JP2008530401A - 抄紙機若しくは板紙抄紙機用基礎構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置（１０）を支持するための抄紙機若しくは板紙抄紙機又はその類のための基礎構造に関する。本基礎構造は、フレーム（１５）を含み、フレーム（１５）は、フレーム（１５）と関連して支持されるロール（１１）のような手段を備える。前記部品若しくは装置（１０）は、建物（３０）上に支持される。本発明によれば、前記部品若しくは装置（１０）は、固体の大質量のベース（２０）上に支持される。前記ベース（２０）は、移動カップリング（２１）により建物の基礎上に支持される。

Description

本発明は、請求項１の冒頭部に記載の抄紙機若しくは板紙抄紙機又はその類のための基礎構造に関する。

特に抄紙機若しくは板紙抄紙機における、繊維ウェブマシンは、例えば、カレンダのような、紙ウェブの表面を光沢化及び平滑化するために必要とされる仕上げ装置といった異なる部品若しくは装置を含む。ウェブの意図した将来の用途やウェブに望まれる表面品質に依存して、多くの種類の抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置、例えばカレンダが存在する。抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置、例えばカレンダの、性能の観点から、建物上の支持、特に地下での支持は、動的にも静的にもできるだけ安定していることが重要である。この点、動的な安定性は、外乱の動的な励振が地盤を通過せず地盤の減衰特性が安定していることを意味し、静的な安定性は、地盤がその形状を維持しつつ付加された荷重を受け持つことを意味する。先行技術のアプリケーションにおいて、１つの大きな問題は、望ましくない若しくは未知の地盤状況により基礎を十分に安定化させることである。不安定な支持は、問題を引き起こし、とりわけ、外乱の振動が運転状況で生じ、支持の位置の永久的な変化が生じうることである。

先行技術の抄紙機若しくは板紙抄紙機での１つの問題は、異なる部品若しくは装置が同一の基礎に指示されるとき、部品若しくは装置の振動が振動の相互作用を引き起こし、これにより、全体のマシンの周期的若しくはカオス的振動挙動がもたらされうる。

先行技術に関して、特許文献１は、紙若しくはその類の材料のウェブ用のカレンダ組立体を開示し、このカレンダは、底部が支持されたフレームを含み、フレームには、少なくとも５つのロールが搭載され、これらのロールは、ロール間にニップを形成し、フレームに略平行に延びる同一面内にある軸を有し、この共通の面は、水平方向に対して角度をなし、フレームは、下側の支持表面に加えて、上側の支持表面を有し、これにより、建物に取り付けられる下側の支持表面上及び建物に取り付けられる上側の支持表面上に、支持されることができる。しかし、この先行技術の構造では、カレンダの取り付けが動的及び静的に固定されているので、望ましくない若しくは未知の地盤状況から生ずるカレンダ時の上述の問題点を解決することが不能である。

先行技術で知られているように、例えば２０Ｈｚの振動数での振動は、抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置のベースで生じ、マルチロールカレンダのような、高い構造におけるかかる振動は、構造の早期の疲労を引き起こし、最悪の場合、プロセスがイラン及び構造の破損を引き起こす。先行技術で知られているように、典型的には７Ｈｚから９Ｈｚの所望の周波数に調整される、抄紙機若しくは板紙抄紙機における高い構造を有する部品若しくは装置の上側部分に受動ダンパを搭載することによって、この問題を解決しようとする試みがなされている。この構成を用いて、抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置自体における上述の周波数のマシン方向の鉛直振動を制御する試みがなされているが、全体として振動を制御することが可能となっていない。

地盤及び基礎を望ましくすることは高いコストを必要とする。マシン速度が増加するに連れて、基礎にマシンを取り付ける従来のモードにおける基礎に対する要求は、更に、構築コストを増加する。
欧州特許第０９７２８７９号

本発明の１つの目的は、先行技術で知られている構造の欠点を無くし若しくは少なくとも最小化することができる基礎構造であって、抄紙機若しくは板紙抄紙機のような、繊維ウェブマシン用の基礎構造を提供することである。本発明の目的は、動的及び静的に十分安定な支持における望ましくない若しくは未知の地盤状況に関連する問題を無くし若しくは少なくとも最小化することができる基礎構造であって、抄紙機又は板紙抄紙機若しくはその類用の基礎構造を提供することである。

本発明の１つの目的は、また、全体としての振動を考慮に入れる基礎構造を提供することである。

本発明の１つの目的は、部品若しくは装置自体の振動の制御をコスト効率がよく構造的に簡易な態様で可能とする基礎構造を提供することである。

上述及び後にでてくる目的を達成する観点から、本発明による抄紙機又は板紙抄紙機若しくはその類用の基礎構造は、主に、請求項１の特徴部に記載されることにより特徴付けられる。

