JP3845415B2 - ソフトカレンダー装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱手段を内蔵した金属ロールと弾性ロールとを対向配置したロール対を備えたソフトカレンダー装置に関し、特に金属ロールの外周面に対向させてロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の外部加熱装置を配置したソフトカレンダー装置に関するものである。

抄紙機による抄造時に、オンマシンで塗工及び高温ソフトカレンダー処理を行うことにより、抄造後に別途にカレンダー処理を行うことなく、生産性良く嵩高性及び光沢性に優れた塗工紙を得ること、及びその際に金属ロールの外周面に対向させてロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の外部加熱装置を配置することで、金属ロールの軸方向の温度プロファイルを精度良く制御し、紙厚や光沢プロファイルに優れた塗工紙を得ることは知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−６１６９１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたソフトカレンダー装置では、金属ロールの外周面に対向して配設される外部加熱装置は、金属ロールにおける弾性ロールの圧接部とは直径方向反対側で、金属ロールの外周面との間に適当な間隔をあけて対向するように設置されている。そのため、調整作業時や保守・点検作業時に金属ロールを移動させて金属ロールと弾性ロールを加圧・分離させようとすると、外部加熱装置と干渉することになり、上記作業の度に外部加熱装置を取り外す必要があり、作業後には調整作業を含めて再び設置し直す必要があるため、大変な作業工数を必要とし、抄紙機の稼働率の低下を来すという問題があった。

また、金属ロールを移動させて加圧力の調整を行ったときには、金属ロールの外周面と外部加熱装置との間の間隙も変化し、その結果外部加熱装置による電磁誘導による加熱状態も変化してしまうため、精度の良い温度プロファイル制御が困難になるという問題もある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、金属ロールを移動させる場合に外部加熱装置との干渉を無くし、調整作業時や保守点検時の作業工数を低減することができるソフトカレンダー装置を提供することを課題とする。

本発明のソフトカレンダー装置は、加熱手段を内蔵した金属ロールと弾性ロールとを対向配置したロール対を１又は複数備え、各ロール対は何れか一方のロールを移動させて他方のロールに向けて加圧可能に構成したソフトカレンダー装置において、金属ロールに内蔵された加熱手段が、分割制御可能な電磁誘導作用により２３０〜５００℃の範囲の所定温度にロール軸方向に分割制御可能に加熱する手段であり、かつ何れか若しくは全てのロール対における金属ロールの外周面に対向させてロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の外部加熱装置を配置し、固定された弾性ロールに対して金属ロールを圧接させるロール対では金属ロールを揺動アームに装着して移動可能に構成し、かつ外部加熱装置をその揺動アームに設置したものである。

この構成によると、揺動アームに金属ロールを装着しかつその揺動アームに外部加熱装置を設置しているので、調整作業時や保守点検作業時に揺動アームを揺動させることで外部加熱装置と干渉することなく金属ロールを移動させることができ、外部加熱装置を取り外すことなく、調整作業や保守点検作業を行うことができるので作業工数を低減することができ、保守点検等に伴う抄紙機の稼働停止時間を短縮して稼働率を向上することができ、また加圧調整のために揺動アームを揺動させて金属ロールを移動させても金属ロールと外部加熱装置の相対的な位置関係は不変であるため、電磁誘導による加熱状態が変化せず、精度の良い温度プロファイル制御を容易に行うことができる。

また、固定された金属ロールに対して揺動アームに装着された弾性ロールを加圧させるロール対では、金属ロールの軸芯位置よりも金属ロールと弾性ロールの圧接部に近い位置に外部加熱装置を設置することで、調整作業時や保守点検作業時に外部加熱装置と干渉することなく金属ロールを移動若しくは取り外すことができ、外部加熱装置を取り外すことなく、調整作業や保守点検作業を行うことができるので作業工数を低減することができ、保守点検等に伴う抄紙機の稼働停止時間を短縮して稼働率を向上することができる。

