JP4499304B2 - カレンダおよびカレンダ処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カレンダおよびカレンダ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙ウェブ、ゴム、アスベスト、金属箔などの長尺材のカレンダ処理は、長尺材を加熱するホットロールと、これに接触するバックアップロールとの間に形成されるニップに長尺材を通して行われている。しかし、各ロールは完全な剛体でないためにわずかに湾曲し、ニップにギャップが生じる。そのため、ニップに生じる線圧は、ロールの両端部で高くなり、中央部で低くなる傾向がある。このような線圧の不均一は、不完全なカレンダ処理の原因となり、長尺材に悪影響を与えていた。
【０００３】
かかる問題を解消するため、従来、クラウンロールが用いられていた。クラウンロールはロールの中央部において外側に凸の形状（クラウン）を有し、線圧の不均一を解消するものである。また、長尺材の種類に応じてクラウンの量を調整可能なクラウン調整ロールも存在し、例えば特公昭58-46599号や特開平６-65888号に記載されている。
【０００４】
クラウン調整ロールは、ロール内部に例えば油圧式のシリンダを含む。油圧シリンダはロールの回転軸を土台として放射状に伸びている。シリンダの先端は、ロールの外殻（シェル）の内側を押圧する押さえシューである。押さえシューがニップに向かってロールシェルを内部から押すことによって、シェルを外側へ突出させる。これを用いれば、カレンダニップのギャップに応じて、または長尺材の種類に応じて、所望の線圧をニップに与えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ニップに必要な線圧が低い場合には、押さえシューがロールシェルを押す反作用としてクラウン調整ロールのベアリングにかかる荷重は小さくなる。一方、ベアリングがロールから受ける荷重は、常に所定の大きさを保っている必要があり、ベアリングに固有の動定格荷重の数％以下となってはならない。動定格荷重の数％以下の実質的な無負荷状態で回転を継続すると、ベアリングの転がり軸受けを構成する転動ころが正常に転がらない状態となったり、ベアリングケースにスジ跡が発生したり、剥離したりするなどの問題が起こるからである。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、ベアリングに故障を生じないカレンダおよびカレンダ処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、バックアップロールとホットロールとの間に形成されるニップを通る長尺材にカレンダ処理を行うカレンダにおいて、
前記ホットロールは、カレンダ処理時に、凹形状のクラウンを有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明によるカレンダおよびカレンダ処理方法の実施例を詳細に説明する。なお、各図面において、本発明と直接関係のない要素は省略する。また、同一の要素は同一の符号で示す。下記の実施例では、長尺材の代表として紙ウェブＷを使用するが、他の長尺材にも本発明を適用可能である。
【００１０】
図２は本発明によるカレンダ10を示す図である。紙ウェブＷはその上下両面をカレンダ処理するため、連続するカレンダ処理用ニップN1、N2を通過する。第１のニップN1は上方に配置されたホットロール（硬面ロール）12と、下方に配置されたバックアップロール（軟面ロール）14との間に形成されている。ホットロール12は加熱によって紙ウェブＷの上面にカレンダ処理を施す。バックアップロール14はその外殻（シェル）がゴムなどの軟性材でできていて、紙ウェブＷをホットロール12に押し付ける。このようにしてニップN1に対して所定の線圧を提供し、紙ウェブＷの上面に十分なカレンダ処理が施されるようにする。一方、ニップN2を形成するホットロール16およびバックアップロール18は、上述のものとは逆転して配置されている。これにより、ニップN2では紙ウェブＷの下面にカレンダ処理が施される。
【００１１】
各バックアップロール14、18は、上述のように、ホットロール12、16に対して圧力をかけ、所定の線圧を得る。したがって、その反作用として、バックアップロールのベアリングには、図２の矢印で示す負荷20、22がかかる。次に、これらの負荷20、22がいかにして生成されるかを、図１を参照して説明する。
【００１２】
