(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の糸を案内するロールであって、１本の中空円筒形のロール周壁（１）と、支持体（４）とが設けられており、該支持体（４）にロール周壁（１）が回転可能に支承されており、少なくとも１つの電磁軸受（１０，１０′）が設けられており、該電磁軸受（１０，１０′）が、前記ロール周壁（１）の周方向に配分された複数の軸受磁極巻線（１１）を前記支持体（４）に有しており、さらに、前記ロール周壁（１）の実際位置を測定するための複数のセンサ（１９）が設けられており、該センサ（１９）と軸受磁極巻線（１１）とが制御ユニット（２１）によって互いに結合されている形式のものにおいて、ロール周壁（１）の定置の基準位置に対して相対的なロール周壁（１）の実際位置が測定可能となるように、センサ（１９）が、ロール周壁（１）に対して間隔をおいて、かつ支持体（４）に対しても間隔をおいて定置に位置決めされていることを特徴とする、少なくとも１本の糸を案内するロール。
【請求項２】
複数の片持ち式のセンサ保持器（２５）が設けられており、該センサ保持器（２５）が夫々機械架台（６）に固定的に結合されていて、夫々少なくとも１つのセンサ（１９）を保持している、請求項１記載のロール。
【請求項３】
センサ保持器（２５）が、ロール周壁（１）と支持体（４）との間に形成された環状室（２６）の内部に配置されている、請求項２記載のロール。
【請求項４】
センサ（１９）と軸受磁極巻線（１１）が共に同一の軸受平面（１４）内に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のロール。
【請求項５】
センサ（１９）及び／又は軸受磁極巻線（１１）が複数の隣接した軸受平面（１４．１，１４．２）内に配分して配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のロール。
【請求項６】
各軸受磁極巻線（１１）にセンサ（１９）の１つが夫々対応配設されており、しかも制御ユニット（２１）が前記センサ（１９）のセンサ信号を、前記の対応配設された軸受磁極巻線（１１）を制御するための制御信号に変える、請求項１から５までのいずれか１項記載のロール。
【請求項７】
軸受磁極巻線（１１）が、１対ずつ相互に１８０゜だけずらされて同一軸受平面（１４）内に配置されており、各軸受磁極対に、センサ（１９）の１つが対応配設されており、しかも制御ユニット（２１）がセンサ（１９）のセンサ信号を、対応配設された軸受磁極対を制御するための制御信号に変える、請求項６記載のロール。
【請求項８】
軸受磁極巻線（１１）に夫々、センサ（１９）の１グループが対応配設されており、しかも制御ユニット（２１）が、１グループのセンサ（１９）のセンサ信号を、軸受磁極巻線（１１）を制御するための制御信号に変える、請求項１から５までのいずれか１項記載のロール。
【請求項９】
ロール周壁（１）が、半径方向に作用する２つの電磁軸受（１０，１０′）によって支承されており、該電磁軸受の軸受磁極巻線（１１）が少なくとも２つの軸受平面（１４．１，１４．２）内に配置されており、前記の各電磁軸受（１０，１０′）に夫々、１つのグループのセンサ（１９）が対応配設されており、前記センサ（１９）が夫々、前記軸受平面（１４．１，１４．２）間の隣接した平面（３１）内に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のロール。
【請求項１０】
各グループのセンサ（１９）が１つの制御ユニット（２１）に接続されており、該制御ユニット（２１）によって、ロール周壁（１）の位置及び振動を測定するためのセンサ信号が評価可能であり、かつ制御ユニット（２１）によって、位置補正及び振動減衰のための制御信号が形成可能であり、該制御信号が、対応配設された軸受磁極巻線（１１）に制御のために供給される、請求項９記載のロール。
【請求項１１】
１本のロールの回転可能に支承されたロール周壁の振動を減衰する方法であって、ロール周壁を少なくとも１つの半径方向に作用する電磁軸受によって支承し、かつ該電磁軸受を前記ロール周壁の実際位置に関連して制御する形式の方法において、
ａ）ロール周壁の定置の基準位置に対して相対的な前記ロール周壁の実際位置を検出し、
