JP4669370B2

JP4669370B2 - 段ロール及び片面段ボールシート製造装置

Info

Publication number: JP4669370B2
Application number: JP2005295159A
Authority: JP
Inventors: 隆司新田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Printing and Packaging Machinery Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: JP2007098902A

Description

本発明は、中芯を波形に成形するのに用いて好適の、段ロール及びこれをそなえた片面段ボールシート製造装置に関する。

片面段ボールシート製造装置には、段ボールシートの中芯紙（以下、単に中芯という）を波形に成形する（段繰る）ための一対の段ロールが設けられている。図５に示すように、各段ロールの周面は、周方向にわたって段山１ａ，接続部１ｃ及び段谷１ｂからなる連続した波形に形成されている。なお、図５は、便宜上、段ロール周面の波形状を段谷１ｂの最下端が直線（点線）上にくるように展開して示す図である。図５に示す段ロールの波形状は標準的な形状であり、段山１ａは断面視で半径Ｒ₁の円２ａに沿う形状に形成されているとともに、段谷１ｂは断面視で半径Ｒ₂の円２ｂに沿う形状に形成されている。また、接続部１ｃは段山１ａと段山１ｂとの間を接続する部分であり、図５に示す標準的な例では、接続部１ｃは、段山１ａを形成する円２ａと段谷１ｂを形成する円２ｂとの接線により形成される。

また、図６に示すように、一対の各段ロールは、一方の段ロールの段山１ａと他方の段ロールの段谷１ｂ´、一方の段ロールの段谷１ｂと他方の段ロールの段山１ａ´とがそれぞれ噛み合いながら回転するようになっており、このような一対の段ロール間を中芯３が通過することにより中芯３が波形に成形される。なお、図６に示す中心線ＣＬは、一方の段ロールの回転軸心と他方の段ロールの回転軸心とを結んだ線であり、中芯３にかかるニップ圧が一番高い箇所である。

一般に、段ロールの摩耗による劣化寿命を延ばすために段ロール表面に硬質クロムメッキ処理を施しているが、さらに寿命を延ばすため、近年では段ロール表面にタングステンカーバイトを溶射しているものもある。タングステンカーバイトを溶射した後は段ロール表面がざらつくので溶射後に研磨を行なうが、タングステンカーバイト溶射したものは非常に硬いため、完全に研磨することが困難であり、研磨を行っても硬質クロムメッキ処理と比べて段ロール表面に凹凸が残りやすい。このため、タングステンカーバイトが溶射された段ロールは硬質クロムメッキ処理された段ロールと比べて表面の摩擦係数が大きくなり、中芯３が段ロール表面に引っ掛かりやすく、中芯３の段割れ（中芯３が破れてしまう現象）が生じやすい。

この段割れの原因について説明する。中芯３には段ロール入口付近において所定の初期中芯張力がかかっている。そして、噛み合い箇所（一方の段ロールの段山１ａと他方の段ロールの段谷１ｂ´との間、または、一方の段ロールの段谷１ｂと他方の段ロールの段山１ａ´ との間）において波形に成形される際に中芯３にはさらに張力が加えられる。このとき、中芯３にかかる張力の合計が、中芯破断張力を超えると、中芯３の段割れが発生する。

通常、段ロールの噛み合い箇所と噛み合い箇所と間の区間（接続部１ｃ）では、中芯３は段ロールによって拘束されることなく微小な滑りを生じながら移送されるが、この接続部１ｃにおいて、中芯３が段ロール表面に引っ掛かる等して拘束された場合には、波形に成形される際に中芯３に加わる張力が大きくなるため、中芯３の段割れが生じやすくなる。したがって、段ロール表面の摩擦係数が高いタングステンカーバイト溶射の場合は、中芯３にかかる波形成形時の張力増分が大きくなり段割れが生じやすくなるのである。

