JPH05209392A - プレスロール装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ヘッドとロール材料の熱膨張差に起因する周
方向応力を運転温度で実質的に持たないプレスロール組
立品。好適実施例として、組立品は鋼製ヘッドの間で圧
縮され、向かい合った平行で実質的に平らな端面を有す
る花崗岩ロールから形成される。鋼製ヘッドは、環境温
度に保たれているプレスロールに対し張られる前に、プ
レスロール組立品の最高運転温度まで加熱されるのがよ
い。ヘッドとロールの間に直線の境界面があるのがよ
く、ロールとヘッドを貫通する複数の長手方向に沿う孔
を通って両端のヘッドに連結される連結棒により、ヘッ
ドはロールの端に対し張られるのがよく、それら孔は軸
に平行で半径方向外側に配列されるのがよい。 【効果】 ヘッドが冷却されるとロールの端に半径方向
の圧縮が生じる。プレスロール組立品を加熱するとヘッ
ドとプレスロールの熱膨張差に起因する周方向応力は半
径方向の圧縮により相殺される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は改良されたプレスロールに関
し、より詳しくは、ロールボディにおける熱膨張差の影
響ならびにロールボディの両端の金属フランジまたはヘ
ッドにおける熱膨張差の影響を打ち消すため、プレスロ
ール内に径方向の圧縮を引き起こす改良されたプレスロ
ールとそのプレスロールの製造方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】プレスロール、特に花崗岩プレスロール
は、製紙機やボール紙製造機その他に利用される。一般
にプレスロールは、ジャーナルにより回転可能に支持さ
れる鋼製ヘッドもしくはフランジによって、プレスロー
ル装置内またはプレスロール組立品内に保持される。工
業上使用する上でプレスロールに作用する機械的応力や
温度の変動は、花崗岩ロールボディの軸クラック、外周
部の破砕、あるいは疲労破壊を引き起こす。

【０００３】プレスロールの最悪の事態は軸クラックに
より起こり、そのクラックは、主として鋼よりはるかに
小さい熱膨張係数を有する花崗岩ロールの両端に係合す
る鋼製ヘッドのより大きい熱膨張により花崗岩内に熱的
に誘起される張力に基本的に起因する。すなわち、その
ヘッドの膨張はプレスロール内に周方向引っ張り応力を
生じさせる。さらに、より高い温度と遠心力によりロー
ルに作用する張力を増大させる今日の高速機において
は、プレスロールにそのような最悪の事態が生じる可能
性が増している。

【０００４】グラナイト ロールス‐フェイラーズ、ゼ
ア プリベンション アンド サブスチチュート マテ
ィリアルズ（Ｇｒａｎｉｔｅ Ｒｏｌｌｓ ‐ Ｆａｉ
ｌｕｒｅｓ，Ｔｈｅｉｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎ
ｄ ＳｕｂｓｔｉｔｕｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ）、１９
８９年年次総会ＣＣＰＡ議事録、モントリーオール、カ
ナダ、Ｂ−１０９（１９８９）、において、ベストーラ
（Ｖｅｓｔｏｌａ） 他はシャフト破壊は適切な設計により回避でき、外周部
の破砕は適切な寸法設定と予張力の付与により軽減でき
ると教示している。しかし、プレスロールの最悪の破損
である周方向応力すなわちフープ応力による軸クラック
の要因を取り除く必要が依然として残っている。

【０００５】ベストーラ他は、ロールの穴に堅くはめ込
まれたシャフト、またはコンクリートグラウトにより囲
まれたシャフトを有する花崗岩ロールは、摩擦あるいは
機械的故障による加熱に起因するシャフトの急速な温度
上昇が起こった場合、一般に花崗岩ロールの内側表面に
高いフープ応力が発生すること示している。しかしベス
トーラ他は、シャフトが堅くはめ込まれていなかった
り、グラウト処理していないロールにあっても、花崗岩
プレスロール内の応力は完全には除去できないと教示し
ている。この見解は、ロールの両端にある金属ヘッドの
熱膨張差が花崗岩ロールの両端に周方向応力を引き起こ
すという原理に基づいている。その周方向応力は、ロー
ル材（通常花崗岩）の熱膨張係数よりもヘッドを形成す
る鋼の熱膨張係数の方が大きいためロール端よりもヘッ
ドの方が径方向に速く膨張するという事実、花崗岩ロー
ルと鋼製ヘッドの間の摩擦が大きいため、ロール端表面
に接するヘッドフランジの相対的な動き（スリップ）が
不可能であるという事実に起因すると信じられている。

