JP2008524034A - 薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダ - Google Patents

薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダ Download PDF

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Abstract

薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダ(100)において、2つの軸受箇所で回転可能にフレーム(1)内に支承された2つのロール(2,102,202;3,103,203)を有しており、これらのロールが、作業するロール周壁(13,13′)を形成する中空円筒形のロール体(112,37)を有していて、前記2つのロール周壁(13,13′)間にロールギャップ(42)が形成されており、前記2つのロールのうちの少なくとも一方のロール(2)が、熱キャリアによって冷却可能に構成されていて、このロール(2)のロール体(12)が中空円筒形に構成されており、前記ロール(2,102)が支持体(23,123)を有していて、該支持体(23,123)が一端部で前記ロール体(12,112)から突き出していて、フレームに相対回動不能に、かつ前記ロール体内でロール軸線(S1)を中心にして回転可能に支承されており、前記支持体がクロスビーム(23,123)として構成されていて、該クロスビームがロール体(12,112)内において長手方向で見て2つの軸受箇所(8,9)の間に支承されており、カレンダ(100)の運転中に発生する断面形状誤差を減少させるための手段が設けられている。

Description

本発明は、薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダに関する。
プラスチックシートを製造するために、押出された、流動性のプラスチック材料をワイドスリットノズル(Breitschlitzduese)によって、2つのロールの作業周面によって形成された作業ギャップに供給することは公知である。この場合、2つのロールのうちの少なくとも一方のロール周壁が冷却されるので、ペースト状のプラスチック材料が、ロールギャップを通過する際にシートに変形され、熱を十分に放出させることによって硬化せしめられる。この場合、ロールギャプは、引き出されるシートの厚さを規定する。
製造率を高めるために、このような形式のシートカレンダにおいては、幅の広いシートウエブを製造するために、ロールの長さをさらに長くする傾向がある。
さらにまた、より一層高い硬度を有するシートウエブが開発されている。
その結果、ロールギャップを制限するロール周壁が、シートの製造若しくは加工過程中により一層変形せしめられる傾向がある。この場合、一方では、2つのロールはその中央領域が互いに離れる方向に曲がるような曲げ負荷にさらされるので、カレンダ加工されたシートはロールギャップを通り抜けた後でその中央の厚さが、縁部の厚さよりも大きくなる。この場合、2つのロールの曲がりラインが、放物線とは異なる形状を有していれば、これがつまり曲がりライン誤差となる。また、2つのロールの作業周面が薄壁状のロール周壁によって形成されていれば、シェル(外壁)の変形が生じることになる。つまりロールギャップの領域においてロールの横断面が円形とは異なる形状に変形することになる。このような変形も、製造過程若しくは加工過程に不都合な影響を及ぼす。何故ならばロールギャップは、変形されたロールの側でもはや線状に制限されるのではなく、面状に制限されているからである。製造中及び/又は加工中にシートに現れるすべての誤差若しくは変形の結果は、カレンダのプロフィール誤差若しくは断面形状誤差(Profilfehler)によるものである。
ドイツ連邦共和国実用新案登録第202004010222号明細書によれば、薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダが公知であり、この公知のカレンダにおいては、ロールギャプを制限する(形成する)ロールはそれぞれ、回転可能に支承された軸を有している。この軸上に、相対回動不能に(つまり一緒に回転するように)支持された、熱キャリアによって貫流される2重周壁が設けられている。この2重周壁は、内周壁と、この内周壁の外側に取り付けられた内側の支持構造体と、この内側の支持構造体に取り付けられた外周壁とを有しており、この外周壁の外周面がそれぞれのロールの作業周面を形成している。
