JP3990686B2 - 帯材を折り目なしにガイドするためのエキスパンダロール装置 - Google Patents

Description

本発明は、閉じられた室において、帯材を折り目なしにガイドするためのエキスパンダロール装置（幅出し機）であって、２つの定置の支持体が設けられており、これらの支持体は中央平面の領域で互いに鈍角をなして配向されており、これらの支持体上に中央平面の両側で回転可能に転がり軸受に配置されたロールが設けられており、該ロールは、外周線を有した円錐台形状の表面を有しており、前記ロールは支持体を中心とした回転の際に、上記の外周線が互いに整合する位置を通る形式のものに関する。

先行技術と本発明を良好に理解するために、回転体の周面は、それが円筒状であれ、円錐状であれ、その他の成形された回転体であれ、いずれも無数の外周線を有していることを明言しておく。後述する例として選択された直線状の外周線Ｍ１，Ｍ２は、外周線の例として選択されて規定された位置であり、共通の直線上に位置していてい、互いに整合して、回転時に相前後して全ての外周線によって通過される。

米国特許第３６６６０４９号明細書によって、帯材のためのエキスパンダロール装置が公知である。この公知の装置では、定置の曲管に、転がり軸受によって、軸方向で互いに間隔をおいて位置する円筒状の一列のスリーブが支承されている。これらのスリーブは、さらにフレキシブルなチューブによって取り囲まれている。このチューブはスリーブ間のシールのためにも作用する。曲管の曲率により各スリーブは固有の回転軸線を有している。このことは、スリーブの不動の基準点に関して、スリーブ間の間隔は回転時に周期的に変化し、これにより少なからず曲がり作用がチューブ内で生じる。このチューブは、摩擦力を発生させながらスリーブ上で位置的に摺動する傾向もある。ロールの駆動がそれぞれ帯材によって行われるので、この帯材で著しい引張緊張が生じる。従って、上述したように、繊維、フェルト等から成る耐引張性の帯材の使用に限定される。チューブの全ての表面エレメントは同じ回転数で回転するので、幅出し（エキスパンディング）の際には、ロール上の帯材の部分は、消耗される周方向および長手方向の摺動をしなければならない。この明細書はさらに、主として、オイルミストによる軸受の潤滑にも関する。オイルミストは軸受間の中間室へと噴霧される。しかしながら個々の部分とその組み付けは、手間がかかり、分解と保守の目的でチューブを抜き取らなければならない。

ドイツ連邦共和国特許第２７２５３３１号明細書により、類似の形式の帯材のためのバナナ状のエキスパンダロール装置が公知である。この公知の装置は選択的に、ゴムまたはプラスチック製の外周ジャケットを有してまたは有さずに形成することができる。各スリーブは、一方の端部でしか転がり軸受によって曲管上に支承されておらず、他端部ではそれぞれ隣接して配置されたスリーブに、弾性的な連結スリーブを介して結合されている。これにより全てのスリーブが同じ回転数及び周速度で回転する。この明細書も主として、軸受間の中間室に噴霧されるイルミストによる軸受の潤滑に関する。しかしながら個別部分とその組み付けは手間がかかり、分解および保守整備のために、場合によっては外周ジャケットを引き抜き、スリーブを弾性的な連結スリーブから分離しなければならない。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６１３４９４号明細書により、同様の帯材のためのバナナ状のエキスパンダロール装置が公知である。しかしながらこの公知のものでは、転がり軸受の温度が監視されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７３３４４８号明細書により、同様の帯材のためのバナナ状のエキスパンダロール装置が公知である。この公知の装置では、個々のスリーブの転がり軸受が、供給導管及び排出導管を介して常にオイルによって潤滑されている。ドイツ連邦共和国特許第３９１９４１５号明細書も、このようなロールへの再注油に関する。

