JPH10505790A - 圧力分布を示す手段を備えたロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維質の湿紙を脱水するために、製紙用圧搾式プレスの圧搾部で特に使用されるロールシステムが、圧搾式プレスの圧搾部内の他のロールと、回転しながら共働するよう配置されたロールを備え、このロールは該ロールの表面に与えられた圧力を感知するらせん状センサを備えており、ロールが回転するにつれて圧力信号をプロセッサに送信する。トリガー信号が前記ロールの回転につれて所定の時点で発生させられ、該トリガー信号の発生時点は前記らせん状センサ上の特定の位置を表わす。圧力が感知された箇所のロールの角度位置に圧力が対応するように前記圧力信号は前記トリガー信号と調整される。したがって、運転者は、前記ロールに沿った様々な位置で感知された圧力の、不均一を視覚的または聴覚的に示されるので、必要なら対応措置をとることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力分布を示す手段を備えたロール 技術分野 本発明は、ロールの長手方向に沿って圧力の変化を検出できる、圧搾式プレス ロールに使用されるロールに関する。 背景技術 本発明は、特に圧搾式プレスロールに使用されるロールに関し、本ロールは、 製紙工程における湿紙や、布地や、プラスチックフォイルや他の関連材料を圧搾 するものである。本発明は上記の業種に使用できるが、以下の記載は、特に紙の 製造におけるロールの機能に向けられる。 製紙工程の第１段階では、すき網上にヘッドボックスからの紙料が沈積する。 紙料が沈積するにつれて紙料内からの白水が、すき網の織り目を多量に流れる。 すき網上に残された、水分と繊維とは一緒に毛布上にあって移動して、１段階以 上の脱水工程を経て、その結果、繊維質のマット状物、すなわち紙匹が残される 。こうした脱水工程は、１組または複数組の圧搾式プレスを形成するロールの間 に湿紙(web)を通過させることにより実行され、その過程で水が湿紙から除去さ れる。圧搾式プレスを形成するこうしたロールに共通の問題は、当該ロールの長 手方向に沿って圧力が均一にならないということである。こうした均一性の欠如 は、しばしば紙の質を低下させる。 プレス部で使用される従来のロールは１つまたは複数の材質層から形成されて いる。垂下や圧搾加圧力によるロールのたわみが該業界の問題となって来ている 。たわみを補償するためにクラウン、すなわちロール中央部の、直径をやや太く したところを監視し調節するロールが開発されている。こうしたロールは、変化 し ない中心部を囲む浮動殻を備えている。該浮動殻の下には圧力調整器が配置され ており、この圧力調整器は圧力の変化を検出しそれを補う。 こうしたロールの一つが米国特許第４５０９２３７号に記載されている。この ロールは位置センサを備えており、ロールの殻の配置にムラがあるかどうかを判 定する。センサからの信号は、圧力の変化により配置が不均一になっている場合 に、ロール殻の下の支持体または加圧要素を起動することによって、それを均一 化する。加圧要素は、圧力オイル供給管により供給を受ける従来の静水力学的支 持軸受けを有する。同様のロールが米国特許第４７２９１５３号に開示されてい る。このたわみ制御ロールはさらに、ロール面上の、狭い帯状範囲における表面 温度を調節するセンサを備えている。米国特許第４２３３０１１号に開示されて いるような他のたわみ制御ロールは、ロール材料の熱膨張特性を利用して、適切 なロールのたわみを得る。こうしたたわみ補償式ロールはクラウンを変えるのに 有効である。したがって、こうしたロールは、１インチ当り５００ポンドの場合 と同程度に、１インチ当り１００ポンドの荷重の場合にも効果的に作動するが、 こうした機能のないロールは、一つの特定の荷重で正しく作動するだけである。 しかし、たわみ制御式ロールと、同機能のないロールとの両方に内在している 問題は、ロールの作動中にロール面に沿って荷重を測定する方法がないことであ る。たわみ制御式ロールのロール荷重が１インチ当り２００ポンドに設定されて いる場合、実際には、ロールの端部では１インチ当り３００ポンドで、中央部で は１インチ当り１００ポンドになっていることもあり得る。 適用圧力の、こうした不一致の存在を判定する従来の方法では、ロールを止め て、長いカーボン紙または圧力感応フィルムをロール間にはさむ必要がある。こ うした工程は、押し模様(nip impression)をとるといわれている。この工程は、 有益ではあるが、圧搾式プレスの作動中には使用できない。さらに、圧搾圧力の 均一性に影響を及ぼし得る温度変化や他の関連要因の変化は考慮されていない。 