本発明による抄紙機又は板紙抄紙機若しくはその類用の基礎構造は、基礎が大質量の固体のベース、例えばコンクリートスラブ上に作成されて、達成される。大質量のベースは、好ましくは、その材料組成において減衰材料を含むことができる強化コンクリートであり、その重量は、地盤の静的許容支持荷重に依存して、例えば、部品若しくは装置、例えば抄紙機又は板紙抄紙機若しくはその類のカレンダの２倍である。大質量のベースは、抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置に対する静止質量を形成し、静止質量自体は、励振を含まない。ベースは、移動カップリングにより建物の基礎上に支持される。移動カップリングは、水平及び鉛直方向の移動を可能とし、静的なアライメントは、油圧アクチュエータにより鉛直方向に制御可能な要素を用いて生ずる。移動カップリングは、不均一な沈下のような、変化が基礎に生じても、抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置が所望の位置に維持されることを可能とする。本発明で用いられる動的な減衰の制御は、カレンダのような、抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置の振動の同定、及び、粘性ダンパの摩擦特性の変化を用いたかかる振動の最小化に基づく。本発明に関連して用いられる弾性要素及び減衰要素の動的特性は、制御され、カレンダの振動を減衰するように制御可能である。

本発明の１つの効果的なアプリケーションによれば、例えば抄紙機又は板紙抄紙機である繊維ウェブマシンの異なる部品若しくは装置は、それぞれ若しくは所望のものが、本発明により自身の別の基礎上に設けられ、これにより、異なる部品若しくは装置の振動の考えられうる相互干渉を無くすことが可能となる。

本発明に関して、大質量のベース、即ち基礎スラブの角に配置される典型的には４つ、少なくとも３つの下方マウンチングダンパシリンダを含む下方マウンチングダンパが、効果的に用いられる。スラブは、マシンアライメントがなされたときに下方マウンチングダンパのシリンダにより機械的にロックされる。下方マウンチングダンパのシリンダの下方若しくは上部には、運転状況での動作が過臨界範囲内になるように調整された弾性率の弾性要素が存在する。弾性要素は、金属であることができ、若しくは、エラストマ含有及びガス含有弾性要素であることができ、従って、弾性率は、ガスの圧力により変化されることができる。下方マウンチングダンパ構成は、走行速度及び測定された動的な動きを最小化するために制御される可変の粘弾性のエネルギ散逸ダンパを含む。

本発明に関して、沈下は、油圧アクチュエータにより効果的に補正され、カレンダのような、抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置は、その元の搭載位置を達成する。位置が達成されたとき、シリンダは機械的にロックされる。従来のレベリング測定が位置設定のために用いられる。静的な位置は、例えばレーザーセンサ構成により、監視される。

本発明に関して、全体の振動の制御は、効果的な態様で改善され、特に、マシン（カレンダ）自身の動作から発生する振動の制御は、ベースに半能動マスダンパを設けることにより改善され、これにより、抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置の自励水平及び鉛直振動も制御下にされることができ、振動は、全体的な態様で制御下にされることができる。

本発明に関して、可変の剛性Ｋを備える半能動マスダンパがベースに搭載され、マスダンパの可変の剛性は、典型的には、空気ばね要素により生成される。マスダンパの動作は、弾性及び減衰構成の支持上に配置されるマスが、その共振周波数で、そのベースにおいて同一周波数で生ずる励振と反対の位相で振動するという、とりわけ知られた事実に基づく。弾性−減衰−マスシステムの共振周波数は、簡易化され、次のように求められる。

ここで、Ｋは、剛性（バネ定数）（ｋｇ／ｓ^２）、ｍは、振動するマス（ｋｇ）である。

減衰は、半能動マスダンパの共振動きが生ずるように適度に小さいだろうが、ダンパ装置が壊れないほど十分となるだろう。

ベースを妨げる振動は、減衰要素内の放散熱に変換される。

横置き型構成では、上記の式は次のように書ける。

ここで、ｇは重力加速度であり（ｍ／ｓ^２）、ｓは、バネにおいてマスｍにより生ずる圧縮量（ｍ）である。

この場合、共振周波数の調整が、圧縮量ｓを調整することによって生ずる。

鉛直方向の減衰では、第１の式及び重力を無くす低摩擦懸架構成が適用される。調整バネと並列に予歪を与えた受動バネを搭載することも可能である。本発明による基礎設計は、基礎の移動カップリングにより振動を制御するのが容易になるのに加えて、問題のある土壤に出くわしたときに低い地盤構成コストで対処することが可能となるので、多くの効果をもたらす。従って、本発明は、とりわけ、より迅速で簡易な建物の基礎構築を達成することを可能とする。更に、抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置は、容易に新たな位置に移動されることができ、従って、新たな搭載位置での地盤が従前の位置での地盤と異なるときに特に利点が達成される。