ｂ）前記ロール周壁の実際位置の時間的な変化を、前記ロール周壁の回転周波数に関連して検出し、
ｃ）電磁軸受のためのシーケンス制御信号を、回転周波数における前記ロール周壁の実際位置の変化に基づいて特定し、前記制御信号によって、ロール周壁の前記位置変化に対抗する軸受力をロール周壁に生ぜしめ、
ｄ）回転周波数におけるシーケンス制御信号によって電磁軸受を制御する
ことを特徴とする、１本のロールの回転可能に支承されたロール周壁の振動を減衰する方法。
【請求項１２】
ロール周壁の実際位置を２つの計測部位で検出し、各計測部位にそれぞれ１つの電磁軸受を有する軸受部位を対応配設し、かつ、前記ロール周壁の位置変化から決定されたシーケンス制御信号によって、各電磁軸受を制御する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
１つの計測部位におけるロール周壁の実際位置を、同一平面内においてロール周壁の周方向で相互に９０゜ずらして配置された４個のセンサによって検出する、請求項１１又は１２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、少なくとも１本の糸を案内するロールであって、１本の中空円筒形のロール周壁と、支持体とが設けられており、該支持体にロール周壁が回転可能に支承されており、少なくとも１つの電磁軸受が設けられており、該電磁軸受が、前記ロール周壁の周方向に配分された複数の軸受磁極巻線を前記支持体に有しており、さらに、前記ロール周壁の実際位置を測定するための複数のセンサが設けられており、該センサと軸受磁極巻線とが制御ユニットによって互いに結合されている形式のものに関する。
【０００２】
さらに本発明は、１本のロールの回転可能に支承されたロール周壁の振動を減衰する方法であって、ロール周壁を少なくとも１つの半径方向に作用する電磁軸受によって支承し、かつ該電磁軸受を前記ロール周壁の実際位置に関連して制御する形式の方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
紡糸装置又は繊維機械では、１本又は複数本の糸を案内するために多種多様の形式のロールが使用される。例えばこのようなロールは、糸を搬送・延伸又は加熱するために使用されるゴデットロールとして使用される。また糸巻上げ時に圧着ロールとして、パッケージ表面に糸を案内するロールも同じく公知である。前記すべてのロールに共通している点は、糸速度に実質的に等しい周速度で運転するためにロール周壁が回転可能に支承されていることである。このためにロール周壁は軸受によって支持体に支承されている。欧州特許第０７７０７１９号明細書又はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７３３２３９号明細書に基づいて、ロール周壁を磁気支承した形式のゴデットロールが公知になっている。このために少なくとも１つの半径方向に作用する電磁軸受が設けられており、該電磁軸受は、支持体に配分された複数の軸受磁極巻線を有している。軸受磁極巻線は、ロール周壁の円周に沿って均等配分されている。軸受磁極巻線にはセンサが対応配設されており、該センサは、ゴデット周壁と軸受磁極巻線との間の軸受ギャップを検知する。センサと軸受磁極巻線は共に支持体に装着されているので、ロール周壁は支持体に対する相対位置を制御可能である。しかしながら公知のロールにおいて発生する問題は、共振及び外部から導入される機械振動に起因して支持体が振動して、ゴデット周壁の位置制御にネガティブに作用することである。不利な条件下では更にまた、ロール周壁が、軸受装置を不安定にする付加的な励振作用を受ける可能性もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、明細書冒頭で述べた形式のロールを改良して、回転可能なロール周壁が、可能な限り振動少なく支承されるようなロールを提供することである。
【０００５】
本発明の更なる課題は、共振振動に起因したロール変形の危険を防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のロールの構成では、ロール周壁の定置の基準位置に対して相対的なロール周壁の実際位置が測定可能となるように、センサが、ロール周壁に対して間隔をおいて、かつ支持体に対しても間隔をおいて定置に位置決めされているようにした。
