(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブを支持ロールによって支持し、該支持ロールと形成中のウェブロールとの間に形成されたニップを通過させて、スプールに巻き取り、該スプールを少なくとも部分的に支持し、位置が可変に制御される少なくとも２つのライダロールを含むライダロールユニットによって、前記スプールを支持し、または前記ウェブロールに荷重を加え、前記ライダロールユニットによって前記ウェブロール面へ半径方向に加わる力を前記ライダロールユニットの巻取りヘッドに接続した検出部によって測定し、前記ライダロールユニットの前記ライダロールのニップ力を測定信号に基づいて調節するウェブの巻取り方法において、該方法は、前記ライダロールユニットによって前記ウェブロール面へ半径方向に加わる力の該ライダロールユニットの前記ライダロールの間の分布を、該ライダロールユニットの巻取りヘッドに直接接続した検出部によって測定し、前記ライダロールユニットの前記ライダロールのニップ力の分布を前記測定信号に基づいて調節することを特徴とするウェブの巻取り方法。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の方法において、２つの検出部を前記巻取りヘッドで用い、これに関連して、前記測定において前記ライダロールユニットの前記ライダロールの間の力の分布も検出することを特徴とするウェブの巻取り方法。
【請求項３】
請求の範囲第１項記載の方法において、３つの検出部を前記巻取りヘッドで用い、これに関連して、前記測定において、前記力の分布を前記ライダロールユニットの前記ライダロールの長手方向においても検出することを特徴とするウェブの巻取り方法。
【請求項４】
請求の範囲第１項記載の方法において、前記ライダロールユニットの周囲を周回するベルトの張力を調節して、前記ライダロールの間に実質的に不撓的な構体を供することを特徴とするウェブの巻取り方法。
【請求項５】
ウェブが支持ロールによって支持され、該支持ロールと形成中のウェブロールとの間に形成されたニップを通過してスプールに巻き取られるとき用いられるように取り付けられ、前記スプールは、該スプールの中心に位置する支持部材によって少なくとも部分的に支持され、前記スプールを支持し前記ウェブロールに荷重を加えるために、位置が可変に制御される少なくとも１つのライダロールユニットを含み、該ライダロールユニットは、少なくとも２つのライダロールを含み、該ライダロールユニットの巻取りヘッドに検出部が設けられ、該検出部によって、前記ライダロールユニットにより前記ウェブロール面に半径方向に加わる力が測定されるウェブの巻取り装置において、前記ライダロールユニットの前記巻取りヘッドの前記検出部は、該ライダロールユニットによって前記ウェブロール面へ半径方向に加わる力の該ライダロールユニットにおける前記ライダロールの間での分布を測定するように構成されていることを特徴とするウェブの巻取り装置。
【請求項６】
請求の範囲第５項記載の装置において、前記ライダロールユニットの巻取りヘッドは２つの検出部を備え、これに関連して前記ライダロールユニットの前記ライダロールの間の力の分布が測定可能であることを特徴とするウェブの巻取り装置。
【請求項７】
請求の範囲第５項記載の装置において、前記ライダロールユニットの巻取りヘッドは３つの検出部を備え、これに関連して前記ライダロールユニットの前記ライダロールの長手方向での力の分布が測定可能であることを特徴とするウェブの巻取り装置。
【請求項８】
請求の範囲第５項記載の装置において、張力を調節可能なベルトが前記ライダロールの周囲を走行するように設けられていることを特徴とするウェブの巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、請求の範囲第１項前段に記載の方法に関する。
本発明はまた、請求の範囲第５項前段に記載の装置に関する。
