(57)【要約】【課題】抄紙機のロール加圧ユニット及びそのロールセット方法において、ウェブを加圧ロールの相互間に通した後、これらの加圧ロールを早期に接触させて損紙を低減できるようにする。【解決手段】相互に離隔した状態とされた一対の加圧ロール１０Ａ，１０Ｂの相互間にウェブ３０が通された後、相互間距離ｄが所定の距離になるまで上記の一対の加圧ロール１０Ａ，１０Ｂを比較的速い速度で接近させ、相互間距離ｄが上記の所定の距離以下になってからは、上記の一対の加圧ロール１０Ａ，１０Ｂを比較的遅い速度で接近させる。【選択図】        図１
2004149939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向して配設され相互間を走行するウェブを加圧する一対の加圧ロールと、
上記の一対の加圧ロールの少なくとも一方に取り付けられ、上記の一対の加圧ロールの相互間距離及びニップ圧を調整するための流体圧シリンダと、
該流体圧シリンダを作動させるための作動流体を該流体圧シリンダに供給するポンプと、
上記の一対の加圧ロールの相互間距離が所定の距離になったことを検出するロール間距離検出手段と、
該ロール間距離検出手段の検出結果に基づき該ポンプの該作動流体の供給量を制御して該流体圧シリンダの作動を制御する制御手段とをそなえて構成され、
該制御手段が、
相互に離隔した状態とされた上記の一対の加圧ロールの相互間に該ウェブが通された後、該ロール間距離検出手段により該相互間距離が上記の所定の距離になったことが検出されるまで、上記の一対の加圧ロールを相互に接近させる方向に該ピストンロッドを比較的速い速度で移動させる第１の制御部と、
該検出後に、上記の一対の加圧ロールを相互に接近させる方向に該ピストンロッドを比較的遅い速度で移動させる第２の制御部とをそなえている
ことを特徴とする、抄紙機のロール加圧ユニット。
【請求項２】
該ポンプを駆動するモータが回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータである
ことを特徴とする、請求項１記載の抄紙機のロール加圧ユニット。
【請求項３】
相互に離隔した状態とされた一対の加圧ロールの相互間にウェブが通された後、
相互間距離が所定の距離になるまで上記の一対の加圧ロールを比較的速い速度で接近させる第１のステップと、
該相互間距離が上記の所定の距離以下になってからは、上記の一対の加圧ロールを比較的遅い速度で接近させる第２のステップとをそなえて構成されている
ことを特徴とする、抄紙機のロール加圧ユニットのロールセット方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙機においてウェブを加圧する、抄紙機のロール加圧ユニット及びそのロールセット方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抄紙機には、ウェブを加圧して搾水するプレスロールや、ウェブを圧延して薄くしながら表面加工するカレンダロールや、ウェブの巻取ロールを加圧して巻き取るリールの加圧アームなどの各種の加圧ロールやアームなどが装備されている。図３は一般的な抄紙機用ロール加圧ユニットの構成を示す模式的な側面図である。
【０００３】
ウェブ３０は、相互に対向して配設された加圧ロール１０Ａ，１０Ｂのニップにおいて加圧されるようになっており、これらの各加圧ロール１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ、外周面を形成する円筒状のロールセル１２と、回転軸であるセンタシャフト１１とをそなえて構成されている。
加圧ロール１０Ａの両側にそれぞれ立設された各支柱１３には、アーム１４が傾動可能に軸支されており、これらのアーム１４の一端１４ａには、上方の加圧ロール１０Ａのセンタシャフト１１が取り付けられている。また、各支柱１３の取付台１３ａには、油圧シリンダ１５の本体が傾動可能にそれぞれ軸支され、これらの油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ａの先端は、上記アーム１４の他端１４ｂに傾動可能にそれぞれ取り付けられている。一方、下方の加圧ロール１０Ｂのセンタシャフト１１は、その両端を支持台１６に取り付けられている。
【０００４】
このような構成により、加圧ロール１０Ａの両側の油圧シリンダ１５の供給油圧を調整することにより、加圧ロール１０Ａ，１０Ｂのニップ圧を調整できるようになっている。
