JP2782385B2 - セルフローディング式ロールの位置制御装置 - Google Patents

セルフローディング式ロールの位置制御装置

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JP2782385B2
JP2782385B2 JP8508109A JP50810996A JP2782385B2 JP 2782385 B2 JP2782385 B2 JP 2782385B2 JP 8508109 A JP8508109 A JP 8508109A JP 50810996 A JP50810996 A JP 50810996A JP 2782385 B2 JP2782385 B2 JP 2782385B2
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    • F16C13/026—Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle adjustable for positioning, e.g. radial movable bearings for controlling the deflection along the length of the roll mantle by fluid pressure
    • F16C13/028—Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle adjustable for positioning, e.g. radial movable bearings for controlling the deflection along the length of the roll mantle by fluid pressure with a plurality of supports along the length of the roll mantle, e.g. hydraulic jacks

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ロールと広巾（伸長）ニッププレス（exte
nded nip press）のクラウン制御装置に関する。特に、
本発明は支持用液圧（hydraulic）シリンダを利用した
クラウン制御装置に関する。
〔背景技術〕
紙の製造では、紙ウェブが２個のロール間に形成され
たニップ間を又はロールと広巾（伸長）ニッププレスの
シューとの間を移動するところで多くの工程を伴う。ロ
ール間又はロールとシューとの間のニップの目的は、紙
ウェブに圧力をかけることである。現代の製紙機械の幅
は最大400インチ以上もあるので、ロールの端部に負荷
がかかると、それらのロール間に形成されるニップを横
切って均等な圧力を生じさせることができない。
この問題の１つの解決法は、ロール表面に漸進的に増
大するクラウンを形成することである。このクラウン
は、ロールの直径が中心部へ向かって漸進的に増大する
形をとる。クラウンをもつロールを直線ロールと又はも
うひとつのクラウンをもつロールと組合わせ、対抗ロー
ルの端部を合わせる時、ロールの全長を横切って均等な
圧力を発生させることができる。
クラウンをもつロールに伴う問題は、それらのロール
が均等な圧力を生じさせるのは、１つの選択された負荷
をかけた時に限られるということである。製造される紙
の種類や厚み次第で圧縮負荷を変化させることが望まし
い場合が多いので、ロールにクラウンの輪郭を形成する
ことは、最良の解決策とは言えない。
クラウン制御のもうひとつの方法は、ロールを形成す
る外側回転シェルの中心部に非回転支持ビームを設ける
ことである。支持ビームは、１個の長いピストン又は複
数の別個の液圧ピストンを支持し、それらのピストン
は、ニップの近くでロール内部のロール内面に接触して
同ロールを対向するロールへ向って押す。この方法はロ
ールの長さを横切って有効に均等な圧力をもつニップを
形成するけれども、この方法では、両ロールに連続的な
たわみを生じさせるので、ロールに疲労破壊をもたらす
ことになる。さらに、例えば、花崗岩製ロールのような
延性に欠ける材料では、ロールに生じたたわみが急速に
ロールを劣化させる。
ロールのこのたわみは、各対向ロールに１つづつ２個
のセルフローディング式液圧クラウン制御システムを使