中央領域における2つのロールが互いに離れる方向に曲がるのを避けるために、内周壁はその中央が、軸の外側の縁部領域間で軸上に支持されていて、外周壁は、軸と2重周壁との間の外側の縁部領域において、負荷されていない状態で周方向に延在するギャップが設けられている。
これによって、ロール中央部が、最大のギャップ誤差を有する箇所ではなく、中央で支えられた場合に最小のギャップ誤差を有する箇所となるか、又は少なくとも一般的なロールに対して著しく減少されたギャップ誤差を有する箇所となるようにしようと試みられている。
しかしながらこのカレンダによっては、断面形状誤差の修正は、シートの製造及び/又は加工中に発生する限定的な線状の力領域のためにしか可能ではない。何故ならばこの領域の外側においては、種々異なる曲げ特性に基づいて、長手方向に亘って一定のロールギャプが得られるような補償を行う、各ロールの軸及び2重周壁の撓みは保証されないからである。またこのような形式のロールを有するカレンダは、ロール構造に基づいてその製造が非常に高価だからである。
そこで本発明の課題は、薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダ(シートカレンダとも称呼される)を改良して、断面形状誤差が減少され、許容されない断面形状誤差が生じることなしに、ロールギャップ内における線状の力(Linienkraft)をより大きい力範囲内で生ぜしめるために適したものを提供することである。
この課題は、請求項1に記載したシートカレンダによって解決される。本発明によれば、このシートカレンダは、回転可能にフレーム内に支承された2つのロールを有しており、これらのロールが、作業するロール周壁を形成する中空円筒形のロール体を有していて、前記2つのロール周壁間にロールギャップが形成されている。前記2つのロールのうちの少なくとも一方のロールは、そのロール体が熱キャリアによって冷却可能に構成されていて、それによってロールギャップを通過する際にシートの硬化及びシートの固定が確実に得られる。またこのロールのロール体は中空円筒形に構成されていて、支持体を有しており、該支持体が一端部で前記ロール体から突き出していて、フレームに相対回動不能に(一緒に回転するように)、かつ前記ロール体内でロール軸線を中心にして回転可能にクロスビームに支承されている。該クロスビームがロール体内において長手方向で見て2つの軸受箇所の間に支承されている。このような手段によって、ロールは、シートカレンダに使用するために必要な、特にコンパクトな構成が得られたという特徴を有している。クロスビームを、フレームにおけるロールの支承部から長手方向で間隔を保ってロール周壁に支承したことに基づいて、ロールギャップは、対抗ロールが変形しないことを前提として、M字状の断面形状(プロフィール)を有している(図4参照)。このような不都合な断面形状が形成されないようにするために、ロールは、本発明に従って、カレンダの運転中に発生する断面形状誤差を減少させるための(若しくは修正するための)手段を有している。
実験によれば、このように構成されたロールによって、シートカレンダにおいて期待されているように、ロールギャップ内に最小の断面形状誤差を有する線状力が得られる、ことが分かった。
本発明によるカレンダの有利な実施態様によれば、前記熱キャリアを供給及び導出するための接続手段が、前記クロスビームがロール体から突き出る方の端部とは反対側に位置する、ロールの端部領域に配置されている。この手段によって、ロールの特にコンパクトな構造が実現される。
断面形状誤差を減少させるための手段(修正するための手段)は、クロスビームに設けられた少なくとも1つの圧力室を有しており、この圧力室内に圧力媒体が導入可能であって、2つのロール軸線を通る、ロールギャップに向かって作用する作用平面内の少なくとも1つの分力によって内部からロール体に作用するようになっている。このような、ドイツ連邦共和国特許出願公告第1243965号明細書により公知の、別の目的で使用される冷却されない手段は、ロール体の可撓性を減少させるように作用する。ロールの曲がりライン誤差及び/又はシェル(外壁)の変形が原因である断面形状誤差は、このようなロールによって減少されることはない。しかしながらこれは必要なことでもない。何故ならば、このようなロールは、この断面形状誤差の影響を減少させるゴム材料を有していないからである。