【０００６】そのようなプレスロールの径方向の膨張に
たいする従来の対策は、鋼製ヘッドの雌の円錐面にはめ
合わされる雄の円錐形端を両端に有するロールの圧縮を
伴うものであった。図１に、そのような従来技術のプレ
スロールの一端が示されている。そのプレスロールの他
端はこの図の実質的な鏡像である。花崗岩もしくは他の
適切な類似材により構成されているプレスロール２は、
貫通孔６を貫通するシャフト４と同一軸上にあり且つ同
心である。センタリング環８は、径方向に関しシャフト
４の中心をロール２内で回転軸に一致させる。プレスロ
ール２の端はテーパをつけられた円錐面１０である。

【０００７】圧縮ヘッド１２はシャフト４に対し相対的
に連結されると共に環状リング１４を有し、その環状リ
ング１４の一部はプレスロール２の雄の円錐端面１０に
押し付けられている。環状リング１４の内面１６は、テ
ーパをつけた雄の円錐面１０と同形で、そのテーパをつ
けられた雄の円錐面１０に面接触するテーパをつけられ
た円錐面であり、これにより滑らかで連続した境界面を
構成している。そのヘッドに作用する軸方向力は、その
ヘッドをプレスロールのテーパをつけられた円錐端に押
し付け、その石塊に対する半径方向力を発生させ、ロー
ル内における半径方向の圧縮と応力とを発生させる。

【０００８】プレスロール装置の組み立て前におけるヘ
ッドの圧縮は、そのシャフトをプレスロールにたいし相
対的に加熱して伸長させた後に冷却することによってな
され、このヘッドの圧縮は、プレスロール内に長手方向
（軸方向）および半径方向の圧縮を生じさせる。そのよ
うな方法および装置の例はヒル（Ｈｉｌｌ）による米国
特許３，７３７，９６２にて開示されている。また、一
つ以上の連結棒、ネジ棒あるいはケーブルを、中心シャ
フトに代えてあるいは付加して用いることで、プレスロ
ールの両端のヘッドの間に張力を生じさせることも可能
である。これに関しては、ミューレ（Ｍｕｈｌｅ）他に
よる米国特許４，６４２，８６２を参照。さらに、両端
に雄の傾斜した端を有する固体ロールを、ロールの外か
らの力により圧縮される二つの雌のヘッドの間で圧縮さ
せることもできる。

【０００９】また、カトモア（Ｃｕｔｍｏｒｅ）による
米国特許４，９２４，６８８およびアダムス シニア
（Ａｄａｍｓ，Ｓｒ．）による米国特許４，９９１，２
７５は、雄のテーパをつけられた端を持つロールを有す
るローラー組立品を示し、その組立品は、ロールのテー
パをつけられた両端に一致する角度でテーパをつけられ
た内面を有するハブあるいはカラーによって軸方向圧縮
された状態におかれる。ここで引用されている全参照文
献は、以下に転載されたかのように参照により織り込ま
れている。

【００１０】従来技術による方法でロール内に生じた圧
縮力の性質は、図１を再度参照すればさらに容易に理解
できる。力線１８が示すシャフト４内の長手方向圧縮
は、プレスロール２の雌のテーパをつけられた端１０と
圧縮ヘッド１２の雄のテーパをつけられたすなわち斜め
の内面１６との間の非線形境界面に起因して、より小さ
な長手方向成分２０と半径方向圧縮成分２２とに変換さ
れる。雌のテーパをつけられた円錐形の相対向するヘッ
ドの間で圧縮される雄のテーパをつけられた端を有する
ロールを加熱すると、ロールの長さに関してより大きな
シャフトの長手方向の膨張により、その長手方向成分を
減少できる。このシャフトの長手方向の膨張は、ヘッド
およびロールの長手方向の膨張により相殺できる。しか
し、ヘッドは半径方向外側に向かっても膨張するので、
ヘッドとロール端の間の摩擦がロール内における周方向
応力の原因になる虞がある。

【００１１】さらに、花崗岩ロールの円錐形端およびそ
れに嵌め合わされる鋼製ヘッドの加工は困難で、特に精
度が要求される場合は困難である。テーパをつけられた
ロール端とテーパをつけられたヘッドとの間の滑らかな
境界面が得られない場合、ロールの圧縮は非対称にな
り、これは、ロールのクラックあるいは他のロール寿命
の短縮原因につながる。さらに、鋼製ヘッド、内部シャ
フト（もし使用の場合には）およびセンタリング環（も
し使用の場合は）の熱膨張差によりプレスロール内に応
力が発生する。

【００１２】テーパをつけられたプレスロールの端の加
工およびその端部にはめ合わされる円錐形のロールヘッ
ドの製造の困難さが、ロール端とヘッドすなわちクラン
プ板との間が線形境界面であるプレスロール内に、半径
方向の圧縮を発生させる方法の必要性を生じさせてい
る。また、ロールヘッド、内部シャフト（もし使用の場
合には）およびセンタリング環（もし使用の場合は）の
熱膨張差により生じる周方向応力を、プレスロールの運
転温度において実質的に除去するプレスロールの必要性
がある。

