EP1746204A2 - Verfahren zur Schwingungsreduzierung in Papiermaschinen - Google Patents

Verfahren zur Schwingungsreduzierung in Papiermaschinen Download PDF

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EP1746204A2
EP1746204A2 EP06110274A EP06110274A EP1746204A2 EP 1746204 A2 EP1746204 A2 EP 1746204A2 EP 06110274 A EP06110274 A EP 06110274A EP 06110274 A EP06110274 A EP 06110274A EP 1746204 A2 EP1746204 A2 EP 1746204A2
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EP
European Patent Office
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speed
rotational speed
roller
change
changed
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EP06110274A
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EP1746204A3 (de
EP1746204B1 (de
Inventor
Robert Hilbing
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP1746204A3 publication Critical patent/EP1746204A3/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/0073—Accessories for calenders
    • D21G1/008—Vibration-preventing or -eliminating devices

Definitions

  • This invention relates to a method for reducing vibrations, in particular resonant vibrations, of rotating rollers in machines for producing and / or processing webs of material, in particular fibrous webs such as, for example, paper, board or tissue webs. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • the DE 102 04 770 discloses a method of vibration damping in which phased out to the vibration of the roller are introduced into these forces.
  • the US 5,961,899 discloses a method in which counter vibrations are generated for vibration damping in calender systems.
  • the object is achieved by a method for reducing resonances of vibrations in a machine for producing and / or processing a material web, in particular with nip-forming roller pairs, by carrying out suitable measures for reducing vibrations leading to resonance in at least one rotating roller are, with the appropriate measures include that the speed of the at least one roller is repeatedly changed over time or in other words in time sequence repeatedly.
  • the invention is based on the finding that it is almost impossible due to the large number of natural frequencies in today's web-processing or manufacturing machines to find a meaningful for a sufficient productivity speed range of rollers by no natural frequency occurs. Therefore, the invention proposes to change the speed of at least one roller again and again during the operating time, wherein the speeds set here can stimulate both natural frequencies and no natural frequencies in the machine. Due to the repetitive change of the rotational speed, however, it is achieved that not enough energy is coupled into the system comprising the roller in order to generate disturbing resonances for the production.
  • the vibration state of the machine, in particular the at least one roller is determined. For example, determining the power consumption of the drive of the at least one roller and / or measuring the vibration state by means of displacement and / or speed and / or acceleration sensors.
  • the relative vibration between machine eg. Machine chair and roller or the relative vibration between several rollers or the relative vibration between different parts of the machine frame can be measured.
  • Speed and acceleration sensors are firmly connected to the machine frame and measure their vibration. Both sensors must be placed where an energy input leads to a measurable vibration. In this case, the sensors detect an emerging energy input (for example, time and intensity of the energy injection) and can thus be used as a measuring system for the speed change.
  • an emerging energy input for example, time and intensity of the energy injection
  • the starting resonance is counteracted by changing the rotational speed of the rollers of the calender.
  • the rotational speed is changed in the determination of emerging and / or occurring resonance in the vibration state. This requires that the vibration state of the machine, in particular the roller is determined periodically. In the event of resonance oscillation, the regulation starts in such a way that the rotational speed of the at least one roller is actively set to a different rotational speed. If a resonance is determined again after a certain time at the speed set in this way, the speed is again set to another value and so on.
  • the rotational speed of the roller is changed over time without ascertaining the oscillation state such that not enough energy is coupled into the roller to generate resonance.
  • the triggering moment for the change in the speed is not the determination of an impending resonance in this case. Rather, it is avoided in this case from the outset that a resonance can set only slightly by the period in which the roller is operated at a fixed speed is so short, so that in the event that this speed is a natural vibration frequency of the system , not enough energy can be injected into the system to produce a resonance.
  • the size of the change in the rotational speed and / or the duration of the change in the rotational speed can be adjusted taking into account the determined vibration state.
  • the determination of the vibration state thus triggers, in contrast to the above embodiment, not a speed change, but is used to determine the change values.
  • the magnitude of the change in the rotational speed it is possible for the magnitude of the change in the rotational speed to be adaptively adapted to the determined vibration state, for example by estimating, on the basis of the determined vibration state, the magnitude of the change in the rotational speed necessary to prevent resonant vibration.
