JP4448126B2 - 複合材料構造の処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合材料構造の処理装置に関する。処理装置は、移動面に関連して位置付けられるよう設計されている。処理装置は、移動面の近傍に配置されたフレームと、本質的に完全な部材として複合材料で形成され、且つ、フレームに接続されたブレードホルダと、ブレードホルダに適合され、且つ、ブレードホルダを移動することによって、移動面と接触して位置付けられるよう構成された端部を備えたブレードと、ブレードホルダに適合され、且つ、一端がブレードホルダに位置付けられるのに対し、他端がブレードホルダよりも端部により近接して延びる別個の支持ブレードとを含む。

本処理装置において、全体的に複合材料で製造されるブレードホルダは短い期間だけ使用されてきた。抄紙機に位置付けられた１つの既知のブレードホルダはアーム部を有し、ブレードホルダは、アーム部によって、ビームによって形成されたフレームに取り付けられる。アーム部はクランプ部と共に延出され、それはブレードのための間隙に嵌入される。複合材料構造のブレードホルダは、従来的な金属ブレードホルダに比べ、軽量であり且つ耐久性がある。例えば、強化繊維を配置することによって、ブレードホルダは表面に対してより適合可能とされ得る。それにも拘わらず、ブレードホルダはブレードローディング方向、即ち、機械方向において剛的である。加えて、複合材料構造は大きな変形後でさえも元の形状に復元し得る。

従来、ブレードホルダはネジを用いてフレームに取り付けられている。これは据付中におけるネジの取外し及びブレードホルダの交換を必要とし、それは時間を取り且つ抄紙機内部での作業を必要とする。ある場合には、ブレードホルダを据え付けるために、処理装置全体さえも抄紙機から取り外されることが必要となる。加えて、ネジによって必要とされるアーム部分の空孔はブレードホルダ内に不連続地点を生成し、その耐久性を低減する。

本発明の目的は、使用及び修繕がより容易であり、その上、従来に比べより多用途である、新規な複合材料構造の処理装置を提供することである。

本発明を特徴付ける機能は、添付の特許請求の範囲から明らかになる。本発明に従った処理装置では、新規な設計の故に、ブレードホルダの全体を簡易な方法で交換し得る。これによって、ブレードホルダの据付及び交換が迅速且つ容易にされる。予期しない構造に関係なく、ブレードホルダは、例えば、ローディング素子を追加的に備え得る。大きな変更なしに、ブレードホルダを既存の処理装置に容易に後付けし得る。他方、新しい処理装置の設計は従来よりも単純化され得る。加えて、適切な寸法及び設計を用いて、処理装置の部材を相互に独立して変更可能であり、それは処理装置の特性を要望通り精密に調節することを許容する。

本発明の幾つかの実施態様を例示する添付の図面を参照して、本発明を以下に詳述する。

図１は、移動面１０に関連して適合される本発明に従った処理装置を示している。ここで、移動面１０は抄紙機ロール１１であり、その一部のみが示されている。一般的に、処理装置の目的は移動面を処理することである。ドクター処理(doctoring)の例において、ドクター処理の目的は、表面又は例えば幾つかの抄紙機位置におけるウェブ自体から不純物を除去することである。抄紙機及び厚紙機並びに他の成形機において、移動面は多様なシリンダ及び構造の表面も含む。処理装置は、例えば、ウェブ被覆のために用いられる。その場合、被覆ペーストが移動ウェブの表面に塗布される。これは図５ａに例示されている。さらに、処理装置は処理されるべき表面１０の近傍に配置されたフレーム１２を含む。図１において、フレーム１２はビーム１３である。抄紙機構造に対する回転を許容するよう、ビーム１３は軸１４によって支持されている。実際には、ビームは例えば引締ネジ（図示せず）を用いて正しい位置に係止される。他方、ドクター処理の結果を向上するために、ビームはローディング素子によって表面方向に旋回され得る。

