DE19704730A1 - Schüttelvorrichtung - Google Patents
SchüttelvorrichtungInfo
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
- D21F1/18—Shaking apparatus for wire-cloths and associated parts
- D21F1/20—Shaking apparatus for wire-cloths and associated parts in Fourdrinier machines
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schüttelvorrichtung
zum Hin- und Herbewegen eines Körpers entlang einer Achse
desselben, insbesondere einer Walze einer Papiermaschine, die
einen ersten, mit dem Körper in Richtung der Körperachse
verbundenen Exzenterantrieb mit einem ersten Motor und einen
zweiten, mit dem Körper in Richtung der Körperachse verbundenen
Exzenterantrieb mit einem zweiten Motor aufweist, wobei die
Exzenterlage der zwei Exzenterantriebe gegeneinander verstellbar
ist, um den Hub der Hin- und Herbewegung des Körpers einzu
stellen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Hin- und
Herbewegen eines Körpers entlang einer Achse desselben, insbeson
dere einer Walze einer Papiermaschine, mit den Schritten:
- - einen ersten, mit dem Körper in Richtung der Körperachse verbundenen Exzenterantrieb mit einem ersten Motor vor zusehen,
- - einen zweiten, mit dem Körper in Richtung der Körperachse verbundenen Exzenterantrieb mit einem zweiten Motor vorzusehen,
- - wobei die Exzenterlage der zwei Exzenterantriebe gegenein ander verstellbar ist, um den Hub der Hin- und Herbewegung des Körpers einzustellen.
Eine solche Schüttelvorrichtung und ein solches Verfahren zum
Hin- und Herbewegen eines Körpers sind aus der DE-U-93 17 640
bekannt.
Bei dieser bekannten Schüttelvorrichtung ist ein Gestell mit
einer Brustwalze einer Papiermaschine verbunden und entlang
von deren Axialachse frei beweglich. An dem Gestell sind zwei
Paare von Schwungmassenkörpern mit exzentrischen Massen drehbar
gelagert. Jedes Paar von Schwungmassenkörpern ist symmetrisch
zur Achse der Brustwalze ausgerichtet und bildet einen Exzenter
antrieb. Die exzentrischen Massen der Schwungmassenkörper jedes
Paares so angeordnet, daß sich die Massenkräfte quer zur
Brustwalzenachse kompensieren. Die Winkellage der exzentrischen
Massen des einen Paares von Schwungmassenkörpern kann gegen
die des anderen Paares verstellt werden.
Beim Antreiben der Schwungmassenkörper werden je nach Verstell
winkel zwischen den zwei Paaren von Schwungmassenkörpern
unterschiedlich große Hubbewegungen in Axialrichtung des Gestells
erzeugt, so daß die Brustwalze geschüttelt wird. Senkrecht zur
Axialrichtung werden aufgrund der symmetrischen Anordnung der
Schwungmassenkörper eines jeden Paares keine Kräfte oder Momente
auf das Gestell ausgeübt. Diese bekannte Schüttelvorrichtung
wird daher als "reaktionskräftefrei" bezeichnet. Aufgrund dieser
Reaktionsfreiheit ist es nicht unbedingt notwendig, die Schüttel
vorrichtung an einem Fundament zu verankern. Die bekannte
Schüttelvorrichtung kann daher auch auf hohem Niveau angeordnet
werden, also beispielsweise zur Hin- und Herbewegung von
Brustwalzen in Obersieben von Papiermaschinen.
In der Druckschrift DE-U-93 17 640 werden zum Antrieb der
Schwungmassenkörper im wesentlichen zwei unterschiedliche
Konzepte vorgeschlagen. Gemäß einem Konzept wird ein einziger
Antriebsmotor vorgesehen, und die Schwungmassenkörper werden
über ein Getriebe gekoppelt. Alternativ wird vorgeschlagen,
für jedes Paar von übereinander angeordneten Schwungmassenkörpern
einen Antrieb vorzusehen und die beiden Schwungmassenkörper
eines Paares über ein Getriebe zu koppeln.
In der Praxis hat sich das erste Konzept durchgesetzt, bei dem
die Abtriebswelle des einzigen Antriebsmotors mit einem Differen
tialgetriebe gekoppelt ist, dessen Abtriebswellen mit den zwei
Paaren von Schwungmassenkörpern gekoppelt sind. Dieses Konzept
konnte sich in der Praxis durchsetzen, da zum einen vergleichs
weise wenig Baugruppen zur Realisierung des Antriebskonzeptes
notwendig sind und daher ein geringes Gewicht erzielbar ist.