【０００７】
さらに上記課題を解決するために本発明の方法では、
ａ）ロール周壁の定置の基準位置に対して相対的な前記ロール周壁の実際位置を検出し、
ｂ）前記ロール周壁の実際位置の時間的な変化を、前記ロール周壁の回転周波数に関連して検出し、
ｃ）電磁軸受のためのシーケンス制御信号を、回転周波数における前記ロール周壁の実際位置の変化に基づいて特定し、前記制御信号によって、ロール周壁の前記位置変化に対抗する軸受力をロール周壁に生ぜしめ、
ｄ）回転周波数におけるシーケンス制御信号によって電磁軸受を制御する
ようにした。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の顕著な点は、ロール周壁を磁気的に支承する場合、センサ系と作動子系が互いに分離されている点にある。これによって支持体における振動がロール周壁の位置に対して作用を及ぼすことができなくなる。このためにロール周壁の定置の基準位置に対するロール周壁の実際位置を測定できるように、ロール周壁の実際位置を測定するためのセンサは、ロール周壁に対して間隔をおいて、かつ支持体に対しても間隔をおいて定置に位置決めされている。ロール周壁の基準位置はその場合、稼働中にロールの最適の機能を保証するロール周壁位置を形成する。従って機械において予め特定されたロール周壁位置を、定置の基準位置として表記することができる。この場合、機械において規定されたロール位置は、例えばパッケージの巻太りによって変位する圧着ロールの場合のように、運転中に変化することも可能である。この場合、機能に起因した位置変化はその都度、定置の基準位置を形成することになる。本発明にとって重要な点はこの場合、ロール周壁の位置検出が、支持体とロール周壁との間の交互作用には無関係に、従って各軸受磁極巻線とロール周壁との間の軸受ギャップには無関係に行われることである。
【０００９】
片持ち式に支承されたロール周壁において、該ロール周壁の位置の検出を可能にするために、本発明の有利な実施形態によれば、複数のセンサが、複数の片持ち式のセンサ保持器によって位置決めすることが提案される。前記センサ保持器はその場合夫々一方の端部で機械架台に固着結合されている。前記端部とは反対側の各張出し端部に、ロール周壁の定置の基準位置に対して規定の位置を有する１つのセンサが固定されるのが有利である。
【００１０】
ロール周壁の外周に沿って複数本の糸が案内されるようなゴデットロールの場合には特に、請求項３に記載した本発明の実施形態が殊に有利である。この場合センサ保持器は、ロール周壁と支持体との間に形成された環状室の内部に配置されているので、ロールの外面域は全く自由に保たれている。
【００１１】
その場合センサと軸受磁極巻線は共に同一の軸受平面内に配置することができ、従って電磁軸受によって、ロール周壁の極めて迅速かつ正確な位置調整を実施できるので有利である。
【００１２】
しかし又、センサ及び／又は軸受磁極巻線を複数の隣接した軸受平面内に配分して配置することも可能である。複数の軸受平面内に軸受磁極巻線を配置することによって得られる利点は、高い支持能と軸受装置の特に好ましい曲げ剛さが得られることである。長い片持ち式ロールの場合には特に、このような配置構成が賞用される。しかも軸受磁極巻線はその場合、軸受平面から軸受平面に角度をずらして位置決めすることができる。複数のセンサはこの場合それぞれ各軸受平面内又は隣接した平面内に配置される。
【００１３】
軸受磁極巻線を制御するためには基本的にロールの２種の有利な実施形態が可能である。第１の実施形態では、各軸受磁極巻線に、センサの１つが対応配設されている。その場合センサのセンサ信号は制御ユニットによって、前記の対応配設された軸受磁極巻線を制御するための１つの制御信号に変換される。この実施形態の場合センサとロール周壁との間隔が直接計測され、かつセンサ信号として制御ユニットに供給される。ロール周壁の基準位置を表わす間隔目標値と、センサとロール周壁との間の間隔実際値との間の偏差がこの場合、制御信号を形成するための尺度として援用される。
【００１４】