このような油圧シリンダの一般的な油圧供給系統は、例えば、非特許文献１に記載されたものがある。図４の油圧シリンダ１５の油圧供給系統は、上記非特許文献１に記載のリフトシリンダにかかる油圧供給系統を適用したものである（便宜上、図４は上記非特許文献１を簡略化している）。
【０００５】
この油圧供給系統では、オイルタンク２０及び油圧ポンプ２１が、２つの油圧シリンダ１５に対し共用で使用され、油圧ポンプ２１によりオイルタンク２０から吸引され吐出されたオイルＦは、圧力調整弁２３及び切替弁（電磁弁）２４を通過した後、分岐して各油圧シリンダ１５へと供給される。
油圧ポンプ２１により吐出されたオイルＦを、油圧シリンダ１５の油圧室１５ｂ，１５ｃの何れに供給するかは、図示しない制御装置が上記切替弁２４の作動を制御することにより選択されるようになっており、図３に示すように、油圧室１５ｂにオイルＦが供給されればピストンロッド１５ａが伸長して加圧ロール１０Ａが加圧ロール１０Ｂに向けて付勢される一方、油圧室１５ｃにオイルＦが供給されればピストンロッド１５ａが縮退して加圧ロール１０Ａが加圧ロール１０Ｂから離隔する側に付勢されるようになっている。
【０００６】
油圧ポンプ２１は、一定回転速度のモータ２２で駆動され、オイルＦの圧力は、圧力調整弁２３により所定圧に調整されることとなる。オイルＦの圧力を調整することで、ニップ圧を調整できる。なお、図４中の符号２５は、加圧ロール１０Ａの移動速度の調整を行なうための速度調整弁であり、この速度調整弁２５の調整により両油圧シリンダ１５のロッド速度の同期を補償することもできる。
【０００７】
【非特許文献１】
不二越油圧研究グループ，「知りたい油圧／実際編」，１４版，日本，株式会社ジャパンマシニスト，昭和４８年５月１５日，ｐ．２０８
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術では、抄紙機の運転開始時には、相互に対向して配置された加圧ロール１０Ａ，１０Ｂは、その相互間にウェブ３０を通すため離隔状態とされ、通紙後、当接状態とされるとともにニップ圧が所定圧に調整される。このような期間（離隔状態の加圧ロール１０Ａ，１０Ｂを当接させそのニップ圧を所定圧にするまでの期間）は、即ち、ウェブ３０に対して所定の加工を行なえない期間であり、この期間に加圧ロール１０Ａ，１０Ｂ間を通過したウェブ３０は損紙となってしまう。ウェブが高速（例えば１８００ｍ／分）で搬送される抄紙機においては、かかる期間がたとえ僅かであっても多くの損紙が発生してしまう。
【０００９】
図３及び図４に示す従来技術では、離隔状態の加圧ロール１０Ａ，１０Ｂを当接させそのニップ圧を所定圧とする一連の制御は、油圧シリンダ１５への供給油圧を圧力調整弁２３により緩やかに変化させることにより行なわれる。これは、加圧ロール１０Ａと加圧ロール１０Ｂとの衝突を緩やかなものとしたり、加圧ロール１０Ａが加圧ロール１０Ｂに片当たり（加圧ロール１０Ａが傾いた姿勢で加圧ロール１０Ｂに部分的に接触すること）して破損するのを防ぐべく両油圧シリンダ１５を同期制御し易くしたりするためである。
【００１０】
この結果、加圧ロール１０Ａと加圧ロール１０Ｂとを接触させるのに比較的長い時間を要することとなって、多量の損紙が発生していた。
また、油圧ポンプ２１が一定回転速度で連続運転されるため、エネルギ消費量が多いという課題もある。また、これに伴い、オイルＦの昇温の程度が高くなるため、このような昇温をできるだけ抑制するために、オイルＦの循環量（使用量）を多くする必要が生じ、容量の大きなオイルタンク２０が必要となっていた。
加圧ロール１０Ａ，１０Ｂの周辺に、このような容量の大きなオイルタンク２０用のスペースを確保するのは、通常困難であり、このため、オイルタンク２０や油圧ポンプ２１は、加圧ロール１０Ａ，１０Ｂから離隔したスペースに配設されるのが一般的である。したがって、オイルタンク２０や油圧ポンプ２１と加圧ロール１０Ａ，１０Ｂとの間に長い配管が必要となる。この配管はオイルを流通させるため安全上その肉厚が比較的厚いものとなったり、防災上の設備が必要になったりするため、設備費が大幅に増大してしまう。さらには、配管ルートの設計や、スタートアップにおける配管内の異物を除去するための大掛りな洗浄作業などが必要となってしまう。