JP3779442B2 - ウエブ巻取基準ロール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエブ巻取基準ロールに関する。さらに詳しくは製紙機械や印刷機械等において、ウエブロールを回転させたり、ウエブロールに巻取られているウエブをその長手方向に走行させたり案内する巻取基準ロールに関する。製紙機械の分野では、抄紙機の出側に設置されるリールや、その後工程で小径ロールに仕上げたり小幅にスリットするワインダー等のリールドラムが代表的な使用例である。
【０００２】
【従来の技術】
上記ウエブ巻取基準ロールにおいて、ロール表面とウエブの間に空気が巻込まれエアーバッグが生じると、ウエブを走行させる駆動力が不足して巻取り張力が不足したり、いびつのロールになって商品価値が低下したり、さらにはニップ通過時に表層数枚が瞬時に破断する等の問題がある。
そこで、ロール表面とウエブの間に補捉されたダイナミック（動的）な空気をウエブがロール表面に接触したときに、ロール表面から排気できるようにした従来技術として、巻取ロール表面に螺旋溝を形成することが試みられた（特開昭６３−３１５４４３号公報、特公昭６０−５８３９２号公報など）。
【０００３】
上記の従来技術では、図９に示すように、リールスプール６にウエブＷを巻付かせ、リールスプール６をドライブ装置で回転させるか、ウエブロールＲの表面に回転している巻取基準ロール３を接触させてウエブロールＲを回転させ、ウエブＷを巻取る装置において、巻取基準ロール３とウエブＷの間にできたエアーバッグＡａは、ロール３の側方あるいは下方へ逃すことができ、ウエブＷと巻取基準ロール３の密着性も良くして駆動力を確保することができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、図１０に示すように、リールスプール６に巻き取られているウエブロールＲのウエブ層の中にエアーが巻き込まれてエアーバッグがＡｂが生じると、前記従来技術では排気することができない。
この結果、ウエブロールＲと巻取基準ロール３が線接触しているニップＮ通過時にウエブロールＲの表層数枚が瞬時に破断し、巻取中断となってしまう。この場合、再度、新リールスプールを装入し巻取をし直しさなければならず、生産性を低下させてしまうという問題がある。
【０００５】
とりわけ近時は抄紙速度が向上し、１分間の抄紙速度が例えば1300ｍから1800ｍへ、より高速化しようとしているが、このようにウエブ走行速度が早くなればなるほど、また、ウエブの幅が広くなればなるほど、エアーが抜けにくくなり、駆動力不足やウエブ破断等のトラブルが発生しやすくなる。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑み、ウエブロールの層中に巻込まれたエアーであっても排気でき、しかもウエブの幅が広く、ロールの径が大きくてもエアーを確実に排気できるウエブ巻取基準ロール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】
請求項１のウエブ巻取基準ロールは、巻取り中のウエブロールの表面に接触させた状態で回転し、巻取り中のウエブロールに回転駆動力を加え、あるいはウエブロールに巻取られつつあるウエブに走行張力を加える巻取基準ロールであって、該巻取基準ロールのロール表面に、狭幅深溝の狭幅溝が螺旋状に形成され、かつ広幅浅溝の広幅溝が前記狭幅溝に重ねて螺旋状に形成されていることを特徴とする。
請求項２のウエブ巻取基準ロールは、前記広幅溝は、その溝底部におけるロール軸方向の断面形状が円弧状であり、かつ隣接する広幅溝間のフラット部と滑らかに連続していることを特徴とする。
請求項３のウエブ巻取基準ロールは、前記狭幅溝と前記広幅溝が、いずれもロールの軸方向中央部から両端に向けて、それぞれ進行する二方向の螺旋溝として形成されていることを特徴とする。
請求項４のウエブ巻取基準ロールは、前記狭幅溝と前記広幅溝が、いずれもロールの一端から他端に向けて一方向の螺旋溝として形成されていることを特徴とする。
請求項５のウエブ巻取基準ロールは、巻取基準ロールの表面に、タングステンカーバイド溶射が施されていることを特徴とする。
