DE102007022344A1

DE102007022344A1 - Drive system for roller assembly of paper machine, is provided with roller that is assigned detector for detecting vibrations

Info

Publication number: DE102007022344A1
Application number: DE102007022344A
Authority: DE
Inventors: Thomas Vetter; Rolf Speer
Original assignee: Aradex AG
Current assignee: Aradex AG
Priority date: 2007-05-12
Filing date: 2007-05-12
Publication date: 2008-11-20

Abstract

The drive system has a roller (3) that is assigned a detector for detecting vibrations, and depending on the signal of the detector, the drive of the roller or an auxiliary drive assigned to the drive train is controlled for compensating the vibrations. The drives of multiple rollers are controlled depending on signals from assigned detectors.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine Walzenanordnung einer Papiermaschine.The The invention relates to a drive system for a roller assembly a paper machine.

Bei der Herstellung und Veredelung von Papier in Papiermaschinen stellen Maschinenschwingungen ein großes Problem dar. Dabei stellen Walzen von Walzenanordnungen, die zur Führung von Papierbahnen in einer Papiermaschine dienen, eine Hauptursache für auftretende Schwingungen dar. Die Walzen derartiger Walzenanordnungen weisen ein hohes Eigengewicht auf, das im Bereich einiger Tonnen liegen kann.at the production and processing of paper into paper machines Machine vibrations are a big problem dar Rolls of roll arrangements used to guide paper webs serving in a paper machine, a major cause of occurring Vibrations. The rolls of such roll arrangements have a high weight, which are in the range of a few tons can.

Zudem werden die Papierbahnen mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten durch die Papiermaschine geführt. Typischerweise liegen diese Geschwindigkeiten im Bereich von 1500 m/min bis 2000 m/min. Dementsprechend führen bereits geringe Unwuchten der Walzen zu erheblichen Schwingungen. Um diese zu vermeiden ist es daher erforderlich die Walzen präzise auszuwuchten. Damit können bei reinen Stahlwalzen Schwingungen effizient vermieden werden. Jedoch werden in modernen Papiermaschinen zunehmend beschichtete, insbesondere polymerbeschichtete Walzen eingesetzt. Beispiele hierfür sind Pressen, Beschichtungseinrichtungen oder insbesondere Kalander als Bestandteile von Papiermaschinen. Auch bei genau ausgewuchteten Walzen dieser Art können Schwingungen auftreten. Werden Papierbahnen allein oder mit einem Sieb oder Filz durch den Spalt zwischen einer beschichteten Walze und einer weiteren Walze geführt, so verformt sich die Beschichtung der Walze entsprechend. Je nach Beschichtungsmaterial dauert es eine vorgegebene Zeit bis sich die Verformung zurückbildet. Die Beschichtung bildet damit ein schwingungsfähiges Gebilde. Ist die Zeit, innerhalb derer sich die Verformung der Beschichtung einer Walze zurückbildet, größer als die Zeit für eine Umdrehung der Walze, so können sich durch die Verformung der Beschichtung gebildete Schwingungen so verstärken, dass diese zur Zerstörung der Walzenbeschichtung führt. Dadurch werden äußerst kostenintensive Maschinenstillstände verursacht.moreover The paper webs are through with high throughput speeds led the paper machine. Typically, these are Speeds in the range of 1500 m / min to 2000 m / min. Accordingly even slight imbalances of the rollers lead to significant Vibrations. To avoid this, it is therefore necessary the rollers to balance precisely. This can be pure Steel rollers vibrations are efficiently avoided. However, will increasingly coated in modern paper machines, in particular polymer coated rolls used. examples for this are Presses, coating devices or in particular calenders as Components of paper machines. Even with exactly balanced Rolls of this type can vibrate. Be paper webs alone or with a sieve or felt through the gap between one coated roller and another roller, so the coating of the roller deforms accordingly. Depending on the coating material It takes a given time until the deformation returns. The coating thus forms a vibratory structure. Is the time within which the deformation of the coating a roller returns, larger than the time for a turn of the roller, so can by the deformation of the coating formed vibrations so reinforce that to destroy the roller coating leads. This will be extremely costly Machine downtime caused.

Derartige Phänomene, typischerweise als Barring bezeichnet, treten besonders auffälig bei Kalandern auf. Ein Kalander bildet eine Einheit innerhalb einer Papiermaschine und befindet sich kurz vor der Station zur Aufwicklung der Papierbahn. Mit einem Kalander, der aus einer Anordnung mehrerer, überwiegend polymerbeschichteten Walzen und harter, unbeschichteter Walzen besteht, erfolgt eine Veredelung der Papierbahn, indem diese unter Druck und bei höheren Temperaturen verdichtet und geglättet wird.such Phenomena, typically called barring, occur particularly noticeable in calenders. A calender forms a unit inside a paper machine and is short in front of the station for winding the paper web. With a calender, from an arrangement of several, predominantly polymer-coated Rolls and hard, uncoated rollers, takes place one Refining the paper web by putting these under pressure and at higher Temperatures is compressed and smoothed.