前記圧力室内に、圧力をロール軸線の方向で変えるための手段が設けられていれば、特に有利である。本発明によるロールのこのような実施態様は、このロールが、特に大きい曲がりライン誤差が生じるようなロールを対象とした場合に、特に有利である。実験によれば、このようなロールとは、長さが>140cmである特別なロールである。
曲がりライン誤差を修正するための手段は、ロールの長手方向に配置され、かつロール周壁の内周面に作用する液圧式の複数の支持部材(例えばヨーロッパ特許第0772715号後方により公知である)を有している。
実験によれば、多くの使用例において、ロール長さに亘って作業ギャップの十分に一定な幅を得るために、支持部材を選択的に2種類の異なる圧力で負荷すれば十分であることが分かっているので、本発明の前記変化実施例は特に有利である。より高い圧力によって、ロールギャップの長手方向に関連した箇所(この箇所でシートは製造若しくは加工後により大きい厚さを有している)に配置された支持部材が負荷される。
本発明のカレンダの実施態様によれば、少なくとも一方のロールが、熱的及び/又は機械的にロール周壁の縁部領域に作用する、曲がりライン誤差を修正するための手段を有している。
さらに、特に有利な実施態様によれば、少なくとも一方のロールが周面に、熱キャリアを導入するための複数の孔を有している。シートからロールに引き渡される熱の導出を、ロール周壁の表面の直ぐ下で行うことによって、ロール周壁の加熱が制限され、それによって、熱的に誘導される回転運動誤差が減少される。
一方のロールの組立及び保守を簡単にするために、この一方のロールは有利な形式で、クロスビームが選択的にロール体から取り出すことができるように、複数の部分から構成されている、この手段は構造的に、中空円筒形のロール体の両端部に、ロールジャーナルを形成する少なくとも1つのフランジが設けられており、このフランジは、ねじ止め可能であって、解除後にロール体の全内法横断面を開放するようになっている。
断面形状をさらに減少させるために、2つのロールのうちの少なくとも一方が、曲がりライン誤差を減少させるための修正斜面を有している。カレンダ処理されたシートが、その幅に亘って図1に示した厚さ断面形状を有するようにしたい場合は、2つのロールのうちの少なくとも一方の中央領域及び縁部領域を研削して、直径を減少させるようにする。
さらにまた、他方のロールの可撓性を一方のロールの曲がりライン形状に適合させることによって、断面形状誤差をさらに修正することができる。
これは構造的に、シートが減少された厚さを有する、ロール周壁の箇所の壁厚を減少させることによって実現される。
ロールの耐摩耗性を高めるために、ロール周壁のロール周面を硬化させることができる。表面の粗さを減少させるために、ロール周面にクロームめっきを施すことができる。
カレンダを、種々異なる製造要求及び加工要求に適合させることができるようにするために、有利にはロールギャプを調節するための手段が設けられている。
有利な構造的変化実施例によれば、この手段は、2つのロールの軸受箇所間に作用する長さ調節器を有している。
この長さ調節器は、それぞれ少なくとも2つの楔部材を有しており、これら2つの楔部材のうちの少なくとも一方がロール軸線に対して横方向に移動可能である。
図面には、シートの可能な厚さ断面形状(プロフィール)、並びに本発明によるカレンダの実施例が示されている。
図1は、曲がりラインを十分に修正していない状態での、走行方向に対して直交する横方向におけるシートの厚さ断面形状を示し、この場合、垂直方向でシートの厚さを示し、水平方向でシートの幅を示している。
図2は、本発明によるカレンダの第1実施例のロール対の縦断面図、
図3は、図2のIII−III線に沿った、ロール対の横断面図、
図4は、本発明によるカレンダの第2実施例によるロール対の、図2に相当する図、
図5は、第2実施例によるロール対の、図3に相当する図、
図6は、本発明によるカレンダの第3実施例によるロール対の、図2及び図4に相当する図である。
図面で符号100で示されたカレンダは、図2では概略的に示された機械フレーム1を有しており、この機械フレーム1内において、2つのロール2,3がそのロールジャーナル4,5若しくは6,7によって、それぞれ2つの軸受箇所8,9で、ロール軸線F1,F2を中心にして回転可能に軸受けされている。軸受けはロール軸受を介して行われる。
