线性载荷调节。在这些砑光机中，一个在一个之上地定位诸轧辊，从而其中间部分向上弯曲，或者在极少的特殊情况下，完全是直的。彼此相比较，中间轧辊不以相同的方式弯曲。由于运行模式，在整套砑光机轧辊中的轧点载荷总是这样的，在要砑光的织品区域中出现的轧辊质量总是完全有效地作用在安置在有关轧辊下面的所有轧点载荷上。在这样一种运行模式中，假定整套轧辊在运行期间以这样一种方式弯曲，从而轧辊的刚度对线性载荷的均匀性没有多大影响，并且试图根据该假设操作砑光机，从而只依据质量测量调节上轧辊和下轧辊的线性载荷。

在芬兰专利N0.96,334中和在等效美国专利N0.5,438,920中，已经描述了一种砑光方法和一种应用该方法的砑光机，该砑光机包括一根可变凸面上轧辊、一根可变凸面下轧辊、及多根安置在处于轧点彼此接触的上轧辊与下轧辊之间的中间轧辊，所述轧辊已经布置成轧辊在砑光机机架上基本竖直叠置，要砑光的材料织品通过所述轧点。在所述专利中，提出一种想法，据此以希望形式消除由在轧辊叠中的轧辊质量产生的轧点载荷，从而在砑光机中的所有轧点能载有希望的载荷，该载荷在一个最佳可选择实施例中在所有轧点中都一样高。因而，能比早期砑光机好得多地利用砑光潜力。在所述先有技术砑光机中的基本想法之一是，在砑光机中采用以相同方式弯曲的轧辊。在所述公开中，描述了在砑光机中这样基本同样弯曲的轧辊的处理方式、和释放轧辊全部质量的由所述轧辊允许的简单可能性，在这种情况下，所述先有技术砑光机和砑光方法正是在如下方面本质上不同于首先提及的德国先有技术：能自由地调节在较低轧点中轧辊质量对线性载荷的影响。

上述先有技术涉及一个基本问题。如果假定在砑光机中没有线性载荷即当轧点打开时中间轧辊的自然挠曲、和轧辊的刚度以及质量都不同，则首先要指出这样的轧辊与所述芬兰专利96,334或美国专利5,438,920中描述的那些不相符，在这些专利中，所有中间轧辊都基本上具有同样的挠曲。在实际中，在不分别操作情况下基本上满足在所述公开中叙述的绝对要求的这种轧辊的制造非常困难，并且也很昂贵，在这种连接中，已经确定，从砑先机可靠操作的观点出发，不考虑轧辊之间微小差别的线性载荷调节的整个平凡算法是不适当的。

本发明的目的在于，通过开发一种新颖的思考模式提供一种与先有技术有关的问题的解决方案，该方案考虑到轧辊挠曲的特性。一个目的在于提供对芬兰专利96,334和美国专利5,438,920中描述的砑光机概念的改进，特别是在能以希望方式使线性载荷的分布置于控制之下的方法方面。

鉴于实现该目的，按照本发明的方法的主要特征在于：在线性载荷的计算和调节中，考虑影响每根中间轧辊在载荷下弯曲的物理特性，如弯曲刚度、质量、形状和材料性能，并且调节施加到中间轧辊上的线性载荷、轧辊的自重、和施加到轧辊上的支撑力的比值，从而整套轧辊处于平衡状态，并且处于预定挠曲状态。

另一方面，按照本发明的装置的主要特征在于：该装置包括在线性载荷计算和调节时已经安装的一个自动系统和一个计算单元，以考虑影响每根中间轧辊在载荷下弯曲的物理特性，如弯曲刚度、质量、形状和材料性能，并且调节施加到中间轧辊上的线性载荷、轧辊的自重、和施加到轧辊上的支撑力的比值，从而整套轧辊处于平衡状态，并且处于预定挠曲状态。

按照本发明的方法考虑所有类型轧辊的性能，并因而在本发明的一个实施例中，按该方法，在砑光机的整套轧辊中，采用其弯曲性能从轧辊到轧辊互不相同的中间轧辊。

在按照该方法和装置计算时，整套轧辊能作为单个单元处理。另一方面，也能单独相对于每对轧辊进行计算。

在整套轧辊中的中间轧辊自由地运动，从而把合理的力施加到轧辊上，而不把轧辊保持定位。

借助于按照本发明的方法和装置及借助于用来实现该方法的砑光机，特别在如下方面得到明显的优点：借助于按照本发明的装置，能把每个轧点中的线性载荷调节到希望值。该装置考虑和计算中间轧辊的挠曲线和与所述线相对应的安全汽缸的载荷。在该装置中通过调节轧辊支撑缸的支撑力，能容易地补偿中间轧辊的刚度和由质量差别产生的轧辊的自然挠曲差别。因而，当采用按照本发明的装置时，所有中间轧辊的挠曲线不必相同。本发明的方法和装置既能用于其中卷筒纸通过所有轧点的多轧点砑光机的传统运行模式，又能用于其中卷筒纸仅通过某些希望轧点的改进运行模式。由本发明的如下详细描述将显现本发明的进一步优点和特性特征。