Um ein derartiges Barring zu vermeiden, ist es aus der DE 10 2006 046 055 A1 bekannt, ein Schwingungsenergie absorbierendes Dämpfungsteil zwischen dem Kalander und einem Teil eines Gebäudes vorzusehen. Abgesehen von dem hierfür erforderlichen großen konstruktiven Aufwand, ist es mit dieser Methode nur möglich, auftretende Schwingungen von Walzen in Grenzen zu halten.To avoid such a barring, it is out of the DE 10 2006 046 055 A1 known to provide a vibration energy absorbing damping member between the calender and a part of a building. Apart from the great design effort required for this, it is only possible with this method to keep emerging vibrations of rollers within limits.

Weiterhin ist es aus der DE 10 2006 030 684 A1 zur Verhinderung des Barring Phänomens bekannt, an den Walzen des Kalanders Versetzungshebel anzubringen um so manuell die Lagerbuchsen der Walzen zu versetzen. Abgesehen davon, dass auch diese Methode einen unerwünscht hohen Konstruktionsaufwand mit sich bringt, sind zudem die Möglichkeiten gezielt das Entstehen von Barringphänomenen zu verhindern, gering.Furthermore, it is from the DE 10 2006 030 684 A1 To prevent the Barring phenomenon known to attach to the rollers of the calender Versetzungshebel so manually to move the bearing bushes of the rollers. Apart from the fact that this method also brings with it an undesirably high design effort, the possibilities to prevent the emergence of barring phenomena are also low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Antriebssystem für eine Walzenanordnung einer Papiermaschine bereitzustellen, mittels dessen Schwingungen von Walzen schnell und sicher eliminiert beziehungsweise kompensiert werden können.Of the Invention is the object of a drive system for to provide a roll arrangement of a paper machine by means of whose vibrations are quickly and safely eliminated by rollers can be compensated.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to Solution of this problem are the features of claim 1 intended. Advantageous embodiments and expedient Further developments of the invention are in the subclaims described.

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine Walzenanordnung einer Papiermaschine. Die Walzenanordnung weist mittels Antrieben getriebene Walzen auf. Wenigstens einer Walze ist wenigstens ein Detektor zur Erfassung von Schwingungen zugeordnet. In Abhängigkeit der Signale des Detektors ist der Antrieb dieser Walze oder ein dem Antrieb zugeordneter Zusatzantrieb zur Kompensation der Schwingungen steuerbar.The The invention relates to a drive system for a roller assembly a paper machine. The roller assembly has by means of drives driven rollers on. At least one roller is at least one Associated with a detector for detecting vibrations. Dependent on the signals of the detector is the drive of this roller or a associated with the drive auxiliary drive to compensate for the vibrations controllable.

Durch die den einzelnen Walzen der Walzenanordnung zugeordneten Detektoren können auftretende Schwingungen frühzeitig erkannt werden, so dass dann durch die Antriebe oder Zusatzantriebe die Schwingungen kompensiert werden, bevor diese sich in die Walzen zerstörenden Eigenschwingungen aufbauen können.By the detectors associated with the individual rollers of the roller assembly can be recognized early occurring vibrations be so that then by the drives or auxiliary drives the Vibrations are compensated before these get into the rollers can build up destructive natural oscillations.

Der für eine Walze vorgesehene Detektor sowie der Antrieb beziehungsweise der Zusatzantrieb, der die Detektorsignale zur Generierung von Steuersignalen zur Schwingungskompensation verarbeitet, bilden somit einen Antriebsregelkreis. Die mit diesem Antriebsregelkreis erhaltenen Regelzeiten sind an die Frequenzen der auftretenden Schwingungen der Walzen, die typischerweise einige 100 Hz betragen, angepasst.Of the provided for a roller detector and the drive or the auxiliary drive, the detector signals for generating control signals processed for vibration compensation, thus forming a drive control loop. The control times obtained with this drive control loop are connected to the Frequencies of occurring vibrations of the rollers, typically some 100 Hz, adjusted.

Die mit einem solchen Antriebsregelkreis durchgeführte Schwingungskompensation erfolgt generell derart, dass der an einer Walze auftretenden Schwingung Energie entzogen wird oder eine Gegenschwingung zur auftretenden Schwingung generiert wird.The vibration compensation performed with such a drive control loop is generally such that the occurring on a roller Vibration energy is withdrawn or a counter-vibration is generated to the vibration occurring.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem kann im einfachsten Fall derart ausgebildet sein, dass nur an einer Walze eine Schwingungskompensation mittels eines Antriebsregelkreises erfolgt. Generell kann auch an mehreren oder sogar an allen Walzen einer Walzenanordnung eine Schwingungskompensation durchgeführt werden. In diesem Fall werden die Antriebsregelkreise für die einzelnen Walzen von einer Zentraleinheit gesteuert, die die Schwingungskompensationen an den einzelnen Walzen koordiniert.The Drive system according to the invention can in the simplest Case be formed such that only on a roller vibration compensation by means of a drive control loop. Generally speaking, too several or even on all rollers of a roller assembly, a vibration compensation be performed. In this case, the drive control loops controlled by a central unit for the individual rollers, which coordinates the vibration compensations on the individual rollers.

Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Antriebssystem für Walzenanordnungen in Papiermaschinen eingesetzt, die eine vorgegebene Anzahl von beschichteten, insbesondere polymerbeschichteten Walzen aufweist. Dabei kann die Walzenanordnung Bestandteil einer Presse, einer Beschichtungseinrichtung oder insbesondere eines Kalanders sein. Dabei sind die Antriebsregelkreise bevorzugt aber nicht zwingend ausschließlich den beschichteten Walzen der Walzenanordnung zugeordnet.Especially advantageous is the drive system according to the invention used for roller assemblies in paper machines, the a predetermined number of coated, in particular polymer-coated Rollers. In this case, the roller assembly part of a Press, a coating device or in particular a calender be. The drive control loops are preferred but not mandatory excluding the coated rolls of the roll assembly assigned.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass mit dem oder den einer Walze zugeordneten Detektoren Schwingungen der Walze und damit die Ursachen und das Entstehen von Barring frühzeitig und systematisch erfasst werden können. Um verschiedenartige Schwingungen wie Biege-, Torsions- und Pendelschwingungen einer Walze erfassen zu können, können an der Walze Detektoren zur Erfassung der Positionen, das heißt Winkelpositionen, der Geschwindigkeiten sowie der Beschleunigungen der Walze vorgesehen sein. Weiterhin können auch antriebsspezifische Kenngrößen wie das Drehmoment oder der Strom des Motors eines Antriebs mittels der Detektoren erfasst werden.One essential aspect of the invention is that with or the associated with a roller detectors oscillations of the roller and thus the causes and the emergence of barring early and can be systematically recorded. To diverse Vibrations such as bending, torsional and pendulum vibrations of a To be able to grasp the roller, it is possible to use the roller Detectors for detecting positions, that is angular positions, the speeds and accelerations of the roller provided be. Furthermore, drive-specific parameters can also be used as the torque or the current of the motor of a drive means the detectors are detected.

Entsprechend der mit den Detektoren generierten Signale, die durch Schwingungen der Walzen bedingte Störanteile enthalten, erfolgt mittels des Antriebsregelkreises eine Kompensation der Schwingungen. Bei der Walzenanordnung eines Kalanders führen beispielsweise periodische Dickeschwankungen der Papierbahn zu Schwingungen einer polymerbeschichteten Walze, die sich durch Störfrequenzen im Drehmoment des Motors des Antriebs dieser Walze erfassen lasst. Diese Schwingung lässt sich dadurch kompensieren, dass dem Motor ein periodischer Kompensationsstrom mit einer der Störfrequenz ent sprechenden Frequenz mit einer zu optimierenden Amplitude und Phase zugeführt wird.Corresponding the signals generated by the detectors caused by vibrations the rollers contain conditional interference components, by means of the drive control loop compensation of the vibrations. at the roller arrangement of a calender lead, for example Periodic thickness variations of the paper web to vibrations of a polymer coated roller, characterized by noise in the Torque of the motor of the drive of this roller let grasp. This oscillation can be compensated by the fact that the motor a periodic compensation current with one of the interference frequency ent speaking frequency with an amplitude to be optimized and Phase is supplied.

Die Schwingungskompensation kann gemäß einer ersten Variante mit dem Antrieb, der die jeweilige Walze antreibt, selbst durchgeführt werden. Der Antrieb besteht im einfachsten Fall aus einem Motor, insbesondere einem Asynchronmotor oder bevorzugt aus einem Synchronmotor, sowie einem Umrichter mit einer Steuereinheit. In diesem Fall wird zur Kompensation der Schwingungen der Walze dem Motor neben dem Betriebsstrom über den Umrichter zudem ein Kompensationsstrom zugeführt. Dieses Verfahren ist für Schwingungen mit kleineren und mittleren Barringfrequenzen geeignet.The Vibration compensation can according to a first Variant with the drive that drives the respective roller, even be performed. The drive is the simplest Case of a motor, in particular an asynchronous motor or preferably from a synchronous motor, as well as a converter with a control unit. In this case, to compensate for the vibrations of the roller the motor in addition to the operating current through the inverter also on Supplied compensation current. This procedure is for Vibrations with lower and middle barring frequencies are suitable.

