(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエブ製品（２８）を処理するためのカレンダ装置であって、それぞれ、剛性ロールと弾性ロールが挟圧部を画成する複数のロール（１４から２６，３０）を包含していて、それらロールは、フレーム（１０）の縦板内に、それらの軸を縦方向に変位できるようにして取付け、しかも、頂部のロールと最下部のロールは変位制御されているロール（１６/２６，１８/３０）であるカレンダ装置において、少なくとも一つの挟圧部を形成する一つのロール対のロールが、それぞれに専用の駆動部（５０，５２，５４，５６，５８，６０）を付与されており、それらロール上に水平方向に作用する力が最小に維持されるように、個々のロールの駆動部は、対応するロールでの消失力を補うのに必要とされる動力と、前記挟圧部の中でウエブ製品に移った該ウエブ製品の成形処理用動力及び前記挟圧部の中で該ウエブ製品に移った該ウエブ製品の搬送用動力の少なくとも半分と、を合わせて各ロールに供給するとともに、ローラベアリングの中に生じる実質的に水平方向の力が測定されるようにしてあることを特徴とするカレンダ装置。
【請求項２】
ウエブ製品を処理するためのカレンダ装置であって、それぞれ、剛性ロールと弾性ロールが挟圧部を画成する複数のロールを包含していて、それらロールは、フレームの縦板内に、それらの軸を縦方向に変位できるようにして取付け、しかも、頂部のロールと最下部のロールは変位制御されているロールであるカレンダ装置において、三本のロールを包含して二箇所の挟圧部を画成しているグループの頂部のロールと最下部のロールとは、それぞれに専用の駆動部を付与されており、それらロール上に水平方向に作用する力が最小に維持されるように、個々のロールの駆動部は、対応するロールでの消失力を補うのに必要とされる動力と、前記挟圧部の中でウエブ製品に移った該ウエブ製品の成形処理用動力及び前記挟圧部の中で該ウエブ製品に移った該ウエブ製品の搬送用動力の少なくとも半分と、を合わせて各ロールに供給することを特徴とするカレンダ装置。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載のカレンダ装置において、ローラベアリングの中に生じる実質的に水平方向の力が測定されるようにしてあることを特徴とするカレンダ装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項又は第２項に記載のカレンダ装置において、挟圧部を画成している全てのロールには、それぞれに専用の駆動部が設けられていることを特徴とするカレンダ装置。
【請求項５】
請求の範囲第１項又は第２項に記載のカレンダ装置において、弾性ロールは、弾性のプラスチックカバーを設けてあるコアを備えていることを特徴とするカレンダ装置。
【請求項６】
請求の範囲第１項又は第２項に記載のカレンダ装置において、変位力を吸収し、しかも変位制御されているロール（１４，１６）の少なくとも一つに属するヨークがフレーム（１０）の縦板に固定配置されていることを特徴とするカレンダ装置。
【請求項７】
請求の範囲第１項又は第２項に記載のカレンダ装置において、各駆動部は、コントローラ（５４）を備え、該コントローラ（５４）は、前記ロールを駆動するモータの出力測定値が予め設定された設定値との間でずれを生じると、上位命令用全体コントローラ（６０）によって前記ロールの新しい適合動力設定値が供給されることを特徴とするカレンダ装置。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載のカレンダ装置において、個々のコントローラと全体コントローラとは、全ての駆動部に対して動力配分を制御するように設計されていることを特徴とするカレンダ装置。
【発明の詳細な説明】
この発明は、ウエブ製品、特に紙ウエブを、例えば表面平滑化処理するためのカレンダ装置に関する。