図面の下部に示されたロール2は、ロール体12を有しており、このロール体12は中空円筒形に構成されている。ロール体12の作業を行う部分であるロール周壁13に対して同心的に、ロール体12の材料内に、ロール軸線F1に対して平行に延在する複数の孔14が形成されており、これらの孔14は、「周方向孔」とも称呼される。ロール体12の両端面側端部にフランジ15,16がねじによって結合されており、これらのフランジ15,16に、ロールジャーナル4,5が一体的に形成されている。
図2の左部分に示されたロールジャーナル15に、図示していない駆動装置を取り付けるための受容部17がフランジ結合(フランジを用いて結合)されており、前記駆動装置を介して、ロールが、同様に図示してない回転駆動装置によって回転運動せしめられる。さらにまた、受容部17に隣接して、熱交換媒体を供給及び導出するための接続ヘッド18が設けられている。
前記接続ヘッド18を介して供給された熱キャリア(熱キャリア媒体)はまず、ロールジャーナル4内に設けられた中央の供給通路19を貫流して、この供給通路19から、フランジ15内に半径方向に設けられた複数の通路を介して、周方向の孔14のそれぞれ2番目に供給される。熱キャリアは、この孔を貫流して、フランジ16に設けられた切欠20まで達し、これらの切欠20を介してそれぞれ隣接する孔にガイドされる。この隣接する孔を介して、図2の下部に示されているように、熱キャリアが、前記フランジ15内に半径方向に延在する導出通路21内に達し、この導出通路21から環状室22及び接続ヘッド18に達する。
従って冷却は、いわゆる「デュオ・パスシステム(Duo-Pass-System)」で行われる。このデュオ・パスシステムにおいては、熱キャリアの供給及び導出が常に隣接し合う複数の孔で行われる。まず冷却された熱キャリアは、孔14を貫流する間次第に加熱されるので、デュオ・パスシステムに基づいてフランジ15側には常に、より強く冷却された孔とより弱く冷却された孔が互いに並んで位置しており、それに対してフランジ20の側の隣接し合う複数の孔はほぼ同程度に冷却される。実験によれば、フランジ15側の温度差は、フランジ15がほぼ同じ形式で冷却され、ひいてはフランジ16と同じ温度を有するので、熱的に誘発されたギャップ幅誤差が無視できる程度に補償されることが分かった。
接続ヘッド18とは反対側の端部に、フランジ16からクロスビーム23が突き出していて、トルク支承部24を介して機械フレーム1に結合されている。ロール体12の中空室をほぼ満たすクロスビーム23は、自動調心ころ軸受25,26を介して、軸受箇所8,9に対して間隔を保ってロール体12内で回転可能に支承されているので、ロール体12は支持体を中心にして回転するようになっている。クロスビーム23には上方の圧力室27が設けられており、この圧力室27内に、破線で示された通路28を介して液圧下にある圧力媒体が供給される。
上方の圧力室27は、クロスビーム23とロール体12の内周面29との間に作用するシール装置30によって、液圧が、図面でロール体12の上部にだけ作用するように、シールされている。
縁効果に基づいて、及び軸受箇所8,9に対する自動調心ころ軸受25,26のずれに基づいて発生するプロフィール(断面形状)誤差をさらに補償できるように、ロール2のロール体12の端部領域31,32は直径が減少されて構成されている。
このために、図2及び図3の上側に示された、ほぼ2つのフランジ33,34(これらのフランジにロールジャーナル6,7が一体成形されている)と1つの中空円筒形のロール体37とから成っているロール3は、相応に直径の減少された端部領域38,39を有している。さらに、ロール体37の内側の端部領域40,41は、直径が拡大されて構成されており、それによってこの領域内において、曲がりライン誤差を修正するために、ロール体37の高いフレキシブル性がさらに高められている。
2つのロール2,3間に形成されたロールギャプ42の幅は、ロール軸線S1,S2に対して垂直に作用する長さ調節器43,44(2つのロールの軸受箇所間に設けられている)によって調節される。このために長さ調節器は、それぞれ2つの楔部材45,46若しくは47,48を有しており、これらの楔部材45,46;47,48は、互いに逆向きに摺動可能である。この「ギャップ幅制御」から、簡単な形式で、ロールギャプ内に形成された圧力を制御する「圧力制御」に移行することができ、その間、楔部材は作用しない。
カレンダの別の実施例のロール対は図4及び図5に示されている。以下に、繰り返しを避けるために、前記実施例との相違点についてだけ説明する。
