JP2005016716A - ロールおよびそのバランシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールのアンバランスを加熱状態においても簡単に低コストに防止することができるようにロールを改良する。
【解決手段】中心穴（５）を有しているロールボディ（１）を備え、ロールボディ（１）に、該ロールボディ（１）を両側で担持し且つ軸受で支持されているフランジジャーナル（２，３）がフランジ固定されているロール。中心穴（５）内に、偏心して配置される少なくとも１つのバランスウェイト（７，９）が設けられている。バランスウェイト（７，９）はその質量および／または角度位置および／またはロールの中心軸線に対する半径方向の間隔を調整可能であり、それぞれの調整はフランジジャーナル（２，３）をフランジ固定したままで可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、中心穴を有しているロールボディを備え、ロールボディに、該ロールボディを両側で担持し且つ軸受で支持されているフランジジャーナルがフランジ固定されているロールおよびそのバランシング方法に関するものである。

この種のロールを製造するため、液体金属を鋳型の中に鋳込み、そこでゆっくりと冷却する。ロールをその横断面で見て各部位で冷却態様が異なっていることにより、不均質な組織をもったチル鋳物が生じる。さらに、ロールボディが冷却時に収縮し、鋳型の壁から解離する。その際、筒状形状からずれたロール外側輪郭が生じることがある。

ロールボディは冷却工程に引き続いて平均化され(vermitteln)、筒状の寸法に研削される。これによりロールの外側層はいくつかの個所で他の個所よりも強く削られるので、研削工程により筒状のボディが生じるものの、ロール素材の不均一性は増大する。このようなロールボディを回転させると、不均一な質量分布によりロールボディはアンバランスになる。

たとえば紙用カレンダーの場合のように回転数が比較的高いことにより、不均一な質量分布に起因する欠陥以外に、欠陥の他の原因としてさらにロールの動力学的湾曲が生じる。また軸受隙間によっても欠陥が生じることがあり、この場合には欠陥が加算され、或いは相殺されることもある。

ロールを作動のために加熱すると、ロールボディの不均一な熱膨張により、ロールの湾曲に加えて、付加的なアンバランスとして作用する更なる欠陥が生じる。

この種のロールの中心穴に、複数個の分節部を持ったケージを挿入することはすでに知られている。このようなロールの場合、冷えた状態でアンバランスが検出され、その大きさおよび角度に関し適当なバランスウェイトが算出され、ケージ内の対応する分節位置に適用される。バランスウェイトを適用した後、フランジがねじ止めされ、テスト回転を行う。更なるアンバランスが測定されると、フランジを除去して他のウェイトがケージ内に取り付けられ、次に再びフランジをねじ止めして、ロールを再び新たなテスト回転のために使用する。

さらに、互いにずれている２つまたはそれ以上の深穴をロールボディに形成させることが知られている。この場合、偏心補償のための質量体を挿入させるために、これらの深穴のうち１つまたはそれ以上の深穴は完全には穿設されない。この場合、ロールジャーナルねじ止め部を受容するためのねじ結合穴を選定するのが有利であり、これには、ジャーナルを取り外す必要がないという利点がある。しかしながら、この方法によりバランスウェイトに関しかなり限定される。

最近のマルチニップカレンダーロールにおいては、ロールの縦横比に関連してロールの回転クオリティに対し特別な要求を課するような熱伝導率、表面温度、作動速度が必要である。アンバランスが生じると、ロールを開いたときに軸受とスタンドすべてに過大な荷重がかかる。ニップが閉じている場合には、ロールを支持している他のロールに過度に荷重がかかり、したがってその表面層が急速に摩耗する。

本発明の課題は、ロールのアンバランスを加熱状態においても簡単に低コストに防止することができるようにこの種のロールを改良することである。

本発明は、この課題を解決するため、中心穴内に、偏心して配置される少なくとも１つのバランスウェイトが設けられ、該バランスウェイトがその質量および／または角度位置および／またはロールの中心軸線に対する半径方向の間隔を調整可能であり、これにより補償作用および補償方向が任意に可変であり、この場合それぞれの調整がフランジジャーナルをフランジ固定したままで可能であることを特徴とするものである。

これにより、アンバランスを検出した後、フランジジャーナルをフランジ固定したままで、たとえばバランスウェイトの質量、角度位置を外部から調整して、アンバランスを可変に防止することができる。他方、ロール内に固体の補償塊を設け、アンバランス状態に応じてこの補償塊の角度位置およびロールの中心軸線に対する半径方向の間隔を調整するようにしてもよい。この場合、この調整も可変に、しかもフランジジャーナルを取り外すことなく行うことが可能である。もちろん、固体のバランスウェイトを設け、このバランスウェイトに加えて、質量を調整可能な他のウェイトを設け、これらのウェイトの組み合わせの適当な角度位置を調整するようにしてもよい。