請求の範囲第１項の前提部分に記載されている特徴を有するカレンダ装置は、ＤＥ−Ｕ−２９５０４０３４号明細書に開示されている。このカレンダ装置においては、ロールスタック中の中間ロールが、常時駆動されていてウエブ製品との摩擦的手段によって他のロールを駆動するようになっている。ここに引用した明細書は、普通の被駆動ロールが積極的に駆動されてウエブ製品を挟圧部に送り込むことを教示している。この補助駆動には単にアイドリング力対応の設計がなされていることが必要なのだが、実際には、主駆動部は運転中に総出力を発揮するように設計されていなければならない。
外から供給される力は、ロールに対して、上に取り付けられたロールの最上段から最下段に向かって増大する重量のように縦方向に作用する。この…一部の変位…によって生じる変形は、変位制御されたロールを用いることで緩和される。しかしながら、力はロールの水平方向にも作用する。これらの力は、刊行物pv/Svenkaの「Der Kompaktkalender-die Antwort auf die Herausforderung nach hohen Geschwindigkeiten bei der Gluettung und Satinage」-（コンパクトカレンダ装置-平滑化及びカレンダ処理における高速化への挑戦に対する答え）DAS PAPIER 1985年pp.V178 ffで説明されているように、いわれている摩擦誘導のトルク伝達によるものであるとされている。この刊行物では、また、コンパクトカレンダについて述べられており、それは、それぞれに駆動部を有する四本の弾性ロールが、固定的に取付けた剛性基部ロールの周囲に挟圧部を形成している。これは、請求の範囲の前提部分のカレンダ装置では避けることができないロールセットの連携動作ができるようにすることを意図している。
ロールの縦方向変形は、上記したように、これを釣り合わすことができるが、これは水平方向に作用する力で生じる変形には適用できない。これは、ロールが水平方向の変形が許容限度内に保てる最小直径を有するようにしなければならないことを意味する。これらの制限の一つは、ロールの水平方向の変形の結果、ライン上の負荷分布が不均一になって、ベアリングに近い部分の負荷がより大きくなるという事実にある。これは、ウエブ製品の縁部分の圧下が過大になって装置を横切る方向断面にウエブ製品の品質のばらつきをきたすことになる。更に、弾性ロールの磨耗が進むと、極端な場合にはロールの破壊が起こる可能性がある。与えられたライン上の負荷では、圧縮応力は、ロールの径を適当な値に小さくすることにより制限でき、それは、ライン上の負荷を増大するだけで増大できる。しかしながら、ロールの水平方向変形が装置が制限内に維持されても、切断応力はそれでもなお挟圧部でウエブ製品に作用し…紙の場合は…繊維の結合をウエブ走行方向に弱めて紙の強さを低下させる。
この発明の目的は、請求の範囲の特徴部分に記載された特徴を有するカレンダ装置を提供することにあり、これによれば、圧縮応力は、ロール直径を小さくすることで与えられたライン上の負荷で増大することができる。
この発明によれば、この目的は、一般の形式のカレンダ装置の場合には、請求の範囲第１項と同第２項の特徴部分により達成される。
そのロール直径は、もはや水平方向に作用する力との関係で設計される必要がないので、その後者の作用が完全に制御されて、変位又は水平方向変形に対する抵抗以外の、例えば臨界固有振動のような基準によって直径を決定するようにしてロールを設計することが可能になる。
より小径のロールは、比較的重量が小さく、（重力で生じる）静的な力は、相対的に低く、小径なベアリングもまた使用できる。
各被駆動ロールには各特有の動力が負荷されるが、この動力は、成形処理用の動力、搬送動力、消失動力によって構成されている。この場合、例えば、変位を制御されているロールは、通常の中実ロールよりかなり摩擦による損耗度が高いので、挟圧部を形成している二本のロールに対する５０：５０の力分布というのは、単なるあらかたの仕様である。
この発明によって制御されるべき力は、例えば、ローラベアリングの場合において測定できるものであり、力を測定するシステムを組み込んだベアリングが市販されている。しかしながら、また、少なくとも、かかる力によって生じる水平方向の変形を記録する測定方法を用いることは想定している。
この発明のカレンダ装置の実施例が添付図面に示されており、以下にその詳細を説明する。