Zum anderen läßt sich die Relativlage der zwei Paare von
Schwungmassenkörpern zur Veränderung des Hubs relativ einfach
einstellen. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, daß eine
mechanische Kopplung der einzelnen Schwungmassenkörper gewähr
leistet, daß die relativ großen auftretenden Massenkräfte leicht
beherrschbar sind. Es können, mit anderen Worten, keine unzu
lässig hohen Massekraftspitzen und/oder -schwingungen auftreten.
Allerdings ist dieses in der Praxis realisierte Antriebskonzept
der bekannten Schüttelvorrichtung relativ verschleißanfällig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Schüttelvorrichtung und ein entsprechendes Schüttelverfahren
der eingangs genannten Art verschleißunanfälliger auszubilden.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schüttelvorrichtung
durch eine Regeleinrichtung gelöst, mittels der die Winkellage
des zweiten Motors durch eine von der Winkellage des ersten
Motors abhängige Folgeregelung einstellbar geregelt ist. Die
Aufgabe wird ferner bei dem eingangs erwähnten Verfahren dadurch
gelöst, daß die Winkellage des zweiten Motors durch eine von
der Winkellage des ersten Motors abhängige Folgeregelung
einstellbar geregelt ist.
Die Erfindung geht somit weg von dem bisher in der Praxis
realisierten Antriebskonzept, für die Exzenterantriebe einen
einzelnen Antriebsmotor vorzusehen und die Exzenterantriebe
über ein Differentialgetriebe zu koppeln. Statt dessen wird
aufbauend auf dem in der DE-U-93 17 640 genannten Alternativen,
jedoch bisher in der Praxis nicht realisierten Antriebskonzept
mit einem separaten Motor für jeden Exzenterantrieb vorge
schlagen, die Winkellage des einen Exzenterantriebs in Abhängig
keit von der Winkellage des anderen Exzenterantriebs zu regeln.
Durch dieses Antriebskonzept kann nicht nur das verschleiß
anfällige Differentialgetriebe der bisher in der Praxis reali
sierten Lösungen entfallen. Zum anderen werden völlig neue
Einsatzbereiche der Schütteltechnik eröffnet, die in bezug auf
die Amplitude, Frequenz und Kraft des Schüttelvorganges mit
dem bisher in der Praxis realisierten Konzept nicht zu reali
sieren waren. Durch die Maßnahme, die Winkellage des einen
Exzenterantriebs in Abhängigkeit von der Winkellage des anderen
Exzenterantriebs nach der Art einer Folgeregelung zu regeln,
kann darüber hinaus vermieden werden, daß unzulässig hohe Masse
kraftspitzen und/oder -schwingungen auftreten. Durch die
Einstellbarkeit der Winkellage des zweiten Motors kann der Hub
der Schüttelbewegung des Körpers, also beispielsweise der
Brustwalze stufenlos eingestellt werden.
Schließlich ist die Lauf ruhe der erfindungsgemäßen Schüttelvor
richtung gegenüber bisher in der Praxis realisierten Konstruk
tionen verbessert, insbesondere durch den Entfall des Differen
tialgetriebes.
Es versteht sich, daß anstelle von zwei Exzenterantrieben
auch mehr als zwei Exzenterantriebe vorgesehen werden können,
wobei für jeden Exzenterantrieb wenigstens ein eigener Motor
vorgesehen ist. Die Winkellage von einem der Motoren wird dabei
erfindungsgemäß als "Master"-Führungsgröße herangezogen. Ggf.
ist es auch möglich, die Winkellage des jeweils vorgeschalteten
Exzenterantriebes als Führungsgröße für den jeweils nachgeschal
teten Exzenterantrieb heranzuziehen.
Der vorliegend verwendete Begriff "Motor" soll jede Art von
Antrieb umfassen, also bspw. jede Art von Elektromotor, Hydrau
likantriebe, etc. Die Motoren können vorzugsweise so ausgelegt
bzw. angeschlossen sein, daß wenigstens einer der Motoren nach
Abschaltung der Exzenterantriebe als Generator arbeitet.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Vorzugsweise ist die Winkellage beider Motoren geregelt, wobei
der Sollwinkel des zweiten Motors durch die Differenz zwischen
dem Sollwert des ersten Motors und einem einstellbaren Verdreh
winkel gebildet wird.
Durch diese Maßnahme kann die Winkellage der beiden Motoren,
und damit die der zwei Exzenterantriebe auf besonders elegante
Weise eingestellt werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn ein Beschleunigungssensor
vorgesehen ist, der die Beschleunigung des Körpers direkt oder
indirekt mißt und der Regeleinrichtung zuführt.
