CN204118959U - 与纤维幅材机的能转动机器元件相关联的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种与纤维幅材机的能转动机器元件相关联的装置，特别涉及一种与纤维幅材机的辊相关联的装置。该机器元件(17)能转动地支承在轴承元件(18)中，在轴承元件(18)中集成有发电机(19)，用于在机器元件(17)旋转时产生电能。机器元件(17)具有消耗电能的应用装置。该应用装置还包括蓄能器(29)，用于存储发电机(19)产生的电能。

Description

与纤维幅材机的能转动机器元件相关联的装置

技术领域

本实用新型涉及一种与纤维幅材机的能转动机器元件相关联的装置，其中，该机器元件能转动地支承、即安放在轴承元件中，用于在机器元件旋转期间产生电能的发电机被集成到该轴承元件中，并且该机器元件还具有消耗电能的应用装置。

背景技术

在专利文献WO2012152537中提出了一种具有配属装置的导辊。该导辊在其两个端部上能转动地支承在轴承上。至少其中的一个轴承具有特殊构造的轴承元件，在该支承元件中集成有发电机。因此，在导辊旋转时会有电能产生，这些电能可以使用在配属于辊的应用装置中。这些应用装置包括设置在导辊上的压力传感器，其中发电机用作其能源。利用压力传感器首先可以确定纤维幅材的应力以及幅材沿纤维幅材机的横向方向的应力分布。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种与纤维幅材机的能转动机器元件相关联的新颖的装置，这种装置要比迄今为止现有的这类装置更加灵活、更有效率。

本实用新型的特征在于，该装置还包括用于存储由发电机产生的电能的蓄能器以及由传感器装置组成的应用装置，这种传感器装置可选自于下述群组：光学传感器、加速度传感器、超声波传感器、激光传感器。

具体地，本实用新型提供一种与纤维幅材机的辊相关联的装置，其中，所述辊包括辊套和轴/机轴或轴颈，并且能转动地支承在设置于所述轴/机轴或轴颈上的轴承元件中，在所述轴承元件中集成有发电机，用于在所述辊旋转时产生电能，所述辊具有消耗电能的应用装置，其特征在于，所述应用装置由包含一个或多个传感器的测量系统组成，并且所述传感器选自于以下群组：光学传感器、压电式传感器、加速度传感器、超声波传感器、激光传感器，而且所述应用装置还包括蓄能器，用于存储所述发电机产生的电能。

优选地，所述蓄能器包括蓄电池和充电装置。

优选地，所述应用装置由测量系统和/或控制元件组成，所述发电机为所述应用装置的能源。

优选地，不仅所述发电机而且所述蓄能器也被设计为能源。

优选地，所述应用装置被设置在所述辊的内部中。

优选地，所述应用装置被设置在配属于所述辊的覆层中。

优选地，所述应用装置是按需控制的装置。

优选地，所述应用装置具有用于处理、存储和/或传输检测到的数据/信息的处理单元。

因此，根据本实用新型的装置所具有的新功能提供了前所未有的优点。例如，除了单纯的测量之外还可以执行调整以及其它的措施，并且其测量可以针对更多不同的对象进行。由此能够更精确但又比以前更简单的方式来监测机器元件及其周围环境的特性以及这些特性的变化。尽管如此，该装置的结构仍然非常简单并且即使在生产中断期间也能够发挥作用。

附图说明

下面参照示出了本实用新型的若干实施方式的附图对本实用新型做详细说明。其中：

图1示例性示出了根据本实用新型的装置的应用；

图2示出了根据本实用新型的装置；

图3a以原理图示出了根据本实用新型的装置的第一实施方式；

图3b以原理图示出了根据本实用新型的装置的第二实施方式；

图4a以原理图示出了根据本实用新型的装置的第三实施方式；

图4b从原理上示出了控制元件(制动器)在机器元件上的定位；

图4c示出了根据本实用新型的装置的另一实施方式；

图5从原理上示出了控制元件在机器元件上的定位的第二实例。

具体实施方式

图1示出了纤维幅材机所具有的端组(Endgruppe)10，其中，纤维幅材12从干燥部11通过精整装置(Ausrüstungseinrichtung，配备装置)向卷纸机13行进。在这里，精整装置例如是各种类型的压光机14以及表面施胶或涂布站15。在所述端组中，要生产的纤维幅材12还通过导辊支承。