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、ウェブを相互間に通した後、加圧ロールを早期に接触させて損紙を低減できるようにした、抄紙機のロール加圧ユニット及びそのロールセット方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の抄紙機のロール加圧ユニットは、相互に対向して配設され相互間を走行するウェブを加圧する一対の加圧ロールと、上記の一対の加圧ロールの少なくとも一方に取り付けられ、上記の一対の加圧ロールの相互間距離及びニップ圧を調整するための流体圧シリンダと、該流体圧シリンダを作動させるための作動流体を該流体圧シリンダに供給するポンプと、上記の一対の加圧ロールの相互間距離が所定の距離になったことを検出するロール間距離検出手段と、該ロール間距離検出手段の検出結果に基づき該ポンプの該作動流体の供給量を制御して該流体圧シリンダの作動を制御する制御手段とをそなえて構成され、該制御手段が、相互に離隔した状態とされた上記の一対の加圧ロールの相互間に該ウェブが通された後、該ロール間距離検出手段により該相互間距離が上記の所定の距離になったことが検出されるまで、上記の一対の加圧ロールを相互に接近させる方向に該ピストンロッドを比較的速い速度で移動させる第１の制御部と、該検出後に、上記の一対の加圧ロールを相互に接近させる方向に該ピストンロッドを比較的遅い速度で移動させる第２の制御部とをそなえていることを特徴としている。
【００１３】
この場合、該ポンプを駆動するモータが回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータであることが好ましい（請求項２）。
本発明の抄紙機のロール加圧ユニットのロールセット方法は、相互に離隔した状態とされた一対の加圧ロールの相互間にウェブが通された後、相互間距離が所定の距離になるまで上記の一対の加圧ロールを比較的速い速度で接近させる第１のステップと、該相互間距離が上記の所定の距離以下になってからは、上記の一対の加圧ロールを比較的遅い速度で接近させる第２のステップとをそなえて構成されていることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態としての抄紙機のロール加圧ユニット及びそのロールセット方法について示す図であり、図１はロール加圧ユニットの構成を示す模式図、図２はロールセット方法を説明するための模式的なタイムチャートである。なお、従来技術の説明で先述した部品については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００１５】
本発明の抄紙機のロール加圧ユニットにかかる加圧ロール周辺の構造は、従来技術と同様に図３に示すように構成されており、従来技術とは、油圧シリンダ（流体圧シリンダ）１５にオイル（作動流体）Ｆを供給する系統及びその制御装置が異なる。
以下、図１を参照して、本ロール加圧ユニットについて説明すると、本ロール加圧ユニットでは、加圧ロール１０Ａの両軸側の油圧シリンダ１５に油圧ポンプ２が個別にそなえられている。ここでは、油圧ポンプ２として、正逆双方向にオイルＦを供給可能なピストン式のポンプが使用され、また、このピストンを駆動するモータ２ａには回転速度を可変制御できるとともに回転方向を変えられるＡＣサーボモータが使用されている。したがって、油圧ポンプ２単体により、油圧シリンダ１５の圧力室１５ｂ，１５ｃの何れにオイルを供給するか選択でき、さらに、モータ２ａの回転速度を調整することによりオイルの圧力やオイル供給量を可変制御できるようになっており、上述した図４に示す従来技術に較べ圧力調整弁２３や電磁弁２４や速度調整弁２５の不要な簡素な構成となっている。
【００１６】
また、油圧ポンプ２と圧力室１５ｂとを接続する配管Ｌ１には、圧力室１５ｂとの接続口近傍においてオイルＦの油圧を検出する油圧センサ３が取り付けられ、同様に、油圧ポンプ２と圧力室１５ｃとを接続する配管Ｌ２には、圧力室１５ｃとの接続口近傍に油圧センサ３が取り付けられている。各油圧ポンプ２には、図示しない油圧制御機構がそなえられており、この油圧制御機構は、後述する制御装置（制御手段）１から入力された設定油量と対応した設定油圧になるように、上記油圧センサ３の検出結果に基づいてＡＣサーボモータ２ａの回転速度をフィードバック制御するようになっている。
【００１７】
このように、モータ２ａの回転速度は、オイルＦの設定油量や設定油圧に応じて可変制御されるので、従来のように油圧ポンプの駆動モータを定格回転速度で連続運転するのに較べ、エネルギ消費量を大幅に低減できるようになっている。