  • a possible embodiment of the invention therefore provides that the rotational speed is repeatedly increased and / or reduced with respect to an output rotational speed. This ensures that the speed of the at least one roller for the effective prevention of resonance must be removed too far from the optimum for productivity working speed.
  • the size of the change in the speed and / or the duration of the change in the speed is stochastic and / or chaotic. That it is determined stochastically or chaotically by what amount the rotational speed changes in relation to an output rotational speed or to an average rotational speed and / or how long the so changed rotational speed is maintained until the renewed change.
  • each speed is kept constant as long as possible.
  • a preferred embodiment of the invention therefore provides that the speed changes in time plateau.
  • the rotational speed changes periodically in time, such as, for example, sinusoidally or sawtooth-shaped.
  • a preferred embodiment of the invention therefore provides that the rotational speed of at least two rolls forming at least one nip is changed.
  • the method according to the invention is preferably used when operating nip-forming roller arrangements, in particular at least one press and / or a size press and / or an offset press and / or a calender and / or a calender and / or a supercalender.
  • rollers at different points of the machine in the inventive method and depending on the determined vibrations of the machine, for example. At a different location of the rollers to change the speed of the respective rollers each differently.
  • the device for reducing vibrations in a machine for producing and / or processing a material web, in particular with nip-forming roller pairs comprises a control unit for influencing at least one rotating roller which is designed to repeatedly increase the rotational speed of the roller over time and a measuring device for determining the vibration state of the machine, in particular the roller, which is coupled to the control unit.
  • control unit is coupled to the measuring device such that the speed is changed in the determination of emerging and / or occurring resonances in the vibrational state.
  • control unit is coupled to the measuring device in such a way that the magnitude of the change in the rotational speed and / or the time duration of the change in the rotational speed takes into account the determined vibration state.
  • FIG. 1 shows a device 1 for carrying out the method according to the invention for reducing vibrations in a machine for producing and / or processing a material web.
  • FIG. 1 shows a roller pair formed by rollers 2 and 3 which encloses a nip 4 between them.
  • the pair of rollers 2, 3 is arranged on a schematically shown stiffening 5 of the machine.
  • the two rollers 2 and 3 are each driven by a drive device 7 and 8 respectively.
  • the two drive devices 7 and 8 are controlled by a control unit 9, which communicates with speed sensors 10 and 11, which interact with one of the rollers 2 and 3 respectively.
  • the device 1 has a measuring device 6 for determining the vibration state of the machine, in particular the rollers 2 and 3 and the stiffening 5.
  • the vibration state of the machine can be determined by means of a mounted on the chair 5 vibration sensor 12.
  • the rotational speed of the two rollers 2 and 3 is repeatedly changed over time to reduce the vibrations. This is done in the embodiment shown in Figure 1 by temporal change in the power output of the control unit 9 to the two drives 7 and 8, wherein the speed thus achieved is monitored by the two speed sensors 10 and 11.
  • the measuring device 6 is coupled to the control unit 9 such that the rotational speed of the two rollers 2 and 3 is changed in the determination of emerging and / or occurring resonances in the vibration state of the rollers 2 and 3 and the stiffening 5. That In the present case, a change in the rotational speed of the two rollers 2 and 3 by the control unit 9 always takes place when the determined by the measuring device 6 vibrational state can conclude to a resonance or to an imminent resonance.
  • the speed of the rollers 2 and 3 could be varied in time independently of the determination of resonance in the vibration state, that not enough energy is coupled into the roller for generating resonance.
  • control unit 9 and the measuring device 6 are coupled such that the magnitude of the change in the rotational speed and / or the time duration of the change in the rotational speed takes place taking into account the determined vibration state.
  • the magnitude of the change in the rotational speed and / or the duration of the change in the rotational speed could also be stochastic and / or chaotic.
  • the pair of rollers 2 and 3 shown in FIG. 1 may, for example, be a pair of rollers in a press or in a size press or in an offset press or in a calender or in a calender or in a supercalender.
  • the method according to the invention is, of course, expandable to the control of 10 or more rolls, such as, for example, in the case of a calender 10 Nip without departing from the subject matter of the invention.
  • FIG. 2 shows different courses of rpm changes according to the method of the invention.
  • the original power output signal is applied in each case with a correction signal, so that from the control unit 9 to the drives 7 and 8, a power output is such that the two rollers 2 and 3 have one of the two speed curves shown in Figures 2a or 2b.