Hierdurch wird es möglich, die Beschleunigung des Körpers in
die Regelung mit einzubeziehen, wodurch eine besonders schnell
ansprechende Regelung geschaffen werden kann. Aus dem Beschleuni
gungssignal können auch weitere Regelparameter wie die Geschwin
digkeit des Körpers und damit die Frequenz bzw. die Drehzahl
der Motoren gewonnen werden. In der Regeleinrichtung kann dann
eine Kaskadenregelung von Winkellage und anderen Regelparametern
vorgesehen werden. Somit kann eine besonders schnell ansprechende
Regelung erhalten werden. Innerhalb jeder Regelschleife der
Kaskadenregelung können zudem auf besonders einfache Weise
Grenzwerte für die einzelnen Regelparameter überwacht werden,
um unzulässige Regelzustände zu vermeiden. Es ist auch denkbar,
anstelle der oder zusätzlich zur Beschleunigung mittels entspre
chender Sensoren z. B. den Weg, die Geschwindigkeit und/oder
die Kraft direkt oder indirekt zu messen. Das Meßsignal oder
die Meßsignale können der Regeleinrichtung zugeführt werden
und/oder einer Steuereinrichtung, z. B. zu Anzeige- und/oder
Begrenzungszwecken (Sicherheitsüberwachung der Schüttelvorrich
tung).
Besonders bevorzugt ist es, wenn die zwei Motoren Drehstrom
motoren sind.
Drehstrommotoren, insbesondere Asynchronmotoren eignen sich
zum Zwecke des Antriebes der Exzenterantriebe ganz besonders.
Denn Drehstrommotoren sind zum einen in hochdynamischen Aus
führungsformen erhältlich, zum anderen läßt sich mit Drehstrom
motoren die erfindungsgemäße Folgeregelung vergleichsweise
einfach realisieren, indem die Phase des zweiten Drehstrommotors
in Abhängigkeit von der Phase des ersten Drehstrommotors zur
Hubeinstellung verschoben wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist jeder
der zwei Exzenterantriebe ein Paar von Schwungmassenkörpern
auf, die auf zueinander parallelen, zu der Körperachse quer
angeordneten Achsen an einem in Richtung der Körperachse
verschiebbaren Schlitten drehbar gelagert sind und jeweils eine
Exzentermasse aufweisen, wobei der Schlitten mit dem Körper
gekoppelt ist.
Mit dieser an sich bekannten Anordnung wird die Schüttelvorrich
tung "reaktionskräftefrei", wie es oben beschrieben worden ist.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Schwungmassenkörper von jedem
der Exzenterantriebe rotationsmäßig miteinander gekoppelt sind.
Mit anderen Worten muß für jedes Paar von Schwungmassenkörpern
nur ein Motor vorgesehen werden. Da die Schwungmassenkörper
eines jeden Exzenterantriebes zur Erzielung der Reaktionskräfte
freiheit in der Regel eine bestimmte Lage zueinander haben
müssen, ist es nicht notwendig, für jeden der Schwungmassenkörper
einen eigenen Antrieb vorzusehen. Alternativ ist es jedoch auch
möglich, die Exzentermassen durch winkelagegeregelte Ein
zelantriebe zu koppeln.
Durch die rotationsmäßige Kopplung kann die Schüttelvorrichtung
konstruktiv vergleichsweise einfach aufgebaut werden.
Dabei ist es bevorzugt, wenn an jedem Schwungmassenkörper
wenigstens ein Zahnrad vorgesehen ist, wobei die Zahnräder jedes
Paares von Schwungmassenkörpern miteinander in Eingriff stehen.
Obgleich zur rotationsmäßigen Kopplung beispielsweise auch
Zahnriemen verwendet werden könnten, hat sich gezeigt, daß
Zahnräder aufgrund der hohen mechanischen Festigkeit und der
Tatsache, daß ein "Durchrutschen" ausgeschlossen ist, für diesen
Einsatzzweck besonders geeignet sind.
Besonders bevorzugt ist es, wenn an jedem Schwungmassenkörper
zwei Zahnräder vorgesehen sind, die auf gegenüberliegenden Seiten
der Exzentermasse des jeweiligen Schwungmassenkörpers angeordnet
sind.
