JP5308861B2 - 試験用ローラ及び試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローラの材料に対する表面特性を試験するための試験用ローラ及び試験装置に関するものである。

従来から、供給されたプラスチック材料を成型及び表面加工することによって製品シートを製造するカレンダ装置や圧延装置が用いられている。
このようなカレンダ装置や圧延装置は、材料に対して成型や表面加工等の加工を行うためのローラを複数備え、例えばローラ間において上記材料の加工を行う。

そして、上記ローラは、材料に対する良好な加工性や製品シートの損傷を防止するために、材料に対して適切な表面特性を有していることが好ましい。
このため、従来においては、様々な表面特性を有するローラを複数用意し、各ローラにて実際に材料の加工を行うことによって、各ローラの材料に対する表面特性を試験し、最も良好な試験結果が得られたローラを実際のカレンダ装置や圧延装置に搭載していた。

特開平９−２６２８５５号公報

ところで、上記試験を行う場合には、通常、１台の試験装置において行われるため、試験装置に各ローラを順番に取り付けて試験を行うこととなる。
このため、候補となるローラが数多い場合には、上記試験に極めて長い時間を要すると共に、ローラの取替え作業回数の増加によって作業者への負担が増大する。
また、表面特性の違いによる加工状態の変化が小さい場合も少なくなく、目視によって何れのローラが最適であるかの判断が困難な場合も多い。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、材料の加工に適したローラの表面特性を容易に特定可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、ローラの材料に対する表面特性を試験するための試験用ローラであって、異なる表面特性を有すると共に同軸上に配列される複数のリング部材を備え、当該リング部材の外周面によって上記材料に対して加工を行う加工面が形成され、上記リング部材同士が当接されて上記加工面が面一とされ、上記リング部材の他のリング部材との当接面積が、上記リング部材の軸方向からの投影面積よりも小さいという構成を採用する。

第２の発明は、ローラの材料に対する表面特性を試験するための試験用ローラと、該試験用ローラに上記材料を供給する供給手段と、上記試験用ローラにて加工された上記材料を回収する回収手段とを備える試験装置であって、上記試験用ローラとして、上記第１の発明である試験用ローラを備えるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、加工された上記材料を上記試験用ローラ上において上記リング部材に合わせて切断する切断手段を備えるという構成を採用する。

第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記リング部材の温度調整を行う温調手段を備えるという構成を採用する。

本発明によれば、材料に対して加工を行う加工面が、異なる表面特性を有するリング部材の外周面によって形成されている。
このため、当該試験ローラに材料を供給して加工を行うことによって、リング部材ごとの加工状態を一度に確認することができる。
したがって、ローラの交換を行うこともなく、短時間で、材料の加工に適したローラの表面特性を容易に特定可能とすることが可能となる。

本発明の第１実施形態における試験用ローラの側面図である。 本発明の第１実施形態における試験用ローラの軸方向の断面図である。 本発明の第１実施形態における試験用ローラを備える試験装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の第１実施形態における試験用ローラを備える試験装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態における試験用ローラを備える試験装置の要部を拡大した模式図である。 本発明の第２実施形態における試験用ローラの軸方向の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る試験用ローラ及び試験装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の試験用ローラ１の側面図である。また、図２は、本実施形態の試験用ローラ１の軸方向の断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の試験用ローラ１は、軸部２と、当板３と、複数のリング部材４とを備えている。

軸部２は、図２に示すように、円筒形状の中央部２ａと、該中央部２ａから試験用ローラ１の軸Ｌ方向に突出する端部２ｂとを備えている。
この軸部２は、中央部２ａが端部２ｂに対して大径とされることによって中央部２ａが膨らんだ形状を有している。
また、軸部２は、中空とされており、その内部空間に温調用油が供給可能とされている。

このような軸部２は、後述する試験装置１００において、端部２ｂが軸支されてモータと接続され、モータの駆動によって軸Ｌを中心として回転される。
また、軸部２は、試験装置１００の温調用油供給装置３０４（温調手段）と接続され、温調用油供給装置３０４から内部空間に温調用油が供給される。

当板３は、軸部２の端部２ｂが挿通可能な孔が中央に形成された円板であり、軸部２の中央部２ａの側部２ａ１にボルト５によって固定されている。
なお、図２に示すように、当板３は、軸部２の中央部２ａの外側まで張り出されており、その張り出し量がリング部材４の厚さよりも少なくなるように板幅が設定されている。

リング部材４は、内径が軸部２の中央部２ａの外形と略同一とされることによって、軸部２の中央部２ａに嵌め合い可能とされたリング形状を有している。
また、リング部材４は、軸Ｌ方向に貫通する貫通孔を備えている。そして、本実施形態の試験用ローラ１においては、６つのリング部材４が設置されており、各リング部材４の貫通孔が連通されるように全てのリング部材４を軸部２の中央部２ａに嵌め合わせた状態で、リング部材４の貫通孔と当板３の貫通孔とにシャフト６を挿通させてボルト締めすることによってリング部材４が軸部２に対して固定される。