図１は、この発明のカレンダ装置の概略説明側面図であり、
図２は、同様な図示による第二の実施例であり、
図３は、第二の実施例の変形例であり、
図４は、ロールの一つの制御を示すブロックダイヤグラムである。
縦側板を備えているカレンダフレーム１０は、溶接又は鋳物構造で設計されている。このカレンダフレーム１０には、カレンダ本体１２が配置組み込まれていて、それは８基の挟圧部形成ロールを有している。頂部と最下部のロール１４と１６は、それぞれ、変位制御されているロールであり、そして上の変位制御されているロールのヨークは、カレンダフレームの中に移動しないように固設保持されていて、このロールのベアリングもまた移動しないようにしてある。カレンダ本体１２中に設けられている下部の変位制御されているロール１６，１８，２０，２２と同様に、ロール１４の表面には弾性カバーが設けられている。ロール１４と１８との間には、剛性のある加熱可能なロール２４が配置されており、これは、その上下にそれぞれ配置されているロール１４と１８との各所に、挟圧部を形成している。更に、ロール１８と２０との間には、剛性のある加熱可能なロール２６があり、これがそれらロールとで挟圧部を画成している。ロール２０と２２との間をウェブ製品２８が通過する挟圧部は、ウェブ製品の成形処理のみならず、ウエブ製品の以前に弾性ロールに対面した側面を、ロール２２と１６の間のに配置された剛性のある加熱可能なロール３０の方向に転換するための転換挟圧部として用いられる。（ウエブ製品の当該側面は、それぞれ弾性ロールに面しているものの既に四か所の挟圧部を通過しているが、それらの工程では、決して加熱された側面で更に二つの挟圧部を通過して十分に平滑化される程度にはならない。）
変位制御されている頂部のロール１４だけを除いた全てのロールのベアリングは、カレンダフレーム１０の中に配置組付けされて、それらが滑動変位できるようになっている。挟圧部における負荷は、油圧シリンダ３２によって行なわれ、そして、例えば、５００Ｎ／mmのライン上の平均圧下力をもたらす。そのライン上の圧下力は、また、変位を制御されているロールによってももたらされることを知るべきである。剛性ロールは、例えば２０℃までスチームで加熱することができる。弾性ロールは、温度制御されたものでもよい。ウエブ製品２８は、そのウエブ製品の展開状態を確保したり、そのウエブ製品が浮動してしまう気泡クッションが形成されるのを防止する螺旋溝を表面に設けたガイドロール３４を回って各挟圧部に導入される。代替油圧又は他のサーボ駆動装置が用い得る保障装置によって、過度な負荷の空圧保障が行なわれる。
また、通常の展延ロールを設けることもできる。示されたカレンダ装置の配置は、紙又は「インラインカレンダ装置」としてのコーティング装置の下流に配置したり、あるいは「オフラインカレンダ装置」として運転することもできる。
ここに説明した配置は、変位制御されているロールの間のロール少なくとも剛性ロールだけの直径は通常よりかなり小さくしてあることは別にして、かなり多くの部分が従来技術に関連している。
この発明の第一の実施態様によれば、各挟圧部形成ロールは、例えばＤＣモータのような電動機を含むそれぞれに専用の駆動部を備えており、これは、カーダン軸を介して対応するロールに連結し、また整流電源に接続している。図１では、その駆動部が、単なる通常の二つの四分円記号によって示してある。
図４は、ロールの一つに対する駆動部を示している。その駆動用モータは、ＤＣモータ５０であり、コントローラ５４、好ましくはデジタルＰＩＤコントローラを経てコンバータ５２から電源供給される。
始動期においては回転速度は抑制され、そのために、各モータ５０は、例えば、タコジェネレータ５６の形の実値トランスミッタを装備しており、その設定値は、逐次読み出し可能の電子メモリに格納することができるようになっていて、それぞれ挟圧部を画成しているロールは同じ周速度を有している。
運転期においては、弾性ロールが挟圧部の辺りで、ある変形をし、いうなれば回転速度と周速度とは最早正確な比例をしなくなるので、その周速度は、一定の範囲だけについて正確なパラメータでしかない。このことは、ロールが加熱膨張したときにも当てはまる。
