KR980010014A - 종이 웹을 롤 권취하기 위한 능동적인 진동감쇄 장치 및 방법 - Google Patents

종이 웹을 롤 권취하기 위한 능동적인 진동감쇄 장치 및 방법 Download PDF

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루돌프 바이쓰반거
지그문트 마드르작
우베 리델
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폴케르 린덴, 클라우스 쿤째
포이트 줄쩌 파피이르마쉬넨 게엠베하
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Abstract

큰 진동 질량에 연결되는 지지 장치 및 상기 지지 장치 상에 이동 가능하게 배치되는 소정의 억제 질량을 구비하며 상기 큰 진동 질량의 진동을 억제하기 위한 진동 억제 공진기가 개시된다. 상기 공진기는 상기 지지 장치에 견고하게 부착되며 기체 또는 액체로 충전되는 실린더를 포함하며, 상기 실린더의 피스톤은 피스톤 로드의 상기 지지 장치에서 이동 가능한 질량에 연결되어, 상기 질량이 평형 위치로부터 편향되면 상기 실린더에 작용하는 압력에 의하여 결정되는 진동수를 갖는 실제적으로 조화 진동이 발생한다.

Description

종이 웹을 롤 권치하기 위한 능동적민 진동감쇄 장치 및 방법
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 진동 억제 진동기, 그리고 청구항 제3항 및 청구항 제20항의 전제부에 따라 이송되는 종이 립을 롤 권취하기 위한 권취기에 관한 것이다.
종이 웹을 권취하기 위한 권취기는 제지 기에서 얻어진 종이 웰을 가져와 (소위 포우프 릴 와인더라 불리는)롤의 형태로 만들기 위하여 제지기의 단부헤 배치된다. 그러나, 이러한 권취기는 매우 특정한 질의 종이 롤을 만들기 위하여 완성된 종이 롤을 다시 감기 위해서도 사용된다.
모든 경우에 있어서, 상기 종이 롤은 매우 특정한 성질을 가지고 있으며, 특히 경도에 관한 한 매우 특정한 성질을 가지고 있다. 일반적으로, 롤의 경또는 소정의 초기값에서 최종간으로 갈수록 감소되어야 하며, 최초의 하드 코어 권취는 특히 중요하다. 이러한 경도의 감소는 처음 감기는 증이충으로부터 마지막 종이층까지 가능한 한 균일해야 한다. 경도의 감소는 또한 지나치게 빨리 진행되거나 지나치게 완만하게는 아니된다. 또한, 종이 를에 손상을 입히는 반경 또는 접선 방향의 응력이 종이 롤 내에 발생하여서는 안된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 노력들이 이미 있어왔으나 실패하였다. 종래의 구성을 가진 권취기들은 상기 목적을 달성한 종이 롤을 생산하지 못하고 예를 들면 코어가 극히 연하거나 극히 경하여 롤의 단부로 갈수록, 일례로서 상기 롤의 반경의 5분의 4가 되는 지점에서, 상기 롤의 경도가 급격히 감소하는 종이 롤을 생산한다. 그 결과, 제일 첫 부분 즉 극히 경하거나 연한 코어가 뭉그러지거나 파열 되어 사용할 수 없게 되므로써 버려야만 하며, 또한 충분히 경하게 권취되지 않은 종이 롤의 단부는 종이층이 서로 옆 될 수 있다.
코어가 제대로 권취되지 않은 경우 (지나치게 작거나 큰 경도를 갖는 경우), 롤의 나머지 부분의 신뢰성 있게 형성되지 않는다. 이러한 문제는 특히 압력에 민감한 종이 예를 들면 자기 중첩 (SD) 종이에서 해지는 허용 압력의 범위가 매우 좁다.
독일 특허 제DE 40 07 325호에 개시된 방법에서는 생산되는 존이 롤이 롤의 크기가 증가함에 따라 수평 방향으로 이동한다. 상기 종이 롤은 수백톤을 초과한 정도의 무게에 이른다. 이러한 이유로 롤의 성장에 따라 상기 롤은 프레싱 드럼에 대해 민감하게 가압될 수 없다.
독일 특허 제DE 44 15 324호는 중앙 구동 방식의 샤프트에 종이 쥘을 권취하는 권취기를 도시하고 설명한다. 상기 권취기는 권취 스테이션, 도입 스테이션 및 아이들 프레싱 롤러를 구비한다. 상기 프레싱 롤러는 권취 스테이션으로 가는 도중에 보조 롤의 원주면에 대항하여 유지된다. 상기 웹은 감김 없이 도입 슬롯으로 계속적으로 안내된다. 만약 권취기가 상기 웹과 함께 고속으로, 바람직하게는 1000n/min 이상 으로 작동된다면, 상기 프레싱 롤러가 갑작스럽게 진동하게 되며 이로 인해 공진이 일어나 권취기가 손상 될 수 있다. 이러한 문제를 피하기 위해, 상기 프레싱 롤러의 직경은 가능한 작도록 선택되어 왔으며 일반적으로는 정상적인 웹 한내 롤러와 같은 직경을 갖는다. 상기 프레싱 롤러는 충분히 신축성 있는 강성율을 가지지 못하여 원하는 소정간을 갖는 선형력을 적용하는 데는 사용될 수 없는 단점을 가지며 이러한 문제는 특히 극히 넓은 너비(최고 약 10미터)를 갖는 웨브에 있어서 특히 심하다.