【００１３】それゆえ、本発明の第一の目的は、運転温
度において実質的に周方向応力を持たない、ロールの両
端とヘッドとの間が直線境界面であるプレスロール装置
を提供することにある。

【００１４】さらに本発明は、運転温度にて実質的に周
方向応力を持たない、ロールとヘッドとの間が直線境界
面であるプレスロール装置の製造方法を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本件発明のプレスロール
組立品は、第一および第二の端面を有するロール手段
と、前記ロール手段の前記端面に係合するヘッド手段と
を備え、前記ヘッド手段は、前記ロール手段を形成する
材料の熱膨張係数よりも高い熱膨張係数を有する材料に
より形成され、前記ロール手段および前記ヘッド手段を
加熱することにより前記ロール手段内に発生する引っ張
り応力の少なくとも一部を打ち消すために、環境温度に
おいて前記ヘッド手段が前記ロール手段を半径方向の圧
縮状態におくものである。前記ロール手段が前記ヘッド
手段に平らな境界面で係合するのが好ましい。前記ロー
ル手段が前記ヘッド手段に平らな境界面で係合し、前記
ロール手段内の前記応力が前記ロール手段と前記ヘッド
手段の熱膨張差に起因する周方向応力であり、前記ロー
ル手段および前記ヘッド手段のために選択された運転温
度において前記周方向応力がほぼゼロであるのが好まし
い。前記ロール手段は第一および第二の向かい合った端
を有する円柱を備え、前記端は実質的に平面であり、前
記ヘッド手段は二つのディスクを備え、前記ディスクは
前記ロールの長さ方向に延びる手段によって前記端に押
し付けられているのが好ましい。前記ロール手段は第一
および第二の向かい合った端を有する円柱を備え、前記
端は実質的に平面であり、前記ヘッド手段は二つのディ
スクを備え、前記ディスクは前記端に押しつけられ、前
記円柱を形成する材料は花崗岩を含み、前記ディスクを
形成する材料は鋼を含むのが好ましい。前記ロール手段
は前記第一および第二の端を有する円柱を備え、前記端
は実質的に平面であり、前記ヘッド手段は二つのディス
クを備え、前記ディスクは軸方向に作用する力によって
前記端に摩擦的に係合され、さらに各ディスクは前記円
柱および前記ヘッドを回転可能に支持するためのジャー
ナルを含むのが好ましい。前記端面は平面であり、前記
ヘッド手段は二つのディスクを備え、前記ディスクは軸
方向に作用する力によって前記平面に押し付けられ、前
記ディスクは予め選定された温度よりも低い温度におい
て前記円柱内に半径方向の圧縮を生じさせるのが好まし
い。前記円柱内および前記ディスク内に複数の軸に平行
な長手方向の孔を備え、前記円柱内の前記孔の少なくと
も一部分は前記ディスク内の前期孔の少なくとも一部分
と一列に整列され、前記整列された孔の少なくともいく
つかに張り手段が配置され、前記張り手段は前記ディス
クを連結し、前記張り手段は前記ディスクを前記円柱の
前記端に対して押し付けるのが好ましい。前記ロール手
段内の前記応力が前記ロール手段と前記ヘッド手段の熱
膨張差に起因する周方向応力であり、前記ロール手段お
よび前記ヘッド手段のために選定された運転温度におい
て前記周方向応力がほぼゼロであるのが好ましい。前記
張り手段が鋼製の棒もしくはケーブルを備えるのが好ま
しい。

