KR20010042534A - 롤사이의 접촉 압력을 조절하는 자기 장치를 가진 캘린더 - Google Patents

Abstract

자기 캘린더는 한쌍의 회전 병렬 롤들(1, 2) 및 롤들에 병렬로 뻗어있으며 캘린더의 가로 중심 평면 및 세로 중심 평면 양쪽에 대해 거울처럼 대칭인 배열을 갖는 다수의 자기 코어들(8)을 통해 공통 베이스(5)에 연결되는 두개의 자극편들(6, 7)이 제공되는 전자석을 포함한다. 관련 자극편(6, 7)에 인접하여 위치한 코일(9) 및 제어 솔레노이드(10)는 상기 코어들(8) 각각의 주위에 감기며, 코일(9)에 순환하는 전류의 세기는 제어 솔레노이드(10)에 의해 수행되는 자속 기록을 수신하고 처리하는 제어 유니트(12)에 의해 차례로 제어되는 조절 유니트(11)에 의해 제어된다.

Description

롤사이의 접촉 압력을 조절하는 자기 장치를 가진 캘린더{CALENDER WITH MAGNETIC DEVICE FOR ADJUSTING THE CONTACT PRESSURE BETWEEN THE ROLLS}

캘린더는 최종 제품이 연속적인 시트들 또는 테이프들 형태인 다양한 재료들(종이, 고무, 직물등) 상에 적층 작용을 하는 많은 다른 형태로 제조된 기계로 공지되어 있다. 캘린더를 사용하여 한쌍의 반대회전 병렬 롤들을 통과하는 하나 또는 그 이상의 재료 시트들을 평평하게 하고, 모양을 잡고, 연결시키고, 가늘게 하거나 다양한 방식으로 표면적으로 다듬어 마무리 하는 것이 가능하다. 상기 롤들은 재료의 유형 및 수행되는 공정의 유형에 따라 다양한 하중으로 서로에 대해 압착되며, 유체의 내부 순환에 의해 가열 및/또는 냉각을 하도록 상기 롤들은 일반적으로 공동형태이다.

*종래의 캘린더들에 있어서, 롤들 사이의 접촉 압력은 회전 및 지지 피벗(pivot)에서 동작하는 기계 또는 수압 장치에 의해 서로를 작동시킴으로써 생성된다. 그러나, 이 종래 장치는 전체 접촉 라인에 따라, 특히 일부 길이의 롤들에 대한 압력의 균일성을 보장하지 않는다. 사실, 피벗상에 가해지는 스러스트 (thrust)는 지지부로부터 거리가 증가함에 따라 현저하게 감소하며, 따라서 상기 롤들은 상기 영역에 감소된 스러스트를 보충하기 위해 일반적으로 중심에서 볼록하다.

이런 종래 방안은 기계 동작 및 생산품질 모두에 영향을 미치는 여러가지 결함들을 갖는다. 먼저, 비균일 압력은 결과적으로 롤들의 비균일 마모(wear)뿐만 아니라, 진동 및 그에따른 잡음을 발생시킨다. 게다가, 일부 포인트에서는 과도한 압력이 있을 수 있고 그리고/또는 다른 포인트들에서는 불충분한 압력이 있을 수 있기 때문에 접촉 압력의 제어는 쉽지도 않을 뿐만 아니라 정확하지도 않다.

생산품이 관계되는 한, 횡단선의 크기를 따라 변하는 압력으로 압착되는 물질은 완전히 균일하지는 않다. 게다가, 결정 포인트에서 압력은 또한 불규칙한 마모, 침전물등 때문에 시간에 따라 변할 수 있으며, 따라서 물질의 배치(batch)는 후속의 배치와는 약간 다른 방법으로 취급될 수 있다.

이러한 결함들을 부분적으로 극복하는 것은 자기 캘린더에 의해 달성되며, 롤들 사이의 접촉 압력은 롤들의 전체 길이를 따라 일정한 자속을 생성하는 자석에 의해 얻어지며, 상기 롤들은 상자성체 또는 강자성 물질로 구성된다. 상기 자석은 롤들사이의 접촉 라인을 따라 거의 일정한 압력을 달성하도록 롤들의 전체 길이를 따라 뻗어있는 자극편들에 제공된다.