导辊在整个生产期间与幅材12相接触并以由幅材所决定的速度旋转。导辊也可具有自己的驱动器。一般来说，导辊是在纤维幅材机中被设置为旋转的机器元件，根据本实用新型的装置与该机器元件相连接地被安装。除了导辊之外，其它的旋转的机器元件例如是压区辊和烘缸以及如上所述的压光辊。在图2中作为机械元件示出的辊17包括辊套17′和轴/机轴(Achse/Welle)或轴颈20。辊17能转动地支承在轴承元件18上，发电机19集成在轴承元件18中，当机器元件17转动时，发电机19产生电能。轴承元件18设置在辊套17′的外部，位于轴/机轴或辊17的轴颈20上，并固定在纤维幅材机的框架上(图中未示出)。发电机19在此以虚线示出并通过轴承元件18封装或者被封装在轴承元件18中。因此，该发电机具有良好的保护并且运行可靠。如上已述，机器元件可以是随动的或者具有自己的驱动器。此外，机器元件17还包括安装为使用电能的应用装置。

在图2中，设置成辊17的应用装置由测量系统44组成，在该测量系统中包含有传感器装置21。辊17可以由导辊16、或压光机14的多个辊其中之一、或涂布站15的多个辊其中之一、或卷纸机13的辊(图1)组成。测量系统44提供了关于辊的性能的信息，例如压区压力、压区分布或振动。还可以获得关于与辊形成接触的纸幅材或衬料(Bespannung)的特性的信息，例如应力或分布。通过该测量系统可以监控一个或多个上述特性或大小。辊17通常具有表面覆层36，该表面覆层是弹性的，并且通常由聚合材料形成，例如橡胶、聚氨酯或环氧树脂，并且还可以包含填料和/或加强纤维。辊17配备有传感器装置21，该传感器装置的信号处理和发送单元22被设置在辊套17′的端面上。传感器装置21可以嵌入覆层36中或者位于覆层下面，但是也可以设置在辊套的一个或多个端面上，或者辊内部，或者甚至在多个或全部的上述位置上。传感器装置21可以由包括多个传感器的传感器件组成。该传感器装置可以选自于下述群组中的至少其中之一：光学传感器、压力传感器、压电传感器、加速度传感器、激光传感器、超声波传感器。信号处理和发送单元22通过电力系统23供电。该电力系统通过点划线24示出。信号处理和发送单元22自身通过无线连接25与接收器26相连接，该接收器在此连接在机器控制系统27上。相应地，发电机19被连接在电力系统23上。这样，该测量系统就可以在没有外部电流供应的情况下正常运行。从发电机19到电力系统23的连接通过第二条点划线28示出。利用以上所述的装置可以获得关于辊的性能和/或作用在辊上的力的信息，并因此可以通过机器控制系统在测量数据的基础上设想对纤维幅材机的性能的影响。

根据本实用新型，该装置还具有蓄能器29，用于存储由发电机19产生的电能(图3a、图3b、图4a和图4c)。在此，还可以在时间上连续地、较小地产生电能的情况下存储下大量的电能，以便可以使用与机器元件相关联的新的应用装置。此外，基于这种能源存储与现在相比可以获得明显大得多的瞬时功率。这样，可以同时保证充足的电力供应，并且即使在短时间的生产中断的情况下也可以确保维持稳定、充足的电力供应。由此还可以确保获得稳定的电源电压，并且这种装置能够在生产中断之后立即投入使用。

在图3a、图3b、图4a和图4c中示出了根据本实用新型的装置的变型。在所有这些变型中，蓄能器29具有蓄电池30和充电装置31。利用该充电装置可以将由发动机提供的电压和电流强度转换成适合于蓄电池，然后就可以将该电能存储在蓄电池中。通过单独部件的使用，使得几乎可以利用标准产品。此外，在定位这些部件时可以不用手，并且在发生故障时可以容易地更换这些单独部件。还可以使用相同的充电装置对不同类型的蓄电池进行充电。另一方面，同一蓄电池也可使用不同类型的充电装置充电。在上述附图中，由应用装置的电力系统组成的该装置的整体通过摘选(ausgezogenes，提取)矩形示出。例如，AC/DC变压器32可以设置为电力系统23的一部分(图3a)，或者设置为连接电缆33的一部分(图3b)，或者设置为发电机19的一部分(图4a)。原则上，充电装置也可以被设置为其它的装置，但是交流电要比直流电更容易传输。因此适宜将充电装置设置在蓄电池30的附近。