バランスウェイトがロールボディを変形させないようにバランスウェイトをロールボディから取り外すために、ロールボディとバランスウェイトとの間に防振部材を配置することが提案される。

バランスウェイトとしては、適当な棒と伝動装置とを介して、或いは、サーボモータを用いて、中心穴内での角度位置とロールの中心軸線に対する半径方向の間隔とを調整することのできる固体を使用することができる。ばら材または液体を使用する場合には、これを、少なくともロールボディの中心穴内での角度位置を調整可能な容器に装入することができる。ばら材または液体の装入量を介して質量を制御することができ、この場合ばら材としては砂または細かい顆粒を使用でき、液体としては、カレンダーロールで有利に使用されているサーモオイルを使用でき、他方水或いは作動温度では液体金属を使用することもできる。

フランジジャーナルが、バランスウェイトの調整を制御するための媒体を案内することのできる穴を有しているならば、ロール内に配置されるサーボ駆動装置のために機械的な棒または管または電気導線を使用することができる。

バランスウェイトが、軸線方向に見てロール中心部領域にして両ロール端部のそれぞれに設けられ、且つバランスウェイトが互いに別個に調整可能であるのが有利である。これにより、ロールの軸線方向において不均一であってはならない偏心率を比較的好適に補償することができるので、軸受にもたらされるアンバランスをできるだけ少なくさせることができる。

少なくとも１つのバランスウェイトが少なくとも２つの質量体に分割され、これら質量体がそれぞれ互いに別個に調整可能であるのが有利である。特にバランスウェイトとして固体を使用する場合には、この構成により、バランスウェイトを適宜調整することにより種々の質量を広範囲に設定することができる。

バランスウェイトの調整をロールの静止状態で行ってよい。このために適当な連結部が設けられ、該連結部は、ロールの静止状態で調整を行なうための機械的結合部または電気的結合部または管技術的結合部を形成する。

他方、ロールが回転している間に調整を実施可能であってもよい。この場合には管または電気接続部に回転を与えてロールが回転していても調整の制御を可能にさせる回転付与部を設けることができる。

サーモロールの場合にバランスウェイトの調整をロールの温度調整状態でも行うことができるならば有利である。ロールの温度を調整することにより、ロールが冷えている状態に比べて更なるアンバランスが生じることがある。このアンバランスは、冷えた状態ではバランス状態にあっても、作動温度では所定の公差外であるようなアンバランスをロールに与えることがある。ロールが温度調整状態でバランスがとれていれば、作動温度および作動回転数でできるだけ少ないアンバランスが生じるよう保証されている。アンバランスはロールを冷却したとき、および定格回転数を離れたときに増幅することがある。それ故、作動温度および定格回転数の近傍の特定の範囲でアンバランスをできるだけ少なくさせるよう努力が払われる。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１はロールボディ１と、駆動ジャーナルとして構成されているロールジャーナル２と、過熱ジャーナルとして構成されているロールジャーナル３と、ロール軸受４とを備えたロールを示している。

図２は、ロール側面が硬化後バナナ状に湾曲したロールを示している。このロールは平均化したものであり、筒状の寸法に研削したものである。したがってロール側面の外被は中央下部領域よりも中央上部領域においてより強く削られており、これに対応して外被のエッジ領域は上部領域よりも下部領域において強く削られている。これによりロールに不均一な寸法分布が生じ、ロールを駆動していない状態ですでに、ロールの全体的により重い領域が下方へ指向することになる。これにより、ロールが回転すると不平衡が生じる。

図３は、この種の不平衡をいかに補償することができるかの例を示したものである。ロールジャーナル２（ここでは駆動ジャーナル）は穴を有し、この穴により２本の管６ａ，６ｂが案内されている。これらの管は中心穴５の中に突出している。管６ａ，６ｂの、ロールの中心穴５内にある端部には、バランスウェイト７として形成された容器７ａ，７ｂが配置されている。これらの容器７ａ，７ｂは前記管を介して液体またはばら材で充填することができ、或いは空にさせることができる。管は位置調整管としても構成され、中心の穴内で容器７の角度位置を調整できるようになっている。図３ａは容器７ａ，７ｂが同じ１２時の角度位置に配置されていることを示しており、他方図３ｂは両容器のうち一方の容器が１２時の位置に配置され、他方の第２の容器が９時の位置に配置されていることを示している。容器７ａ，７ｂに充填される物質と該容器の角度位置により、両バランスウェイトを合成したバランスウェイトの各位置を最適に調整することができる。

