JP2012509793A - 一組のローラ対及び一組のローラ対を整列させる装置 - Google Patents

Abstract

運転中に特定の軸方向位置及び半径方向位置に配置されてローラニップを形成する、オス部とメス部とを有する、ウェブ状材料のエンボス加工用の一組のローラ対であって、前記ローラ（３）の少なくとも１つが少なくとも２つのマーキング（１）をその外殻表面に有し、各々の場合においてそれらの内の二つのマーキング（１）は延長させると角度α、但し０＜α＜９０°、をなしており、それらのマーキング（１）はスタンピングパターンに応じて配置されている、ことを特徴とする一組のローラ対。
【選択図】図１

Description

本発明は、正確に同期した運転が目的とされる、回転制御される要素、例えばローラ及びシャフトを整列させる(aligning)装置、ならびに、対応する一組のローラ対に関する。このような装置は例えば一組のローラ対を利用してエンボス（型押）加工に必要であり、その際に第１のローラにはポジの彫り型(オス部)を有し、第２のローラはネガの彫り型(メス部)を有する。それぞれ、ローラの損傷を防いだり又は高グレードで再現性のあるエンボス効果を達成するには、二つのローラは半径方向及び軸方向において相互に対し正確に所定の位置に調整することを確実になさなければならない。これには、二つのローラの相互間の間隔、所謂エンボスニップを予備調整してエンボス加工される材料に所望のエンボス高さを与えるようにするが、該材料に過度にエンボスしたりまして破壊してはならないことも含まれる。

エンボス加工用装置、所謂エンボスミルやエンボスカセットはDE 297 16 031 U1（特許文献１）により知られている。該ローラ対の駆動は該エンボスローラの周囲に正確に適合された一対のギヤ(gears)を用いて行われる。上述した小さい許容差(tolerances)を維持するために、二つのエンボスローラを予備調整する際に、前記一対のギヤを使用されるローラ対と正確に調和させることは不可欠である。ギヤはその駆動システムを変更できる分裂型配置(in a
split configuration)に構築されることが多い。

従来技術に記載のエンボスカセットの場合には、ローラの交換毎に、ギヤをローラの型彫りに対して整列させ、ギヤの隙間を手動で調整する必要がある。装着される二つのローラの直径がそれまで使用していたローラ対のものから逸脱している場合には、各ギヤ対は狭い範囲で規定された直径しか有しないので、ローラ対の交換毎にそれに対応させて適合されたギヤセットを選択しなければならない。

オス部とメス部とからなる一組のローラ対を有する公知のエンボスカレンダの場合、両ローラの軸方向及び半径方向の予備調整は保守サービスの技術者により定期的に手動で行われる。そのために、ローラ対を目視で予備調整した後、試験片を用いてより正確に調整する。調整の許容差は１／１００ｍｍの範囲である。このような作業はこの種のカレンダのために訓練された熟練者にしかできない。というのは、位置合わせミスは即座に稼働時にローラ対の破壊をもたらすことになるから。

該ローラ対の予備調整を助けるために、DE 101 11 025 A1（特許文献２）には、ローラニップならびにそこに使用されるエンボスローラの非接触調整の方法が開示されている。これに記載の方法では、エンボスローラ対を軸方向に整列させるために、各エンボスローラに該エンボスローラの外殻表面に配置された少なくとも一つのマーキングが設けられていなければならず、その位置は該表面に存在する型彫りに関連して方向付けられる、ことが必要である。さらに、両エンボスローラを半径方向に整列させるために、各エンボスローラの少なくとも一端面に少なくとも一つの別のマーキングが設けられ、該別のマーキングの位置はこのエンボスローラの表面に存在する型彫りに関連して方向付けられる。最後に、ローラ対の調整を、それらローラの外殻表面の平行性を維持し外殻表面相互の接触を防止しながら、前記第１の及び第２のエンボスローラ上の全ての前述したマーキングが一列に並ぶまで、かつ、所定のローラニップに調整されるまで両エンボスローラを動かして行う。

上述したローラニップの調整方法は、しかし、少なくとも一つのマーキングがそれぞれ両ローラの外殻表面ならびに一端面に設けられている必要がある。各エンボスローラの外殻表面上に少なくとも二つの表示が存在することが好ましく、その場合、それぞれ関連づけられたマーキング対を一列に持って行くことにより整列させる。DE 101 11 025 A1によると、最後に述べたステップは、該マーキングを光学的に検出すること、そしてその後の画像化処理方法により行われる。

