JP2000193153A - ロ―ルおよび動バランスの調整方法 - Google Patents

ロ―ルおよび動バランスの調整方法

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JP2000193153A
JP2000193153A JP10369403A JP36940398A JP2000193153A JP 2000193153 A JP2000193153 A JP 2000193153A JP 10369403 A JP10369403 A JP 10369403A JP 36940398 A JP36940398 A JP 36940398A JP 2000193153 A JP2000193153 A JP 2000193153A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最終表面加工を施したロール表面に穴を空け
ることなく、FRP製円筒状シェルの内側にバランス修
正錘を確実に取り付けることにより、高速でも安定した
回転精度を有するロールを提供する。 【解決手段】 FRP製円筒状シェルの内側に、網状部
材または織物からなるバランス修正錘固定部材を接着ま
たはビス止めなどの機械的結合手段により予め取り付け
ておく。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は軽量且つ高剛性を有
するロールに関し、具体的にはフィルムや紙の製造、加
工設備や印刷機に用いるロールやコアなどに関する。
【0002】
【従来の技術】従来フィルムや紙の製造、加工装置や印
刷機に用いるロールやコアの材料として、鉄やアルミ合
金などの金属が多く用いられてきた。しかし最近軽量で
比弾性率の高い繊維強化プラスチック(FRP)が用い
られるようになってきた。これはFRPの前記特性が保
守作業の軽減だけでなく、生産速度のアップや製品品位
の向上に効果があるためである。特にフィルムや紙の製
造、加工分野では装置が大型化し、それに用いられるロ
ールも大型、長尺になってきため、ロール自身の重量に
よるたわみが大きくなり、FRPの比弾性率が高いとい
う特性が極めて重要になってきた。
【0003】ロールは製品の製造、加工速度にあわせて
高速に回転するため、遠心力による振れまわりや振動を
生じることがあり、これを防ぐためはに動バランス(不
釣り合い)を正確に調整しておくことが必要である。一
般にFRP製ロールは両端に接合された金属製ジャーナ
ルに修正錘を取り付けることにより動バランス修正を行
う。この金属製ジャーナルはベアリングの取り付けや、
駆動力の伝達などに用いるものである。このようにロー
ルの両端面など任意の二面に修正錘を取り付け動バラン
ス修正を行う方法を二面修正といい、修正されるロール
が剛体と見なせる場合には正確なバランス修正が可能で
ある。ところが、ロールの長尺化、高速化が進むと動バ
ランスを正確に調整しても振れまわりや振動が発生する
ことがある。これは、ロールの中央部と両端部が互いに
逆位相に不釣り合いを有していた場合、回転系全体では
不釣り合い量がキャンセルされ、アンバランスは検出さ
れないが、部分的に考えればロール各部に不釣り合いに
よる加振力が働いていることによる。ロールが長尺にな
ると、あるいは、且つ、回転速度が速くなると、もはや
剛体とは近似できなくなり、加振力の影響を受けるた
め、振れまわりや振動が発生するのである。
【0004】これに対してバランス修正錘をロール中央
部付近にも取り付ける三面修正や四面修正を行うことに
より長尺ロールや高速回転体でも振れや振動を押さえる
ことができる。ロール中央付近に修正錘を取り付ける方
法としては、シェル内面にネジで固定する方法や接着剤
でシェル内面に直接張り付ける方法が試されている。し
かしながら、ネジで修正錘を固定するためにはシェル自
体に穴をあけ、シェルの外側から皿ビスなどで固定する
必要があるためシェル表面にメッキやゴム巻きを行った
後から作業することができないという問題点があった。