これより、本発明は、添付図面を参照して詳説されるが、本発明が図面の詳細に狭く限定されることは決して意図されない。

図１に示すように、カレンダ１０は、図示のアプリケーションでは６つのカレンダリングロール１１を含む。カレンダリングニップＮは、カレンダリングロール１１の間に位置する。カレンダリングロール１１は、フレーム１５に取り付けられる。カレンダ１０のフレーム１５の鉛直フレームビーム１６は、ベース２０上に傾斜ビーム１２により支持され、ベース２０は、本発明により大質量のベースとなるよう構成され、その下方に配置された移動カップリングを有し、当該移動カップリングは、弾性要素２２及び減衰要素２３を含む減衰及び高さ調整要素２１を含む。減衰及び高さ調整要素２１は、建物の床３０に固定される。

図２Ａは、本発明による基礎構成の主要特徴を示す概略図であり、減衰及び高さ調整要素２１及び弾性要素２２は、大質量のベース２０の下方に配置され、当該弾性要素は、ガスキャビティ２４を含み、ガスキャビティ２４は、ガスキャビティ２４の圧力を変化させることにより弾性率が変化されるのを可能とする。

図２Ｂは、減衰が磁性流体（Magnetorheological Fluid）２５を用いて実現される構造を示す。参照符号２６は、制御可能な磁石を指し、磁石は、公式Ｂαγに従って減衰し、即ち、磁束密度は、減衰に正比例する。

図２Ｃに示すように、減衰時の圧縮力Ｆは、公式Ｂαγに従って、摩擦減衰に正比例する。

図３は、下方マウンチングダンパの１つのアプリケーションを示す概略図である。下方マウンチングダンパ２１では、典型的には４つ、少なくとも３つのシリンダ２３が、大質量のベース２０、即ち基礎スラブの角に配置される。スラブは、マシンアライメントがなされたとき、下方マウンチングダンパ２１のシリンダ２３により機械的にロックされる。下方マウンチングダンパ２１のシリンダ２３の下方若しくは上部には、運転状況での動作が過臨界範囲内になるように調整された弾性率の弾性要素２２が存在する。弾性要素２２は、金属であることができ、若しくは、エラストマ含有及びガス含有弾性要素であることができ、従って、弾性率は、ガスの圧力により変化されることができる。更に、下方マウンチング構成２１は、走行速度及び測定された動的な動きを最小化するために制御される可変の粘弾性のエネルギ散逸ダンパ３１を含むことができる。その他の流動性物質がガスに代えて用いられてもよい。

図４に示すように、本発明に関して、沈下は、油圧アクチュエータ２３により効果的に補正され、カレンダのような、抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置は、その元の搭載位置を達成する。位置が達成されたとき、シリンダは、ロック装置３３を用いて機械的にロックされる。従来のレベリング測定が位置設定のために用いられる。位置は、例えば、粘性ダンパの摩擦特性における変化を用いて振動を最小化するためにレーザーセンサ構成により監視される。

図５は、本発明に関連して用いられる制御構成の１つのアプリケーションの概略図である。

図６は、基礎により支持された抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置と地盤の間の振動の変位を示す概略グラフであり、システム（系）の主臨界周波数Ｗ_ｃｒは、明らかに動作周波数Ｗ_{running range}未満となるよう調整され、小さい減衰が、カレンダの運転状況が正常であるときに用いられる。システムが、共振領域若しくは臨界周波数未満に至った場合、より大きな減衰が次の式に従って用いられる。

図７に示すように、突発の地盤誘起衝撃（地震）は、減衰要素２１により散逸される、即ち、減衰Δρは、適切な散逸を生成するために制御システム４１により増加される。これに加えて、バネ定数Δｋは、制御システム４１により制御されることができ、これにより、システムの主共振周波数は、より制御可能な領域へと移行されることができる。

図８Ａ及び図８Ｂに示す本発明のアプリケーションでは、可変の剛性Ｋを備える半能動マスダンパ５０がベースに搭載され、マスダンパの可変の剛性は、典型的には、空気ばね要素により生成される。マスダンパ５０の動作は、バネ５１及び減衰構成の支持上に配置されるマス２０が、その共振周波数で、そのベース３０において同一周波数で生ずる励振と反対の位相で振動するという、とりわけ知られた事実に基づく。バネ５１−ダンパ５２−マス２０システムの共振周波数は、簡易化され、次のように求められる。