미국 특히 제5,431,261에는 조절식 진동 억제 장치가 개시되어 있다. 상기 진동 억제 장치는 전술된 프레싱 드럼이나 압력 롤러 장치와 같이 수 톤에 달하는 큰 질량은 지금가지 사용되어온 다른 진동수들에 자기적이나 전기적으로 동기되어 있는 능동적 공진기로써는 감쇄시킬 수 없다는 단점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 제1목적은 큰 질량의 진동을 억제하기 위한 진동 억제 장치로서 사용될 수 있는 공진기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1목적은 상기 선행 기술에 의한 장치들의 단점을 해소하고 특히 독일 특허 제DE 44 15324호로부터 알 수 있는 바와 같이 청구항 제1항의 전제부에 따른 권취기의 경우 프레싱 드럼 또는 압력 롤러를 구비하는 프레싱-드럼 또는 압력-롤러의 진동을 억제하는 권취기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 제1목적은 청구항 제1항에 의해 달성되며, 상기 제2목적은 청구항 제3항에 의한 장치 및 청구항 제20항에 의한 방법에 의해서 달성될 수 있다.
자기 변경 또는 전기 변형 요소를 대신하여, 상기 제1목적을 달성하기 위해서 본 발명은 유압 또는 기체 충전식 실린더를 사용하는데, 상기 실린더의 강성율(KA)은 상기 실린더에 부과되어 피스톤의 운동에 반력슬 가하는 압력의 함수로써 조절될 수 있다. 소정의 이동 가능한 질량 즉, 두 개의 실린더 사이에 위치하며 같은 강성율은 갖는 피스톤들에 연결되어 진동하는 질량이 상기 장치에 제공된다. 압력의 변화에 의해 상기 강성율을 조절란 수 있는 것에 부가하여, 초오크를 포함하는 관을 경유하는 감쇄 부재를 도입하기 위해 상기 실린더들의 운동에 의해 조절할 수 있다.
이하 센소맷 롤러라 칭해지며 민감한 권취기의 일부인, 프레싱 드럼이나 프레싱 롤러들을 구비하는, 프레싱 드럼 장치나 압력 롤러 장치의 진동 발생의 근본적 원인은, 발명자들의 발견에 따르면, 권취 롤이 이상적인 원형 궤도를 이탈하기 때문이다. 발명자들이 알아낸 바에 의하면, 종이 롤은 항상 원형이 아닌 부위를 형성하는데 예를 들면, 움푹 파인 곳인데, 이러한 형상은 진동하기 위해 상기 종이 롤에 접촉된 상기 센소맷 롤러와 운반 장치를 자극한다. 이러한 현상의 이유는, 청구항 제3항에 따른 권취기의 경우, 상기 센소맷 롤러가 종래 기술에 따른 여타 장치들처럼, 예를 들면, 단단한 토대와 같은 무한히 큰 질량에 연결되지 않고, 상기 종이 롤에 대해 운동 가능한 장치에 배치되어 있어, 상기 종이 롤의 직경의 증가에 따라 상기 종이 롤의 중심으로부터 편심되기 때문이다.
따라서 본 발명은, 상기 제2목적을 달성하기 위해, 샤프트나 상기 권취 롤에 대해 이동 가능한 프레싱 드럼 장치나 압력 롤러 장치를 구비하는 시스템에서, 진동 발생을 억제할 수 있는 진동 억제 장치를 제공한다.
상기와 같은 진동 억제 장치의 예로서, 본 발명은 지지 장치를 제공하는데, 예를 들면, 상기 지지 장치는 레일의 형태를 가질 수 있고, 프레싱 드럼 장치나 압력 롤러 장치의 지지부에 고정된다. 또한, 프레싱 드럼 장치나 압력 롤러 장치에 대해 상기 지지 장치 상에서 이동 가능한 질량을 제공하는데, 예를 들면, 상기 레일상에서 경로나 롤을 따라 안내되어 슬라이딩할 수 있는 질량을 제공한다. 상기 질량의 운동은 조화 진동 운동이다. 즉, 상기 질량의 정지된 상태로부터 편향이 발생하면, 상기 질량은 이상적인 경우로서 상기 편향에 선형적으로 증가하는 반력을 겪으며, 그 결과 후자가 이와 같이 가진되면 질량이 진동 운동 따라서 스윙잉하게 된다.
상기 현상은 자기 진동에 의해서도 일어나는데, 예를 들면, 센서 롤이나 상기 프레싱 드럼 장치의 스윙임의 발생에 의해 일어난다. 본 발명에서는, 하나의 특별한 실시예에 따른, 상기 진동을 유발시키기 위한 수단으로써, 적어도 하나의 엑츄에이터, 예를 들면, 유압 실린더나 공기와 같은 기체로 채워진 실린더를 구비하는 진동을 유발시키는 수단을 제공한다.
또 다른 실시 예에서는, 프래싱 드럼 장치나 압력 롤러 장치에 설치되는 이동 감지 센서를 구비하는, 위상 변화된 진동을 유발시키는 수단을 제공한다. 상기 프레싱 드럼 장치나 압력 롤러 장치의 운동을 감지함에 의해 상기 운동의 진동수를 알 수 있다. 이런 방식으로, 또 다른 실시 예에서는, 상기 프러싱 드럼 장치나 압력 롤러 장치의 순간적인 진동수와 진동수 대역을 알 수 있다.