それ故に、動力の制御は装置運転何かに行なわれる。各ロールには、前記ロールによって画成された挟圧部の中でウエブ製品に移った成形処理用の動力、搬送動力の少なくとも大体半分と、消失力を補うだけの動力と、が供給される。図示された実施例におけるガイドロール３４の動力は、フレキシブルギヤ機構中でウエブ製品によって伝達されるのであるが、この動力は、それ故に、設定値が計算されるときに考慮され、…また、メモリ５８に格納されなければならないものである。しかしながら、特に大型のインラインカレンダ装置の場合には、また、ガイドロールにもそれぞれに専用の駆動部を備えるのが好適である。
動力制御装置は格別な特徴を有するものであり、挟圧部を画成している一対のロールを駆動するモータの出力を測定するときに、両モータの出力は、その出力測定値と予め設定された設定値とのずれで調節され、そして、全てのロールが相互に連係しているので、これは、全てのロールにおける中間制御を意味する。全体のコントローラ６０は、それ故に、個々のモータのコントローラ５４上に階層的に配置され、そして、モータの出力測定値が予め設定された設定値との間でずれを生じると、それがたった一つのロールの場合であっても、全部のロールの新し動力設定値を計算するか、あるいはルックアップテーブルメモリからこれらの設定値を取り出し、その動力設定値は個々のモータのコントローラ５４に供給される。コントローラ５４は、その動力設定値に基いて、モータ５０の駆動を制御する。
ロールのベアリングの中には、力センサが組付けられていて、これは、少なくとも、対応するロールからカレンダフレームへと水平方向に伝達された力を検知する。かかる「力検知ベアリング」は、例えば、シュバインフルトにある会社のSKF Kugellagerfabriken GmbHによって提供されている。ロールの動力、もっとも正確には動力配分（ロールによって画成された挟圧部の中でウエブ製品に移った成形処理用の動力及び搬送動力と、消失力を補うだけの動力との配分）は、これら水平方向の力が可及的に小さくなるような方法で制御される。即ち、ロールによって画成された挟圧部の中でウエブ製品に移った成形処理用の動力及び搬送動力の少なくとも約半分と、消失力を補うだけの動力とを合わせて供給することにより、ロール上に水平方向に作用する力が最小に維持される。
図1のカレンダ装置は、ウエブ製品が通過する複数の挟圧部が予め画成されるように運転されるのであるが、更には、そのオペレータは、ライン上の負荷やロール温度を選択することによって技術的に調整することができる。
図２は、第二の実施例として、二段式カレンダ装置を示しており、そのそれぞれに、二基の挟圧部が、それぞれでウエブ製品の側面の一つをカレンダ処理するために設けてある。この図の中の左側のカレンダ装置の部分は、図１の部分と合わせて符号を付けてあるが、右側のカレンダ装置では「′」をそれぞれ付加してある。各個のカレンダ装置は、また、弾性カバーを有する二つの変位を制御されているロール４０と４２と、それらの間に配置された剛性の加熱ロール４４を有することが示されている。
図３は、図２の実施例によるこの発明の第二変形例を示している。ここでは、剛性の加熱された中間ロール４５はそれ専用の駆動部を具備していないが、むしろ、変位を制御されたロールのカバーによって従動的に駆動される。後者は、ウエブ製品を介して駆動トルクを剛性ロール４６に伝導するのであるが、二本の弾性ロールの駆動部は、剛性ロールに作用する力が等しく対向するように制御される。
例えば平滑化のカレンダ処理の場合には、高い温度と一緒に、挟圧部において非常に高い圧縮応力を施すと、図２と図３とに示したような態様によって良好な技術的効果を達成できるものである。かかる３／３組態様に加えて、５／３，７／３，５／５，８／５その他のように、それぞれ二本の弾性ロールの間に剛性ロールが配置される態様も想定できるのである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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