(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不都合な振動を検出するための少なくとも１つのセンサ装置（２２，２８，３０，３４）と、検出結果に関連してロール（１２）に対して不都合な振動を弱める方向に作用する少なくとも１つの力負荷装置（２０）を有する形式の、紙又は厚紙から成る紙料ウェッブ（１６）を塗工する機械に設けられた、回転中のロール（１２）の不都合な振動を能動的に弱めるための装置（１０）において、センサ装置が、ロール（１２）の回転軸線（Ａ）を基準として半径方向で見て、ロール（１２）の実質的に円筒形の外表面（１２ｂ）の内部に配置された少なくとも１つのセンサ（２８，３０）を有し、及び／又はロール（１２）の実質的に円筒形の外表面（１２ｂ）から離隔して配置された少なくとも１つのセンサ（２２，３４）を有していることを特徴とする、回転中のロールの不都合な振動を能動的に弱めるための装置。
【請求項２】
センサ装置が、歪みゲージのような、少なくとも１つの圧縮力及び／又は引張り力感受素子（２８，３０）を有している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
圧縮力及び／又は引張り力感受素子（２８）が、ロール周壁（１２ｄ）の内面（１２ｃ）に配置されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
圧縮力及び／又は引張り力感受素子（３０）が、ゴム、ゴム状材料又はプラスチックから成る被覆層（３２）の下側の、ロール周壁（１２ｄ）の外面に配置されている、請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
センサ装置が少なくとも１つの光学式のセンサユニット（２２，３４）から成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
光学式センサユニットがレーザー式振動計（２２）から成っている、請求項５記載の装置。
【請求項７】
光学式センサユニット（３４）が、ロール表面（１２ｂ）の機械的な応力状態をインターフェロメータ式に検出する、請求項５記載の装置。
【請求項８】
インターフェロメータ式のセンサユニット（３４）が、ロール（１２）の実質的に円筒形のロール周壁（１２ｄ）のロール表面（１２ｂ）における機械的な応力状態を検出する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
インターフェロメータ式のセンサユニット（３４）が、ロール（１２）のカバー区分（１２ｅ）の領域における機械的な応力状態を検出する、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
光学式のセンサユニット（２２，３４）が、ロール表面（１２ｂ）から少なくとも１ｍの隔たりを有している、請求項５から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
材料ウェッブ（１６）を通走させるニップ（１５）を相互間に形成する２本のロール（１２，１３）を装備した機械の場合、センサ装置（２２）が、両ロール（１２，１３）のロール軸線（１２ａ，１３ａ）の連結平面（Ｅ）内に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも１つのセンサ装置（２２，２８，３０，３４）の検出信号に基づいて、少なくとも１つの力負荷装置（２０）のための調整信号を決定する制御ユニット（２４）が設けられており、該制御ユニット（２４）が調整信号を決定するために、多数のセンサ（２２，２８，３０，３４）の検出信号を加算及び／又は減算及び／又は重点化及び／又は平均化しかつ／又は位相修正して互いに組合わせる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
制御ユニット（２０）が、ロール（１２）の軸受（３６）に沿って配置された、圧縮力及び／又は引張り力感受素子又は加速度センサなどのような少なくとも１つのセンサ装置（３８）の検出信号を考慮する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
不都合な振動をセンサ装置（２２，２８，３０，３４）によって検出し、かつ、検出結果に関連して、ロール（１２）に作用する力負荷装置（２０）を、不都合な振動を弱める方向に作動制御する形式の、紙又は厚紙から成る紙料ウェッブ（１６）を塗工する機械に設けられた、回転中のロール（１２）の不都合な振動を能動的に弱めるための方法において、センサ装置を少なくとも１つのセンサ（２２，２８，３０，３４）から構成し、センサ（２８，３０）を、ロール（１２）の回転軸線（Ａ）を基準として半径方向で見て、ロール（１２）の実質的に円筒形の外表面（１２ｂ）の内部に配置し、及び／又はセンサ（２２，３４）を、ロール（１２）の実質的に円筒形の外表面（１２ｂ）から離隔して配置することを特徴とする、回転中のロール（１２）の不都合な振動を能動的に弱めるための方法。
【請求項１５】
センサとして、歪みゲージのような少なくとも１つの圧縮力及び／又は引張り力感受素子（２８，３０）を使用する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
圧縮力及び／又は引張り力感受素子（２８）をロール周壁（１２ｄ）の内面（１２ｃ）に配置する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
