JPH01502773A - ローラー - Google Patents

ローラー

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JPH01502773A
JPH01502773A JP62505846A JP50584687A JPH01502773A JP H01502773 A JPH01502773 A JP H01502773A JP 62505846 A JP62505846 A JP 62505846A JP 50584687 A JP50584687 A JP 50584687A JP H01502773 A JPH01502773 A JP H01502773A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ローラー 本発明は、請求の範囲1の前文に記載の特徴を備えた、紙ウェブ、厚紙ウェブ、 織物ウェブ等の製造又は加工機械用のローラーに関する。特殊な取付は物が条件 となって不都合な振動が励起され得るローラーに関している。
抄紙機のプレス部及び平滑処理部におけるそのような振動の問題は既にたびたび 専門の文献によって論述されて来た。
例えば: 1、 西独国公開明細書第3306838号(=米国特許明細書第459844 8号) 2 米国特許明細書第3512475号3、 西独国公開明細書第315100 1号(=米国特許明細書第4514887号) 4、J、B、フィールトン(Wheeldon)及びOr、 R,W、ホイラン ド(Hoyland) 、英国紙板産業連合春期会議(The Br1tish Paper and Board Industry Federation  SpringConference) 1981年3月l1日〜12日、「振動 分析の実際結果(Practical Re5ults of Vibrati onAnalysis) J これら不都合な振動において、二つのローラー間の接触振動が主として問題であ る。従って本発明によるローラーは、通常、対向ローラーと共に、処理されるべ きウェブが通過するプレスギャップを形成する。本発明によるローラーは特にた わみ調整ローラーとして構成可能である。しかしながら本発明は、臨界回転数の 領域で振動しがちな個々のローラー、例えば紙又はフェルト誘導ローラーにも適 用可能である。
刊行物lには振動減衰手段が、いわゆる浮動ローラーの例で記載されている。こ れはたわみ調整ローラーの種々の公知の構成の一つである。固定の中実軸と回転 可能なローラー被筒との間にある環状の中間空間は、二つの縦方向密閉要素によ って、大きさがほぼ等しく機械幅に亘って流体で満たされた半環状の二つの室に 分けられている。(請求の範囲1で「第−室」と定義している)これらの室の一 方は通例正圧の下にあり、水圧支持力を中実軸からローラー被筒に伝達するのに 役立つ。振動減衰手段としてローラー被筒と中実軸との間に、隔離された流体ク ッションが備えられている。理論的考察の結果、その効果が十分でないことが判 明したため、今日まで実際の使用は見送られて来た。
別の公知のたわみ調整ローラーが刊行物2に記載されている。そこでも同様に固 定の中実軸と回転するローラー被筒とが備えられている。この場合には中実軸か らローラー被筒の内側面へ支持力が伝達されるために、半径方向に移動可能な各 一つのピストン上に支持された互いに向かい合った二つのスライドシューが備え られている。
ピストンは夫々中実軸の切欠27の中に案内されている。
両方の切欠には外部から圧力流体を加えることができる。
更にこれらの切欠は下方で幾つかの絞り孔と接続されている。こうして一方の切 欠は請求の範囲lに述べられた「第−室」に、他方の切欠は「第二室」に対応す る。この公知の配置によってもローラー被筒の振動の減衰をもたらすことが図ら れている。しかしながら、その効果は疑わしく思われる。何れにせよ互いに向か い合った二つのシューの高い構成費用は満足できるものではない。この出費は、 ローラーが、刊行物2での備えのように、二つの対向ローラーの間に配設されて いて、これらのローラーの夫々と共にプレスギャップを形成する場合にのみ是認 されている。プレスギャップを一つしか持たない配置のたわみ調整ローラーとし てはこの公知のローラーは適切でないが、それは、両方の「室J27には通常実 質的には等しい圧力が加えられるであろうからである。