用することにより克服することができる。そこで、両ロ
ールは、内部の非回転支持ビームと、ニップの反対側で
ロールの内面と接触しニップ面に沿って放射方向へ自由
に移動する摺動シューを備えた液圧シリンダとを有す
る。ピストンはロールの各クラウンを支持し、各ロール
にたわみを生じさせることなしに均等な圧力を生じさせ
る。
しかしながら、実際には、その平衡は不安定である。
クラウン支持システムのいずれか一方がわずかに高い液
圧又は、わずかに大きな負荷が有する場合、片方の又は
他方の油圧シリンダが底に達するまで、片方のロールは
他方のロールへ向かって移動を生じる。かくして、クラ
ウン支持液圧ピストンのために、或る形の制御システム
が必要である。
ドイツ特許第2230139号は、横断方向に制御され液圧
で支持されるロールを開示しており、そのロールにおい
ては、複数の支持ピストンがニップに隣接するローラー
側部に沿ってクロスヘッドに一列に配置される。
各ピストンは、独立して加圧流体により加圧される。
この方法では、支持ピストンは特定の線方向の圧力分布
を生じさせるために、シリンダの内面に対して作用する
予め定められた反作用力を生じさせるように働く。それ
によって、クロスヘッドは、反作用力の影響でシリンダ
の内で屈曲することができる。
クラウン制御支持システムにおいて個々のシリンダを
制御する方法を含むその他の特許としては、ドイツ特許
第2254392号、第2849253号及び第3026865号がある。
費用が高くなることに加えて、個々のシリンダへの圧
力を制御する弁によるクラウン制御は、制御弁装置によ
り支持システムへの管圧の制御を含む。従って、これら
の装置の安全な操作については、それらの装置が使用す
る弁装置の操作性と同様な有効性をもつことができるに
止まる。
米国特許第4,941,250号は、圧力逃し口を備えること
によりクラウン支持システムにある個々の支持ピストン
の位置を制御する方法を開示する。この特許は、ピスト
ン窪部の上壁部分に切欠された穴により形成される単一
導管を介する確実な手段によって、又は傾斜したドリル
穴のダクトによって、シリンダを位置づけることを開示
する。しかしながら、そのような方法は、確実性が高い
けれども、それは各ピストンをどこに位置づけるべきか
に関してクラウン支持型ロールシステムの製造時に前も
って決定すべき事項を必要とし、また、この方法は、機
械仕上げしたクラウン表面を備えたロールの場合と同じ
問題を提起する。即ち、その設計は、クラウン支持体の
位置づけに際して、適応性と調節性に欠ける。
必要とするものは、操作が確実でしかも調整可能な液
圧クラウン支持機構である。
〔発明の開示〕
本発明のセルフローディング式液圧（hydraulic）ク
ラウン支持システムは、シリンダの内部に又は広巾（伸
長）のニップシュー（extended nip shoe）の下に取付
けられた固定クロスヘッドを使用する。個々の液圧ピス
トンは、固定クロスヘッドに沿って配置され、液圧の力
のもとに、ロールの内壁又は広巾ニップシューを支持す
る。支持シリンダの動きは、ロール又は広巾ニップシュ
ーを支持する液圧シリンダの側壁に形成された複数の調
整自在な通口を介して制御される。
固定クロスヘッドの一端から他端まで伸長するピスト
ンを用いることにより、クロスヘッドの一側から他側へ
のいくらかの傾斜は圧力通口の調節によって行われ、か
くして、広巾ニップ又はクラウン制御型ロール間の垂直
方向の或る量の不整列が補償される。
本発明の１つの目的は、花崗岩製ロールと共に使用さ
れるセルフローディング式クラウン制御システムを提供
することである。
本発明のもうひとつの目的は、一定位置でクラウン制
御ピストンを位置づけ、かつ、その位置の調節を行うク
ラウン制御機構を提供することである。
本発明のさらにもうひとつの目的は、確実性の高いク
ラウン制御式位置づけシステムを提供することである。
本発明のその他の目的、特徴及び効果は、添付図面に
関連して説明した次の詳細な説明から明らかとなるであ
ろう。
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明の位置制御装置を使用したセルフロー
ディング式クラウン支持型支持ロール及び広巾ニッププ
レスの一部を切除した断面で示す等角投影図であって、
シューブランケットとフェルトの図示は省略されてい
る。