【００１６】本件発明のプレスロール組立品の製造は、
一対のヘッドを第一の温度に加熱する工程と、第一の温
度に加熱された前記ヘッドを、前記第一の温度より低い
温度にあり且つ前記ヘッドの熱膨張係数よりも小さい熱
膨張係数を有する円柱状ロールの向かい合った端に押し
付けて保持する工程と、前記ロール内に半径方向の圧縮
を生じさせるように前記ヘッドを冷却する工程とを備え
るものである。前記ヘッドが金属製のディスク状部材を
含み、前記ロールが石塊を含み、前記ロールおよび前記
円柱形のディスク状部材が軸に平行な長手方向に沿う複
数の孔を有し、前記ディスク状部材内の前記孔の少なく
とも幾つかと前記石ロール内の前記孔の少なくとも幾つ
かとが一列に整列され、前記押し付けて保持する工程
が、整列された前記孔の少なくともいくつかに張り手段
を配置する工程と、前記ディスク状部材を連結するため
に前記張り手段の向かい合った端を前記ディスク状部材
に係合させてディスク状部材に連結する工程と、前記円
柱形の石ロールが前記ディスク状部材に対する反力によ
り長手方向の圧縮状態におかれるように前記張り手段内
に張力を発生させる工程とを含むのが好ましい。前記金
属製ヘッドが前記円柱形の石ロールに対して共通軸を有
するよう配置されたディスク状部材を含み、前記円柱形
の石ロールおよび前記ディスクが複数の一列に整列され
た長手方向に沿う孔を含み、前記押し付けて保持する工
程が、前記整列された孔の少なくともいくつか内に第一
と第二の端を有する延ばされたテンドン手段を配置する
工程と、前記テンドン手段の前記第一および第二の端を
前記ディスク状部材に係合させる工程と、前記円柱形の
石ロールが前記ディスク状部材により長手方向の圧縮状
態におかれるように前記テンドン手段内に張力を発生さ
せる工程とを含み、前記円柱形の石ロールを形成する材
料が花崗岩であり、前記ディスク状部材を形成する材料
が鋼であるのが好ましい。前記張り手段はテンドン部材
を含み、各テンドン部材は各端に、前記ヘッドを互いの
方向に向かって押し付けるために、前記ヘッドに係合し
且つ力を作用させるための反力手段を有するのが好まし
い。前記第一の温度は、前記組立品が前記第一の温度に
ほぼ等しい運転温度にまで加熱されたときに、前記組立
品が実質的に周方向応力を持たないように選定されるの
が好ましい。

【００１７】本件発明の改良型プレスロール組立品は、
向かい合った軸端を有する単一の円柱形ローラーと、そ
のローラーの各軸端に配置されたヘッドと、前記ヘッド
の間でそのローラーを軸方向に貫通して延びている複数
の張力を付与された連結棒とを備え、その連結棒は、そ
のローラーを軸方向応力下におくためにそのローラーに
そのヘッドを引きつけるのに適合され、その連結棒はそ
のローラーの軸から半径方向に間隔をおかれ、前記ヘッ
ドはローラー温度より高い温度に加熱されると共に前記
ヘッドの前記ローラーへの引きつけ後に前記ローラーの
温度にまで冷却され、プレスロール組立品を加熱するこ
とに起因して前記ロール内に発生する引っ張り応力の少
なくとも一部を打ち消すため、前記ロールボディが環境
温度において半径方向の圧縮状態にあるものである。前
記ロール端が前記ヘッドに平らな境界面で係合するのが
好ましい。前記ロール内の前記応力が前記ロールと前記
ヘッドの熱膨張差に起因する周方向応力であり、選択さ
れた運転温度において前記周方向応力がほぼゼロである
のが好ましい。前記ロール手段内の前記応力が前記ロー
ルと前記ヘッドの熱膨張差に起因する周方向応力であ
り、選択された運転温度において前記周方向応力がほぼ
ゼロであるのが好ましい。前記ロールが花崗岩を含み前
記ヘッドが鋼を含むのが好ましい。

【００１８】

【発明の概要】本発明のそれら目的および他の目的は、
高い圧縮強度のロール材、好ましくは花崗岩（最大約２
５０００ｐｓｉの圧縮応力に耐えるが引っ張り強度は１
５００ｐｓｉである）と、半径方向予備圧縮とを利用す
るプレスロール装置の製造方法と、その方法によるプレ
スロール組立品とにより達成される。好ましくは、花崗
岩より大きい膨張係数を有する鋼製ヘッドは、ロールよ
り高い温度に加熱され、ロールの孔を通って延びると共
にヘッドに連結されている鋼製テンドンを張ることによ
り発生する長手方向ポストテンションにより、ロールの
端に対して強く押し付けられる。鋼製ヘッドとロールの
端との間の高い反力により、これら２つの要素間に高い
摩擦接合が生じ、ヘッドの径方向の膨張あるいは収縮が
起こっても花崗岩にたいして相対的にヘッドが滑ること
はないが、そのかわりロールに対してかなりの力が作用
してロール内に高い応力が発生する。それゆえ、鋼製ヘ
ッドが冷却されるとロール内に半径方向の圧縮が発生す
る。

【００１９】その半径方向の圧縮は、装置の運転中にお
けるロールに対する鋼製ヘッドの熱膨張の増大に起因し
てロールの使用中にロール内に発生する引っ張り応力、
フープ応力、もしくは周方向応力を打ち消す。よって、
半径方向の圧縮をロールの端とヘッドとの間に平らな境
界面を有するプレスロール内に発生させることができ、
この半径方向の圧縮は、ロールの端とヘッドの間の熱膨
張差により生じる応力を相殺すなわち打ち消すために使
用される。