全ての「バナナ型ロール」の主な欠点は、表面全体が、それが弾性的な材料から成るチューブまたは外周ジャケットであれ、金属的な管区分から成る円筒状のスリーブであれ、どこにもまっすぐな外周線を有しておらず、または形成していないことである。即ち、帯材の進入側にも導出側にもまっすぐな外周線は形成されていない。さらに、外周ジャケットまたはスリーブの傾斜は、エキスパンダロール装置の両端部の方向で増加し、これにより、帯材縁部の、不可逆的なねじれの危険が生じる。

欧州特許第０４７０３３１号明細書によりとりわけ、製造及び組み付けを簡単にするために、選択的な２つのエキスパンダロール装置が公知である。一方は、スリーブもしくは外側ブシュのための円弧状の支持体を、他方はこのための直線状の支持体を有している。円弧状の支持体では転がり軸受は直接的にこの支持体に支承されていて、直線的な支持体では、その外面が、支持体軸線に対して鋭角をなす円筒延長部を備えた内側ブシュを介在してこの支持体に支承されている。この場合、全ての内側ブシュの同様に向けられた角度位置では、２つの個所で直線的な外周線が形成されているが、これに対して横方向で見ると、帯材が密着する鋸歯状の表面形状が生じている。これにより、敏感なウエブ材料には、幅出し（エキスパンド処理）によりもはや補償できない跡が残ってしまう。

欧州特許第０５２７２９１号明細書により、直線的な支持体を備えたエキスパンダロールが公知である。この支持体には、円筒状の外周面を備えた複数のプレート状のブシュまたはロールが配置されている。これらのロールのうち真ん中のロールだけが、支持体の軸線に対して正確に垂直に位置していて、他の全てのロールは、これに対して鋭角をなしてグループごとに鏡面対称的に調節可能である。しかしながらこの構成と組み付けとは、多くの旋回軸線及び所属の調節機構のため手間がかかるものである。

上位概念の形式のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０１０８９号明細書により、帯材のためのエキスパンダ装置を２つの円錐台形体から形成することが公知である。この円錐台形体の最も小さな直径は互いに向かい合って位置していて、これらのそれぞれ一方の外周線が、他方の円錐台形体の外周線に整合している。帯材の縁部が、円錐台形の肉厚の端部上に乗り上げる際に、この帯材はストレッチされ、この外周線から帯材が接線方向に引き出される。今やこのような円錐台形は、その全長で同じ回転数もしくは角速度であるが、同じ周速度ではない。従って、縁部を例外として帯材が摩耗されながらもしくはスリップと共に円錐台形の外周線から引き抜かれる。この速度差は、例えば薄いプラスチックシートのような敏感なウエブの引き抜きの際に、修正することのできない引っ掻き傷を形成する恐れがある。さらなる欠点は、支持体の互いに向けられた端部が、互いに大きな間隔を置いていることにある。即ち、互いに結合されておらず、このことは空間形状の安定性とガイド特性に不都合に作用する。
米国特許第３６６６０４９号明細書 ドイツ連邦共和国特許第２７２５３３１号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６１３４９４号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７３３４４８号明細書 ドイツ連邦共和国特許第３９１９４１５号明細書 欧州特許第０４７０３３１号明細書 欧州特許第０５２７２９１号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０１０８９号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた形式のエキスパンダロール装置を改良して、帯材の引き抜きの際に上述した速度差を、極めて簡単なエキスパンダロール装置の構成にも関わらず最小にし、帯材上に引っ掻き傷が形成されないようにし、または少なくとも問題ない程度にし、ガイド精度と可動性を改善することにある。

この課題を解決するために本発明の構成では、ロールが中央平面の両側で、それぞれ少なくとも２つの互いに独立して回転可能なロール区分から成っていて、ロール区分の表面が段差なしに互いに整列されて、これらのロール区分が転がり軸受を介して両支持体上にグループをなして支承されているようにした。

このような構造的な手段により、上記課題は完全に解決される。即ち、帯材を引き出す際の上記の速度差は、エキスパンダロール装置の極めて簡単な構成にも関わらず最小にされる。帯材の引っ掻き傷の形成は生じないか、少なくとも問題とならない程度となる。ガイド精度と可動性は改善される。特に、巻き全体にわたって伝わる恐れのある初期の折り目の形成の傾向は効果的に回避される。このことは、例えばプラスチックシートの形状の薄い帯材では特に有利である。