*그러나, 이러한 장치도 캘린더가 다른 폭들을 갖는 물질들을 처리하도록 사용되어, 롤들이 자신들의 전체 길이를 따르지 않고 물질을 접촉하는 길이에만 동작하는 대부분 통상의 경우에 최상의 동작을 제공하지 않는다. 그 결과, 압착되는 물질이 없는 단부들에서, 롤들은 불균형한 압력을 발생시키도록 접촉하는 경향이 있다. 사실, 롤들이 밀착하면 자극편들을 향한 갭이 감소하게 되고, 따라서 자기 유도를 증가시키고, 후속적으로 유도 면적에 비례하는 롤들 사이의 인력이 증가한다.

실제 문제로서, 상기의 현상은 접촉 압력에 변화를 발생시키고 따라서 물질의 처리에 불균형을 발생시키는 소위 "자기 불안정"이라 불린다.

처리되는 물질의 폭에 대해 캘린더를 약간 조절시키기 위해, 자석들은 다수의 독립적인 이동부분들로 분할되도록 고안되었다. 그러나, 그러한 장치는 상당한 기계적 복잡성을 가지며 상당히 어려운 조절 과정을 포함한다. 게다가, 달성될 수 있는 결과들은 실제의 압력 균형을 조절하지 못하며 상기 언급된 자기 불안정 현상이 방지될 수 없다는 데서 그다지 만족스럽지 못하다.

본 발명은 캘린더에 관한 것이며, 특히 롤사이의 접촉 압력을 조절하는 장치가 제공되는 자기 캘린더에 관한 것이다.

*도 1은 캘린더의 약단면도이다.

도 2는 처리된 물질의 출구면상의 상기 캘린더의 약도이다; 및

도 3은 관련 조절 장치를 갖는 전자석의 약측면도이다.

본 발명의 목적은 따라서 앞서 기술된 결함들을 극복하도록 접촉 압력을 조절하는 장치가 제공되는 자기 캘린더를 제공하는 것이다.

상기 목적은 롤-풀링 전자석이 분할되는 코어들 각각에서 자속 변화들을 감지하고, 자기 불안정을 방지하며 전체 롤 길이를 따라 지속적이고 균일한 자속을 생성하기 위해 각 코어의 기자력(m.m.f.)의 강도를 조절하는 조절 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 장치의 주요 장점은 조절 장치에 의해 제공되는 "트리밍" 성능 때문에 캘린더 롤들간의 완벽하게 균형적이며 지속적인 접촉 압력을 생성하는 것이다. 이 방식에서 진동들, 잡음 및 제조 결함들은 현저하게 감소되며 마모도 균일하다. 게다가, 높은 가공 재생산성이 얻어지며 따라서 생산 조건들이 일정하기 때문에 연속적인 물질의 배치(batch)들이 훨씬 더 균일하다.

본 캘린더의 두번째 장점은 롤들에 대해 회전하는 자기장 효과를 통해 롤들의 표면상에 생성되는 와류 전류(소위 후코(Foucault's) 전류)때문에 롤들의 완벽하게 균일한 가열을 달성하는 것이다. 상기의 가열은 접촉 라인을 따라 균일하기 때문에, 이것은 또한 작용 조건들을 균일하게 한다.

더욱이, 이 조절 장치는 기계 장치보다 제조하는데 훨씬 더 간단하며 비용이 싸다. 그리고 이것은 처리 조절 및 동작 파라미터들을 기록하는 자동 시스템을 쉽게 설치하게 한다.

본 발명에 따른 캘린더의 상기 및 다른 장점들 및 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 실시예의 상세한 기술에 의해 당업자에게 명백해질 것이다.

상기 도면들을 참조하여, 특히 물결 모양의 보드의 생산을 위한 본 발명에 따른 캘린더의 동작이 기술된다. 아래에 발표된 것은 상기에 언급된 것처럼 다른 형태의 캘린더에 적합한 변형들이 가해질 수 있기 때문에, 명백하게 제한되는 실시예가 아니다. 다른 출원들의 실시예들은 엠보싱, 다른 시트들의 결합(고무 처리된 직물, 가소성 종이들 등등), 스트레칭, 표면 마무리 등등이 있다.