在下面，将参照附图中的各图举例描述本发明。

图1是在用来计算和调节线性载荷的分布的多轧点砑光机中应用的按照本发明的装置的一般说明。

图2A、2B和2C举例表明能借助于按照本发明的装置实现的在机器方向上的线性载荷分布的诸类调节。

图3A、3B和3C表明不同砑光参数对纸的表面性能的影响。

图4示意表明包括在按照本发明的自动装置中的数据库的相对布置。

图5示意表明实施按照本发明的方法的四轧辊砑光机。

图6示意表明在其中砑光机中的整套轧辊由成对的轧辊处理的多轧辊砑光机中加载的一种可选择模式。

图7A、7B和7C是示意侧视图，表明在其中采用相对于图6描述的加载模式的多轧辊砑光机中的整套轧辊的可选择实施例。

图8表示示意方块图，表明在按照本发明的装置中的计算模式。

因而，图1是按照本发明的装置的全视图，并且在该图中，砑光机概括地用标号10指示，在本发明中包括的自动系统用标号30指示，及在自动系统中包括的计算单元用标号40指示。图1中所示的砑光机10具有与例如在芬兰专利96,334中描述的相类似的构造，并且因而，砑光机包括一个其上由多根轧辊组成的整套轧辊12基本上已经安装在竖直平面内的砑光机机架11。整套轧辊12包括一根上轧辊13、一根下轧辊14、和多根以一根在一根之上的方式装配在上轧辊与下轧辊之间的中间轧辊15…22，诸轧辊在图1所示的情形中以轧点彼此接触。卷筒纸W越过对准器、扩张器和取出引导轧辊进入上轧点N₁，并且进一步穿过在砑光机中的其他轧点N₂…N₈，最后穿过下轧点N₉出去。在图1中所示的方式中，借助于取出引导轧辊在轧点N₁…N₉之间的间隙中取出卷筒纸W，与砑光机轧辊的表面分开。

在砑光机中的上轧辊13是可变凸面轧辊，例如是在区中可调节的轧辊，其轴承箱131已经直接固定到砑光机机架11上。可变凸面上轧辊13的轴已经安装在所述轴承箱131中，并且轧辊以通常的方式装有内加载装置，例如区汽缸，借此能以希望方式调节轧辊罩的挠曲。

同样，在砑光机中的下轧辊14是可变凸面轧辊，具体地说是在区中可调节的轧辊，其罩已经旋转地安装在轧辊轴上，并且该轧辊14装有内加载装置，例如区汽缸，借此能以希望方式调节轧辊罩的挠曲。下轧辊14的轴已经安装在轴承箱141中，轴承箱141已经以图1中所示的方式安装到加载臂142上，加载臂142已经借助于铰接头143铰接地固定到砑光机机架上。在砑光机机架11与加载臂142之间，已经安装了下汽缸144，借此下轧辊14能在竖直平面中移动。因而，整套轧辊12能借助于下汽缸144加载，并且进一步，如有必要，借助于所述下汽缸144，有可能打开整套轧辊12。借助于可变凸面上和下轧辊13、14的区汽缸，用按照本发明的方法和装置，能实现卷筒纸W的横向轮廓的必要校正和调节。

在砑光机的上和下轧辊13、14之间，如以上已经指出的那样，已经装配以轧点彼此接触的多根中间轧辊15…22。在下面，仅检查最高中间轧辊15，借助于标号更详细地描述有关的构造。相应的描述也能用于砑光机中的其他中间轧辊的构造。所述中间轧辊15已经从其端部旋转地安装在轴承箱151中，轴承箱151已安装在杠杆臂152上，杠杆臂152借助于在轧辊15的轴向装配的铰接头153，铰接地安装在砑光机机架11上。杠杆臂152装有是液压缸的支撑装置154。因而，所述缸154一端固定到杠杆臂152上，而相对端固定到砑光机机架11上。

借助于缸154，把支撑力施加到轧辊15的支撑构造上，借助于该力，能补偿由轧辊15和有关辅助设备的重量，如取出引导轧辊155的重量，无论如何，总是至少有与轧辊相连接的由于安置在织品以外的部件的重量而添加的辅助设备的重量，所引起的载荷，并且该载荷能以希望和必需的方式支撑。支撑也能如此实现，从而完全支撑载荷，在该情况下，轧辊15和连接的辅助设备的重量没有增大轧点载荷的作用。如果相对于所有中间轧辊15…22实施这种完全支撑，则基本上能使每个轧点N₁…N₉中的线性载荷同样高。