エキスパンダロール装置は、通常、少なくとも１つの処理ステーションもしくは被覆ステーション、特に被覆ロールに前置されている。この被覆ロールは単数または複数の帯材を、少なくとも１つの処理ステーションもしくは被覆ステーションを通して搬送する、
この場合、本発明のさらなる一連の構成は、それが個別であっても、組み合わされていても特に有利である。

−閉じられた室は、処理ステーションが、帯材のための被覆ステーションである場合は特に、帯材のための少なくとも１つの処理ステーションを備えた真空室である。

−各ロール区分の各グループが、少なくとも４つのロール区分から成っている。

−支持体に、長手方向孔と半径方向孔とが設けられていて、これらの孔を通って、オイルを含有したガスが、２つの転がり軸受の間に導入可能である。

−支持体が中空シリンダとして形成されている。

−両支持体が中央平面の領域で連結部分によって互いに結合されている。

−連結部分が、２つの扁平な側面を備えたリングフランジを有しており、これらの側面が鋭角をなして相対峙していて、これらの側面から２つのねじ山付き管片が垂直方向に突出しており、このねじ山付き管片に支持体がねじ込まれている。

−連結部分が、支持体における長手方向孔の接続のための貫通孔を有している。

−支持体に設けられた孔が、潤滑剤源に接続されており、この潤滑剤源によって、供給ガスに潤滑剤を添加することができる。

−中央平面の両側に配置された、ロール区分のグループの表面が、それぞれ共通の円錐台形面に位置している。

−個々のロール区分の表面が軽金属から成っている。

−個々のロール区分の表面が周面で、軸方向で０．０５〜１ｍｍの間隔を有している。

−支持体の軸線が、０．１〜２°の角度を成して互いに整列されている。

−転がり軸受がスペーサリングによって所定の間隔をおいて保持されていて、ロール区分が、それぞれ２つの転がり軸受の外レースの間の内側フランジによって所定の距離をおいて保持されている。

−２つの平行な室壁の間にエキスパンダロール装置が保持されている。

本発明は、真空下で運転され、真空室で、中間室で軸受け支持体に保持されている転がり軸受を備えたガイドローラを有したエキスパンダロール装置を運転する方法に関する。

ガイドローラとその軸受けの内部の汚れを回避するために、真空室が溢流する前にガスを単数または複数の中間室に導入し、このガスによって、埃と粒子の集合体から成る固体を中間室から吹き出し、中間室へのこのような固体の侵入を防止する。

転がり軸受が内レースと外レースとを有しているならば、ガスが、真空室の全溢流過程中にローラ内部を通って供給される場合に特に、ガスが内レースと外レースとの間のリングギャップを通って吹き出されると特に有利である。

次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。

図１には、エキスパンダロール装置１が示されている。このエキスパンダロール装置１は、２つの保持手段２，３によって、真空室（詳しくは図示せず）の互いに平行に延びる２つの垂直の室壁４，５の内面に保持されている。ロール装置の温度変化及び／又は圧力変化により、室壁４，５で生じる位置調整は、スライドガイド６によって補償される。

エキスパンダロール装置１は、２つの管状の支持体７，８を備えており、これらの支持体７，８は、壁から遠い端部で中央平面Ｅ−Ｅにおいて連結部分９によって位置固定されて互いに結合されている。これらの支持体７，８には、回転対称的な表面１２ａを有するそれぞれ７つのロール区分１２から成る２つのグループ１０，１１が支承されている。表面１２ａは、円形・円錐台形面として形成されていて、段差なしに互いに接して並んでいる。これらカバー面のそれぞれ小さい円周の方は、各グループ１０，１１において中央平面Ｅ−Ｅの方に向けられていて、ベース面のそれぞれ大きい円周の方は、各グループ１０，１１において室壁４，５の方に向けられている。図１で最も上方に示されている外周線Ｍ１，Ｍ２は、直線状に整列していて、帯材１３のための共通の引き込み線Ｌ（図３参照）を形成している。これは両グループ１０，１１の軸線Ａ１，Ａ２が、例えば０．８°の鋭角を成して相対峙していることを前提としている。