米国特許第４８９８０１２号に記載のロールは、ロール表面に組み込まれた複 数のセンサによって圧搾式プレスの圧搾部の圧力の概略グラフを求めることでこ の問題を処理しようとしている。しかし、このロールに固有の問題がいくつかあ る。第１に、こうした構成には静止した中央梁が必要であり、この構成は、浮動 ロール殻を備えたたわみ制御式ロール以外のあらゆる種類のロールに適用できる わけではない。さらに、上記のセンサは、それぞれが、ほんのわずかな数の圧力 だけを示す、独立したセンサである。さらに、各センサは個別に接続されなけれ ばならず、配線や接続の問題が発生する。その上、センサを間隔をおいて配置す ると、圧力の不均一な部分を検出できないことがあるので不正確になる場合があ る。さらに、充分には丸くない状態、すなわちロール断面の真円度不良状態を感 知する機能を保証するために、圧搾部二つの位置を１８０度だけ離す必要がある 。圧搾部の、このような配置は、製鋼所や圧延設備では慣習的であるが、製紙工 程ではめったにそのようには配置されない。 発明の開示 したがって、本発明の主目的は、操作者が、圧搾式プレスのロールにより示さ れる不均一な圧力分布を容易かつ正確に検出できるようにすることである。 本発明の他の目的は、圧力が感知されている箇所の、圧搾式プレスのロールの 長手方向上の位置を示すことである。 本発明のさらに他の目的は、圧搾式プレスのロール上の特定の複数位置につい ての圧力変化、すなわち圧力分布を運転者に知らせることである。 本発明のさらに他の目的は、たわみ制御式ロール、中実ロール、中空ロールな ど、あらゆる型のロールへの圧力検出の適用を容易にすることである。 本発明のさらに他の目的は、不適切なロールや機械の動作の不調を直ちに運転 員に知らせることである。 以下の記載から容易に明らかになる本発明の上記の目的およびさらに他の目的 を達成するために、本発明の構成は、特に繊維質の湿紙を脱水するための製紙用 圧搾式プレスの圧搾部に使用されるロールにより明示されており、該ロールは、 圧力をその長手方向に沿って感知する手段を備えており、該感知する手段は、該 ロールが圧搾式プレスにおける他のロールと共働して回転するにつれて圧力信号 を調整装置(a conditioning unit)に送信するよう構成されたらせん状センサの 形態をとるものである。該圧力信号は、トリガー信号と共に処理装置で処理され る。トリガー信号は、設定された間隔で発生するので、ロールが回転していると きにはロールの位置を表わす。センサから発生する信号は、トリガー手段からの 信号に関連して処理されて、次に、運転者に、ロール表面に沿った様々な位置に おける圧力を視覚的に表示したりまたは聴覚的に示したりする。 図面の簡単な説明 図１Ａは、本発明のロールの斜視図である。 図１Ｂは、本発明のロールの横断面図である。 図１Ｃは、本発明の、他のロール構造の横断面図である。 図２は、圧搾式プレスに使用される場合の、図１Ａのロールの斜視図である。 図３は、本発明のシステムを表現するブロックダイアグラムである。 図４は、トリガー信号と圧力信号との関係を示すグラフである。 図５は、ロールにより感知された圧力を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態 図１Ａに示すように、本発明のロール１の好ましい構成は、内部の基部ロール ２と外方ロールカバー４とを含む。内部の基部ロール２と外方ロールカバー４と は、プレスロールに適した、どのような材料から構成されていてもよい。内部の 基部ロール２は１つまたは複数の内方層を備えており、外方ロールカバー４は表 層である。内部の基部ロール２の周囲にはらせんセンサ６が配置されており、こ のセンサ６は圧電フィルム(piezoelectric film)を備えているものが好ましい。 他の、使用可能なセンサ材料としては、光をパルス状に送る光ファイバーを有す るものがある。本発明は、上記のセンサによって限定されるわけではなく、当業 者に周知の、他の圧力センサを備えることもできる。 らせん圧力センサ６は、ロール１の第１端部３から第２端部５まで内方の基部 ロール２に沿って配置されるのが好ましい。センサのあらゆる部分がロール上の 、異なる角度位置を示すようにらせんが１つだけ形成される。本発明の他の構成 には、複数のセンサが含まれており、各センサは１つのらせんを形成し、ロール １の表面上に、隣接して配置される（図示せず）。 図１Ｂは、線Ｂ−Ｂ’に沿った、図１Ａのロールの横断面を示す。本図に示し てあるように、らせんセンサ６は内方の基部ロール２に巻かれて、その上に働く 圧力を感知する。らせんセンサ６は多層化ロールの任意の２層間に配置できる。 他の構成として、図１Ｃに示す横断面図は、表面上にらせんセンサ６を備えた中 実のコアロール８を有するロール構造を示している。 図２は、本発明のロール１を用いる圧搾式プレス１０を示す。