なお、本発明において、ウエブとは、紙やフィルムなどを総称する概念である。
【０００８】
請求項１の発明によれば、巻取基準ロールとウエブの間に巻込まれたエアーはロール表面の狭幅溝を通じて、ロールの周方向へ排気でき、ウエブロールのウエブ層の中に巻込まれたエアーは、広幅溝に対応する部位のウエブ層間に溜められ、この溜められたエアーは、広幅溝に隣接する螺旋状のフラット部が形成された巻取基準ロールの回転に伴ってロールの端部方向へ移動するので、フラット部がエアーをロール端部方向に押し出し、ウエブ層中のエアーを排気することができる。
請求項２の発明によれば、広幅溝の溝底部とフラット部が滑らかに連続しているので、ウエブの層中のエアーが、滑らかに外方へ移動しやすくなり、ウエブ層中のエアーをほぼ完全に押し出すことができる。
請求項３の発明によれば、ロールの軸方向中央部から両端方向へ螺旋溝を形成することによって、排気距離を短くしているので、ウエブ幅が広いものでも、エアーの排気が可能となる。
請求項４の発明によれば、ウエブ幅の狭いものでは、ロールの一方向への螺旋溝によって十分排気でき、この場合、ロールへの溝加工が容易となる。
請求項５の発明によれば、ロール表面のタングステンカーバイドによって、摩擦係数が高くなっているので、ウエブとの間にスリップが生じずウエブを必要な張力で巻き取れ、かつロール表面の寿命を向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面を基づき説明する。
まず、本発明の一実施形態を抄紙機のリールパートに設置されたウエブ巻取装置に適用した例に基づき説明する。図６は本発明が適用されるウエブ巻取装置の概略側面図、図７は図６のウエブ巻取装置の概略平面図である。
【００１０】
図６〜７において、１は左右のフレームで、フレーム１の入側（図中右側で抄紙機からウエブＷが送られてくる側）の上面には、軸受２を介して巻取基準ロール３（リールドラムともいう）が設置されている。この巻取基準ロール３は、その外周の約１／４にウエブＷを巻き付けてウエブＷに走行張力を与え、あるいは後述するリールスプール６に巻き取られているウエブロールＲに接触した状態で回転して、ウエブロールＲを回転させるものであり、４はこの巻取基準ロール３を回転させるモータである。
【００１１】
前記左右のフレーム１上面において、巻取基準ロール３より図中左側には、左右のレール５が取付けられている。このレール５はウエブＷを巻き取るリールスプール６を載置する台であり、リールスプール６はこのレール５上の図中右側の巻取位置Ａで、セカンダリキャリッジ７に支持されて、ウエブＷを巻き取っていく。なお、ウエブＷを巻取るにつれて紙ロールの直径は大きくなり、リールスプール６の中心位置も巻取基準ロール３から段々と離れるので、巻取位置Ａはある程度の長さがある。
【００１２】
セカンダリキャリッジ７は左右のフレーム１に沿って走行する操作側と駆動側のキャリッジ７ａ、７ｂからなり、各キャリッジ７ａ、７ｂにはリールスプール６をクランプし走行する手段が設けられ、駆動側のキャリッジ７ｂには、リールスプール６を回転駆動するモータやカップリングからなるセンタドライブ装置８が搭載されている。なお、巻取基準ロール３でウエブロールＲを回転させる運転方式をとる場合は、センタドライブ装置８はリールスプール６から切り離される。ウエブロールＲの巻取りが完了すると、セカンダリキャリッジ７によって巻上りロールＲ（所定の最終巻取径に達したウエブロールをいう）が払出位置Ｂまで搬送される。
９はセカンダリキャリッジ７から払出された巻上りロールＲを受け止め、停止時の衝撃を吸収するショックアブソーバである。
【００１３】
一方、巻取基準ロール３の上方には、新しいリールスプール６を数本分貯えておくストッカー１１が設けられており、このストッカー１１からリールスプール６を１本ずつトランスファアーム１２で、その下方のプライマリキャリッジ１３に供給するようになっている。プライマリキャリッジ１３は、供給されたリールスプール６を支持するクランプと、リールスプール６を巻取基準ロール３の直上方の待機位置から前記レール５上右端の巻取位置まで移動させる移動手段と、操作側においてリールスプール６に回転駆動力を与えるモータやカップリングからなるセンタドライブ装置１４を備えている。
