JPH10501030A - 可撓性のあるロータ特にロール又はシリンダの弾性的非対称を連続的にバランスさせ減少させる方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ロール又はシリンダの曲げ剛性の変動を減少させ、機械加工における曲げ剛性の変動によって引き起こされる楕円率を低下させ、運転中に生じる半危険外乱を縮小させる方法に関する。前記曲げ剛性の変動の要因には、溝や、スプラインのほか、ロールの弾性率、材料の肉厚、楕円率の変化のようなロールの構造的変化を含む。前記ロールは、荷重受け本体と、紙繊維、織物又は合成材料からなる可能な被覆要素とからなる。測定又は計算されたロールの曲げ剛性の変動又は不均衡は、新たな溝又は穴を形成することによって、あるいは予め機械加工された溝又は穴の大きさを変更することによって実質的に補償する。前記溝又は穴は、それらのれ組み合わせの効果が、ロールの不均衡な曲げ剛性、又は変動する曲げ剛性、又はそれらの両方を減少させるか、あるいは少なくとも増加させないように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】 可撓性のあるロータ特にロール又はシリンダの曲げ剛性 を連続的にバランスさせ減少させる方法及びその装置 この発明は、ロールのような可撓性のあるロータの曲げ剛性の変動及び不均衡 を、当該ロールの外表面又は内表面の材料を除去して軸方向に延びる溝又は穴を 形成することによって減少させる方法と、この方法により内面機械加工する装置 に関する。 ロールの曲げ剛性の変動は、ロール軸方向に延びる溝や、材料変化、管状体ロ ールの肉厚変化、ロールの楕円率により生じることが従来知られている。 また、材料の付加、すなわち、ロールの両端又は中央に重りや固まりを固定し たり、管状ロールの内周面の軽い側に材料を噴射することによって、ロールの不 均衡及び動的な振れを減少させることが従来知られている。 さらに、材料の除去、すなわち、ロールのジャケットに孔を穿設したり、ロー ルを内側から一定肉厚に切削したり、外面を切削する場合に穴の中心軸に従って ロールを心出ししたりすることによって、ロールの不均衡及び動的な振れを減少 させることが従来知られている。 ロールは被覆されていてもよい。この被覆ロールは軸部と被覆部とからなり、 該被覆部は紙や、織物繊維、合成材料、又はこれらの組み合わせから形成するこ とができる。被覆ロールは製紙工業において例えばつや出しカレンダーロールや その他各種のガイドロールとして使用される。繊維被覆されたつや出しカレンダ ーロールに１又は２つの溝を（接着剤材注入ダクトとして）設けたり、あるいは スプラインを設けたりすることによって、被覆の確実な固着を保証することが従 来知られている。 ロールの芯出しについては、芯出しに成功した後であってもロールはほぼ楕円 であることは、例えば出願人によって見出されている。楕円率はロールの中央断 面でピークとなり、ロールの撓みに比例して両端に向かって減少する。つや出し カレンダーロールは、径方向に位置し軸方向に延びる複数の接着剤注入溝が設け られているが、測定可能で明瞭な楕円状の円形形状を有し、１５−３０μｍの大 きさで、軸部に含まれる溝に対して４５°の角度を有している。この溝は曲げ剛 性の変動を起こし、ロールの回転中心軸の運動において、ロールが１回転するの に対して２回転の形で現れる。この結果、機械加工では、切削工具が静止したま まであるので、楕円状の円形形状になる。カレンダーロールでは、楕円ロールに よりカレンダーロールの振動やニップ圧の周期的変動が引き起こされ、つや出し される紙に再現される。この曲げ剛性の変動は、公知の半危険振動の重要な要因 であり、ロールがロールの横振動の固有振動数の半分である回転周波数を有する ときに現れることも知られている。 本発明の目的は、ロール及びそこに含まれるベアリングの寿命を延ばすことが でき、製紙機械又はカレンダーロールの運転特性や運転速度を増加させることが できるだけでなく、ロールの曲げ剛性の変動と不均衡を減少させることによって 紙のグレードを向上させるとができる方法を提供することにある。測定される曲 げ剛性や不均衡は、溝や穴を形成するか、予め加工された溝や穴のサイズを調整 することによって補償される。本発明の方法によると、ロールの機能的な要求に より該ロールに要求される溝や穴は、少なくとも、如何なる場合にも溝や穴がロ ールにさらなる曲げ剛性の変動や不均衡を起こすことがないように設けられる。 本発明のこの目的は、請求の範囲に述べられた特徴に基づいて達成される。以 下、本発明の代表的な幾つかの実施例を、次の添付図面を参照して詳細に説明す る。 