JPH11510777A - 巻取り方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、巻取り方法および巻取り装置に関する。本方法および本装置においては、多数の別個のウエブロール(13a、13b等)が、次々と横方向に並べられた別個のロール芯の周囲に形成され、その際にウエブロールは支持部材（11、12）によって支持され、かつ切頭型加重ロール(100)に含まれる加重ロール装置(200)内の加重ロール(14a、14b)が作り出す加重ロール負荷によって負荷を加えられる。巻取りが外乱を受けているときには、外乱を受けて運動している前記ウエブロール(13a、13b等)に対して、正常な巻取り時の加重ロール負荷(q_o)よりも実質的に大きい負荷を加えるように、加重ロールビーム(16)に対する、１つの加重ロール装置／複数の加重ロール装置(200)の取り付け状態を変える。

Description

【発明の詳細な説明】 巻取り方法および装置 本発明は、巻取り方法に関するものであり、この方法においては、多数の別個 のウエブロールを、次々と横方向に並べられた別個のロール芯の周囲に形成し、 その際にウエブロールを支持部材によって支持し、かつ切頭形加重ロールに含ま れる加重ロール装置内の加重ロールが作り出す加重ロール負荷をウエブロールに 加える。 また、本発明は、巻取り装置に関するものである。この装置においては、多数 の別個のウエブロールを、次々と横方向に並べられた別個のロール芯の周囲に形 成し、その際に、ウエブロールを支持部材によって支持し、かつ切頭型加重ロー ルに含まれる加重ロール装置内の加重ロールが作り出す加重ロール負荷をウエブ ローラに加える。 巻き取られるウエブの厚さ、水分および荒さなどのプロファイルが横方向に変 動しているため、隣接するウエブロールの直径は、原理的には全く同じ長さの構 成要素であるウエブが上記ウエブロールに巻き取られるにもかかわらず、正確に は同じ大きさにはならない。ウエブロールの直径が異なるため、ウエブロールの 中心に配置されているロール芯が、巻取りの進行とともに互いにずれて、ロール 芯の回転中心が離れると同時に、ウエブロールの角速度に小さなズレも生じる。 しかしながらウエブロールの中心は、巻取り中は常に互いに接触しているので、 方向を変えようとする力が巻取り芯の間に生じ、ロールが飛び上がりやすくなり 、その結果、形成されつつあるウエブロールが損傷することがある。このような 有害な振動のため、ドラム巻取りにおいては、通常は、よりゆっくりと運転する 、すなわち遅い巻き取り速度に甘んじる必要があり、これが機械の能力を減少さ せ、したがって、不経済である。 上述の問題はドラム巻取り式の巻取り機が使われているかぎりは発生している 。しかし、問題の深刻さは、年を追うごとに変わってきている。なぜならば、抄 紙機により製造されるウエブのプロファイルが改良されてきているにもかかわら ず、 ロールの大きさおよび巻取り速度は、ほんの少ししか変わっていないからである 。近年、製作される特注ロールの直径は、かつてないほど大きくなってきている と同時に、巻取り速度も早くなり、そのため、振動の問題が再び現れてきた。ウ エブの幅方向のプロファイルのわずかな変動も、特に薄葉紙の等級のものの巻取 り中に累積されて、ウエブのプロファイルから生じるロールの形状の不備が、振 動に関する大きな問題を生じさせている。 従来技術に関しては、例えば米国特許第 5,320,299号を参照する。この従来技 術に係わる解決法においては、液圧式負荷用シリンダ内の作動液の共通の容量を 閉鎖して、加重ロールによる負荷を加重ロールビーム内のシリンダによって調整 するか、あるいはその加重ロールビームを常にウエブロールの表面から不変の距 離の所において、作動液の共通の容器内の空気空間の圧力を変化させることによ って液圧式負荷用シリンダ内の圧力を調整することにより、加重ロールによる負 荷の調整を行なっている。