しかし又、ロール周壁の実際位置を、有利には同一平面内に配置されたセンサグループによって検知することも可能である。センサ信号は次いで制御ユニットにおいてロール周壁の実際位置に換算され、該実際位置から、各軸受磁極巻線を作動制御するための制御信号が形成される。その場合、軸受磁極巻線とロール周壁との間に介在する軸受ギャップが、基準位置に達するのに必要な変化量を得るように換算が行われる。
【００１５】
別の択一的な実施形態は、請求項７に記載したロールの構成手段によって形成される。この場合、軸受磁極巻線は１対ずつ相互に１８０゜ずらして同一軸受平面内に配置されている。各軸受磁極対にはその場合、１つのセンサが対応配設されており、しかも制御ユニットはセンサのセンサ信号を、対応配設された軸受磁極対を制御するための制御信号に変換するようになっている。
【００１６】
ロール周壁の、可能な限り振動の少ない安定した支承装置を構成するために、請求項９に記載した本発明の有利な実施形態によれば、ロール周壁を、半径方向に作用する２つの電磁軸受によって支承することが提案される。各電磁軸受にはこの場合、１つのグループのセンサが対応配設されており、該センサが夫々、両軸受平面間の隣接した平面内に配置されている。この手段によって、位置の検出以外に、ロール周壁における振動に基づいて生じるロール周壁位置の時間的な変化を計測することも可能になる。
【００１７】
従って、ロール周壁の支承に重畳した振動減衰が電磁軸受によって行われる。各グループのセンサはこのために制御ユニットに接続されており、該制御ユニットは、ロール周壁の位置測定及び振動測定に係わるセンサ信号を評価する。制御ユニットによって発生された制御信号は次いで、位置補正及び振動減衰のために各軸受磁極巻線に伝送される。
【００１８】
請求項９及び請求項１０に記載した本発明の特に有利な構成によって、回転可能に支承されたロール周壁の本発明による振動減衰法が実施される。本発明の振動減衰法は、発生振動の振幅及び振幅に対抗する軸受力を電磁軸受によって発生するという利点を有している。従って減衰作用は、振動発生時にだけ有効になる。顕著な振動が発生しない稼働状態では減衰作用は働かない。本発明の方法では、ロール周壁の定置の（固定的な）基準位置に対するロール周壁の実際位置が検出される。同時にまたロール周壁の回転周波数に関連したロール周壁の実際位置の時間的な変化が検出され、この実際位置の検出信号は、電磁軸受のためのシーケンス制御信号に変換される。該制御信号はその場合電磁軸受において、振動に起因したロール周壁位置の変化に対抗する軸受力を発生させる。こうしてシーケンス制御信号によって電磁軸受は回転周波数と共に制御されるので、振動は発生直後に抑圧されることになる。
【００１９】
振動減衰法の有利な実施形態では、ロール周壁の実際位置は２つの計測部位で検出される。これに伴って一次共振振動又は二次共振振動を求めることが可能になる。一次共振の場合には実際位置の時間的変化の位相位置は両計測部位で等しい。これに対して二次共振の場合にはロール周壁の実際位置の時間的変化の位相位置は両計測部位で１８０゜ずらされることになる。各計測部位には、１つの電磁軸受を有する１つの軸受部位がそれぞれ対応配設されているので、電磁軸受は、振動減衰のための夫々１連のシーケンス制御信号によって制御される。
【００２０】
ロール周壁の実際位置並びに該実際位置の時間的変化を検出するために、同一平面内においてロール周壁の周方向で相互に９０゜ずらして分配配置された４個のセンサが１つの計測部位で使用されるのが有利である。これによって位置検出時及び振動測定時における高い精度が保証される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づいて本発明の実施の形態を詳説する。
【００２２】
図１〜図３には、本発明のロールの第１実施例がゴデットロールの形態で図示されている。図１は、回転軸線に対して平行にかつ該回転軸線を通って延びる断面線に沿ったゴデットロールの本発明にとって重要な部分の断面図であり、図２は、回転軸線１８に対して垂直な１軸受平面の断面図であり、かつ図３は、本発明のロールの図１の図示に対して角度をずらして回転軸線１８に対して平行に延びる断面図である。従って以下の説明は、他の図番を明確に特記しない限り、図１〜図３に係わるものである。本発明の実施例はゴデットロールとして構成されている。ゴデットロールはロール周壁１を有し、該ロール周壁は、端壁２とハブ１６とを介して、ロール周壁１の内部に延びる軸３に捩れ不能に結合されている。端壁２から離反した方の軸端は、クラッチ７を介してモータ９のモータ軸８に接続されている。電動モータとして構成されたモータ９は、図１及び図３では詳細な図示を省かれている。