상기 센서로부터의 신호들은, 하나의 특별한 실시 예에서는, 상기 진동 억제 장치를 진동시키는 수단을 조절하는데 사용될 수 있다. 유체나 기체로 채워져 있는 적어도 두 개의 실린더를 구비하는 진동 억제 진동기로써 상기 진동수를 변화시킬 수 있다.
본 발명은 또한 개루프 조절 장치나 폐루프 조절 장치를 구비하는 진동 억제 장치를 제공하는데, 운동감지 센서에 의해 발생되는 신호를 받아 진동수를 조절하는 상기 수단이 상기 진동 억재 장치에 의해, 상기 질량의 진동수를 항상 상기 프레싱 드럼 장치의 진동수와 같도록 조절된다 이것은, 상술된 실린더 내의 압력이 조정되어 상기 실린더가 적정한 강성율 얻어, 질량과 실린더로 구성되어 있는 진동 기의 "스프링 상수"가 조절되어 달성된다. 따라서, 상기 진동기의 진동수의 조절이 가능해 진다.
개루프 조절은, 진동의 억제를 위한 진동기 상에 이동 감지 센서가 배치된 상태에서 페루프 조절로 확장될 수 있다. 따라서 프레싱 드럼 장치와 진동 억제 장치의 운동 신호로부터 서로간의 진동 위상차를 알 수 있다. 상기 액츄에이터에 의하여 가진되는 진동은, 상기 프레싱 드럼 장치의 바람직하지 않온 진동이 시간에 따라 변하더라도, 위상이 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 바람직하지 않은 진동이 실제적으로 완전히 사라지는 제1에 대하여 변화되는 방식으로 페루프 제어에 의하여 가진된다.
상기 진동 억제의 완전히 다른 개념에서, 상기 지지 장치는 오직 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치로써 견고히 연결되어야 하고 예를 들면 상기 샤프트에 대하여 상대적으로 이동 가능한 벽 또는 상기 프레싱 드럼 자체용의 캐리어 수단에 견고한 지지대를 가져야 한다. 이러한 제2개념의 제1실시예에서, 상기 진동억제기는 유압실린더화 쵸우크를 갖는 상기 유압 실린더에 연결되는 유압선을 포함한다. 상기 웹이 고르지 않으면, 상기 진동 감쇄 장치의 실린더 피스톤이 편향된다. 이와 같이, 예를 들면 유압 유체는 상기 실린더로부터 변위된다. 상기 쵸우크는 상기 유압 오일이 상기 실린더로부터 즉시 방출되는 것을 방지하고 그에 대한 저항에 대항하므로, 강성율이 증가하여 상기 편향의 정도에 따라서 고르지 못한 상태로 인하여 상기 친소및 롤러에 반력을 가하고, 그 결과 그 진동이 방지된다.
상기 장치에 부가하여, 본 발명은 청구항 제20항에 따른 방법을 제공하며, 상기 방법에서는 웹을 지탱하는 롤러에 대항하여 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동, 특히 공진 또는 공명 진동이 억제된다.
또 다른 실시 예에서, 추가적인 방법 단계로서 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동은 운동 센서에 의하여 감지되며, 이러한 운동 신호에 기초하여 상기 운동의 진동수 대역의 진동수가 결정된다.
또 다른 실시 예에서, 감지된 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동의 진동수 신호 또는 진동수대역의 함수로서 상기 진동 억제기의 강성율은 상기 진동 억제 장치의 진동수 또는 진동수 대역이 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 것과 같아지도록 조절된다. 이러한 식으로, 상기 프레싱 드럼 장치의 바람직하지 않은 진동은 가진기의 대향 위상 진동에 의하여 억제된다.
상기 보상 진동의 위상을 조절할 수 있도록 하기 위하여, 상기 방법의 추가적인 실시얘가 상기 진동 억제 진동기 질량의 운동을 감지하고 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동 신호로부터 위상을 결정하여 위상이 변화된 상태에서 편향시키기 위하여 상기 진동기 질량을 제어하기 위하여 제공된다.
도1은 소정의 질량을 가지고 있는 진동 억제 장치의 개략도이다.
도7는 도1에 개시된 장치에 보정 질량과 진동 질량 사이에 이동 감지 센서가 부가적으로 배치된 상태를 보여주는 개략도이다.
도3은 다른 실시예에 따른 고정된 위치에서 지지되는 진동 억.제 장치의 다른 실시예를 보여주는 개략도이다.
도4는 상기 진동 억제 장치를 구비하지 알은 권취기를 보여주는 측면도이다.
도5는 센소맷(sensomat)롤러가 회전 가능하게 지지된 진동 억제 장치를 구비하는 본 발명의 제1실시예에 따른 권취기를 보여주는 측면도이다.
도6은 센소맷 롤러가 실질적으로 축 방향으로 이동 가능한 진동 억제 장치를 구비하는 본 발명의 제2실시예에 따른 권취기를 보여주는 측면도이다.
도7은 압력 롤러의 운동을 감지하기 위해 이동 감지 센서를 가지는 진동 억제 장치를 구비하는 권취기를 보여주는 측면도이다.