圧縮力及び／又は引張り力感受素子（３０）を、ゴム層、ゴム状材料層又はプラスチック層のような被覆層（３２）の下のロール周壁（１２ｄ）の外面に配置する、請求項１５又は１６記載の方法。
【請求項１８】
センサとして、少なくとも１つの光学式のセンサユニット（２２，３４）を使用する、請求項１４から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
光学式センサユニットとしてレーザー式振動計（２２）を使用する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
光学式のセンサユニット（３４）が、ロール表面の機械的な応力状態をインターフェロメータ式に検出する、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
インターフェロメータ式のセンサユニット（３４）が、ロール（１２）の実質的に円筒形のロール周壁表面（１２ｂ）における機械的な応力状態を検出する、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
インターフェロメータ式のセンサユニット（３４）が、ロール（１２）のカバー区分（１２ｅ）の領域における機械的な応力状態を検出する、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
光学式のセンサユニット（２２，３４）を、ロール表面（１２ｂ）から少なくとも１ｍ隔てて配置する、請求項１８から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
材料ウェッブ（１６）を通走させるニップ（１５）を相互間に形成する２本のロール（１２，１３）を備えた機械の場合、センサ装置（２２）を、両ロール（１２，１３）のロール軸線（１２ａ，１３ａ）の連結平面（Ｅ）内に配置する、請求項１４，１８から２３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つのセンサ装置（２２，２８，３０，３４）の検出信号に基づいて、少なくとも１つの力負荷装置（２０）のための調整信号を決定する制御ユニット（２４）を設け、調整信号を決定するために前記制御ユニット（２４）が、多数のセンサ（２２，２８，３０，３４）の検出信号を加算及び／又は減算及び／又は重点化及び／又は平均化しかつ／又は位相修正して互いに組合わせる、請求項１４から２４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
制御ユニット（２０）が、ロール（１２）の軸受（３６）に沿って配置された、圧縮力及び／又は引張り力感受素子又は加速度センサなどのような少なくとも１つのセンサ装置（３８）の検出信号を考慮する、請求項１４から２５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
紙又は厚紙から成る紙料ウェッブ（１６）を製造及び／又は塗工する機械で使用する、請求項１４から２６までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不都合な振動を検出するための少なくとも１つのセンサ装置と、検出結果に関連してロールに対して不都合な振動を弱める方向に作用する少なくとも１つの力負荷装置を有する形式の、回転するロールの不都合な振動を能動的に弱めるための装置に関し、以下これを、必要に応じて第１番目の発明と呼ぶ。
【０００２】
本発明の装置は例えば、特に紙又は厚紙から成る紙料ウェッブを製造する機械及び／又は仕上げ処理、殊に塗工処理を施す機械で使用するために考えられている。
【０００３】
更に本発明は、不都合な振動をセンサ装置によって検出し、かつ、検出結果に関連して、ロールに作用する力負荷装置を、不都合な振動を弱める方向に作動制御する形式の、回転中のロールの不都合な振動を能動的に弱めるための方法に関し、以下これを、必要に応じて第２番目の発明と呼ぶ。
【０００４】
本発明は更にまた、圧着エレメント（例えば圧着ロール）と対抗エレメント（例えば対抗ロール）が設けられており、しかも前記の圧着エレメントと対抗エレメントが相互間に、紙料ウェッブを通走させるニップを形成しており、かつ前記ニップ内に支配する圧力の分布を決定する装置が設けられている形式の、特に紙又は厚紙から成る紙料ウェッブを走間処理する装置にも係わり、以下これを必要に応じて第３番目の発明と呼ぶ。
【０００５】
更にまた本発明は、例えば前記の処理装置において使用されるような、センサユニットを装備したロールにも係わり、以下これを必要に応じて第４番目の発明と呼ぶ。しかし斯かる「センサ・ロール」は、対抗エレメントの影響を受けなくても単に走行中の材料ウェッブの作用のみによってロールに対して圧力を及ぼすような場合でも有利に使用することができる。ここではその１例としてウェッブ案内ロールを挙げておく。
【０００６】
【従来の技術】
前記形式の装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６５２７６９号明細書に基づいて公知である。公知の装置の振動センサはその場合、選択された第１実施形態では、ロールの単数又は複数の軸受部位に配置されている。前掲特許出願公開明細書において選択された第２実施形態では、振動センサを機械中心に配置することが提案されている。実験装置では、機械中心、すなわちロールの長手方向中心領域において、ロールの実質的に円筒形の外周面の直ぐ近くに装着された容量性センサが使用されている。