本発明に係る従来技術に関して、本件出願人のフィンランド特許出願第942451号を参照することができ、これにはウェブの巻取り方法および装置が記載されている。この方法では、ウェブは、支持ロールの支持でスプールに巻き取られ、そのとき、ウェブは、支持ロールと形成中のロールとの間に形成されたニップを通過する。この方法では、スプールは少なくとも部分的に支持され、また、スプール／ロールは、位置が移動可能な装置によって支持され、かつ／または荷重を加えられる。この方法において、巻取りの初期段階では、前述の装置における加重／支持ユニットは、直線的な動きで、実質的に支持ロールおよび形成中のロールの軸を通る面内で移動し、巻取り位置で形成中のロールに荷重を加え、かつ／または支持する。巻取りが進行すると、この装置の加重／支持ユニットは、ロールの周縁に実質的に平行な経路に沿って下方に変位し、巻取りの最終段階では、完成間近のロールは、前述のユニットによって下方から支持される。
一方、このフィンランド特許出願第942451号に記載の装置では、ウェブは、ロールによって支持され、支持ロールと形成中のロールとの間に形成されたニップを通過しながら、スプールに巻き取られる。このスプールは、スプールの中心に装着された支持装置によって、少なくとも部分的に支持される。さらに、この装置は、スプールを支持しロールに荷重を加えるユニットを含む。このユニットは、加重／支持と表面駆動とを兼備する部材として設けられている。この装置は、一方では、直線的な動きで、実質的に支持ロールおよび形成中のロールの軸を通る面内で、他方では、ロールの周縁方向における曲状経路に実質的に沿って、このユニットを変位させる部材も含む。
本件特許出願と同日に出願された本件出願人のフィンランド特許出願「ウェブの巻取り装置」では、本件出願人の前述のフィンランド特許出願第942451号に対する改良を提起した、ある方式が記載されている。この改良提起では、加重／支持ロールおよび表面駆動部材は連結部材によって相互に連結され、ロールの相対的な動きが幾何学的に確実に制御される。
本発明に係る従来技術に関して、アメリカ合衆国特許第4 883 233号を参照すると、これには、ウェブロールを形成するスプールにウェブを巻き取り、支持ロールと、２本のライダロールおよびライダベルトのあるライダロールユニットと、スプール支持手段とを含む方法および装置が開示されている。さらに、ライダロールユニットによってウェブロールへ加わる力の測定手段が開示されている。
本発明に係る従来技術に関して、ドイツ特許出願第3737503号公報も参照できる。これには、リールスリッタマシンと接続した高剛性ライダロールユニットが記載されている。その加重はロッカーアームによる加重に基づくものである。この従来技術の装置によっては、実際上有効な力は見出せないし、そこには荷重制御の構成も提起されていない。
既述した従来技術の装置に共通する問題は、ライダロール／１組のライダロールによって形成中のロールへ加わる力が十分精密には知られていないことである。この力は一般に、ライダロールユニットの支持構体の、ある関節継手から測定される。次に、この測定値から、種々の近似法によって、ライダロールによりウェブロールに加わる力が計算される。ライダロールユニットを支持する関節継手の構造が常に遊びを伴うため、また、ライダロールが別の位置に変位したとき関節継手の構体内で関節のあるアームの相関位置が変化するため、計算結果はやむを得ず不正確となる。誤差が増大するのは、従来技術の力検出部が一固定方向の力を測定し、その場合、支持構体が動くと、作用する力の方向が変化するから、測定信号の処理時にこの方向の変化を考慮しなければならないためである。
ライダロールユニットを支持する関節構体の、ある関節継手から測定を行なう際に力の測定誤差の原因となる第２の要因は、ライダロールユニットとこのユニットを支持する関節構体の重量である。ライダロールユニットとこのユニットを支持する関節構体の重量は、ライダロールユニットと形成中のロールとの間に向かう線形荷重と比較すると、相当に大きい。さらに、このような測定では、ライダロールユニットの重量によってロールに加わる力がライダロールユニットの位置とともに変化することを考慮しなければならない。それゆえに、この測定結果から前述の要因より生じる誤差を分離できることが必要であるが、これは実際には困難である。
さらに、前述の測定は、ライダロールによってウェブロールに加わる力を、ライダロールユニットを支持する関節構体の、ある関節継手から測定するものであるが、これによってライダロールユニットの各ロール間の力の分布を求めることは不可能であるという欠点を伴う。ライダロールユニットをピボットアームに不撓的に取りつけると、ウェブロールに対してロール／１組のロールを所望の方法で調心するには、非常に精密な位置決め装置が必要である。とくに、２本のロールを使用すると、位置のわずかな誤差であっても、片方のロールが他方のロールよりも大きな力でウェブロールを加圧すること、すなわち荷重が対称でない、という影響を有する。この場合、最大限度では、両方のライダロールがウェブロールに等しい力で荷重をかけたときよりも強い線形力がウェブロールへ加わる。この力は、形成中のロールの構造に影響を与える。