さらに、このような段割れは、特に、旧ロール紙と新ロール紙とが貼り合わされて接続された部分（紙継ぎ部）が段ロール間を通過するときや、機械仕様の最大通紙幅に対して使用する中芯３の幅が非常に小さい（２／３以下程度）ときに生じやすい。紙継ぎ部は、それ以外の部分と比べ紙厚が２倍以上となっている為、段ロール接続部１ｃ、１ｃ´の隙間に突っ掛り、前記波形成形時の張力増分が大きくなり段割れが生じ易くなるものである。また、機械仕様の最大通紙幅に対して使用する中芯の幅が狭くなると、シングルフェーサより上流ユニット（ミルロールスタンド、スプライサ等）のロール・ブレーキ等の回転抵抗により、中芯３の単位幅当たりの中芯初期張力が大きくなるため、中芯３の幅が大きいものと比較して段割れが生じ易くなるものである。

したがって、タングステンカーバイトが溶射された段ロールにおいてはさらなる研磨が要求されるが、前述のとおり、タングステンカーバイトは非常に硬いため、研磨により表面を滑らかにするのは非常に困難である。
そこで、段ロールの波形状に着目し、段ロールの波形状を中芯３の段割れが生じにくい特殊な形状に形成する技術が開発されている。具体的には、中芯３の波成形に支障が出ない範囲で、段繰り時の一方の段ロールの接続部１ｃと他方の段ロールの接続部１ｃ´との隙間が標準形状時よりも広がるように段ロールの波形状を特殊形状に変更して、段繰り時の各段ロールの接続部１ｃによる中芯３の突っ掛り（段ロール噛み合い間の隙間より中芯の方が厚い場合、スムーズに通過できない状態）を低減しようとしている。これにより、中芯３が接続部１ｃの表面に突っ掛かってしまうのを標準形状時よりも低減することができ、中芯３の段割れを低減することが可能となる。

図７は従来の段ロールの特殊形状の一例を説明するための図である。図７に示す段ロールは、上述したような標準形状の段ロールの直線状の接続部１ｃとは異なり、段山１ａを形成する円２ａが外周面に接し、且つ、段谷１ｂを形成する円２ｂが内周面に接する仮想円１０に沿うような曲線状の接続部１０ｃを有している。つまり、図７に示すように接続部１０ｃは標準形状の接続部１ｃと比較して段山１ａ側に窪んで形成されている。これにより、図８に示すように、段繰り時の各段ロールの接続部１０ｃ間の隙間Ｄ₁₀を標準形状時の隙間Ｄ₀（図６参照）と比べて広げることができる。

また、特許文献１には、段山が、横に長い楕円の上部に沿うような形状で形成されているとともに、段谷が、縦に長い楕円の下部に沿うような形状で形成された、段ロールが開示されている。特許文献１の段ロールも、段繰り時の各段ロールの接続部間の隙間を標準形状時の隙間Ｄ₀（図６参照）と比べて広げることができる。
米国特許第５６２６７０９号明細書（ＦＩＧ．３参照）

ところで、中芯３の紙継ぎ部はそれ以外の部分と比べて厚さが大きい（厚さが約２倍となる）ので、中芯３の紙継ぎ部を段ロールの接続部１ｃ間をスムーズに通過させるためには、中芯３の波成形に支障が出ない範囲で、標準形状時の隙間Ｄ₀よりも広い隙間を段山１ａと段谷１ｂとの間に可能な限り長く形成することが望まれる。
しかしながら、上述した従来の段ロールでは、段繰り時の各段ロールの接続部１０ｃ間の隙間Ｄ₁₀は標準形状時の隙間Ｄ₀と比べて広くなっているが、各段ロールの接続部１０ｃ間の両端部（即ち段山１ａ及び段谷１ｂに近い部分）の隙間は狭く、中芯３の紙継ぎ部の厚みよりも大きい隙間となる区間Ｐ₁₀は十分に長いとはいえない。したがって、従来の段ロールは、標準形状の段ロールと比べれば段繰り時の各段ロールの接続部１ｃによる中芯３の拘束力を低減できるものではあるが、未だ十分とはいえず、中芯３の段割れをさらに低減するには限界がある。また、特許文献１の段ロールでも同様のことがいえる。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたものであり、段繰り時における中芯の拘束力をより低減できるようにして、中芯の段割れをさらに低減できるようにした、段ロールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明の段ロールは、周面が周方向に連続した波形状に形成され、中芯を挟んで回転して前記中芯を波形に成形する、段ロールであって、前記段ロールの波形状がそれぞれ断面視で、円弧状に形成された段山と、円弧状に形成された段谷と、凹状に形成され前記段山及び前記段谷を接続する接続部とをそなえて構成され、前記接続部が、前記段山側に設けられ前記段山に接する第１の直線部と、前記段谷側に設けられ前記段谷に接する第２の直線部と、前記第１の直線部と前記第２の直線部とを円弧状に接続する曲線部とからなることを特徴としている。