【０００７】
振動センサを機械中心領域に配置することによって得られる利点は、其処がロールの軸受部位から大きく隔たっており、その結果（例えば撓み振動も付加的に加わることによって）ロールの「振れ」が大きくなることに基づいて、振動の振幅を高い精度で検知できることである。しかしながら容量性センサをロール表面の直ぐ近くに配置せねばならないことは不利である。それというのは第１に、特に紙又は厚紙から成る紙料ウェッブを製造及び／又は塗工する機械において振動弱め装置を使用する場合、紙料ウェッブが裂断し、それに続いてロールに紙料ウェッブの所謂「ラップ・アップ」状態が生じた際に、センサを損傷するリスクの発生を免れることができないからである。第２に塗工剤や繊維材料などによる汚染の結果、センサの機能が損なわれる危険がある。そればかりでなく、ロールの外周面の直ぐ近くに配置されたセンサは、保守工又は操作工が外周面へアプローチすること、もしくは外周面に対する処置作業を困難にする。更に又、コーティングされた、例えばゴム引きの施されたロール表面及び／又は塗工剤の薄膜で被覆されたロール表面では、振動振幅を精密に検出することは難しいと判った。
【０００８】
ロールの軸受部位に配置されたセンサは、前述の欠点を有してはいないが、軸受部位が、ロールの不都合な振動の振動節に合致しているという事実に基づいて、軸受部位における振動振幅を必要な精度でもって検出することは、機械中心領域で検出するよりも著しく困難になる。
【０００９】
凹版印刷機械のオフセットロールで使用するために構想された回転系の撓み振動を低下させるための方法と装置が、国際特許出願公開９７／０３８３２号明細書に基づいて公知である。このような凹版印刷機械における紙料ウェッブの作業幅及び走行速度は、紙料ウェッブを製造及び／又は塗工するための機械における紙料ウェッブの作業幅及び走行速度とは著しく相違している。
【００１０】
また第３番目の発明に係わる紙料の走間処理装置では従来、慣習的には、塗工ニップにおける圧力分布を決定するために、特殊紙（例えばカーボン紙と明るい複写紙とから成る２層紙、或いはインキを充填した複数の小球を埋込んで該小球に圧力をかけて小球を破裂させ前記インキを解放するようにした紙）が前記塗工ニップ内へ導入されていた。更にＳｔｏｗｅ Ｗｏｏｄｗａｒｄ 社によって、前記特殊紙に代えて塗工ニップ内へ導入されかつ該塗工ニップに支配する力分布又は圧力分布を自動的に測定するために使用される、複数の感圧センサを有するシートが提案された。しかしながら、これらの圧力分布決定装置は全て、塗工装置の定常状態における圧力分布しか決定できないという欠点を有している。従って、塗工ニップに支配する力又は圧力に対する動的影響は、公知の圧力分布決定装置によっては考慮することができない。そればかりか、ロールの周方向の圧力分布の変動を決定するためには、時間のかかる煩瑣な処置が必要になる。
【００１１】
更にまた、定置のプレスシュー内に複数の圧力センサを配置することがドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６４２０４７号明細書に基づいて公知である。この解決策の欠点は第１に、圧力分布の測定が前記プレスシューの領域においてしか行なわれず、従ってプレスシューをエンドレスに循環するカバーエレメントの円周の特定部位に対する対応関係を決定するのが面倒かつ困難であることである。第２の欠点は、圧力センサと材料ウェッブとの間にエンドレスのカバーエレメントが配置されているばかりでなく、カバーエレメントとプレスシューとの間の摩擦を減摩する潤滑剤、並びに前記圧力センサを潤滑剤に対して防護するシートが必要であることである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
第１番目及び第２番目の発明に係わる本発明の課題は、明細書冒頭で述べた形式の、回転中のロールの不都合な振動を能動的に弱めるための装置を改良して、ロール振動の振幅の正確な検出を可能にし、それにも拘わらず検出素子に汚染や損傷を発生させないようにすると共に、操作工及び／又は保守工には実質的に妨げ無くロール外周面へのアプローチもしくはロール外周面に対する処置作業を可能にすることである。
【００１３】
また第３番目及び第４番目の発明に係わる紙料の走間処理装置及びこれに使用されるロールにおける課題は、明細書冒頭に述べた形式の装置を改良して、処理ニップ内に支配する圧力を、処理装置の連続運転中にも確実に決定することができ、従って万一の修正調整量の決定時にも動的効果を簡単に考慮できるようにすることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための、第１番目の発明としての本発明の装置上の構成手段は、センサ装置が、ロールの回転軸線を基準として半径方向で見て、ロールの実質的に円筒形の外表面の内部に配置された少なくとも１つのセンサを有し、かつ／又はロールの実質的に円筒形の外表面から離隔して配置された少なくとも１つのセンサを有している点にある。
【００１５】
本発明の装置の第１の解決原理によればセンサ装置は、ロール表面の下位に配置されている。ロール表面下位ではセンサ装置は、塗工材料によって汚染する恐れもなければ、ウェッブ裂断時に損傷を受けるリスクもない。更にロール表面への自由なアプローチが簡単に保証されている。そればかりかセンサ装置を機械の中心領域内、つまりロールの長手方向中心の領域内に配置することが可能であるので、ロール振動の振幅を高い精度で検出することが保証されている。
【００１６】