도8은 도7에 도시된 권취기에 부가하여 진동 억제 진동기의 운동을 감지하기 위한 센서를 추가로 구비하는 권취기를 보여주는 측면도이다.
도9는 센소및 롤러 지지 장치의 적소에 고정되어 지지되는 진동 억제 장치의 다른 실시예를 보여주는 측면도이다.
도10은 도9에 도시된 진동 억제 장치의 상세도이다.
도11은 적소에 고정되어 지지되는 진동 억제 장치의 제2실시예를 보여주는 측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
17, 16, 18 : 압력 롤러 장치 50 : 지지 장치
54 : 진동 억제 질량 56, 58 : 피스톤 로드
60, 62 . 실린더 70 ' 진동 억제 장치
80 : 운동 센서 82 : 개루프/폐루프 제어기
도1은 자신은 지지되지 않은 진동 억제 장치를 구비하는 권치기의 본 발명에 따른 배치 실시예를 기략적으로 도시 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 질량(Mw)이 권취 롤과 연관되는 방식으로 단순화시켜 묘사될 수 있다. 프레싱 드럼 장치는 센소맷 롤러를 구비하며 질량(Msw)을 갖는다. 상기 권취 롤에 의하여 상기 센소맷 롤러, 상기 프레싱 드럼, 또는 압력 롤러 장치에 진동이 발생하는 경우, 상기 진동은 하나 이상의 진동수 또는 진동수 대역을 갖는 하나 이상의 조화 진동기 모델로써 표현될 수 있다. "모델로써"란 표현은 상기 센소맷 롤러가 상기 권취 롤에 대해 소정의 강성율(Ks)과 소정의 감쇄상수(Cs)를 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 상수들은 상기 조화 진동기의 진동수를 결정한다. 권취 롤의 질량이 센소맷 장치에 비하여 훨씬 무거울 때, 상기 센소맷 롤러의 진동수는 첫 번째 근사치로를 얻는다. 상기 프레싱 드럼 장치의 진동수는 바람직하게 10 내지 50 Hz이다. 진동에 대한 이론적인 표현에 대하여는 예를 들면, 1996년 스프링거 페르라크, 베를린(Springer Verlag, Berlin)에 의하여 출판된 두밸, 타센부흐 쥐르 마쉬넨 바우(Dubbel, Tashenbuch fur Maschinenbau)의 제18개정판의 B37쪽 내지 B44쪽을 참조할 수 있다.
진동 감쇄기로서 상기 질량(Msw)에 대해 자유로이 진동하는 소정의 질량(MR)이 제공된다. 이 시스템은 제1근사치를 갖는 진동수에 대하여 소정의 강성율(KA) 및 감쇄 상수(CA)를 갖는다.
상기 질량(Msw)이 가친되면, 동일한 진동수를 갖는 상기 소정의 질량(MR)이 가진되어 바람직하지 않은 진동이 억제되고 진동은 해당 상변위에 따라 질량(Msw)의 진동(즉을 보상한다. 진동수를 조절하기 위하여 진동 억제 진동기의 강성율(KA)을 필수적으로 변화시킨다.
도2는 도1과 동일한 배치를 보여주며, 진동 억제 장치의 상기 소정의 질량 뿐 아니라 질량(Msw)을 갖는 프레싱 드럼 장치는 운동 센서(1, 3)를 구비하며, 각각의 운동 센서(1, 3)는 서로에 대한 진동수 및 위상이 결정되는 질량의 운동 신호를 얻는다. 개방 루프/폐쇄 루프 제어기(5)에 의하여, 센소맷 롤러의 진동을 보상할 수 있는 방식으로 정확히 진동수와 위상 면에서 진동하는 질량(MR)을 갖는 진동 억제 장치의
진동기를 제어하는 것이 가능하다.
도3은 서로 진동적으로 연계된 권취 롤의 질량(Mw) 및 프레싱 드럼 장치의 질량(Msw)과 진동 억제 장치로 구성되는 시스템을 도시하며, 상기 질량 억제 장치는 고정 지지대(7)를 가지고 상기 프래싱 드럼 장치의 질량 또는 센소맷 롤러의 다른 부분은 고정 지지대(7)에 탄성적으로 지지된다. 질량(Mw)을 갖는 권위롤로부터 발생되는 교란 영향에 대한 지식을 가지고, 이러한 시스템은 진동 억제 장치가 주어진 강성율(KA)과 주어진 감쇄 계수(CA)를 가지도록 제어되어 상기 센소맷 롤러 또는 프레싱 드럼 장치에 가해지는 충격은 상기 센소맷 롤러 또는 프레싱 드럼 장치의 진동에 가진이 발생되지 않도록 반력에 의하여 보상된다.
도4는 본 발명에 따른 진동 억제 장치가 없는 상기 형태의 권터 장치의 일실시예를 보여준다.
상기 권취 장치(10)는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 일부인 수평 캐리지(12)를 포함한다. 상기 수평 캐리지(12)는 도시된 바와 같이 안내 경로(14)상에서 수평 방향으로 이동 가능하다. 수평 캐리지(12)는 프래싱 드럼 또는 압력 롤러(16)를 지지한다. 프레싱 드럼(16)은 구동 장치를 가질 수도 있다. 프레싱 드럼(16)("센소맷 롤러")의 지지대(18)는 수평 캐리지(12) 상의 단기-행정 힘 발생기(20)("센소맷")에 의하여 수평으로도 이동이 가능하다. 수평 캐리지(12)는 또한 종이 웹을(례지로서) 아래로 안내하기 위하여 스크랩퍼(22)를 지탱한다.