图2A是整套轧辊加载的情形的示意表示，在该连接中每个轧点N₁…N₉具有同样高的线性载荷。在该连接中，在砑光技术中也引入一个新术语，即加载角α，因为这种新颖的加载模式以传统方式不能明确地说明。加载角α表明在整套轧辊中从轧点到轧点的线性载荷分布，并且在图2A的情况下，即在完全卸荷的情况下，加载角α＝90°。借助于所述90°的加载角，与常规砑光机相比，获得砑光潜力的显著增大。这能用来增大运行速度和生产率。

线性载荷的数值能充分自由地调节，以便达到希望的砑光作用，并且特别是在“全卸荷”的情况下，即对于α＝90°的加载角，能通过例子以图2A中表明的方式调节砑光作用。采用高线性载荷和高砑光作用a，以便使砑光机的运行速度、生产率最大且使纸质量最高。在不同的条件下和在不同的生产阶段中，如在无光泽砑光时、在质量优化时、在启动和停止阶段、及在织品断开的情形下，需要低线性载荷和低砑光作用a’。借助于按照本发明的方案，能在砑光机中的每个轧点实现非常低的砑光作用，如通过例子在图2A中表明的那样。

图2B表明一种情形，其中与具有其中加载角α例如是54°的常规加载模式的砑光机相比，在按照本发明的运行模式中，采用加载角α＝90°。如由图2B清楚指示的那样，就按照本发明的一种运行模式而论，为产生类似的纸质量性能，需要明显低的线性载荷值。这样，例如有可能使施加到砑光机中的软面轧辊，如聚合物涂敷轧辊，上的应力最小，特别是在整套辊的下部。

由在整套轧辊12中的中间轧辊15…22的质量和与所述轧辊连接的辅助装置的质量产生的载荷，如有必要，则也能部分释放，或者从而仅释放销载荷，在这种情况下，相对于整套轧辊中的线性载荷的分布，例如达到图2C中所示的情形，其中能把加载角α调节到例如在75°…80°的范围内。因而，在所述情形下，当向一个下轧点运动时，线性载荷总是在轧点中增大。

在常规和传统的高度砑光机中，加载角通常在45°…55°的范围内，并且该加载角的数值取决于砑光机的尺寸，即主要取决于轧辊的数量。在按照本发明的方法中，能十分自由地调节加载角α的数值，并且借助于加载角的这种可调节性，相对于早期方案能实现一个重要优点和一种显著改进。加载角α能用作不同纸面之间差别微调的有效变量。两侧调节对纸质量的性能有显著影响，并且由此可见，借助于本发明，有可能一卷接一卷地生产均匀质量的纸。一种对应的性能以前在任何地方还没有提出过。

该支撑当然也能作为例如所谓的“过分卸荷”实现，其中加载角α大于90°。在这样一种情况下，有可能达到一种其中下轧点总是比安置在上面的轧点具有低的线性载荷的情形。然而，在该图中没有表明这样一种实施例。

为了与其他砑光参数或变量相比确立加载角α和其可调节性的意义，已经用试验机进行了十分广泛的试验程序，并且试验结果的一个例子给出在图3A、3B和3C中，表明不同砑光参数对不同纸品种的影响。在图3A中纸品种是SC纸，在图3B中纸品种是LWC纸，及在图3C中纸品种是WFC纸。不同因素对纸表面性能(光泽、粗糙度/平滑度)的影响，借助于通过把砑光参数改变到一定程度得到的结果来确定。使用的变量是如下的运行速度、线性载荷、温度、和加载角：

速度：    以每分200米的速度变化

线性载荷：以50kN/m的载荷变化

温度：    以加热轧辊15℃的表面温度变化

加载角：  以从50°至90°的加载角变化(50°代表用高度砑光的

          传统模式加载，而90°代表用按照本发明的方法能得

          到的角度)

如能从图3A、3B和3C清楚看到的那样，加载角变化对纸表面性能改进的影响高于任何其他砑光参数。

图1、还有图2A、2B和2C表明一个其中已经基本上竖直安装包括诸轧辊的整套轧辊12的实施例。该方案当然不只限于这样一个实施例，而是整套轧辊能安置在倾斜竖直位置，至少偏离竖直位置一定程度。在包括在整套轧辊12中的轧辊中，一根或几根可以是软涂敷聚合物轧辊和/或纸轧辊、纤维轧辊或其他软表面轧辊。在图1中所示的举例实施例中，上和下轧辊13、14装有软聚合物涂层，第一、第三、第六、和第八中间轧辊15、17、20、和22是硬面激冷轧辊，而第二、第四、第五、和第七中间轧辊16、18、19、和21是软涂敷聚合物轧辊。然而，中间轧辊的数量或软面/硬轧辊的相对顺序和布置决不限于图1中的举例实施例。