【００１４】
つぎに、上記ウエブ巻取装置による巻取工程を説明する。
図８は巻取工程Ｉ〜Ｖの説明図である。符号Ｉの状態は、セカンダリキャリッジ７に支持されたウエブロールＲが巻き上る直前の状態であり、プライマリキャリッジ１３に支持された新リールスプール６は巻取基準ロール３の上方で待機している。符号IIの状態は、セカンダリキャリッジ７上のウエブロールＲが最終直径に巻き上った状態であり、この時点で、セカンダリキャリッジ７は払出し側へ少し移動し、同時にプライマリキャリッジ１３が新リールスプール６を巻取位置へ移動させる。
【００１５】
符号III の状態は、新リールスプール６がプライマリキャリッジ１３のセンタドライブ装置８によって回転されながらレール５上に置かれた第１の巻取開始位置へ移動完了した状態で、この状態では、ウエブＷは巻取基準ロール３の上面、新リールスプール６の下面を経て走行しセカンダリキャリッジ７上の巻上りロールＲに連続している。そのため、ここで、ウエブ切断器１５、例えばエアー噴射パイプ等でエアーを噴射してウエブＷを切断する。切断されたウエブＷの終端は巻上りロールＲに巻き付けられ、切断されたウエブＷの始端は新リールスプール６に巻付けられて、新たにウエブＷを巻き取っていく。
【００１６】
また、新リールスプール６の第２の巻取開始位置は、符号IIに示す位置にほぼ同じであって、まだ新リールスプール６はプライマリキャリッジ１３に支持され、プライマリキャリッジ１３のセンタドライブ装置８によってリールスプール６がウエブＷの走行速度に同調して回転駆動されている。ウエブＷの切断後の新リールスプールへの巻き付けは上記と同様にして行われる。
【００１７】
符号IVの状態はセカンダリキャリッジ７が巻上りロールＲを払出位置方向へ搬送している状態であり、この間に新リールスプール６はプライマリキャリッジ１３に支持された状態でウエブＷを巻き取りつつある。符号Ｖの状態は、巻上りロールＲの払出しを終ってセカンダリキャリッジ７が巻取位置に復帰した状態であり、ここでリールスプール６はプライマリキャリッジ１３からセカンダリキャリッジ７に受け継がれ、セカンダリキャリッジ７のセンタドライブ装置８によってリールスプール６は回転させられ、ウエブを巻き取って行く。そして、プライマリキャリッジ１３は再び待機位置に復帰する。以上の動作を繰り返していくことによって、抄紙機で連続高速抄造されるウエブＷが、ウエブロールとして連続的に巻き取られていくのである。
【００１８】
つぎに、上記巻取装置に適用された巻取基準ロール３を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る巻取基準ロール３の正面図、図２は狭幅溝３１と広幅溝３２の図１における一部拡大断面図、図３は狭幅溝３１と広幅溝３２の部分平面図と部分断面図である。なお、図２の符号ｐで示す線は、広幅溝３２とフラット部３３の断面形状を模式的に示す線である。
【００１９】
図１において、３０は巻取基準ロール３のロール表面であり、３４はロール３を軸方向に２分割する中心線、３５は中心線３４に沿って設けた溝を形成していない中間分離帯である。
このロール表面３０には、数本の螺旋状の狭幅溝３１が中間分離帯３５からロール端部に向けて形成されている。すなわち、中間分離帯３５から図中右側では、矢印ｒ方向に回転するとロール右端部へ進む螺旋状の狭幅溝３１が形成され、中間分離帯３５から図中左側では、矢印ｒ方向に回転するとロール左端部へ進む螺旋の狭幅溝３１が形成されている。また、上記狭幅溝３１に重ねて２本の螺旋状の広幅溝３２が中間分離帯３５からロール端部に向けて形成されている。すなわち、中間分離帯３５から図中右側では、矢印ｒ方向に回転するとロール右端部へ進む螺旋状の広幅溝３２が形成され、中間分離帯３５から図中左側では、矢印ｒ方向に回転するとロール左端部へ進む螺旋の広幅溝３２が形成されている。なお、広幅溝３２と隣接する広幅溝３２との間はフラット部３３となっている。
【００２０】
以下、図２〜３を併せ参照しながら、さらに詳細に説明する。
前記狭幅溝３１は広幅溝３２に対し、幅Ｗ１は狭く深さｄ１は深い溝であり、広幅溝３２は狭幅溝３１に対し幅Ｗ２は広く深さｄ２の浅い溝であり、この結果、広幅溝３２が形成されている部分も広幅溝３２に隣接するフラット部３３にも、狭幅溝３１が形成されることになる。