また、接着剤で修正錘を固定する方法は、接着強度が安
定せず使用中に修正錘がはずれてしまうことがあった。
これは、充分な接着力を得るためには被接着面を粗面加
工や脱脂など充分な接着前処理をしておくことが必要で
あるが、ロール中央部は端部からの距離が遠いために充
分な研磨・脱脂ができないことによる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は従来のロー
ルの上述した問題点を解決し、高速でも安定した回転精
度を有するロールを提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
するために、以下の構成により基本的に達成される。即
ち、「繊維強化プラスチック製の円筒状シェルと前記シ
ェルの両端に取り付けられた金属製ジャーナルからなる
ロールにおいて、前記シェルの内側に網状部材または織
物からなる付設物を有することを特徴とするロール。」
である。
【0007】
【発明の実施の形態】このようなロールにおいてはロー
ルシェル中央部付近にバランス修正するために錘を熱硬
化製樹脂などで固定する場合、あるいは熱硬化性樹脂自
身をバランス修正錘として用いる場合に、熱硬化製樹脂
が網状部材を巻き込むようにして固まるため、単なる接
着接合に比べ高い接合力が得られる。また、ガラスクロ
スなどの織物と低粘度の熱硬化性樹脂を組み合わせて用
いると、該熱硬化性樹脂が織物に含浸するため、同様に
高い接合力を得ることができる。
【0008】したがって、ロールにメッキやゴム巻きな
どの表面処理を行った後でも、三面修正や四面修正によ
る正確なバランス修正が可能となり、長尺ロールや高速
回転ロールにおいても振れまわりすることのない高精度
ロールを提供することができる。
【0009】さて、本発明に用いる繊維強化プラスチッ
ク製シェルは軽量で高剛性が得られるように炭素繊維を
主に用いることが好ましいが、他の補強繊維を用いても
良いし2種類以上の補強繊維を併用しても良い。また、
マトリックス樹脂はエポキシ樹脂が好ましいが、コスト
や耐食性の点からフェノール樹脂やビニルエステル樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂などを用いても良い。繊維
体積含有率は筒状体の性能を十分発揮させるには含浸に
支障の無い範囲で出来るだけ高く設定する必要があり4
5%〜70%が好ましい。積層構成はロールや長尺コア
など軸方向の強度や弾性率、固有振動数を重視する必要
のある場合には、軸方向に対して0゜〜±20゜の層を
繊維全体の体積の80%以上含有すると良い。ロール径
に対してロール長さが短い場合には±40゜〜50゜の
層も加えて剪断変形を防止することも有効である。軸方
向に対して±75゜〜90゜の周方向成分は座屈強度や
機械加工性の向上、また、シェル成形後、金属製の、一
般にはスチールでできているマンドレルを容易に引き抜
くためにも少量必要である。つまり、軸方向に対して±
75゜〜90゜となる層を加えると周方向の強度・剛性
が向上するだけでなく、周方向の線膨張係数がスチール
より小さくなるため、成形後にマンドレルとの間にわず
かながら隙間を生じさせることができるのである。
【0010】シェルの両端に金属製のジャーナルを取り
付ける場合、その材質は強度や剛性、コストの点から炭
素鋼あるいはクロムモリブテン鋼などの低合金鋼が好ま
しい。また軽量化や耐食性の点からアルミやステンレス
鋼を用いてもよく、焼きバメなどにより炭素鋼あるいは
低合金鋼と組み合わせて用いても良い。
【0011】本発明の網状部材または織物からなる付設
物は、バランス修正のための錘を取り付けるのにシェル
内面に固定するできるならば特に限定されるものではな
いが、金網などの網状物やガラスクロスなどの織物を用
いると良い。また、金網の代わりにエキスパンダーシー
トなどの有孔シート状物を用いることもできる。金網を
用いる場合には熱硬化性樹脂の回り込みやすい溶接金網
が形態的に好ましい。耐食性の点からはステンレス製の
ものを用いると好ましい。また、金網を構成する線材の