도면들에 도시된 캘린더는 관련 화살표들에 의해 표시된대로, 각각 세로로 맞물리며 회전하는 시계 방향 및 반시계 방향으로 제공되는 상위 롤(1)과 하위 롤(2)을 포함한다. 두개의 롤들(1, 2)은 한쌍의 기어로 서로 맞물리며 그 결과 통과하는 카드보드 시트(3)는 따라서 물결 모양이 생긴다. 이것을 얻기 위해, 접촉 라인(4)을 따른 롤들 사이의 압력은 약 20-40 kN/m이며 온도는 약 130 ℃ 에서 200 ℃의 범위를 갖는다.

접촉 압력은 실제로 물질의 출구 쪽의 자극편(6)(북극) 및 입구 쪽의 자극편(7)(남극)을 갖도록 하위 롤(2) 아래에 대칭 위치에 배열된 U 형 전자석을 통해 생성된다. 동일하고 일정한 단면을 갖는 자극편들(6, 7)은 자신들의 전체 길이를 따라 롤들(1, 2)에 병렬로 뻗어 있으며 상기 자극편들은 다수의 자기 코어들(8)을 통해 공통 베이스(5)에 연결된다.

도 2에 도시된대로 명백하게, 코어들(8)은 중심 평면을 가로질러 배열된 중심 코어를 갖는 횡단 중심 평면에 대해 거울같은 대칭 배열을 갖는다. 실제로, 코어들(8)은 바람직하게는 홀수(3, 5, 7...)로 존재하고 중심 코어에서 단부 코어들까지의 길이를 감소시키며, 상기의 폭 및 높이는 일정하다. 이런 식으로 또한 자극편들(6, 7)의 대칭때문에, 캘린더는 상기 언급된 가로 평면 및 세로 중심 평면에 대해 이중 거울 대칭을 갖는다.

자극편들(6, 7) 각각은 표면에 대해 수직방향으로의 자기 인력으로 롤들(1, 2) 상에서 움직이며, 상기 힘들은 각각 화살표 Fa1, Fa2, Fb2로 표시된다.

장치의 구조적 대칭 덕분에, 수평 방향에서의 롤들(1, 2)상에 동작하는 흡입 구성요소들은 서로 상쇄되며, 수직 방향에서 동작하는 상기 구성요소들은 최종 인력들(F1, F2)을 서로에게 부가시킨다. 접촉 라인(4)을 따른 압력은 따라서 F1 + F2 와 같고, 상기 압력은 롤들(1, 2)의 전체 길이 L을 따라 균일하다.

접촉 압력은 롤들(1, 2)중 하나가 비자성 물질로 구성되었더라도 생성된다. 그러한 경우에, 비자성 롤은 지지 및 회전 피벗의 반작용력만을 제공하기 때문에, 접촉 압력은 F1 또는 F2와 같을 것이다.

만약 롤들(1, 2)이 다른 길이를 가지며 및/또는 처리되는 물질의 폭(3)이롤들의 길이보다 짧다면, 중요한 문제로 롤이 실제로 동작하는 동작 접촉 길이 L'〈 L 인 동안 압력이 균일한 것은 명백하다. 앞으로 기술되는 조절 장치는 이런 목적에 사용된다.

m.m.f.를 생성하는 코일(9) 및 관련 자극편들(6, 7)에 인접하여 위치한 제어 솔레노이드(10)는 각 코어(8)주위에 감긴다. 코일(9)에 순환하는 전류 세기(및 그로 인해 생성된 m.m.f.)는 관련 조절 유니트(11)에 의해 제어되며, 상기 관련 조절 유니트(11)는 솔레노이드(10)에 의해 실행된 자속 기록을 수신하고 처리하는 제어 유니트(12)에 의해 차례로 제어된다.

상기의 배열로서, 솔레노이드(10)는 그것과 함께 이어지고 코일(9)에 의해 생성되는 자속의 가능한 변화들을 탐지할 수 있으며, 상기 자속은 코어(8)에서 자극편으로 통과하는 자속이며 롤들(1, 2)사이의 인력을 한정한다. 상기의 자속 변화는 크기 및 신호가 제어 유니트(12)에 의해 한정되며 코일(9)의 전류에 대응하는 변화를 통해 상기 변화를 보충하기 위해 조절 유니트(11)를 제어하는데 사용된다. 다시 말해서, 유니트(12)는 m.m.f.가 불변으로 남아있도록 관련 코어(8)에 대해 미리 조절한 자속 값을 저장하도록 한다.