図１は、繊維カレンダーロールの断面図を示し、ａ）は現在一般に使用されて いるシステム、ｂ）は既存のロールに適用可能な本発明の改良されたシステム、 ｃ）は新しい繊維ロールに適用可能なシステムである。 図２は、被覆ロールの断面図を示し、本発明の第１実施例による補償溝がロー ル本体（１）の外面に形成され後、該ロール本体は被覆（２）で被覆され、円形 に機械加工される。 図３は、管状ロール（１）の内面機械加工のための本発明の第２実施例による 装置を示し、該装置は、ロールジャケットの半径及び周方向に調整可能なミリン グヘッド（３）と、本体（４）と、ブレーシングレグ（５）と、パルスセンサ（ ６）と、切削流体ノズル（７）と、制御ユニット（８）とからなっている。 実施例１：ロール本体の外周面からの材料の除去 本発明の目的を達成する方法はつや出しカレンダーロールの運転特性を改良す るのに適用することができる。最も都合のよい方法は、現在使用されている２つ の接着剤注入溝を有するロールに、該溝によって引き起こされる曲げ剛性の変動 を減少させるために、さらなる２つの溝（図１）を設けることである。３つの溝 は、同じ大きさの径方向に位置する２つの溝に比べて、曲げ剛性の変動を極めて 微少なものとすることができる。４つ以上の溝を使用しても、それ以上の本質的 な利点は与えられない。溝の数を増加することにより、被覆と本体の間にさらな る均一な接着剤の通路が与えられる。 本発明の方法は、ロールの両側に同じ大きさの溝を機械加工することによって 、ロールをバランスさせるのにも使用される。これは、溝が等断面積を有する条 件と比較して、本質的にロールの曲げ剛性の変動を変えるものではない。 実施例２：管状ロールの内側からの材料の除去 本発明の方法は、ロールの軸部の材料を外方から除去するものに限定されない が、その代わりに、本発明の方法は、内面機械加工（図３）によって管状のロー ルから曲げ剛性の変動を均衡させ排除するのに使用することができる。この機械 加工は、加工されるロールのバランスと曲げ剛性の変動とを見出すために測定に 基づいて行われる。この測定は、例えば、ロールの中央部の中心の運動を測定す ること、あるいは機械加工後に真円度又は径変動を測定することを基準とするこ とができる。 この方法は内面切削に置き換えてもよいが、それは高価で退屈な方法である。 内面切削によって得られる利点は肉厚の減少であり、これによりバランスが向上 するとともに、曲げ剛性の変動が減少し、さらに半危険外乱が減少する。内面切 削の結果生じる滑らかな内表面は通常少しも利用されない。 管状ロールの内表面からの材料の除去は、例えば図３に示すような装置によっ て行なうことができる。 本発明は上記実施例に限定されないことは明らかである。本発明は、例えば図 ２に示すように、ロール本体の外周面の適当な部分を切削又はミリングにより材 料を除去することによって、管状の被覆ロールの運転特性を向上するのに供給す ることができる。ロールに要求される厳しい真円度や円筒度は、被覆や機械加工 の終了後に満たされる。 溝によって引き起こされる曲げ剛性の変動が実質的にロールの曲げ剛性の変動 に等しいけれども逆方向に向くように溝の寸法が決められれば、軸方向に延びる 溝は、その曲げ剛性を補償するのに使用することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年８月８日 【補正内容】 明細書 可撓性のあるロータ特にロール又はシリンダの弾性的非対称 を連続的にバランスさせ減少させる方法及びその装置 この発明は、ロールのような可撓性のあるロータの弾性的非対称及び不均衡を 、当該ロールの外表面又は内表面の材料を除去して軸方向に延びる溝又は穴を形 成することによって減少させる方法と、この方法により内面機械加工する装置に 関する。 ロールの弾性的非対称は、ロール軸方向に延びる溝や、材料変化、管状体ロー ルの肉厚変化、ロールの楕円率により生じることが従来知られている。 また、材料の付加、すなわち、ロールの両端又は中央に重りや固まりを固定し たり、管状ロールの内周面の軽い側に材料を噴射することによって、ロールの不 均衡及び動的な振れを減少させることが従来知られている。 さらに、材料の除去、すなわち、ロールのジャケットに孔を穿設したり、ロー ルを内側から一定肉厚に切削したり、外面を切削する場合に穴の中心軸に従って ロールを心出ししたりすることによって、ロールの不均衡及び動的な振れを減少 させることが従来知られている。 ロールは被覆されていてもよい。この被覆ロールは軸部と被覆部とからなり、 該被覆部は紙や、織物繊維、合成材料、又はこれらの組み合わせから形成するこ とができる。被覆ロールは製紙工業において例えばつや出しカレンダーロールや その他各種のガイドロールとして使用される。