【００２１】
前記狭幅溝３１の溝断面形状はとくに制限がなく、図示のような角溝のほか丸溝などであってもよい。前記広幅溝３２の溝断面形状は、ロール軸方向に沿う断面形状が円弧状であることが好ましく、円弧とフラットとの継ぎ目は、狭幅溝間のフラット部中央が良く、かつフラット部３３と滑らかに連結していることが望ましい。
【００２２】
前記狭幅溝３１の螺旋角は広幅溝３２の螺旋角と同一である。その場合、広幅溝３２の底にもフラット部３３にも、数本ずつの狭幅溝３１が形成されることになる。
【００２３】
前記狭幅溝３１は主として、巻取基準ロール３とウエブＷとの間のエアーバッグＡａの排出用であり、広幅溝３２は主として、ウエブロールＲの層中のエアーバッグＡｂの排出用であるため、それらの機能を果すに必要な幅、深さ、本数の溝を形成すればよく、それはウエブの種類、幅（すなわち巻取ロールの幅）などから求めればよい。
一例としては、直径が約1500mm、長さが約7500mmの巻取基準ロール３において、狭幅溝３１は幅Ｗ１が１．５mm、深さｄ１が４mmであって、１０mm間隔の７条の溝が７０mmピッチで形成されており、広幅溝３２は幅Ｗ２が３０mm、深さｄ２が０．８mm、ロール軸方向における溝断面形状が半径141mm の円弧溝であって、広幅溝３２の隣に４０mmのフラット部３３ができるように１条の溝で７０mmピッチで形成されている。
【００２４】
巻取基準ロール３のロール表面３０上には、タングステンカーバイト溶射を施すことが好ましい。この場合、ロール表面３０とウエブＷとの間に適度な摩擦が生じ、スリップを生ずることなくウエブＷに必要な走行張力を付与し、かつロール表面３０の摩耗を低減して、その寿命を向上させることができる。
【００２５】
つぎに、本実施形態における巻取基準ロール３のエアー排気作用を説明する。図４はウエブロールＲの巻取中におけるエアーの巻込みと排気の説明図、図５は巻取基準ロール３によるウエブロールＲの層中のエアーの排気作用の説明図である。
まず、図４に示すように、ウエブＷが巻取基準ロール３の約１／４の外周に巻き掛けられて、ウエブロールＲに巻き取られていき、ウエブロールＲの外周は巻取基準ロール３に接触しており、巻取基準ロール３よりトルクを与えられるか、別のドライブ装置で回転されている状態を使用状態として考える。
【００２６】
上記の状態で、同図（Ａ）に示すようにウエブＷと巻取基準ロール３の間にエアーａが巻込まれると、そのエアーａは主に狭幅溝３１を通って、巻取基準ロール３の下方へ排気される（矢印Ａａ参照）。また、同図（Ｂ）に示すようにウエブＷのウエブロールＲへの巻取りに伴い、エアーｂがウエブＷの間に巻き込まれた場合は、ウエブロールＲの表層数枚のウエブＷの間にエアーＡｂが溜められる（図１０参照）が、このエアーＡｂはつぎのようにして、主として広幅溝３２によって排気される。
【００２７】
すなわち、図５に示すように、ウエブロールＲにおけるリールスプール６側に近い内層のウエブＷは幅方向に平坦に延びているが、巻取基準ロール３に近い表層のウエブＷは巻取基準ロール３の広幅溝３２とフラット部３３によって波形になったロール表面３０に押し付けられることによって、ウエブＷは幅方向に波うつことになる。この場合、ウエブＷの層中に巻込まれたエアーＡｂは、リールスプール６との間の間隔の広い広幅溝３２に対応する部分に溜りやすくなる。そして、ウエブロールＲおよび巻取基準ロール３の回転に伴って、フラット部３３および広幅溝３２はロール端部方向へ移動するので、ウエブＷ間に溜められたエアーＡｂは、フラット部３３で押されて矢印で示すようにロール端部方向へ移動していく。このため、ウエブロールＲの層中に巻込まれたエアーＡｂであってもロール端部から排気することができるのである。
また、本実施形態では広幅溝３２が中間分離帯３５からロールの両端に向けて形成されているので、左右それぞれの広幅溝３２の長さが短くなり、ウエブや巻取基準ロール３の幅が広い場合でも、エアー排気を確実に行えるという利点がある。
【００２８】
つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。
