專利名稱：一種用于測量紙幅上的張力的方法和力測量軸承的制作方法
在造紙機中，為了調整的目的，要求知道移動的紙幅受到的瞬時牽引力或張力。為此，設有多個連續安裝的測量輥以測量紙幅中的張力。
迄今為止，這些測量輥通常都已作為軸頸安裝在滾動軸承中，該滾動軸承安裝在位于輥兩端處的軸承箱內，而通常呈應變儀形式的各動力傳感器已安裝在所述軸承箱的下面，用于測量當紙幅從輥上經過時施加到該軸承箱上的負載。然而，這種動力測量易產生測量誤差，這種測量誤差由輥的熱膨脹所引起，因為該非固定的軸承隨著在軸承箱內突然的短暫滑動(楔入效應)而在軸向方向上移動。還有在下面通過最低容許軸承負載的危險。
本發明的目的是提供一種用于實施合適的張力測量的方法和裝置，而測量結果沒有受熱膨脹和其它負效應干擾的危險，并且這是通過所附權利要求1中所述的一種方法達到的。該方法用一種如權利要求3中所述的軸承裝置完成。
下面將參照附圖中示意示出的實施例進一步說明本發明。
附圖中的
圖1示意地示出一種在造紙機中使用的先有技術輥類裝置或只供力測量用的類似裝置；圖2是圖示說明按照本發明所用的一種軸承裝置的第一實施例的示意側視圖；圖3是相應于圖2的視圖，并示出供按照本發明使用的一個軸承裝置的第二實施例。
圖1示意示出供力測量用的一個輥1的端視圖，按照上述先有技術的方法，亦即用于測量一個材料幅2亦即紙幅中的張力，該紙幅圍繞輥的一部分周邊而受到引導。作用在該輥上的主要力是由該輥1的質量所產生的力FT，和由該材料幅2中的張力所產生的力FR。在這種常規的解決辦法中，在軸承箱(以3示意示出)的下面設有任何適宜類型的力變送器4如應變儀，該力變送器4產生代表瞬時作用在軸承箱上的負載的信號，并將那些信號傳送到計算單元5上，用于確定在軸承箱上的負載，因而也確定材料幅中的張力。通常使用的軸承是一個固定的滾動軸承，該滾動軸承設置在該輥的一個端側上的一個軸承箱中，而一個自由的亦即軸向上非固定的滾動軸承設置在該輥對面側上的一個軸承箱中。滾動軸承的這種組合是必要的，以便使輥在操作中所受到的熱膨脹可以通過自由軸承在軸向上移動來消除。如在前言部分中所述，這會引起有關測量可靠性的問題。
在圖2中示意示出按照本發明的一種軸承裝置的一個基本的第一實施例，其中輥1以一個端視圖示出。按照本發明的輥1不是被支承在一個滾柱軸承組件中，而是被支承在一個磁性軸承中，該磁性軸承在這里用兩個馬蹄形電磁鐵6和7示意表示。通過電纜8、9將這些電磁鐵連接到一個控制系統10上，它沒有進一步示出，但在該技術中是眾所周知的。一個用于輥1的參考位置11被送到該控制系統里或存貯在其中。設置一個傳感器12用于測量該輥的實際位置，并且用以將代表所述位置的信號經一個線路13供給控制系統10。該控制系統10控制輥1的實際位置和參考位置11一致，該實際位置由傳感器12得到，而參考位置11是以這種方式通過調整用于電磁鐵6、7的驅動電流而供給到或存貯在控制系統10中的，以便改變驅動電流來補償由于改變輥上負載的結果而改變輥1軸端之間間隙的趨勢。
如圖1中所示，當作用在輥1上的負載由輥1的質量FT和紙幅的張力FR組成時，在圖2中示出的用于磁性軸承裝置的驅動電流將是i=f(FR+FT)式中i是變量，而FT是常數由此可明顯看出，驅動電流i的變化是瞬時作用在紙幅上的張力的一個函數。
因此，使用圖2中所示的裝置能通過控制系統10連續地確定紙幅中的實際的瞬時張力，并且其結果與由熱膨脹和類似情況引起的任何變化無關。
圖2中所示的裝置具有兩個對置的磁場源6和7，該裝置只沿一個軸線方向執行它的操作控制，但若用如圖3中以透視圖示意示出的一種稍加改變的裝置，則它能沿多個方向完成控制。因此對實際應用來說，該磁性軸承必須有至少三個電磁極。