【００２３】
ロール周壁１は、半径方向に作用する２つの電磁軸受１０，１０′によって、片持ち式の支持体４に支承されている。該支持体４は中空円筒形に形成されており、かつロール周壁１の内部で端壁２の直前まで延在している。中空円筒形の支持体４はこの場合、軸３及びハブ１６によって貫通される。端壁２とは反対の側で支持体４は、カラー５を介して機械架台６に固着されている。
【００２４】
両電磁軸受１０，１０′は、相互に間隔をおいて支持体４の外周に装着されており、しかも電磁軸受１０は支持体４の自由端部に位置し、また電磁軸受１０′は支持体４の固定的な緊締端部の領域に位置している。各電磁軸受１０，１０′はそれぞれ４つの軸受磁極巻線１１．１〜１１．４を有し、この４つの軸受磁極巻線はそれぞれ軸受平面１４．１，１４．２内に配分されて支持体４に配置されている。各軸受磁極巻線１１．１〜１１．４は、１つの界磁巻線１２．１〜１２．４と１つの磁極子１３．１〜１３．４とから成っている。各電磁軸受１０，１０′の軸受磁極巻線１１．１〜１１．４は等しく形成されている。各軸受磁極巻線１１．１〜１１．４とロール周壁１との間には１つの軸受ギャップ１５が形成されている。軸受平面１４．１，１４．２の領域においてロール周壁１が強磁性に形成されているので、軸受磁極巻線１１．１〜１１．４とロール周壁１との間には磁力が発生可能である。ロール周壁１の位置は、複数のセンサ１９．１，１９．２，１９．３，１９．４によって監視される。このために各軸受平面１４．１，１４．２内において、夫々４個のセンサ１９．１〜１９．４が周方向で見て各軸受磁極巻線１１．１〜１１．４間に配置されている。各センサ１９．１〜１９．４は夫々１つのセンサ保持器２５．１〜２５．４によって保持されている。該センサ保持器は棒状に形成されており、かつその一端が機械架台６と固定的に結合されている。センサ保持器２５．１〜２５．４は１つの開口２７を通って、支持体４とロール周壁１との間に形成された環状室２６内へ侵入している。該環状室２６の内部で軸受平面１４．１，１４．２の領域においてセンサ保持器２５．１〜２５．４には、ロール周壁１の位置を検出するためのセンサ１９．１〜１９．４がそれぞれ１個装着されている。該センサ１９．１〜１９．４はこの場合、ロール周壁１と各センサとの間に形成されるギャップを監視する距離センサとして構成されているのが有利である。
【００２５】
図２から判るように、全部で４個のセンサ保持器２５．１〜２５．４が環状室２６内に配置されている。該センサ保持器２５．１〜２５．４はこの場合４５゜ずつずらして軸受磁極巻線１１．１〜１１．４間に配置されている。各センサ保持器２５．１〜２５．４毎に、各軸受平面１４．１，１４．２の領域に位置決めされた２個のセンサが位置している。
【００２６】
軸受平面１４．１，１４．２におけるセンサ１９．１〜１９．４は制御ユニット２１によって電磁軸受１０，１０′の軸受磁極巻線１１．１〜１１．４に結合されて夫々１つの制御回路を形成している。
【００２７】
図１及び図３に示したように、機械架台６寄り端部における支持体４のカラー５の直径は、端壁２及びロール周壁１の合致した直径よりも大きい。該支持体４のカラー５はロール周壁１寄りに、リング状面をもった段部２２を有しており、しかも該段部２２の後方のカラー５の直径は、ロール周壁１の内径よりもやや小である。ロール周壁１は段部２２の手前まで延在し、かつ、端壁２とは反対側の、ロール周壁の自由端部に肉薄カラー２３を有している。該肉薄カラー２３の直径は、機械架台６寄り端部に設けた支持体４の、前記肉薄カラー２３に比して肉厚のカラー５の直径に等しい。ロール周壁１の肉薄カラー２３には、電磁式のアキシャル軸受２４が設けられている。その場合、アキシャル軸受２４の、界磁巻線を有する軸受磁極子は、支持体４のカラー５の段部２２に配置されており、かつロール周壁１の肉薄カラー２３の方に向いている。
【００２８】
更にまた、捕捉軸受として役立つ少なくとも１つの機械的な無接触式のラジアル軸受２８．１，２８．２が設けられている。本例では支持体４の両端は、ロール周壁１のハブ１６寄りに円環状の凹設部を有し、該凹設部は、支持体４に配置されたラジアル軸受を夫々１つ収容している。該ラジアル軸受２８．１，２８．２とハブ１６との間には小さなギャップが介在している。