センサ装置は例えば少なくとも１つの圧縮力及び／又は引張り力感受素子、例えば１つの歪みゲージを有することができる。このようなセンサ素子は従来技術では、機械的な応力状態を検知するために公知であり、かつ実地において、堅牢にして精確という定評がある。
【００１７】
圧縮力及び／又は引張り力感受素子は、例えばロール円筒体（つまりロール周壁）の内面に配置され、其処では該素子は、例えば鋼から製作されたロール外周によって、例えば紙料ウェッブ裂断に基づく、外的影響に対して防護されている。内部冷却式ロールの場合には、圧縮力及び／又は引張り力感受素子が冷却媒体、例えば水に対して耐性を有していることが保証されればよい。
【００１８】
前記の構成に加えて又はこの構成とは選択的に、圧縮力及び／又は引張り力感受素子を、被覆層、例えばゴム、ゴム状材料又はプラスチック等から成る被覆層の下側の、ロール周壁の外面に配置することが可能である。この場合、圧縮力及び／又は引張り力感受素子は、前記被覆層によって外部影響に対して、殊にウェッブ裂断時における損傷及び塗工剤による汚染に対して防護される。
【００１９】
本発明の装置の第２の解決原理によればセンサ装置は、ロール表面から離して配置されている。その場合、センサ装置とロール表面との間の距離は、センサ装置が塗工剤飛沫によって汚染されることも、ウェッブ裂断時に損傷を受けることもないように、問題なく選択することができる。そればかりかセンサ装置とロール表面との間の隔たりが大きいことに基づいて、ロール表面へ支障なくアプローチすることが造作なく保証されている。その上に又、機械中心領域にセンサ装置を配置することによって、ロール振動振幅の精確な検出が保証される。
【００２０】
材料ウェッブを通走させる所謂「ニップ」を相互間に形成する２本のロールを装備した機械の場合、センサ装置を、両ロールのロール軸線の連結平面内に配置することによって、格別優れた信号検出を得ることが可能である。
【００２１】
センサ装置が少なくとも１つの光学式のセンサユニットから成っている場合、振動の遠隔検出を簡単かつ確実な形式で達成することが可能である。ロールの周壁面へ自由にアプローチできるようにするために、光学式のセンサユニットは、ロール表面から少なくとも１ｍの隔たりを有しているのが有利である。
【００２２】
本発明では、種々異なった測定原理に基づくセンサユニットを使用することが可能である。すなわち：
例えば光学式センサユニットは、レーザー式振動計から成っており、該レーザー式振動計は、従来技術に基づいてそれ自体公知であり、かつ例えば米国Ｄｕｌｌｅｓ在、Ｏｍｅｔｒｏｎ Ｉｎｃ．社から商品記号ＶＨ ３００で入手することができる。前記レーザー式振動計は、回転中のロールにおける、測定レーザービームに対して平行に延びる表面速度成分として、ロール振動を検出する。
【００２３】
前記の構成に加えて、又はこの構成とは選択的に、インターフェロメータ式（interferometrisch)に作業するセンサユニットによって、ロール表面の機械的な応力状態を検出することも可能である。このようなインターフェロメータ式センサユニットは例えば無破壊式材料分析分野に基づいて公知である。
【００２４】
インターフェロメータ式センサユニットは、例えばロールの実質的に円筒形の周壁面における機械的な応力状態を面出する。しかしながら、これに加えて、又はこれとは選択的に、インターフェロー式のセンサユニットは、ロールのカバー区分の領域における機械的な応力状態を検出することも可能である。このロールカバー区分とは、ロール表面が、実質的に円筒形の周壁面からロールジャーナルへ縮小する区分である。まさしくロール周壁面と前記カバー区分との間の移行域並びに前記カバー区分とロールジャーナルとの間の移行域においては、不都合な振動に起因したロール表面応力の変動が格別顕著である。カバー区分領域においてロールの機械的応力状態を検出することは更に、インターフェロメータ式センサユニットを、ロールの軸線方向で見てロールの前方又は後方に配置することができ、かつロールの周壁面への自由なアプローチを妨げられないという利点を有している。しかしカバー区分領域における応力状態は、別の適当な応力センサ、例えば歪みゲージによって検出することもできる。
【００２５】
明細書冒頭で述べた形式の装置が、少なくとも１つのセンサ装置の検出信号を基礎として少なくとも１つの力負荷装置のための調整信号を決定する制御ユニットを有している場合、本発明は、該制御ユニットが調整信号を決定するために、多数のセンサの検出信号を加算及び／又は減算及び／又は重点化及び／又は平均化しかつ／又は位相修正して互いに組合わせることを提案する。これによって各運転パラメータ並びに使用センサユニットの特殊性に関連して、特に、種々の振動周波数範囲におけるセンサユニットの感度に関連して、ロールの振動挙動の特殊性を考慮することが可能である。
【００２６】
その場合、制御ユニットが、ロールの軸受に沿って配置された少なくとも１つのセンサ装置の検出信号、例えば圧縮力及び／又は引張り力感受素子又は（半径方向加速度を検出するための）加速度センサなどの検出信号、を考慮することも可能である。
【００２７】
第２番目の発明としての本発明の方法上の構成手段は、センサ装置を少なくとも１つのセンサから構成し、センサを、ロールの回転軸線を基準として半径方向で見て、ロールの実質的に円筒形の外表面の内部に配置し、かつ／又はセンサを、ロールの実質的に円筒形の外表面から離隔して配置する点にある。この方法上の実施形態並びに、これに伴う利点に関しては、請求項１６〜２８に記載した構成手段並びに前述の第１番目の発明としての本発明の装置の記載事項を参照されたい。