したがって、上記従来技術により知られた装置には、信頼できるローラ対運転のためにローラ対の調整に求められる不可欠の精度を達成するには複数のマーキングが必要であるという不利がある。さらに、該公知の装置は、それぞれ、ローラ外殻表面上と端面の少なくとも一つの上との両方に少なくとも一つのマーキングを備えて、該ローラ対の軸方向及び半径方向の両方向における所望の整列を達成する。これには、通常、少なくとも二つのスキャン装置が必要である。一つは外殻表面上のマーキングを読むために、一つは両端面の一方の上のマーキングを読むためのものである。さらに、必要な画像の処理及び解析によりデータ処理にオーバーヘッドが増加する。

DE 297 16 031 U1 DE 101 11 025 A1

そこで、一組のローラ対の半径方向及び軸方向の位置を調節する装置、ならびに、該装置に使用するのに適した一組のローラ対であって、上述の不利を伴わないものを提供することが本発明の目的である。本発明の装置は、単に、最小限の数のマーキングと、読み取り装置を備えるものであるが、同時に運転に必要な高精度の整列(alignment)を保証する。

本発明によると、この目的は、請求項１に記載の一組のローラ対により達成される。請求項８には、一組のローラ対を本発明の該ローラ対を使用して整列させる装置が定義されている。好ましい実施形態は従属請求項の主題である。

本発明の一組のローラ対を使用した、本発明の装置の斜視図を示す。

本発明によるウェブ状材料をエンボス加工するための前記のローラ対の場合、前記ローラの少なくとも１つは、少なくとも２つのマーキングを該ローラの外殻表面に有し、各々の場合においてそれらの内の二つのマーキングは延長させると角度α、但し０＜α＜９０°、をなしている。これらのマーキングはスタンピングパターンに応じて配置され、その結果該マーキングを必要な精度で検出した後にそれぞれのローラの軸方向及び半径方向の位置を導くことができる。

各マーキングは少なくとも二つの延長を有し、彫り込まれたものである場合には三つである。彫り込まれたマーキングの場合には、彫り込みの深さ方向が一つの延長であるが、他の二つの延長はそれぞれのローラの外殻表面上を延びる。対称的なマーキングの場合、これらの延長はそれぞれのマーキングの対象軸に平行に延びる。

好ましい実施形態では、両ローラは角度４５°の正確に二つのマーキングを有する。本発明の前記のローラ対の場合、すべてのマーキングがそれぞれのローラの外殻表面に存在するので、これらの参照マーキングはローラ表面へのエンボス彫り込みで同時に一回のセッティングで彫り込むことができ、その結果該エンボス彫り込みについて正確な位置決めが保証される。全マーキングが外殻表面に存在することの別の利点は、これらを単一の測定装置により読み取り又は検出することも可能であることである。

別の実施形態では、少なくとも一つのマーキングが少なくとも部分的にローラ軸に平行に延びる境界を有する。これらのマーキングの解析に専ら非接触の手段、例えば光バリア、レーザ、超音波センサ、誘導センサ(inductive sensor)又は空気センサ(air sensor)が設けられる。センサ類とこれに関連づけられたエンボスローラとの間の運転距離により、エンボス加工時の汚れが低減される。

上述した一つのマーキングを有する実施形態であって、少なくとも部分的にローラ軸と平行な境界を有する実施形態の場合には、位置決定に、少なくとも部分的にローラ軸と平行であるマーキングの境界が該対応するローラの半径方向の整列(radial
alignment)のための参照(reference)を意味する一方、角度α、好ましくはα＝４５°、で配置されたマーキングは同じローラの軸方向位置についての尺度(measure)である、という事実、が用いられる。両方のマーキングを直ぐに隣り合わせて配置して両マーキングの高速読み取りを可能にすることができるが、また、それらはもっと間隔を置いて配置してもよい。

前述の手段の支援を受けてマーキングを検出することは、該ローラが回転している際に測定信号が前記境界を横切ってマーキングに当たった時に増加する反射測定信号の対照（コントラスト）の解析に基づいている。該反射信号が、少なくとも短時間の間、有意な強度の振動(oscillation)を含むことは、通常、これと関連づけられる。これは、本発明のマーキングを測定するにはそれらの幅及び深さは関係しないためである。と言うのは、測定は単に該境界及びそれに関連する測定信号の反射の勾配(gradient)を検出することにより行われるからである。エンボスしたマーキングを有する好ましい実施形態では、光学的コントラスト(optical contrast)を達成するべくマーキングを着色する必要はない。さらに、本発明の一組のローラ対には画像化システムも必要ない。好ましくは、粉砕した溝の形態の彫り込まれたマーキングの検出はレーザ測定方法により行われるが、レーザセンサ画像の処理も必要ない。