수평 캐리지(12)로부터 수평으로 이격되어, 생산되는 종이 롤(26)을 지지하기 위한 장치(24)(지지 장치)가 제공된다. 상기 지지 장치는 단지 개략적으로만 도시되어 있으며, 다른 많은 실시예를 가질 수 있다.
따라서, 상기 지지 장치는 종이 졸에 평행하면 주위에 지지 벨트가 감기는 두 개의 롤러를 구비한다.
압력 롤러(26)는 지지 장치(24) 부분에 제공되며, 종이 롤(26)의 전폭에 걸쳐 연장한다.
도4에 도시된 바와 같이, 종이 롤(26)은 도면에 과장되게 도시한 바화 같이 이상적인 원형 경로로부터 점(30)에서 표면 형상이 편향된다. 이러한 고르지 못한 표면 상태는 전 권취 과정 동안에 계속되거나 심화되어, 표면이 주기적으로 센소멧 롤러(16)와 접촉하게 되고 센소맷 롤러를 거쳐 전 프레싱 드럼 장치에 바람직하지 않은 현상을 가져온다. 이러한 현상은 주어진 선형 힘을 움푹한 장소 방향으로 유지시키기 위하여 페루프 제어기가 단기-행정 실린더를 다시 조정하기 때문에 발생된다. 이러한 제어의 결과, 센소맷 롤러(16)는 진동하기 시작하고 발생된 진동을 이동 가능하게 지지되는 수평 캐리지(12)로 보내어 전 프레싱 드럼 장치에 진동을 야기시킨다. 상기 샤프트 또는 권취 를에 바람직한 선형 힘을 가하기 위하여 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치가 접촉될 수 있게 하는 상기 단기-행정 실린더(27)의 프레싱 수단에 대한 단순한 일례이다
도4에 도시된 권취 장치의 위치는 종이 롤(9)이 실제상으로 환전히 감기는 권취 장치의 작동 위상을 특징짓는다. 수평 캐리지(12)는 최좌측에 위치한다. 프레싱 캐리지(12)의 수평 이동성에 의하여, 상기 롤의 직경이 증가하는 상태에서 센소맷 롤러와 권취 롤이 동시에 접촉 상태를 유지시키며 도시된 실시예에서와 같이 후자는 좌측으로 이동한다.
상술한 바와 같이, 프레싱 드럼(16)은 상기 프레싱 롤러(2B)가 아직 상기 종이 를에 접촉하지 않은 상태에서 상기 종이 롤(26)의 원주에 대항하여 위치한다. 접촉은 롤에 변화가 생기는 경우에만 발생한다.
도5는 이미 진동 억제 장치를 구비하는 도4에 따른 장치의 가능한 제2실시 예를 보여준다. 대체로, 도5의 권취 장치는 프레싱 드럼(16)("센소맷 롤러")의 이동성이 수평으로 이동 가능한 캐리지에 의하여 발생되지 않고 예를 들어 커버(42)에 고정될 수 있으며 연결 부재(44)를 통하여 단기 행정 실린더(20)의 형태로 프레싱 장치를 지탱하는 다른 진자(46)에 강체 연결되는 일종의 수학적 진자(40)에 상기 센소맷 롤러를 매달므로써 이루어진다는 점에서 도4의 권취 장치와는 다르다.
상기 프레싱 드럼(16)의 지지대(18)에는 소정의 질량(Mn)이 수평으로 이동 가능한 안내 경로(52)를 지탱하는 지지 장치(52)가 확고하게 부착된다. 안내 레일(52) 상에서 수평으로 독립적으로 이동 가능한 보상
질량(54)은 기체 또는 액체로 충전될 수 있으며 상기 안내 경로에 확고히 고정되는 두 개의 실린더(60,62)의 피스톤 로드(56, 58)에 연결된다. 상기 센소맷 롤러 또는 프레싱 장치가 완전히 정지 하면, 상기 보상 질량 또한 바람직하게 상기 두 개의 실린더 사이의 중앙 위치에서 평형 상태로 정지한다. 상기 실린더의 작동 방식은 도5에 도시된 바와 같이 수평으로 변위 가능한 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치를 갖는 권취 장치의 실시예와 관련하여 보다 상세히 설명되며, 상기 권취 장치는 도5에 도시된 바와 같이 진동 억제 장치를 갖는다.