図４は、ロールジャーナル２内に機械的な棒８が設けられていることを示している。この棒８を介して、バランスウェイト９として構成された固体９ａ，９ｂの角度位置を中心の穴５内で調整することができる。棒８はその端部に伝動装置１１を有しており、この伝動装置１１を介して、固体９ａ，９ｂとロールの中心軸線との半径方向の間隔を調整することができる。図４ａは固体９ａ，９ｂがほぼロール側面の内周に配置されていることを示しており、他方図４ｂは固体９ａ，９ｂがロールの中心軸線に近接して配置されていることを示している。

図５は、図４の機械的な棒８を備えたロールを示している。ロールボディ１と固体９ａ，９ｂを担持している位置調整スピンドル１０との間には緩衝部材１２が設けられている。この場合伝動装置１１は同時に緩衝要素として構成されていてよい。

従来のロールを示す図である。 従来のロールにおいてアンバランスが生じる原因を説明する図である。 ロールをバランス状態にするための本発明の実施形態を示す図である。 図３の実施形態において、２つの容器が同じ１２時の角度位置に配置されている構成を示す図である。 図３の実施形態において、両容器のうち一方の容器が１２時の位置に配置され、他方の第２の容器が９時の位置に配置されている構成を示す図である。 ロールをバランス状態にするための本発明の他の実施形態を示す図である。 図４の実施形態において、２つの固体がほぼロール側面の内周に配置されている構成を示す図である。 図４の実施形態において、２つの固体がロールの中心軸線に近接して配置されている構成を示す図である。 図４の本発明によるロールの拡大図である。 図５の横断面図である。

符号の説明

１ ロールボディ
２ ロールジャーナル
３ ロールジャーナル
４ ロール軸受
５ 中心穴
６ 管
７ バランスウェイト
７ａ，７ｂ 容器
８ 棒
９ａ，９ｂ 固体
１０ 位置調整スピンドル
１１ 伝動装置
１２ 緩衝部材

Claims (11)

1. 中心穴（５）を有しているロールボディ（１）を備え、ロールボディ（１）に、該ロールボディ（１）を両側で担持し且つ軸受で支持されているフランジジャーナル（２，３）がフランジ固定されているロールにおいて、
   中心穴（５）内に、偏心して配置される少なくとも１つのバランスウェイト（７，９）が設けられ、該バランスウェイト（７，９）がその質量および／または角度位置および／またはロールの中心軸線に対する半径方向の間隔を調整可能であり、それぞれの調整がフランジジャーナル（２，３）をフランジ固定したままで可能であることを特徴とするロール。
2. ロールボディ（１）とバランスウェイト（７，９）との間に防振部材（１２）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のロール。
3. バランスウェイト（７，９）として固体（９ａ，９ｂ）および／またはばら材および／または液体を使用することを特徴とする、請求項１または２に記載のロール。
4. ばら材および／または液体が、その角度位置および／またはロールの中心軸線に対する半径方向の間隔を調整可能な容器（７ａ，７ｂ）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項３に記載のロール。
5. フランジジャーナルの少なくとも１つが穴を有し、この穴によりバランスウェイト（７，９）の調整を制御するための媒体を案内可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載のロール。
6. バランスウェイト（７，９）が、軸線方向に見てロール中心部領域にして両ロール端部のそれぞれに設けられていること、バランスウェイト（７，９）が互いに別個に調整可能であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載のロール。
7. 少なくとも１つのバランスウェイト（７，９）が少なくとも２つの質量体に分割され、これら質量体がそれぞれ互いに別個に調整可能であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載のロール。
8. ロールを静止させた状態で調整を実施可能であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載のロール。
9. ロールが回転している間に調整を実施可能であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載のロール。
10. 請求項１から９までのいずれか一つに記載のロール、特に巻取り紙またはプラスチックフォイルのような帯状生産物を製造するための機械のプレス部分、乾燥部分、または平滑化部分のためのロールであって、ロールボディが熱担持体または電気加熱要素のような温度調整手段を受容するための穴を周囲に有している前記ロールにおいて、
    少なくとも１つのバランスウェイト（７，９）がロールの温度調整状態で調整可能であることを特徴とするロール。
11. 中心穴（５）を有しているロールボディ（１）を備え、ロールボディ（１）に、該ロールボディ（１）を両側で担持し且つ軸受で支持されているフランジジャーナル（２，３）がフランジ固定されているロールであって、特に巻取り紙またはプラスチックフォイルのような帯状生産物を製造するための機械のプレス部分、乾燥部分、または平滑化部分のためのロールであって、ロールボディが熱担持体または電気加熱要素のような温度調整手段を受容するための穴を周囲に有している前記ロールのバランシング方法において、
    定格回転数範囲におけるロールのアンバランス状態と、アンバランスの大きさと状態とに関する作動温度とを検出し、定格回転数と作動温度でのアンバランスを補償するためのバランスウェイトの質量と位置とを算出し、フランジジャーナルをフランジ固定した状態で外部からバランスウェイトを算出値に調整することを特徴とスルバランシング方法。

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