支持体７，８は同心的な長手方向孔１４，１５を有している。これらの長手方向孔１４，１５から半径方向孔１６が個々の転がり軸受へと通じている。このことは図２において、ロール区分１２の右側のグループ１１においてしか詳しく図示されていないが、左側のグループ１０も同様である。右側の長手方向孔１５は、同様に中空の管部材１７に通じている。この管部材１７は側方の接続部分１７ａを有している。これに関しては以下に説明する。

壁交換の目的で、真空室は周囲圧力に流れる。このことは時間節約のために溢流弁によって大きな横断面で行われる。この弁に埃フィルタが配属されていたとしても、強い空気流により、どこかに沈着していた埃が巻き上げられる。この埃は、エキスパンダロール装置１に侵入し、軸受をロックする傾向にある。従って、エキスパンダロール装置１の頻繁な分解とクリーニングが必要である。帯材を亜鉛によって被覆する際に生じる亜鉛末の形成は特に危険である。亜鉛末は酸素と共に酸化亜鉛を形成し、これは軸受や隙間に沈着する。

本発明によりこれを防ぐことができる。静止段階前に、即ち、通風の開始前および真空室の開放前に周囲の空気１８が、フィルタ１９と潤滑剤源２０（例えばオイル霧化器）と調節または調量弁２１と導管２２とを介して接続部分１７ａに僅かな量、供給される。これは、次の帯材処理サイクルに十分な量である。このオイルミストのための流れ経路の１つが図２に線２３で示されている。この場合、圧力と調量とは、オイルの少なくとも大部分が転がり軸受に残されるように規定されている。

このことは、室の溢流中にエキスパンダロール装置１に供給される空気が、埃やその他の粒子のエキスパンダロール装置１への侵入を回避するという付加的な利点を有している。この場合、潤滑剤の追加は遮断することもでき、または潤滑剤源を迂回することもできる。

これまでの符号を使用した図２により以下のようなことが明らかである。連結部分９は、２つの扁平な側面９ｂ，９ｃを備えたリングフランジ９ａから成っている。側面９ｂ，９ｃからは、垂線方向でそれぞれ１つのねじ山付き管片９ｄ，９ｅが突出している。この側面９ｂ，９ｃは、軸線Ａ１，Ａ２と同様に例えば０．８°の同じ鋭角をなして相対峙している。ねじ山付き管片９ｄ，９ｅには管状の支持体７，８が、側面９ｂ，９ｃに当接するまでねじ込まれている。これにより、連結部分９と支持体７，８とから成る構成群は、ロール区分の両グループ１０，１１と、外周線Ｍ１，Ｍ２ の直線的な整列のために、位置固定された不撓性の支持ユニットを形成する。連結部分９は、長手方向孔１４，１５の接続のための貫通孔９ｆを有している。

連結部分９と支持体７，８とから成る上述の構成群には両端部から、転がり軸受２４が被せ嵌められ、ナット２７，２８（図１参照）によって互いに緊締される。転がり軸受２４は、内レース２４ａと外レース２４ｂと、孔が設けられた外径の小さなスペーサリング２５と、孔が設けられていない外径の大きなスペーサリング２６とを備えている。それぞれ２つの転がり軸受２４には、ロール区分１２が摺動不能に支承されていて、即ちそれぞれ半径方向内方に向けられた内側フランジ１２ｂによって支承されている。この内側フランジ１２ｂは、側方で転がり軸受２４の外レース２４ｂに当接している。スペーサリング２６の内径を除いて、スペーサリング２６の側壁は外方で、段状に後退されていて、外径は、外レース２４ｂの外径よりも小さい。これにより、停止したスペーサリング２６の外周では、隣接する回転構成部分、特にロール区分１２との接触はあり得ない。