本発明による、一組のローラ対を整列させる装置は、少なくとも一つのスキャン装置、少なくとも一つの調整装置、及び少なくとも一つの解析・制御ユニットを備える。該スキャン装置は上述した手段の一つの支援の下で少なくとも一つのローラ上のマーキングの非接触スキャンを可能にする。このとき、各スキャン装置はただ一つローラの全マーキングをスキャンするように構成されている。該調整装置は固定(clamped)ローラの少なくとも一つを少なくとも軸方向及び半径方向に整列させるように働く。解析・制御ユニットは、最初に、スキャン装置の測定信号からこれらローラの軸方向及び半径方向の位置を決定する。その決定結果に応じて、次に、制御信号を該調整装置に送り、それぞれのローラに対して較正するように作用させる。

好ましくは、上述の装置は、両方ともそれぞれ二つのマーキングを有する複数のローラを使用する。このような装置は二つのスキャン装置、及び二つの調整装置を有していて、各調整装置はただ一つのローラと関連づけられている。このような装置は、相互に独立した両方のローラの正確な整列の決定を可能にし、それらを別々にそれぞれの方向に対応して調節することを可能にする。

前記のローラ対を固定した直後には、それらのローラは通常全体としては整列しておらず、その結果、付けられたマーキングは直ぐには設けられたままのスキャン装置によって読み取りできる範囲にはない。これを可能にするために、適切な一実施形態では、実際にそれらのローラを近づけ整列させる前に、全マーキングの解析を行えるまでそれらのローラが回転されるように前記の解析・制御ユニットを予備調整する。

前記の解析・制御ユニットが、前記ローラ対（３）の運転中ばかりでなく前記調整過程の間も、両ローラの軸方向及び半径方向における相互に対する相対的整列(relative
alignment)を繰り返して検出することにより許容性試験(a plausibility test)を行い、そして必要な場合には較正制御信号を前記調整装置に送ることが適切であることが判明した。該ローラ整列の運転中の調節は稼働中でさえ可能であり、エンボス加工結果の品質を劣化させあるいは該ローラ対を損傷させさえすることになる非調整を防止する。

エンボス効果をさらに高めるため、本発明の装置の一実施形態は、さらに、前記エンボスローラの振動を低減するための、ラジアルエンボス加工ローラ軸受け(radial roller
bearing)の液圧軸受隙間調節装置(hydraulic bearing clearance adjustment)を備える。好ましくは、該液圧軸受隙間調節が単一軸受部位(the single bearing sites)の温度モニタリングにより行われる。

本発明の一層の詳細を例示的な実施形態を概念的に示す図面により説明する。

図１は、本発明の一組のローラ対３を示し、該ローラの各々は、一対のマーキングを有する。マーキング１の各対はローラ軸に平行に走る第１のマーキング１と、該第１のマーキングに対して０°〜９０°の間の角度α、ここではα＝４５°、で設けられた第２のマーキング１とからなる。これらのマーキングは第１及び第２のローラの外殻表面上のそれらローラの境界にそれぞれ軸方向に配置されている。こうして、第１及び第２のスキャン装置２によってマーキング１を簡単にスキャンすることができ、これらのスキャン装置はそれぞれ該ローラ表面に対して、ひいてはマーキング１に対して、一定の距離 ― 可能な限り随意に選択可能である ― をおいて配置されている。マーキング１の非接触スキャンがこの例ではレーザビーム４により行われる。選択された回転方向に応じて、ローラ軸に平行なマーキング１又は角度付けられたマーキング１のいずれかが最初に検出される。図示した回転方向では、ローラ軸に平行なマーキング１が初めに検出され、その結果、ローラ３の一定の角速度では、所要の同期化(synchronisation)を達成するべく、ローラ３を整列させるために設けられた調整装置の必要なる影響が、第１のローラ３上のローラ軸に平行なマーキング１と、第２のローラ３上の対応するマーキング１の検出の間の時間移動
(zeitlichen Versatz)から、スキャン装置２に関連づけられた解析・制御ユニットの支援を受けて導かれる。

一旦これらローラの同期化が達成されると、再び、ローラ軸に平行なマーキング１の検出と、同じローラ３上の角度付けられたマーキング１の検出との間の時間移動から、それぞれのローラ３の軸方向の位置を決定でき、次いで、解析・制御ユニットの支援を受けて、それぞれの調整装置との協働の下で、対応する調整措置がとられる。既述のように、上記の時間移動を検出するために、回転方向で最初に横断された両マーキングのマーキング境界の検出が関連する(relevant)ことが好ましい。これらの彫り込まれたマーキングは、方向は異なる、即ち第１及び第２のマーキングの各延長線の間はα＝４５°の角度で異なっているけれども、幾何学的には同一であるので、同一の延長線を有している。