Hierdurch werden die vergleichsweise hohen auftretenden Momente
gleichmäßig auf die zwei Zahnräder verteilt. Es ist insbesondere
ausgeschlossen, daß über die Längsachse des Schwungmassenkörpers
Torsionsmomente auftreten können, die zu Schwierigkeiten bei
der Stabilisierung des Regelkreises führen könnten.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die
zwei Motoren ortsfest angeordnet und mit ihrem jeweiligen
Exzenterantrieb über eine querbewegliche Wellenkupplung verbun
den. Durch diese Maßnahme kann die in Bewegungsrichtung des
Körpers bewegliche Masse der Exzenterantriebe klein gehalten
werden, so daß sich eine höhere Dynamik erzielen läßt. Es ist
jedoch auch denkbar, die Motoren direkt am Schlitten festzulegen.
Es ist weiterhin von Vorzug, wenn der Beschleunigungssensor
an dem Schlitten angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme wird die Beschleunigung des hin- und
herzubewegenden Körpers mittelbar durch den mit dem Körper
verbundenen Schlitten gemessen. Diese Anordnung ermöglicht somit,
die an dem Schlitten auftretenden Massenkräfte zu messen.
Der Beschleunigungssensor ist dabei vorzugsweise mittels eines
flexiblen Kabels mit einem ortsfesten Rahmen der Schüttelvorrich
tung verbunden.
Hierdurch können die Signale des Beschleunigungssensors zu der
üblicherweise ortsfesten Regeleinrichtung geleitet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an den
Abtriebswellen der Motoren jeweils ein Winkellagesensor vor
gesehen.
Diese Sensoren dienen zur Bereitstellung der Istwerte der
jeweiligen Winkellage der Motoren. Die Anordnung der Winkellager
sensoren an den Abtriebswellen der Motoren ermöglicht eine
problemlose Weiterleitung von deren Signalen an die Regeleinrich
tung.
Es versteht sich jedoch, daß entsprechende Winkellagesensoren
auch alternativ oder zusätzlich an den Schwungmassenkörpern
der Exzenterantriebe und/oder an jedem anderen drehfest mit
dem jeweiligen Exzenterantrieb verbundenen Bauteil vorgesehen
sein können, um die Genauigkeit der Regelung der Winkellage
zu erhöhen.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Winkellagesensoren
jeweils den Absolutwert der Winkellage messen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste
hend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in
der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderer
Kombination oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh
rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schüttel
vorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze einer
Papiermaschine in schematischer Form;
Fig. 2 ein Diagramm von Hub über Verdrehwinkel zur Verdeut
lichung der Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten
Schüttelvorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht aufeine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung; und
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie
IV-IV von Fig. 3.
Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schüttel
vorrichtung ist in Fig. 1 generell mit der Bezugsziffer 10
versehen.
Die Schüttelvorrichtung 10 dient in der Darstellung von Fig. 1
zum Hin- und Herbewegen, also Schütteln einer Walze 12 einer
nicht dargestellten Papiermaschine, insbesondere einer Brust
walze.
Die Walze 12 ist an schematisch angedeuteten Walzenlagern 14,
16 drehbar und in Axialrichtung beweglich gelagert. Die Walze
12 ist mittels einer im allgemeinen lösbar ausgestalteten
Kupplung 18 mit der Schüttelvorrichtung 10 verbunden. Die
Schüttelvorrichtung 10 dient zum Schütteln der Walze 12 in der
Axialrichtung der Walze 12, wie es durch einen Pfeil 20 an
gedeutet ist.
Die Schüttelvorrichtung 10 weist einen Schlitten 22 bzw. ein
Gestell oder einen Rahmen auf, der an Gestellagern 24, 26 in
Richtung des Pfeils 20, also in Axialrichtung der Walze 12
beweglich oder verfahrbar gelagert ist.
Der Schlitten 22 ist an einem axialen Ende mit einer Antriebs
stange 28 versehen, die in die Kupplung 18 übergeht, derart,
daß eine Hin- und Herbewegung des Schlittens 22 zu einer
entsprechenden Hin- und Herbewegung der Walze 12 führt.
Hierzu sind an dem Schlitten 22 ein erster Exzenterantrieb 30
und ein zweiter Exzenterantrieb 32 vorgesehen.
Der erste Exzenterantrieb 30 ist durch ein Paar von Schwung
massenkörpern 36, 38 gebildet, die symmetrisch zu einer Walzenachse 34
der Walze 12 drehbar an dem Schlitten 22 gelagert sind.
Der zweite Exzenterantrieb 32 ist durch ein Paar von Schwung
massenkörpern 40, 42 gebildet, die ebenfalls symmetrisch zu
der Walzenachse 34 drehbar an dem Schlitten 22 gelagert sind.