上記米国特許の解決法は、すべてのウエブロールに均 一な、加重ロールによる負荷を加えることと、位置の調整の制御および加重ロー ルシステム内の負荷の調整の制御とに限定されている。 従来技術に係わる方法および装置における問題は、ウエブロールが移動すると 、加重ロールがウエブロールを充分にうまく支えることができず、加重ロールが ウエブロール面上にとどまることがないことである。このような問題は、関節式 加重ロールが空圧式、もしくは液圧式シリンダにより支持されているすべての従 来技術に係わる解決法において発生する。 従来技術に係わる解決法を用いることによって、巻取り時、特にウエブロール の動きが未だ小さい、外乱の初期段階において、外乱により生じるウエブロール の動きを制御することは不可能である。それは次の理由による。 −液圧式／空圧式シリンダは、そのシールの弾性によって吸収されるような非 常に小さな動きには反応しない。ウエブロールの動きは、切頭型加重ロール内に 非常に小さな動きとして現れる。なぜならば、ウエブロールは、主に水平方向に 動くのに対して、加重ロールはウエブロールを垂直方向にしか支持することがで きないからである。したがって、従来技術に係わる解決法によって、ウエブロー ルの外乱運動をその運動の初期段階で直ちに防ぐことは不可能であり、その外乱 は、妨げられることなく大きくなっていくことができる。また、小さな複数のウ エブロールが加重ロールと接触し、かつ加重ロールによる負荷がウエブローラに 加えられているということも、充分に有効というわけではいない。なぜならば、 この負荷は、ウエブロールの重量や、ロール芯の両端部に作用する摩擦力と比較 すると非常に小さいからである。例えば、代表的なウエブロールの直径は1000mm であり、その幅は１メートル、重量はウエブロールの密度にもよるが500 〜1000 キログラムであるのに対して、この直径の代表的な加重ロールによる負荷は 0.5 〜1.0kN である。ロール芯の両端部でのスラスト力は、例えば25kNが測定されて いるが、この力によって、ロール芯の両端部間の摩擦係数が0.4 の場合はロール の半径方向に10.0kNの力を生じる。 −液圧式／空圧式シリンダの力はその位置には依存しないため、飛び上がった ウエブロールが切頭型加重ロールを持ち上げるとき、その加重ロールのロール当 りの負荷は変わらない。したがって、この状況は、加重ロールビームに固定して 取り付けられている長い加重ロールを有する加重ロールにおける状況よりも更に 悪い。この状況では、ウエブロールが加重ロールに加える力は、大きな固まりで ある加重ロールビームへ直接伝達され、そのビームにおいては、ウエブロールが 速く外乱運動を行うときは、ビームの質量の慣性によって加重ロールによる負荷 が大きくなる。従来技術に係わる解決法における関節式加重ロール装置は、液圧 式／空圧式シリンダの特性、およびそのシリンダの長い圧力媒体用のホース装置 の特性に従って弾力的に動く。 −従来技術に係わる解決法において、加重ロールビームへの加重ロール装置の 吊下げは、弾性ばねをまったく使用していない。そのバネ手段によって加重ロー ル装置の比振動数、すなわち、加重ロールがウエブロールの表面に常にある状態 で加重ロールがウエブロールの外乱運動に追従することができる限界のウエブロ ールの振動数を効果的に変えることができると思われる。 本発明は、従来技術に係わる巻取り方法を改善することを目的とする。更に、 本発明は、ウエブロールが外乱状態にあるときに用いられる装置であって、巻取 り時の迅速かつ非常に小さな外乱状態に対して反応できる装置を提供することを 目的とする。 本発明による方法は、巻取りが外乱を受けているときには、外乱を受けて運動 しているウエブロールに対して、正常な巻取り時の加重ロール負荷よりも実質的 に大きい負荷を加えるように、１つの加重ロール装置／複数の加重ロール装置の 加重ロールビームへの取り付け状態を変えることを特徴とする。 