【００２９】
従ってラジアル軸受２８．１，２８．２によってロール周壁の非常時回転が、電磁軸受には無関係に保証されている。
【００３０】
図１〜図３に図示したロールの実施例は特に、糸を搬送・熱処理および延伸するためのゴデットロールとして使用される。この場合糸は、電動モータ９によって所定の周速度で駆動されるロール周壁１の外周に沿って案内される。この場合ロール周壁の実際位置は、軸受平面１４．１並びに軸受平面１４．２においてセンサ１９．１〜１９，４によって連続的に計測される。センサ信号は、駆動側に配置された制御ユニット２１に供給される。該制御ユニット２１にはロール周壁１の基準位置が記憶されている。ロール周壁１の基準位置はこの場合、機械架台６に対するロール周壁１の固定位置である。従ってロール周壁１のこの固定的な基準位置は、センサ１９．１〜１９．４に対する規定間隔によって特定されている。センサ１９．１〜１９．４はセンサ保持器２５．１〜２５．４を介して、支持体４及びロール周壁１から減結合されている。従ってロール周壁の回転に起因した振動が、センサ保持器２５．１〜２５．４において生じることはない。これによって、ロール周壁の位置を検出するためのセンサ系は、ロール周壁の電磁式軸受装置の作動子系に対して減結合されている。
【００３１】
制御ユニット２１においてセンサ信号からゴデットロール周壁の実際位置が求められ、従ってロール周壁の実際位置とロール周壁の基準位置との偏差に基づいて、位置補正のための適当な制御信号を発生することが可能になる。制御信号は、各制御器を介して電磁軸受１０，１０′、特に軸受磁極巻線１１．１〜１１．４に与えられて該軸受磁極巻線１１．１〜１１．４とロール周壁１との間に作用する磁力を変化させるので、これによってロール周壁１の位置補正が惹起されることになる。
【００３２】
図４及び図５には、本発明のロールの別の実施例がゴデットロールの形態で図示されている。図４は回転軸線に対して平行にかつ該回転軸線を通って延びる断面線に沿ったゴデットロールの本発明にとって重要な部分の断面図であり、図５ａ）〜図５ｇ）は、図４のＡ−Ａ断面線、Ｂ−Ｂ断面線、Ｃ−Ｃ断面線、Ｄ−Ｄ断面線、Ｅ−Ｅ断面線、Ｆ−Ｆ断面線及びＧ−Ｇ断面線に沿った回転軸線１８に対して垂直な横断面図である。
【００３３】
従って以下の説明は、他の図番を明確に特記しない限り、図４及び図５に係わるものである。なお同一の機能を有する構成要素には、判り易くするために、図１〜図３と同一の符号を付した。
【００３４】
ロール周壁１は、半径方向に作用する電磁軸受２９によって片持ち式の支持体４に支承されている。電磁軸受２９は複数の軸受磁極巻線１１．１〜１１．７を有し、該軸受磁極巻線は複数の軸受平面１４．１〜１４．７に配分して円筒形の支持体４に配置されている。各軸受磁極巻線１１．１〜１１．７は１つの界磁巻線１２と１つの磁極子とから成っている。全体として支持体４の外周には７個の軸受磁極巻線１１．１〜１１．７が、並列的に位置する７つの軸受平面４．１〜１４．７内に配置されている。その場合軸受磁極巻線１１．１〜１１．７は軸受平面から軸受平面へ角度をずらして支持体４に配分配置されている。
【００３５】
図５は、ロールの各軸受平面１４．１〜１４．７に沿った横断面図であり、しかも軸受平面１４．１は図５ａ）に、軸受平面１４．２は図５ｂ）に、軸受平面１４．３は図５ｃ）に、軸受平面１４．４は図５ｄ）に、軸受平面１４．５は図５ｅ）に、軸受平面１４．６は図５ｆ）に、軸受平面１４．７は図ｇ）に図示されている。軸受磁極巻線１１．１〜１１．７は軸受平面から軸受平面へ角度をずらして支持体４に配分配置されている。軸受磁極巻線１１．１〜１１．７の角度位置は１８０゜，６０゜，３００゜，１８０゜，６０゜，３００゜，１８０゜である。従って軸受平面から軸受平面への軸受磁極巻線１１．１〜１１．７の角度ずれは１２０゜である。軸受磁極巻線１１．１〜１１．７は、等しい角度ずれと軸受平面間の等間隔とに基づいて１本の回転軸線１８を中心とする一定リードの螺線を形成する。各軸受磁極巻線１１．１〜１１．７とロール周壁１との間には夫々１つの軸受ギャップ１５が形成されている。
【００３６】