上述の説明、特許請求の範囲及び／又は添付の図面における特徴は、別々にまた組み合わせて、本発明の改変された実施形態を理解するのに重要である可能性がある。

１ マーキング
２ スキャン装置
３ ローラ
４ レーザビーム

Claims (14)

1. 運転中に特定の軸方向位置及び半径方向位置に配置されてローラニップを形成する、オス部とメス部とからなる、ウェブ状材料のエンボス加工用の一組のローラ対（３）であって、前記ローラ（３）の少なくとも１つが少なくとも２つのマーキング（１）をその外殻表面に有し、各々の場合においてそれらの内の二つのマーキング（１）は延長させると角度α、但し０＜α＜９０°、をなしており、それらのマーキング（１）はスタンピングパターンに応じて配置されている、ことを特徴とする一組のローラ対。
2. 請求項１に記載のローラ対（３）であって、該マーキング（１）が角度α＝４５°をなすことを特徴とするローラ対。
3. 請求項１又は２に記載のローラ対（３）であって、両ローラ（３）が厳密に二つのマーキング（１）を有することを特徴とするローラ対。
4. 先行するいずれかの請求項に記載のローラ対（３）であって、該マーキング（１）が彫り込まれた溝であることを特徴とするローラ対。
5. 先行するいずれかの請求項に記載のローラ対（３）であって、該マーキング（１）が該ローラ（３）の外殻表面に光学的コントラストを形成することを特徴とするローラ対。
6. 請求項４に記載の前記のローラ対（３）であって、前記の彫り込まれたマーキング（１）が外殻表面とマーキング（１）との間の移行部において明確な境界により境界づけられていることを特徴とするローラ対。
7. 先行するいずれかの請求項に記載のローラ対（３）であって、少なくとも一つのマーキング（１）が、少なくとも部分的に、該ローラ軸に平行に走る境界を有することを特徴とするローラ対。
8. 一組のローラ対（３）を、先行する複数の請求項のいずれかに記載の一組のローラ対（３）を使用することにより整列させる装置であって、
   前記ローラ（３）の少なくとも一つの上の前記マーキング（１）を非接触スキャンするための少なくとも１つのスキャン装置（２）にして、各スキャン装置（２）は前記複数のローラ（３）の内のただ一つの全マーキング（１）をスキャンするように構成されているスキャン装置；
   少なくとも一つの固定ローラ（３）を軸方向及び半径方向に整列させるための少なくとも一つの調整装置；
   前記の少なくとも１つのスキャン装置（２）の測定信号から前記ローラ（３）の少なくとも１つの軸方向及び半径方向の位置を決定し、該決定に対応する制御信号を前記調整装置に送る、解析・制御ユニット；
   を有することを特徴とする装置。
9. 各ローラ（３）がそれぞれ二つのマーキング（１）を有する一組のローラ対（３）を使用することによる請求項８に記載の装置であって、二つのスキャン装置（２）と、各調整装置がただ一つのローラ（３）と関連づけられている二つの調整装置とを特徴とする装置。
10. 請求項８又は９に記載の装置であって、全マーキング（１）の解析が少なくとも一回完了するまで、前記解析・制御ユニットが前記複数のローラ（３）を回転させることを特徴とする装置。
11. 請求項８−１０のいずれかに記載の装置であって、前記のスキャン装置（２）が、有向光ビーム(directed light beam)、レーザ、光バリア、超音波センサ、誘導センサ又は空気センサを備えることを特徴とする装置。
12. 請求項８−１１のいずれかに記載の装置であって、前記の解析・制御ユニットが、前記ローラ対（３）の運転中ばかりでなく前記調整過程の間も、両ローラ（３）の軸方向及び半径方向における相互に対する相対的向きを繰り返して検出することにより許容性試験を行い、そして必要な場合には較正制御信号を前記調整装置に送ることを特徴とする装置。
13. 請求項８−１２のいずれかに記載の装置であって、さらに、前記ローラ（３）の振動を低減するためのラジアルローラ軸受けの液圧軸受隙間調節装置を備えることを特徴とする装置。
14. 請求項１３に記載の装置であって、前記の液圧軸受隙間調節が単一軸受部位の温度モニタリングにより行われることを特徴とする装置。

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