処理装置はブレードホルダ１５も含む。本質的に完全な部品を形成するために、ブレードホルダは複合材料で形成されている。この種のブレードホルダの利点は以下に詳述されている。ブレードホルダ１５は相応してフレーム１２に取り付けられている（図１）。実際の処理はブレードホルダ１５に適合されたブレード１６によってもたらされ、その寸法及び材料は適用に応じて変化し得る。提案されている適用において、ドクターブレード及び被覆ブレードの双方が記載される。ブレード１６はドクター処理先端部１７を含む。ドクター処理先端部１７は、ブレードホルダ１５を移動することによって、移動面１０と接触するよう配置されている。このようにして、移動面１０は処理を施される。図１は所謂剛的ブレードホルダ１５を示しており、ブレードホルダ１５の動作は、ビーム１３を旋回することによって作り出される。提案されているブレードホルダ１５は別個の支持ブレード１８も含み、支持ブレード１８は一端近傍でブレードホルダ内に位置付けられている。これに対して、支持ブレード１８の他端は、ブレードホルダ１５よりも前記端部１７により近接して延び、よって、ブレード１６を支持している。支持ブレード１８の動作も以下に詳述される。図示されているブレード１６は新しい。磨耗したブレードでは、先端部は他の方向に向けられている。他方、磨耗したブレードに対応する先端面取り部は、実際には、ブレードに対して予備研磨され得る。図１及び５ａにおいて、表面１０の動作方向は矢印によって指し示されている。

本発明によれば、ブレードホルダ１５は、一組の形状係合(form-lock)する対向クランプ１９を用いて、フレーム１２に予想外に取り外し可能に適合されている。加えて、対向クランプ２０及び２１の形状係合は、ブレード１６の横方向に堅固に、ブレード１６の長手方向に本質的に自由に構成されている。これによって、ブレードホルダはブレードの長手方向、即ち、機械の横断方向に移動可能とされる。実際には、例えば、抄紙機において、ブレードホルダは単に側方から押し込むことによって据え付けられ、相応して、ブレードホルダは側方へ引き出すことによって取り外され得る。この迅速なクランプに拘わらず、形状係合はブレードの横方向において堅固である。これによって、ブレードホルダが機械方向の所定位置に確実に維持されることが保証される。動作中の追加的な安全性のために、機械横断方向の可動性は、例えば、係止ピンを用いて防止され得る。他方、適切な材料選択を伴って、この横断方向の可動性は振動のために利用され得る。換言すれば、ブレードホルダのみを移動することによって、ブレードを表面に対して移動し得る。全ての部品は複合材料で形成されるのが好ましい。この結果、例えば、金属リベットの引っ掻き効果を回避し得る。

提案されている処理装置において、対向クランプ１９の一部を形成する第一対向クランプ２０は型出しショルダ(profiled shoulder)である。これに対して、第二対向クランプ２１は、本質的にその対向面で第一対向クランプ２０を覆うよう構成されている。このようにして、第二対向クランプ２１は肩状の第一対向クランプに対する溝を形成する。原理上、対向クランプの場所は変化し得る。しかしながら、ブレードホルダにおいて、対向クランプはブレードホルダと平行な後方部に配置されるのが好ましい。この場合、ブレードはブレードホルダの前方部に取り付けられる。ここで、前方部は、ドクター処理されるべき表面に最も近いブレードホルダ部分を指している。対向クランプの提案されている構造を用いることで、ブレードホルダは自由に位置付けられ、また、ブレードホルダはローディング及びブレード取付に関して最善に設計され得る。同時に、不純物を収集し且つ損傷し易い不利な突起が回避される。

既存のフレームは、通常、ブレードホルダを取り付けるためのネジ付き空孔を備える。この場合、本発明に従ってアダプタ部材２２を用いることで、ブレードホルダ１５の取付は容易である。よって、概して、一組の対向クランプを形成する対向クランプの１つは、フレームに取り付けられるべき別個のアダプタ部材に配置される。図において、締付ネジが破線で例示されている。アダプタ部材２２の第一実施態様が図１、２ａ及び２ｂに例示されている。ここでは、アダプタ部材２２は、フレーム１２と共に、ブレードホルダ１５に形成された肩状の対向クランプ２０のための対応クランプ２１を形成している。提案されている構造は極めてコンパクトであり、アダプタ部材２２はフレーム１２に容易に取り付けられる。加えて、適切な機械加工方法を用いて、既知の複合材料構造ブレードホルダのアーム部分さえも肩状の対向クランプに変形され得る。しかしながら、実際には、ブレードホルダを製造に関連して最終状態に至らせ、よって、完全なブレードホルダ構造を維持するのが好ましい。同一の参照番号が機能的に同一の部材に用いられている。