用按照本发明的方法，检查与正常生产情形相对应的情形，在该情况下，整套轧辊12以图1中所示的方式闭合，并且轧辊13…22在载荷下彼此相接触。按图1中所示的方式，包括在按照本发明的装置中的自动系统30已经连接到支撑缸154上，以测量和控制卸荷缸的载荷。按要检查的方法，在整套轧辊12中的轧点N₁…N₉中，在纸织物W的运行方向上，形成线性载荷的均匀或不同的希望分布，从而在自动系统30中，计算中间轧辊15…22的挠曲线和中间轧辊的支撑缸154的相应载荷。支撑缸154和杠杆臂152用来支撑中间轧辊15…22的质量和与中间轧辊连接的辅助装置的质量。

如参照图2A、2B和2C已经描述的那样，通过完全支撑轧辊和连接的辅助装置的质量，调节线性载荷在机器方向上的分布。因而，除中间轧辊的质量之外，借助于支撑缸154和杠杆臂152，也支撑与每个中间轧辊的杠杆臂连接的辅助装置的质量，如取出引导轧辊、可能的校正器等。中间轧辊15…22的刚度和质量从轧辊到轧辊不相等。通过借助于与压力差对应的必需项由载荷的名义值校正中间轧辊的支撑缸的载荷，进行由这些刚度和质量差别产生的轧辊挠曲线的横向轮廓的误差校正，即中间轧辊挠曲线的调节。借助于轧辊中的区汽缸以通常方式进行可变凸面上和下轧辊13、14的挠曲线调节。当如此调节可变凸面上和下轧辊13、14的挠曲线，从而他们与中间轧辊15…22的挠曲线相同时，有可能通过液压加载上轧辊或下轧辊把线性载荷在机器方向的希望值给整套轧辊12。在图1中的情况下，借助于下轧辊14能布置这种加载，因为已经连接加载缸144以作用在下轧辊上。

用按照本发明的方法和装置，在可变凸面上和下轧辊13、14中借助于区汽缸进行纸的横向轮廓，即厚度和/或光滑面，的必要校正和调节。在中间轧点中，即在中间轧辊15…22之间的轧点N₂…N₈中，借助于中间轧辊的卸载缸的加载调节能进行横向轮廓的校正。按照本发明的方法和线性载荷在整套轧辊12中的分布的有关计算，能应用于其中纸织品W穿过所有轧点N₁…N₉的多轧点砑光机的传统运行模式，和其中纸织品W仅穿过某些轧点的改进运行模式。在按照本发明的方法中，自动系统包括整套轧辊维护程序、线性载荷的分布、轧辊参数、及方法数据库，这些与线性载荷分布的计算程序一起，允许专门为每个纸品种计算线性载荷分布。而且，为了保持在砑光机中的整套轧辊中的变化和为了监视轧辊架，有他们自己的程序例行程序。

线性载荷在整套轧辊12中的分布和要传到中间轧辊15…22的支撑缸的支撑力，或者在自动系统30中计算，或者在直接与所述系统相连的独立计算单元中计算。计算模型确定在砑光机10中包括激冷轧辊和聚合物轧辊的整套轧辊12的刚度和质量分布、以及在轧辊之间的轧点N₁…N₉的刚度。而且，在计算中，确定与整套轧辊相连接的外面质量的位置和质量，考虑温度对弹性模量的影响，考虑轧辊直径对原始弹性模量的影响，考虑轧辊的可能附加线性载荷、及轧辊端部在照管侧和在驱动侧的质量中心和重心的单独影响。在计算中采用的数据划分成一般砑光机专用、轧点专用、及轧辊专用数据。因而，计算必需的开始值数据，定义在轧辊数据库51中、在轧辊材料数据库52中、在整套轧辊质量数据库53中、在砑光机中的铰接连接几何形状的数据库中-即在整套轧辊数据库54中，如已经示意表示在图4中的那样。在本发明中应用的计算模型，分两步进行计算，从而在第一步，优化中间轧辊的支撑压力，并且得到用于可变凸面上和下轧辊的校正系数。在计算的第二步，利用这些数据来优化上轧辊和下轧辊的线性载荷分布。

从按照本发明的过程导出其中能使按照本发明的砑光机以希望方式操作的方法，即其中确定支撑中间轧辊的力的方法，借此把施加到中间轧辊上的、所述轧辊重量的、和施加到所述轧辊上的支撑力的比值调节到这样一个值，从而预定挠曲状态在整套轧辊的区域中占优势。在确定每根轧辊的挠曲时，还有可能包括一种有关轧辊的、或在轧点中与不同于圆柱形状-如正或负凸面-的所述轧辊相接触的轧辊的可能研磨模式。

当在中间轧辊挠曲方程的解法中，考虑基本载荷、和借助于作为端部轧辊操作的可变凸面轧辊产生的线性载荷的校正时，在各种情况下，都有可能实现这样一种对于整套轧辊的平衡状态，从而线性载荷在整套轧辊中的轧点中的分布对应于线性载荷的希望分布。