【００２８】
なお念のためにこの個所で付記しておくが、「機械中心領域」という表現によって、ロールの正確な長手方向中心を中心として比較的広い領域が表示されている。その理由は次の通りである。すなわち：振動に起因したロールの変形は、発生遠心力を考慮すれば、両側の軸受部位間でかつ機械中心に対して実質的に対称的に延びる１本の放物線に極めて近似的に追従する。周知のように１つの放物線の値は、最大値の周辺では僅かしか変化しない。それ故に、ロールの振動振れを検出する精密度に関して前記「機械中心領域」を、ロールの軸線方向で見て、振動振れが正確な機械中心における最大振れ値の約７５％になる２つの部位間の領域と規定することができる。
【００２９】
第３番目の発明の課題を解決するための紙料の走間処理装置の構成手段は、圧着エレメント（例えば圧着ロール）と対抗エレメント（例えば対抗ロール）が設けられており、前記の圧着エレメントと対抗エレメントが相互間に、紙料ウェッブを通走させる処理ニップ（或いは塗工ニップ）を形成しており、かつ該処理ニップ内に支配する圧力の分布を決定する装置が設けられている形式の、特に紙又は厚紙から成る紙料ウェッブを走間処理する装置において、圧着エレメント及び対抗エレメントの少なくとも１つが、ロールとして形成されており、かつ圧力分布決定装置が、前記ロールの周方向にも軸方向にも該ロールに分配配置された多数のセンサを備えたセンサユニットから成っている点にある。処理装置の本発明の構成によって保証されることは第１に、センサユニットのセンサが、紙料ウェッブと接触する表面の領域に直接配置されているので、検出された測定値が高い発言力を有していることである。第２にセンサは、ロールの軸方向で分配配置されており、その結果、作業幅の方向での圧力分布の決定を先ず可能にするが、そればかりでなくロールの周方向でも分配配置されているので、ロールのいかなる回転位置においても処理ニップ内の圧力分布を決定することが可能になる。従って如何なる時点においても、つまり処理装置が停止状態にあっても、また処理装置がフルの生産速度で稼働している場合でも、処理ニップ内に支配する圧力の分布をその都度決定することが可能である。
【００３０】
センサは、間接的又は直接的に圧力を検出できるように構成かつ／又は配置されるのが有利である。紙料ウェッブの表面を損傷するリスクが全く存在せず、或いは無視できるほど僅かな程度しか存在しない場合には、圧力検出用のセンサを、ロールの表面に直接配置することが可能である。
【００３１】
ロールが弾性的な被覆層を有し、該被覆層が例えばゴム、ゴム状材料又はプラスチック材料から製作されている場合は、センサユニットの感圧センサの少なくとも一部分をロールの外面側で前記被覆層の下位に配置することを提案する。塗工装置の場合、前記被覆層は感圧センサを、塗工剤の可能な有害な影響に対して防護する。そればかりでなく前記被覆層と相俟って、検出結果に対して作用するただ１つの層が紙料ウェッブとセンサとの間に位置している。従ってセンサユニットの耐用寿命が高いにも拘わらず、説得力のある測定が可能である。
【００３２】
またセンサに通じる導線、例えば給電線又は信号導出線は、簡単に被覆層の下位に布設することができる。
【００３３】
更に被覆層の下位にセンサを装着するのに加えて又は選択的に、センサユニットの複数のセンサの少なくとも一部分をロール周壁内に埋込んでおくことも可能である。特にロールが繊維強化プラスチック、例えばカーボンファイバー強化プラスチック（ＣＦＫプラスチック）から製作されている場合には、前記の埋込みはロールの製作時にすでに行なうことができる。繊維強化プラスチックから成るロールの場合も、鋼から成るロールの場合も、ロールの製作後にセンサを該ロール内に埋込むことも可能である。
【００３４】
センサに通じる導線も同等の形式でロールの製作時又は製作後にロール周壁に埋込むことが可能である。
【００３５】
本発明の構成によれば、センサの少なくとも一部分は１つの測定膜内に纏めて保持されている。この実施形態は、特にセンサを被覆層の下位に配置した場合には、加工が簡便になるという利点を有している。
【００３６】
センサは、検出圧力の値を、それ自体周知の形式で電圧に変換することができ、該電圧は評価ユニットによって問題なく処理される。適当な評価ソフトウェアを使用すれば、例えば、線圧が処理ニップにおいて影響を受ける場合に、ウェッブ全幅にわたる力分布の変化挙動を画像スクリーンで精確に追跡することが可能である。従って、圧着エレメント及び／又は対抗エレメントを負荷する力負荷装置の制御時に、センサユニットから送出された信号を考慮することが可能になる。従って本発明によれば処理装置の連続運転中に所期のように線圧に影響を及ぼすことができ、かつ、処理ニップにおいてその結果生じる力分布又は圧力分布の変化をリアルタイムで観察することが可能である。これは、適当な制御ソフトウェアを使用するならば、処理ニップ内に支配する圧力関係の最適化を、自動的にも操作工の手動によっても可能にし、従って究極的には、質的に高い処理成績を保証する。この走行中の紙料を処理する装置における圧力分布決定装置は、前記ニップ内で紙料ウェッブに対して作用する力もしくは圧力を精確に表示し、前記の力又は圧力が極度に大きく変動した場合には紙料ウェッブの作業幅にわたって所期のように対応策を講じることを可能にしなければならない。この手段の目的は究極的には、紙料ウェッブの全作業幅にわたって実質的にコンスタントな処理条件を得るためである。
【００３７】