本図に示してあ るように、２本のロール１と１２とは、共働して圧搾式プレス１０を形成するよ うに配置されている。ロール１と１２との１方または両方は、その表面にらせん センサを備えている。例示のために、以下の説明は感知機能をもつロールの１つ だけに向けられている。 運転時には、湿紙は、ロール12を囲む、製紙機械の毛布１６に乗せられて圧搾 部１４を通って移送される。湿紙が圧搾部１４を通過するにつれて、らせんセン サ６は外方ロールカバー４に対する圧力の変化を検出する。センサ６がらせん状 に形成されているので、湿紙は、ロール１が回転するにつれてセンサ６の、異な る部分に接触する。センサ６はインターフェイス、すなわち信号調整装置(signa l conditioning unit)２１に電気的に接続されており、該信号調整装置２１は、 圧力を表わす、調整された信号を処理装置２３に送る。信号調整装置２１と信号 処理装置２３との接続は、無線送信機２２によることが好ましい。ただし、有線 で接続することも可能である。無線送信は、電波によって、光波によって、或は 他の周知の遠隔送信方法により実行される。有線による送信が望まれる場合には 、ロール１が運転状態にあり信号処理装置２３が静止状態にあるであろうから、 スリップリング組立体または回転式変成器（図示せず）が使用できる。 図３は、本発明のロールシステムのブロックダイアグラムである。上記のよう に、らせんセンサ６からの圧力信号２０は、湿紙が毛布に乗って圧搾式プレス１ ０を通過するときに感知された圧力を示す。上述のように、圧力信号２０は信号 調整装置２１に送られる。その後、変換された、すなわち調整された圧力信号は 無線送信機２２を介して処理装置２３に送られる。処理装置２３で、圧力信号は トリガー信号生成器３０からのトリガー信号に同期される。 どの時点においても、センサ６は特定の機械横方向位置にある。特定してこれ を配置するために、電気信号または光信号の形態のトリガー信号が、調整された 圧力信号に同期される。トリガー信号は本来クロックパルスであり、ロール１の 特定の角度位置が丁度１回転すると該クロックパルスが発生するので、圧搾部１ ４におけるセンサ６の特定の機械横方向位置を示すことになる。 図４は、調整された圧力信号とトリガー信号との間の整合状態を示すタイム・ チャートである。第１トリガー信号と第２トリガー信号との間の圧力信号は、ロ ール１の１回転する間に、第１端部(front end)３から第２端部(back end)５ま でのロール１上に、すなわちセンサ６上に働く圧力を表わす。センサ６をロール １上にらせん状に配置すると、ロール１に沿ってセンサ６が連続して変位するこ とになる。したがって、トリガー信号は、センサ６上の指定点が完全に１回転す る度に発せられる。すなわち、ロール上の或る位置で感知された圧力は、ロール が完全に１回転した後でその位置で再び感知されることになる。たとえば、該指 定点がロール１の第１端３におけるセンサ６の一部である場合、トリガー信号は 、 ロール１のその部分が完全に１回転して元の位置に戻る度に発せられることにな る。こうしたトリガー信号を用いると、ロール１の長手方向に沿って感知された 圧力を表わす圧力信号が、ロール１上の感知位置と整合される。図４に示された 圧力曲線は、ロールの前方付近に、より大きく荷重のかけられた区域を示す。 次に、圧力信号は、音響アラーム２５、プリンタ２６または遠隔送信機２８な ど図３に示す周辺装置に送られる。こうした周辺装置が、ロール１に沿った圧力 変化、すなわち圧力分布を運転者に示す。音響アラーム２５は、運転者に、前記 圧力分布に関し重大な状態が発生したことを緊急に知らせるために使用される。 プリンタ２６は、圧力の読取り結果のハードコピーを運転者に示すので、検査に 有益である。遠隔送信機２８は、運転者または中央制御室が製紙機械の設置場所 から離れている場合に有益である。したがって、遠隔地にいる運転者は、現場に 居なくてもこうした圧力変化を容易に見ることができる。 感知された圧力がロール１の或る箇所で他の箇所よりずっと大きいことが表示 画面２４上で運転者に示されたならば、システムは停止され、運転者は問題を解 決することができる。或は、本発明のシステムを制御システムに接続することも 考えられる。すなわち、該制御システムは、高圧力信号または低圧力信号に応え て、自動的に運転者に警告して、訂正工程を起動する。 図５に示す表示画面２４は、ロール上の位置に関して圧力(pressure)信号をグ ラフで示すものである。ｙ軸は、平方インチ当りのポンドで圧力を示し、ｘ軸は 、ロールの長さ上の位置(location on roll)を示す。したがって、圧力信号はト リガー信号に関して整合されて、表示上の或るｘ値が、圧力が感知されている、 ロール１上の位置を表わす。