刊行物3には、中実軸からローラー被筒への支持力の伝達が、半径方向に移動可 能な軸受は要素8の軸受は面に備えられた静水軸受はポケット18.25によっ て行われるたわみ調整ローラーが記載されている。軸受は要素と中実軸との間に は、外から圧力媒体を加えることが可能で、いわゆる出口流路17又は24を介 して静水軸受はポケット18又は25と結合している圧力空間14又は21があ る。ここでもローラー被筒の振動の減衰が要求される。この目的のために圧力空 間に通じる圧力媒体導管には、弾力的に作用する蓄圧器35が接続されている。
この公知の装置の欠点は、ローラー被筒の内側面と軸受はポケットの縁との間に 絶えず比較的多量の圧力流体が溢流せねばならず、この圧力流体は遺漏流体とし てローラーから除かれ再び戻されねばならないからである。
本発明の課題は、可能な限り僅かな出費で可能な限り効果的なローラー被筒の振 動の減衰が達成できるように、公知のローラーを改良することである。
この課題は請求の範囲1に記載の特徴によって解決される。本発明は、ローラー を貫通する固定の中実軸とこの中実軸の回りを回転するローラー被筒との間に少 なくとも一つの流体で満たされた第−室が備えられていて、この第−室が、運動 エネルギーを摩擦熱に変換することのできる狭窄導管を介して第二室に接続され ている公知のローラー構成仕様から出発している。しかしながら、先行技術とは 異なり本発明によれば、第二室中にある流体は第二の室を部分的に満たすのみで あるために、第二室では流体の体積が任意に調整できる、即ち特に高い速度で変 更できるようになっている。即ち本発明は、特に、減衰されるべき振動のうち、 通常大抵明らかに0.1 mm以下の極めて小さい振幅を有する振動が問題であ り、本発明の特徴によってまさにこの種の振動が特に効果的に減衰せしめられ得 るという認識に基づいている。特に振動状態の発生の段階では振動の振幅は極め て小さい。このことは従来十分に顧慮されなかった。何れにせよ従来の振動減衰 器はより大きな振幅で始めて十分な作用を発揮できるものであった。
本発明によって減衰可能な振動の振動数範囲は約50〜400Hzである。
常に直接中実軸の中又は上に配設される第二室は、最も単純な場合、即ち両室と も大気圧の場合には、空気で満たされた上方の領域が通気・排気導管を介してロ ーラーの自由な周囲に接続されている体積調整槽である(請求の範囲2)。しか しながら第−室には大抵正圧が設定されている。この場合、やはり直接中実軸の 中又は上に配設されている第二室は、弾力的にフレキシブルな蓄圧器として構成 されている(請求の範囲3)。この場合、第二室の流体の圧力には気体クッショ ンの圧力、ばねの力等が対抗している。気体の圧力の高さ又はばねの弾力を特に 変更可能にして、振動の減衰を最適化することができる。この目的のためには更 に、両方の室を相互に接続する狭窄導管の数及び/又は大きさを変えるという可 能性もある。最適な減衰効果を達成するために第二室を一つだけ備える代わりに この種の室を幾つか備えることもできるのは言うまでもない。
狭窄部を流体が流れるときの衝撃は中実軸の重い質量に基づいている。中実軸の たわみ振動の固有振動数はローラー被筒の減衰振動の振動数よりも数倍低い。
第−室と少なくとも一つの第二室との間で実質的に妨げなく流体が交換される可 能性がなければ、第一室中にある圧縮可能でない流体は、単純に、固定の中実軸 を被筒と同じ振動数で一緒に振動させるであろう。その場合は、ローラー被筒と 中実軸の間に固定した結合があることになろう。他方、中実軸とローラー被筒と の間にある第−室が圧縮可能な気体で満たされているならば、ローラー被筒は中 実軸によって実際に影響されずに振動しうるであろう。第−室が圧縮可能な気体 で部分的に満たされている場合、つまり流体で完全に満たされていない場合、又 は第−室と第二室との間に狭窄部がない場合、つまり、狭窄部で流体の摩擦が起 こらない場合にも、振動の減衰は可能でないであろう。