また、加熱手段を内蔵した金属ロールと弾性ロールとを対向配置したロール対を１又は複数備え、各ロール対は何れか一方のロールを移動させて他方のロールに向けて加圧可能に構成したソフトカレンダー装置において、金属ロールに内蔵された加熱手段が、分割制御可能な電磁誘導作用により２３０〜５００℃の範囲の所定温度にロール軸方向に分割制御可能に加熱する手段であり、かつ何れか若しくは全てのロール対における金属ロールの外周面に対向させてロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の外部加熱装置を配置し、金属ロールの軸芯位置よりも金属ロールと弾性ロールの圧接部に近い位置に外部加熱装置を設置しても、同様の効果を奏する。

本発明によれば、揺動アームに金属ロールを装着しかつその揺動アームに外部加熱装置を設置したので、調整作業時や保守点検作業時に揺動アームを揺動させることで外部加熱装置を取り外すことなく金属ロールを移動させることができ、調整や保守点検時の作業工数を低減して抄紙機の稼働率を向上することができる。

以下、本発明のソフトカレンダー装置の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１において、１は、金属ロール３と弾性ロール４の組み合わせから成る２段（２ニップ）のロール対２Ａ、２Ｂを配設したソフトカレンダー装置である。通紙経路Ｐの上手側のロール対２Ａでは、金属ロール３が通紙経路Ｐの上部に固定して設置され、弾性ロール４が通紙経路Ｐの下部から金属ロール３に向けて圧接させるように移動可能に配設されている。一方、通紙Ｐの下手側のロール対２Ｂでは、弾性ロール４が通紙経路Ｐの上部に固定して設置され、金属ロール３が通紙経路Ｐの下部から弾性ロール４に向けて圧接させるように移動可能に配設されている。

５は、ソフトカレンダー装置１の支持フレームで、その通紙経路Ｐの上手側の側部における上部には、ロール対２Ａの金属ロール３を支持する支承ブロック６が装着固定され、下部には、弾性ロール４を先端部に装着した揺動アーム７が支軸８回りに上下揺動自在に装着され、かつその先端部と支持フレーム５の基端部との間にシリンダ装置９が介装され、揺動アーム７を介して弾性ロール４を上下移動可能及び弾性ロール４を金属ロール３に向けて所定の加圧力で加圧可能に構成されている。

支持フレーム５の通紙経路Ｐの下手側の側部における上部には、ロール対２Ｂの弾性ロール４を支持する支承ブロック１０が装着固定され、下部には、金属ロール３を先端部に装着した揺動アーム１１が支軸１２回りに上下揺動自在に装着され、かつその先端部と支持フレーム５の基端部との間にシリンダ装置１３が介装され、揺動アーム１１を介して金属ロール３を上下移動可能及び金属ロール３を弾性ロール４に向けて所定の加圧力で加圧可能に構成されている。

１４、１５、１６は、ロール対２Ａの上手側と下手側、及びロール対２Ｂの上手側でそれぞれ通紙経路Ｐを規制するために配設されたガイドローラである。また、ロール対２Ａ、２Ｂの各々の金属ロール３と弾性ロール４の周囲には、ロール外周面に付着した付着物を掻き取るドクターブレード１７と、外周面に向けて冷却風を吹き付けて冷却により温度プロファイルの制御を行う冷却ノズル１８が適宜に配設されている。

そして、ロール対２Ａにおいては、固定の金属ロール３の軸芯位置よりも金属ロール３と弾性ロール４の圧接部に近い位置で、金属ロール３の外周面に対向させてロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の外部加熱装置１９が配設されている。また、ロール対２Ｂにおいては、金属ロール３が装着されている揺動アーム１１に対して、外部加熱装置１９が金属ロール３の外周面に対向するように設置されている。