なお第３番目の発明としての紙料の走間処理装置は、紙料ウェッブの種々異なった多数の処理形式の範囲内で、例えば紙料ウェッブの抄紙機の圧搾部、カレンダー、コーター或いは印刷機の範囲でも使用可能であるにも拘わらず、本発明の理解をより明確にするために、紙料ウェッブに液状又はペースト状の塗工剤を塗被する装置に基づいて以下に説明する。
【００３８】
第４番目の発明に係わるロールの構成手段は、ロールの周方向でもロール軸線方向でも該ロールに分配配置された多数のセンサから成るセンサユニットを装備している点にある。その他の有利な構成は、請求項４０〜４７に記載した通りである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００４０】
図１には、本発明による能動的な振動弱め装置が総体的に符号１０で示されている。限定していない図示の使用例では該振動弱め装置１０は、材料ウェッブ１６の両面に液状又はペースト状の塗工剤１８を間接的に塗被するコーター１４の、軸線Ａを中心として回転するロール１２の不都合な振動を弱めるため、又は補償するため、又は低減するため、又は減衰するために使用される。なおこの個所で念のために付記しておくが、本発明の装置は、特に紙又は厚紙から成る紙料ウェッブを製造かつ／又は塗工する機械において多様な形式で存在しているような、別の回転するロールでも同じく有利に使用することができる。
【００４１】
図１に示した実施例では材料ウェッブ１６は、隣接配置された２本のロール１２と１３との間に形成されたニップ１５を通って走行方向Ｌに運動する。
【００４２】
能動的な振動弱め装置１０は、調整部材２０ａでもってロール１２のロールジャーナル１２ａに対して作用する少なくとも１つの力負荷装置２０を有している。その場合の力作用は、位相をずらして、殊にロール１２の不都合な振動に対して逆の位相で行なわれる。この力作用形式は、従来技術に基づいて公知であり、かつ例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６５２７６９号明細書において詳細に説明されている通りである。
【００４３】
ロール１２の振動を検出するために一連の種々のセンサユニットが使用され、該センサユニットは追って詳細に説明するが、これらのセンサユニットに共通な点は、該センサユニットが、汚染及び／又は損傷のリスクを受けることもなく、またロール表面１２ｂへの保守工又は操作工Ｐの自由なアプローチを妨げることもない個所に配置されていることである。
【００４４】
例えばロール表面１２ｂから距離ｄを隔ててレーザー式振動計２２が配置されており、該振動計のレーザービーム２２ａはロール表面１２ｂに向かって方位づけられている。このようなレーザー式振動計は従来技術に基づいて公知であり、かつ例えば米国Ｄｕｌｌｅｓ在、Ｏｍｅｔｒｏｎ Ｉｎｃ．社から商品記号ＶＨ ３００で入手することができる。前記形式のレーザー式振動計は、レーザービーム２２ａに平行に向いたロール表面１２ｂの速度成分から、ロール１２の振動を決定する。できるだけ高い検出精度を得るためにレーザー式振動計２２は、両ロール１２，１３のロールジャーナルの軸線１２ａと１３ａを互いに連結する平面Ｅ内に配置されているのが有利である。
【００４５】
レーザー式振動計２２の検出信号は、信号導線２２ｂを介して制御ユニット２４に伝送され、該制御ユニットは、前記検出信号を使用して力負荷装置２０のための調整信号を決定し、かつ信号導線２４ａを介して前記力負荷装置２０へ送出する。
【００４６】
レーザー式振動計２２の使用によって得られる利点は、該レーザー式振動計２２をロール表面１２ｂから著しく大きな距離ｄを隔てて、例えば１メートル以上の距離ｄを隔てて配置することができることである。このように大きく設計された距離は第１に、保守工及び／又は操作工Ｐに対してロール１２の領域において、ロール表面１２ｂへの妨げのないアプローチを可能にするのに充分なスペースを提供することを保証する。それのみならずロール表面１２ｂとレーザー式振動計２２との間の距離が大きいことに基づいて、レーザー式振動計は、材料ウェッブ１６の裂断時及び、その結果しばしば生じるロール１２の「ラップ・アップ」時に、材料ウェッブ１６によって損傷を受けることもない。更にレーザー式振動計２２は、塗工剤１８の飛沫による汚染に対して防護される。最悪の場合には、図１では図示を省いたが簡単なスクリーン系が防護のために付加的に必要になる。またロール表面１２ｂからの距離が大きいことに基づいて、レーザー式振動計２２は機械中心領域内、すなわちロール１２の長手方向中心領域内に、要するに、ロール１２の振動によってロール表面１２ｂを著しく強く振れさせることになる領域内に簡単に配置することができるので、従ってロール１２の振動の極めて精確な検出を可能にする。
【００４７】
ロール１２の振動を検出するための別のセンサタイプとして図１では、ロール周壁１２ｄの内面１２ｃに装着された圧縮力及び又は引張り力に敏感な素子２８が図示されている。圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８は例えば慣用の歪みゲージによって形成することができるが、別種の圧縮力及び／又は引張り力感受素子、フィルム等を使用することも同じく可能である。個々のこれらの圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８はロール１２の振動を、該ロールの特定部位でしか検出できないので、図１においてロール１２の内周の一部分に就いて示唆したように、このような圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８を、ロール１２の全周にわたって多数配置するのが有利である。圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８の検出信号も、やはり信号導線２８ａを介して、かつ／又は回転適合的な接続を避けるために放射計式に制御ユニット２４へ伝送され、該制御ユニットは、力負荷装置２０のための調整信号を検索する際に前記検出信号を考慮する。
