(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブ材料と係合するための外側面および両端縁を有する長尺状の中央部分と該端縁のそれぞれから軸方向に伸び、該中央部分の直径より小さい外径を有して末端軸受に回転可能に支持されるよう取り付けられた延長部とで形成される回転心棒と、
前記中央部分に対して回転可能であってロールを屈曲させ、該中央部分のそれぞれの端縁に配置された末端部分と、
該末端部分を前記中央部分に関節で繋ぐよう装着する関節装置とを含むことを特徴とするウェブ材料用ロール。
【請求項２】
請求項１に記載のロールにおいて、前記末端部分のそれぞれは管状であり、軸方向の内側端縁および軸方向の外側端縁を有し、前記関節装置は該末端部分のそれぞれの軸方向の内側端縁に配置され、さらに該末端部分のそれぞれごとに
該末端部分の前記軸方向の外側端縁の領域に配置され、該末端部分を回転可能に支持する支持部を含み、該末端部分は該支持部上で半径方向に動くことができ、
該末端部分のそれぞれごとにさらに、該支持部と該末端部分の間に配置された軸受を含むことを特徴とするロール。
【請求項３】
請求項１に記載のロールにおいて、前記ロールは曲げられたときに前記中央部分の端がそれぞれ前記末端部分に近接する場所において偏向点を有し、該中央部分は前記ロールの偏向点の領域において該ロールの前記延長部における直径より大きい直径を有し、前記関節装置は前記偏向点において前記末端部分を前記中央部分に連結するよう配置されていることを特徴とするロール。
【請求項４】
請求項１に記載のロールにおいて、前記関節装置は前記中央部分が前記末端部分の内側に存在する場所において該中央部分に連結されていることを特徴とするロール。
【請求項５】
請求項１に記載のロールにおいて、前記関節装置はゴムスリーブを有することを特徴とするロール。
【請求項６】
請求項１に記載のロールにおいて、前記関節装置は関節軸受を含み、該関節軸受は前記末端部分の前記軸方向の内側端縁に固定された外側環と前記中央部分の前記延長部に固定された内側環とを含み、該外側環と該内側環は互いに対して回転するよう構成されて配置され、前記ロールの中心軸を中心とした互いに対する回転運動は防止されていることを特徴とするロール。
【請求項７】
請求項１に記載のロールにおいて、前記関節装置は該ロール自体の構造部分を構成し、該ロールは前記中央部分と前記末端部分の外側面と連続する外側面を有し、該ロールの他の部分より柔軟であることを特徴とするロール。
【請求項８】
請求項７に記載のロールにおいて、前記構成部分は該ロールの他の構造と同じ材料からなることを特徴とするロール。
【請求項９】
請求項１に記載のロールおいて、該ロールは複合材料からなるシェル構造として形成されることを特徴とするロール。
【請求項１０】
請求項２に記載のロールにおいて、前記支持部はスリーブ部を含み、該スリーブ部は前記中央部分の前記延長部の前記外径より大きな内径を有し、前記末端部分の前記軸受は該スリーブ部に備えられることを特徴とするロール。
【発明の詳細な説明】
本発明は、互いに連結した３つの部分、すなわち２個の末端部分と中央部分とを含み、それらの部分は、ロールを所望の曲線形状に屈曲する目的で、互いに対して回転する、ウェブ状材料のためのテイクアウトロールや張出しロール等に関するものである。
テイクアウトロールおよび張出しロールは、最も一般的には、連続的な心棒と、心棒に取り付けられたロールマントルとを有するように形成されており、ロールマントルが順番に多くの部分から構成される。ロールマントルの外側軸受点を半径方向に移動させることにより、テイクアウトロールを所望の形状に曲げて作成することができ、それにより、マントルは弧または破線を形成する。各マントル部分は、一般に、心棒上で別個に軸受けされ、この場合、装置は多くの軸受を含む。従来の方式は多くの問題および欠点を抱えており、中でも顕著なのは、ロールの軸受および、紙ウェブ内で軸受けすることにより発生する熱のピークの問題である。いくつかの部分からなるマントルを作成することも、相当な問題を構成する。なぜなら、各部分間の間隙は紙ウェブに傷跡を付けるおそれがあるからであり、ロールの弧形状は最適とならず、ロールの形状線は破線となるからである。さらに、金属製のロールマントルのために、腐食の問題が生じ得る。そのような先行技術に係る張出しロールが、たとえば、米国特許第4,692,971号に記載されている。かかる先行技術に係る張出しロールについて、改善策を提供する試みがなされ、弾性材による被覆層を、多くの部分からなる金属マントルに取り付けている。この方式の目的は、特に、紙ウェブの傷跡の問題に関して、およびロールの弧形状の最適化に関して、改善策を提供することである。しかし、ロールの軸受システムは上記のものと同様であるため、軸受に関する問題も不変である。このような張出しロールは、たとえば、カナダ特許第766,843号に記載されている。