請求項２記載の本発明の一対の段ロールは、周面が周方向に連続した波形状に形成され、中芯を挟んで回転して前記中芯を波形に成形する、段ロールであって、前記段ロールの波形状がそれぞれ断面視で、円弧状に形成された段山と、円弧状に形成された段谷と、凹状に形成され前記段山及び前記段谷を接続する接続部とをそなえて構成され、前記接続部が、前記段山側に設けられ前記段山に接する直線部と、前記直線部と前記段谷とを円弧状に接続する曲線部とからなることを特徴としている。

請求項３記載の本発明の一対の段ロールは、前記段ロールの前記周面には、少なくともタングステンカーバイト溶射処理または硬質クロームメッキ処理射のいずれかが施されていることを特徴としている。
請求項４記載の本発明の一対の片面段ボールシート製造装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の段ロールをそなえたことを特徴としている。

請求項５記載の本発明の一対の片面段ボールシート製造装置は、一対の前記段ロールをそなえたことを特徴としている。

請求項１記載の本発明の段ロールによれば、接続部の段山側と段谷側とが直線を含んで構成されるので、従来のような曲線の場合と比べて広い隙間を長い区間確保することが可能となる。これにより、段繰り時における中芯の拘束力をより低減することができ、中芯の段割れをさらに低減することが可能である。
請求項２記載の本発明の段ロールによれば、接続部の段山側が直線を含んで構成されるので、従来のような曲線と比べて広い隙間を長い区間確保することが可能となる。これにより、段繰り時における中芯の拘束力をより低減することができ、中芯の段割れをさらに低減することが可能である。

請求項３記載の本発明の段ロールによれば、段ロールの周面にタングステンカーバイト溶射処理あるいは硬質クロームメッキ処理射が施されているので、段ロールの摩耗による劣化寿命を延ばすことができることに加え、段ロール表面の摩擦係数が大きくなった場合でも、中芯３が段ロール表面に突っ掛かることを低減して中芯の段割れを低減することができる。

請求項４記載の本発明の片面段ボール製造装置によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の段ロールをそなえているので、片面段ボールの製造にかかる中芯の段割れを低減でき、効率的に片面段ボールを製造することができる。
請求項５記載の本発明の片面段ボール製造装置によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の段ロールを一対そなえているので、片面段ボールの製造にかかる中芯の段割れをさらに低減でき、効率的に片面段ボールを製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）第１実施形態
図１〜図３は本発明の第１実施形態としての一対の段ロールを説明するための図であって、図１は一方の段ロールの波形状を拡大して示す断面図、図２は一対の段ロールの噛み合い部分を拡大して示す断面図、図３は一対の段ロールの断面図である。

図２及び３に示すように、本実施形態にかかる各段ロールの周面は、周方向にわたって段山１ａ、１ａ´，接続部５、５´及び段谷１ｂ、１ｂ´からなる連続した波形に形成されている。このような一対の段ロールが噛み合いながら回転し、噛み合い部分に中芯３が通過することで、中芯３を波形に成形する（段繰る）ことができる。なお、図２及び図３に示す中心線ＣＬは、一方の段ロールの回転軸心と他方の段ロールの回転軸心とを結んだ線であり、中芯３にかかるニップ圧が一番高い箇所である。また、本実施形態にかかる各段ロールの表面には、段ロールの寿命を延ばすためにタングステンカーバイトが溶射されており、研磨が施されている。

また、本実施形態にかかる各段ロールの波形状は、段ロールの標準的な形状とは異なっており、中芯３の波成形に支障が出ない範囲で、段繰り時の一方の段ロールの接続部５と他方の段ロールの接続部５´との隙間Ｄ₅が標準形状の段ロール間の隙間Ｄ₀（図６参照）よりも広がるように各段ロールの波形状が設定されている。さらに、このような広い隙間Ｄ₅が従来よりも長い区間において形成されていることに特徴がある。

