JP2000517404A - シャフト、軸あるいは他の担持体の撓みを可変する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 両方の端部で二つの支持部により形成された支持対の各々で支持されるシャフト、軸または他の担持体の撓みを可変する方法と装置にあって、担持体は自重のために、および／または付加的な荷重を加えることにより、および／または支持部に負荷力を加えることにより撓みを生じる。これ等の支持部には撓みに逆らう曲げ反力が導入される。この曲げ反力は担持体の重量、および／または付加的な荷重、および／または負荷力から導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】 シャフト、軸あるいは他の担持体の撓みを可変する方法と装置 この発明は、担持体が自重のため、および／または付加的な荷重を受けて、お よび／または支持部に負荷力を受けて撓みを生じ、支持部に撓みに逆らう曲げ反 力を導き、二つの支持部で形成された二つの支持対の両端のところで支持されて いるシャフト、軸、他の担持体の撓みを可変する方法にに関する。この方法を実 施するのに適した装置も提示する。この発明は、担持体が撓みを生じ、この撓み が少なくとも乱れとなり、作業結果に不利な作用を与えるところであればどこに でも利用できる。担持体の撓みの可変、つまり調整過程の意味で撓みを防止する ような方法が明示されている。この担持体には全く異なった構成がある。静止し た担持体、つまり梁が問題になる。しかし、有利な応用分野は回転駆動されるあ るいは回転する担持体、特にトルク伝達用のシャフトや、横方向の力を受け止め るために使用される軸である。この発明の有利な応用分野は熱間圧延機や冷間圧 延機、金属板曲け機械、製紙機械、ローラ切断機、艶出し機や類似の装置にある 。ローラを用いて行われる平面状の支持材料の上にペースト状の物質を塗布する 場合でも、この発明を利用できる。 冒頭に述べた種類の方法および装置は、ドイツ特許出願公開第44 39 908号明 細書により周知である。担持体としては、軸受接続短管の上に支承されたコイル ・シャフトが使用されている。このコイル・シャフトには軌跡状の材料を巻き付 けて一つのコイルにされている。コイルの直径が大きくなると、コイルに付加的 な荷重や重量がコイル・シャフトの撓みを与える。このコイル・シャフトは、両 端で二つの支持部で形成された支持対の各々により支持されている。この支持対 の支持部はいずれも軸受として形成されている。片側の両方の軸受は一つのフレ ームにより互いに重なって支持されている。このフレーム内には動作シリンダの 形の補償装置が接続されている。それ故、このフレームはそれ自体で移動可能に 形成されている。動作シリンダは二つの軸受の一方に係合し、軸受が係合する支 持部に制御力を導入する。その場合、他方の軸受には対応する反力が生じる。両 方の力はコイル・シャフトの撓みとは逆向きの反曲げモーメントを発生する。動 作シリンダによりコイル・シャフトに働く制御力を調整するため、計算ユニット 、制御導線および制御回路を備えた制御装置が使用されるので、全体として補償 装置を提供できる。この補償装置はかなり複雑な構造であり、動作シリンダを介 して作用する特別な力の源を準備する必要がある。制御・調整装置の構成および その動作に応じて、コイルの付加的な荷重により、および／または負荷力により コイル・シャフトに加わる曲げ負荷力は、シャフトの両端に加わる反曲力により 少なくとも一部補償される。 更に、シャフトの撓みの難点を排除するため、ローラを反らすことが知られて いる。ローラはボール状に形成され、ローラの直径はローラの中心に向けて動作 時にローラの撓みより二倍の値だけ大きく選択されている。この処置は有効であ るが、他方で押圧力も加工すべき材料の材料特性も実質上変えない相当狭い動作 範囲でのみローラを動作させることが前提となる。これに反して、異なった動作 条件を考慮する必要がる場合には、各動作範囲に対して個別に反らしたローラを 作製し、次いでこれを交換することも知られている。この方法は、一方で正確な 反りを与えるのが困難であるため、また他方で改造時間が必要であるため、正に コストが嵩む。 雑誌、液体、1978年6月の第31-37頁の“Hydrostatishce Largerung in Papier maschinen”（製紙機械の流体静力学的な支承），Volz/Voetsch社には、シャフ トの軸方向にずらして互いに間隔を設けて配置された流体静力学軸受が図示され 説明されている。ここでは、特に製紙機械で重たいローラの撓みをなくする部分 的な反力を与えるためそれに合わせて個々にも印加される油圧個別支持部が示さ れ説明されている。多数の支持位置でのこのような流体静力学的な支承における 装置上および制御技術上の経費は非常に大きい。 