アダプタ部材２２の以下の実施態様が図３ａ及び３ｂに示されている。ここでは、対向クランプ２０又は２１の１つはアダプタ部材２２に完全に形成されている。このようにして、アダプタ部材２２をフレームに恒久的に取り付け得る。図３ａにおいて、アダプタ部材２２は肩状の対向クランプ２０を備えるのに対し、溝状の対向クランプ２１はブレードホルダ１５に位置している。これによって、形状係合が不純物から良好に保護されることが保証される。加えて、ブレードホルダ１５は製造に関して有利に設計され得る。図３ａに示されている処理装置において、従来のブレードホルダに対するブレード１６の位置の変化を補償するために、アダプタ部材２２は曲線部２３も有する。アダプタ部材２２の故に、ブレード１６は表面１０に近接して延びる。この場合、表面に対するブレード１６のブレード角度αは極めて頻繁に変化する。図１によれば、ブレードホルダ１５の長さが増大すると、ブレード角度αは減少し、それは普通ドクター処理結果に負の影響を及ぼす。この問題は、ブレードホルダを垂直方向に移動することによって回避され、或いは、ビーム及びその位置を調節することによって少なくとも回避され得る。もし必要とされるのであれば、曲線部を備えるアダプタ部材はフレームに逆にも据え付けられ得る。曲線の真直度及び形状も適用に応じて変化し得る。

例えば、本発明に従って新しい処理装置を製造するとき、アダプタ部材を排除し得る。これは、一組の対向クランプ１９を形成する対向クランプ２０又は２１の１つをフレーム１２に配置することによって可能である。これは図３ｃ及び３ｄの実施態様に示されている。特に、図３ｄに示されているブレードホルダ１５を非常に短くすることができ、それによって、限定的位置でのブレードホルダの位置付けが許容される。

今日、調節可能なブレードホルダも用いられている。そこでは、ブレードホルダが回転するので、フレームは所定位置を維持する。上述の剛的ブレードホルダに加え、本発明に従ったブレードホルダは調節可能に構成され得る。一般的に、一組の対向クランプを形成する対向クランプは相互に機能的な連結(articulation)として構成されている。この場合、ブレードの横方向の係合を不変に維持しながら、対向クランプ間の角度を変えることが可能である。調整可能又はむしローディング可能なブレードホルダ１５の実施態様が図４ａに示されている。このブレードホルダ１５の原理は、ブレードホルダ１５の対向クランプ２１がより広くされている点を除き、図３ａに示されているブレードホルダ１５の原理に対応する。これによって、動作が依然として可能でありながら、形状係合が保持されることが保証される。動作を定めるために、対向クランプ２０とブレードホルダ１５との間にローディング素子２４がある。図４ａに示されている実施態様において、ローディング素子２４は、アダプタ部材２２とブレードホルダ１５との間に配置されている。

限定的構造の故に、ローディング素子の位置付けが困難であることもある。空間の不足は、ローディング素子のために、対向クランプの一方又は双方に少なくとも１つの手段を構成することによって回避され得る。図４ａにおいて、ブレードホルダ１５はアダプタ部材２２の両側部にそのような手段を有する。上部手段はそのようなものとして既知のローディングホース２６を有し、下部手段はバネ部材２７を有する。図４ｂは、上部手段２５及び下部手段２５'をより詳細に例示している。問題の処理装置は、バネ部材２７がブレード１６を上向きに回転する傾向を有するよう構成されている。これに対して、ブレード１６は、ローディングホース２６内の圧力を調節することによって、表面に対してローディングされ得る。ブレードホルダ１５の動作は、本発明に従った新しい処理装置のために特に有利な解決策を示す図４ａにおいて矢印によって指し示されている。この場合、ブレードホルダを用いるために１つのローディングホースが必要とされるだけである。２つのローディングホースを含む既存の処理装置のために、２つのローディングホース（図示せず）のための手段があるブレードホルダを選択し得る。

図５ｂはロード可能ブレードホルダの他の実施態様を示している。ここでも、ブレードホルダ１５の動作はローディングホース２６によって提供されている。これに対して、復帰力は他のローディングホース２６'又はバネ部材２７によって生成されている。ここでは、アダプタ部材２２はフレーム１２の両側部に延びている。固定はネジによって確実にされる。