軸方向の寸法はこの場合、ロール区分１２の間に、例えば０．２ｍｍのギャップ幅ｓを有する環状ギャップ２９が形成されるようになっている。これにより個々のロール区分１２の間の相対回動運動が可能にされる。連結部分９の領域における両グループ１０，１１の互いに直接的に隣接する両ロール区分１２の、互いに向かい合って位置する仮想基準点に関して、この基準点は、連結部分９の領域におけるギャップ３０の幅が、回転時に例えば周期的に０．８９ｍｍ（図２下参照）と１．５３ｍｍ（図２上参照）との間で変動するように動く。外周線Ｍ１，Ｍ２の直線的な整列は、ロール区分１２の回転時に変化しない。この場合、重要であるのは、ブリッジ状の構成形式により、外周線Ｍ１，Ｍ２の領域におけるロール区分１２の周速度は連結部分９の両側で同じであることである。

両グループ１０，１１のロール区分１２は、運転中に、連結部分９と支持体７，８とから成る構成群のブリッジ形成により、完全に同じ周速度で回転する。これにより円錐状のロール区分１２上での周方向の帯材の滑り運動および摩擦運動は最小限にされる。このような局部的な滑り運動及び摩擦運動は、エキスパンダロール装置１の長手方向ユニットにおけるロール区分１２の数が増加すると減少する。

ロール区分１２とその転がり軸受２４およびスペーサリング２５，２６が整列して配置されていることにより、支持体７，８に対して、それぞれ１つの一貫した中間室３４が形成される。この中間室３４は、供給ガスによって自由に通風され、空間として保たれる。

図３には、図１及び図２のエキスパンダロール装置１を介して行われる帯材ガイドの種々様々な可能性が示されている。個々のロール区分１２の基本円が示されていて、これらのロール区分の、直線的に互いに整合する外周線Ｍ１，Ｍ２は共通の線Ｌ上に位置している。この共通の線Ｌは、図平面に対して垂直に延びているので、この図では１つの点でしか示されていない。この直線Ｌからは帯材１３が矢印３１の方向で引き抜かれる。巻き付け角度は０〜１８０°の間で可変であって、幅出しの程度に影響を与えることができる。帯材１３が、これに対して平行な矢印３２の方向で供給されると最大の幅出しが行われる。幅出しの中間値は供給の際に直角で、即ち矢印３３の方向で得られる。

真空室の２つの側壁の間に配置されているエキスパンダロール装置の軸方向断面図である 図１の枠ＩＩ内の区分を拡大して示した図である 図１及び図２のエキスパンダロール装置を介して行う帯材ガイドの種々の可能性を示した図である

符号の説明

１ エキスパンダロール装置、 ２，３ 保持体、 ４，５ 室壁、 ６ スライドガイド、 ７，８ 支持体、 ９ 連結部分、 ９ａ リングフランジ、 ９ｂ，９ｃ 側面、 ９ｄ，９ｅ ねじ山付き管片、 ９ｆ 貫通孔、 １０，１１ グループ、 １２ ロール区分、 １２ａ 表面、 １２ｂ 内側フランジ、 １３ 帯材、 １４，１５ 長手方向孔、 １６ 孔、 １７ 管部材、 １７ａ 接続部分、 １８ 周囲の空気、 １９ フィルタ、 ２０ 潤滑剤源、 ２１ 調節または調量弁、 ２２ 導管、 ２３ 線、 ２４ 転がり軸受、 ２４ａ 内レース、 ２４ｂ 外レース、 ２５，２６ スペーサリング、 ２７，２８ ナット、 ２９ 環状ギャップ、 ３０ ギャップ、 ３１，３２，３３ 矢印、 ３４ 中間室、 Ａ１，Ａ２ 軸線、 Ｅ−Ｅ 中央平面、 Ｌ 引き込み線、 Ｍ１，Ｍ２ 外周線、 ｓ ギャップ幅

Claims (16)