具体的には、図１に示すように、段山１ａは、断面視で半径Ｒ₁の円２ａに沿う形状（円弧状）に形成されているとともに、段谷１ｂは、断面視で半径Ｒ₂の円２ｂに沿う形状（円弧状）に形成されている。また、標準形状の接続部１ｃは段山１ａを形成する円２ａと段谷１ｂを形成する円２ｂとの両者の接線により形成されるが、本実施形態にかかる接続部５は凹状に形成されている。なお、本実施形態では、半径Ｒ₁と半径Ｒ₂とが異なる大きさに設定される（Ｒ₁＜Ｒ₂）が、Ｒ₁＞Ｒ₂であってもよく、Ｒ₁＝Ｒ₂であってもよい。

接続部５は、段山１ａ側に設けられ段山１ａに接する第１の直線部（以下、第１直線部という）５ａと、段谷１ｂ側に設けられ段谷１ｂに接する第２の直線部（以下、第２直線部という）５ｂと、第１直線部５ａと第２直線部５ｂとを円弧状に接続する曲線部５ｃとからなる。
なお、第１直線部５ａと標準形状の接続部１ｃとのなす角度θ₁が５度以上５０度以下に設定されていることが好ましい。また、第２直線部５ｂと標準形状の接続部とのなす角度θ₂が２０度以上５０度以下に設定されていることが好ましい。

曲線部５ｃは、第１直線部５ａと第２直線部５ｂとの交点部分にＲ（円弧状曲線）をとることで形成することができる。つまり、曲線部５ｃは第１直線部５ａ及び第２直線部５ｂがいずれも接する半径Ｒ₃（ここでは、Ｒ₃＞Ｒ₁）の仮想円の円弧であり、第１直線部５ａと第２直線部５ｂとを滑らかに接続している。第１直線部５ａと第２直線部５ｂとを曲線部５ｃにより滑らかに接続することで表面研磨が施しやすくなる。

本発明の第１実施形態としての一対の段ロールは、上述のごとく構成されているので、図２に示すように、一対の段ロールの接続部５、５´間の隙間Ｄ₅を標準形状の段ロール間の隙間Ｄ₀よりも広げることができ、段繰り時の各段ロールの接続部５、５´による中芯３の拘束力を低減することができる。
また、接続部５の段山１ａ側の第１直線部５ａと、接続部５の段谷１ｂ側の第２直線部５ｂとが直線で構成されているので、従来のような曲線の場合と比べて隙間Ｄ₅を直線的に広げることができる。これにより、広い隙間を段山１ａと段谷１ｂとの間で長い区間確保することが可能となり、段繰り時における中芯３の拘束力を従来よりも低減することができるので、中芯３が接続部５の表面に引っ掛かってしまうのを従来よりも低減することができ、中芯３の段割れを低減することが可能となる。

（Ｂ）第２実施形態
図４は本発明の第２実施形態としての一対の段ロールの波形状を拡大して示す断面図である。図４に示すように、本実施形態にかかる各段ロールは、段山１ａと段谷１ｂとを接続する接続部６の形状が第１実施形態とは異なる。以下、本実施形態にかかる接続部６について説明し、その他の説明については第１実施形態と同様なので省略する。

接続部６は、段山１ａ側に設けられ段山１ａに接する直線部６ａと、直線部６ａと段谷１ｂとを円弧状に接続する曲線部６ｂとからなる。また、直線部６ａと標準形状の接続部１ｃとのなす角度θ₁が５度以上５０度以下に設定されていることが好ましい。また、曲線部６ｂは、直線部６ａに接し、且つ、段谷１ｂを形成する円２ｂに内周面が接する仮想円１６に沿うように形成されている。なお、図４中、角度θ₂は２０度以上５０度以下に設定されていることが好ましい。