Gemäß einer zweiten Variante kann der Antrieb einen Motor, insbesondere einen Synchronmotor aufweisen, dessen Stator neben einer Hauptwicklung, welcher der Betriebsstrom zugeführt wird, eine separate Zusatzwicklung, welche der Kompensationsstrom zugeführt wird, aufweist. Die Zuführung des Betriebs- und Kompensationsstroms erfolgt dann über separate Umrichter, die von separaten Steuereinheiten gesteuert werden. Diese Variante eignet sich insbesondere zur Kompensation hochfrequenter Schwingungen, deren Frequenzen typischerweise größer als 1 kHz sind.According to one second variant, the drive a motor, in particular a Synchronous motor, whose stator next to a main winding, which the operating current is supplied, a separate Additional winding, which supplied the compensation current is, has. The supply of the operating and compensation current is then done via separate inverters, which are separate from Control units are controlled. This variant is particularly suitable to compensate for high-frequency oscillations whose frequencies are typically larger than 1 kHz.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung dient der Antrieb einer Walze nur dazu, diese mit einer bestimmten Drehzahl anzutreiben, wogegen die Kompensation von Schwingungen mit einem separaten Zusatzantrieb erfolgt, der wie der der Antrieb einen Motor und Umrichter mit zugeordneter Steuereinheit aufweist.According to one Another variant of the invention is the drive of a roller only to drive these at a certain speed, whereas the Compensation of vibrations with a separate auxiliary drive takes place, as the drive of a motor and inverter with associated control unit having.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained below with reference to the drawings. Show it:

1: Walzenanordnung eines Kalanders einer Papiermaschine. 1 : Roll arrangement of a calender of a paper machine.

2: Erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebsregelkreises für eine Walze der Walzenanordnung gemäß 1. 2 : First embodiment of a drive control loop for a roller of the roller assembly according to 1 ,

3: Schematische Darstellung eines Synchronmotors für den Antriebsregelkreis gemäß 2. 3 : Schematic representation of a synchronous motor for the drive control loop according to 2 ,

4: Zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebsregelkreises für eine Walze der Walzenanordnung gemäß 1. 4 Second embodiment of a drive control loop for a roller of the roller assembly according to 1 ,

5: Erste Ausführungsform eines Synchronmotors für den Antriebsregelkreis gemäß 4. 5 : First embodiment of a synchronous motor for the drive control loop according to 4 ,

6: Zweite Ausführungsform eines Synchronmotors für den Antriebsregelkreis gemäß 4. 6 Second Embodiment of a synchronous motor for the drive control loop according to 4 ,

7: Erste Anordnung eines Zusatzantriebs an einer mit einem Antrieb getriebenen Walze zur Ausbildung eines Antriebsregelkreises. 7 : First arrangement of an auxiliary drive on a drive-driven roller for forming a drive control loop.

8: Zweite Anordnung eines Zusatzantriebs an einer mit einem Antrieb getriebenen Walze zur Ausbildung eines Antriebsregelkreises. 8th : Second arrangement of an auxiliary drive on a drive-driven roller to form a drive control loop.

1 zeigt schematisch eine Walzenanordnung 1 eines Kalanders für eine Papiermaschine. Die im Kalander zu bearbeitende Papierbahn 2 wird im vorliegenden Fall über zwei polymerbeschichtete Walzen 3 sowie zwei Stahlwalzen 4a, 4b geführt, wobei eine dieser Stahlwalzen 4a eine Thermowalze bildet. Zudem sind Leitwalzen 5 zur Führung der Papierbahn 2 vorgesehen. Die Leitwalzen 5 liegen in 1 an den benachbarten Walzen 3, 4a, 4b an. Allgemein liegen die Leitwalzen 5 jedoch in Abstand zu diesen Walzen 3, 4a, 4b, denn sie dienen nur zur Führung der Papierbahn 2. Die Papierbahn 2 läuft dabei durch Spalte, die zwischen einer beschichteten Walze 3 mit einer weichen Oberfläche und einer Stahlwalze 4a, 4b gebildet sind. In dem Kalander erfolgt unter Druck und hoher Temperatur ein Glätten und Verdichten der Papierbahn 2. 1 schematically shows a roller assembly 1 a calender for a paper machine. The paper web to be processed in the calender 2 is in the present case via two polymer-coated rolls 3 as well as two steel rollers 4a . 4b led, wherein one of these steel rollers 4a forming a thermo roll. There are also guide rollers 5 for guiding the paper web 2 intended. The guide rolls 5 lie in 1 on the adjacent rollers 3 . 4a . 4b at. Generally, the guide rollers lie 5 but at a distance to these rollers 3 . 4a . 4b because they only serve to guide the paper web 2 , The paper web 2 passes through gaps between a coated roller 3 with a soft surface and a steel roller 4a . 4b are formed. In the calender takes place under pressure and high temperature smoothing and compacting the paper web 2 ,

Insbesondere bedingt durch die Deformierbarkeit der Beschichtungen der beschichteten Walzen 3 können Schwingungen der beschichteten Walzen 3 entstehen, die sich zu Eigenschwingungen aufbauen können, die zu Beschädigungen der Walzen 3 führen.In particular due to the deformability of the coatings of the coated rolls 3 can oscillate the coated rollers 3 arise, which can build up to natural vibrations that damage the rollers 3 to lead.