각 조절 유니트(11)에 대한 제어 유니트(12)를 갖는 것보다 모든 솔레노이드들(10)에 의해 수행된 기록들을 수신하고 모든 조절 유니트들(11)을 제어하는 것이 가능한 단일 중앙 제어 유니트를 사용할 수 있다는 것은 명확하다.

롤들(1, 2)은 회전 효과를 통해 몇 십도로 롤들을 가열하는데 충분한 표면 와전류들상에 생성하는 회전 자기장 상태로 놓여진다. 사실, 주변의 롤 속도가 약 4-5.5 m/s인 것을 고려하면, 물질상에 동작하는 길이를 통해 확실하게 일정한 0.8-1.2 Wb/m²의 전체 자속 값이 생기며, 약 25-35 Hz의 사인 곡선의 전자기 변동 주파수를 갖는다.

상기 효과는 증기 또는 다른 유체에 의해 내부로부터 롤들을 가열하는 에너지 소모를 줄이도록 하며 게다가 가열을 더 균일하게 한다. 와전류에 의해 제공되는 이점은 롤 물질의 도전율 뿐만 아니라 상기에 언급된 강도의 파라미터들 및 자기장 변동의 주파수에 달려있다.

상기에 기술되고 도시된 본 발명에 따른 캘린더의 실시예는 많은 변형들이 가능한 단지 하나의 예일 뿐이다. 특히, 롤들(1, 2) 및 전자석을 구성하는 다른 부재들(5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)의 형태, 크기 및 위치는 구체적인 필요에 따라 다소 변형될 수 있다. 마찬가지로, 캘린더는 더 많은 수의 롤들 및 자석들을 포함할 수 있으며, 상기 롤들은 나란히 수직적인 것 대신 수평으로 놓여질 수 있거나 수평 축 대신에 수직 또는 기울어진 축으로 배열될 수 있다.

Claims (7)

1. 적어도 한쌍의 회전 병렬 롤들(1, 2)을 포함하며 적어도 유용한 접촉 길이(L')를 따라 상기 롤들(1, 2)에 병렬로 뻗어있는 두개의 자극편들(6, 7)이 제공되는 적어도 하나의 전자석을 포함하는 자기 캘린더에 있어서,

   상기 자극편들(6, 7)은 캘린더의 가로 중심 평면과 세로 중심 평면 양쪽에 대해 거울 대칭 배열을 갖는 다수의 자기 코어들(8)을 통해 공통 베이스(5)에 연결되며, 관련 자극편들(6, 7)에 인접하여 위치한 코일(9) 및 제어 솔레노이드(10)는 코어들(8) 각각의 주위에 감기며, 상기 코일(9)에 흐르는 전류의 세기는 상기 제어 솔레노이드(10)에 의해 수행되는 자속 기록을 수신하고 처리하는 제어 유니트(12)에 의해 차례로 제어되는 조절 유니트(11)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자기 캘린더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자극편들(6, 7) 각각은 자기 코어들(8)중 홀수의 자기 코어를 통해 베이스(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 캘린더.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다양한 자기 코어들(8)은 다른 길이들을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 캘린더.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 자기 코어들(8)은 중심 코어에서 단부 코어들로 감소하는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 캘린더.
5. 제 1 항내지 제 4 항 중 하나 또는 그 이상의 항들에 있어서, 조절 유니트 (11) 각각은 관련 제어 유니트(12)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자기 캘린더.
6. 제 1 항내지 제 4 항 중 하나 또는 그 이상의 항들에 있어서, 상기 모든 조절 유니트(11)들은 단일 제어 유니트(12)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자기 캘린더.
7. 제 1 항내지 제 6 항 중 하나 또는 그 이상의 항들에 있어서, 상기 롤들(1, 2)에는 세로 톱니가 제공되며 한쌍의 기어들로서 서로 맞물리게 되는 것을 특징으로 하는 자기 캘린더.