一般来说，在这种装置中使用发电机，并将发电机产生的电力转换成直流电，以此对蓄电池充电。这样，就可以根据需要为应用装置提供电力。这种从发电机获得的电力例如可以是几瓦，蓄电池的容量例如是2000mAh。这样就可以为应用装置提供例如250mA的电流强度。

传感器装置21例如可以包括光学传感器、压电传感器或其它压敏式传感器，用于测量压区压力、压区分布、幅材应力或织物应力等。传感器装置21也可以由加速度传感器组成，利用该传感器例如可以确定机器元件的位置、振动水平和转速。也可以使用许多其它类型的传感器，在此，可以在没有外部电力供应的情况下获得大量与机器元件及其周围环境有关的信息。

这种传感器装置可以很容易地构成为机械元件的构件。传感器装置除了可以设置在辊端面上以外，还可以设置在例如辊的内部或辊的表面上。还可以使用非接触式传感器。非接触式传感器例如可以包括基于超声波或激光束的传感器，利用这种传感器可以检测到关于辊及其周围环境的状态的数据。传感器装置21的一部分也可以设置在轴承元件18之上/之中。例如，利用振动传感器可以监控轴承元件的状态，在此使用温度传感器也是非常有利的。

利用根据本实用新型的装置能够实现无需外部能量供应的传感器件。在这种情况下，可以在没有难以保护和实现的电缆铺设的情况下，比目前更紧凑和更自由地利用由发电机提供的电能。同时应用装置及其功能可以更靠近于对象本身，即旋转的机器元件。

在图4c中示例性示出的应用装置由传感器装置21组成，不仅发电机19而且蓄能器29都用作传感器装置的能源。该蓄能器用于补偿传感器装置的能源供应并充当缓冲器，在此，其能够保证传感器装置需要的功能。此外，有鉴于蓄能器的存在，发电机的短暂的运行中断不会威胁到传感器装置的功能。由此在生产停顿期间也可以使用传感器装置。在该实施例中存在不同类型的传感器，例如嵌入覆层36中的压敏式传感器或光学传感器，用于测量压区压力或压区分布、或者幅材或织物应力，以及例如设置在辊端面上的加速度传感器或类似的传感器。在该实施例中不存在使用由发电机19产生的能量的控制元件。

借助于蓄能器可以使传感器装置不间断地运行；但是另一方面它们也可以只在需要的时候被使用。只要蓄能器的容量充足，就可以用同一蓄能器为多个不同的传感器供电。当这些传感器只是短时间使用时，通常能够保证电能充足。

传感器装置还可以包含其它功能。优选地，传感器装置21还具有数据处理单元42，用于处理、存储和/或发送所检测到的数据/信息。此外，所述数据处理单元可以记录传感器装置的数据和所有活动，并由此建立例如历史信息或者甚至于报警信息。

在本实用新型中所使用的这种应用装置还可以由控制元件34组成，发电机19用作其能源。利用该控制元件可以实现各种功能，这将在下文中做更详细地描述。一般来说，通过该控制元件，可以在没有外部能量供应的情况下物理改变例如任何元件的状态。通过这种方式可以在没有难以保护和实现的电缆铺设的情况下，更密集和更自由地使用由发电机所产生的电能。同时这些不同的功能仍然可以更接近对象本身(即，旋转的机械元件)被实现。

在一些所引证的实例中，这种应用装置由控制元件34组成，发电机19以及蓄能器29用作其能源。在这种情况下，蓄能器向控制元件提供充足的电力，而且充当缓冲器，并由此安全地为控制元件提供所期望的功能。此外，利用蓄能器使得发电机的短暂运行故障不会威胁到控制元件的功能。

图4b示出了一种变形，其中，控制元件34设置在机器元件17的内部。在此，机器元件17由表面上带有覆层36的辊套35组成。在此，还涉及有质量体系统37，通过该质量体系统可以改变机器元件17(在此即为辊套35)的振动特性。在该实例中，质量体38受到多个弹簧39的支承，控制元件34为了改变弹簧常数而被连接在该质量体上。在此，例如在配属于电力系统的电子控制装置的控制下，如果振动水平由于某种原因增加，可以通过改变弹簧常数来减弱机器元件的振动。在此，在质量体系统37中还安装有减振器40，控制元件34同样可以设置在减振器上。通过改变一个或多个减振器的特性，可以调整质量体系统的功能，并因此影响机器元件的振动特性。