図4及び図5の下側に示されたロール102において、クロスビーム123は、ロールギャプの作用面において内方からロール体112の内周面に作用する、一列に配置された液圧式の支持部材49を有しており、これらの支持部材49は、選択的に種々異なる圧力で負荷される。これについては、ヨーロッパ特許第0772715号明細書により公知であるので、ここでは詳しい説明は省く。この場合、大抵は、2つの異なる圧力を準備すれば十分である。次いで、シートが製造及び/又は加工後に所望であるよりも高い圧力を有している、ロール体112の領域内に作用する支持エレメントがより高い圧力で負荷される。
さらに、クロスビーム123は、ロールギャップ142の作用平面Eに対してそれぞれ55°の角度で配置され、ロールギャップ142とは逆に向けられた支持部材51の2つの列50,50′を有しており、これらの支持部材51は、同様に異なる圧力を負荷することによって、ヨーロッパ特許第0772715号明細書により公知の形式で、断面形状誤差を修正するために使用される。
さらにまた、図4及び図5の上部に示された、軸受箇所110,111の外側におけるロールのロールジャーナル106,107に、ロール軸線S2に対して横方向に延びる力を導入するための手段52,53が設けられている。これらの手段52,53は、一方では、ロールギャップ内のおける作業力に基づいて上側のロールに作用する反力が例えばロールの重さである場合に発生する、上側のローラ103の軸受部内における遊びを抑制するために用いられ、他方では、断面形状誤差を修正するために使用される。何故ならばモーメントはロール体内に導入されるからである。図4に右側及び左側に示された、前記手段52,53の異なる配置構成は、選択的に使用される。つまり、図4で左側の配置構成又は右側の配置構成が実現される。
付加的に又は選択的に、軸受遊びを抑制しないための相応の手段を下側のロールに設けてもよい。この手段は、公知のロールベンディングシステム(ロール曲げシステム;Roll-Bending-System)における曲がりライン修正と同じように作用する。
図6に示した実施例では、ロール体203はその内部の、曲がりライン誤差に基づいて、より厚くなると思われるシートの領域54,55が補強されている。
断面形状誤差を少なくするための前記選択的な手段は、蓄積的に又はその他の組み合わせで実現されることは明らかである。
また、ロール体に内部から作用する液圧力をこのために設けられた箇所において減少させる、公知のバリオエレメント(Varioelement)を圧力室内に設けてもよい。
曲がりラインを十分に修正していない状態での、走行方向に対して直交する横方向におけるシートの厚さ断面形状を示す線図であって、縦軸がシートの厚さを示し、横軸がシートの幅を示している。 本発明によるカレンダの第1実施例のロール対の縦断面図である。 図2のIII−III線に沿った、ロール対の横断面図である。 本発明によるカレンダの第2実施例によるロール対の、図2に相当する図である。 第2実施例によるロール対の、図3に相当する図である。 本発明によるカレンダの第3実施例によるロール対の、図2及び図4に相当する図である。
符号の説明
100 カレンダ、 1 機械フレーム、 2,3 ローラ、 4,5 ロールジャーナル、 6,7 ロールジャーナル、 8,9 軸受箇所、 10,11 軸受箇所、 12 ロール体、 13 ロール周壁、 14 孔、 15,16 フランジ、 17 受容部、 18 接続ヘッド、 19 供給通路、 20 切欠、 21 導出通路、 22 環状室、 23 クロスビーム、 24 トルク支承部、 25,26 自動調心型ころ軸受(心合わせ軸受)、 27 圧力室、 28 通路、 29 内周面、 30 シール装置、 31,32 端部領域、 33,34 フランジ、 37 ロール体、 38,39 端部領域、 40,41 領域、 42 ロールギャップ、 43,44 長さ調節器、 44,45 楔部材、 47,48 楔部材、 49 液圧式の支持部材、 50,50′ 列、 51 支持部材、 52,53 手段、 54,55 領域、 102 ロール、 106,107 ロールジャーナル、 110,111 軸受部、 112 ロール体、 123 クロスビーム、 129 内周面、 203 ロール、 S1,S2 ロール軸線

Claims (18)