Die Schwungmassenkörper 36 bis 42 weisen jeweils eine exzen
trische Masse 46, 48, 50 bzw. 52 sowie jeweilige Drehachsen
52, 54, 56 bzw. 58 auf.
Die Drehachsen 52 bis 58 sind rechtwinklig zu der Walzenachse
34 ausgerichtet und bilden im Querschnitt die Eckpunkte eines
Rechteckes.
Die Schwungmassenkörper 36, 38 bzw. 40, 42 der jeweiligen
Exzenterantriebe 30, 32 sind rotationsmäßig miteinander gekop
pelt, wobei die Exzentermassen 44, 46 als auch die Exzentermassen
48, 50 des ersten bzw. zweiten Exzenterantriebes 30, 32 spiegel
symmetrisch zur Walzenachse 34 angeordnet sind. Dabei befinden
sich die exzentrischen Massen 44, 46 der Schwungmassenkörper
36, 38 in Fig. 1 in einer "12-Uhr-Stellung", wohingegen sich
die Exzentermassen 48, 50 der Schwungmassenkörper 40, 42 in
Fig. 1 in einer "3-Uhr-Stellung" befinden, gegenüber den
Exzentermassen 44, 46 also um einen Winkel von 90° versetzt
sind.
Alternativ ist es auch möglich, die Exzentermassen 44, 46 bzw.
48, 50 nicht spiegelsymmetrisch sondern versetzt zur Achse 34
anzuordnen.
An dem Schlitten 22 ist ferner ein Beschleunigungssensor 62
vorgesehen, der die Beschleunigung des Schlittens 22 aufnimmt
und an eine Regeleinrichtung 64 weiterleitet. Die Regeleinrich
tung 64 steuert zwei Motoren 66, 68 an, die jeweils durch einen
hochdynamischen Drehstrommotor gebildet sind. Der Motor 66 treibt
einen der Schwungmassenkörper 36, 38 des ersten Exzenterantriebes
30 an, wobei sich der andere Schwungmassenkörper des ersten
Exzenterantriebes 30 aufgrund der rotationsmäßigen Kopplung
immer mitdreht. Gleichermaßen treibt der zweite Motor 68 einen
der Schwungmassenkörper 40, 42 des zweiten Exzenterantriebes
32 an, wobei sich der andere Schwungmassenkörper des zweiten
Exzenterantriebes 32 aufgrund der rotationsmäßigen Kopplung
immer mitdreht. Die Kopplung zwischen den Motoren 66, 68 und
den entsprechenden Exzenterantrieben 30, 32 ist in Fig. 1 aus
übersichtsgründen lediglich schematisch angedeutet.
Die Regeleinrichtung 64 führt eine vorliegend "Winkelgleichlauf
regelung" genannte Art von Regelung durch, was bedeutet, daß
die Regeleinrichtung 64 den Verstellwinkel zwischen den Exzenter
massen 44, 46 und den Exzentermassen 48, 50 einstellbar regelt.
Hierzu ist in Fig. 1 schematisch angedeutet, daß den Motoren
66, 68 jeweils ein Sollwinkel Φ1 bzw. Φ2 zugeführt wird. Der
Winkel Φ2 wird, wie es schematisch durch einen Differenzbildner
70 angedeutet ist, durch die Gleichung
Φ2=Φ1-ΔΦ
gebildet. Der Wert von ΔΦ wird aus dem gewünschten Sollhub,
der gewünschten Sollfrequenz und/oder der gewünschten Sollkraft
der Schüttelvorrichtung 10 abgeleitet. Die Größen Φ1, Φ2 und
ΔΦ sowie der Differenzbildner 70 sind in Fig. 1 aus Darstel
lungsgründen getrennt von der Regeleinrichtung 64 gezeigt. Es
versteht sich jedoch, daß insbesondere der Differenzbildner
70 üblicherweise in der Regeleinrichtung 64 enthalten ist.
Zur Vervollständigung der jeweiligen Regelkreise ist in Fig. 1
ebenfalls schematisch angedeutet, daß die Istwerte der Drehwinkel
der Motoren 66, 68 über Leitungen 72, 74 an die Regeleinrichtung
64 zurückgeführt werden.
Aus dem oben Gesagten ergibt sich, daß die Regelung des Dreh
winkels des Motors 68 nach der Art einer Folgeregelung ausgeführt
ist, wobei der über die Winkeldifferenz ΔΦ beeinflußbare
Sollwinkel Φ1 des ersten Motors die Führungsgröße darstellt.