도5에서 이미 설명된 바와 같이, 전 프레싱 드럼 장치에 진동을 야기할 수 있는 센소맷 롤러(16)가 진동할 때, 상기 지지 장치(50)에 의하여 오직 센소맷 롤러(16)의 지지대(18) 상에서 정지하고 있는 진동 억제 장치(70)의 질량(MR54)은 상기 센소맷 롤러 또는 프레싱 드럼 장치의 진동을 보상하는 진동을 가진 시킨다. 이러한 관계에서, 상기 단기 행정 피스톤(20)이 상기 센소맷 롤러를 수평 캐리지 상의 주어진 위치에 유지시키므로 상기 센소맷 롤러 또는 수평 캐리지를 포함하는 상기 프레싱 드럼 장치의 진동수는 질량(MR)이 진동하는 진동수에 대응한다. 이러한 이유로, 질량(MR) 및 피스톤(60,62)으로 구성되는 보상 진동수를 조절할 필요가 있다. 상기 진동수 조절은 유압 액체 또는 기체로 충전되며 피스톤의 압력이 변위 시에 반력으로서 작용하는 실린더(60, 62)에 작동하는 압력을 변화시킴으로써 이루어진다. 단열 안내 및 이상 기체의 충전을 위하여, 변위 시에 피스톤이 가하는 반력은 대략적으로 다음 제1근사치로 표현되며,x는 피스톤 로드의 수평 방향으로 변위를 나타낸다.
F=f(Pz)·x 하지만, 이것은 주어진 강성율에 대하여 KA=f(Pz) 임을 의미하며, 따라서 상기 강성율은 실린더에 가해지는 기체 압력(Pz)의 함수이다.
도7은 도6에 따른 진동 억제 장치(70)를 갖는 권취 장치의 일실시예를 도시하며, 상기 진동 억제 장치는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동을 감지하여 운동치 로부터 프레싱 드럼 또는 압력 롤러장치의 운동 진동수를 결정하는 제어 장치에 운동 신호를 보내는 운동 센서(80)를 구비한다. 시스템이 진동하거나 가진되는 진동수가 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치가 진동하는 진동수와 일치하도록 상기 제어 장치(52)는 소정의 질량(MR54)을 갖는 진동 억제 진동기의 강성율을 변화시킨다. 실린더가 소정 주변 변수를 갖는 이상 진동 억제 진동기의 강성율을 변화시킨다. 실린더가 소정 주변 변수를 갖는 이상 기체로 충전된 경우의 강성율은 실린더의 압력(Pz)의 함수이므로, 예를 들어 상기 실린더(60, 62)의 압력치가 진동 억제 진동기 시스템의 강성율과 연관되는 측정 방법에 따라 제작되는 표에 기초하여, 강성율(KA)을 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 원하는 진동수 또는 강성율에 따라서, 실린더(60, 62)는 선(84)상에서 해당 압력(Pz)에 의하여 작용된다.
도8에서, 도7의 진동 억제 장치에는 진동 억제 진동기의 운동을 감지하여 운동 신호를 본 건에 있어서 폐루프 제어 장치로서 작동하는 제어 장치(82)에 보내는 시스템 운동 센서(70, 92)가 제공된다. 이러한 신호를 얻음으로써, 서로에 대하여 진동 위상을 조절하는 것이 가능하며, 능동적으로 진동이 억제될 수 있도록 진동 억제 진동기가 목적한 작동을 수행할 수 있도록 하는 것이 가능하다. 이롤 위하여 개시된 내용이 본 출원에 완전히 포함된 미국 특허 제US-A5,431,761호 등에 공지된 특수한 제어 프로그램이 요구 된다. 미국 특허 제US-A5,431,261호는 진동 억제 진동기에 의하여 큰 질량의 진동을 감쇄하기 위한 능동적인 제어 과정에 관한 것이다. 필수적으로, 가변적인 힘이 상기 진동 억제 장치에 가해지고, 상기 힘은 진동 억제 질량의 변위에 비례하며 개루프 또는 폐루프 제어에 의하여 제어되는 소정의 타임 딜레이를 갖는다. 이러한 제어 알고리즘으로써, 진동 억제 진동기롤 조절함으로써 진동은 능동적으로 억제된다.
도9에는, 권취 장치에서 진동을 억제하는 완전히 다른 개념이 도시되어 있다. 상기 진동 억제 시스템은 센소맷 롤러의 베어링(18)에만 고정될 뿐만 아니라 상기 센소맷 롤러와 정지하오 있는 다른 지지대에도 고정되므로 도5 내지 도8의 실시예와 비교할 때 부가적인 지지 장치(50)가 필요하지 않다. 예롤 들어, 적절한 개조에 의하여 단기 행정 실린더 자체가 센소맷 롤러의 진동을 감쇄하는데 사용될 수 있다. 이는 도10에 상세히 도시된 바와 같이, 단기 행정 실린더롤 개조함으로써 가능하다.
단기 행정 실린퍼(20)는 센소맷 롤러(16)의 베어링(18)과 연결되는 피스톤 로드(106)에 안치되는 피스톤(104)에 의하여 분리되는 두 개의 챔버(100, 102)롤 구비한다. 상기 두 챔버에는, 압력(Pl, P2)이 작용하며 압력(Pl)은 모든 경우에 있어 압력(P2)보다 크다. 챔버(100)로 연결되는 연결선(108)과 챔버(102)로 연결되는 연결선(110)에는 쵸우크 (112, 114)가 각각 제공된다. 상기 권취 롤(26)에 달걀 모양의 상태 또는 고르지 않은 상태가 존재하면, 상기 센소맷 롤러는 예롤 들어 좌측으로 밀린다. 단면이 감소하는 이유로, 챔버(100) 내의 유압 액체 또는 기체는 충분히 빠르게 빠져나갈 수 없으며, 사실상 상기 변위에 선항적인 반력을 형성하는 압력이 증가되고, 상기 센소맷 롤러는 이러한 비치에 의하여 반력에 의하여 밀리고 그 결과 보상된다. 상기 시스템의 가진은 이러한 방식으로는 불가능하다. 그러나, 언제나 동일한 평균 상수 선형력이 센소맷(16)과 롤(3G) 사이에서 슬롯(116)으로 도입된다. 도9에는, 다른 모든 도면에서와 같이, 센소맷 롤러(16) 및 권취 롤(26)로의 종이 뀁(127)의 안내가 또한 명확하게 도시되어 있다.