金属ロール３は、図２に示すように、ロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の内部加熱装置２１を内蔵している。即ち、金属ロール３の外周部の回転駆動可能なシェル２０の内部の非回転部に、鉄心２２を設けるとともにその周囲に誘導コイル２３を設け、交流電源２４から誘導コイル２３に交流電流を流すことで、誘導コイル２３に磁束を発生させ、外側のシェル２０の内側に誘導電流を誘起させ、その抵抗熱によってシェル２０を自己発熱させるように構成されている。誘導コイル２３は、ロール軸方向に複数に分割され、シェル２０に設けた温度センサ２５からの温度信号に基づいて対応する誘導コイル２３に流す電流を制御することで、シェル２０のロール軸方向の、特に表面の温度制御を高精度に行えるように構成されている。

また、シェル２０の内部にはロール軸方向に延びるジャケット路２６が、周方向に間隔をおいて多数（例えば、数１０本〜９０本程度）設けてこれらを相互に連通させ、その内部に熱媒体を封入することで、シェル２０の自己発熱による熱を吸収し、その熱をシェル２０の表面の全面に均一に伝達させるように構成されている。

外部加熱装置１９は、ワークコイル２７に対して交流電源２８からの交流電流（例えば３〜２０ｋＨｚの高周波）を流し、シェル２０の表面部に向けて磁界２９を発生させ、シェル２０の表面部に渦電流を発生させ、自己発熱させるように構成されている。ワークコイル２７とシェル２０の外周面との間の離間距離は、２〜２０ｍｍ、特に２〜５ｍｍ程度が望ましい。

また、図３（ａ）に示すように、ワークコイル２７の単位ワークコイル３０はシェル２０の軸芯に対して交差するように斜め配置されている。こうすることで、加熱プロファイル３１が、図３（ｂ）に示すように、各単位ワークコイル３０毎に分断されることなく、均一化することができる。なお、各単位ワークコイル３０による制御ゾーンピッチは、７５〜１５０ｍｍ程度であり、ゾーン当たりの定格電流は４〜２０ｋＷ程度である。このような外部加熱装置１９の具体例としては、ハネウエル株式会社製の「Ｃａｌｃｏｉｌ ＣＷ」などが好適に適用することができる。

弾性ロール４は、耐熱性に優れた変性ウレタン系、エポキシ系、ポリエーテル系等のプラスチックから成り、その硬度はショアＤ硬度で８５〜９７、特に８５〜９４程度が望ましい。また、金属ロール３と弾性ロール４のニップ圧としては、１２５〜３５０ＫＮ／ｍ程度に設定調整される。

以上の構成によれば、金属ロール３に内蔵した電磁誘導方式の内部加熱装置２１によって金属ロール３の表面温度を２３０〜５００℃、好適には２５０〜３８０℃、特に望ましくは３００〜３８０℃の範囲の所定温度に加熱することができ、特にジャケット路２６との併用によりロール軸方向により均一に加熱することができる。

しかし、金属ロール３の表面温度をこのように高温化するのに伴って、金属ロール３のシェル２０に厚み方向の応力が発生し、ロールプロファイルが崩れ勝ちとなって紙厚プロファイルの制御性が低下する。また、内部加熱装置２１のみによる加熱では、温度応答性が悪く、それを原因としてロール軸方向の温度応答性が悪化し、温度制御性が悪化することで歩留り低下の原因にもなる。

このような問題に対して、ロール軸方向に分割制御可能な外部加熱装置１９を金属ロール３の外周面に対向して配設し、金属ロール３の外周面を電磁誘導方式で加熱制御するようにしているので、金属ロール３をそのロール軸方向に所望の温度プロファイルが得られるように加熱制御することができる。

かくして、金属ロール３の表面温度を５００℃以下の範囲内の所定温度に精度良く、かつロール軸方向にも所定の温度プロファイルを有するように温度制御することができる。その結果、１５００ｍ／分を超えるような高速操業下においても、１２５〜３５０ＫＮ／ｍ程度の低ニップ圧で、ソフトカレンダー処理を行うことができ、オンマシンのソフトカレンダー装置１にて嵩高性と光沢性を有する塗工紙を製造することができる。