為此，圖3中所示的輥1被支承在這樣一個磁性軸承中，該磁性軸承包括兩對對置的電磁鐵元件，此處它們以馬蹄形電磁鐵14-17形式示出，這些電磁鐵元件被供給來自功率放大器18的驅動電流。該功率放大器18由一個本身已知的任何適宜類型的控制系統10操縱，該控制系統10有一個與輥的所希望的軸向和/或徑向位置有關的設定值，并且它通過線路19、19a用代表由傳感器20、20a發出的輥的瞬時“是”位置的信號饋送，傳感器20、20a在輥的附近定位成相互垂直的位置。控制系統10將該設定值和該“是”位置的值加以比較并操縱功率放大器18，以改變通到磁鐵元件14-17的驅動電流來補償輥的“是”位置的值和設定值之間的任何差異，因而也連續地確定紙幅中的當前張力，如上所述，該張力與用于使磁鐵元件將輥1保持在所希望位置處的驅動電流成正比。
本發明不限于在附圖中表示的和上面所述的實施例，而可以在所附權利要求的范圍內進行修改。因此，如上所述，對實際情況來說，必須有至少三個電磁極，盡管按照圖2的原理圖僅示出兩個。由此還可以得出，不必將各電磁鐵定位成許多對對置的電磁極，但可以有三個或更多的此種磁極，最好是沿輥的周邊等距離分布。
權利要求
1．一種借助一個力測量輥(1)來測量通過一臺造紙機或類似裝置輸送的紙幅(2)上的瞬時張力用的方法，其中該輥(1)被支承在至少一個力測量軸承中，其特征在于使用一個電磁軸承(6,7；14-17)作為支承輥(1)的軸承，用一個與控制系統(10)聯用的電源來驅動該電磁軸承；在該控制系統(10)中將輥的瞬時位置與一個所希望的輥位置進行比較；改變供給到所述軸承(6,7；14-17)的電流的強度，以便使該輥保持所希望的位置；和確定紙幅(2)中的張力值，該張力值是供給電磁軸承的電流的變化的函數。
2．一種如權利要求1中所述的方法，其特征在于，通過至少一個定位在輥(1)附近的傳感器(12；20,20a)確定該輥的瞬時位置。
3．一種用于造紙機的力測量軸承，以及在這種機器中支承一個力測量輥(1)的那種類型的力測量軸承，用于連續地測定一個紙幅(2)上的瞬時張力，該紙幅(2)經過該機器輸送，并被配置成越過輥的至少一部分周邊而嚙合所述輥，其特征在于，該軸承是一種電磁軸承(6,7；14-17)，它由一個電源驅動并與一個控制系統(10)聯用，該控制系統(10)被設置成將輥的瞬時位置與所希望的位置進行比較，以便改變供給到所述軸承(6,7；14-17)的電流強度，從而使輥保持預定的位置，并確定紙幅中的張力值，該張力值與供給該電磁軸承的電流強度的變化成正比。
4．一種如權利要求3中所述的力測量軸承，其特征在于，該軸承具有至少三個電磁極(6,7；14,16；15,17)，它們各自通過所述控制系統(10)的中介用驅動電流供給。
全文摘要
本發明涉及一種借助一個力測量輥(1)來測量通過一臺造紙機或類似裝置輸送的紙幅上的瞬時張力用的方法,其中該輥(1)被支承在至少一個力測量軸承中,該方法包括以下步驟:使用一個電磁軸承(14,15;16,17)作為支承輥(1)的軸承,用一個與控制系統(10)聯用的電源來驅動該電磁軸承;在控制系統(10)中將輥的瞬時位置與一個所希望的輥位置進行比較;改變供給到所述軸承的電流的強度,以便使該輥保持所希望的位置;確定紙幅(2)中的張力值,后者是供給電磁軸承的電流的變化的函數。本發明還包括一個用于完成該方法的力測量軸承。
文檔編號D21G9/00GK1220391SQ98114
公開日1999年6月23日 申請日期1998年6月12日 優先權日1997年6月12日
發明者拉瑞·派科恩, 安德斯·里德斯克格 申請人:Skf公司