借助于方程组通常使用的数值解法，能收敛地解出已经形成的、且表明整套轧辊动作的方程组。这样的一个例子是图5，图5表示一种四轧辊高度砑光机，其中整套轧辊100包括一根可变凸面下轧辊111、一根可变凸面上轧辊112、及两根中间轧辊113、114。在轧辊之间的轧点N₁₀₁、N₁₀₂、N₁₀₃中的轧点载荷基本上作为弹簧力产生，该弹簧力是产生在形成轧点的轧辊之一上的涂层弹性压缩所需要的。因为在每个点处，力与在轧点处的轧辊中产生的过渡之间的差值成比例，所以能直接断定，当在诸点处的过渡差值相同时，即当轧辊的挠曲线具有同样的形状和具有相同的数值时，在每点处达到相同的载荷。因而，确定每根轧辊的最佳卸荷和支撑，从而在每个轧辊罩上保持的弯曲载荷在所有轧辊上产生同样大的挠曲。

因为通常轧辊的挠曲形式是相同的(抛物线)，在参照图5的检查中，将仅借助于轧辊中点的挠曲描述轧辊的挠曲。

作为在轧辊罩上产生的挠曲线性载荷的结果的轧辊挠曲，能借助于如下公式表示：

        δ_t＝k·(q_ts/(E_t·I_t))，

由此借助于如下挠曲得到载荷：

        q_ts＝((E_t·I_t)/k)·δ_t.

这里：

δ_t＝轧辊的挠曲

k＝取决于加载模式的系数

q_ts＝使轧辊挠曲的线性负载

E_t＝轧辊的弹性模量

I_t＝轧辊的惯性矩

对使整套轧辊中的中间轧辊挠曲的载荷求和：

        ΔQ＝∑q_ts＝∑(((E_t·I_t)/k)·δ_t)

ΔQ＝整套轧辊中总载荷的变化

使借助于分量载荷表示的轧辊罩挠曲的载荷是：

        q_st＝G_tv/L+q_ty-q_ta+q_ti

G_tv＝轧辊罩的重量

q_ty＝在上轧辊轧点中的线性载荷

q_ta＝在下轧辊轧点中的线性载荷

q_ti＝由在轧辊罩的区域中的其他因素产生的附加线性载荷

当考虑到，在轧辊之间的中间轧点中，相邻轧辊的上和下轧点载荷具有相等的数值时，得到使在全套轧辊中的中间轧辊挠曲的载荷之和为：

         ΔQ＝∑q_ts＝∑(G_t/L)+q_yy-q_aa+∑q_tl

q_yy＝在整套轧辊的上轧点中的线性载荷

q_aa＝在整套轧辊的下轧点中的线性载荷

当轧辊的挠曲指示相等时，并且当把他们进一步代入时，得到的为：              δ＝δ_t

                ΔQ＝δ/k·∑(E_t·I_t)

                δ＝δ_t＝(ΔQ·k)/∑(E_t·I_t)

当把该式进一步代入使轧辊挠曲的载荷公式时，得到的为：

                 q_ts＝(E_t·I_t)/∑(E_t·I_t)·ΔQ

考虑到轧辊中的力平衡，解出每侧需要的支撑力：

                 F_tk＝·q_ts·L+G_tp

                 F_tk＝·(E_t·I_t)/∑(E_t·I_t)·ΔQ·L+G_tp

F_tk＝每侧轧辊的支撑力

L＝轧点长度

G_tp＝每侧轧辊的端部部分的重量

在砑光机中整套轧辊-表示为全套轧辊-的支撑力的计算，基于知道轧辊的准确物理性质，即当把不同数值的挠曲载荷施加到所述轧辊上时，知道所有轧辊的动作。计算的基础是，确定施加到每根轧辊上的轴承支撑力，从而全套轧辊得到同样高的计算挠曲。因而，借助于支撑力的调节，有可能影响上轧点载荷与下轧点载荷在各轧辊处的比值，从而这些载荷之和以及轧辊的本身质量，在每单根轧辊中产生相同的预定挠曲。

该计算能应用于在砑光机中任何种类的整套轧辊，该整套轧辊以基本上竖直的位置安置，在该整套轧辊中，上轧辊是一根可调节凸面轧辊，并且下轧辊同样是一根可调节凸面轧辊，所述上和下轧辊的支撑力的轴向分布是可调节的，并且在该套轧辊中，在上轧辊与下轧辊之间至少有两根中间轧辊。而且，一个重要的要求是，在整套轧辊中的所有轧辊都如此支撑，从而当闭合轧点时，轧辊的挠曲线向下弯曲。