図２は、従来のセルフローディング式クラウン制御シ
ステムの概略横断面図である。
図３は、ニップを形成し位置制御装置を使用した型式
の２個のセルフローディング式クラウン制御ロールの概
略横断面図である。
図４は、セルフローディング式クラウン支持型支持ロ
ールと広巾ニッププレスの概略横断面図であって、シュ
ーブランケットとフェルトの図示は省略されている。
図５は、従来の位置制御液圧システムの詳細横断面図
である。
図６は、別個の制御点を備えた本発明の油圧制御シス
テムの詳細横断面図である。
図７は、図８の７−７線に沿ってとった垂直方向への
調整自在なクラウン支持ピストン制御システムの詳細断
面図である。
図８は図７の８−８線に沿ってとった位置制御システ
ムを上から見た横断面図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
図１〜図８において、同一符号は同一部品を示し、一
本のピストンを有する本発明の広巾ニッププレス（exte
nded nip press）20を、図１に示す。
広巾ニッププレス20は円筒形支持ロール22を有し、こ
の支持ロール22は凹状シュー24と接触して広巾ニップ26
を形成する。このシューのブランケットとそれに関連す
る装置は図示を省略されている。支持ロール22はクラウ
ン支持システム29を有し、このクラウン支持システム29
は、支持ロール22内を伸長しかつその支持ロール22を支
持する固定クロスヘッド30を有する。このクロスヘッド
30は、シリンダ32として知られているピストン室を有
し、このピストン室は、クロスヘッドにニップ26に対面
して下方へ開口するように形成されたチャンネルであ
る。ピストン34は、ニップ26の上方にそこから間隔をお
いて位置し、支持ロール22の内面40へ接近移動し、ま
た、そこから離反移動することできるようにこのシリン
ダ内に配置されている。ピストン34はニップに対向する
面36を有する。図３に示す型式のものと同様に、ニップ
対向面36は流体膜38の上に位置し、この流体膜38によっ
て、ピストン34は大きな摩擦なしに支持ロールの内面40
上に配置される。
広巾ニップ26を形成するシュー24は、下部固定クロス
ヘッド42を含むニップ支持システム31を有する。前記の
支持ロールのクロスヘッド30と同様に、クロスヘッド42
は、ピストンシリンダ44を構成する伸長するチャンネル
を有し、このピストンシリンダ44は、シュー24を支持す
るピストン46を支持する。
図２に示される従来のシステムにおいては、非支持ロ
ール50とクラウン状に支持されたロール22との間にニッ
プ48が形成される。図２に示されるものでは、非支持ロ
ール50は、相手ロール22による負荷によって弾力的にた
わむ。クラウン支持システム28の一部は、支持ロール22
が非支持ロール50になじむように支持ロール22の内面40
に負荷をかけるように作動する。支持ロール22は、セル
フローディング式ロールであっても、非セルフローディ
ング式ロールであってもよい。
図３に示すように、ニップ48の両側に、２個のセルフ
ローディング式クラウン支持システムが使用される場合
には、状態は複雑になる。
図２において、非支持ロール50と支持ロール22は、非
支持ロール50が負荷によりたわむ時、それらの長さ方向
に沿って両者ともにたわみ、ピストン34により支持され
た支持ロール22は、非支持ロール50の変形した形状に一
致する。しかしながら、多くの場合、特に、ロールが例
えば花崗石のようなもろい材料で構成される場合、ニッ
プを形成するために使用される２個のロールには、たわ
みが全く生じないようにするのが望ましい。
互いに対向して位置する２個のセルフローディング式
クラウン制御ロールを使用した解決法は、そのシステム
の平衡状態が不安定であるために、うまくいかなかっ
た。図３の上部支持ロール52が下部支持ロール54に向か
ってピストン34により押圧される場合には、支持ピスト
ン56は上部ロール52と下部ロール54との間に負荷をかけ
ることにより平衡を保つ。しかしながら、ピストンの一
方が他方より少し強く押圧を行なう場合には、片方のピ
ストンが底に達するまでロールはたわみ続ける。これは
非常に困ったことであり、ロール52、54を大きくたわま
せることになる。ピストンが底に達することによって、
ロールはクロスヘッド30にぶち当たり、花崗岩で成るロ
ールの場合、ロール52、54自体を崩壊させる。