本発明の目的は、ライダロールユニットの各ロールと形成中のロールとの間の実際の力を精密に測定することができ、それによって荷重の調節および／または位置の調整を行なうことが可能な巻取りに関する方法および装置を提案することである。
これまでに述べた目的および以下に述べる目的を達成することを鑑みると、本発明による方法は、主に請求の範囲第１項の特徴記載部分に記載されている通りの特徴がある。
他方、本発明による装置は、主に請求の範囲第５項の特徴記載部分に記載されている通りの特徴がある。
本発明による解決策では、ライダロールユニットの巻取りヘッドは、ライダロールユニットのロールと形成中のロールとの間のニップ力、および／またはニップ力の分布を測定することができる検出部を備えている。検出部から受信した測定結果に基づき、論理機能部によって、加重および／または位置決め手段の調節パラメータが決定される。これに関連して、フィードバック関係にある制御によってウェブロールの半径方向において正確にライダロールユニットの接触力を調節できる。さらに、各検出部によって、各々のロールの接触力が個別に検出される。これによって、巻取り中の各ロール間のニップ接触のプロファイルの全体制御が可能になる。不撓的に取りつけられた１組のロールが幾分か不適正な位置であるために各ロールがウェブロールに不均等に荷重をかけると、得られた測定結果に基づいて、１組のロールを適正な位置へ移動させることによってこの状態が修正される。
各検出部はライダロールユニットの巻取りヘッドに配置されているので、これら検出部は、ライダロールユニットのロールと形成中のロールとの間の接触箇所に可能なかぎり近接して配置される。このとき、各ロールとウェブロールとの間の実際のニップ力、およびこの荷重の分布が、各検出部へ送信される。ライダロールユニットとウェブロールとの間の力を更に精密に測定すれば、ライダロールユニットの調節をウェブロールに現われる実際の状態に基づいて行なうという効果もある。こうすれば、より良いロール形成が可能になる。すなわち、巻取りの品質が改善される。
本発明では、力の測定は常に、各ライダロールの中心を結ぶ直線の中点を通りかつ形成中のロールの中心を通る直線の方向に行なわれる。そのため、ライダロールユニットがウェブロールの面に位置するという配置にかかわらず、この測定が常に正確な結果を与えることになる。
ライダロールユニットのロールに駆動力が掛っていないときは、ライダロールユニットの巻取りヘッドから測定された力は直ちに、ライダロールユニットによってウェブロールに加わる力となる。駆動力がライダロールに掛っていると、ライダロールを取り巻くベルトによって形成中のロールへ面駆動力が加わる。この面駆動力は、巻取りヘッドにおけるトルクも生じ、このトルクは、力の測定値において認められる。この面駆動力によって生じるトルクは、ロールの駆動モータが取り込む電力から判定することができ、測定結果においてこれを考慮することができる。
ライダロールユニットをウェブロールの側部でウェブロールの支持に用いる際、ライダロールユニットの鉛直位置の調整によって荷重分布を調節して、所望の荷重分布が各ロール間において達成されるようにする。この分布を各検出部によって測定し、調節する。
本発明の単純な実施例では、２本の不撓的に取り付けられたロールに関連して、各ロールが相互に一定な位置に装着された構成が設けられている。本発明は、環状ベルトがライダロールユニットの各ロールの周りを走行するよう取り付けられたライダロールユニットと関連して使用するのにもまた、好適である。このとき、各ロールは、ベルトを緊密にするように相対的に動くが、ロールユニット全体は不撓的である。ベルトおよびロールを備えるライダロールユニットとともに本発明を適用すれば、それ自身の張力の調節をロールについて行ない、ベルトの張力を所望に調節できる。
次に、本発明を添付図面の各図を参照してさらに詳細に説明する。本発明は、これらの各図の細部に厳格に制限されることを意味するものではない。
第１図は、本発明の実施例の模式的な鉛直断面図である。