本発明による装置は、ウエブロールの、外乱を受けている運動を減衰させる装 置であって、外乱を受けて運動しているウエブロールに対して、正常な巻取り時 の加重ロール負荷よりも実質的に大きい負荷を加えるように、加重ロールビーム に対する、１つの加重ロール装置／複数の加重ロール装置の取り付け状態を変え る装置を含んでいることを特徴とする。 本発明においては、正常時の加重ロールによる負荷よりもかなり強い力を与え て、ウエブロールの外乱運動を減衰させることを実現した。本発明では、力を加 重ロール装置から加重ロールビームに伝達している。 本発明の好ましい実施例においては、加重ロール装置と加重ロールビームとの 間に別個の継手が設けられており、この継手は、加重ロール装置の位置に係わら す、外乱運動がウエブロールに発生した時だけ使用され、その結果、加重ロール 装置を、加重ロールビームから任意の距離に配置させることができる。 正常な巻取りにより生じる加重ロール装置の運動は、高速な外乱運動（ウエブ ロールの振動、飛び上がり、など）と比べてゆっくりとした運動（ウエブロール の直径が、巻取りが進むに従って変化する）であることを特徴としている。ウエ ブロール上に加重ロールあるときの移動速度は、例えば、毎分2500メートルの走 行速度で、ウエブロールがφ500mm から800mm に大きくなるときに20mmのロール の直径差が生じた場合であって、かつ紙の厚さが0.1mm である場合は、毎秒1.2m m である。同様に、ウエブロールによって加重ロールが正弦波状の外乱運動をし ていて、その運動における頂点から頂点までの振幅が0.7mm であり、かつ振動数 が毎秒８サイクルの場合、この運動の最大速度は毎秒35mmである。 加重ロールビームとの連結は原理的には固定されたものとすることができるが 、継手と加重ロールビームとの間にばねが設けられている場合は、次の利点が得 られる。 １）切頭型加重ロールの運動速度を、異なる剛性のバネを用いることによって 所望の速度にすることができる。すなわち、加重ロールがウエブロールの表面上 に常時あるようにすることができる。 ２）ウエブロールの運動に対抗する力を調整することにより、その運動を所望 のように小さくしておき、かつウエブロールに変形が発生しないようにすること ができる。もしくは、その対抗する力を調整することにより、極端な瞬間的ニッ プ力により生じる外乱を除いた外乱がまったくウエブロールに生じないため、ウ エブの破損は極端なケースであるようにすることができる。 高速運動のための継手においては、例えば流体の流れに対する抵抗（流体力学 式継手）、加速度検出器により制御される継手、もしくは質量の慣性を利用した 継手等を利用することができる。流体力学式継手は外乱運動の開始直後に作動し 、したがって、この継手の動作は、従来の緩衝装置の構造および作動原理とは異 なっている。 継手を係合させるかどうかの１つの指標として運動方向も可能であるが、その 場合、継手の係合は、切頭型加重ロールが上方に動くときにのみ選択的に行う（ 例えば、自動作動摩擦）。 添付の図面中の図に示す本発明のいくつかの好ましい実施例を参照して、本発 明を詳細に説明するが、本発明は上記実施例のみに限定されることはない。 第１図は、本発明による方法および装置の好ましい実施例の側面図である。 第２図は、第１図に示す実施例の正面図である。 第３図は、第２図の細部を拡大して、かつ部分的に断面により示す。 第４図は、第２図に示す細部の第２の実施例を拡大して、かつ部分的に断面に より示す。 第5A図は、従来技術に係わる巻取り機におけるウエブロールの運動と、加重ロ ールによる負荷とを時間の関数として示す。 第5B図は、本発明に従った巻取り機の好ましい実施例による解決法におけるウ エブロールの運動と、加重ロールによる負荷とを時間の関数として示す。 第5C図は、本発明に従った巻取り機の好ましい第２の実施例による解決法にお けるウエブロールの運動と、加重ロールによる負荷とを時間の関数として示す。 第６図は、本発明による方法および装置の第２の好ましい実施例の側面図であ る。 第１図において、ドラム巻取り機の全体を参照番号10で示す。