Analog hierzu kann auch der Drehwinkel des Motors 66 geregelt
werden, wobei dann der Motor 68 die Führungsgröße stellt.
Im Betrieb werden die Exzenterantriebe 30, 32 nach Maßgabe des
Sollhubes, der Sollfrequenz und/oder der Sollkraft folgendermaßen
genutzt, um die Walze 12 zu schütteln.
Aufgrund der spiegelsymmetrischen Anordnung der Exzentermassen
44, 46 bzw. 48, 50 bezüglich der Walzenachse 34 führt eine
gekoppelte Rotation der jeweiligen Paare von Schwungmassenkörpern
36, 38 bzw. 40, 42 ausschließlich zu Massenkräften, die parallel
zu der Walzenachse 34 wirken. Die hierzu senkrechten Massen
kraftkomponenten der jeweiligen Paare von Exzentermassen 44,
46 bzw. 48, 50 heben sich vollständig auf. Hierdurch wird
erreicht, daß während des Schüttelvorganges von den Gestellagern
24, 26 lediglich vernachlässigbare Kräfte (Reibkräfte etc.)
aufzunehmen sind. Die Schüttelvorrichtung 10 ist daher
"reaktionskräftefrei".
Durch die Tatsache, daß die Winkellage der Exzenterantriebe
30, 32 zueinander mittels separater Motoren 66, 68 einstellbar
ist, im vorliegenden Fall stufenlos von 0 bis 180°, sind
beliebige Schüttelfrequenzen, Schüttelschübe und Schüttelkräfte
einstellbar. Es versteht sich für den Fachmann, daß diese drei
Größen bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung mehr oder weniger
stark voneinander abhängen. Ist der Verstellwinkel der Exzenter
massen 44, 46 zu den Exzentermassen 48, 50 dergestalt, daß sich
der gemeinsame Masseschwerpunkt auf der Achse zwischen den
Drehpunkten der Exzentermassen befindet, beträgt der Verstell
winkel ΔΦ vorliegend also 180°, so gleichen sich, eine identische
Drehzahl vorausgesetzt, die Massenkräfte der Exzentermassen
44 bis 50 genau aus, so daß der Schlitten 22 und damit die Walze
12 nicht bewegt werden. In diesem Fall wird die Walze 12 also
nicht geschüttelt.
Wenn der gemeinsame Masseschwerpunkt der Exzentermassen sich
in einem maximalen Abstand zu der Achse befindet, wenn der
Verstellwinkel ΔΦ vorliegend also 0° beträgt, so addieren sich
deren Massenkräfte, so daß der Schlitten 22 und die Walze 12
mit einem maximalen Hub geschüttelt werden.
In allen Zwischenwerten des Verstellwinkels ΔΦ wird ein Hub
zwischen 0 und dem Maximalhub erzielt, wie es schematisch in
Fig. 2 dargestellt ist.
Wie bereits oben erwähnt, hängen der Schüttelhub, die Schüttel
frequenz und die Schüttelkraft nicht allein von dem Verdrehwinkel
ΔΦ ab, sondern auch von der Drehzahl der Motoren 66, 68. Es
versteht sich daher, daß die Regeleinrichtung 64 üblicherweise
auch eine Drehzahlregelung beinhaltet, die gewöhnlich kaskadiert
mit der Winkelgleichlaufregelung ausgeführt wird. Über die von
dem Beschleunigungssensor 62 an die Regeleinrichtung 64 über
mittelte Beschleunigung kann in der Regeleinrichtung 64 auch
vorgesehen werden, die Schüttelkraft zu regeln. Die Beschleu
nigung des Schlittens 22 kann jedoch auch zur Überwachung von
Grenzwerten der Beschleunigung bzw. der Kraft eingesetzt werden.
In diesem Falle sind in der Regeleinrichtung 64 entsprechende
Begrenzungseinrichtungen vorgesehen.
Weiterhin versteht sich, daß anstelle von zwei Exzenterantrieben
30, 32 auch mehrere Exzenterantriebe vorgesehen sein können.
In diesem Fall erfolgt die Winkelgleichlaufregelung so, daß
entweder der Verstellwinkel von einem der Exzenterantriebe als
"Master" herangezogen wird und die Verdrehwinkel aller anderen
Exzenterantriebe mittels einer hiervon abhängigen Folgeregelung
geregelt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Mehrzahl
von Exzenterantrieben so zu kaskadieren, daß die jeweiligen
Verstellwinkel jeweils von Stufe zu Stufe voneinander abhängen.