従来、いくつかの部分から作られるロールマントルから発生する問題の解決策を発見するべく、試みがなされており、ロールマントルとして、「切れ目」を備えた、すなわちロールマントルの屈曲を容易にするためにスロットを形成した、連続的な金属チューブマントルを使用している。この構造は、しかし、それ自体の問題を生じる。その構造により、ロールマントルは非常にゆるむ、すなわち過度に容易に屈曲してしまうという事実には、まず注目すべきである。このような場合、問題のロールマントルを、ロール心棒上で軸受により多くの箇所で支持しなければならず、この理由により、上記および軸受から生じる問題は不変のままである。また、ロールマントルの生産コストは、その生産方法のため、比較的高額である。
現在のテイクアウトロールや張出しロール等の最大の問題は、ロールが最も一般的には非回転のロール心棒と、それに回転可能に軸受けされたロールマントルとを含む種類の構造であるという、使用されるロールの構造に主に起因している。上記ですでに引用された先行技術公報に加えて、この関連では、フィンランド特許出願第951921号が参照される。それは公正に、典型的に、優勢な先行技術を記載している。さらに具体的には、前記公報には、連続的で非回転のロール心棒を含むロールが記載されている。３つの部分、すなわち中央部分および末端部分からなるロールマントルが心棒に取り付けられている。中央部分はその両端の領域において、ロールの心棒に直接に軸受けされている。末端部分の内側の端縁もまた、心棒に直接に軸受けされており、外側の端縁は類似的に、別個のスリーブ部に軸受けされ、スリーブ部の内径は心棒の直径よりも大きい。スリーブ部は半径方向に移動させることができ、それにより、ロールマントルは曲がり、より正確には、マントルの末端部分の外側の端縁が、内側の端縁に対して半径方向に動く場合、破線形状を達成する。ロールはしたがって、所望の「曲線」形状を備える。
しかし、今日のすべての方式は、ロールマントルの内部領域、すなわちウェブ領域に軸受点があるという欠点を有する。第１に、これらの軸受の注油装置を設けることは、少なくとも原理的に困難である。第２に、さらに一層深刻な欠点は、操作中に軸受が高温となり、その結果、この温度上昇が紙に温度勾配を生成することである。熱は紙から、ロールニップに伝えられ、最悪の場合、柔らかいニップロールの燃焼を起こしかねない。フィンランド出願第951921号では、たとえば、軸受から紙ウェブへの熱の伝導を減少させる目的で、ウェブ領域に配置された軸受との関連して耐熱材を設けるという方法により、この問題の解決を試みている。ロールの構造は、しかし、非常に複雑で高価となり、しかもすべての欠点が除去可能とはなっていない。
本発明の目的は、テイクアウトロールや張出しロール等の新規な構造を提供し、それにより、先行技術に関する上述の問題を回避することである。本発明の目的を達成する観点から、本発明は、ロールの中央部分は、ロールの回転心棒としても機能するように構成され、ロールはその支持要素に、末端軸受により回転可能に取り付けられることと、ロールの末端部分は、それらの軸方向について内側の端縁の領域において、中央部分に関節装置により取り付けられることとを特徴とする。