本発明に従ったブレードホルダの設計は、異なるブレードの使用を許容する。図３ａは厚いプラスチックブレードを例示し、図３ｂ−３ｄは薄い金属又は複合材料ブレードを例示している。ブレードホルダ設計の故に、薄いブレードは幾つかの異なる方法を用いて締結され得る。図３ｃでは、従来的なリベット２８が用いられているのに対し、図３ｂでは、特別のアダプタ２９を用いて、複合材料ブレードが取り付けられている。図３ｄに示されている類似の複合材料ブレードでは、より大きく且つ形状の異なる延長部３０が後方部にある。この場合、別個のアダプタは不要である。ブレード１６のために、ブレードホルダはクランプ３３によって支持ブレード１８の近傍に定められた空隙３２も有する。

処理装置において、支持ブレードの機能も本質的である。本発明によれば、支持ブレード１８はブレード１６に類似している。加えて、ブレードホルダ１５に適合されるべき支持ブレード１８の端部は、支持ブレード１８をブレードホルダ１５に取り外し可能に固定するための形状係合可能な戻止め３４を有する。このようにして、ブレードホルダと同様に、支持ブレードは迅速なクランプシステムを有し、その取替えを許容する。さらに、支持ブレードを選択し且つ製造するのに、ブレードに関連するノウハウ及び製造方法を利用することも可能であり、それは処理装置の製造を単純化し且つコストを削減する。

図２ｂは支持ブレード１８に関する適用を示している。ここでは、ブレード１６の横方向における支持ブレード１８の位置を調節するために、ブレードホルダ１５は戻止め３４のための２つの固定地点３１を有する。換言すれば、ブレードホルダ１５は、支持ブレード１８を接続するための２つの選択的な固定地点３１を有する。この場合、例えば、ブレードホルダ内で２つの異なる寸法の支持ブレードを用いることが可能である。第二に、この固定地点３１によって形成される溝は、例えば、ブレードに、さらに、処理されるべき表面に潤滑剤を供給するために用いられ得る。また、例えば、潤滑剤のための溝にパイプを適合し、よって、ブレードホルダへの圧力の適用を防止することも可能である。加えて、パイプは容易に封止可能であり、潤滑剤の供与は正確である。

全体として、本発明に従った処理装置の製造は従来に比べて余り複雑でない。全ての部材は引抜成形方法を用いて製造されるのが好ましい。これによって、部材が大きな機械加工操作なしに使用可能な状態にあることが保証される。加えて、引抜成形方法を用いるとき、特別の方法で、強化繊維が部材内に配置され得る。機械の長手方向よりも機械横断方向に顕著により少ない強化繊維があるのが好ましい。このようにして、ブレード、支持ブレード及びブレードホルダ並びにアダプタ部材さえもが、たとえあったとしても、処理されるべき表面の形状に適合する。換言すれば、処理装置の全体が機械の横断方向において制御可能に可撓である。これによって、とりわけ、処理装置の振動問題及び非均一なブレード磨耗が排除される。加えて、型出し制御のために設計された既知の微細ネジも不要である。代わりに、強化繊維の主要部分は機械の長手方向に見い出される。この場合、処理装置は表面に対してローディングされ得る。換言すれば、部材は力を伝達するために剛的である。

上述の構造は処理装置の迅速な調節も可能にする。多様な種類のブレードホルダをフレームに取り付け可能であり、同様に、多様な種類のブレード及び支持ブレードをブレードホルダ内で迅速に交換し得る。このようにして、部材を交換することによって、各状況に適した組み合わせを得ることが出来る。取り外し可能な支持ブレードの故に、追加的に、ブレードホルダを全体的に取り外し得る。ブレードホルダ全体を機械から取り外し得るので、これは機械の外側で容易である。

複合材料構造の処理装置は操作に関しても有利である。第一に、例えば、試験されたブレードホルダは３ｋｇ／ｍだけの重量であり、この場合、自重の故の屈曲は存在しない。加えて、クレーン又は他の支援なしに、ブレードホルダを手動で処理装置内に据え付け得る。さらに、複合材料構造はかなり突然の衝撃に耐え、大きな変形にも拘わらず元の形状に復帰する。他方、損傷を受けるとき、複合材料構造は瞬時に全体的に破損し、よって、特別な安全ヒューズとして機能する。ブレードホルダへの損傷の場合、処理装置の長時間の非操作状態なしに、ブレードホルダは新しいブレードホルダと交換され得る。損傷は処理装置の他の構造も節約する。処理装置の操作は、ローディング圧力プロファイルを決定するために、例えば、ブレードと支持ブレードとの間にダイヤフラムセンサを装着することによって容易に監視され得る。