Obgleich in Fig. 1 gezeigt ist, daß die zwei Exzenterantriebe
30, 32 an einem einzelnen Schlitten 22 montiert sind, können
auch zwei derartige Schlitten vorgesehen sein, beispielsweise
an beiden axialen Enden der Walze 12.
Da die Motoren 66, 68 als Drehstrommotoren, vorzugsweise
Asynchronmotoren ausgeführt sind, läßt sich der Sollwinkel Φ2
auf einfache Weise mittels eines als Phasenschieber ausgebildeten
Differenzbildners 70 erzeugen.
In den Fig. 3 und 4 ist in teilschematischer Form eine bevorzugte
Ausführungsform einer Schüttelvorrichtung 10 gezeigt. In den
Fig. 3 und 4 sind Komponenten, die denen der Fig. 1 entsprechen,
mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Schüttelvorrichtung 10 weist
einen ortsfesten, üblicherweise auf dem Fundament aufliegenden
Rahmen 80 auf, der in der Draufsicht von Fig. 3 als etwa
rechteckförmig dargestellt ist und vorzugsweise gekapselt
ausgeführt ist. Das zur Kapselung notwendige Gehäuse ist jedoch
aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung nicht gezeigt.
Im Inneren des Rahmens 80 ist ein Schlitten 22 auf zwei Füh
rungsschienen 82 entlang der Walzenachse 34 verschiebbar
gelagert. Die Schienen 82 entsprechen daher den in Fig. 1
gezeigten Gestellagern 24, 26.
Die Verschiebbarkeit des Schlittens 22 ist durch einen Pfeil
84 angedeutet.
Die Schwungmassenkörper 36 bis 42 weisen auf gegenüberliegenden
Seiten der jeweiligen Exzentermassen 44 bis 50 Zahnräder 88,
90 auf, wobei die Zahnräder 88 dem Exzenterantrieb 30 zugeordnet
sind und miteinander in Eingriff stehen und die Zahnräder 90
dem Exzenterantrieb 32 zugeordnet sind und ebenfalls miteinander
in Eingriff stehen. Die Zahnräder 88 und 90 stehen nicht
miteinander in Eingriff. Die nicht näher bezeichneten Abtriebs
wellen der Motoren 66, 68 stehen jeweils über Querversätze
ausgleichende Wellenkupplungen 92 bzw. 94 bekannter Bauart mit
den Drehachsen 52 bzw. 56 der zwei Exzenterantriebe 30, 32 in
Verbindung. An den Abtriebswellen der Motoren 66, 68 ist jeweils
ein Drehstellungs- bzw. Winkellagesensor 96, 98 vorgesehen.
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Schlitten 22 auf Linear
lagern 100 der Schienen 82 geführt. Die Drehachsen 52 bis 58
der Schwungmassenkörper 36 bis 42 sind jeweils über Wellenlager
102, 104 an dem Schlitten 22 gelagert. Es versteht sich, daß
die Wellenlager 102, 104 üblicherweise nicht nur zur Aufnahme
von Radialkräften, sondern auch zur Aufnahme von kleinen
Axialkräften ausgelegt sind. An einem Stirnende des Schlittens
22 ist die Antriebsstange 28 festgelegt und durch eine Öffnung
in dem Rahmen 80 nach außen geführt, wobei die Durchtrittsöffnung
in dem Rahmen 80 durch geeignete Balgen bzw. Manschetten
abgedichtet ist, falls der Rahmen 80 gekapselt ausgeführt sein
soll.
An dem in Richtung der Walzenachse 34 gegenüberliegenden Ende
des Schlittens 22 ist ein Beschleunigungssensor 62 festgelegt
und, wie es in Fig. 3 nur schematisch angedeutet ist, mittels
eines flexiblen Kabels zu dem Rahmen 80 geführt, wobei ein
flexibler Balgen zum Schutz des Sensors 62 vorgesehen ist.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Schüttelvorrichtung 10 ist
außerordentlich kompakt und robust ausgebildet. Die Funktion
dieser Schüttelvorrichtung 10 entspricht den oben unter Bezug
nahme auf Fig. 1 ausgeführten Erläuterungen.
Claims (14)
1. Schüttelvorrichtung (10) zum Hin- und Herbewegen eines
Körpers (12) entlang einer Achse (34) desselben, insbe
sondere einer Walze (12) einer Papiermaschine, mit
eine Regeleinrichtung (64), mittels der die Winkellage des zweiten Motors (68) durch eine von der Winkellage des ersten Motors (66) abhängige Folgeregelung einstellbar geregelt ist.