  • the original rotational speed is assumed to be constant over time and extends along the time axis of FIGS. 2a, 2b and 2c with a value ⁇ .
  • the illustrated in the figure 2a sinusoidal temporal speed curve is generated by a sinusoidal Korrektursig signal, wherein the amplitude and the frequency of the sinusoidal speed change changes over time.
  • the magnitude of the change in the rotational speed in this case: amplitude
  • the duration of the change in the rotational speed (here: frequency) takes place in consideration of the determined oscillation state.
  • the rotational speed increases and decreases with respect to the original output rotational speed.
  • the rotational speed is also kept constant at a plateau for a relatively long time, as indicated by the reference numeral 1, if there is no energy injection.
  • the temporal speed curve shown in FIG. 2b is a sawtooth-shaped course.
  • the speed curve is generated by a sawtooth-shaped correction signal, with which the original output signal, analogous to Figure 2a, is applied.
  • the amplitude and the frequency of the sawtooth speed change are changed over time.
  • Figure 2c shows another possible temporal speed curve in which the speed is plateau-shaped, i. changes from a constant speed level to another constant speed level.
  • the change can be sudden or in the form of a flat or steep speed change ramp.
  • a plateau-shaped speed curve can be achieved, for example, when the magnitude of the change in rotational speed takes place taking into account the determined vibration state, so that a new rotational speed is found whose level can be kept as long as possible.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und / oder Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere mit Nip bildenden Walzenpaaren, bei dem geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der Schwingungen durch Einwirkung auf zumindest eine sich drehende Walze durchgeführt werden, wobei die geeigneten Maßnahmen umfassen, dass die Drehzahl der Walze wiederholt mit der Zeit verändert wird.

Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen, sich drehender Walzen in Maschinen zur Herstellung und / oder Verarbeitung von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen wie bspw. Papier-, Karton- oder Tissuebahnen. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Aufgrund von immer größer werdenden Maschinengeschwindigkeiten und immer größer werdenden Maschinenbreiten nimmt die Anzahl von Eigenschwingungsfrequenzen bei sich drehenden Walzen in diesen Maschinen immer mehr zu. Bei Kalandersystemen werden bspw. immer mehr Walzenstacks verwendet, wodurch bei diesen die Anzahl von Eigenschwingungsfrequenzen noch mehr vergrößert wird. Wird ein System mit einer seiner Eigenschwingungsfrequenzen angeregt, so schwingt sich dieses auf und es kommt zu Resonanzen, die zum Versagen des Systems führen können.
  • Aufgrund der Vielzahl der Eigenschwingungsfrequenzen bei modernen bahnverarbeitenden bzw. -herstellenden Maschinen wird es immer schwieriger Drehzahlbereiche für den Betrieb der Maschinen festzulegen, die im Bereich optimaler Produktivität liegen und in denen sich darüber hinaus keine Eigenschwingungsfrequenzen befinden.
  • Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Vermeidung von Resonanzen sich drehender Walzen bekannt.
  • Die DE 102 04 770 offenbart ein Verfahren zur Schwingungsdämpfung indem phasenversetzt zur Schwingung der Walze in diese Kräfte eingeleitet werden.