また、これにより、オイルＦの油圧ポンプからの受熱量が少ないことから、従来のように昇温を抑制するためにオイルＦの量を油圧シリンダ１５を動作させるのに必要な量よりも増量するようなことが不要となる。その結果、オイルタンクを、油圧シリンダのシリンダ面積差によって生じるオイル供給量とオイル排出量との差を補うだけの小容量なものとして、油圧ポンプと一体化できるような極めて小さなサイズとすることができる。
【００１８】
このため油圧ポンプ２を加圧ロール１０Ａ，１０Ｂや油圧シリンダ１５の近傍に配置することが可能となり、従来のように加圧ロール１０Ａ，１０Ｂから離隔して配置するのに較べ、配管の施工やルート計画やメンテナンス等に要していた多大な労力やコストが不要となる。
ここで、本発明の大きな特徴である制御装置１について説明すると、この制御装置１は、各油圧シリンダ１５の作動をそれぞれ制御するものであり、ストローク長制御部１ａ，ニップ圧制御部１ｂ，オフセット設定部１ｃ，スタート釦１ｄ及びニップ開放釦１ｅをそなえて構成されており、ストローク長制御部１ａは、第１の制御部１ａａ及び第２の制御部１ａｂをそなえている（第１の制御部１ａａ及び第２の制御部１ａｂについては後述する）。
【００１９】
ニップ開放釦１ｅをオンすると両油圧シリンダ１５をそれぞれ所定ストローク長まで縮退させることができ、加圧ロール１０Ｂから加圧ロール１０Ａを所定距離（例えば１５０ｍｍ程度）だけ離隔させることができるようになっており、抄紙機の運転開始時、オペレータが手動操作によりこのニップ開放釦１ｅをオンすることで、加圧ロール１０Ａ，１０Ｂのニップを開放し加圧ロール１０Ａ，１０Ｂ間にウェブ３０を通すことができるようになっている。
【００２０】
そして、加圧ロール１０Ａ，１０Ｂ間に通紙後、オペレータが手動操作によりスタート釦１ｄをオンすることで、各制御要素１ａ〜１ｃによる制御を開始させるようになっている。
各油圧シリンダ１５にはそのストローク長ｓを連続的に検出するストロークセンサ（ロール間距離検出手段）４がそれぞれそなえられており、スタート釦１ｄがオンされると、ストローク長制御部１ａの第１の制御部１ａａは、ストロークセンサ４により検出されたストローク長Ｓが所定長さＳ０になるまで（Ｓ＝Ｓ０）、換言すれば、加圧ロール１０Ａが加圧ロール１０Ｂに近接してロール間距離ｄが所定距離ｄ０（例えば５ｍｍ程度）になるまで、各油圧シリンダ１５を比較的速い速度で伸長させるように、油圧シリンダ１５への供給油量の設定値を制御指令として各油圧ポンプ２に出力するようになっている。
【００２１】
なお、両油圧シリンダ１５はそのストローク長が相互に等しくなるように同期制御されるが、２つのストロークセンサ４の検出値が異なる場合には、ストローク長の長いほう（＝ロール間距離が短いほう）が、上記ストローク長制御部１ａの制御に使用される。
また、ストロークセンサ４は、油圧シリンダ１５のストローク長Ｓが所定長さＳ０になったことをオンオフ的に検出するセンサでも良い。
【００２２】
また、ストローク長制御部１ａの第２の制御部１ａｂは、加圧ロール１０Ａが加圧ロール１０Ｂに緩やかに接触するように、また、両油圧シリンダ１５の同期制御（両油圧シリンダ１５のストローク長Ｓを相互に等しい状態を保持させつつ変化させる制御）を行ない易いように、加圧ロール１０Ａが加圧ロール１０Ｂに接触するまで、比較的遅い速度で各油圧シリンダ１５を伸長するようになっている。
【００２３】
ニップ圧制御部１ｂは、ストローク長制御部１ａによる制御が終了した後、加圧ロール１０Ａ，１０Ｂのニップ圧が所定圧となるように各油圧ポンプ２に油圧シリンダ１５への供給油量設定値を制御指令として出力するものである。
また、ここでは、オフセット設定部１ｃにより、各油圧シリンダ１５の供給油圧や供給油量に対しオフセット値を設定することができるようになっている。つまり、加圧ロール１０Ａ，１０Ｂが相互に接触した状態において、ニップ圧制御部１ｂから出力された設定ニップ圧に対し各油圧シリンダ１５毎にオフセット値を設定できるようになっており、ロール軸方向に対するニップ圧分布を調整できるようになっている。オフセット設定部１ｃは、例えばボリュームスイッチにより構成され、オペレータが加圧ロール１０Ａ，１０Ｂにより加圧されるウェブ３０の状態を監視しながら手動により適宜操作するものである。
【００２４】
本発明の一実施形態としての抄紙機のロール加圧ユニットは上述したように構成されているので、加圧ロール１０Ａ，１０Ｂ間にウェブ３０を通紙後、以下のようにしてロールセット（加圧ロール１０Ａ，１０Ｂを相互に加圧した状態とさせること）が行なわれる。
加圧ロール１０Ａ，１０Ｂのロール間距離ｄは図２に実線で示すように制御される。図２は本ロール加圧ユニットの制御内容を説明するための模式的なタイムチャートであって、横軸が、スタート釦１ｄがオンされてからの経過時間ｔであり、縦軸が上記ロール間距離ｄである。