本発明は先行技術に対して、非常に顕著な利点を提供する。本発明により得られる利点として、たとえば、以下のものを挙げることができる。ロールはウェブの幅にわたり、ロールの使用を阻害し、その使用をより困難にする注油点を一切含まない。また、ウェブの幅の領域には、一切の軸受を設置することを必要とせず、これにより、軸受の発熱により生ずる従来技術の問題を回避することが可能となっている。従来のテイクアウトロールと比較して相当に小さい軸受をロール内で使用でき、それゆえ、軸受の摩擦もまた、従前よりも小さくなる。ロールは４個のころ軸受のみを必要とするため、多くのローラが従前よりも小さく作成されており、一方、従来技術によるロールは通常、少なくとも６個のころ軸受と２個のすべり軸受とを含んでいた。ロールの心棒は、独立した非回転心棒を利用する従前の方式よりも実質的により堅固である。駆動手段を単にロール心棒の末端に連結すれば、駆動装置が必要な場合にこれを設けるのは非常に容易である。本発明による構成により、たとえば、ロール材として複合材料を使用してもよい。その場合、ロールは有利なことにはシェル構造として構成され、それによりロールは相当に軽量となり、その最低仕様周波数をかなり上昇させることができるため、ロールの末端軸受に配された支持体はロール全体の支持として十分である。本発明のさらなる利点および特徴的事項は、以下の本発明の詳細な説明から明らかとなる。
以下、本発明を添付図面の各図を参照しながら、例を挙げて説明する。
第１図は本発明によるロールの一方の末端領域の部分断面概略図である。
第２図は、第１図に示されたロールの末端部分と中央部分との間の継手の一実施例を拡大図にて示す。
第３図は第２図から直線III−IIIに沿った概略断面図である。
第４図は、第２図に対応する図としての、ロールの末端部分と中央部分との間の継手のさらなる一実施例である。
第５図は、ロールの屈曲を調節する機構の原理を全体的、概念的に部分断面図で示す。
第６図は、第５図に示された構造を矢印Ａの方向から見たものを示す。
第１図は、ここで、本発明によるロールの一方の末端領域を示し、この図において、ロールは全体として、参照番号10で表される。ロールの他端10も同様である。ロール10は、図では小部分のみが示されている中央部分11と、末端部分12とを含む。ロール10は心棒とその上で回転するマントルとを別個には含まないが、その代わりに、中央部分11がロール心棒としても機能し、その支持要素上に、末端軸受19により取り付けられる。図中、第１図に示すように、末端軸受19は好ましくはころ軸受である。末端軸受19を適切な大きさに、すなわち、十分に小さくなるように作成するため、心棒として機能する中央部分11の延長部17は、従来の非回転心棒の直径に大きさが相当する中央部分11よりも、直径が実質的に小さい。
ロールの末端部分12は管状部分であり、それらは、関節装置13を末端部分12の内側の端縁において、管状末端部分12の内部に備え付けるようにして、直接に中央部分11に取り付けられ、第１図の例における関節装置は、たとえば、柔軟性ゴムスリーブ等である。前記関節装置13はロール10の屈曲点または偏向点に取り付けられ、中央部分11に置かれるように支持される。図面の第１図は、中央部分11とその延長部17との間に、直径が中央部分11よりも小さく、その延長部17よりも大きい中間部18があることを示す。関節装置13は正確には、これらの中間部18上に配置される。中央部分11よりも小さい直径を有する中間部18は、管状末端部分12の外径をロールの中央部分11のそれと等しくなるように作成するために必要である。この構造は、別個に存在が認められる中間部18と延長部17とがなく、代わりに、中央部分11が延長部17へと形状を滑らかに変え、そこからロールが末端軸受19により軸受けされることによって実現してもよい。軸方向について、それらの外側の端縁の領域では、管状末端部分12は軸受、たとえば、ロールの回転部から分離した支持部15に取り付けられたころ軸受14に続いている。支持部はスリーブ状の部材を含み、それは中央部分の延長部よりも大きい直径の内側に配するため、軸受14の位置を、半径方向に移動させて調節できる。第１図では、参照番号16で表される調節装置により、これを概念的に説明するための試みがなされている。管状末端部分12の軸受14の位置を調節することにより、ロール10について、屈曲量および屈曲方向の両者を調節することが可能である。
第１図に示した構造のまとめとして、さらに述べることができるのは、本発明によるロール10においては、互いに対して回転する部分はなく、その代わりに、ロール10は全体として回転可能にその末端において軸受19により取り付けられていることである。それゆえ、ロール10内のウェブの幅の領域には、一切の軸受は必要なく、代わりに、ロールの偏向点、すなわちロールの末端部分が中央部分に対して回転可能である点において、関節装置13のみが設置され、それらは最も簡便には、第１図に示すようにゴムスリーブ等である。