ドラム巻取り機 は巻取りドラム11および12を有している。巻き取られるウエブロールは参照番号 13a、13b 等で示す。加重ロール14a、14b 等は結合ブラケット15a、15b 等へ取り付 けられている。加重ロールによる負荷を調整するシリンダ19はその一方の端部か ら結合ブラケット15a、15b1等へ取り付けられ、その他端から結合ブラケット18へ 取り付けられている。加重ロールビーム16を移動させるシリンダは参照番号17で 示す。第１図において、切頭型加重ロールは、加重ロールビーム16と、多数の加 重ロール装置200 とを有しているが、その全体を参照番号100 で示す。参照番号 200 は加重ロール装置の全体を示すが、それは加重ロール14a、14b 等ばかりでな く、結合ブラケット15a、15b 等を有している。 第１図から第３図に示す実施例において、ウエブブロール13a、13b が外乱状態 にあるときに用いられる装置の全体を参照番号26で示す。この装置26は流体力学 式継手27と、ばね装置28とから成っている。流体力学式継手内のシリンダは参照 番号29で示し、そのピストンロッドを参照番号30で示し、チャンバを参照番号31 で示す。狭い流路33がピストン32の中に作られている。戻り弁は参照番号34で示 す。流体力学式継手27は次のように作動する。正常な巻取りにおいては、巻取り は、外乱を受けずに進行し、負荷調節シリンダ19が加重ロールによる負荷を受け 持つ。外乱運動がワイヤロールにおいて発生し、それが、関係する１個もしくは 複数のウエブロールのところに配置されている加重ロールを持ち上げると、継手 27が「固定」され、その運動がばね28へ伝達されて、バネを押し、したがって、 加重ロールによる負荷は、その選択されたばねの特性に従って増大する。ウエブ ロールが下方へ戻ると、圧縮されたばね28は加重ロールを、同様に迅速に、まだ 固定されている継手27を用いて下へ戻す。ばね装置28は、例えば、ピストンロッ ドの周囲に取り付けられた１組のコップ型ばね、もしくは渦巻ばねとすることが できる。 第１図から第３図に示す装置を用いると、ウエブロールが加重ロールを1.0mm 持ち上げると、例えば直径が1000mmおよびその幅が１メートル、かつウエブロー ルの密度に依存して重量が500 〜1000キログラムであるウエブロールに対して、 加重ロールによる負荷を、例えば20kNまで大きくすることができる。 このように、第３図には、継手27の構造の実施例が１つのみ示されている。継 手の係合は、速度の変化にしたがって大きくなる流れ抵抗を基にしている。すな わち、シリンダ液は、狭いダクト内でも、ゆっくりとした動きの場合ほとんど無 抵抗で流れる。速い動きの場合、事実上、流れは発生せず、力は一方の部品から 他方の部品へ伝達される。ゆっくりとした動きの場合、作動液は、流れる余裕が あるが、両方の部品間に結合はない。 第４図に示す実施例において、ウエブロール13a、13b が外乱状態にあるときに に用いられる装置の全体を参照番号26a で示す。この実施例において、流体力学 式継手27は、第３図に示す流体力学式継手27とはわずかに異なる方法で実現され る。第４図の実施例において、流れダクト33a はシリンダ29の構造の中に作られ ている。シリンダの中へ圧力ｐを、破線で示すダクト35に沿って送り込むことに よって、この装置を負荷調整用シリンダとして用いることができる。 第４図に示す実施例は、ピストン32がない継手27として構成することもできる 。これによって摩擦をできるかぎり低い水準まで最少限度にすることができる。 第5A図、第5B図および第5C図は、何らかの理由から、ウエブロールが巻取り床 から、巻取りドラムのうちの１つの表面に沿って一度跳ね上がってから下へ戻る 場合の、従来技術に係わる加重ロール法の振る舞いと、本発明による２つの実施 例の加重ロール法の振る舞いとを示す。第5A、第5Bおよび第5C図に示すウエブロ ール13a、13b 等のｙ方向の運動は実線で示す。加重ロールによる負荷q の変化 は波線で示す。