  1. 薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダ(100)において、2つの軸受箇所で回転可能にフレーム(1)内に支承された2つのロール(2,102,202;3,103,203)を有しており、これらのロールが、それぞれ1つの作業するロール周壁(13,13′)を形成する中空円筒形のロール体(112,37)を有していて、前記2つのロール周壁(13,13′)間にロールギャップ(42)が形成されており、前記2つのロールのうちの少なくとも一方のロール(2)が、熱キャリアによって冷却可能に構成されていて、このロール(2)のロール体(12)が中空円筒形に構成されており、前記ロール(2,102)が支持体としてのクロスビーム(23,123)を有していて、該クロスビーム(23,123)が一端部で前記ロール体(12,112)から突き出していて、フレームに相対回動不能に、かつ前記ロール体内でロール軸線(S1)を中心にして回転可能に支承されており、前記クロスビーム(23,123)がロール体(12,112)内において長手方向で見て2つの軸受箇所(8,9)の間に支承されており、カレンダ(100)の運転中に発生する断面形状誤差を減少させるための手段が設けられていることを特徴とする、薄いシートを製造及び/又は加工するためのカレンダ。
  2. 前記熱キャリアを供給及び導出するための接続手段が、前記クロスビーム(23)がロール体(12)から突き出る方の端部とは反対側に位置する、ロール(2)の端部領域に配置されている、請求項1記載のカレンダ。
  3. 断面形状誤差を減少させるための前記手段が、前記クロスビーム(23)に設けられた圧力室(27)を有しており、該圧力室(27)内に圧力媒体が導入可能であって、2つのロール軸線(S1,S2)を通る、ロールギャップ(42)に向かって作用する作用平面内の少なくとも1つの分力によって内部からロール体(12)に作用する、請求項1又は2記載のカレンダ。
  4. 前記圧力室(27)内に、圧力をロール軸線(S1)の方向で変えるための手段が設けられている、請求項1から3までのいずれか1項記載のカレンダ。
  5. 断面形状誤差を減少させるための前記手段が、ロールの長手方向に配置され、かつロール周壁の内周面に作用する液圧式の複数の支持部材(49)を有している、請求項1から4までのいずれか1項記載のカレンダ。
  6. 液圧源が設けられており、該液圧源によって、前記支持部材が選択的に2つの異なる圧力で負荷される、請求項5記載のカレンダ。
  7. 少なくとも一方のロールが、熱的及び/又は機械的にロール周壁(12)の縁部領域に作用する、曲がりライン誤差を修正するための手段を有している、請求項1から6までのいずれか1項記載のカレンダ。
  8. 断面形状誤差を減少させるために、ロール軸線に対して横方向に作用する力を、軸受箇所の外側で少なくとも一方のロールの少なくとも一方のロールジャーナル内に導入可能な手段が設けられている、請求項1から7までのいずれか1項記載のカレンダ。
  9. 少なくとも一方のロール(2)が周面に、熱キャリアを導入するための複数の孔(18)を有している、請求項1から8までのいずれか1項記載のカレンダ。
  10. 少なくとも一方のロール(2)のロール体(12)は、クロスビーム(23)が選択的にロール体(12)から取り出すことができるように、複数の部分から構成されている、請求項1から9までのいずれか1項記載のカレンダ。
  11. 2つのロール(2,3)のうちの少なくとも一方が、断面形状誤差を減少させるための修正斜面を有している、請求項1から9までのいずれか1項記載のカレンダ。
  12. 断面形状誤差を減少させるための手段が、他方のロール(3)の可撓性を一方のロール(2)の曲がりライン形状に適合させる手段を有している、請求項1から11までのいずれか1項記載のカレンダ。
  13. ロール周壁がその全長に亘って種々異なる壁厚を有している、請求項12記載のカレンダ。
  14. ロール周壁の少なくともロール周面が硬化されている、請求項1から13までのいずれか1項記載のカレンダ。
  15. ロール周面にクロームめっきが施されている、請求項1から14までのいずれか1項記載のカレンダ。
  16. ロールギャプを調節するための手段が設けられている、請求項1から15までのいずれか1項記載のカレンダ。
  17. 2つのロールの軸受箇所間に作用する長さ調節器(43,44)が設けられている、請求項16記載のカレンダ。
  18. 前記長さ調節器(43,44)がそれぞれ少なくとも2つの楔部材(45,46)を有しており、これら2つの楔部材(45,46)のうちの少なくとも一方がロール軸線(S1,S2)に対して横方向に移動可能である、請求項17記載のカレンダ。
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