Zur Vermeidung eines derartigen Barrings sind einer oder mehrerer Walzen 3, 4a, 4b der Walzenanordnung 1 Antriebsregelkreise zugeordnet, mittels derer eine Kompensation derartiger Schwingungen durchführbar ist. Die Komponenten Antriebsregelkreise sind in 2 für eine beschichtete Walze 3 dargestellt. Sind für mehrere Walzen 3, 4a, 4b der Walzenanordnung 1 gemäß 1 Antriebsregelkreise vorgesehen, so ist eine nicht dargestellte Zentraleinheit vorgesehen, welche den Betrieb der einzelnen Antriebsregelkreise kontrolliert und koordiniert.To avoid such a barring are one or more rollers 3 . 4a . 4b the roller assembly 1 Assigned drive control circuits, by means of which a compensation of such vibrations is feasible. The components drive control loops are in 2 for a coated roller 3 shown. Are for several rolls 3 . 4a . 4b the roller assembly 1 according to 1 Drive control circuits provided, a central unit, not shown, is provided which controls the operation of the individual drive control loops and coordinated.

Die beschichtete Walze 3 wird von einem Antrieb getrieben, der als Motor 6 einen Elektromotor aufweist, der im vorliegenden Fall als Synchronmotor ausgebildet ist. Prinzipiell kann der Motor 6 auch von einem Asynchronmotor gebildet sein. Generell sind Motoren 6 geeignet, bei welchen das Drehmoment schnell aufgebaut werden kann. Weiterhin umfasst der Antrieb einen Umrichter 7 mit integrierter Steuereinheit 8. Prinzipiell können der Umrichter 7 und die Steuereinheit 8 auch separate Einheiten bilden. Wie aus 1 ersichtlich, ist der Antrieb im vorliegenden Fall direkt auf die Walze 3 geführt. Prinzipiell kann der Antrieb auch über eine Kardanwelle oder Kupplung auf die Walze 3 geführt sein.The coated roller 3 is driven by a drive that works as a motor 6 has an electric motor which is formed in the present case as a synchronous motor. In principle, the engine 6 also be formed by an asynchronous motor. Generally, there are engines 6 suitable in which the torque can be built up quickly. Furthermore, the drive comprises a converter 7 with integrated control unit 8th , In principle, the inverter 7 and the control unit 8th also form separate units. How out 1 As can be seen, the drive in the present case is directly on the roller 3 guided. In principle, the drive can also be connected to the roller via a cardan shaft or coupling 3 be guided.

Zur Erfassung von Schwingungen der Walze 3 sind dieser Detektoren 9 zugeordnet. Exemplarisch zeigt 2 einen auf der Walze 3 selbst angeordneten Detektor 9. Weiterhin können Detektoren 9 auch im Motor 6 selbst angeordnet sein. Die Detektoren 9 sind generell so ausgebildet, dass mit diesen verschie denartige Schwingungen der Walze 3, insbesondere Biege-, Torsions- und Pendelschwingungen erfasst werden können.For detecting vibrations of the roller 3 are these detectors 9 assigned. Exemplary shows 2 one on the roller 3 self-arranged detector 9 , Furthermore, detectors 9 also in the engine 6 be arranged by yourself. The detectors 9 are generally designed so that with these various-like vibrations of the roller 3 , In particular bending, torsional and pendulum vibrations can be detected.

Beispiele für derartige Detektoren 9 sind Positionssensoren zur Erfassung der Winkelposition der Walze 3, Geschwindigkeitssensoren zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Walze 3 und Beschleunigungssensoren, mittels derer Beschleunigungen insbesondere senkrecht zur Längsachse der Walze 2 erfassbar sind.Examples of such detectors 9 are position sensors for detecting the angular position of the roller 3 , Speed sensors for detecting the rotational speed of the roller 3 and acceleration sensors, by means of which accelerations, in particular perpendicular to the longitudinal axis of the roller 2 are detectable.

Weiterhin können auch Detektoren 9 zur Erfassung antriebsspezifischer Kenngrößen wie dem Strom und dem Drehmoment des Motors 6 vorgesehen sein.Furthermore, detectors can also be used 9 For recording drive-specific parameters such as the current and the torque of the motor 6 be provided.