按照本发明的方法、装置、和砑光机的一个重要特性特征是，在计算整套轧辊的线性载荷时，考虑影响在载荷下挠曲的每根中间轧辊的物理性能，如弯曲刚度、质量、形状、及材料性能。

一个进一步的特性在于，借助于计算确定中间轧辊的轴承支撑力，从而施加到每根中间轧辊上的总载荷，使每根中间轧基本上经受这样一种计算挠曲，从而每根轧辊、和在轧点中与所述在轧点相接触的轧辊的接触面的挠曲形式基本上彼此对应。

调节在砑光机中的轧点力，从而把砑光机中的最高轧点与最低轧点的轧点力之差确定为希望值。事实上，这意味着相对于图2A、2B和2C描述的加载角α的调节。

总之，能进一步指出，本发明的基本特征在于，把在整套轧辊中的所有中间轧辊支撑到，比销力(以织品以外的所有质量)要求的大的程度。在这样一种情况下，轧辊的挠曲线向下弯曲，并且基本上是抛物线。调节每根中间轧辊的支撑力，从而使轧辊的挠曲适于在整套轧辊中其他轧辊的形状。因而，借助于挠曲进行计算。这样，得到其中确定轧辊之间基本载荷，从而使所有轧辊的挠曲相等的方程组。因而，在整套轧辊中产生力的平衡。作为加载角α，有可能使用任何加载角，并且借助于外部加载件通过下轧辊和上轧辊进行加载角α的调节。因而，在挠曲的调节中，变量是用其支撑轧辊的支撑力。借助于可调节凸面上和下轧辊，校正由线性载荷分布中织品外的区域的质量产生的误差(及还可能在线性载荷分布中的其他误差)。

如图6中所示，本发明提供了一种注意加载的、和通过成对的轧辊在多轧辊砑光机中调节整套轧辊中的加载的新颖可能性，这使得调节的系统较简单，并且更容易实现。如早先已经描述的那样，在现代高度砑光机中，通常，采用两种不同类型的轧辊作为中间轧辊，并且这两种轧辊类型的刚度是不同的。一方面，把硬面可加热轧辊用作中间轧辊，而另一方面，使用软面轧辊，该软面轧辊可能是常规的纸轧辊或纤维轧辊，这些轧辊通过把纸或某些其他纤维材料制成的盘装配到轧辊轴上而形成。今天一直在增加应用的是利用聚合物衬面轧辊作为软面轧辊，其中轧辊机架包括一个管形轧辊罩。相同轧辊类型的轧辊刚度基本上彼此相等，但如已经在上面指出的那样，就刚度而论、及因而也就由本身质量产生的挠曲而论，轧辊类型本质上彼此不同。

在常规高度砑光机中，整套轧辊包括一叠以基本上竖直或倾斜竖直位置放置的轧辊，其中诸轧辊一根安置在另一根上，并且已经液压地释放施加到轧辊轴承箱上的销载荷。借助于可变凸面上和下轧辊照看整套轧辊的加载和外形。

在图6中所示的可选择加载模式中，把整套轧辊作为轧辊对200处理，轧辊对200包括一根在轧辊对200中作为下半放置的较刚硬轧辊202、和一根作为上半放置的较柔软轧辊201。因而，在该对中由这根上轧辊201本身质量产生的挠曲高于下轧辊202的挠曲。在整套轧辊中的轧辊对200基本上彼此类似，并且他们具有相等的、取决于轧辊201、202的质量和刚度的公共挠曲。

向轧辊对200中的上和较柔软轧辊201的轴承箱，例如液压地施加一个力F₂，借此，除销载荷的卸载之外，补偿在轧辊之间的线性载荷分布中的误差，该误差由轧辊201、202的不同刚度产生。这能借助于如下公式表明：

2F₂＝m_add2，其中

F₂＝施加到上轧辊轴承箱上的力

m_add2＝轴承箱和固定到他们上的辅助装置的质量以及由轧辊不同刚度产生的以上误差

因而，上轧辊201把其本身重量m₂(已经由此“清除”销载荷)安置在下轧辊202上，并且把均匀的线性载荷m₂/L施加到下轧辊上，其中L是在轧辊201、202之间的轧点N的轴向长度。另一方面，一个力F₁施加到轧辊对200中的下轧辊202的轴承箱上，借助于该力支撑轧辊对200中的两根轧辊101、102的质量、以及下轧辊202的销载荷。这能借助于如下公式表明：