ここで、Ｋは、剛性（バネ定数）（ｋｇ／ｓ^２）、ｍは、振動するマス（ｋｇ）である。

減衰は、半能動マスダンパの共振動きが生ずることができるように適度に小さいだろうが、ダンパ装置が壊れないほど十分となるだろう。

ベースを妨げる振動は、減衰要素内の放散熱に変換される。

横置き型構成では、上記の式は次のように書ける。

ここで、ｇは重力加速度であり（ｍ／ｓ^２）、ｓは、バネにおいてマスｍにより生ずる圧縮量（ｍ）である。

この場合、共振周波数の調整が、圧縮量ｓを調整することによって生ずる。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、本発明に関連して用いられる半能動マスダンパの１つのアプリケーションでは、調整バネ５０は、エラストマ５１から最も簡易に形成され、流体（＝流動する物質）が充填された室５２を有する。室５２の圧力は、バネユニットの剛性、及び、同時に、その圧縮量、更に、上記の式に基づいて、所望の共振周波数に影響を与えるために用いられる。このバネ構造５０は、散逸する減衰を含む。散逸する減衰は、例えばエアに水を混ぜるといったように、流体の質量を増加させることにより増加されることができる。図では、振動するマス、即ち、本発明による大質量のベースは、参照符号２０で指示され、バネ５０により、床３０若しくはその類の建物の基礎３０に接続される。

以上、本発明は、その好ましい模範的な実施例の幾つかを参照して詳説されたが、本発明がこれらの詳細に狭く限定されることは決して意図されない。

システムのカレンダに関連した本発明による基礎構成の１つのアプリケーションを示す概略図。 本発明による基礎構成に関連して用いられる弾性及び減衰要素構成を示す概略図。 本発明による基礎構成に関連して用いられる弾性及び減衰要素構成を示す概略図。 本発明による基礎構成に関連して用いられる弾性及び減衰要素構成を示す概略図。 本発明に関連して用いられる下方マウンチングダンパの１つのアプリケーションを示す概略図。 本発明に関連して用いられる移動カップリングの１つのアプリケーションを示す概略図。 本発明に関連して用いられる制御構成の１つのアプリケーションの概略図。 基礎により支持された抄紙機又は板紙抄紙機の部品若しくは装置と地盤の間のシステムの周波数変位を示す概略図。 抑圧要素による急な地盤誘起衝撃の散逸に関連した制御回路構成を示す概略図。 水平及び鉛直方向の振動を減衰するために本発明に関連して用いられる半能動マスダンパの１つのアプリケーションを示す概略図。 水平及び鉛直方向の振動を減衰するために本発明に関連して用いられる半能動マスダンパの１つのアプリケーションを示す概略図。

Claims (11)

1. 抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置（１０）を支持するための抄紙機若しくは板紙抄紙機又はその類のための基礎構造であって、
   該部品若しくは装置（１０）は、フレーム（１５）を含み、フレーム（１５）は、フレーム（１５）と関連して支持されるロール（１１）のような手段を備え、該部品若しくは装置（１０）は、建物（３０）上に支持され、
   前記部品若しくは装置（１０）は、固体の大質量のベース（２０）上に支持され、該ベースは、移動カップリング（２１）により建物の基礎上に支持されることを特徴とする、基礎構造。
2. 前記固体のベース（２０）は、コンクリートスラブ、スチール及びコンクリートの組み合わせであり、前記コンクリートスラブは、モノリシックスチールよりも大きい内部減衰を有する、請求項１に記載の基礎構造。
3. 前記移動カップリングは、前記ベース（２０）の減衰及び高さ調整要素（２１）を形成し、前記移動カップリングは、弾性要素及び減衰要素（２２，２３）を含む、請求項１又は２に記載の基礎構造。
4. 前記弾性要素（２２）は、前記高さ調整要素に接続され、前記弾性要素（２２）は、前記抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置（１０）の運転範囲内で動作が過臨界範囲内になるように調整されることができる、請求項３に記載の基礎構造。
5. 半能動マスダンパが、水平及び鉛直方向の振動を減衰するために前記ベース（２０）と関連して配置される、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の基礎構造。
6. 前記減衰要素（２１；５０）の減衰特性は調整可能である、請求項３又は５に記載の基礎構造。
7. 前記弾性要素及び減衰要素（２２，２３）の動的特性は、制御システム（４１）により制御可能である、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の基礎構造。
8. 前記制御システムは、前記抄紙機若しくは板紙抄紙機の部品若しくは装置の変動に関する情報の測定、駆動手段として制御可能なダンパ及び弾性要素、及び、カレンダから測定される変動を最小化する制御アルゴリズムを含む、請求項７に記載の基礎構造。
9. 当該基礎構造と関連して配置される前記装置は、プレス、ドライヤ、塗工装置、カレンダ、スリッタ若しくはリールアップである、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の基礎構造。
10. 前記抄紙機若しくは板紙抄紙機又はその類の異なる部品若しくは装置の少なくとも１つは、別の基礎構造により支持される、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の基礎構造。
11. 前記抄紙機若しくは板紙抄紙機又はその類の異なる部品若しくは装置のそれぞれは、別の基礎構造により支持される、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の基礎構造。

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