しかも、固定された金属ロール３に対して揺動アーム７に装着された弾性ロール４を加圧させるロール対２Ａでは、金属ロール３の軸芯位置よりも金属ロール３と弾性ロール４の圧接部に近い位置に外部加熱装置１９を設置しているので、調整作業時や保守点検作業時に外部加熱装置１９と干渉することなく金属ロール３を移動若しくは取り外すことができ、外部加熱装置１９を取り外すことなく、調整作業や保守点検作業を行うことができるので作業工数を低減することができ、保守点検等に伴う抄紙機の稼働停止時間を短縮して稼働率を向上することができる。

また、ロール対２Ｂにおいては、揺動アーム１１に金属ロール３を装着しかつその揺動アーム１１に外部加熱装置１９を設置しているので、調整作業時や保守点検作業時に揺動アーム１１を揺動させることで外部加熱装置１９と干渉することなく金属ロール３を移動させることができる。よって、外部加熱装置１９を取り外すことなく、調整作業や保守点検作業を行うことができ、したがって作業工数を低減することができ、保守点検等に伴う抄紙機の稼働停止時間を短縮して稼働率を向上することができる。

また、加圧調整のために揺動アーム１１を揺動させて金属ロール３を移動させても金属ロール３と外部加熱装置１９の相対的な位置関係は不変であるため、電磁誘導による加熱状態が変化せず、精度の良い温度プロファイル制御を容易に行うことができる。

本発明のソフトカレンダー装置は、揺動アーム１１に金属ロール３を装着しかつその揺動アーム１１に外部加熱装置１９を設置しているので、調整作業や保守点検作業時に揺動アーム１１を揺動させることで外部加熱装置１９を取り外すことなく金属ロール３を移動させることができ、調整作業や保守点検作業の作業工数を低減できるので、各種抄紙機においてオンマシンで配設されるソフトカレンダー装置に有用である。

本発明の一実施形態のソフトカレンダー装置の概略構成を示す縦断正面図である。 同実施形態の金属ロールにおける内部加熱装置及び外部加熱装置の概略構成を示す横断面図である。 同実施形態の外部加熱装置におけるコイル配設状態の説明図である。

符号の説明

１ ソフトカレンダー装置
２Ａ ロール対
２Ｂ ロール対
３ 金属ロール
４ 弾性ロール
７ 揺動アーム
１１ 揺動アーム
１９ 外部加熱装置
２１ 内部加熱装置

Claims (3)

1. 加熱手段を内蔵した金属ロールと弾性ロールとを対向配置したロール対を１又は複数備え、各ロール対は何れか一方のロールを移動させて他方のロールに向けて加圧可能に構成したソフトカレンダー装置において、金属ロールに内蔵された加熱手段が、分割制御可能な電磁誘導作用により２３０〜５００℃の範囲の所定温度にロール軸方向に分割制御可能に加熱する手段であり、かつ何れか若しくは全てのロール対における金属ロールの外周面に対向させてロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の外部加熱装置を配置し、固定された弾性ロールに対して金属ロールを圧接させるロール対では金属ロールを揺動アームに装着して移動可能に構成し、かつ外部加熱装置をその揺動アームに設置したことを特徴とするソフトカレンダー装置。
2. 固定された金属ロールに対して揺動アームに装着された弾性ロールを加圧させるロール対では、金属ロールの軸芯位置よりも金属ロールと弾性ロールの圧接部に近い位置に外部加熱装置を設置したことを特徴とする請求項１記載のソフトカレンダー装置。
3. 加熱手段を内蔵した金属ロールと弾性ロールとを対向配置したロール対を１又は複数備え、各ロール対は何れか一方のロールを移動させて他方のロールに向けて加圧可能に構成したソフトカレンダー装置において、金属ロールに内蔵された加熱手段が、分割制御可能な電磁誘導作用により２３０〜５００℃の範囲の所定温度にロール軸方向に分割制御可能に加熱する手段であり、かつ何れか若しくは全てのロール対における金属ロールの外周面に対向させてロール軸方向に分割制御可能な電磁誘導方式の外部加熱装置を配置し、金属ロールの軸芯位置よりも金属ロールと弾性ロールの圧接部に近い位置に外部加熱装置を設置したことを特徴とするソフトカレンダー装置。

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