本実施形態の試験用ローラ１においては、リング部材４ａ〜４ｆが当板３側から配列されている。各リング部材４ａ〜４ｆは、形成材料の違いや表面の平坦性の違いから各々異なる表面特性を有している。
そして、リング部材４ａ〜４ｆ同士が軸Ｌ方向に当接されることで、リング部材４ａ〜４ｆの外周面によって試験用ローラ１の成型面（加工面）が面一で形成されている。

また、リング部材４の側部の内周面側には溝部が形成されており、これによって、リング部材４同士の当接面積が、リング部材４の軸Ｌ方向からの投影面積よりも小さくなるように構成されている。
これによって、リング部材４同士が側部全面で当接される場合と比較して、当接面の面圧を高めることができ、リング部材４同士の間に隙間が形成されることを防止することができる。

なお、最も当板３側のリング部材４ａと最も当板３から離れたリング部材４ｆとは、幅が他のリング部材４ｂ〜４ｅよりも広く設定されている。
これは本実施形態の試験用ローラ１が試験装置１００に搭載された場合に、試験装置１００側のガイドローラが試験用ローラ１と当接する領域を確保するためであり、リング部材４ａ〜４ｆの実質的な圧延幅を均一化するためである。

このように本実施形態の試験用ローラ１は、異なる表面特性を有すると共に同軸上に配列される複数のリング部材４ａ〜４ｆを備え、これらのリング部材４ａ〜４ｆの外周面によって、試験用ローラ１に供給される材料の成型を行う成型面が形成されている。

次に、このように構成された本実施形態の試験用ローラ１を用いて、成型対象の材料に対する各リング部材４ａ〜４ｆの表面特性を試験するための試験装置１００について説明する。

図３は、試験装置１００の概略構成を示す側面図である。また、図４は、試験装置１００の概略構成を示す平面図である。
これらの図に示すように、試験装置１００は、供給装置２００（供給手段）と、カレンダ装置３００と、回収装置４００（回収手段）と、制御部５００とを備えている。

供給装置２００は、カレンダ装置３００が備える試験用ローラ１に材料を供給するためのものであり、押出機２０１、練りロール機２０２及びコンベア２０３を備えている。
押出機２０１は、ホッパ２０４を介して投入された材料を、時間当たり一定の量で押し出すものである。
練りロール機２０２は、押出機２０１から供給された材料を加熱状態で混練するものである。
コンベア２０３は、練りロール機２０２によって混練された材料をカレンダ装置３００の試験用ローラ１に供給するものである。
また、供給装置２００は、図４に示すように、練りロール機２０２が備えるミルロールに温調用油を供給するための温調用油供給装置２０５を備えている。

カレンダ装置３００は、供給装置２００から供給された材料を、試験用ローラ１と該試験用ローラ１と対をなす対向ローラ３０１との間において圧延することによって成型するものである。
なお、図４に示すように、カレンダ装置３００は、モータ３０２を備えている。そして、モータ３０２が駆動されることによって、試験用ローラ１と対向ローラ３０１とが回転駆動される。

また、図５に示すように、カレンダ装置３００は、成型された材料を試験用ローラ１上において、各リング部材４ａ〜４ｆに合わせて切断するスリット３０３（切断手段）を備えている。なお、スリット３０３は、取り外し可能とされている。
さらに、カレンダ装置３００は、図５に示すように、試験用ローラ１と対向ローラ３０１とに温調用油を供給するための温調用油供給装置３０４を備えている。このような温調用油供給装置３０４によって、試験用ローラ１の軸部２に温調用油を供給することによってリング部材４の温度調節が行われる。

なお、カレンダ装置３００において、試験用ローラ１と対向ローラ３０１とは、交換可能とされている。

回収装置４００は、カレンダ装置３００から排出された材料を冷却して巻き取ることによって回収するものであり、カレンダ装置３００のローラから材料を剥がすためのテイクオフローラ４０１、材料を冷却するための冷却ローラ４０２及び巻取り装置４０３を備えている。
ただし、試験用ローラ１を用いた試験においては、材料を巻取り装置４０３にて巻き取る必要がないため、巻取り装置４０３を駆動する必要はない。

制御部５００は、試験装置１００全体の動作を制御するものである。そして、本実施形態において制御部５００は、不図示の温度センサから入力される試験用ローラ１の温度を示す入力信号（測定結果）に基づいて、試験用ローラ１の温度が一定となるように、カレンダ装置３００の温調用油供給装置３０４を制御する。
なお、上記温度センサとしては、温調用油の配管の途中に設置されて間接的に試験用ローラ１の温度を測定する温度センサ、及び試験用ローラ１に直接設置される温度のいずれかあるいは両方を用いることができる。