第２図は、本発明が適用可能なライダロールユニットの実施例の模式的な断面図である。
第3A図および第3B図は、本発明が適用可能なライダロールユニットの第２の実施例の模式図であり、第3B図は上面から見た図、第3A図は第3B図のA-A線に沿って切り開いた断側面図である。
第4A図および第4B図は、ウェブロール面のライダロールユニットの若干不適切な位置と、この位置から生じる力の分布を示した模式図である。
第１図に、ウェブＷがセンタドライブ巻取り機と称するものにより巻き取られる実施例を示す。このウェブＷ、たとえば紙または板紙ウェブは、支持ロール16によってスプール14の周りに巻き取られてウェブロール15を形成する。このウェブは、支持ロール16と形成中のロール15との間に形成されたニップＮを通過する。スプール14は、当業者に公知のセンタドライブ巻取り機の技術（本図には図示せず）に従って、巻取り機の他の構体と連結されている。この図は、巻取り装置において２本の支持ロール16による２本のロール15へのウェブＷの巻取りを示している。ライダロール装置の動作を示すために、別々の支持ロール16上のウェブロールが別々の巻取り段階におけるものとして図示してある。このようにウェブＷは、スリット掛けしたコンポーネントウェブW1、W2としてマシンリールから到来する。それらのコンポーネントウェブのうち、各第２のコンポーネントウェブW1は、この図の左側に位置する巻取り機によって巻き取られ、各第２のコンポーネントウェブW2は、同図の右側に位置する巻取り機によって巻き取られる。本装置のより綿密な詳細および動作原理は、本件出願人の前述のフィンランド特許出願第942451号から分かる。
第１図に示すように、ライダロールユニット、すなわち加重および／または支持兼用ユニット24は、２本のロール22からなり、これらの周りに、環状ベルト25が走行するよう取り付けられている。片方または両方のロール22は、ロール22とベルト25とが回転するように駆動装置と係合して一対になっている。ライダロールユニット24は、ベルト25の張力調節装置を備えている。
加重および／または支持ユニット24の支持構体26は、そりユニット120へ関節継手27によって取り付けられている。さらに、支持構体26は、関節のある支持アーム126によってそり構体120と連結され、アームの一方の端部は関節継手28によって支持構体26と連結され、他方の端部は関節継手29によってそり構体120へ連結されている。関節のある支持アーム126には、そのそり構体126に隣接して位置する部分126aへ負荷シリンダ127が関節継手128によって連結されている。負荷シリンダ127の反対側の端部は、関節継手129によってそり構体120と連結されている。負荷シリンダ127および130によって、加重および／または支持ユニット24を、ロール15の周縁に平行な経路に沿って変位させることが可能である。負荷シリンダ127によって、所望の加重および／または支持もロール15に供される。そり構体120は、ロール15が増大する方向に、すなわち支持ロール16の中心を通る直線Y-Yの方向に、ロール15の中心を通りかつ加重および／または支持ユニット24の各ロール22の中心間を結ぶ直線の中点を通って、シリンダ130によって変位可能である。そり構体120は、滑動するように補助そり131へ取り付けられている。補助そり131は、巻取り装置のフレームＲへも取り付けられている。
第２図は、第１図に示した装置において使用する加重および／または支持ユニット24の模式的な断面図であり、このユニットに本発明による力の測定が適用できる。この実施例では、ロール22は両端部からアーム51に装架され、このアームは各シャフト52を中心として枢動するように構成されている。一方の軸52は係合部材53を備え、これは、他方の軸52に接合されている係合部材54へ取り付けられている。それゆえ、各軸52の回転運動は相互に連動し、ロール22は幾何学的に確実に制御されて、相互に連動する。蛇腹125によって、各ロール22の間の相互距離を制御することが可能である。係合部材53、54間の関節箇所は、各軸52の中心間を結ぶ直線の中点に配置でき、そのとき11=12である。この場合、各ロール22は、各ロール22の各中心間を結ぶ直線の中点を通りかつウェブロール15の中心を通って引いた直線X-Xに対して、対称的に動く。11<>12ならば、距離によって定まる伝達比により、前述の直線X-Xに対してロール22は非対称に動く。軸52は補助フレーム55へ取りつけられ、このフレームは第１のフレーム板44へも取り付けられている。この板は突起45を備えている。突起45には、各力検出部31〜36がそれらの一方の端部から取り付けられている。支持構体26へは第２のフレーム板46が取り付けられ、そこへ各力検出部31〜36が反対側の端部から取り付けられている。各力検出部に関しては、第3A図〜第3B図に関する以下の説明も参照する。