【００２５】
スタート釦１ｄがオンされると、加圧ロール１０Ａは、ロール間距離ｄが所定距離ｄ０になるまで比較的速い速度で加圧ロール１０Ｂに向かって移動し（第１のステップ）、それ以降は、比較的遅い速度で加圧ロール１０Ｂに向かって移動し、やがて加圧ロール１０Ｂに緩やかに接触する（第２のステップ）。
図２中の二点鎖線は、上述した従来ロール加圧ユニットについて示すもので、加圧ロールは、丁度、本ロール加圧ユニットにおけるロール間距離ｄが所定距離ｄ０になってから以降の比較的遅い速度で一定して移動する。図２からも明らかなように、本ロール加圧ユニットは従来よりもΔｔだけ早期にウェブ３０を加圧できるようになるので、この分、損紙を低減できる利点がある。
【００２６】
また、油圧シリンダ１５にオイルを供給する油圧ポンプ２が正逆双方向に回転可能であり、また、その回転速度を可変制御できることから、上述したように、油圧供給ラインを簡素化でき、また油圧ポンプ２がコンパクトになって油圧シリンダ１５の近傍に配置することが可能となり、従来に較べ、油圧ポンプと油圧シリンダ１５との間の配管の施工やルート計画やメンテナンス等に要していた多大な労力やコストを不要にできる利点がある。
また、油圧系統がコンパクトになるので制御応答性が高くなるという利点がある。この点で、油圧シリンダのストローク長変化速度を変更する本制御において、このような正逆双方向・可変回転速度のオイルポンプの使用は好ましい態様といえる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施形態では、両油圧シリンダに対しそれぞれ個別に油圧ポンプを設けた例を説明したが、両油圧シリンダに共用で１つの油圧ポンプを設けるようにしても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、一対の加圧ロールの相互間にウェブが通された後、相互間距離が所定の距離になるまで上記の一対の加圧ロールを比較的速い速度で接近させ、相互間距離が上記の所定の距離以下になってからは、上記の一対の加圧ロールを比較的遅い速度で接近させるので、上記の一対の加圧ロールを緩やかな速度で安定した状態で接触させることができるとともに、上記の一対の加圧ロールを早期に接触させて損紙を低減できるようになる。
【００２９】
特に、流体圧シリンダに作動流体を供給するポンプに、回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータにより駆動される形式のものを使用すれば、上記作動流体の供給系統を簡素化することができ、さらに、ポンプがコンパクトになるので加圧ロールや流体圧シリンダに近接して配置することが可能となってポンプ，流体圧シリンダ間のラインにかかる設備コストや設計コストを大幅に低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての抄紙機のロール加圧ユニットの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態としての抄紙機のロール加圧ユニットのロールセット方法を説明するための模式的なタイムチャートである。
【図３】一般的な抄紙機用ロール加圧ユニットの構成を示す模式的な側面図である。
【図４】従来の一般的な抄紙機用ロール加圧ユニットの油圧シリンダへの油圧供給系統の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１  制御装置
１ａ  ストローク長制御部
１ａａ  第１の制御部
１ａｂ  第２の制御部
１ｂ  ニップ圧制御部（第２の制御部）
１ｃ  オフセット設定部
１ｄ  スタート釦
１ｅ  ニップ開放釦
２  油圧ポンプ
２ａ  モータ
３  油圧センサ
４  ストロークセンサ（ロール間距離検出手段）
１０Ａ，１０Ｂ  加圧ロール
１４  アーム
１５  油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
１５ａ  ピストンロッド
１５ｂ，１５ｃ  圧力室
３０  ウェブ
Ｆ  オイル（作動流体）
Ｌ１，Ｌ２  油配管
【図１】
2004149939.tif 000003
【図２】
2004149939.tif 000004
【図３】
2004149939.tif 000005
【図４】
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