3 zeigt schematisch den Aufbau des Motors 6 für die Anordnung gemäß 2. Der Motor 6 ist als Synchronmotor ausgebildet. Der Synchronmotor ist in einem Gehäuse 10 integriert und weist einen Rotor 11 in Form einer Welle mit Permanentmagneten sowie einen Stator 12 mit Statorwicklungen 12a auf. Über den Umrichter 7 mit der zugeordneten Steuereinheit 8 wird dem Motor 6 ein Statorstrom vorgegeben, welcher als erste Komponente den Betriebsstrom für den Motor 6 enthält. Als zweite Komponente enthält der Statorstrom einen Kompensationsstrom zur Vermeidung des Barrings, das heißt zur Verringerung beziehungsweise zur Elimination von Schwingungen der Walze 3. Dieser Kompensationsstrom wird in Abhängigkeit der mit dem oder den Detektionen 9 erfassten Schwingungen der Walze 3 in der Steuereinheit 8 festgelegt. Die Barringschwingungen betragen im vorliegenden Fall typischerweise bis 1 kHz. Durch eine geeignete Wahl der Detektoren 9 können diese exakt und vollständig erfasst werden. Um bereits bei einem ersten Auftreten derartiger Schwingungen diesen durch Einprägen eines geeigneten Kompensationsstroms entgegenwirken zu können, ist dem Umrichter 7 eine entsprechend schnelle Steuereinheit 8 zugeordnet. Entsprechend kurz ist die Abtastzeit der Signale des Detektors 9. Zur Bestimmung des Kompensationsstroms aus den erfassten Schwingungen werden in der Steuereinheit 8 hierfür geeignete mathematische Verfahren sowie Filteralgorithmen eingesetzt. 3 shows schematically the structure of the engine 6 for the arrangement according to 2 , The motor 6 is designed as a synchronous motor. The synchronous motor is in a housing 10 integrated and has a rotor 11 in the form of a shaft with permanent magnets and a stator 12 with stator windings 12a on. About the inverter 7 with the associated control unit 8th gets the engine 6 given a stator current, which as the first component of the operating current for the motor 6 contains. As a second component of the stator current contains a compensation current to avoid the barring, that is to reduce or eliminate vibrations of the roller 3 , This compensation current is dependent on the one or more detections 9 detected vibrations of the roller 3 in the control unit 8th established. The barring vibrations in the present case are typically up to 1 kHz. By a suitable choice of detectors 9 These can be recorded exactly and completely. In order to counteract this by impressing a suitable compensation current already at a first occurrence of such vibrations, is the inverter 7 a correspondingly fast control unit 8th assigned. The sampling time of the signals of the detector is correspondingly short 9 , To determine the compensation current from the detected vibrations are in the control unit 8th For this purpose, suitable mathematical methods and filter algorithms are used.

Wird beispielsweise mit einem Detektor 9 das Drehmoment des Motors 6 bestimmt und werden dabei mit dem Detektor 9 durch Schwingungen bedingte periodische Störanteile im Drehmoment gemessen, so kann als Antwort darauf ein Kompensationsstrom derart in der Steuereinheit 8 generiert werden, dass dieser Störanteil des Drehmoments minimiert wird. Hierzu kann der Kompensationsstrom als periodischer Strom ausgebildet sein, der dieselbe Frequenz wie die durch die Schwingungen bedingte Störfrequenz aufweist. Durch Optimierung der Amplitude und Phase des Kompensationsstroms kann dann die Schwingung der Walze 3 eliminiert werden.For example, with a detector 9 the torque of the engine 6 determined and are doing with the detector 9 Measured by vibrations periodic interference components measured in torque, so in response to a compensation current such in the control unit 8th be generated that this noise component of the torque is minimized. For this purpose, the compensation current as be formed periodic current having the same frequency as the interference caused by the vibrations. By optimizing the amplitude and phase of the compensation current, the vibration of the roller can then be determined 3 be eliminated.

4 zeigt die Komponenten einer weiteren Variante eines Antriebsregelkreises. Die beschichtete Walze 3 wird wiederum von einem als Synchronmotor ausgebildeten Motor 6 angetrieben. Zur Erfassung von Schwingungen der Walze 3 sind wieder ein oder mehrere Detektoren vorgesehen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 2 sind im vorliegenden Fall dem Motor 6 zwei Umrichter 7, 7' mit jeweils einer Steuereinheit 8, 8' zugeordnet, wobei mit dem ersten Umrichter 7 der Betriebsstrom des Motors 6 und mit dem zweiten Umrichter 7' der Kompensationsstrom des Motors 6 vorgegeben wird. 4 shows the components of another variant of a drive control loop. The coated roller 3 in turn, is made by a motor designed as a synchronous motor 6 driven. For detecting vibrations of the roller 3 Again, one or more detectors are provided. In contrast to the embodiment according to 2 are in this case the engine 6 two inverters 7 . 7 ' each with a control unit 8th . 8th' associated with the first inverter 7 the operating current of the motor 6 and with the second inverter 7 ' the compensation current of the motor 6 is given.

5 zeigt eine erste Ausführungsform eines Synchronmotors, der als Motor 6 für die Anordnung gemäß 5 eingesetzt werden kann. Der Synchronmotor gemäß 5 ist in Übereinstimmung mit dem Synchronmotor gemäß 3 in einem Gehäuse 10 integriert und weist einen Rotor 11 in Form einer Welle mit Permanentmagneten sowie einen Stator 12 mit einer Statorwicklung 12a auf. In Erweiterung zur Ausführungsform gemäß 3 weist der Stator 12 des Motors 6 gemäß 5 eine mit der Statorwicklung 12a überlappende Zusatzwicklung 12b auf. 5 shows a first embodiment of a synchronous motor, as a motor 6 for the arrangement according to 5 can be used. The synchronous motor according to 5 is in accordance with the synchronous motor according to 3 in a housing 10 integrated and has a rotor 11 in the form of a shaft with permanent magnets and a stator 12 with a stator winding 12a on. In extension to the embodiment according to 3 points the stator 12 of the motor 6 according to 5 one with the stator winding 12a overlapping additional winding 12b on.