  • Die US 5,961,899 offenbart ein Verfahren, bei dem zur Schwingungsdämpfung bei Kalandersystemen Gegenschwingungen erzeugt werden.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sind für die Anwendung bei schnell laufenden Papiermaschinen ineffizient und des weiteren aufwändig und somit kostspielig in deren mechanischen Ausführung.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes und einfacheres Verfahren und eine verbesserte und vereinfachte Vorrichtung zur Reduktion von Resonanzen vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reduzierung von Resonanzen von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und / oder Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere mit Nip bildenden Walzenpaaren, dadurch gelöst, indem bei zumindest einer sich drehenden Walze geeignete Maßnahmen zur Reduzierung von zu Resonanz führenden Schwingungen durchgeführt werden, wobei die geeigneten Maßnahmen umfassen, dass die Drehzahl der zumindest einen Walze wiederholt mit der Zeit oder anders ausgedrückt in zeitlicher Abfolge immer wieder verändert wird.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, das s es aufgrund der Vielzahl von Eigenfrequenzen bei den heutigen bahnverarbeitenden bzw. -herstellenden Maschinen nahezu unmöglich ist, einen für eine ausreichende Produktivität sinnvollen Drehzahlbereich von Walzen zu finden, indem keine Eigenschwingungsfrequenz auftritt. Daher schlägt die Erfindung vor, die Drehzahl zumindest einer Walze immer wieder während der Betriebsdauer zu verändern, wobei die hierbei eingestellten Drehzahlen sowohl Eigenfrequenzen als auch keine Eigenfrequenzen in der Maschine anregen können. Durch die sich immer wiederholende Änderung der Drehzahl wird aber erreicht, dass in das die Walze umfassende System nicht genügend Energie eingekoppelt wird, um für die Produktion störende Resonanzen zu erzeugen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demzufolge im Wesentlichen folgende Schritte ausgeführt:
    • -a) Betreiben der zumindest einen Walze bei einer Ausgangsdrehzahl,
    • -b) Verändern der Drehzahl der Walze von der Ausgangsdrehzahl auf eine Korrekturdrehzahl vor oder bei Auftreten von Resonanz im Schwingungszustand der Maschine, insbesondere der Walze,
    • -c) Betreiben der Walze bei der Korrekturdrehzahl,
    • -d) Wiederholen der Schritte a) bis c), wobei bei der Wiederholung die Korrekturdrehzahl der Schritte b) und c) der Ausgangsdrehzahl des Schritts a) entspricht.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Insbesondere für eine sichere Prozessführung ist es unerlässlich, dass der Schwingungszustand der Maschine, insbesondere der zumindest einen Walze ermittelt wird. Möglichkeiten der Ermittlung des Schwingungszustandes bestehen bspw. in der Ermittlung der Leistungsaufnahme des Antriebs der zumindest einen Walze und / oder Messung des Schwingungszustandes mittels Weg- und / oder Geschwindigkeits- und / oder Beschleunigungssensoren.
  • Mit Wegsensoren kann bspw. die relative Schwingung zwischen Maschine bspw. Maschinenstuhlung und Walze oder die relative Schwingung zwischen mehreren Walzen oder die relative Schwingung zwischen verschiedenen Teilen der Maschinenstuhlung gemessen werden.
  • Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren werden mit der Maschinenstuhlung fest verbunden und messen deren Schwingung. Beide Sensoren müssen dort platziert werden, wo eine Energieeinkopplung zu einer messbaren Schwingung führt. Die Sensoren erfassen in diesem Fall eine aufkommende Energieeinkopplung (z.B. Zeitpunkt und Stärke der Energieeinkopplung) und können damit als Messsystem für die Drehzahländerung genutzt werden.
  • So ist es bspw. sinnvoll, bei einem Offline- Kalander mit bspw. 10 Nips die Leistungsaufnahme des Antriebs der zumindest einen Walze oder aller Walzen zu messen. Stellt sich beim Antrieb einer Walze oder bei mehreren Walzen eine signifikante Änderung, bspw. periodische Änderung, der Leistungsaufnahme heraus, kann daraus auf den Beginn einer Resonanz geschlossen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der sich anbahnenden Resonanz dadurch begegnet, indem die Drehzahl der Walzen des Kalanders geändert wird.
  • Es sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar, die das erfindungsgemäße Verfahren arbeiten kann.
  • Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehzahl bei Ermittlung von aufkommender und / oder auftretender Resonanz im Schwingungszustand verändert wird. Dies bedingt, dass der Schwingungszustand der Maschine, insbesondere der Walze periodisch ermittelt wird. Bei Aufkommen von Resonanzschwingung setzt die Regelung derart ein, indem aktiv die Drehzahl der zumindest einen Walze auf eine andere Drehzahl eingestellt wird. Wird bei der so eingestellten Drehzahl nach einer Zeit wieder eine Resonanz ermittelt, so wird die Drehzahl wieder auf einen anderen Wert eingestellt und so weiter.
  • Nach einer zweiten zur ersten Ausführungsform alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehzahl der Walze ohne Ermittlung des Schwingungszustandes zeitlich derart verändert wird, dass nicht genügend Energie in die Walze zur Erzeugung von Resonanz eingekoppelt wird. als auslösendes Moment für die Änderung der Drehzahl dient in diesem Fall nicht die Ermittlung einer sich anbahnenden Resonanz. Vielmehr wird in diesem Fall von vorne herein vermieden, dass sich eine Resonanz auch nur ansatzweise einstellen kann, indem der Zeitraum in dem die Walze mit einer festen Drehzahl betrieben wird so kurz ist, so dass im Fall, dass diese Drehzahl eine Eigenschwingungsfrequenz des Systems ist, nicht genügend Energie in das System eingekoppelt werden kann, um eine Resonanz zu erzeugen.