在如图5所示的变形中，控制元件设置配属于机器元件17的覆层36中。在此，控制元件34被设计为是活动的，并且通过该控制元件改变覆层的特性，例如其厚度。由此，可以影响到机器元件(例如辊套35)的振动特性，特别是当其是压区辊时，将会影响到压区力分布。在实践中，控制元件例如可以由多个压电元件41组成，这些压电元件设置在弹性覆层36中或位于其下方。利用压电控制元件还可以控制例如应用装置中的阀和光学系统，在此，一方面需要高精度，另一方面还需要快捷的操作。通过控制元件还可以影响机器元件的其它特性，例如中空辊的挠度。换句话说，通过控制元件不仅可以影响机器元件的功能，而且还可以影响到对将要生产的纤维幅材的操纵/控制。

控制元件以及一般来说的应用装置将根据需要使用。由此，控制元件被按需控制。在这种情况下，结果可能会导致相当大的力，因为蓄能器可以提供足够的电力。如果蓄能器的容量足够大，可以通过蓄能器向多于一个的控制元件以及多于一个的测量系统供应电能。

控制元件，亦即通常所说的应用装置，还可以具有其它的功能。控制元件34，还有通常所说的应用装置，也可以包括处理装置42，用于处理、存储和/或传递检测到的数据/信息。例如，可以在控制元件中包括任意的传感器或测量装置，并根据其数据使用实际的控制元件。此外，所述处理装置可以记录测量装置的数据和所有活动，并由此建立例如历史信息或甚至报警信息。一般而言，应用装置由测量装置或包含传感器的测量系统组成。应用装置也可以是控制元件。该应用装置也可以是以上所述的组合，例如包含控制元件的测量系统。发电机可以是应用装置的唯一的能源，其可以适宜地具有作为辅助装置的蓄能器。

大多数控制元件和测量系统能够像这样使用由发电机产生的电能。再者，控制元件34，以及通常为应用装置，可以具有用于将电能转换为其它形式的装置43。例如，可以利用该电能使压缩机运转，利用压缩机可以产生例如用于驱动气动缸的压缩空气。在此优选使用储气罐或蓄压器，以便能够存储压缩空气以供以后使用。利用该电能还可以使风扇运转，例如在幅材行进过程中通过该风扇产生空气流。空气流也可以用于控制元件或机器元件自身的冷却和清洁。另外，例如可以利用Peltier(珀尔帖)元件(TEC)来冷却包含在装置中的电子器件，例如轴承组件。此外，还可以在启动时对关键位置加热，以确保例如足够的润滑。

根据本实用新型的装置比目前已知的这种类型的装置更多样化和更有效率。由此还可以实现新的功能。最终将获得临近机器元件安装的装置，通过该装置能够影响机器元件的性能及其功能。同时也因此避免了难以保护和实现的用于向旋转的对象提供电能的电缆铺设。

Claims (8)

1.一种与纤维幅材机的辊相关联的装置，其中，所述辊(17)包括辊套(17′)和轴/机轴或轴颈(20)，并且能转动地支承在设置于所述轴/机轴或轴颈(20)上的轴承元件(18)中，在所述轴承元件(18)中集成有发电机(19)，用于在所述辊(17)旋转时产生电能，所述辊(17)具有消耗电能的应用装置，其特征在于，所述应用装置由包含一个或多个传感器(21)的测量系统(44)组成，并且所述传感器(21)选自于以下群组：光学传感器、压电式传感器、加速度传感器、超声波传感器、激光传感器，而且所述应用装置还包括蓄能器(29)，用于存储所述发电机(19)产生的电能。 

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓄能器(29)包括蓄电池(30)和充电装置(31)。 

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述应用装置由测量系统(44)和/或控制元件(34)组成，所述发电机(19)为所述应用装置的能源。 

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述发电机(19)和所述蓄能器(29)都被设计为能源。 

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应用装置被设置在所述辊(17)的内部中。 

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应用装置被设置在配属于所述辊(17)的覆层(36)中。 

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应用装置是按需控制的装置。 

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应用装置具有用于处理、存储和/或传输检测到的数据/信息的处理单元(42)。