Der mit dem ersten Umrichter 7 generierte Betriebsstrom wird der Statorwicklung 12a zugeführt. Der mit dem zweiten Umrichter 7' generierte Kompensationsstrom wird der Zusatzwicklung 12b zugeführt. Da die benötigte Leistung des Kompensationsstroms erheblich geringer als die Betriebsleistung des Motors 6 ist, kann der zweite Umrichter 7' leistungsärmer ausgebildet sein als der erste Umrichter 7. Dafür ist der zweite Umrichter 7' beziehungsweise dessen Steuereinheit 8' erheblich schneller als der erste Umrichter 7 und dessen Steuereinheit 8, um auftretende Schwingungen der Walze 3 schnell kompensieren zu können. Da für die Generierung des Kompensationsstroms eine speziell hierfür geeignete Steuereinheit 8' mit kurzer Zykluszeit einsetzbar ist und die separate Zusatzwicklung 12b speziell für den Kompensationsstrom ausgelegt werden kann, um schnellere Stromanstiegszeiten zu erhalten, können im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß den 3 und 4 Schwingungen mit höheren Frequenzen, insbesondere oberhalb von 1 kHz, eliminiert werden.The one with the first inverter 7 generated operating current is the stator winding 12a fed. The one with the second inverter 7 ' Generated compensation current becomes the auxiliary winding 12b fed. Because the required power of the compensation current is considerably lower than the operating power of the engine 6 is, the second inverter can 7 ' be made poorer than the first inverter 7 , This is the second inverter 7 ' or its control unit 8th' considerably faster than the first inverter 7 and its control unit 8th , to occurring vibrations of the roller 3 to compensate quickly. As for the generation of the compensation current a specially suitable control unit 8th' can be used with short cycle time and the separate additional winding 12b can be designed specifically for the compensation current in order to obtain faster current rise times, compared to the embodiment according to the 3 and 4 Vibrations with higher frequencies, in particular above 1 kHz, are eliminated.

6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Synchronmotors, der als Motor 6 für die Anordnung gemäß 4 eingesetzt werden kann. Der Synchronmotor gemäß 6 weist eine Statorwicklung 12a und eine Zusatzwicklung 12b auf, die versetzt, das heißt in Längsrichtung des Rotors 11 hintereinander angeordnet sind. Ansonsten entspricht der Synchronmotor gemäß 6 der Ausführungsform gemäß 5. Durch die versetzte Anordnung der Zusatzwicklung 12b zur Statorwicklung 12a kann diese zur Optimierung der Kompensationswirkung des Kompensationsstroms besser optimiert werden. 6 shows a second embodiment of a synchronous motor used as a motor 6 for the arrangement according to 4 can be used. The synchronous motor according to 6 has a stator winding 12a and an additional winding 12b on, which is offset, that is in the longitudinal direction of the rotor 11 arranged one behind the other. Otherwise, the synchronous motor corresponds to 6 the embodiment according to 5 , Due to the staggered arrangement of the additional winding 12b to the stator winding 12a This can be better optimized to optimize the compensation effect of the compensation current.

Die 7 und 8 zeigen eine Anordnung mit einer beschichteten Walze 3, der neben einem Antrieb als Hauptantrieb 13 zum Antreiben der Walze 3 ein Zusatzantrieb 14 zur Kompensation von Schwingungen zugeordnet ist. Bei der Ausführungsform gemäß 7 sind der Hauptantrieb 13 und der Zusatzantrieb 14 am selben Ende der Walze 3 angeordnet. Bei der Ausführungsform gemäß 8 sind der Hauptantrieb 13 und der Zusatzantrieb 14 an gegenüberliegenden Enden der Walze 3 angeordnet. Sowohl der Hauptantrieb 13 als auch der Zusatzantrieb 14 bestehen jeweils aus einem Motor 6, insbesondere Synchronmotor, welchem ein Umrichter 7 mit einer Steuereinheit 8 zugeordnet ist. Die Funktionsweise der Ausführungsform gemäß den 7 und 8 ist analog zu den Ausführungsformen gemäß den 2 bis 6. Dabei sind die Detektoren 9 zur Schwingungsdetektion in den 7 und 8 nicht gesondert dargestellt.The 7 and 8th show an arrangement with a coated roller 3 , which is next to a drive as the main drive 13 for driving the roller 3 an auxiliary drive 14 is assigned to compensate for vibrations. In the embodiment according to 7 are the main driver 13 and the auxiliary drive 14 at the same end of the roller 3 arranged. In the embodiment according to 8th are the main driver 13 and the auxiliary drive 14 at opposite ends of the roller 3 arranged. Both the main drive 13 as well as the auxiliary drive 14 each consist of an engine 6 , in particular synchronous motor, which is a converter 7 with a control unit 8th assigned. The operation of the embodiment according to the 7 and 8th is analogous to the embodiments according to the 2 to 6 , The detectors are 9 for vibration detection in the 7 and 8th not shown separately.