  • In beiden Fällen kann aber die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes eingestellt. Die Ermittlung des Schwingungszustandes löst also, im Gegensatz zur oben genannten Ausführungsform nicht eine Drehzahländerung aus, sondern dient zur Ermittlung der Änderungswerte. So ist es bspw. möglich, dass die Größe der Veränderung der Drehzahl adaptiv an den ermittelten Schwingungszustand angepasst wird, indem bspw. auf Basis des ermittelten Schwingungszustandes abgeschätzt wird, welche Größe der Veränderung der Drehzahl notwendig ist, um eine Resonanzaufschwingung zu verhindern.
  • Versuche haben gezeigt, dass eine Resonanz wirkungsvoll unterbunden werden kann, auch wenn die Schwingungsfrequenz nicht weit von der Eigenschwingungsfrequenz entfernt ist. Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht deshalb vor, dass die Drehzahl bezüglich einer Ausgangsdrehzahl wiederholend erhöht und / oder reduziert wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Drehzahl der zumindest einen Walze zur effektiven Verhinderung von Resonanz allzu weit von der für die Produktivität optimalen Arbeitsdrehzahl entfernt werden muss.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl stochastisch und / oder chaotisch. D.h. es wird stochastisch oder chaotisch ermittelt, um welchen Betrag sich die Drehzahl in Bezug zu einer Ausgangsdrehzahl oder zu einer mittleren Drehzahl ändert und / oder wie lange die so geänderte Drehzahl bis zur erneuten Änderung aufrechterhalten wird.
  • Vorzugsweise wird jede Drehzahl möglichst lange konstant gehalten. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht demzufolge vor, dass sich die Drehzahl zeitlich plateauförmig ändert.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Drehzahl zeitlich periodisch, wie bspw. sinusförmig oder sägezahnförmig verändert.
  • Selbstverständlich sind auch Kombinationen von zeitlich plateauförmigen und periodischen Änderungen möglich.
  • In diesem Fall ist es möglich ,dass die Amplitude und / oder die Frequenz der sinusförmigen oder sägezahnförmigen Drehzahländerung zeitlich verändert wird.
  • Insbesondere bei Walzenanordnungen, die miteinander Nips bilden, treten die beschriebenen Resonanzschwingungen auf. Ein bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, dass die Drehzahl von zumindest zwei zumindest einen Nip bildenden Walzen verändert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise Verwendung beim Betreiben von Nip bildenden Walzenanordnungen, insbesondere zumindest einer Presse und /oder einer Leimpresse und / oder einer Offsetpresse und / oder einem Glättwerk und /oder einem Kalander und / oder einem Superkalander.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, unterschiedliche Walzen an verschiedenen Stellen der Maschine in das erfindungsgemäße Verfahren mit einzubeziehen und abhängig von den ermittelten Schwingungen der Maschine, bspw. an einer von den Walzen unterschiedlichen Stelle, die Drehzahl der jeweiligen Walzen jeweils unterschiedlich zu verändern.
  • Die Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und / oder Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere mit Nip bildenden Walzenpaaren, umfasst eine Regeleinheit zur Einflussnahme auf zumindest eine sich drehende Walze, das ausgelegt ist, um die Drehzahl der Walze wiederholt mit der Zeit zu verändern und eine Messeinrichtung zur Ermittlung des Schwingungszustandes der Maschine, insbesondere der Walze, die mit der Regeleinheit gekoppelt ist.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Regeleinheit mit der Messeinrichtung derart gekoppelt ist, dass die Drehzahl bei Ermittlung von aufkommenden und / oder auftretenden Resonanzen im Schwingungszustand verändert wird.
  • Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Regeleinheit mit der Messeinrichtung derart gekoppelt ist, dass die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes erfolgt.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist,
    Fig. 2
    verschiedene Verläufe von Drehzahländerungen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduzierung von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und / oder Verarbeitung einer Materialbahn. In der Figur 1 ist ein durch Walzen 2 und 3 gebildetes Walzenpaar zu erkennen, welches einen Nip 4 zwischen sich einschließt. Das Walzenpaar 2, 3 ist an einer schematisch gezeigten Stuhlung 5 der Maschine angeordnet. Die beiden Walzen 2 und 3 werden jeweils durch eine Antriebseinrichtung 7 bzw. 8 angetrieben. Die beiden Antriebseinrichtungen 7 und 8 werden durch eine Regeleinheit 9 geregelt, welches mit Drehzahlsensoren 10 und 11 kommuniziert, die jeweils mit einer der Walzen 2 und 3 wechselwirken.
  • Die Vorrichtung 1 weist eine Messeinrichtung 6 zur Ermittlung des Schwingungszustandes der Maschine, insbesondere der Walzen 2 und 3 und der Stuhlung 5 auf.
  • Bei den beiden Walzen 2 und 3 wird deren Schwingungszustand aus der Leistungsaufnahme der Antriebe 7 und 8 ermittelt, wobei aus einer periodischen Änderung der Leistungsaufnahme der beiden Antriebe 7 und 8 auf den Beginn einer Resonanzaufschwingung geschlossen werden kann. Zusätzlich, dies ist im vorliegenden Fall optional, kann der Schwingungszustand der Maschine mittels eines an der Stuhlung 5 angebrachten Vibrationssensors 12 ermittelt werden.
  • Erfindungsgemäß wird zur Reduzierung der Schwingungen die Drehzahl der beiden Walzen 2 und 3 wiederholt mit der Zeit verändert. Dies geschieht in der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform durch zeitliche Änderung der Leistungsabgabe der Regeleinheit 9 an die beiden Antriebe 7 und 8, wobei die hierdurch erreichte Drehzahl durch die beiden Drehzahlsensoren 10 und 11 überwacht wird.
  • Die Messeinrichtung 6 ist mit der Regeleinheit 9 derart gekoppelt, dass die Drehzahl der beiden Walzen 2 und 3 bei Ermittlung von aufkommenden und / oder auftretenden Resonanzen im Schwingungszustand der Walzen 2 und 3 und der Stuhlung 5 verändert wird. D.h. im vorliegenden Fall findet eine Veränderung der Drehzahl der beiden Walzen 2 und 3 durch die Regeleinheit 9 immer dann statt, wenn der von der Messeinrichtung 6 ermittelte Schwingungszustand auf eine Resonanz oder auf eine sich anbahnende Resonanz schließen lässt.
  • Alternativ dazu könnte die Drehzahl der Walzen 2 und 3 unabhängig von der Ermittlung von Resonanz im Schwingungszustandes zeitlich derart verändert werden, dass nicht genügend Energie in die Walze zur Erzeugung von Resonanz eingekoppelt wird.
  • Zusätzlich sind die Regeleinheit 9 und die Messeinrichtung 6 derart gekoppelt, dass die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes erfolgt.
  • Alternativ dazu könnte auch die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl stochastisch und / oder chaotisch erfolgen.
  • Bei dem in der Figur 1 dargestellten Walzenpaar 2 und 3 kann es sich bspw. um ein Walzenpaar in einer Presse oder in einer Leimpresse oder in einer Offsetpresse oder in einem Glättwerk oder in einem Kalander oder in einem Superkalander handeln.
  • Handelt es sich bspw. um Kalander, so ist das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auf die Regelung von 10 oder mehr Walzen, wie bspw. bei einem 10 Nip Kalander ausdehnbar ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
  • In Figur 2 sind verschiedene Verläufe von Drehzahländerungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das ursprüngliche Leistungsabgabesignal wird jeweils mit einem Korrektursignal beaufschlagt, so dass von der Regeleinheit 9 an die Antriebe 7 und 8 eine Leistungsabgabe derart erfolgt, dass die beiden Walzen 2 und 3 einen der beiden in den Figuren 2a oder 2b dargestellten Drehzahlverläufe aufweisen. Der Einfachheit halber ist die ursprüngliche Drehzahl als über die Zeit gleich bleibend angenommen und erstreckt sich mit einem Wert ñ bezeichnet entlang der Zeitachse der Figuren 2a, 2b und 2c.