2F₁ ＝ m₁+m₂+m_add1，其中

F₁＝施加到下轧辊轴承箱上的力

m₁＝下轧辊的质量

m₂＝上轧辊的质量

m_add1＝下轧辊的轴承箱的和固定到他们上的辅助装置的质量

因而，在优化情形中，在分离的轧辊对200之间，由轧辊质量产生的力都是无效的。在轧辊对200的轧辊201、202之间的轧点N中，只有由上轧辊201的质量产生的线性载荷是有效的，例如约10…20kN/m。由于各轧辊之间的差别，全套轧辊必须作为一个整体来处理，并且必须优化每根轧辊的卸载，从而整个单元的线性载荷的横向轮廓尽可能是直的，并且由轧辊的质量产生的线性载荷尽可能低。这样，得到一套具有几乎均匀加载的轧辊，在其他方面，该套轧辊以上述方式加载。当例如把300kN/m的载荷当作载荷值时，在每个第二轧点中，与上个或下个轧点相比，仅有百分之5的加载差别，即就现在的轧辊而论，实现基本均匀的载荷分布。

上面，联系相对于图6的描述，为了简单起见，已经假定在轧辊对200中的轧辊201、202的刚度彼此为一定的比值，及属于相同轧辊类型的轧辊的刚度彼此相等。然而，如以上相对于图5借助于计算而清楚确立的那样，似乎不存在由轧辊的具体挠曲程度的相互比值产生的任何限制。因而借助于计算能补偿任何两根轧辊的刚度任何比值，从而能调节全套轧辊的线性载荷的数值，从而除由在计算辊对中的内部轧点引起的偏差外，他们变得基本相等。

当使用常规上和下轧辊，例如在区中可调节的轧辊时，限制均匀加载的一个因素是中间轧辊的总挠曲。然而，这种限制能如此补偿，从而如果必要，则磨削下轧辊，从而使其直径在中部比在端部小(负凸面)，从而在区中可调节的轧辊的可得到的最大挠曲、以及磨削形状，可达到整套轧辊的最大可能挠曲。然而，在这种连接中应该注意，在这种类型的一套轧辊中，轧辊挠曲的总方向以这样一种方式与所谓常规高度砑光机的挠曲方向不同，从而诸轧辊处于向下弯曲位置，而不是在常规高度砑光机中采用的向上弯曲形式。

在通过轧辊对进行加载调节时，在高度砑光机中的整套轧辊中，与图6的表示相比，由砑光机中的反向轧点，即其中改变织品砑光侧的轧点，引起差别。通常，该反向轧点是在高度砑光机中的中间轧点。这表明在图7A、7B和7C中，其中表示在所述相反轧点中加载的三种可选择模式。在所述图中，在图6中所示且彼此相同的轧辊对用标号200指示。在一种高度砑光机中，反向轧点是形成在两根软面轧辊201之间的轧点，而在图7A、7B和7C中，该反向轧点用N_e指示。

在图7A的方案中，该方案已经如此完成，从而在通过三根以一根在一根之上的方式放置的轧辊在这种情况下形成的轧辊“对”200_e中，是硬面和例如可加热轧辊的下轧辊202，比其他轧辊对200中的下轧辊具有较高刚度。这是因为两根上轧辊201的质量支撑在下轧辊202上。

在图7B中，已经如此完成相应方案，从而在反向轧点N_e中的上软面轧辊201_e1布置成可变凸面轧辊。在这样一种方案中，所述轧辊201_e1的挠曲借助于装配在轧辊内部的凸面改变装置校正，并且轧辊的质量不以其重量而加载放置在下面的轧辊对201_e1。

在图7C中，已经如此完成相应方案，从而在反向轧点N_e中的上软面轧辊201_e2布置成具有这样一种刚度的轧辊，从而其挠曲与全部轧辊对200、200_e2的挠曲相同。在这样一种情况下，在反向轧点中的所述轧辊不会在加载调节中引起任何问题。

参照图8，在按照本发明的计算中，首先定义轧辊的初始值，并且以此为基础，形成与整套轧辊对应的数学模型。按照包括在整套轧辊中的轧辊数量形成数学模型。对于整套轧辊形成的优化计算使用这些数据作为开始数据。在要进行的该优化计算中，使中间轧辊的轧点误差最小，该误差已经定义为与名义形式值的偏差。在每个轧点之间出现的、及由纸和由涂层产生的弹性，用一个跨过轧点长度计算的基本常数表明。在响应数据库中确定要优化的力对线性载荷的影响，其中每根中间轧辊的轧点元素的单元响应，以希望数量的检查点指示。在分离不变力数据库中，确定不变力对线性载荷的影响，这考虑划分的质量、点质量、和具有不变载荷的轧点。而且，为了计算，确定要优化的力对限制的影响和支撑力对拉力限制的影响。因而，优化的分配变成一个数学问题，其中变量受到限制并且由方程组确定。作为计算的结果，得到用于中间轧辊的最佳卸荷力、线性载荷的最佳形状及轧辊的挠曲。