このような試験装置１００において試験用ローラ１を用いた試験を行う場合には、まず供給装置２００のホッパ２０４に投入された材料が、一定量ずつ混練された後に、カレンダ装置３００に供給される。

カレンダ装置３００に供給された材料は、試験用ローラ１と対向ローラ３０１との間にて圧延されて成型された後、試験用ローラ１上においてスリット３０３によってリング部材４ａ〜４ｆに合わせて切断される。
その後、材料は、回収装置４００のテイクオフローラ４０１によって引き剥がされ、さらに冷却ローラ４０２によって冷却される。

そして、試験用ローラ１から材料が引き剥がされる様子、及び、冷却ローラ４０２によって冷却された材料を形状が作業者によって確認され、この確認結果に基づいて材料に対して最適な表面特性を決定する。

なお、上述のようにして材料に対して最適な表面特性が決定された後は、成型面の全面が当該表面特性を有するローラを試験用ローラ１と取り替えてカレンダ装置３００に設置する。そして、最終的には、材料を最後の巻取り装置４０３で巻回される様子までを確認する。なお、この際、スリット３０３は取り外される。

以上のような本実施形態の試験用ローラ１によれば、材料に対して成型を行う成型面が、異なる表面特性を有するリング部材４の外周面によって形成されている。
そして、本実施形態の試験用ローラ１及び該試験ローラ１を備える試験装置１００によれば、試験ローラ１に材料を供給して成型を行うことによって、リング部材４ａ〜４ｆごとの加工状態を一度に確認することができる。
したがって、ローラの交換を行うこともなく、短時間で、材料の加工に適したローラの表面特性を容易に特定可能とすることが可能となる。

また、本実施形態の試験用ローラ１によれば、成型面が面一とされている。
このため、全てのリング部材４の外周面において材料を均等に成型することが可能となる。

また、本実施形態の試験用ローラ１によれば、リング部材４同士の当接面積が、リング部材４の軸Ｌ方向からの投影面積よりも小さくなるように構成され、リング部材４同士の間に隙間が形成されることを防止されている。このため、リング部材４間に材料が入り込むことを防止することが可能となる。

また、本実施形態の試験用ローラ１を備える試験装置１００によれば、スリット３０３によって、成型後の材料が試験用ローラ１上において、リング部材４に合わせて切断されるため、それぞれのリング部材４に成型された材料の様子を容易に確認することが可能となる。

また、本実施形態の試験用ローラ１を備える試験装置１００によれば、温調用油供給装置３０４によって、試験用ローラ１の軸部２に温調用油を供給することによってリング部材４の温度調節を行うことが可能とされている。このため、カレンダ装置３００における材料の温度を常に一定に保つことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図６は、本実施形態の試験用ローラ１の軸方向の断面図である。この図に示すように、本実施形態の試験用ローラ１は、内部に中空空間が形成されておらず、代わりに制御部５００と電気的に接続されたヒータ２ｃが設置されている。
そして、本実施形態の試験用ローラ１においては、制御部５００によってヒータ２ｃの発熱量が制御されることで温度調整が行われる。

このような構成を有する本実施形態の試験用ローラ１も、上記第１実施形態の試験用ローラ１と同様の効果を奏する。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、試験用ローラ１が材料の成型を行う構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、試験用ローラが材料の表面処理を行う構成であっても良い。
つまり、本発明の試験用ローラは、材料に対して何らかの加工を行うローラの材料に対する表面特性を試験する際に用いることができる。

また、上記実施形態においては、試験用ローラ１が６つのリング部材４を備える構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の試験用ローラは、２つ以上のリング部材を備えていれば良い。

１……試験用ローラ、４（４ａ〜４ｆ）……リング部材、２００……供給装置（供給手段）、３０３……スリット（切断手段）、３０４……温調用油供給装置（温調手段）、４００……回収装置（回収手段）

Claims (4)

1. ローラの材料に対する表面特性を試験するための試験用ローラであって、
   異なる表面特性を有すると共に同軸上に配列される複数のリング部材を備え、
   当該リング部材の外周面によって前記材料に対して加工を行う加工面が形成され、
   前記リング部材同士が当接されて前記加工面が面一とされ、
   前記リング部材の他のリング部材との当接面積が、前記リング部材の軸方向からの投影面積よりも小さい
   ことを特徴とする試験用ローラ。
2. ローラの材料に対する表面特性を試験するための試験用ローラと、該試験用ローラに前記材料を供給する供給手段と、前記試験用ローラにて加工された前記材料を回収する回収手段とを備える試験装置であって、
   前記試験用ローラとして、請求項１記載の試験用ローラを備えることを特徴とする試験装置。
3. 加工された前記材料を前記試験用ローラ上において前記リング部材に合わせて切断する切断手段を備えることを特徴とする請求項２記載の試験装置。
4. 前記リング部材の温度調整を行う温調手段を備えることを特徴とする請求項２または３記載の試験装置。

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