  • Der in der Figur 2a dargestellte sinusförmige zeitliche Drehzahlverlauf wird durch ein sinusförmiges Korrektursig nal generiert, wobei sich auch die Amplitude und die Frequenz der sinusförmigen Drehzahländerung zeitlich verändert. Wie bereits erläutert, erfolgt die Größe der Veränderung der Drehzahl (hier: Amplitude) und die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl (hier: Frequenz) unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes. Des weiteren erkennt man, dass zumindest im zeitlich anfänglichen Drehzahlverlauf der Figur 2a sich die Drehzahl bezüglich der ursprünglichen Ausgangsdrehzahl erhöht und reduziert. Erfindungsgemäß wird die Drehzahl auch, wie mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, für eine längere Zeit auf einem Plateau konstant gehalten, falls keine Energieeinkopplung erfolgt.
  • Bei dem in der Figur 2b dargestellten zeitlichen Drehzahlverlauf handelt es sich um einen sägezahnförmigen Verlauf. Der Drehzahlverlauf wird durch ein sägezahnförmiges Korrektursignal generiert, mit welchem das ursprüngliche Ausgangssignal, analog zu Figur 2a, beaufschlagt wird. Im vorliegenden Fall werden die Amplitude und die Frequenz der sägezahnförmigen Drehzahländerung zeitlich verändert.
  • Die Figur 2c zeigt einen weiteren möglichen zeitlichen Drehzahlverlauf, bei dem sich die Drehzahl plateauförmig, d.h. von einem konstanten Drehzahlniveau zu einem anderen konstanten Drehzahlniveau ändert. Die Änderung kann hierbei sprungartig oder in Form einer flachen oder steilen Drehzahländerungsrampe erfolgen. Ein plateauförmiger Drehzahlverlauf kann bspw. dann erreicht werden, wenn die Größe der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes erfolgt, so dass eine neue Drehzahl gefunden wird deren Niveau möglichst lange gehalten werden kann.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und / oder Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere mit Nip bildenden Walzenpaaren, bei dem geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der Schwingungen durch Einwirkung auf zumindest eine sich drehende Walze durchgeführt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die geeigneten Maßnahmen umfassen, dass die Drehzahl der Walze wiederholt mit der Zeit verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schwingungszustand der Maschine, insbesondere der Walze ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schwingungszustand der Walze aus der Leistungsaufnahme des Antriebs der Walze und / oder mittels Weg- und / oder Geschwindigkeits- und /oder Beschleunigungssensoren ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehzahl bei Ermittlung von aufkommenden und / oder auftretenden Resonanzen im Schwingungszustand verändert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehzahl der Walze ohne Ermittlung des Schwingungszustandes zeitlich derart verändert wird, dass nicht genügend Energie in die Walze zur Erzeugung von Resonanz eingekoppelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehzahl bezüglich einer Ausgangsdrehzahl erhöht und / oder reduziert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl stochastisch und / oder chaotisch erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Drehzahl zeitlich plateauförmig verändert.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehzahl von einem Plateau auf ein anderes Plateau springt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Drehzahl zeitlich periodisch verändert.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Drehzahl sägezahnförmig oder sinusförmig verändert.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Amplitude und / oder die Frequenz der sinus- bzw. sägezahnförmigen Drehzahländerung zeitlich verändert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehzahl von zumindest zwei zumindest einen Nip bildenden Walzen verändert wird.
  15. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche beim Betreiben von Nip bildenden Walzenanordnungen, insbesondere zumindest einer Presse und / oder einer Leimpresse und / oder einer Offsetpresse und / oder einem Glättwerken und / oder einem Kalander und /oder einem Superkalander.
  16. Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und / oder Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere mit Nip bildenden Walzenpaaren, mit einem Regelsystem zur Einflussnahme auf zumindest eine sich drehende Walze,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch das Regelsystem die Drehzahl der Walze wiederholt mit der Zeit veränderbar ist und dass eine Messeinrichtung zur Ermittlung des Schwingungszustandes der Maschine, insbesondere der Walze, vorgesehen ist, die mit dem Regelsystem gekoppelt ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Regelsystem mit der Messeinrichtung derart gekoppelt ist, dass die Drehzahl bei Ermittlung von aufkommenden und / oder auftretenden Resonanzen im Schwingungszustand verändert wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Regelsystem mit der Messeinrichtung derart gekoppelt ist, dass die Größe der Veränderung der Drehzahl und / oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes erfolgt.
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