繊維被覆されたつや出しカレンダ ーロールに１又は２つの溝を（接着剤材注入ダクトとして）設けたり、あるいは スプラインを設けたりすることによって、被覆の確実な固着を保証することが従 来知られている。 ロールの芯出しについては、芯出しに成功した後であってもロールはほぼ楕円 であることは、例えば出願人によって見出されている。楕円率はロールの中央断 面でピークとなり、ロールの撓みに比例して両端に向かって減少する。つや出し カレンダーロールは、径方向に位置し軸方向に延びる複数の接着剤注入溝が設け られているが、測定可能で明瞭な楕円状の円形形状を有し、１５−３０μｍの大 きさで、軸部に含まれる溝に対して４５°の角度を有している。この溝は弾性的 非対称を起こし、ロールの回転中心軸の運動において、ロールが１回転するのに 対して２回転の形で現れる。この結果、機械加工では、切削工具が静止したまま であるので、楕円状の円形形状になる。カレンダーロールでは、楕円ロールによ りカレンダーロールの振動やニップ圧の周期的変化が引き起こされ、つや出しさ れる紙に再現される。この弾性的非対称は、公知の半危険振動の重要な要因であ り、ロールがロールの横振動の自然振動数の半分である回転周波数を有するとき に現れることも知られている。 本発明の目的は、ロール及びそこに含まれるベアリングの寿命を延ばすことが でき、製紙機械又はカレンダーロールの運転特性や運転速度を増加させることが できるだけでなく、ロールの弾性的非対称と不均衡を減少させることによって紙 の品質を向上させるとができる方法を提供することにある。測定される弾性的非 対称や不均衡は、溝や穴を形成するか、予め加工された溝や穴のサイズを調整す ることによって補償される。本発明の方法によると、ロールの機能的な要求によ り該ロールに要求される溝や穴は、少なくとも、如何なる場合にも溝や穴がロー ルにさらなる弾性的非対称や不均衡を起こすことがないように設けられる。 本発明のこの目的は、請求の範囲に述べられた特徴に基づいて達成される。以 下、本発明の代表的な幾つかの実施例を、次の添付図面を参照して詳細に説明す る。 図１は、繊維カレンダーロールの断面図を示し、ａ）は現在一般に使用されて いるシステム、ｂ）は既存のロールに適用可能な本発明の改良されたシステム、 ｃ）は新しい繊維ロールに適用可能なシステムである。 図２は、被覆ロールの断面図を示し、本発明の第１実施例による補償溝がロー ル本体（１）の外面に形成され後、該ロール本体は被覆（２）で被覆され、円形 に機械加工される。 図３は、管状ロール（１）の内面機械加工のための本発明の第２実施例による 装置を示し、該装置は、ロールジャケットの半径及び周方向に調整可能なミリン グヘッド（３）と、本体（４）と、ブレーシングレグ（５）と、パルスセンサ（ ６）と、切削流体ノズル（７）と、制御ユニット（８）とからなっている。 実施例１：ロール本体の外周面からの材料の除去 本発明の目的を達成する方法はつや出しカレンダーロールの運転特性を改良す るのに適用することができる。最も都合のよい方法は、現在使用されている２つ の接着剤注入溝を有するロールに、該溝によって引き起こされる弾性的非対称を 減少させるために、さらなる２つの溝（図１）を設けることである。３つの溝は 、同じ大きさの径方向に位置する２つの溝に比べて、弾性的非対称を極めて微少 なものとすることができる。４つ以上の溝を使用しても、それ以上の本質的な利 点は与えられない。溝の数を増加することにより、被覆と本体の間にさらなる均 一な接着剤の通路が与えられる。 本発明の方法は、ロールの両側に同じ大きさの溝を機械加工することによって 、ロールをバランスさせるのにも使用される。これは、溝が等断面積を有する条 件と比較して、本質的にロールの弾性的非対称を変えるものではない。 実施例２：管状ロールの内側からの材料の除去 本発明の方法は、ロールの軸部の材料を外方から除去するものに限定されない が、その代わりに、本発明の方法は、内面機械加工（図３）によって管状のロー ルから弾性的非対称を均衡させ排除するのに使用することができる。この機械加 工は、加工されるロールのバランスと弾性的非対称とを見出すために測定に基づ いて行われる。この測定は、例えば、ロールの中央部の中心の運動を測定するこ と、あるいは機械加工後に真円度又は径変化を測定することを基準とすることが できる。 この方法は内面切削に置き換えてもよいが、それは高価で退屈な方法である。 内面切削によって得られる利点は肉厚の減少であり、これによりバランスが向上 するとともに、弾性的非対称が減少し、さらに半危険外乱が減少する。内面切削 の結果生じる滑らかな内表面は通常少しも利用されない。 