本発明の第２実施形態としての一対の段ロールは、上述のごとく構成されているので、第１実施形態と同様に、一対の段ロールの接続部６間の隙間を標準形状の段ロール間の隙間Ｄ₀よりも広げることができ、段繰り時の各段ロールの接続部６による中芯３の拘束力を低減することができる。
また、接続部６の段山１ａ側の直線部６ａが直線で構成されているので、従来のような曲線の場合と比べて隙間を直線的に広げることができる。これにより、広い隙間を段山１ａと段谷１ｂとの間で長い区間確保することが可能となり、段繰り時における中芯３の拘束力を従来よりも低減することができるので、中芯３が接続部５の表面に引っ掛かってしまうのを従来よりも低減することができ、中芯３の段割れを低減することが可能となる。

（Ｃ）その他
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、第２実施形態では、接続部６の段山１ａ側の部分を直線部６ａ、接続部６の段谷１ｂ側の部分を曲線部６ｂとしたが、これとは逆に、接続部６の段山１ａ側の部分を曲線部、接続部６の段谷１ｂ側の部分を直線部としてもよい。いずれにしても、接続部の段山１ａ側の部分又は段谷１ｂ側の部分を直線にすることで、段山１ａ又は段谷１ｂ近傍における隙間を従来よりも増加させることができ、広い隙間を段山１ａと段谷１ｂとの間に長い区間確保することが可能となる。

また、上述した実施形態では、段ロールの表面にタングステンカーバイトを溶射しているが、硬質クロムメッキ処理を施してもよい。
さらに、上述の実施形態では、一対の段ロールについて説明したが、必ずしも一対の段ロールの両方共に上述の実施形態のごとく形成する必要はなく、いずれか一方の段ロールについてのみ、上述の実施形態の段ロールを適用してもよい。

本発明の第１実施形態としての一対の段ロールの波形状を拡大して示す断面図である。本発明の第１実施形態としての一対の段ロールの噛み合い部分を拡大して示す断面図である。本発明の第１実施形態としての一対の段ロールの断面図である。本発明の第２実施形態としての一対の段ロールの波形状を拡大して示す断面図である。従来の標準形状の段ロールの波形状を示す断面図である。従来の標準形状の一対の段ロールの断面図である。従来の特殊形状の一対の段ロールの波形状を拡大して示す断面図である。従来の特殊形状の一対の段ロールを示す断面図である。

符号の説明

１ａ，１ａ´ 段山
１ｂ，１ｂ´ 段谷
１ｃ，１ｃ´ 接続部
２ａ段山を形成する円
２ｂ段谷を形成する円
３中芯
５，５´ 接続部
５ａ，５ａ´ 第１直線部（第１の直線部）
５ｂ，５ｂ´ 第２直線部（第２の直線部）
５ｃ，５ｃ´ 曲線部
６接続部
６ａ直線部
６ｂ曲線部
１０仮想円
１０ｃ，１０ｃ´ 接続部
１６仮想円

Claims

周面が周方向に連続した波形状に形成され、中芯を挟んで回転して前記中芯を波形に成形する、段ロールであって、
前記段ロールの波形状がそれぞれ断面視で、円弧状に形成された段山と、円弧状に形成された段谷と、凹状に形成され前記段山及び前記段谷を接続する接続部とをそなえて構成され、
前記接続部が、
前記段山側に設けられ前記段山に接する第１の直線部と、
前記段谷側に設けられ前記段谷に接する第２の直線部と、
前記第１の直線部と前記第２の直線部とを円弧状に接続する曲線部とからなる
ことを特徴とする、段ロール。
周面が周方向に連続した波形状に形成され、中芯を挟んで回転して前記中芯を波形に成形する、段ロールであって、
前記段ロールの波形状がそれぞれ断面視で、円弧状に形成された段山と、円弧状に形成された段谷と、凹状に形成され前記段山及び前記段谷を接続する接続部とをそなえて構成され、
前記接続部が、
前記段山側に設けられ前記段山に接する直線部と、
前記直線部と前記段谷とを円弧状に接続する曲線部とからなる
ことを特徴とする、段ロール。
前記段ロールの前記周面には、少なくともタングステンカーバイト溶射処理または硬質クロームメッキ処理射のいずれかが施されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の段ロール
請求項１〜３のいずれか１項に記載の段ロールをそなえた
ことを特徴とする、片面段ボールシート製造装置。
一対の前記段ロールをそなえた
ことを特徴とする、請求項４記載の片面段ボールシート製造装置。