【００２０】

【実施例】図２はプレスロール組立品を成す本発明の好
適な実施例の断面図を示す。一端は他端の実質的に鏡像
なので、引用は主として一端についてなされる。プレス
ロール３０は好ましくは花崗岩製であり、ロール３０の
半径方向に沿う平らな端面３４から反対側の半径方向に
沿う平らな端面に向かって延びているロール３０の軸３
６の外側に配置され、軸に平行な長手方向に沿う複数の
孔３２を含む。

【００２１】ロールの端面３４は実質的に平面であり、
その外周部に環状のリムショルダー３８を含む。ヘッド
４０は好ましくは鋼製であり、実質的に円柱形のハブ４
２を含む。ハブ４２は円柱形フランジすなわちプレート
４４と一体形成され、また、プレスロールを回転可能に
支持するため軸中心に配置されたシャフトすなわちジャ
ーナル４６を含むように形成されている。（それゆえ、
一体となったシャフトおよびフランジを備えるヘッドを
用いるのが好ましい。）

【００２２】ハブ４２は、プレート４４の付加的な支持
機能を付与するため、あるいはヘッド４０を形成する材
料を節約するため、テーパをつけても良い。補強プレー
ト４４はディスク４８と一体的に結合され、内向きの円
筒面５１により画定されるリムリップ５０およびその周
囲の半径方向に沿う平らな面５３を有する。複数の孔５
４がディスク４８およびプレート４４を貫通する。ディ
スク４８の外面５２は実質的に平面であり、ディスク４
８の外周は熱膨張時にロール３０の外周に等しくなり、
それゆえ、ディスク４８のリップ５０は、ロールの端３
４とディスク４８の内向き面５１、５２および５３との
間に滑らかで直線的な境界面を形成するようにショルダ
ー３８の周囲に嵌合する。リップ５０とショルダー３８
は主にヘッド４０とロール端３４の中心を一致させるた
めに使用されるが、これらの使用は必須ではなく、これ
らを用いず、ロールおよびヘッドを係合するのに全くの
平面を用いても何等支障はない。さらに、ディスク４８
の直径とロール３０の直径が一致するということも重要
ではない。実際、ディス４８の直径はロール３０の直径
よりかなり大きくても小さくてもよい。さらに、リップ
５０の面５１とショルダー３８の面３８の間に隙間があ
っても支障はない。また、補強プレート４４が省略され
てヘッドがフランジすなわちディスク４８のみを含み、
そのヘッドをシャフトすなわちジャーナルに一体的に結
合するか、あるいは他の従来技術により回転可能に支持
するようにしてもよい。

【００２３】ロール組立の工程は、使用中にプレスロー
ルがさらされる最高運転温度のすぐ下の温度にまで両ヘ
ッド部材４０を加熱することで開始される。ロールにか
かる最終的な応力に応じて、最高運転温度より高い温度
かもしくは低い温度が用いられる。ロールは僅かに膨張
するだけなので、熱膨張差によってロール端に発生する
周方向応力を実質的に打ち消すためにヘッドを最高運転
温度にまで加熱する必要はない。次に、そのヘッド４０
はロール３０の端に配置され、テンドンまたは他の従来
の張力発生装置が孔３２、５４内に配置され、ヘッドを
ロールの端面に十分な力で押し付けるために張力が付与
され、ヘッドの滑り、すなわち回転軸に直角な方向への
ロール端に対するヘッドの動きに対し、大きい摩擦抵抗
が発生する。

【００２４】組立工程時に、ロール３０の複数の孔３２
がディスク４８および補強プレート４４を貫通する同数
の孔５４と一致するように、加熱されたヘッド４０をロ
ール端３４に対し配列するよう留意しなければならな
い。孔５４の終端は、孔５４より直径が大きく、テーパ
をつけられた裁頭円錐形底部５８を有する凹部５６とさ
れている。

【００２５】従来の張力発生装置は正しく合わされた孔
５４、３２に挿入されるネジ棒、連結棒あるいはケーブ
ルを含む。従来のテンドンやケーブルの端には、円錐形
に傾斜した保持用クランプあるいはクランプナットの座
が連結され、ローラーボディに軸方向応力を発生させる
ためローラーボディの軸端に対しヘッド（クランプまた
はエンドプレート）を張るための従来の装置と技術は、
米国特許４，６４２，８６２および４，２７２，８７３
に開示されている。好ましい実施例として、蓋６６が凹
部５６を覆うように設けられている。連結棒あるいはケ
ーブルを張ることにより、ヘッド４０はプレスロール３
０の端３４と係合し、それに応じ反対側のヘッドは反対
側のロール端と係合する。