太さは0.5〜3mm、線材の打ち込み本数は幅100
mmあたり3本〜50本程度が好ましい。これは金網は
50〜500mm程度の幅に切った物をシェル内面に沿
わせるように丸めて挿入するが、線材が細すぎると剛性
不足のために曲がってしまいシェルの内面にうまく沿わ
すことができないし、線材が太すぎると剛性が高すぎる
ために挿入しにくくなるためである。また、線材の打ち
込み本数が多く網目が細かすぎると修正錘として後から
送り込まれる熱硬化性樹脂が粘度によっては金網の上に
乗ってしまい線材に回り込んで包み込むことができない
場合がある。逆に線材の打ち込み本数が少なく網目が粗
いと熱硬化性樹脂が網目の中に落ち込んで線材をうまく
包み込めなくなることがある。織物を用いる場合には含
浸性が良く安価なことからガラスロービングクロスが好
ましい。このバランス修正錘固定部材をシェル内面に取
り付け固定する方法は、シェルの内面に接着してもよい
し、ビスなどで取り付けてもよい。そしてこれらのバラ
ンス修正するための錘を固定する付設物はロールの外周
を被覆仕上げする前に、さらにはロール両端の金属ジャ
ーナルを取り付ける前の工程でロールのシェルの内面に
取り付けられていることが好ましい。
【0012】なお、本発明の網状部材または織物からな
る付設物は、ロールの内径や長さにより異なるが、例え
ば内径が100mm程度、長さが2000mm程度のロ
ールの場合、ロール中央部付近に50mm〜200mm
の幅で、内径が500mm程度、長さが6000mm程
度のロールの場合、ロール中央部付近に300mm〜8
00mmの幅で設けることが好ましい。幅が狭すぎると
バランス修正用の錘を固定する位置の自由度が制限され
る。また、幅が広すぎるとると取付が難しくなる、重量
が重くなる等の問題が起きるからである。また、この付
設物は5000mmを越えるような長いロールについて
は面長中央部1ヶ所だけでなくの2ヶ所以上に設けても
良い。なお、ロール端部へのバランス修正の錘を固定す
る場合は、金属製ジャーナルにボルトなどで金属などの
部材を固定して、バランス修正できる。
【0013】バランス修正用の錘の材質としては、簡便
に接着できる熱硬化性樹脂が良い。熱硬化性樹脂として
は接着力が強いことからエポキシ樹脂が好ましい。ま
た、熱硬化性樹脂の比重は一般的には1.2〜1.5程
度と修正錘として利用するには低いため、ステンレスや
ニッケルなどの金属粉末を混ぜ、比重を2.0〜5.0
程度に高めると好ましい。さらに比重の高い修正錘が必
要な場合には、金属製の錘を予めバランス修正錘固定部
材上に置き熱硬化性樹脂で金属製錘とバランス修正錘固
定部材を一体的に包み込んで硬化させても良い。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例にて具体的に説明す
る。
【0015】(実施例1)フィラメントワインディング
法によりCFRP製筒状体を成形した。炭素繊維を20
本引き揃え、エポキシ樹脂を含浸させながら、直径30
0mm、長さ3.5mのマンドレルに、その軸方向に対
して±10゜と±85゜の角度で交互に巻き付けた後、
回転させながら100℃で4時間、180℃で6時間加
熱してエポキシ樹脂を硬化させた。さらにマンドレルを
引き抜き、切断して外径352mm長さ1mのCFRP
パイプを得た。バランス修正錘固定部材としては線径
1.5mm、幅100mm当たりの打ち込み本数5本の
溶接金網を幅250mmに切り、これを円筒状にして前
記CFRPパイプ内側に挿入した。このとき金網は金網
自身の広がろうとする弾性力によってパイプの内面に押
しつけられており、簡単に位置がずれてしまうことはな
いが、位置決めを確実にするため接着剤により金網を接
着固定した。さらに、バランス修正錘として耐熱性接着
剤とステンレス粉末を重量比率で2:1の割合で混合
し、500gを金網の上に盛り、常温で24時間放置し
硬化させた。このCFRPパイプをゴム加硫釜に入れ、
5気圧(約150℃)で約5時間の温度履歴を10回与
えた後、高さ50cmからパイプを落下させ衝撃を加え