そこで、本発明による解決法では、図３に示すよう
な、両ピストンのうち、片方のピストンの位置を制御す
るために位置制御システムを使用することである。本発
明の制御システム29は下部ピストン56に対して採用され
ている。この制御システム29は、クロスヘッド30に開
口、即ち通口58を形成し、そこを通ってシリンダ60から
液体を排出する。この通口はシリンダ60の底部へ向かっ
て位置しているので、ピストン56がシリンダ内で低い位
置にあると、その通口は閉鎖される。ピストン56が逆
に、所望のレベルをこえて上昇すると、液体源62により
供給される流体（hydraulic fluid）通口58を通ってシ
リンダ60から排出される。液体が通口58から排出される
と、ピストン56の移動が妨げられる。
支持ロールを支持するクロスヘッドの長さに沿って複
数のシリンダ及びピストンを安定化させるためにそのよ
うな通口を使用することは、従来より知られている。図
１は、シリンダの端部で通口58によりピストン34のスト
ロークを制御するばかりでなくシリンダ32に対してピス
トン34を傾斜させ、かくして、支持ロール22のクロスマ
シン方向の角度を制御するために、そのようなシステム
がどのように使用されるかを示している。同様に、広巾
ニッププレスシリンダ44に形成された通口66は、シュー
24のクロスマシン方向の角度を制御する。位置制御で
は、通常ロール22とシュー24との両方を支持するために
使用されるものではないことを理解されるべきである。
図１には、図示の目的だけでこの両方のタイプの支持を
示したにすぎない。
図４は、クラウン制御システム28を使用した支持ロー
ル22と接触した状態で広巾ニップシュー24を使用した広
巾ニッププレスを安定化させる目的で、本発明の原理を
適用するために通口66をいかに使用するかを示す。
図５は、通口58の働きを詳細に示すものであって、シ
リンダ60は、ピストンリング68によりピストン56のまわ
りでシールされている。通口58への流入開口70は、ピス
トン56により一部開放されているように図示されている
ので、この状態で、液体は通口58を通って低圧流出区域
72へ流れ始める。
図６は３個の通口76、78、80を使用した改良型の安定
したクラウン支持システム74を示す。通口76、78、80の
各々は、弁82、84、86によってそれぞれ制御される。ピ
ストン56の位置は弁82、84、86を開くことにより制御さ
れる。ピストン56が下部通口76の入口71より高くない位
置に位置するとする。下部弁82を閉鎖すると、ピストン
56はここで自由に上昇することになるが、その動きは、
ピストンの下面64が中間通口78の中間開口73に近い図示
のような位置に位置するまでである。中間弁84を閉鎖す
ると、ピストン56は上部通口80の上部開口75の近くの位
置まで移動する。上部弁86が閉鎖されると、ピストンは
図２に示すシステム28と同じように作動する。
図６に示す位置制御システム74は不連続の調整を行
う。もし、連続調整を必要とする場合やそれが望ましい
場合には、図７及び図８に示すようなピストン制御シス
テム88を使用することができる。この場合、通口90は、
移動自在な導管ピストン92の中心部を伸長する。その導
管ピストン92は、クラウン制御シリンダ60に隣接しそこ
へ開口するシリンダ94内を移動する。その導管ピストン
92は一側に形成されたラック96を有する。クロスヘッド
30内に装着されたピストン歯車98がラック96と噛み合
う。ピニオン歯車98は、図８に最もよく示すように制御
軸100に取付られ、この制御軸100は回転して通口の入口
99を上下移動させる。その入口99が移動すると、図７に
おけるピストン56の最大位置が制御される。
図７に示すラックとピニオン制御システム88は、広巾
ニッププレスのシューを支持するためにも使用すること
ができることは理解されるであろう。
複数の通口をもつシステム74とラックとピニオン通口
をもつシステム88は、個々の円形の液圧ピストンを制御
するために使用することができ、或いは、ロール又は広
巾ニップシューを支持するために使用される一本の長い
直線ピストンを制御するために使用することもできる。
調節自在な通口をもつシステム88は、図示のラック及
びピストン歯車システムに制限されるものではなく、ピ
ストン56に対して通口90とその開口99を位置づけるため
にその他の機械的又は電気的手段を使用することができ