第3A図〜第3B図に示す実施例では、ライダロールユニット40の巻取りヘッドは２本のロール42を含み、このロールは各側板43に装架されている。各側板43は、突起45を備える第１のフレーム板44によって、相互連結されている。各突起45へは、力検出部31〜36がその一端から取り付けられている。支持構体47へ第２のフレーム板46が取り付けられ、そこへ力検出部31〜36が反対端から取り付けられている。巻取りヘッドは、ライダロールユニットの支持構体47へ取り付けられている。ロールからは、半径方向のニップ力が支持構体47へ、以下の経路に沿って通る。つまりこの経路は、ロール42、側板43、第１のフレーム板44、突起45、検出部31〜36、そして第２のフレーム板46である。本発明によれば、１個または数個の力検出部を用いることが可能である。
検出部を１個、用いるときは、検出部31または検出部36のいずれか一方を用いる。１個の検出部によって、一般に一方向のみの力を測定可能であり、そのため数個の検出部を用いるとよい。
検出部を２個、用いるときは、検出部31および36を用いる。２個の検出部を用いると、ニップ力およびその力分布が相当有利に把握される。
好適な実施例では、３個の検出部、すなわち各検出部31〜33または34〜36を用いる。そうすれば、ニップ力およびその分布が十分に把握される。３個の検出部によって、ライダロールユニット24、40のロール22、42の長手方向の力の分布もまた検知される。このようにして、ロール22、42が長手方向に、巻取りコア14および形成中のロール15に平行にあることが確認できる。
本発明によれば、ライダロールユニット24、40のニップ力およびニップ力分布の調節は、ライダロールユニット24、40の巻取りヘッドが検出部31〜36を備えていることによって、達成される。検出システムは、１つの力検出部31、または好ましくは２つの力検出部31、36、さらに好ましくは３つの力検出部（31〜33）からなるとよい。これによって、ライダロールユニット24、40により半径方向にロール15面へ加わる力、およびライダロールユニット24、40の各ロール22、42間におけるこの力の分布が測定可能である。
ライダロールユニット24、40の動きにもかかわらず、各検出部31〜36による力の測定方向は、測定／調節すべきニップ力の方向X-Xと同じく一定に維持される。
第4A図〜第4B図は、ライダロールユニット24、40の２通りの異なる不適当な位置と、このユニットによって検出部まで通る力F+、F-、すなわち線Ａの模式図である。破線は、１組のロール24に関連して取り付けられることがあるベルト25、およびこのベルトによって生ずる異なるニップ力分布、すなわち破線Ｂを表す。
本発明による検出システムによれば、ウェブロールの半径方向の接触力は、フィードバック関係にある制御によって、精密に調節できる。さらに、この検出システムによれば、ロール22、42ごとに接触力を別個に検知できる。
ライダロールユニット24、40をウェブロール15の側部でウェブロール15の支持に用いる際、荷重の分布をライダロールユニット24、40の鉛直位置の調整によって調節して、所望の荷重分布が各ロール22間において達成されるようにする。この分布は、検出システム31〜36を用いて、測定され調節される。各ロール22に係るベルトおよびベルト25を備えるライダロールユニット24において、所望の荷重分布は、ベルト25の張力を調節することによって調節される。
これまで、本発明をその数例の好ましい実施例についてのみ参照して説明したが、本発明は、いかなる点においても、前述の実施例の細部に厳格に制限されるものではない。多数の変形例と修正例が以下の請求の範囲に定義した発明思想の範囲内で可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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