体積の調整に役立つ第二室は中実軸の中又は上に直接備えられていなければなら ないことを再度強調したい。
第二室を、例えば刊行物3による蓄圧器の外部配置に倣ってローラーの外部に配 設すると、中実軸を通って外部へ向かう極めて長い接続用導管が必要となろう。
かかる接続用導管は所望の減衰効果をほぼ完全に無効にしてしまうであろう。何 故なら、導管中にある流体の質量が中実軸とローラー被筒との間に可成りの固定 的な水圧結合を生ぜしめるであろうからである。
気体クッションがある場合、第二室に可撓性の隔壁が備えられているならば減衰 作用は改善される。これによって気体クッションが流体から分離されて、気泡が 狭窄部を越えて第一流体室に達することが回避される(請求の範囲4)。
請求の範囲3又は4による上記の二つの変形では、気体部分を外部に対して気密 に保つようにされている。即ちローラーの作動中気体を補充する必要がない(請 求の範囲5)。
本発明の更に別の構想(請求の範囲6)によれば、第一流体室での圧力の変化に 際し、第二室中の気体の質量が、第二室にある気体の体積がほぼ一定に維持され るように調節されるようになっている。このことは、流体の圧力の上昇に伴って 、第二室の気体の体積が減少することはなく、従って体積調整能力が減少しない という利点を持つ。第二室の気体空間はこの目的のために、中実軸を通る接続導 管を介して外部の気体蓄積器に接続されていて、該気体蓄積器は、第一流体室の 圧力が上昇すると対応する量の気体を接続導管を介して押し出し、第一流体室の 圧力が低下すると対応する量の気体を引き取るように、圧力に依存して制御され 得る。
更に請求の範囲7によれば、狭窄横断面は絞り板としてではなく絞りギャップ又 は絞り孔として構成されている。というのは、絞り板の場合、運動エネルギーを 摩擦熱へ変換する責任を負う差圧は流速の二乗で上昇するが、これに対し絞りギ ャップの場合又は絞り孔の場合は直線的に上昇するからである。即ち、大きな振 幅に対して最適なエネルギー変換の大きさを定めると、絞り板の場合小さい振幅 ではエネルギー変換が無意味になる。反対に小さい振幅に合わせて絞り板の大き さが定められていると大きい振幅ではエネルギーの吸収が極めて僅かになる。
(後者の場合ローラー被筒と中実軸との間にはほぼ固定的な接続が生じる。) 絞りギャップ又は絞り孔を用いてエネルギー変換の大部分を低い流速での壁摩° 擦によって行なわせるならば、絞り板のこの不都合な挙動は回避される。
本発明の極めて単純な好適な構成では、気体体積は、両端が閉ざされ気体で満た されるチューブの形の第二室中に準備されるようになっている(請求の範囲8) 。
同様に単純なこれに変わる構成では必要な気体体積は小さい気泡の形で発砲エラ ストマ一体の中に納められている(請求の範囲9)。
狭窄接続導管の流動抵抗に基づいて中実軸はローラー被筒が振動すると部分的に 一緒に動かされる。(接続導管中の流動横断面が大きすぎるために)中実軸の随 伴運動が、小さすぎる場合即ち被筒の振幅の10%以下の場合には、振動エネル ギーの摩擦熱への変換が極めて著しく低下するため、この状態では減衰効果は最 早十分でない。接続導管の流動横断面が小さすぎるために中実軸の振動の振幅が 被筒の振幅の約90%よりも大きい場合にも、同様のことが言える。この場合も 減衰は最早十分ではないであろう。このことを阻止するために、請求の範囲7の 教示と結びついた請求の範囲IOによれば、主として減衰されるべき振動の振動 数に応じて、第−室と第二室との間の狭窄接続導管の横断面(又はこれらの接続 導管の横断面全部の合計)が、ローラー被筒に作用する支持力を生む第−室の境 界面のo、 o o o s倍乃至0.05倍の値になるように定められている 。浮動ローラーの場合、第−室の前記の境界面はローラー被筒自体の内側面によ って形成される。ローラー被筒の支持部材としてスライドシューを備えたローラ ーの場合は、第−室の前記の境界面はスライドシューのピストンの前面によって 形成される。換言すれば、請求の範囲lOは、狭窄部における、ローラー被筒の 振動の極めて小さい振幅の、流体の比較的大きな流動路への水圧伝動比が、1  : 2000乃至1:20でなければならないことを述べている。