る。
本発明の好ましい実施例の形態では、支持ロール22の
たわみを避けるために、本発明のクラウン制御システム
に応答して、ロールが全体として並進移動できるよう
に、端部支持体は垂直方向へ移動することができるよう
にすることは理解されるであろう。
本発明は、ここに図示かつ記載した部品の構造や配置
に制限されるものではなく、請求の範囲に含まれるよう
な本発明の変形例も包含するものであることは理解され
るであろう。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−81893（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−41486（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−17394（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−217609（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) D21F 3/06 D21F 3/02 F16C 13/00

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１円筒形ロールと固定クロスヘッド上に
    支持されたニップ部材とを備え、前記ニップ部材は第１
    円筒形ロールと同ニップ部材との間で紙ウェブをはさみ
    こんで、それらの間にニップを形成しており、更に、ク
    ロスヘッド（30）に形成されたピストン空所（60）内に
    装着され、ニップへ接近移動し、かつ、離反移動する方
    向へ移動するピストン（56）とを有する製紙機械におい
    て； ピストン空所（60）からクロスヘッド（30）を通って伸
    長する第１通口（76）と； ピストン空所（60）からクロスヘッド（30）を通って伸
    長し第１（76）通口からニップへ向かう方向へ離れて位
    置する第２通口（78）と； 第１通口（76）を選択的に閉鎖するように作用する弁
    （82）と； を備え； 前記第１通口（76）又は第２通口（78）を開放するよう
    にピストン（56）が空所（60）内に位置する時、ピスト
    ン空所（60）へ流入した液体は弁（82）の状態によって
    第１通口（76）又は第２通口（78）を通ってピストン空
    所から流出し、前記ピストン（56）は、ピストン空所
    （60）へ流入する液体の流入に応答して制限された量だ
    けニップ方向へ前進するようになっている； 改良された製紙機械。
  2. 【請求項２】クロスヘッドに形成された複数のピストン
    空所と、そこから伸長する複数のピストンとを備え、各
    ピストン空所には、第１通口（76）と第２通口（78）が
    形成され、さらに、第１通口を選択的に閉鎖する弁（8
    2）を備えた請求の範囲１に記載の製紙機械。
  3. 【請求項３】ピストン空所（60）からクロスヘッド（3
    0）を通って伸長し、第２通口（78）からニップへ向か
    う方向へ離れて位置する少なくとも１個の更なる通口
    （80）と； 第２通口（78）を選択的に閉鎖し、液体を選択的に放出
    させ、これによってピストン（56）は選択された通口
    （76,78,80）によって決定される位置よりさらにニップ
    の方向へ移動することができないようにする第２弁（8
    4）と： を備えた請求の範囲１に記載の製紙機械。
  4. 【請求項４】ニップ部材は、固定クロスヘッド（30）の
    まわりで回転する第２円筒形ロール（54）で成り、同第
    ２円筒形ロール（54）は第１ロール（52）と共にニップ
    （48）を形成している請求の範囲１に記載の製紙機械。
  5. 【請求項５】ニップ部材は、第１ロール（22）と共に広
    巾ニップを形成する凹形シュー（24）である請求の範囲
    １に記載の製紙機械。
  6. 【請求項６】第１円筒形ロール（22）と、固定クロスヘ
    ッド（42）上に支持されたニップ部材（24）であって、
    同ニップ部材は第１円筒形ロール（22）とニップ部材
    （24）との間で紙ウェブをはさみこんでそれらの間にニ