したがって、ロール１の前方端部(front end)３に おける、センサ６が最初に現れる（図１を参照）点に対応して画面の左側に最初 に圧力信号が現れるように、トリガー信号は画面表示を制御する。画面の右側の 圧力信号は、最初のトリガーより後で第２のトリガーより前に生ずる時間間隔（ 図 ４を参照）において感知された信号である。これは、ロール１の真ん中の部分(m iddle)から端部(far end)５までの位置で感知された圧力に対応する。このグラ フ表示は、ロール１の回転に伴って繰り返される。 本発明は上記の実施形態を参照しながら具体的に図示および記述されてきたが 、本発明の精神と範囲を逸脱しないかぎり形態と細部を変更できるということは 当業者には容易に理解できる。したがって、本発明を構成する要素の形状、構成 、および配置の変更は、本発明の範囲内にある。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年８月９日 【補正内容】 請求の範囲（補正） １． 第２ロールと組み合わされて圧搾式プレスの圧搾部において配列された 第１ロールを備え、前記第１ロールと前記第２ロールとが、回転して相互間の物 を圧搾するよう構成され、前記第１ロールが、該第１ロール自身の表面における 圧力を感知し、かつ、該圧力を表わす圧力信号を供給する少なくとも１つのセン サを備えたことと、 前記第１ロールの１回転ごとにトリガー信号を供給するトリガー信号発生手段 と、 前記圧力信号及び前記トリガー信号を処理する処理ユニットと、 前記処理ユニットに接続され、かつ、音響装置を有する圧力分布表示用周辺装 置とを備えたこととにより、 前記音響装置が圧力分布の不均一を報知して運転上の機能不全の存在を明示す ることを特徴とする、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ２． 第２ロールと組み合わされて圧搾式プレスの圧搾部において配列された 第１ロールを備え、前記第１ロールと前記第２ロールとが、回転して相互間の物 を圧搾するよう構成され、前記第１ロールが、該第１ロール自身の表面における 圧力を感知し、かつ、該圧力を表わす圧力信号を供給する少なくとも１つの光学 的センサを備え、該光学的センサが前記第１ロールの周囲に連続らせん状に配置 されたことと、 前記第１ロールの１回転ごとにトリガー信号を供給するトリガー信号発生手段 と、 前記圧力信号及び前記トリガー信号を処理する処理ユニットと、 前記処理ユニットに接続された圧力分布表示用周辺装置とを備えたこととによ り、 前記周辺装置が圧力分布の不均一を報知して運転上の機能不全の存在を明示す ることを特徴とする、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ３．他の部材に回転しながら圧接するように構成された円柱形部材と、 圧力信号を発生させるために前記円柱形部材の全長にわたってらせん状に配置 された、少なくとも１つの圧力センサと、 前記円柱形部材が複数回まわる間、前記円柱形部材の所定の箇所が現れる度に トリガー信号を周期的に発生させるトリガー信号発生手段と、 前記円柱形部材の長手方向上の特定の複数箇所についての圧力分布に関する情 報を表わす音響出力信号を発生させるために前記圧力信号と前記トリガー信号と を組み合わせる処理ユニットとを備えたことを特徴とする、圧搾式プレスの圧搾 部において使用される感知ロール。 ４．第２の円柱形部材に回転しながら圧接するための第１の円柱形部材と、 圧力信号を発生させるために前記円柱形部材の全長にわたってらせん状に配置 された、少なくとも１つの圧力センサと、 前記第１の円柱形部材が複数回まわる間、前記第１の円柱形部材の所定の箇所 が現れる度にトリガー信号を周期的に発生させるトリガー信号発生手段と、 前記第１の円柱形部材の長手方向上の特定の複数箇所についての圧力分布に関 する情報を表わす音響出力信号を発生させるために前記圧力信号と前記トリガー 信号とを組み合わせる処理ユニットとを備えたことを特徴とする、圧搾式プレス の圧搾部において使用される感知ロール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第２ロールと組み合わされて圧搾式プレスにおいて配列された第１ロー ルを備え、前記第１ロールと前記第２ロールとが、回転して相互間の物を圧搾す るよう構成され、前記第１ロールが、該第１ロール自身の表面における圧力を感 知する手段と該圧力を表わす圧力信号を供給する手段とを備えたことと、 前記第１ロールの１回転ごとにトリガー信号を供給する手段と、 前記圧力信号及び前記トリガー信号を処理する処理手段と、 前記処理手段に接続された、圧力分布を表示する表示手段とを備えたこととに より、 前記表示手段が圧力分布の不均一を報知して運転上の機能不全の存在を明示す ることを特徴とする、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ２． 