도11에 따른 실시예는 도9 및 도10에 도시된 본 발명의 진동 억제 장치의 또 다른 실시예롤 도시한다.
도9 및 도10에 따른 실시예와 비교하여, 이 경우에는 보상을 위하여 부가적인 실린더(130)가 사용되며, 상기 실린더는 벽(132)상의 브라켓(134)에 의하여 지지된다. 종이 꿸(120)온 상기 벽(132)에 있는 개구부(136)롤 통하여 통과한다. 도9 및 도10의 실시예와는 다르게, 도11의 장치는 상기 단기 행정 실린더(20) 및 진동 억제 실린더(130)롤 별개로 제어하는 것이 가능하다. 상기 단기 행정 실린더(20)의 제어로 인하여 상기 권취 졸(f5)과 센소맷 롤러(16)사이의 상기 슬릇(116)에서의 선형력이 유지되는 반면, 상기 졸의 표면에 발생하는 고르지 않은 상태는 진동 억제 실린더(130)의 도움으로 해당 반력에 의하여 이루어진다.
이러한 방식으로, 수평 캐리지롤 포함하는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동이 보상될 뿐만 아니라, 반력을 가함으로써 상기 권취 롤이 부드럽게 되어 이전의 장치와 비교할 때 고르지 않은 상태가 심화되지 않고 보상되며 상기 패키지의 원하는 라운드 형상이 얻어진다.
상기 진동 억제 실린더의 제어는 상기 롤의 형상의 함수로 제어된다. 이롤 위하여, 시간의 경과에 따른 패키지의 형상을 측정할 필요가 있다. 이는 몇몇 사이클에 걸쳐 평균적으로 이루어지는 피스톤(130)에 가해지는 힘을 변화시키므로써 이상적인 라운드 형상 등으로부터의 편향을 측정하는 광학적 또는 기계적 센서에 의하여 예롤 들어 이루어지고 상기 롤의 형상에 가해지는 보상력의 자기 조절이 가능하여 진다.
본 발명에 따른 진동 억제 장치에 따르면, 권취 롤 자체가 실제적으로 공간에 고정되고 상기 졸의 크기가 커짐에 따라 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치가 상기 롤에 대하여 상대적으로 변위하는 권취 장치에서 그레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 바람직하지 않은 진동을 억제하는 것이 최초로 가능하교, 이러한 관계에서 센소맷 롤러와 롤 사이의 슬롯에는 단기 행정 실린더용으로 설계된 프레싱 장치에 의하여 일정한 가압력이 작용할 수 있다.
이상에서는 실시예를 이용하여 본 발명이 설명되었으나 본 발명이 상기 실시예에 의하여 한정되지 아니하고 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변형예가 실시될 수 있음은 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명확하다.

Claims (27)

  1. 큰 진동 질량과 연결되는 지지 장치(50); 그리고 상기 지지 장치(50) 상에서 이동 가능하게 배치되는 소정의 진동억제 질량(MR54)을 구비하는 상기 큰 진동 질량의 진동을 억제하기 위한 진동 억제 공진기에 있어서, 기체 또는 액체로 충전될 수 있으며 상기 지지 장치(50)에 견고히 부착되는 실린더(60, 62)를 추가로 구비하고, 상기 질량(MR54)이 평형 위치로부터 편향되며 상기 실린더에 가해지는 압력(Pz)에 의하여 결정되는 진동수를 갖는 실제적으로 조화 진동이 발생하도록 상기 실린더의 피스톤은 피스톤 로드(56, 58)에 의하여 상기 지지 장치 상에서 이동 가능한 질량에 연결되는 것을 특징으로 하는 진동 억제공진기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더(60, 62)는 기체로 충전되며 상온에서의 상기 실린더의 압력은 상기 기체가 이상 기체로서 거동되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 진동 억제 공진기.