管状ロールの内表面からの材料の除去は、例えば図３に示すような装置によっ て行なうことができる。 本発明は上記実施例に限定されないことは明らかである。本発明は、例えば図 ２に示すように、ロール本体の外周面の適当な部分を切削又はミリングにより材 料を除去することによって、管状の被覆ロールの運転特性を向上するのに供給す ることができる。ロールに要求される厳しい真円度や円筒度は、被覆や機械加工 の終了後に満たされる。 溝によって引き起こされる弾性的非対称が実質的にロールの弾性的非対称に等 しいけれども逆方向に向くように溝の寸法が決められれば、軸方向に延びる溝は 、その弾性的非対称を補償するのに使用することができる。 請求の範囲 １．ロール又はシリンダの弾性的非対称を減少させ、機械加工における弾性的非 対称によって引き起こされる楕円率を低下させ、運転中に生じる半危険外乱を縮 小させる方法であって、 前記弾性的非対称の要因には、溝や、スプラインのほか、ロールの弾性率、材 料の肉厚、楕円率の変化のようなロールの構造的変化を含み、 前記ロールは、荷重受け本体と可能な被覆要素とからなり、 前記被覆要素は、紙繊維、織物又は合成材料、又はこれらの組み合わせからな り、接着で固定されるか、その軸部に対する移動が種々の方法で防止されている 方法において、 測定又は計算されたロールの弾性的非対称又は不均衡を、新たな溝又は穴を形 成することによって、あるいは予め機械加工された溝又は穴の大きさを変更する ことによって実質的に補償し、 前記溝又は穴は、それらのれ組み合わせの効果が、ロールの不均衡、又は弾性 的非対称、又はそれらの両方をそれらのいずれも増加させることなく減少させる ように配置することを特徴とする方法。 ２．前記ロール本体は、機械加工後に、当該本体に平行な少なくとも３つの溝又 は穴を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．前記ロール本体、特にアップグレードされ径方向に２つの溝を備えたカレン ダーロール本体は、該本体に平行な２つの追加の溝を含むように機械加工して、 当該溝を正確に又は約９０°の間隔で周方向に配置することを特徴とする請求項 １又は２に記載の方法。 ４．溝によって引き起こされる弾性的非対称は、ロール本体に軸方向に延びる３ つの溝を径方向に正確に又は約１２０°の間隔で設けることによって減少させる ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 ５．カレンダーロール本体は、少なくとも３つの軸方向に延びるキー溝と、被覆 要素の固定を保証するスプラインとを備えることを特徴とする請求項１に記載の 方法。 ６．前記カレンダーロール本体と前記被覆要素の間に注入されるペーストは、少 なくとも３つの軸方向に延びる溝に沿って注入することを特徴とする請求項１か ら３のいずれかに記載の方法。 ７．材料の除去は、被覆される管状ロール本体の外表面の少なくとも１点におい て行なうことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ８．材料の除去は、管状ロール本体の内表面の少なくとも１点において行なうこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 ９．材料の除去は、管端よりガイドされる装置によって、管状ロールの内側から 少なくとも１点において行なうことを特徴とする請求項８に記載の方法。 １０．材料の除去は、管端よりガイドされるミラータイプの装置によって、管状 ロールの内側から少なくとも１点において行なうことを特徴とする請求項８又は ９に記載の方法。 １１．前記請求項９又は１０のいずれかに記載の方法を適用することによって、 ロール又はシリンダのような管状要素の弾性的非対称をバランスさせ減少させる 装置であって、 該装置は、ロールの半径又は回転角度に対して調整可能な少なくとも１つのミ リングヘッドと、本体と、ブレーシングソールと、切削流体ノズルと、制御ユニ ッ トとからなるものにおいて、 前記装置は、管状ロールの内表面の所望の位置で所望の深さの溝又は穴の機械 加工が可能であることを特徴とする装置。 １２．前記装置は両側に配置された２つのミリングヘッドを有することを特徴と する請求項１１に記載の装置。 １３．前記ミリングヘッドは別個に制御されることを特徴とする請求項１１又は １２に記載の装置。 １４．前記装置は、弾性的非対称、不均衡又は動的な振れの測定の間は、ロール の内側から取り出す必要がないことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか に記載の装置。 １５．