本発明に従った処理装置は製造が簡単であるが、使用は多様である。加えて、処理装置の据付け及び部材の交換は迅速であり、それは製造中断を低減する。特に、ブレードホルダは軽量であり、従って、その貯蔵及び特に取扱いは容易である。また、ブレードホルダの使用において、以前に比べて余り力が必要とされない。他の顕著な特徴は、多様な部材を各状況のための適切な組み合わせに組み合わせ可能であることである。その結果、各位置において、また、位置のジオメトリが変化したときに、例えば、以前用いられたロールの直径と異なる直径を有するロールの特定位置が変化するときに、所望のドクター処理結果が得られる。加えて、製造パラメータを変更するときでさえも、処理装置は等級変更シャットダウン中に再設定され得るが、これは既知の処理装置では不可能であった。

移動面に関連して配置された本発明に従った処理装置を示す側面図である。 ａは、図１に示されるブレードホルダを示す拡大図であり、ｂは、図２ａに示されたブレードホルダの変形をブレードを省略して示す横断面図である。 ａは、本発明に従ったブレードホルダの様々な適用を示す側面図であり、ｂは、本発明に従ったブレードホルダの様々な適用を示す側面図であり、ｃは、本発明に従ったブレードホルダの様々な適用を示す側面図であり、ｄは、本発明に従ったブレードホルダの様々な適用を示す側面図である。 ａは、ローディング素子を備えた本発明に従ったブレードホルダを示す横断面図であり、ａのブレードホルダのみを示す横断面図である。 ａは、本発明に従った処理装置の他の適用を示す側面図であり、ｂは、ローディング素子を備えたブレードホルダの他の適用を示す横断面図である。

Claims (10)

1. 抄紙機における移動面の近傍に配置されたフレームと、
   本質的に完全な部材を形成するよう強化繊維を含む複合材料で形成され、且つ、前記フレームに接続されたブレードホルダと、
   該ブレードホルダに適合され、且つ、前記ブレードホルダを移動することによって、前記移動面と接触して位置付けられるよう配置された端部を含むブレードと、
   前記ブレードホルダに適合され、且つ、一端が前記ブレードホルダに位置付けられるのに対し、他端が前記ブレードホルダよりも前記端部により近接して延びる別個の支持ブレードとを含む、前記移動面と関連して位置付けられるよう設計された複合材料構造の処理装置であって、
   前記ブレードホルダは、一組の形状係合可能な対向クランプを用いて、前記フレームに取り外し可能に適合され、前記形状係合は、前記ブレードの横方向において堅固に構成されるのに対し、前記ブレードの長手方向において本質的に自由に構成され、
   前記支持ブレードは、前記ブレードホルダに位置付けられるべき前記支持ブレードの一端は、前記支持ブレードを前記ブレードホルダに取り外し可能に接続するための戻止めを備える、
   ことを特徴とする抄紙機における移動面の処理装置。
2. 前記一組の対向クランプを形成する第一対向クランプは型出しショルダであり、本質的に対向側部を第二対向クランプによって被覆されるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 前記ブレードホルダにおいて、前記ブレードが前記ブレードホルダの前部に取り付けられた状態で、前記対向クランプは前記ブレードホルダと平行な後部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
4. 前記一組の対向クランプを形成する前記対向クランプの１つは、前記フレームに接続されるよう設計された別個のアダプタ部材に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の処理装置。
5. 前記一組の対向クランプを形成する前記対向クランプの１つは、前記フレームに配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の処理装置。
6. 前記対向クランプは相互に機能的な連結として構成され、前記ブレードの横方向における係合が不変のままの状態で、前記対向クランプ間の角度変更が可能であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の処理装置。
7. 前記対向クランプと前記ブレードホルダとの間にローディング素子があることを特徴とする請求項６に記載の処理装置。
8. 前記対向クランプの一方又は双方は、前記ローディング素子のために少なくとも１つの手段を有することを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
9. 前記ローディング素子は、ローディングホース及び／又はバネ部材から形成されることを特徴とする請求項７又は８に記載の処理装置。
10. 前記ブレードホルダは、前記支持ブレードの位置を前記ブレードの横方向で調節するために、少なくとも２つの固定地点を有することを特徴とする請求項９に記載の処理装置。

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