第２図および第３図は第１図で説明された関節装置の一実施例示す。前記第２図および第３図では、関節装置は全体が参照番号23で表される。この実施例では、関節装置23は関節軸受式の構造であり、ロールの末端部分12に取り付けられた外側環24と中間部に取り付けられた内側環25とを含む。前記外側環24および内側環25は、それらの間の接線摩擦が十分に高くなるように構成されるため、外側環24は内側環25に対して回転することができない。最も簡便には、これは、たとえば内側環25が少なくとも1つの歯26を備え、同様に、外側環24は対応する溝を備え、その中に前記歯がはめ込まれるように配備される。その場合、関節装置23は恒速自在継手式に作動する。
第４図はさらに加えて、第４図において参照番号33で表される関節装置の一方式を示す。この図に示される実施例では、関節装置33はロール自体の構造部分を構成する。この種の方式は、たとえば、複合材料で作成されたロール内への設置が簡単であり、複合材料中で、ロールの中央部分11と末端部分12とが関節装置33により互いに連結されており、関節装置は中央部分11および末端部分12の両方と同じ材料からなるが、これらよりも実質的に、柔軟性があり、伸縮性がある。その場合、ロールの外側環は全体として連続であり、中央部分11と末端部分12との間には切れ目がない。
すでに以上で簡単に言及したように、たとえば、第１図に関する記載では、問題のロールの屈曲量および屈曲方向の両方を所望の方法で調節することができる。図面中、第５図および第６図では、この調節機構の原理を説明するための試みがなされている。前記図面中、参照番号41は軸受ハウジングを表し、それは、たとえば第１図に示されたロールの末端軸受19を含む。屈曲調節装置として、固定内部軸受部42が、軸受ハウジング41または、その台座に固定された何らかの同等の独立した支持構造（図示しない）に、固定的に取り付けられ固定される。屈曲調節装置のフレーム部43は、この固定内部軸受部42の支持により取り付けられ、フレーム部はしたがって、外部軸受部として作動する。必要な軸受要素（図示しない）は屈曲調節装置の固定内部軸受部42とフレーム部43との間に取りつけられ、前記軸受要素はフレーム部43の、固定内部軸受部42上の回転運動を可能とする。したがって、フレーム部43は固定内部軸受部42について、ロールの中心軸を中心として、回転運動のみを行うことが可能であるが、他の運動はできない。スリーブ状部材15を含み、その上にはロールの管状末端部分12の軸受14が取り付けられている支持部44は、支持部44がフレーム部43に対して直線運動をロールの半径方向に行えるよう、フレーム部43に同様に取り付けられる。この直線運動はフレーム部43にガイドを加工し、同様に、そのガイドに合致するカウンタガイドを支持部44に加工することにより、可能とされている。ガイドおよびカウンタガイドは第６図に参照番号46により示されている。ロールの屈曲の調節を達成する調節部材は、第５図および第６図に、調節ねじ45として示されている。
第５図および第６図により、ロールの屈曲は支持部44を調節部材45によりロールの半径方向に、フレーム部43に対して動かすことにより、調節される。屈曲の方向は同様に、フレーム部43を固定内部軸受部42上で回転させることにより調節される。さらに、すでに以上で言及したように、第５図および第６図は屈曲調節装置を全体的、概念的に示しており、したがって、これら図面は、フレーム部43を固定内部軸受部42上で回転させることができる部材の種類を、何ら示していない。しかし、これらの部材はいくつかの異なる方法により実現できる。調節部材45を表すねじは、その目的に沿った何らかの別の部材と置換してもよい。さらに図面は、構造体に固定的に取り付け得る、屈曲の量および方向のための必要な測定器を含んでいないことに留意されたい。
以上、本発明を添付図面を参照しながら、例を挙げて説明した。本発明はしかし、図に示す例のみに関するものと限定されるものではなく、本発明の異なる実施例は添付の請求の範囲に定義した発明思想の範囲内でさまざまに変形可能である。
【図１】
0003895389.tif 000002
【図２】
0003895389.tif 000003
【図３】
0003895389.tif 000004
【図４】
0003895389.tif 000005
【図５】
0003895389.tif 000006
【図６】
0003895389.tif 000007