在计算操作之后，把砑光机整套轧辊中的中间轧辊的优化支撑力输送到中间轧辊的支撑缸，如例如在图1中表明的那样。也把中间轧辊的优化支撑力输送到可变凸面上和下轧辊的区压力的计算程序。在整套轧辊中的中间轧辊的挠曲值，用来控制和调节可变凸面上和下轧辊。由中间轧辊的挠曲值，借助于分离的计算程序，确定上和下轧辊的区压力校正，该校正在每种具体情况下添加到区压力的每个实际值上或从其中减去。用按照本发明的方法控制在整套轧辊中的线性载荷分布，从而借助于自动系统的用户接口，首先确定线性载荷分布的希望形式。在这之后，自动系统和包括的计算程序计算用于中间轧辊支撑压力的、和用于可变凸面上和下轧辊的区压力的以上设置值。按照本发明的方法也考虑由轧辊变化或由运行一种新模式产生的整套轧辊的变化情形、以及由在轧辊设置数据库中和在参数数据库中的所述变化情形及在计算时产生的任何变化。类似地，在其轧辊和材料数据库中，该方法包括和考虑其中改变冷激轧辊和/或聚合物轧辊的直径和/或材料性能的情形。

关于砑光的工艺条件，一般能指出，他们由用作轧辊的元件能力确定，这在砑光机技术中也是普通的。而且，在工艺中的限制性因素包括纸的希望性能，如松密度(刚性)、平滑度/粗糙度、及在特定光泽打印纸中的光泽。作为工艺条件的例子，能指出S.D.Warre的美国专利4,749,445和4,624,744。可加热的、所谓热轧辊的表面温度的可能范围是Ts＝60℃…250℃，这取决于运行速度，从而表面温度在低运行速度下较低，而在高运行速度下较高，因为轧点的影响时间缩短，并且因而，从热轧辊至织品的热传送降低。线性载荷的变化范围可能是20kN/m…550kN/m，或者甚至更高，这也取决于运行速度和在高度砑光机中产生线性载荷的可变凸面上和下轧辊的性能。

上面，已经通过例子参照附图中的图描述了本发明。然而，本发明不仅仅限于图中所示的举例实施例，而本发明的不同实施例可以表示在定义在附属权利要求书中的发明思想范围内的变化。

Claims (10)

1.一种用来计算和调节多轧点砑光机中的线性载荷分布的方法，其中要砑光的材料织品(W)通过在基本上以竖直位置放置的一套轧辊(12)中的轧点(N₁…N₉)，该套轧辊由一根可变凸面上轧辊(13)、一根可变凸面下轧辊(14)、及由至少两根装有支撑缸(154)和装配在上与下轧辊(13、14)之间的中间轧辊(15…22)形成，在这种连接中，在该套轧辊中的所有轧辊如此支撑，从而当轧点(N₁…N₉)闭合时，轧辊的弯曲线向下弯曲，该方法的特征在于：在线性载荷的计算和调节中，考虑影响每根中间轧辊(15…22)在载荷下弯曲的物理特性，如弯曲刚度、质量、形状和材料性能，并且调节施加到中间轧辊(15…22)上的线性载荷、轧辊的自重、和施加到轧辊上的支撑力的比值，从而整套轧辊处于平衡状态，和预定挠曲状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：按该方法，在砑光机中的整套轧辊(12)中，采用其挠曲性能是从轧辊至轧辊不同的中间轧辊(15…22)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在计算中，整套轧辊(12)作为单个单元处理。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：通过轧辊对(200)进行计算。

5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：按该方法，在整套轧辊(12)中的中间轧辊(15…22)支撑在砑光机的机架(11)上，从而轧辊自由地运动。

6.一种用来计算和调节在用来砑光纸或纸板的多轧点砑光机中的线性载荷分布的装置，该砑光机包括一套基本上以竖直位置安装在砑光机的机架上的一套轧辊(12)，并且该套轧辊包括一根可变凸面上轧辊(13)、一根可变凸面下轧辊(14)、以及一根或几根装配在上轧辊与下轧辊之间的中间轧辊(15…22)，在这种连接中，中间轧辊(15…22)的悬挂装置装有支撑缸(154)，并且在该套轧辊中的所有轧辊如此支撑，从而当轧点(N₁…N₉)闭合时，轧辊的弯曲线向下弯曲，该装置的特征在于：该装置包括已经在线性载荷计算和调节时安装的一个自动系统(30)和一个计算单元(40)，以考虑影响每根中间轧辊(15…22)在载荷下弯曲的物理特性，如弯曲刚度、质量、形状和材料性能，并且调节施加到中间轧辊(15…22)上的线性载荷、轧辊的自重、和施加到轧辊上的支撑力的比值，从而整套轧辊处于平衡状态，和预定挠曲状态。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：该装置已经布置成调节砑光机中的整套轧辊(12)，其中中间轧辊(15…22)具有从轧辊至轧辊不同的挠曲性能。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于：在计算中，已经装配该装置，以把整套轧辊(12)作为单个单元来处理。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：该装置通过轧辊对(200)进行计算。

10.一种用来执行根据权利要求1或2所述的方法的多轧点砑光机。

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