この発明の課題は、シャフト、軸、あるいは他の担持体の撓みを可変する方法 、つまりシャフト、軸、あるいは他の担持体の撓みを無くし、複雑な制御装置を 必要としない、相反制御の可能性を提示することにある。簡単に構成することが でき、その限りでは異なった使用例に対してコスト上望ましく使用でき、上記の 方法を実施するのに適した装置も提示することにある。 この発明によれば、上記の課題は、冒頭の述べた種類の方法にあって、曲げ反 力を担持体の重量、および／または付加的な荷重および／または負荷力から導く ことにより達成されている。 この発明は、外部で発生した制御力を曲げ反力として導入するのでなく、担持 体の撓みから生じ、それにより担持体の撓みとは反対向きの反曲げモーメントを 与える重量および／または負荷および／または負荷力から曲げ反力を導く発想に 基づく。曲げ反力としては、直接上記の力を使用する。曲げ反力は撓みの原因と なる加わった力の総和で形成される。従って、同時に負荷および／または負荷力 と共にその時の曲げ反力も変わり、言わば自動的に合うので、高価な制御・調節 装置が不要になる利点が得られる。曲げ反力として導入される力は、例外的な場 合、故意に撓みをただ部分的に補償したり、過補償するためにも可変できる。曲 げ反力は直接または間接的に担持体のその時の負荷から導かれ、固有なエネルギ 源や固有な力伝達体を必要としない。曲げ反力の大きさは担持体に作用している 負荷および／または負荷力に直接依存しているので、負荷および／または負荷力 の差を取る時の担持体の撓みを除去する制御あるいは調節は不要である。これは 、非対称の負荷および／または負荷力でも、つまり担持体の両端に作用する力が 異なっていても当てはまる。 両方の支持部で各支持対の支持部に対して間隔を設けて負荷力を導入できる可 能性が生じる。この軸方向の間隔により変換が有利に利用される。負荷力を加え るだけでなく、同時に反曲げモーメントも加える。力作用個所の相対的な間隔に より、負荷力から曲げ反力が生じる。 上記の方法を実施する装置は、この発明により、担持体の各端部のところでそ れぞれ一つの剛性のフレームを設け、この剛性のフレームに各一つの支持対があ り、負荷力を導入する各一つの作用個所、あるいは重要および／または付加的な 荷重および／または負荷力から生じる全体の力を支持部で受け止める各一つの作 用個所がある点に特徴がある。この装置の重要な構成要素は剛性のフレームであ り、このフレームが何れの場合でも担持体の各端部のところの端に設けてあり、 担持体の端部に支承されている。このフレームはそれ以外に支持されていない。 このフレームは負荷力を導入するため、あるいは担持体の重量、場合によって生 じる支持負荷もしくはそれ以外の負荷から生じる全体の力を受け止める働きをす る。従って、同時に全体の力が変わった時に自動的に整合することが保証される 。 負荷力を導入する作用個所は支持対に対して軸方向の間隔を保って配置されて いる。従って、負荷力は担持体の撓みとは反対向きの反曲げモーメントに変換さ れる。シャフトあるいは軸として形成された担持体を載置するため、支持対は間 隔を設けた配置された二つの軸受として形成されている。これは、二つの軸受が シャフトまたは軸を受け止め、他方で通常負荷力だけの加わっている剛性のフレ ームに収納されていることを意味する。 両方の支持部の間あるいは各支持対の軸受の間の軸間隔は可変調整できる。こ れは、例えば小さな負荷力を与え、それにもかかわらず、変換によりシャフトの 撓みの除去に足りる充分な反曲げモーメントを与えるために有効である。その場 合、両方の支持部の一方あるいは各支持対の軸受の一方を固定軸受とし、他方を 取り外し可能な軸受として形成すると。この取り外し可能な軸受を固定軸受と負 荷力を導入する作用個所との間に配置すると効果的である。 フレームに負荷力を導入する作用個所を軸方向に可変調整できることも可能で ある。これにより、曲げ反力あるいは反曲げモーメントの大きさを簡単に合わせ ることができる。フレームに負荷力を導入する作用個所も軸受として形成できる 。軸受として形成する利点は、負荷力の力の向きも空間内で可変でき、その限り でも反曲げモーメントを与えて自動的に整合させることができる点にある。この ような例は、例えば二つのローラが互いに押圧し、これ等のローラの軸が水平に 隣接配置されている場合に生じる。空間内の負荷力の力の向きは装置を運転して いる間にも変わる。この場合でも自動的な整合が行われる。 軸受を可変調整するため、機械的、電気的あるいは液体操作される手段が設け てある。特に油圧または空圧で動作するシリンダはそのような手段として使用で きる。この場合に大切なことは、軸受の可変調整だけで、負荷力を一般的に与え ることではない。 好適実施例に基づき、この発明を更に説明し記載する。