請求の範囲11によれば、本発明の更に別の好適な構成では、中実軸と回転する ローラー被筒との間の中間空間が縦方向密閉縁と前面密閉要素とにより、はぼ大 きさが等しく半環状で液体で満たされた二つの室に分けられている。つまり、二 つの「第−室」がある。ここで第−室の夫々に、少なくとも一つの蓄圧器として 構成された第二室が付設され、(第−室と第二室との間の)接続導管のうちの少 なくとも一つが、狭窄導管として構成されていることが重要である。他方の(半 環状の)室に接続された、付設の一つの(又は幾つかの)第二室への接続導管は 、狭窄部を備えて構成されてもよいし、備えずに構成されてもよい。両方の第− 室のうちの一方が常に完全に流体で満たされているのではないことが顧慮されね ばならない場合には、圧力が低く従って気体の体積部分の形成が一時的に遅れる 方の第−室の狭窄部はなくなる。
本発明の更に別の構成では、回転するローラー被筒は、欧州特許明細書第004 3119号と同様に中央支持体と同じ大きさの軸受は間隔で支持される。この構 成では中実軸の固有振動とローラー被筒の対向ローラーに関する接触振動との間 の共振が避けられ、さらにこれによってローラー被筒と中実軸との間の相対運動 が拡大されるが、これは振動エネルギー消去の改善につながる。
本発明は第1図乃至第9図を用いてより詳細に説明される。
第1図は振動減衰手段を備えたローラーの概略縦断面図である。
第2図は第1図と類似のローラーの第1図の切断線■−■に沿った横断面図であ る。
第3図は減衰肢の別の構成を備えたローラーの横断面図である。
第4図は第3図の減衰肢の拡大された横断面図である。
第5図は第4図の矢印Pの向きに見た減衰肢の平面図である。
第6図はローラーの別の構成の部分縦断面図である。
第7図は振動減衰ローラー用の若干の制御要素の概略図である。
第8図及び第9図は減衰肢の更に別の二つの実施形態を示す図である。
第1図で1は図示されていない機械フレーム又は可動のレバーにA及びBの位置 で支持されている固定の中実軸である。この中実軸lの回りには、回転可能なロ ーラー被筒2が自動調心ころ軸受け3により軸受けされている。回転するローラ ー被筒2は側方でカバー4によって閉じられている。ローラー被筒2の内部は二 つの縦方向密閉要素5と前面密閉要素6とによって二つの半環状の室7及び8に 分けられており、このうち少なくとも一方は作動状態にある時流体で完全に満た されている。外部からの室7及び8への流体の供給導管及び排出導管は図示され ていないが、通常存在する。中実軸1には横孔9゜IOが穿設されており、これ らは狭窄開口11.12を介して流体で満たされた室7,8に接続されている。
第1図では中実軸lは全長に亘って変わらない直径を有するものと仮定されてい る。しかしながら、通例中実軸1の直径は、他の図に示されているように、両軸 受け3の間の領域ではローラー被筒の内径よりも僅かに小さいだけである。
第2図にも、中実軸lとこれを取り巻くローラー被筒2及びばね13によってロ ーラー被筒2に押し付けられている縦方向密閉要素5が認められる。上側の半環 状の室7は狭窄開口11(栓14に施された絞り孔)を介して横孔9に接続され ている。横孔9の内部には、フレキシブルなゴム状の材料から製造された、気体 で満たされ気密に閉じたチューブ即ち気体クッション16が挿入されている。
下側の横孔lOは栓15の狭窄開口12を介して下側の流体室8に接続されてい る。横孔lOの中には、水平方向に自由に移動可能で横孔lOの囲壁に対して密 閉を行う浮動ピストン17がある。浮動ピストンの間にある横孔部分は気体で満 たされている。
同様に本発明によるローラーの横断面を示す第3図において、1は中実軸、21 はローラー被筒、5aは縦方向密閉要素、7及び8は液体で満たされた室、18 は外部からの流体供給導管、19は外部へ通じる排出導管である。中実軸1には 各縦方向密閉要素5aの上方と下方とに夫々一つの縦溝20が切削されており、 これらの各溝中には気体を容れて密閉されたゴムチューブ即ち気体クッション2 1が挿入されている。溝20によって形成された中空空間は、狭窄開口11(例 えば絞り孔)が施されているカバー22によって閉じられている。