Generell kann die Variante gemäß 7 auch dahingehend abgewandelt sein, dass die Walze 3 von einem Motor 6 getrieben ist, wobei der Motor 6 parallel von zwei Umrichtern 7, 7' mit jeweils einer Steuereinheit 8, 8' angesteuert wird. Durch den Einsatz von parallel geschalteten Ausgangsdrosseln an den Umrichtern 7, 7' kann mit einem Umrichter 7 ein Betriebsstrom und mit dem zweiten Umrichter 7' ein Kompensationsstrom vorgegeben werden, ohne dass sich diese Einheiten störend beeinflussen.In general, the variant according to 7 also be modified so that the roller 3 from a motor 6 is driven, the engine 6 parallel from two inverters 7 . 7 ' each with a control unit 8th . 8th' is controlled. By using output chokes connected in parallel to the inverters 7 . 7 ' can with a converter 7 an operating current and with the second inverter 7 ' a compensation current can be specified without these units interfering with each other.

11: Walzenanordnungroll arrangement
22: Papierbahnpaper web
33: Walzeroller
4a4a: Stahlwalzesteel roll
4b4b: Stahlwalzesteel roll
55: Leitwalzeguide roll
66: Motorengine
77: Umrichterinverter
7'7 ': Umrichterinverter
88th: Steuereinheitcontrol unit
8'8th': Steuereinheitcontrol unit
99: Detektordetector
1010: Gehäusecasing
1111: Rotorrotor
1212: Statorstator
12a12a: Statorwicklungstator
12b12b: Zusatzwicklungauxiliary winding
1313: Hauptantriebmain drive
1414: Zusatzantriebaccessory drive

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102006046055 A1 [0005]
- DE 102006030684 A1 [0006]

Claims

Drive system for a roller arrangement of a paper machine, wherein the roller arrangement has drive-driven rollers, characterized in that at least one roller ( 3 ) at least one detector ( 9 ) is assigned to the detection of vibrations, and that in dependence of the signals of the detector ( 9 ) the drive of this roller ( 3 ) or an auxiliary drive assigned to the drive ( 14 ) is controllable to compensate for the vibrations.

Drive system according to claim 1, characterized in that the drives of several rollers ( 3 ) in response to signals from these associated detectors ( 9 ) and that the individual controls for the rollers ( 3 ) are coordinated by a central processing unit.

Drive system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the roller arrangement ( 1 ) coated rolls ( 3 ), wherein at least one of the coated rolls ( 3 ) as a function of the signals of a detector ( 9 ) is controlled.

Drive system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the roller arrangement ( 1 ) Is part of a calender.

Drive system according to one of claims 1 to 4, characterized in that by means of a detector ( 9 ) the position, speed and / or acceleration of a roller ( 3 ) is detectable.

Drive system according to one of claims 1 to 4, characterized in that by means of the detector ( 9 ) drive-specific parameters are detected.

Drive system according to claim 6, characterized in that the drive for a roller ( 3 ) an engine ( 6 ) and one of a control unit ( 8th ) controlled converters ( 7 ).

Drive system according to claim 7, characterized in that the drive-specific parameters, the torque or the current of the motor ( 6 ) of a drive.

Drive system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the engine ( 6 ) of a drive is formed by a synchronous motor.

Drive system according to one of claims 1 to 9, characterized in that by means of the drive vibrations of the driven by this roller ( 3 ) are compensated by means of the control unit ( 8th ) of the assigned inverter ( 7 ) in addition to the operating current, a compensation current of the motor ( 6 ) can be specified.

Drive system according to claim 10, characterized in that in a motor designed as a synchronous motor ( 6 ) via the control unit ( 8th ) of the inverter ( 7 ) Statorstrom can be predetermined, which has the operating current and the compensation current as superimposed shares.

Drive system according to claim 10, characterized in that a drive as a motor ( 6 ) a synchronous motor having a main winding and an additional winding for forming the stator ( 12 ), wherein the operating current of the main winding and the compensation current of the auxiliary winding ( 12b ) is supplied.

Drive system according to claim 12, characterized in that the main winding and the auxiliary winding ( 12b ) are arranged overlapping.

Drive system according to claim 12, characterized in that the main winding and the auxiliary winding ( 12b ) in the axial direction of the engine ( 6 ) are arranged offset.

Drive system according to one of claims 12 to 14, characterized in that the operating current and the compensation current in separate converters ( 7 . 7 ' ) are formed.

Drive system according to claim 15, characterized in that each converter ( 7 . 7 ' ) a separate control unit ( 8th' ) having.

Drive system according to one of claims 1 to 9, characterized in that in addition to the drive an auxiliary drive ( 14 ) provided with the drive on the roller ( 3 ) is attached.

Drive system according to claim 17, characterized in that the drive and the auxiliary drive ( 14 ) at the same end of the roll ( 3 ) are arranged.

Drive system according to claim 18, characterized in that the drive and the auxiliary drive ( 14 ) at opposite ends of the roller ( 3 ) are arranged.