ここに示すのは、 図１， 負荷力を受ける剛性の基礎の上の担持体の基本的な負荷状況、 図２， 図１の初期状況であるが、負荷力は剛性の基礎の外で加わる説明、 図３， 負荷力が更に外で加わる初期状況、 図４， 第一実施例での原理的な装置、 図５， 装置の他の原理的な実施例、 図６， 幾分具体的な実施態様、 図７， 調節可能な軸受を伴う他の実施例、 図８， 線負荷を伴う二つの支持部上の担持体に負荷を加えた時の基本的な初 期状況、 図９， そのような負荷状況に対するこの発明の応用、 図１０，図６に似た原理図、 図１１，軸受領域のところでのシャフトあるいは軸の片側の構造上の構成の可 能性の図面、 図１２，圧延機のローラ対に対するこの発明の二重応用、 を示す。 図１には、ローラとして形成された担持体２が自重で載っている剛性の基礎１ が示してある。担持体２は負荷力３と４により自重に加えてこの剛性の基礎１に 押圧される。負荷３と４はこの剛体の基礎１で形成される領域内で担持体２に作 用するので、剛体の基礎１と担持体２の間の線圧力は全領域にわたり一定である 。この場合には、担持体２の撓みの問題は生じない。 図２は、図１と似た状況を示すが、ここでは負荷力３と４が剛性の基礎１で支 持されている担持体２の領域の外に加わる。この結果は、担持体２が上に向けて 撓むとこになる。負荷力３と４が図３から分かるように、剛性の基礎１の外にも っと移動すると、この撓みは増加する。 図４は、先に図２と図３で示したような組込状況におけるこの発明による方法 で原理的な応用や力の作用を示す。重要な部材として、担持体２の各々側部に一 つの剛性のフレーム５が設けてある。各剛性のフレーム５が担持体２の片側でこ の担持体に支承されている。このため、各剛性のフレームには二つの支持部６と ７があり、両者は一緒になり支持対を（担持体２の各側に）与える。両方の剛性 のフレーム５は担持体２のところで支承されるだけで、それ故に他の個所で支持 されない。負荷力３と４は、図示するように、剛体のフレームに作用を及ぼす。 その場合、負荷力３と４は軸方向に移動するように支持部６と７に導入される。 各負荷力３または４は支持部６と７のところに反力を誘起する。この反力はシャ フトの撓みをなくするような向きの反曲げモーメントを発生する。これは、負荷 力の大きさが変われば、あるいは一方の側の負荷力３が他方の側の負荷力４より 大きいか少ないなら、上記のことは当てはまる。負荷力３と４が変わると、言わ ば自動的な制御が行われるので、その都度、担持体２の望ましくない撓みが除去 される。図４と図５の比較が示すように、負荷力３と４が剛性の基礎１の内であ るいは外で各フレーム５に作用するかに無関係に意図する作用が生じる。 図６は、多構造の実施態様を示す。各剛体のフレーム５は、ここでは、各側で 担持体２の端部を波形に取り巻く言わばハウジングを形成する。支持部６と７は 軸受として形成されているので、担持体２の軸に垂直な任意の方向に力が作用す る。その結果、付加的な力３と４も異なった作用方向に加わる。負荷３と４の作 用線はその時の応用例に依存する。 図７は、図６の装置を発展させたものを示す。ここでは、二重矢印８の方向に 、つまり担持体２の軸の方向に支持部６を移動させることができる。これにより 、支持部６と７の間の軸方向の間隔および負荷力３または４を導入する印加位置 に対する軸方向の間隔が変わる。これは、各負荷力３または４をその大きさで各 支持部６と７に配分させることを変える。この全作用、つまり基礎１への線形あ るいは非線形の線圧力が不変に得られる。つまり、担持体の撓みを可変するため 更に力を加える必要はない。 図８は、二つの支持部９と１０の上に回転しないように形成された担持体２を 示す。担持体２には線負荷１１が加わるので、図８から分かるように、この発明 を使用しなくても、担持体２は撓みを示す。 図９は、線負荷１１を伴う回転しないように形成されたこのような担持体２に 対するこの発明の応用を示す。ここでも、担持体２の各側部には、二つの固定フ レーム５が設けてある。剛性のフレーム５の各々には担持体２に端部で嵌まる二 つの支持部６と７がある。フレーム５の各々は支持部９または１０に支承されて いるので、負荷から成る支承力はこの支持部９または１０のところでフレームに 伝達される。負荷力であるこの支承力は担持体２の重量と線負荷１１から直接生 じる。 図１０は、図６の装置の原理的な説明をもう一度示す。負荷力３と４は軸方向 に間隔を保ってフレーム５の支持部６と７に作用することが分かる。 図１１は、図６と図１０の装置の左端の構造を示す。負荷３は剛性のフレーム ５の見える位置に加わる。支持部６は移動可能な脱着軸受として形成されている が、支持部７は固定軸受として作用する。フレーム５にはスリーブ１２が設けて ある。このスリーブは、簡単のため、シャフト状に形成された担持体２の端片状 の端部（図示せず）で移動できる。支持部６と７の軸受は球面ローラ軸受として 形成されている。調節リング１３によりバネ１４の力に逆らって、支持部７に対 する支持部６の軸方向の位置、および負荷力３を導入する印加点を可変できる。 支持部６と７は軸受として図示するように気密にされている。 図１２は、互いに突き合わせてローラとして形成された二つの担持体２の場合 にこの発明を二重に利用することをもう一度原理的に示す。各担持体２の端部に は、それぞれ図１１に示すような軸受部材が挿入されている。全体の装置は、図 示のように、地面に支持されている。上部の軸受部材により負荷力３と４が作用 する。反力として同じ大きさの力が下部の担持体２に加わる。こうして、両方の 担持体２の撓みが除去されることになる。 参照符号のリスト １−基礎 １１−線負荷 ２−担持体 １２−スリーブ ３−負荷力 １３−調節リング ４−負荷力 １４−バネ ５−フレーム ６−支持部 ７−支持部 ８−二重矢印 ９−支持部 １０−支持部