第4図はこの溝20を拡大して、第3図とは異なった狭窄開口部の構成を示して いる。カバー22は幅方向に分配された開口23を有していて、これらの開口は 、更に別のカバー25に施されている平たい流路24に連通している。このカバ ー25は、開口23に対しずらして配設されていて流路24を室7に接続する開 口26を有している。こうして流路24は、室7を溝20に接続する絞りギャッ プを形成する。
両方のカバー22及び25はねじ27で中実軸1に固定されている。
第5図には溝20.開ロ23.カバー25.開口26及びねじ27が示されてい る。溝20の全長に亘って延びている気体で満たされたチューブ21は示されて いない。
第6図でも1は固定の中実軸、2は回転するローラー被筒である。軸lには、気 体を容れたチューブ29が中に配設されている縦孔28がある。縦孔28には中 実軸の軸端を介して圧力流体が供給される。スライドシュー30は、狭窄部33 を介して縦孔28に接続している円筒空間32中の正圧によって、ピストン31 を介してローラー被筒2に押圧されている。円筒空間32と接続し最後に中実軸 1の軸端を経て外部へ導かれる排気導管34を介して、特には一度の、又は周期 的な、円筒空間32からの気体排出が可能である。ピストン31は密閉環35に よって穿孔面36に対し密閉されている二ローラー被筒20を支持するスライド シュー30のスライド面の潤滑は公知のように流体潤滑で行われる。本発明のこ の実施形態では円筒空間32、特許請求の範囲lの意味での)「第−室」を、縦 孔28が「第二室」を形成する。
第7図において、ローラーの主要部分には第1図と同じ参照符号が付けられてい る。
「第二室」として中実軸には(第4図と同様に)気体で満たされたチューブ21 を挿入した溝20が備えられている。溝20を閉鎖するカバーは省略されている 。供給導管41を介して流体を上側の半環状の室7に送り出す圧力流体ポンプ4 0が備えられている。この室7は流体圧力の制御のために導管42を介してあふ れ弁44に接続されている。このあふれ弁44から導管45が、通常正圧がない か或いは僅かな正圧があるにすぎない下側の半環状の室8に通じている。ここか ら排出導管46が外部へ通じている。上側の半環状の室7から溝20へ通じてい る絞られた接続導管は11で概略的に示されている。チューブ21の内部は導管 47を介して水圧蓄圧器48の上側の領域に接続されている。水圧蓄圧器48の 下側の領域は、導管49と圧力調整弁50とを介してポンプ40の出口側分岐導 管51か減圧導管52に接続可能である。圧縮空気源53から圧力制御弁54を 介して、圧力の変更可能な圧縮空気があふれ弁44にも圧力調整弁50にも供給 可能である。空気圧の上昇によって一方で室7内の圧力、従ってまた同時に溝2 0の中の圧力が上昇し、他方で水圧蓄圧器48の流体面が上昇するために、溝2 0の中の圧力の上昇にも拘らずチューブ21中の気体クッションの体積は実質的 に一定に保たれる。
第8図は「第二室」が、ばねにより懸架され従って弾力的にフレキシブルな蓄圧 器として、いかに構成され得るかを示している。長く延びたシリンダー60の中 には、シリンダーの内部空間を流体空間62と大気空間63とに分割するシリン ダー内を移動可能なピストン61がある。流体空間62は絞られた接続導管11 を介して上側の半環状の室7に接続されている。中に圧縮ばね64が配設されて いる大気空間63は、通気・排気導管65を介してローラーの外部に接続されて いる。
第9図においては下側の半環状の室8は常時完全に流体で満たされているが、流 体の圧力は大気圧よりも僅かに高いにすぎないものと仮定されている。上側の半 環状の室7内へ漏出する漏洩空気は排出導管7aを通って外部へ排出される。供 給導管8aを介して下側の室8は常時流体で満たされた状態に保たれている。上 側の室7には管状の調整槽70が配設されていて、該調整槽70の下側の領域は 絞られた接続導管11を介して下側の半環状の室8に接続されている。該調整槽 70の上側の領域は通気・排気導管71を介して大気に結合されている。
国際調査報告 国際調査報告