軸受ギャップ１５を監視するため、もしくはロール周壁１の実際位置を検出するために、各軸受磁極巻線１１．１〜１１．７には、１つのセンサ１９．１〜１９．７が対応配設されている。但し図４ではセンサ１９．１，１９．４，１９．７しか図示されていないが、前記センサ１９．１〜１９．７は、先行の実施例に等しく複数のセンサ保持器２５に形成されており、かつ機械架台６に固定的に装着されている。図５から判るように全部で３個のセンサ保持器２５．１〜２５．３が、支持体４とロール周壁１との間に形成された環状室２６内に配置されている。前記センサ保持器２５．１〜２５．３は１２０゜の角度ずれを有している。センサ保持器２５．１でセンサ１９．１は軸受平面１４．１内に、センサ１９．４は軸受平面１４．４内に、またセンサ１９．７は軸受平面１４．７内に装着されている。１２０゜だけ角度をずらして配置されたセンサ保持器２５．２ではセンサ１９．３は軸受平面１４．３内に、またセンサ１９．６は軸受平面１４．６内に装着されている。やはり１２０゜だけ角度をずらして配置されたセンサ保持器２５．３ではセンサ１９．２は軸受平面１４．２内に、またセンサ１９．５は軸受平面１４．５内に装着されている。その場合センサ１９が、その都度軸受平面１４に対向して、要するに軸受磁極巻線１１に対して１８０゜だけずらして配置されている。前記センサ１９．１〜１９．７は、図示を省いた信号導線を介して制御ユニット２１と結合されている。該制御ユニット２１は、制御器と制御導線を介して軸受磁極巻線１１．１〜１１．７の界磁巻線１２に接続されている。
【００３７】
運転中に、ロール周壁１の実際位置が各センサ１９．１〜１９．７によって計測されて制御ユニット２１へ供給される。該制御ユニットにおいて個々の各センサ信号は、対応配設された各軸受磁極巻線１１．１〜１１．７を作動制御するために適当な制御信号に直接変換される。例えばセンサ１９．１とロール周壁１との間の瞬間的な間隔を信号化するセンサ１９．１の信号から、ロール周壁の固定的な基準位置を規定する目標間隔との偏差が求められる。次いで軸受磁極巻線１１．１を作動制御するための制御信号が制御ユニット２１において発生され、かつ制御器を介して軸受磁極巻線１１．１に直接供給される。該軸受磁極巻線１１．１の励磁変化によって、磁力は所期のように変化されるので、ロール周壁１の直接的な位置補正が行われる。これに相応して、軸受磁極巻線１１．２〜１１．７も夫々センサ１９．２〜１９．７のセンサ信号の評価によって制御される。軸受磁極巻線１１．１〜１１．７の協働によって、ロール周壁１の面支承が得られる。
【００３８】
図６には、例えば図１〜図３に示したロールの実施例において実施されるような軸受制御装置の構成図が示されている。ここではロール周壁は軸３０によって表されている。軸３０は２つの部位で電磁軸受１０，１０′によって軸支される。この場合、電磁軸受１０，１０′は図１の実施例に相応して構成することができる。支持体４に支持されている各電磁軸受１０，１０′はそれぞれ１つの軸受平面１４．１，１４．２を形成している。両軸受平面１４．１，１４．２間で２つのセンサ群が２つの平面３１．１，３１．２内に配置されている。この両平面３１．１，３１．２は軸受平面１４．１，１４．２に対して平行に延びている。平面３１．１内にはセンサ１９．１，１９．２，１９．３，１９．４が配置されており、該センサは、軸３０の実際位置を検出するために、該軸の外周に沿って均等配分して配置されている。但し平面３１．１内のセンサ１９．４は、軸３０の背面側に位置しているので、ここでは看取できない。
【００３９】
平面３１．２内にはセンサ１９．５，１９．６，１９．７，１９．８が軸３０の外周に沿って同じく均等配分して配置されている（但しセンサ１９．８は図面では看取できない）。各センサ１９は、軸３０の位置を検出するために夫々定置に位置決めされている。センサ１９．１〜１９．４並びにセンサ１９．５〜１９．８は制御ユニット２１に接続されている。制御ユニット２１の内部には少なくとも１個のマイクロプロセッサが設けられており、該マイクロプロセッサは、各センサ信号を、平面３１．１，３１．２における軸の実際位置に変換する。軸の実際位置と、制御ユニット２１内に貯えられた基準位置との間の偏差に関連して制御信号が発生され、該制御信号は、制御ユニット２１から各制御器３２．１，３２．２を介して電磁軸受１０，１０′へ供給されて、軸受ギャップを相応に変化させる。
【００４０】