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１１月３０日（１９９８．１１．３０） 【補正内容】 請求の範囲 1. 担持体が、自重のために、および／または付加的な荷重を受けて、および／ または支持部に負荷力を受けて撓みを生じ、撓みに逆らう曲げ反力を支持部 に導き、二つの支持部で形成される支持対の各々の両端のところで支持され た担持体、例えばシャフトまたは軸の撓みを可変する方法において、担持体 の重量や、場合によって、付加的な荷重および／または負荷力から導かれる 曲げ反力を支持部に直接導入することを特徴とする方法。 2. 負荷力は各支持対の支持部に対して間隔を置いて両方の支持部に導入される ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 3. 両端のところで各支持対（６，７）に支持されている担持体（２）を用いて 請求項１または２の方法を実施する装置において、担持体（２）の各端部の ところに各一つの剛体のフレーム（５）を備え、このフレームが各一つの支 持対（６，７）を受入れ、負荷力（３または４）を導入する各一つの作用個 所、あるいは重量および／または付加的な荷重および／または負荷力（３ま たは４）から生じる曲げ反力を受け止める各一つの作用個所を支持部（９， １０）を有することを特徴とする装置。 4. 負荷力（３または４）を導入する作用個所は支持対（６，７）に対して軸方 向の間隔を持って配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。 5. シャフトあるいは軸として形成された担持体（２）を支承するため、支持対

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 担持体が、自重のために、および／または付加的な荷重を受けて、および／ または支持部に負荷力を受けて撓みを生じ、撓みに逆らう曲げ反力を支持部 に導き、二つの支持部で形成される支持対の各々の両端のところで支持され たシャフト、軸あるいは他の担持体の撓みを可変する方法において、曲け反 力を担持体の重量、および／または付加的な荷重、および／または負荷力か ら導くことを特徴とする方法。 2. 負荷力は各支持対の支持部に対して間隔を置いて両方の支持部に導入される ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 3. 両端のところで各支持対（６，７）に支持されている担持体（２）を用いて 請求項１または２の方法を実施する装置において、担持体（２）の各端部の ところに各一つの剛体のフレーム（５）を備え、このフレームが各一つの支 持対（６，７）を受入れ、負荷力（３または４）を導入する各一つの作用個 所、あるいは重量および／または付加的な荷重および／または負荷力（３ま たは４）から生じる全体の力を受け止める各一つの作用個所を支持部（９， １０）を有することを特徴とする装置。 4. 負荷力（３または４）を導入する作用個所は支持対（６，７）に対して軸方 向の間隔を持って配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。 5. シャフトあるいは軸として形成された担持体（２）を支承するため、支持対 （６，７）は間隔を保って配置された二つの軸受として形成されていること を特徴とする請求項３または４に記載の装置。 6. 両方の支持部（６，７）の間、あるいは各支持対の軸受の間の軸方向の間隔 は可変調整できることを特徴とする請求項３〜５の１項に記載の装置。 7. 各支持対の両方の支持部（６，７）あるいは軸受の一方が固定軸受として、 また他方が着脱可能な軸受として形成されていることを特徴とする請求項６ に記載の装置。 8. 負荷力（３または４）に導入する作用個所はフレーム（５）で軸方向に可変 調整できることを特徴とする請求項３に記載の装置。 9. 負荷力（３または４）に導入する作用個所はフレーム（５）で軸受として形 成されていることを特徴とする請求項３または８に記載の装置。 10．軸受を可変調整するため、機械的、電気的あるいは流体制御される手段が設 けてあることを特徴とする請求項６または８に記載の装置。