【００２６】ヘッド４０をプレスロールより高い温度に
加熱する工程を含むロール組立の第一工程において、矢
印６０で示されるようにヘッド４０は半径方向に膨張す
る。そして加熱ヘッド４０は孔３２と５４が一致するよ
うにロール３０の端３４に係合される。次の張り工程に
より力を表す矢印６２に示されるようにヘッドはロール
３０に押し付けられる。次にヘッドは冷却するにつれて
収縮し、矢印６４で示される収縮がロール端面３４とヘ
ッド面５２との間の高い摩擦力によってロール端の半径
方向の圧縮を引き起こす。リップ５０とショルダー３８
の間に締まり嵌めあるいはちょうどの嵌め合いがあれ
ば、リップ５０はショルダー３８の周囲で収縮して半径
方向の圧縮領域を少し増す。

【００２７】それゆえ、環境温度のときは、プレスロー
ルは半径方向に圧縮の状態にある。使用時にプレスロー
ルが加熱されると、鋼製ヘッドの熱膨張係数の方が大き
いことによりヘッドはロールよりも大きい割合で半径方
向に膨張するので、プレスロールの半径方向圧縮は次第
に減少する。ヘッドは運転温度よりわずかに低い温度ま
で加熱されているので、運転温度にてロールに対するヘ
ッドの熱膨張により引き起こされる外向き半径方向の力
は実質的にない。事実、プレスロール装置の組立前にヘ
ッドに加える温度を上げると、運転温度においてロール
を圧縮状態にでき、周方向応力に起因する軸クラックに
よるプレスロールの決定的な破損の機会をさらに軽減で
きる。

【００２８】花崗岩により形成されるロールの高い圧縮
強度は、環境温度および運転温度において半径方向の圧
縮がロールのクラックや破壊を引き起こす可能性を最小
限にしているが、花崗岩およびその類似材の低い引っ張
り強度は、半径方向の張力を避けることを要し、この条
件は本発明により明らかに達成される点が特筆される。

【００２９】本発明による改良されたプレスロール装置
は、製紙機や他の類似した利用に理想的に合致してい
る。その中を貫通する半径方向に間隔をおいて配列され
た複数の孔とそれらに組み合わされるテンドンを有する
花崗岩製の固体円柱ロールが好適であるが、ロールとヘ
ッドを組み立てる前に運転温度以上に両ヘッドが加熱さ
れるならば、本発明の予熱の概念を、中央孔を有し、単
一軸のシャフトにより長手方向に圧縮され、その単一軸
はロールを軸方向に圧縮した状態に保持するために両ヘ
ッドをお互いの方向に引き付けるように張られているロ
ールに使用することも可能である。

【００３０】ヘッドは鋼よりも強度のある他の材料、例
えば他の金属や鉄を含み、あるいは含まない合金により
製造されてもよい。環境温度にあるローラーの端に対し
てヘッドを張る前に、そのヘッドを予熱するという本発
明方法は、テーパをつけられた端を有するロールおよび
その端に合致する円錐形のヘッドに利用することも考え
られる。当業者にとっては自明なように、使用されるヘ
ッドおよびロールの形、寸法および使用されるローラー
の長さ、直径、重量は変更可能である。

【００３１】使用される連結棒あるいはテンドンの数
は、使用ロールの長さ、大きさ、重量により異なり、ま
た、プレスロールに作用する曲げ応力により異なる。連
結棒の数および連結棒に作用する張力を最適のものにす
るための調整は、当業者なら過度の実験をしなくとも容
易にできる。

【００３２】本発明によるプレスロールの組立品は上述
の教示により当業者なら容易に構成できるが、本発明を
さらに明確にするため、本発明によって構成され、軸ク
ラックにより故障した従来のロールにかえて製紙機にお
いて使用されたプレスロール組立品の限定されない具体
例を以下に示す。

【００３３】例１ 直径１５００ｍｍ、長さ７８５０ｍｍの花崗岩ロール
は、直径２ ３／８（ｔｗｏ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ‐ｅ
ｉｇｈｔ）インチのドリルにより開口された長手方向に
沿う３０個の孔を有する。それら孔は、径方向に隔てら
れると共にロール軸を中心とする二つの同心円上に配列
された。１０個の孔は直径７００ｍｍのボルト円上に配
列され、残りの孔は直径１１５５ｍｍの円上に形成され
た。３０個のテンドンがこれらの孔に挿入され、花崗岩
ロールの両端に強く係合するよう２つの鋼製ヘッドを互
いの方向に向かって押し付けるのに使用された。ヘッド
はロール端との接触位置で１５００ｍｍの直径を有す
る。

【００３４】好適な花崗岩ロールはバーモント州バーレ
（Ｂａｒｒｅ、Ｖｅｒｍｏｎｔ）にあるロック オブ
エイジス（ＲＯＣＫ ＯＦ ＡＧＥＳ）社製のものであ
る。テンドンは、米国のニュージャージー州にあるディ
ウィダグ システムズ インターナショナル（Ｄｙｗｉ
ｄａｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ）社製の１ ３／８（ｏｎｅ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ‐
ｅｉｇｈｔｓ）インチの連続したネジ棒から作られるも
のが好ましい。（他のテンドン構造、例えば鋼製棒、ケ
ーブル、あるいは他の類似手段がヘッドを張るのに使用
できることが特筆される。）