図１は図２の第１のニップN1を形成する各ロール12、14の正面図である。バックアップロール14については、その内部の状態を示している。本発明の特徴は、図１に示すように、ホットロール12のシェルが内側に窪んだ凹面23を有することである。以下、これをネガティブクラウンと呼ぶ。通常、クラウンとはロールの中央部が外側に凸形状となることをいうが、内側方向にクラウンが形成されているからである。ネガティブクラウン23により、ニップN1には、意図的にギャップ27が生成される。図２ではネガティブクラウンの一形態として、鼓形状のホットロール12を示すが、本発明の効果を発揮できる限り、いかなるネガティブクラウンとなっていてもよい。
【００１３】
一方、バックアップロール14は、その内部に複数の押さえシュー24を含む。これらは幅方向に配列され、図示の便宜上、限られた数しか示していないが、図示された以上の数としても以下の数としてもよい。押さえシュー24はバックアップロール14のシェル25の内面に接触している。押さえシュー24はピストン26によって支持されている。ピストン26は後述の油圧機構によって押さえシュー24をシェル25に押し付ける。斜線で示すバックアップロール14のシェル25は、モータ（図示しない）などの駆動装置によって回転する。一方、固定軸28およびそれに固定された押さえシュー24はシェル25が回転しても動かず、シェル25に対して滑り軸受けとして接触する。
【００１４】
図３は図１のバックアップロール14の断面図である。押さえシュー24は固定軸28に配備された油圧シリンダ機構によって駆動される。すなわち、シュー24は固定軸28を土台として油圧機構によってシェル25に押し付けられる。すると、その反作用が固定軸28を介してベアリング32、34に伝達される。
【００１５】
図３に示すように、本実施例において、押さえシュー24はシェル25の円周を３等分する各方向に配列されている。油圧機構の油29の量を調整することにより、油圧によってピストン26が押され、さらに押さえシュー24がシェル25に押し付けられる。なお、押さえシュー24およびそれを駆動する油圧機構の配列は、３方向以外の任意の数の方向に配列してよく、必ずしも円周を等分しなくてもよい。また油圧機構は、少なくともニップN1に対して配列される押さえシュー列に装備されていればよく、それ以外の２方向のシュー列については、油圧機構を有しなくてもよい。
【００１６】
押さえシュー24によってバックアップロール14のシェル25の内面が押圧され、ニップN1の線圧が調節される。図示しないが、ニップ線圧はニップ線圧制御機構によって制御されている。この制御機構によれば、ニップ線圧は測定手段によって測定され、これをフィードバックして所定のニップ線圧が得られるよう、押さえシュー24の油圧機構を操作する。
【００１７】
以上のように構成された本発明によるカレンダ10の動作について説明する。カレンダ処理において、所定のニップ線圧を得るためには、ネガティブクラウン23に対し、バックアップロール14の油圧レベルを上げればよい。つまり押さえシュー24によって、バックアップロール14のシェル25の内面を、ニップN1に対して押し付ければよい。しかし、本実施例の場合、クラウンが全く施されていないホットロールの場合と比較すると、硬面ホットロール12にネガティブクラウン23があるために、所定のニップ線圧を得るためには、押さえシュー24が余計にシェル25の内面を押圧しなくてはならない。したがって、ネガティブクラウンのない通常のホットロールの場合に比較して、本発明における押さえシュー24（油圧ピストン）は、より突出させる必要がある。
【００１８】
このように余計に突出させた分、押さえシュー24はシェル25の内面を強く押すことになる。したがって、その反作用はネガティブクラウンのない場合より大きくなり、固定軸28を介した前記反作用は、ベアリング32、34に通常より大きな圧力をかける。したがって、ニップN1で要求されるニップ線圧が低い線圧であっても、ベアリング32、34の動定格荷重の数％以下の範囲から抜けることができる。本発明は、このように、ネガティブクラウン23によって意図的にニップN1にギャップ27を形成し、クラウン調整ロールであるバックアップロール14の線圧制御機構を利用して、ベアリング32、34に大きな負荷を与えるものである。
【００１９】
なお、バックアップロール14、すなわちゴム等の材料からなる軟面ロールにネガティブクラウンを与えることとしてもよいが、その場合、比較的短い周期で研磨が必要となる。そこで、本実施例では、研磨周期の長い金属製のホットロールの側にネガティブクラウンを設けた。ここにいう金属とは、例えば、チルド鋳鉄である。
【００２０】