前記装置は、機械加工の進行中は、ロールの壁に支えられることを特徴と する請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。 １６．前記装置は、管の内径に従って調整可能なブレーシングレグを備えている ことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ロール又はシリンダの曲げ剛性の変動を減少させ、機械加工における曲げ剛 性の変動によって引き起こされる楕円率を低下させ、運転中に生じる半危険外乱 を縮小させる方法であって、 前記曲げ剛性の変動の要因には、溝や、スプラインのほか、ロールの弾性率、 材料の肉厚、楕円率の変化のようなロールの構造的変動を含み、 前記ロールは、荷重受け本体と可能な被覆要素とからなり、 前記被覆要素は、紙繊維、織物又は合成材料、又はこれらの組み合わせからな り、接着で固定されるか、その軸部に対する移動が種々の方法で防止されている 方法において、 測定又は計算されたロールの曲げ剛性の変動又は不均衡を、新たな溝又は穴を 形成することによって、あるいは予め機械加工された溝又は穴の大きさを変更す ることによって実質的に補償し、 前記溝又は穴は、それらのれ組み合わせの効果が、ロールの不均衡、又は変動 する曲げ剛性、又はそれらの両方を減少させるか、あるいは少なくとも増加させ ないように配置することを特徴とする方法。 ２．前記ロール本体は、機械加工後に、当該本体に平行な少なくとも３つの溝又 は穴を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．前記ロール本体、特にアップグレードされ径方向に２つの溝を備えたカレン ダーロール本体は、該本体に平行な２つの追加の溝を含むように機械加工して、 当該溝を正確に又は約９０°の間隔で周方向に配置することを特徴とする請求項 １又は２に記載の方法。 ４．溝によって引き起こされる曲げ剛性の変動は、ロール本体に軸方向に延びる ３つの溝を径方向に正確に又は約１２０°の間隔で設けることによって減少させ ることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 ５．カレンダーロール本体は、少なくとも３つの軸方向に延びるキー溝と、重り 要素の固定を保証するスプラインとを備えることを特徴とする請求項１に記載の 方法。 ６．前記カレンダーロール本体と前記重り要素の間に注入されるペーストは、少 なくとも３つの軸方向に延びる溝に沿って注入することを特徴とする請求項１か ら３のいずれかに記載の方法。 ７．材料の除去は、被覆される管状ロール本体の外表面の少なくとも１点におい て行なうことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ８．材料の除去は、管状ロール本体の内表面の少なくとも１点において行なうこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 ９．材料の除去は、管端よりガイドされる装置によって、管状ロールの内側から 少なくとも１点において行なうことを特徴とする請求項８に記載の方法。 １０．材料の除去は、管端よりガイドされるミラータイプの装置によって、管状 ロールの内側から少なくとも１点において行なうことを特徴とする請求項８又は ９に記載の方法。 １１．前記請求項９又は１０のいずれかに記載の方法を適用することによって、 ロール又はシリンダのような管状要素の曲げ剛性の変動をバランスさせ減少させ る装置であって、 該装置は、ロールの半径又は回転角度に対して調整可能な少なくとも１つのミ リングヘッドと、本体と、ブレーシングソールと、切削流体ノズルと、制御ユニ ッ トとからなるものにおいて、 前記装置は、管状ロールの内表面の所望の位置で所望の深さの溝又は穴の機械 加工が可能であることを特徴とする装置。 １２．前記装置は両側に配置された２つのミリングヘッドを有することを特徴と する請求項１１に記載の装置。 １３．前記ミリングヘッドは別個に制御されることを特徴とする請求項１１又は １２に記載の装置。 １４．前記装置は、曲げ剛性の変動、不均衡又は動的な振れの測定の間は、ロー ルの内側から取り出す必要がないことを特徴とする請求項１１から１３のいずれ かに記載の装置。 １５．前記装置は、機械加工の進行中は、ロールの壁に支えられることを特徴と する請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。 １６．前記装置は、管の内径に従って調整可能なブレーシングレグを備えている ことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の装置。