たが、バランス修正錘はパイプ内面から外れることはな
かった。
【0016】(実施例2)直径300mm長さ3.5m
のマンドレルに目付800g/m2、幅300mmのガ
ラスロービングクロスを1層巻き付け、その上に幅22
0mmの直径3mmの穴が50mmピッチで空けられて
いる有孔ポリエステルフィルムを1層巻き付けた。この
上から実施例1と同様にフィラメントワインディング成
形を行った。ガラスクロスは直径3mmの穴より流入し
た樹脂により点溶接したようになりフィルムで隔絶され
た部分のガラスクロスは未含浸の状態であった。硬化後
ガラスロービングクロスを巻き付けた部分を中心に切断
して外径352mm長さ1mのCFRPパイプを得た。
さらにバランス修正錘として耐熱性接着剤を400gガ
ラスロービングクロスの上に流し込み、含浸させ、常温
で24時間放置し硬化させた。このCFRPパイプをゴ
ム加硫釜に入れ、5気圧(約150℃)で約5時間の温
度履歴を10回与えた後、高さ50cmからパイプを落
下させ衝撃を加えたが、バランス修正錘はパイプ内面か
ら外れることはなかった。
【0017】
【比較例1】実施例1と同様にCFRPパイプを製作し
た。このパイプの内面に実施例1と同様のバランス修正
錘を直接盛り、常温で硬化させた。このCFRPパイプ
をゴム加硫釜に入れ5気圧(約150℃)で約5時間の
温度履歴の繰り返しを加えたが、8回目の加硫履歴を与
えている途中で、バランス修正錘がCFRPパイプの内
面から外れてしまった。
【0018】
【発明の効果】本発明のロールおよび不釣り合いの調整
方法は繊維強化プラスチック製の円筒状シェルの内側に
網状部材または織物からなるバランスウエイト取り付け
部材を有し、熱硬化性樹脂を含むバランス修正錘が網状
部材を巻き込む、あるいは、織物に含浸することにより
固定されることから、従来の3面修正や4面修正のよう
に接着剤でFRPよりなるパイプの内側に接着されてい
たバランス修正錘が簡単に外れてしまうことがない。ま
た、ロール外部から穴を空けてビス止めしないことか
ら、ロール表面にゴム巻きや、メッキ加工を行った後で
も3面修正や4面修正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るロールの一実施態様を示す縦断
面図である。
【図2】 本発明に係るロールのバランス修正錘取付部
の一実施態様を示す断面図である。
【符号の説明】
1 : FRP製シェル 2 : 金属ジャーナル 3 : バランス修正錘固定部材 4 : バランス修正錘

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維強化プラスチック製の円筒状シェル
    と前記シェルの両端に取り付けられた金属製ジャーナル
    からなるロールにおいて、前記シェルの内側に網状部材
    または織物からなる付設物を有することを特徴とするロ
    ール。
  2. 【請求項2】 該シェルの内側に錘を有することを特徴
    とする請求項1のロール。
  3. 【請求項3】 該錘が主として熱硬化性樹脂であること
    を特徴とする請求項2のロール。
  4. 【請求項4】 該シェルの内側において、該錘が少なく
    とも該付設物に固定されていることを特徴とする請求項
    1のロール。
  5. 【請求項5】 該円筒状シェルが炭素繊維を含む繊維強
    化プラスチック製からなることを特徴とする請求項1乃
    至は4のいずれかに記載のロール。
  6. 【請求項6】 繊維強化プラスチック製の円筒状シェル
    と前記シェルの両端に取り付けられた金属製ジャーナル
    からなるロールにおいて、前記シェルの内側に網状部材
    または織物からなる付設部物を予め固定し、前記付設物
    の上に熱硬化性樹脂を含む錘をのせた後、前記熱硬化性
    樹脂を硬化させることを特徴とするロールの動バランス
    調整方法。
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