[发明专利]用于卷绕材料幅的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将材料幅卷绕成卷筒的设备，所述设备具有至少一个辊子，卷筒在卷绕时支承在该辊子上并且使其在卷绕时以最大旋转频率转动，其中，所述辊子在每个辊端通过轴承支承在轴承装置中，并且所述辊子及其轴承装置具有第一固有频率。

此外，本发明还涉及一种用于将材料幅卷绕成卷筒的方法，其中，将所述卷筒支承在至少一个辊子上，该辊子在卷绕时以最大旋转频率转动。

背景技术

下面以纸幅作为材料幅的例子对本发明进行说明。然而，本发明也可应用于出现类似问题的其它材料幅。用于卷绕纸幅的设备达到大于10米的较宽工作幅宽。其中，在纵向分割幅面的情况下，该设备制出的卷筒的最终直径可达1.6米或更大。在未分割幅面的情况下，其最终直径则可以达到3.5米或更大。

在卷绕纸幅时，会反复观察到卷绕设备出现振动。但由于多种原因，这种振动都是不被期望的。一方面，振动会带来噪音。另一方面，也会降低所制造的卷筒的质量。在临界状态下，振动则可能强烈到使卷筒弹出卷绕设备的程度。

尤其当卷绕纸幅的静摩擦值较高时，会导致不期望发生的强烈的振动现象。而所述纸张类型通常指振动临界的纸。当纸层之间的静摩擦值大于0.5，特别是达到0.7甚至更大值时，会出现这种情况。

人们认为，振动是由于卷筒引起的自激励效应。由于纸层之间的静摩擦系数较高，因而大大抑制卷绕纸幅时常见的层错移。这导致在卷筒外围上会产生动态决定的卷绕硬度差，从而导致卷筒外周上的半径改变，因为缺少了层错移而无法对卷绕硬度差进行足够的补偿。在辊子上的卷筒的任何动态形变或者是说动态卷绕载荷中会剩下一小部分作为位置固定的保留变形，所述变形在重新进入卷绕接触区域时起到像行程激励一样的作用。在卷绕转数的若干谐波与由辊子和卷筒构成的卷绕系统的特定固有频率共同作用的情况下，这种再生效应就会导致使振动本身得以强化的自激励过程。

迄今为止，人们都尝试这样来解决这个问题，即，将系统的第一固有频率，也就是最低固有频率设置得较高，使得卷绕设备在运行时无法达到该固有频率。因此，这一公知的系统是基于所述辊子的最高转数而设置的。其中，当卷绕设备启动时仅允许最高转数以下的旋转频率。当卷筒加速至最大卷绕速度并且在所进入的主卷绕阶段仍具有最小直径时，卷筒有效作用于卷绕辊子的激励频率为最大。那么，随着卷筒直径的增大并且当材料幅被恒速导入时，卷筒的旋转频率和由其作用于卷绕辊子的激励频率则又相应地下降。

人们还尝试通过适当的阻尼器来减少振动的出现。

发明内容

有鉴于此，本发明主要要解决的技术问题是，能够在问题尽可能少的情况下卷绕振动临界的材料幅。

在上述类型的设备中，通过使得第一固有频率小于辊子的最大旋转频率来解决这一技术问题。

在这种构型下，所述设备一达到最大卷绕速度就可以超临界运行，也就是说，辊子的旋转频率大于由辊子和轴承装置构成的系统的固有频率。从而能够在(非圆形)卷筒的行程激励与振动的辊子连同所承载的卷筒的系统响应之间实现约为180°的相移。即使没有完全达到所述相移，也可通过对振动进行阻尼或者是说不像此前那么强烈地激励振动，从而实现十分积极的效果。

优选所述卷筒在达到其最大直径时降低旋转频率，并且第一固有频率小于卷筒的所述降低的旋转频率。如上所述，反复以恒定的速度来卷绕材料幅。这导致卷筒的转数随着卷筒直径的递增而递减。然后，将由辊子和轴承装置构成的系统的固有频率选择得更小，即小于卷筒在达到其最大直径时的降低的旋转频率。所述最大直径通常由卷绕设备给定。这同样适用于材料幅所需的导入速度并因此适用于辊子的最大旋转频率，即其在卷绕过程开始将材料幅加速至所需传输速度时达到的最大旋转频率，而该旋转频率通常在主卷绕阶段期间基本保持恒定。

优选所述轴承装置具有随激励频率变化的刚度。因此，会得到不同于动刚度的静态刚度(如辊子的激励频率等于零)，当以较高的激励频率激励辊子时，才会出现动刚度。其中，所述刚度为一个辊子的两个轴承的刚度总和。

其中，优选所述轴承装置具有大于辊子刚度的静态刚度。因此，该轴承装置用于低频(f→0，或f＜0.1Hz)载荷，即相对于长时间作用的载荷是相对刚性的，使得即使出现更大的作用力，如成品卷筒的重力，辊子也不会发生任何位移。

其中，优选所述静态刚度至少为辊子刚度的2倍。因此，可将静态刚度选定为较大值。