前記第１ロールが多層の部材を備えたことを特徴とする、請求項１に記 載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ３． 前記第１ロールが中実部材から成ることを特徴とする、請求項１に記載 の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ４． 前記の、圧力を感知する手段が前記ロールの外表面に配置されているこ とを特徴とする、請求項１に記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知 するシステム。 ５． 前記圧力を感知する手段が前記多層部材の中間層間に配置されているこ とを特徴とする、請求項２に記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知 するシステム。 ６． 前記トリガー信号が電気信号から成ることを特徴とする、請求項１に記 載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ７． 前記トリガー信号が光信号から成ることを特徴とする、請求項１に記載 の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ８． 圧力分布を表示する前記表示手段が視覚装置を備えたことを特徴とする 、請求項１に記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 ９． 前記視覚装置がさらに表示モニタを備えたことを特徴とする、請求項８ に記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 １０． 前記視覚装置がさらにプリンタを備えたことを特徴とする、請求項８に 記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 １１． 前記表示手段がさらに音響装置を備えたことを特徴とする、請求項１に 記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 １２． 前記の、圧力を感知する手段が前記第１ロールの周囲に連続らせん状に 配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の、圧搾式プレスの圧搾部に おいて圧力を感知するシステム。 １３． 前記の、圧力を感知する手段が電気的センサを備えたことを特徴とする 、請求項１２に記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム 。 １４． 前記の、圧力を感知する手段が圧電センサを備えたことを特徴とする、 請求項１２に記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシステム。 １５． 前記の、圧力を感知する手段が光学的圧力センサを備えたことを特徴と する、請求項１２に記載の、圧搾式プレスの圧搾部において圧力を感知するシス テム。 １６． 回転しながら他の部材に圧接する手段を有する円柱形部材と、 圧力信号を発生させる手段を有する前記円柱形部材の全長にわたってらせん状 に配置された、少なくとも１つの圧力センサと、 前記円柱形部材が複数回まわる間、前記円柱形部材の所定の箇所が現れる度に トリガー信号を周期的に発生させる手段と、 前記円柱形部材の長手方向上の特定の複数箇所についての圧力分布に関する情 報を表わす出力信号を発生させるために前記圧力信号と前記トリガー信号とを組 合せる手段とを備えたことを特徴とする、圧搾式プレスの圧搾部において使用さ れる感知ロール。 １７． 前記出力信号が視覚信号であることを特徴とする、請求項１６に記載の 感知ロール。 １８． 前記出力信号が音響信号であることを特徴とする、請求項１６に記載の 感知ロール。 １９． 圧搾式プレスの圧搾部のロールが与える圧力を感知する方法であって、 らせん状圧力センサを表面に沿って備えた第１のロールを用意することと、 前記ロールが第２のロールと前記第１のロールとの間で湿紙に加圧しながら圧 力信号を供給することと、 前記第１のロール上の角度位置を示すためにトリガー信号を供給することと、 前記トリガー信号を前記らせん状圧力センサの角度位置に同期させることと、 前記ロールに沿った圧力変化を運転者に知らせるように前記圧力信号及び前記 トリガー信号を表示することとから成ることを特徴とする、圧搾式プレスの圧搾 部のロールが与える圧力を感知する方法。