【００３５】ヘッドは、プレスロール組立品がさらされ
るほぼ最高運転温度に予熱され、その予熱されたヘッド
は環境温度のロール端に対し張られた。完成したプレス
ロール組立品は他の２つのロールを押し付けるよう製紙
機に組み込まれた。ロールは１１０°で７００ポンド／
直線インチ（ｐｌｉ）の圧力、３３０°で８００ｐｌｉ
の圧力（これら圧力はニップ負荷または線圧とも呼ばれ
る）を処理できるように設計された。

【００３６】種々の寸法および性能仕様の他のロールが
製造され、工業用機械に組み込まれているが、軸クラッ
クの報告はない。

【００３７】本発明を好適な実施例を参照して説明した
が、当業者にとっては多数の変形や修正は自明であろ
う。従って、本発明はここに開示された特定の実施例に
決して限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】雌のテーパをつけられたヘッドに接する雄のテ
ーパをつけられた端を有するプレスロールの従来技術の
部分断面図

【図２】本発明により構成されたプレスロール装置の好
適な実施例の横断面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド エベレット パロット アメリカ合衆国，05641 バーモント州, バーレタウン，ワシントン，ジャルバート ロード （番地なし)

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一および第二の端面を有するロール手
   段と、前記ロール手段の前記端面に係合するヘッド手段
   とを備え、前記ヘッド手段は、前記ロール手段を形成す
   る材料の熱膨張係数よりも高い熱膨張係数を有する材料
   により形成され、前記ロール手段および前記ヘッド手段
   を加熱することにより前記ロール手段内に発生する引っ
   張り応力の少なくとも一部を打ち消すために、環境温度
   において前記ヘッド手段が前記ロール手段を半径方向の
   圧縮状態におくプレスロール組立品。
2. 【請求項２】 前記ロール手段が前記ヘッド手段に平ら
   な境界面で係合する請求項１に記載の組立品。
3. 【請求項３】 前記ロール手段が前記ヘッド手段に平ら
   な境界面で係合し、前記ロール手段内の前記応力が前記
   ロール手段と前記ヘッド手段の熱膨張差に起因する周方
   向応力であり、前記ロール手段および前記ヘッド手段の
   ために選択された運転温度において前記周方向応力がほ
   ぼゼロである請求項１に記載の組立品。
4. 【請求項４】 前記ロール手段は第一および第二の向か
   い合った端を有する円柱を備え、前記端は実質的に平面
   であり、前記ヘッド手段は二つのディスクを備え、前記
   ディスクは前記ロールの長さ方向に延びる手段によって
   前記端に押し付けられている請求項１に記載の組立品。
5. 【請求項５】 前記ロール手段は第一および第二の向か
   い合った端を有する円柱を備え、前記端は実質的に平面
   であり、前記ヘッド手段は二つのディスクを備え、前記
   ディスクは前記端に押しつけられ、前記円柱を形成する
   材料は花崗岩を含み、前記ディスクを形成する材料は鋼
   を含む請求項１に記載の組立品。
6. 【請求項６】 前記ロール手段は前記第一および第二の
   端を有する円柱を備え、前記端は実質的に平面であり、
   前記ヘッド手段は二つのディスクを備え、前記ディスク
   は軸方向に作用する力によって前記端に摩擦的に係合さ
   れ、さらに各ディスクは前記円柱および前記ヘッドを回
   転可能に支持するためのジャーナルを含む請求項１に記
   載の組立品。
7. 【請求項７】 前記端面は平面であり、前記ヘッド手段
   は二つのディスクを備え、前記ディスクは軸方向に作用
   する力によって前記平面に押し付けられ、前記ディスク
   は予め選定された温度よりも低い温度において前記円柱
   内に半径方向の圧縮を生じさせる請求項１に記載の組立
   品。
8. 【請求項８】 前記円柱内および前記ディスク内に複数
   の軸に平行な長手方向の孔を備え、前記円柱内の前記孔
   の少なくとも一部分は前記ディスク内の前期孔の少なく
   とも一部分と一列に整列され、前記整列された孔の少な
   くともいくつかに張り手段が配置され、前記張り手段は
   前記ディスクを連結し、前記張り手段は前記ディスクを
   前記円柱の前記端に対して押し付ける請求項７に記載の
   組立品。
9. 【請求項９】 前記ロール手段内の前記応力が前記ロー
   ル手段と前記ヘッド手段の熱膨張差に起因する周方向応
   力であり、前記ロール手段および前記ヘッド手段のため
   に選定された運転温度において前記周方向応力がほぼゼ