図６に示した軸受制御装置は特に、１本のロール周壁の振動を検知して減衰するために適している。このために軸もしくはロール周壁の実際位置を信号化するセンサ信号から、前記軸もしくはロール周壁の実際位置の時間的な変化が検知され、かつ軸の各回転周波数に関連づけられる。次いで制御ユニットの内部で、対応配設された電磁軸受のためのシーケンス制御信号（制御信号列）が発生され、該制御信号によって、軸の位置変化に対抗する軸受力が軸に生ぜしめられる。制御器３２を介して相応の回転周波数でシーケンス制御信号が電磁軸受に供給される。
【００４１】
軸の位置を検出する測定部位を夫々表わす２つの平面３１．１，３１．２の構成に基づいて、軸の振動形態を信号のバランスによって認識することが可能になる。例えば一次共振振動の場合、測定部位３１．１と測定部位３１．２におけるセンサの特徴的な間隔信号は相平衡であり、すなわち軸の実際位置の変化が同時点に発生する。これに対して二次共振振動は、軸の実際位置の変化位相位置が１８０゜位相をずらして発生することによって認識される。従って電磁軸受１０，１０′によって、励起とは逆向きの周波数を発生させて、共振範囲の振動振幅を減衰することが可能である。
【００４２】
従って図６に図示した構成は、１本のロール周壁において振動減衰を特に有利に実施することが可能になる。この場合、電磁軸受１０，１０′は、振動に対抗する周波数で作動制御される。従って軸もしくはロール周壁の、振動に起因した位置変化は夫々、電磁軸受の対抗力によって直接減衰される。
【００４３】
図１〜図６に示した実施例は、個々の構成要素の形成の点では例示したにすぎない。特にロール周壁の実際位置を検知するためには、１つの基準位置からロール周壁の検出を行う光学式のセンサを使用することが可能である。例えばロール周壁に装着された１つの素子によって部分的に被覆されるレーザービームによって光学式計測を行うことも可能である。前記被覆は、光学式センサによって検知され、該センサは、計測しようとする部位に位置していなければならない。また例えば全システムの振動を検知して補償するために、ロール外部の安定した基準部位で計測を行うのも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロールの第１実施例の部分的な縦断面図である。
【図２】図１のロールの横断面図である。
【図３】図１に対して角度をずらして示した縦断面図である。
【図４】本発明のロールの第２実施例の縦断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面線、Ｂ−Ｂ断面線、Ｃ−Ｃ断面線、Ｄ−Ｄ断面線、Ｅ−Ｅ断面線、Ｆ−Ｆ断面線及びＧ−Ｇ断面線に沿った横断面図である。
【図６】本発明のロールの軸受制御装置の構成図である。
【符号の説明】
１    ロール周壁、  ２    端壁、  ３    軸、  ４    片持ち式の支持体、５    カラー、  ６    機械架台、  ７    クラッチ、  ８    モータ軸、  ９    電動モータ、  １０，１０′    電磁軸受、  １１；１１．１，１１．２，１１．３，１１．４，１１．５，１１．６，１１．７    軸受磁極巻線、  １２；１２．１，１２．２，１２．３，１２．４    界磁巻線、  １３；１３．１，１３．２，１３．３，１３．４    磁極子、  １４；１４．１，１４．２，１４．３，１４．４，１４．５，１４．６，１４．７    軸受平面、  １５    軸受ギャップ、  １６    ハブ、  １９；１９．１，１９．２，１９．３，１９．４，１９．５，１９．６，１９．７，１９．８    センサ、  ２１    制御ユニット、  ２２    段部、  ２３    肉薄カラー、  ２４    電磁式のアキシャル軸受、  ２５；２５．１，２５．２，２５．３，２５．４    センサ保持器、  ２６    環状室、  ２７    開口、  ２８    ラジアル軸受、  ２９    電磁軸受、  ３０    軸、  ３１；３１．１，３１．２    平面、  ３２；３２．１，３２．２    制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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