【００４８】
特に紙又は厚紙から成る紙料ウェッブを製造及び／又は塗工するための機械において使用されるロールは、頻繁に冷却されねばならないので、冷却媒体、例えば冷却水に対して耐性を有するような圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８を使用すること、或いは該圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８に保護層もしくは保護カバーを設けることが望ましい。該圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８をロール周壁１２ｄの内面１２ｃに配置したことに基づいて、前記圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８は、ロール１２の「ラップ・アップ」時の材料ウェッブ１６による損傷に対して、もしくは塗工剤１８の飛沫による汚染に対して防護されており、かつ、ロール表面１２ｂに対する保守工及び／又は操作工Ｐのアプローチを妨害することはあり得ない。
【００４９】
図２の断面図では、レーザー式振動計２２及び圧縮力及び／又は引張り力感受素子２８に加えて、ロール１２の振動を検出するための別のセンサユニットが図示されている。
【００５０】
例えばロール周壁１２ｄの外面側に、圧縮力及び／又は引張り力感受素子３０が配置されており、該圧縮力及び／又は引張り力感受素子は、ゴム又はゴム状材料或いはプラスチックなどから成る被覆層３２によって、損傷及び／又は汚染に対して防護されている。圧縮力及び／又は引張り力感受素子３０が、本来のロール表面１２ｂの下位に、つまり前記被覆層３２の下面に配置されていることに基づいて、ロール表面１２ｂに対する操作工Ｐのアプローチを圧縮力及び／又は引張り力感受素子３０が妨げることはあり得ない。圧縮力及び／又は引張り力感受素子３０の検出信号は、信号導線３０ａを介して制御ユニット２４に供給され、かつ力負荷装置２０の調整信号の決定時に考慮される。
【００５１】
図２には、別のセンサユニットとしてレーザー式インターフェロメータ３４が図示されており、これはロール１２の機械的応力状態を検出して相応の検出信号を信号導線３４ａを介して制御ユニット２４に伝送する。このようなレーザー式インターフェロメータは、例えば無破壊式材料分析分野に基づいて公知である。該レーザー式インターフェロメータを使用するのは次の事実に起因している。すなわちロール１２における著しく高い機械的応力は、機械中心領域、すなわちロール１２の長手方向中心領域において発生するばかりでなく、ロール１２のカバー区分１２ｅの領域においても、すなわちロール周壁１２ｄとロールのロールジャーナル１２ａとの間の領域、殊にカバー区分１２ｅとロール周壁１２ｄとの間の移行領域、もしくはカバー区分１２ｅとロールジャーナル１２ａとの間の移行領域においても発生することである。
【００５２】
図２に示した実施例ではレーザー式インターフェロメータ３４は、ロール周壁１２ｄとカバー区分１２ｅとの間の移行点に方位づけられている。この場合の利点は、レーザー式インターフェロメータ３４をロール１２の傍に配置することができ、こうしてロール表面１２ｂに対する支障のないアプローチを可能にすることである。そればかりでなくロール１２から大きな距離を隔てて該レーザー式インターフェロメータ３４を配置することも可能である。
【００５３】
更に図２の図示によれば、ロールジャーナル１２ａの軸受３６の領域に、ロールジャーナル１２ａの半径方向加速度に基づくロール１２の振動を検出する加速度センサ３８が設けられている。このような加速度センサ３８は従来技術に基づいて公知である。しかしながらこの公知の加速度センサは目下の所、軸受３６の摩耗状態を検査するために時々働かされるにすぎない。適当に敏感かつ長期使用可能な加速度センサ３８を使用する場合、該加速度センサは、ロール１２の摩耗監視のためにも、ロール振動を検知するためにも使用することができる。加速度センサ３８の検出信号は、信号導線３８ａを介して制御ユニット２４に供給される。
【００５４】
ロール１２の振動の周波数スペクトルが、ロール１２の各運転条件に関連して、もしくは材料ウェッブを製造及び／又は塗工する機械全体に関連して変化するが、センサの感度−周波数スペクトルが固定的に規定されていることが予測されるので、制御ユニット２４は、少なくとも２つのセンサ２２，２８，３０，３４及び３８の検出信号を、力負荷装置２０の調整信号の決定時に適当な形式で互いに組合わせ、例えば互いに加算及び／又は減算及び／又は平均化し、かつ／又は運転条件に関連して重点化し、かつ／又はロール１２の円周に沿った配置に関連して位相正しく重畳させるようにすることができる。
【００５５】
なお念のために付記しておくが、機械部分に取付けられたセンサ装置において、例えば機械中心領域に取付けられたセンサ装置において万一発生する固有運動、特に固有振動は、該センサ装置の検出信号の評価時に当然考慮されねばならない。
【００５６】
次に、本発明の塗工装置を斜視図で示した図３に基づいて本発明の１実施例を詳説する。