図４は図２の第１のニップN1における線圧と、バックアップロール14のベアリング32、34の負荷20との関係を示すグラフであり、図５は第２のニップN2における線圧とバックアップロール18のベアリング負荷22との関係を示すグラフである。ホットロール12、16は幅3515mm、直径812mmであり、バックアップロール14、18は幅3485mm、直径655mmである。ホットロール12、16のネガティブクラウンの大きさは、ホットロールの端部と中央部とで直径に0.25mmの差が生じる大きさである。図４および図５において、ホットロール12、16と反対の方向にかかる負荷、すなわち図２の矢印で示す方向の負荷20、22を負の負荷として表している。図４および図５において、バックアップロール14、18のベアリングに故障が生じるのは、その動定格荷重2730kN（キロニュートン）の１％以下の範囲であり、これを範囲Ｂで示す。
【００２１】
第１のニップN1のグラフである図４において、仮にネガティブクラウン23がなかった場合の直線40を参照する。すると、第１のニップN1では、線圧がほとんど与えられない状態Ａでは、バックアップロール14自体の重量が負の負荷としてベアリング32、34にかかっている。そして、ニップN1で要求される線圧が増加するに従って、ベアリング32、34にかかる負荷も増大する。線圧が低い状態では、動定格荷重の１％以下の範囲Ｂには含まれないものの、危険な領域にある。一方、ネガティブクラウンを設けた直線42によれば、線圧が低い状態Ｃであっても、余計にベアリング32、34に負荷をかけることとなるため、ベアリングの故障を生じない。
【００２２】
第２のニップN2のグラフである図５において、仮にネガティブクラウンがなかった場合の直線44を参照する。すると、第２のニップN2では、線圧がほとんど与えられない状態Ｄでは、バックアップロール18自体の重量が正の負荷としてベアリングにかかっている。この場合、バックアップロール18はホットロール16に支持されているため、その重量はわずかに軽減される。したがって、第１のニップN1と同じバックアップロールを使用していても、その重量の絶対値は、わずかに小さい。したがって、その分、動定格荷重の１％以下の範囲Ｂ内に入ってしまい、ベアリング故障が起きる可能性がある。そして、ニップN2で要求される線圧が増加するに従って、ベアリングにかかる負荷も増大するが、相当にニップ線圧が高じないと、安全な領域に抜けることができない。一方、ネガティブクラウンを設けた直線46によれば、線圧が低い状態Ｅであっても、余計にベアリングに負荷をかけることとなるため、当初から動定格荷重の１％以下の範囲Ｂ内には入らず、ベアリングの故障を生じない。
【００２３】
【発明の効果】
このように本発明によれば、カレンダのニップの線圧が低い場合にも、バックアップロールのベアリングに高い負荷をかけることができる。その結果、ベアリングの故障を生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカレンダのニップを形成する各ロールの正面図である。
【図２】本発明によるカレンダを示す図である。
【図３】図１のバックアップロールを幅方向から見た断面図である。
【図４】図２の第１のニップにおける線圧と、バックアップロールのベアリングの負荷との関係を示すグラフである。
【図５】図２の第２のニップにおける線圧と、バックアップロールのベアリングの負荷との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10 カレンダ
12、16 ホットロール
14、18 バックアップロール
23 ネガティブクラウン
24 押さえシュー
25 シェル
32、34 ベアリング
N1、N2 ニップ

Claims (3)

1. バックアップロールとホットロールとの間に形成されるニップを通る長尺材にカレンダ処理を行うカレンダにおいて、
   前記ホットロールは、カレンダ処理時に、凹形状のクラウンを有することを特徴とするカレンダ。
2. 請求項１に記載のカレンダであって、
   前記バックアップロールは、
   軟性材で形成される断面円周状の外殻と、
   前記ホットロールの凹形状のクラウンによってギャップが生じた前記ニップに所定のニップ線圧を与えるために前記外殻を内部から前記ニップに向かって押す押圧手段と、
   該押圧手段が前記外殻を前記ニップに向かって押す力の反作用によって負荷がかかるベアリングとを含むことを特徴とするカレンダ。
3. 請求項１または２に記載のカレンダを用いて、前記ニップを通る前記長尺材に前記カレンダ処理を行うカレンダ処理方法。

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