- - einem ersten, mit dem Körper (12) in Richtung der Körperachse (34) verbundenen Exzenterantrieb (30) mit einem ersten Motor (66) und
- - einem zweiten, mit dem Körper (12) in Richtung der Körperachse (34) verbundenen Exzenterantrieb (32) mit einem zweiten Motor (68),
- - wobei die Exzenterlage der zwei Exzenterantriebe (30, 32) gegeneinander verstellbar ist, um den Hub der Hin- und Herbewegung des Körpers (12) einzustellen,
eine Regeleinrichtung (64), mittels der die Winkellage des zweiten Motors (68) durch eine von der Winkellage des ersten Motors (66) abhängige Folgeregelung einstellbar geregelt ist.
2. Schüttelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Winkelage beider Motoren (66, 68) geregelt ist,
wobei der Sollwinkel (Φ2) des zweiten Motors (68) durch
die Differenz zwischen dem Sollwert (Φ1) des ersten Motors
(66) und einem einstellbaren Verdrehwinkel (ΔΦ) gebildet
wird.
3. Schüttelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch einen Beschleunigungssensor (62), der die Beschleu
nigung des Körpers (12) direkt oder indirekt mißt und
der Regeleinrichtung (64) zuführt.
4. Schüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwei Motoren (66, 68) Drehstrom
motoren sind.
5. Schüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder der zwei Exzenterantriebe (30,
32) ein Paar von Schwungmassenkörpern (36, 38 bzw. 40,
42) aufweist, die auf zueinander parallelen, zu der
Körperachse (34) quer angeordneten Achsen (52, 54 bzw.
56, 58) an einem in Richtung der Körperachse (28) verschieb
baren Schlitten (22) drehbar gelagert sind und jeweils
eine Exzentermasse (44-50) aufweisen, und daß der Schlitten
(22) mit dem Körper (12) gekoppelt ist.
6. Schüttelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwungmassenkörper (36, 38 bzw. 40, 42) von jedem
der Exzenterantriebe (30, 32) rotationsmäßig miteinander
gekoppelt sind.
7. Schüttelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß an jedem Schwungmassenkörper (36-42) wenigstens ein
Zahnrad (88, 90) vorgesehen ist, wobei die Zahnräder (88
bzw. 90) jedes Paares von Schwungmassenkörpern (36, 38
bzw. 40, 42) miteinander in Eingriff stehen.
8. Schüttelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß an jedem Schwungmassenkörper (36-42) zwei Zahnräder
(88, 90) vorgesehen sind, die auf gegenüberliegenden Seiten
der Exzentermasse (44-50) des jeweiligen Schwungmassen
körpers (36-42) angeordnet sind.
9. Schüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwei Motoren (66, 68) ortsfest
angeordnet und mit ihrem jeweiligen Exzenterantrieb über
eine querbewegliche Wellenkupplung (92, 94) verbunden sind.
10. Schüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 5-9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (62)
an dem Schlitten (22) angeordnet ist.
11. Schüttelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Beschleunigungssensor (62) mittels eines
flexiblen Kabels mit einem ortsfesten Rahmen (80) der
Schüttelvorrichtung verbunden ist.
12. Schüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Abtriebswellen der Motoren (66,
68) jeweils ein Winkellagesensor (96, 98) vorgesehen ist.
13. Schüttelvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Winkellagesensoren (96, 98) jeweils den
Absolutwert der Winkellage messen.
14. Verfahren zum Hin- und Herbewegen eines Körpers (12) entlang
einer Achse desselben, insbesondere einer Walze (12) einer
Papiermaschine, mit den Schritten:
die Winkellage des zweiten Motors (68) durch eine von der Winkellage des ersten Motors (66) abhängige Folgeregelung einstellbar geregelt wird.
- - einen ersten, mit dem Körper (12) in Richtung der Körperachse (34) verbundenen Exzenterantrieb (30) mit einem ersten Motor (66) vorzusehen und
- - einen zweiten, mit dem Körper (12) in Richtung der Körperachse (34) verbundenen Exzenterantrieb (32) mit einem zweiten Motor (68) vorzusehen,
- - wobei die Exzenterlage der zwei Exzenterantriebe (30, 32) gegeneinander verstellbar ist, um den Hub der Hin- und Herbewegung des Körpers (12) einzustellen,
die Winkellage des zweiten Motors (68) durch eine von der Winkellage des ersten Motors (66) abhängige Folgeregelung einstellbar geregelt wird.
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