【００５７】
図３では本発明の塗工装置は総体的に符号５１０によって示されている。限定するものではないが図示の適用例では該塗工装置５１０は２本のロール５１２，５１３を有し、両ロールは軸線Ａ，Ｂを中心として矢印Ｐ，Ｐ′の方向に回転し、両者間に１つの塗工ニップ５１５を形成している。図示を省いた２つの塗工ユニットによって前記塗工ニップ５１５に、液状又はペースト状の塗工剤５１８が供給され、該塗工ニップ５１５で塗工剤５１８が、前記塗工ニップ５１５を矢印Ｌの方向に通走する材料ウェッブ５１６に塗被される。
【００５８】
図３に示した実施例ではロール５１２は、塗工ニップ５１５において生じる圧力もしくは力の、作業方向もしくは横方向Ｑの分布を検出するために構成されている。該ロール５１２は、例えば鋼又は繊維強化プラスチックから成る剛性的なロール周壁５５０並びに、ゴム弾性質の材料、例えばゴム、ゴム状材料又は適当なプラスチックから成る被覆層５５２を有している。図３のロール５１２の右半部において前記被覆層５５２の一部を破断して示したように、該被覆層５５２の下位には、多数の感圧センサ５５４が、周方向Ｕにも軸線方向Ａにも分配配置されている。更にまた、該感圧センサに達する給電線及び、該感圧センサから出る信号導線（図３では前記の給電線及び信号導線は共に導線５５６で略示されている）が前記被覆層５５２の下に布設されている。
【００５９】
前記感圧センサ５５４に加えて、又は選択的にロール周壁５５０内には複数の感圧センサ５５８を埋込んでおくことも可能であり、該感圧センサ５５８は、感圧センサ５５４と同様に、ロール５１２が如何なる回転位置にあっても、塗工ニップ５１５における横方向Ｑの圧力分布を決定できるようにするために、周方向Ｕ並びに軸線方向Ａで分配配置されている。また感圧センサ５５８に通じる導線５６０は本実施例ではロール周壁５５０内に埋込まれている。
【００６０】
感圧センサ５５４について図３で示したように、前記の感圧センサ５５４及び５５８は、プレハブのセンサユニットとして夫々１枚の支持シート５６４内に一体的に組付けておくことができる。
【００６１】
感圧センサ５５４のユニット及び感圧センサ５５８のユニットの検出結果は評価ユニット５６２へ伝送され、該評価ユニットは第１実施態様によれば、塗工ユニット５１５において実質的に均等な圧力分布もしくは力分布を保証するためには、単数又は複数の力負荷装置（図示せず）を介して、塗工ニップ５１５における線圧に作用を何処で、どの程度及ぼさねばならないかを操作工に理解させることを可能にする。第２実施態様によれば、評価ユニット５６２は付加的に、線圧の影響位置及び影響度合も求めて相応の信号を適当な力負荷装置へ送出する。
【００６２】
図３には図示しなかったが、センサユニット５５４／５５６，５５８／５６０に相当するセンサユニットをロール５１３内にも設けておくことも可能であり、これによって検出結果の発言力の更なる改善が得られる。
【００６３】
本発明の塗工装置もしくは圧力分布決定装置を用いれば、前述のように、動的条件下にあっても、つまり例えば塗工装置がフルの生産速度で稼働している場合でも、塗工ニップに支配する力又は圧力の、説得力のある明確な分布を検出し、その結果、塗工ニップにおいて再現可能にして均等な塗工条件を形成することが可能であるので、均等なかつ質的に高い塗工成績を保証することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塗工ステーションで使用される、回転するロールの不都合な振動を能動的に弱めるための本発明のの装置の概略図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面線に沿った断面図である。
【図３】本発明の塗工装置の斜視図である。
【符号の説明】
Ａ    回転軸線、  Ｅ    連結平面、  １０    能動的な振動弱め装置、  １２    ロール、  １２ａ    ロールジャーナル又は軸線、  １２ｂ    ロール表面、  １２ｃ    内面、  １２ｄ    ロール周壁、  １２ｅ    カバー区分、  １３    ロール、  １３ａ    ロールジャーナル又は軸線、  １４    コーター、  １５    ニップ、  １６    材料ウェッブ又は紙料ウェッブ、  １８    塗工剤、  ２０    力負荷装置、  ２０ａ    調整部材、  ２２    レーザー式振動計、  ２２ａ    レーザービーム、  ２２ｂ    信号導線、  ２４    制御ユニット、  ２８    圧縮力及び／又は引張り力感受素子、  ２８ａ    信号導線、  ３０    圧縮力及び／又は引張り力感受素子、  ３０ａ    信号導線、  ３２    被覆層、  ３４    レーザー式インターフェロメータ、  ３４ａ    信号導線、  ３６    軸受、  ３８    加速度センサ、  ３８ａ    信号導線、  ５１０    塗工装置、  ５１２，５１３    ロール、  ５１５    塗工ニップ、  ５１６    材料ウェッブ、  ５１８    塗工剤、  ５５０    ロール周壁、  ５５２    被覆層、  ５５４    感圧センサ、  ５５６    給電線及び信号導線、５５８    感圧センサ、  ５６０    導線、  ５６２    評価ユニット、  ５６４    支持シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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