前記実施形態では、狭幅溝３１も広幅溝３２も、中間分離帯３５から互いに反対向きの螺旋溝として形成したが、これをロールの一端から他端に向けて一方向の螺旋溝として形成してもよい。この場合、巻取基準ロールの軸長が短いものであれば、エアーの排気が可能である。また、この構成は加工が簡単であるので、低コストで製作することができる。
また、上記実施形態で、ウエブとして紙の例をあげたが、これ以外のフィルム等でも、同様に巻き込まれたエアーを排気することができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、巻取基準ロールとウエブの間に巻込まれたエアーはロール表面の狭幅溝を通じて、ロールの周方向へ排気でき、ウエブロールのウエブ層の中に巻込まれたエアーは、広幅溝に対応する部位のウエブ層間に溜められ、この溜められたエアーは、広幅溝に隣接する螺旋状のフラット部が形成された巻取基準ロールの回転に伴ってロールの端部方向へ移動するので、フラット部がエアーをロール端部方向に押し出し、ウエブ層中のエアーを排気することができる。
請求項２の発明によれば、広幅溝の溝底部とフラット部が滑らかに連続しているので、ウエブの層中のエアーが、滑らかに外方へ移動しやすくなり、ウエブ層中のエアーをほぼ完全に押し出すことができる。
請求項３の発明によれば、ロールの軸方向中央部から両端方向へ螺旋溝を形成することによって、排気距離を短くしているので、ウエブ幅が広いものでも、エアーの排気が可能となる。
請求項４の発明によれば、ウエブ幅の狭いものでは、ロールの一方向への螺旋溝によって十分排気でき、この場合、ロールへの溝加工が容易となる。
請求項５の発明によれば、ロール表面のタングステンカーバイドによって、摩擦係数が高くなっているので、ウエブとの間にスリップが生じずウエブを必要な張力で巻き取れ、かつロール表面の寿命を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る巻取基準ロールの正面図である。
【図２】狭幅溝３１と広幅溝３２の図１における一部拡大断面図である。
【図３】狭幅溝３１と広幅溝３２の部分平面図と部分断面図である。
【図４】ウエブロールの巻取中におけるエアーの巻込みと排気の説明図である。
【図５】巻取ロールによるウエブロールの層中のエアーの排気作用の説明図である。
【図６】本発明が適用されるウエブ巻取装置の概略側面図である。
【図７】図６のウエブ巻取装置の概略平面図である。
【図８】図６のウエブ巻取装置における巻取工程の説明図である。
【図９】エアーバッグＡａの説明図である。
【図１０】エアーバッグＡｂの説明図である。
【符号の説明】
３ 巻取基準ロール
６ リールスプール
３１ 狭幅溝
３２ 広幅溝

Claims (5)

1. 巻取り中のウエブロールの表面に接触させた状態で回転し、巻取り中のウエブロールに回転駆動力を加え、あるいはウエブロールに巻取られつつあるウエブに走行張力を加える巻取基準ロールであって、該巻取基準ロールのロール表面に、狭幅深溝の狭幅溝が螺旋状に形成され、かつ広幅浅溝の広幅溝が前記狭幅溝に重ねて螺旋状に形成されていることを特徴とするウエブ巻取基準ロール。
2. 前記広幅溝は、その溝底部におけるロール軸方向の断面形状が円弧状であり、かつ隣接する広幅溝間のフラット部と滑らかに連続していることを特徴とする請求項１記載のウエブ巻取基準ロール。
3. 前記狭幅溝と前記広幅溝が、いずれもロールの軸方向中央部から両端に向けて、それぞれ進行する二方向の螺旋溝として形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のウエブ巻取基準ロール。
4. 前記狭幅溝と前記広幅溝が、いずれもロールの一端から他端に向けて一方向の螺旋溝として形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のウエブ巻取基準ロール。
5. 巻取ロールの表面に、タングステンカーバイド溶射が施されていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のウエブ巻取基準ロール。

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