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.固定の中央軸(1)とこの中央軸の回りを回転するローラー被筒(2)とを 有し、 a)内部にある第一室(7)が、少なくとも間接的には水圧支持力を中央軸(1 )からローラー被筒(2)へ伝達することのできる液体で満たされており;b) 第一室(7)は、少なくとも一つの狭窄導管(絞り孔(11),絞りギャップ( 24),絞り板等)を介して、同様に内部にある第二室(9)に接続されている ; ローラーにおいて、 c)第二室(9)は流体で部分的に満たされていて、第一室(7)の圧力の変化 に基づいて液体の充填度が調整され得るようになっている; ことを特徴とするローラー。
  2. 2.ローラーの停止した状態で両室(7及び70)内には少なくとも大気圧が存 在し、第二室(70)は中央軸(7)を通って延びている通気・排気導管(71 )によって大気と連通せしめられていることを特徴とする、請求の範囲1に記載 のローラー(第9図参照)。
  3. 3.停止状態で第一室(7)内には正圧が存在している請求の範囲1に記載のロ ーラーにおいて、ローラーの内部にある第二室(9)が蓄圧器として構成されて いる、即ち第二室(9)中で流体の圧力に対し気体クッション(16)内の圧力 ,ばね(64)の弾力等が対抗していることを特徴とするローラー。
  4. 4.第二室(9)中に気体クッション(16)を有する請求の範囲3に記載のロ ーラーにおいて、第二室(9)中に気体クッションを流体から分離する目的でフ レキシブルな隔壁(例えば薄膜,浮動ピストン17等)が備えられていることを 特徴とするローラー。
  5. 5.第二室(9)中にある気体クッション(16)が外部に対して気密に閉ざさ れていることを特徴とする、請求の範囲3又は4に記載のローラー。
  6. 6.第二室(20)中にある気体クッション(21)が追御手段(47−52) に接続されていて、該追御手段は、調整手段(50)によって第一室(7)中の 流体の平均圧力の変化に対して第二室(20)中にある気体クッション(21) の体積が少なくともほぼ一定に保持されるように追随制御するようになっている ことを特徴とする、請求の範囲3又は4に記載のローラー(第7図)。
  7. 7.狭窄導管が、内径が全長に亘って少なくともほぼ一定で長さが内径の数倍で ある絞り孔(11)又は絞りギャップ(24)として構成されていることを特徴 とする、請求の範囲1乃至6の何れかに記載のローラー。
  8. 8.気体クッション(16,21)が、両端の閉じたチューブに容れられている ことを特徴とする、請求の範囲3乃至7の何れかに記載のローラー。
  9. 9.気体クッションが気泡エラストマー体の中間空間により形成されていること を特徴とする、請求の範囲3乃至7の何れかに記載のローラー。
  10. 10.両室(7及び9、又は32及び28)を相互に接続する狭窄導管(11, 24)全部の総横断面が、ローラー被筒(2)に作用する支持力を生む第一室( 7又は32)の境界面の0.0005倍乃至0.05倍であることを特徴とする 、請求の範囲1乃至9の何れかに記載のローラー。
  11. 11.固定の中央軸(1)と回転可能なローラー被筒(2)との間にある環状の 空間が、二つの縦方向密閉要素(5)によって、ほぼ大きさが等しく機械幅に亘 り液体で満たされている半環状の二つの室(7及び8)に分けられている、請求 の範囲1乃至10の何れかに記載のローラーにおいて、 両方の半環状の室(7,8)の夫々が、蓄圧器として構成されている第二室(9 ,10)と接続されていて、接続導管(11,12)の少なくとも一方が狭窄導 管として構成されていることを特徴とするローラー。
  12. 12.それ自体は公知のように、ローラーの夫々の端に、固定の中央軸の支持部 とローラー被筒の軸受けとが相互に少なくともほぼ同心に配設されていることを 特徴とする、請求の範囲1乃至11の何れかに記載のローラー。
JP62505846A 1986-11-07 1987-10-07 ローラー Expired - Lifetime JPH0681962B2 (ja)

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