1. 閉じられた室において、帯材（１３）を折り目なしにガイドするためのエキスパンダロール装置であって、２つの定置の円筒状の支持体（７，８）が設けられており、これらの支持体は中央平面（Ｅ−Ｅ）の領域で互いに鈍角をなして連結部分によって接続されており、これらの支持体（７，８）上に中央平面（Ｅ−Ｅ）の両側で回転可能に転がり軸受（２４）に配置された複数のロールが設けられており、該ロールは、外周線（Ｍ１，Ｍ２）を有した円錐台形状の表面（１２ａ）を有しており、前記ロールは支持体（７，８）を中心とした回転の際に、上記の外周線（Ｍ１，Ｍ２）が互いに整合する位置を通り、ロールの表面は段差なしに互いに整列されていて、これらのロールが転がり軸受（２４）を介して両支持体（７，８）上にグループ（１０，１１）をなして支承されている形式のものにおいて、
   ロールが中央平面（Ｅ−Ｅ）の両側で、それぞれ少なくとも２つのロール区分を有しており、該ロール区分の各グループの表面（１２ａ）が１つの共通の円錐台形の表面に位置しており、各ロール区分が互いに独立して回転可能であることを特徴とする、帯材を折り目なしにガイドするためのエキスパンダロール装置。
2. 前記閉じられた室が、帯材（１３）のための少なくとも１つの処理ステーションを備えた真空室である、請求項１記載のエキスパンダロール装置。
3. 処理ステーションが、帯材（１３）のための被覆ステーションである、請求項２記載のエキスパンダロール装置。
4. 複数のロール区分（１２）から成る各グループ（１０，１１）が、少なくとも４つのロール区分（１２）から成っている、請求項１記載のエキスパンダロール装置。
5. 支持体（７，８）に、長手方向孔（１４，１５）と半径方向孔（１６）とが設けられていて、これらの孔を通って、オイルを含有したガスが、それぞれ２つの転がり軸受（２４）の間に導入可能である、請求項１記載のエキスパンダロール装置。
6. 支持体（７，８）が中空シリンダとして形成されている、請求項１記載のエキスパンダロール装置。
7. 両支持体（７，８）が中央平面（Ｅ−Ｅ）の領域で連結部分（９）によって互いに結合されている、請求項１記載のエキスパンダロール装置。
8. 連結部分（９）が、２つの扁平な側面（９ｂ，９ｃ）を有したリングフランジ（９ａ）を有していて、これら２つの側面が鋭角をなして相対峙していて、これら２つの側面から２つのねじ山付き管片（９ｄ，９ｅ）が垂直方向で突出していて、このねじ山付き管片上に支持体（７，８）がねじ込まれている、請求項７記載のエキスパンダロール装置。
9. 連結部分（９）が、支持体（７，８）に設けられた長手方向孔（１４，１５）の接続のための貫通孔（９ｆ）を有している、請求項７記載のエキスパンダロール装置。
10. 支持体（７，８）に設けられた孔（１４，１５，１６）が潤滑剤源（２０）に接続されていて、該潤滑剤源（２０）によって、供給ガスに潤滑剤を添加することができる、請求項１から９までのいずれか１項記載のエキスパンダロール装置。
11. 中央平面（Ｅ−Ｅ）の両側に配置された、ロール区分（１２）から成るグループ（１０，１１）の表面（１２ａ）が、それぞれ１つの共通の円錐台形面に位置している、請求項１記載のエキスパンダロール装置。
12. 個々のロール区分（１２）の表面が軽金属から成っている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のエキスパンダロール装置。
13. 個々のロール区分（１２）の表面が、周面に軸線方向で、０．０５〜１ｍｍの間隔を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のエキスパンダロール装置。
14. 支持体（７，８）の軸線（Ａ１，Ａ２）が、０．１〜２°の角度をなして互いに整列されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のエキスパンダロール装置。
15. 転がり軸受（２４）がスペーサリング（２５，２６）によって所定の間隔をおいて保持されていて、ロール区分（１２）が、それぞれ２つの転がり軸受（２４）の外レースの間の内側フランジ（１２ｂ）によって所定の距離をおいて保持されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のエキスパンダロール装置。
16. エキスパンダロール装置（１）が２つの平行な室壁（４，５）の間に保持されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載のエキスパンダロール装置。

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