  3. 웹(12)이 권취되는 샤프트, 상기 샤프트에 상대적으로 이동 가능한 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치(12, 16, 18), 및 상기 샤프트에 선형력을 가하기 위하여 상기 프레싱 드럼(16) 또는 상기 드럼의 압력 를러 또는 압력 롤러 장치를 상기 샤프트와 접촉시키는 프레싱 장치를 구비하는 이송되는 소정 재료의 웰, 특히 종이 웹(120)을 권취하기 위한 권춰 장치에 있어서, 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치(12, 16, 18)의 진동, 특히 공진 진동을 권취 과정 중에 억제하기 위한 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치용 진동 억제 장치(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 진동 억제 장치(70)는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치에 강제적으로 연결되는 지지 수단(50)을 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진동 억제 장치(70)는 상기 지지 장치(50) 상에서 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치에 대하여 이동 가능하게 비치되는 소정의 질량(54)을 구비하는 것을 특징으로 하는 권춰 장치,
  6. 제5항에 있어서, 상기 진동 억제 장치(70)는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동으로부터 위상이 변화되는 진동을 가진시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 소정의 질량의 상기 위상이 변화된 진동을 가진시키기 위한 수단은 상기 진동을 가진시키기 위한 적어도 하나의 액츄에이터(60, 62)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 위상이 변화된 진동을 가진시키기 위한 수단은 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치에 배치되는 적어도 하나의 운동 센서(80)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치에 배치되는 상기 운동 센서(80)는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동의 순간 진동수로부터 감지될 수 있는 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 질량의 위상이 변화된 진동을 가진시키기 위한 수단은 상기 질량의 진동수를 조절하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  11. 제6항 내지 .제10항 중 어느 한 항에 있어서, 위상이 변화된 진동을 가진시키기 위한 수단은 그 강성율(KA)이 상기 실린더(60, 65)에 가해지는 압력(Pz)의 함수로서 조절되는 기체 또는 액체로 충전되는 실린더를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 질량의 위상이 변화된 진동을 가진시키기 위한 수단은 상기 진동 억제 장치의 질량이 진동하는 진동수가 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동수에 대응하도록 상기 운동 센서(80)에 의하여 수신되는 측정 신호의 함수로서 상기 진동수를 조절하기 위한 수단을 조절하는 개루프 및 또는 폐루프 제어기(82)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  13. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 질량의 위상이 변화된 진동을 가진시키기 한 수단은 상기 진동 억제 장치의 상기 질량의 상기 진동용의 기초를 형성하는 진동수 대역이 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동의 진동수 대역에 필수적으로 대응하도록 상기 운동 센서(80)에 의하여 수신되는 측정 신호의 함수로서 상기 진동수를 조절하기 위한 수단을 조절하는 개루프 및/또는 폐루프 제어기(82)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서 상기 위상이 변화된 진동을 가진시키기 위한 수단은 상기 프레스 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동이 실제적으로 완전히 소멸될 수 있도록 상기 액츄에이터에 의하여 가진되는 진동 억제 장치의 진동이 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동 센서의 신호 또는 소정의 질량의 운동 센서의 신호로부터 서로에 대한 진동 위상이 결정되고 상기 제어 장치에 전달될 수 있도록 소정의 질량(MR54)의 운동 신호를 얻기 위한 적어도 하나의 운동 센서(90)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  15. 제3항에 있어서, 상기 진동 억제 장치는 상기 프레스 드럼 또는 압력 롤러 장치에 강제적으로 부착되는 지지 장치를 구비하고 상기 진동 억제 장치는 정지하고 있는 지지대를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 진동 억제 장치는 기체 또는 액체로 충전되는 실린더를 구비하며, 상기 실린더에 연결되는 선은 적어도 하나의 쵸우크(112, 114)를 갖는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 진동 억제 장치는 적어도 하나의 액츄에이터(130)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 진동 억제 장치는 상기 롤의 외주 형상을 감지하는 형상 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 진동 억제 장치는 상기 롤의 고르지 않은 형상으로 인하여 야기되는 진동의 가진이 억제되도록 적어도 하나의 액츄에이터(130)를 제어 하는 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 장치.
  20. 전 권취 과정 동안 프레싱 롤러가 소정의 재료의 뀁으로부터 제조되는 롤의 외주면에 대항하여 가합되고 상기 웹의 롤의 중심은 실제적으로 고정 상태를 유지하며 상기 프레싱 드럼 또는 압축 롤러 장치는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치는 상기 롤과 접촉 상태를 유지하면서 상기 롤이 증가하는 범위까지 이동하여 편향되는 롤을 형성하기 위하여 이송되는 소정의 재료의 웹, 특히 종이 웹을 권취하는 방법에 있어서, 진동, 특히 상기 롤에 대항하여 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 공진 진동이 억71되는 것을 특징으로 권취 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동은 운동 센서 및 그로부터 결정되는 진동수 또는 진동수 대역에 의하여 감지되는 것을 특징으로 하는 권늴 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동의 진동수 신호의 함수로서 소정의 질량을 구비하는 상기 진동 억제 장치의 진동수가 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동수에 대응하도록 상기 진동 억제 장치의 강성율이 조절되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동의 진동수 신호의 함수로서 상기 진동 억제 장치의 질량의 진동하는 진동수 대역이 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치가 진동하는 진동수 대역에 대응하도록 상기 진동 억제 장치의 강성율 및 감쇄 계수가 조절되는 것을 특징으로 하는 권취 방법 .
  24. 제21항 내지 제23항 춤 어느 한 항에 있어서, 상기 진동 억제 장치의 운동의 부가적인 운동 센서에 의하여 기록되고 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 운동에 대한 상기 진동 억제 장치의 운동의 위상은 그로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 진동 억제 장치의 진동을 가진시키기 위하여 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치의 진동이 실제적으로 억제되도록 상기 액츄에이터의 위상이 변화하는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  26. 제20항에 있어서, 상기 권취 롤의 형상은 형상 센서에 의하여 기록되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 진동 억제 장치의 상기 액츄에이터는 상기 형상 센서의 형상 신호에 기초하여 상기 권취 롤의 고르지 않은 상태에 의하여 야기되는 상기 프레싱 드럼 또는 압력 롤러 장치가 실제 적으로 억제되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
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