    ップ（26）を形成するニップ部材（24）と、クロスヘッ
    ド（42）に形成されたピストン空所（44）内に装着され
    前記ニップ（26）へ向かう方向と前記ニップ（26）から
    離反する方向へ移動するピストン（46）とを備えた製紙
    機械において； ピストン空所（44）からクロスヘッド（42）を通って伸
    長する第１通口（76）と； ピストン空所（44）からクロスヘッド（42）を通って伸
    長する第２通口（78）とを備え； 前記第２通口（78）はクロスヘッド（42）に沿って第１
    通口（76）から軸方向へ間隔をおいて位置し、ピストン
    空所（44）へ流入する液体は、ピストン（46）によって
    通口が開放される時、ピストン空所（44）から第１通口
    （76）又は第２通口（78）を通って流出し、ピストン
    （46）はピストン空所（44）への液体の流入に応答して
    制限された量だけニップ方向へ前進するので、通口（7
    6,78）の近くに位置するピストン（46）は、それぞれ前
    記通口（76,78）によって決定される位置よりニップ方
    向へ移動することはないようになっている； 改良された製紙機械。
  7. 【請求項７】ニップ部材は固定クロスヘッド（30）のま
    わりで回転する第２円筒形ロール（54）で成り、同第２
    円筒形ロール（54）は第１ロール（52）と共にニップ
    （48）を形成する請求の範囲６に記載の装製紙機械。
  8. 【請求項８】ニップ部材は第１ロールと共に広巾ニップ
    を形成する凹状シュー（24）である請求の範囲６に記載
    の製紙機械。
  9. 【請求項９】第１円筒形ロールと、固定クロスヘッド
    （30）に支持されたニップ部材であって、第１円筒形ロ
    ールとニップ部材との間で紙ウェブに接触してそれらの
    間にニップを形成するニップ部材と、クロスヘッド（3
    0）に形成されたピストン空所（60）内に装着されニッ
    プへ向かって接近移動し、またニップから離反移動する
    ピストン（56）とを有する製紙機械において； クロスヘッド（30）内に位置することが可能であり、ニ
    ップからより遠い位置とより近い位置との間で調節自在
    な可動通口部材（90）を備え、前記通口部材（90）は、
    ピストン空所（60）内の入口開口（99）からピストン空
    所（72）の外部区域まで伸長するチャンネルを形成する
    部分を有し、前記通口部材（90）は、チャンネルの入口
    開口（99）をニップへ向かってピストン（56）の所望の
    最高の高さに選択的に位置づけるように移動自在であ
    る； 改良された製紙機械。
  10. 【請求項１０】クロスヘッド（30）の一部分によって形
    成されるニップ方向へ伸長する空所（94）であって、こ
    のニップ方向へ伸長する空所（94）内を通口部材（９）
    が移動するようになっているニップ方向へ伸長する空所
    （94）と； ニップ方向へ間隔をおいて設けられた歯を備えたラック
    （96）を形成する通口部材（90）の一部分と； クロスヘッド（30）に回転自在に取付けられ、ラック
    （96）と噛み合うピニオン（98）であって、同ピニオン
    （98）の回転によって通口部材（90）の入口開口（99）
    のニップ方向への位置を調節するようになっているピニ
    オン（98）と； を備えた請求の範囲９に記載の製紙機械。
  11. 【請求項１１】ニップ部材は固定クロスヘッド（30）の
    まわりで回転する第２円筒形ロール（54）で成り、同第
    ２円筒形ロール（54）は第１ロール（52）と共にニップ
    （48）を形成する請求の範囲９に記載の製紙機械。
  12. 【請求項１２】第２円筒形ロール（54）は花崗岩で成る
    ロールである請求の範囲11に記載の製紙機械。
  13. 【請求項１３】ニップ部材は、第１ロール（22）と共に
    広巾ニップ（26）を形成する凹状シュー（24）である請
    求の範囲９に記載の製紙機械。
  14. 【請求項１４】第１円筒形ロール（22）は花崗岩製ロー
    ルであるような、請求の範囲９に記載の製紙機械。
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