   ロである請求項８に記載の組立品。
10. 【請求項１０】 前記張り手段が鋼製の棒もしくはケー
    ブルを備える請求項９に記載の組立品。
11. 【請求項１１】 一対のヘッドを第一の温度に加熱する
    工程と、第一の温度に加熱された前記ヘッドを、前記第
    一の温度より低い温度にあり且つ前記ヘッドの熱膨張係
    数よりも小さい熱膨張係数を有する円柱状ロールの向か
    い合った端に押し付けて保持する工程と、前記ロール内
    に半径方向の圧縮を生じさせるように前記ヘッドを冷却
    する工程とを備えるプレスロール組立品の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記ヘッドが金属製のディスク状部材
    を含み、前記ロールが石塊を含み、前記ロールおよび前
    記円柱形のディスク状部材が軸に平行な長手方向に沿う
    複数の孔を有し、前記ディスク状部材内の前記孔の少な
    くとも幾つかと前記石ロール内の前記孔の少なくとも幾
    つかとが一列に整列され、前記押し付けて保持する工程
    が、整列された前記孔の少なくともいくつかに張り手段
    を配置する工程と、前記ディスク状部材を連結するため
    に前記張り手段の向かい合った端を前記ディスク状部材
    に係合させてディスク状部材に連結する工程と、前記円
    柱形の石ロールが前記ディスク状部材に対する反力によ
    り長手方向の圧縮状態におかれるように前記張り手段内
    に張力を発生させる工程とを含む請求項１１に記載の方
    法。
13. 【請求項１３】 前記金属製ヘッドが前記円柱形の石ロ
    ールに対して共通軸を有するよう配置されたディスク状
    部材を含み、前記円柱形の石ロールおよび前記ディスク
    が複数の一列に整列された長手方向に沿う孔を含み、前
    記押し付けて保持する工程が、前記整列された孔の少な
    くともいくつか内に第一と第二の端を有する延ばされた
    テンドン手段を配置する工程と、前記テンドン手段の前
    記第一および第二の端を前記ディスク状部材に係合させ
    る工程と、前記円柱形の石ロールが前記ディスク状部材
    により長手方向の圧縮状態におかれるように前記テンド
    ン手段内に張力を発生させる工程とを含み、前記円柱形
    の石ロールを形成する材料が花崗岩であり、前記ディス
    ク状部材を形成する材料が鋼である請求項１１に記載の
    方法。
14. 【請求項１４】 前記張り手段はテンドン部材を含み、
    各テンドン部材は各端に、前記ヘッドを互いの方向に向
    かって押し付けるために、前記ヘッドに係合し且つ力を
    作用させるための反力手段を有する請求項１１に記載の
    方法。
15. 【請求項１５】 前記第一の温度は、前記組立品が前記
    第一の温度にほぼ等しい運転温度にまで加熱されたとき
    に、前記組立品が実質的に周方向応力を持たないように
    選定される請求項１１に記載の方法。
16. 【請求項１６】 向かい合った軸端を有する単一の円柱
    形ローラーと、そのローラーの各軸端に配置されたヘッ
    ドと、前記ヘッドの間でそのローラーを軸方向に貫通し
    て延びている複数の張力を付与された連結棒とを備え、
    その連結棒は、そのローラーを軸方向応力下におくため
    にそのローラーにそのヘッドを引きつけるのに適合さ
    れ、その連結棒はそのローラーの軸から半径方向に間隔
    をおかれ、前記ヘッドはローラー温度より高い温度に加
    熱されると共に前記ヘッドの前記ローラーへの引きつけ
    後に前記ローラーの温度にまで冷却され、プレスロール
    組立品を加熱することに起因して前記ロール内に発生す
    る引っ張り応力の少なくとも一部を打ち消すため、前記
    ロールボディが環境温度において半径方向の圧縮状態に
    ある改良型プレスロール組立品。
17. 【請求項１７】 前記ロール端が前記ヘッドに平らな境
    界面で係合する請求項１６に記載の組立品。
18. 【請求項１８】 前記ロール内の前記応力が前記ロール
    と前記ヘッドの熱膨張差に起因する周方向応力であり、
    選択された運転温度において前記周方向応力がほぼゼロ
    である請求項１６に記載の組立品。
19. 【請求項１９】 前記ロール手段内の前記応力が前記ロ
    ールと前記ヘッドの熱膨張差に起因する周方向応力であ
    り、選択された運転温度において前記周方向応力がほぼ
    ゼロである請求項１７に記載の組立品。
20. 【請求項２０】 前記ロールが花崗岩を含み前記ヘッド
    が鋼を含む請求項１９に記載の組立品。