加重ロールの運動は鎖線で示す。時刻t₁で、ウエブロールが上昇 を開始し、時刻t₂でその最高点に達し、時刻t₃ではウエブロールは降りてきてい る。 第5A図は従来技術に係わる解決法を示すが、その場合、加重ロールは加重ロー ルビームに、空圧式もしくは液圧式シリンダによって支持されている。図を明瞭 にするために、鎖線で示した加重ロールの運動は、時間t₁〜t₂の間は、ウエブロ ールの運動を示す曲線のわずか上に描かれている。この加重ロールはウエブロー ルに時間t₁〜t₂中は追従するが、その構造が力学上ゆっくり動くものであるため 、この加重ロールはウエブロールの動きに追従する余裕がなく、ウエブロー ルがｙ方向の下向きに運動を開始すると、時刻t₂でウエブロールの表面から離れ る。この加重ロールは時刻t₄でロール面に再接触する。シリンダの力がピストン の位置によらないため、加重ロールによる負荷ｑはウエブロールが上昇するとき 、その設定値ｑ_oから変わることがない。加重ロールが時刻t₂でウエブロールの 表面から離れると、加重ロールによる負荷ｑはゼロまで落ちる。同様に、時刻t₄ で加重ロールによる負荷ｑは瞬間的に非常に高い水準にまで上昇し、最後にその 設定値ｑ_oに落ち着く。 第5B図は加重ロールの動作を示し、ここでは加重ロール装置と加重ロールビー ムとの間で流体力学式継手が加重ロール装置に追加されている。第5B図に示すよ うに、前記と同様に、加重ロールはウエブロールの表面から時刻t₂で離れ、時刻 t₄でウエブロールの表面へ戻る。しかし、加重ロールへ加わる力が、大きな固ま りである加重ロールビーム16へ直接、伝達されるため、ウエブが上昇するにつれ て、加重ロールによる負荷ｑは、直ちに増大し始める。この結果、ウエブロール のｙ方向の移動量が、継手無しの加重ロールの場合よりも短く保持される。しか し、加重ロールはウエブロールの表面から時刻t₂で離れる。なぜならば、ここで また、大きな固まりである加重ロールビーム16が移動に参加してくるからである 。 第5C図は、ばね装置が、流体力学式継手と加重ロールビームの間に付け加えら れているときの状態を示す。ここでは、加重ロールはウエブロールの表面上にと どまっている。なぜならば、このばね装置が加重ロールに充分な運動速度を与え ている（比振動数を増加させている）からである。この加重ロールによる負荷ｑ は、ばね装置の弾性定数と、加重ロールの移動量とに応じて変わる。加重ロール がウエブロール面にとどまっているため、加重ロールがウエブロールの表面に衝 突してウエブロールを変形させるニップ力のピークというものが存在しない。更 に、ウエブロールが時刻t₃で下方に行ってしまった直後に、加重ロールはウエブ ロールの新たな上昇を減殺する用意ができている。 第5C図において、加重ロールの運動の下側の曲線は予備圧縮されていないばね を示し、その場合、加重ロールによる負荷が設定加重ロール負荷q_oから、すなわ ちばね力０から増大し始める。ばねの予備圧縮によって、加重ロールによる負荷 を階段状に増加させることが、加重ロールが上昇し始める前にできる。それを上 側の鎖線の曲線で示す。第5C図において、ばねの予備圧縮力に相当する、加重ロ ールによる負荷は文字ｑ_eで示す。 第６図に示す実施例において、加速度検出器は参照番号40で示す。参照番号43 はレギュレータであり、それは弁44および45の動作を制御して、負荷用シリンダ 19の力、すなわち加重ロールによる負荷を決めるシリンダの力を正常な巻取り中 は所望の水準にするようにしている。この加速度検出器40はレギュレータ41へ信 号ｓを送り、レギュレータが弁装置42を制御して、その弁装置42が液圧もしくは 空圧回路を遮断して、正常な流れが行なわれないようにする。その場合、負荷用 シリンダ19は剛体部品のように作動する。そのような場合、切頭型加重ロール10 の動作は第5B図に示すものと同じである。 加速度検出器40によって、もちろん、例えば液圧式弁以外の継手アクチュエー タを制御することもできる。類似した「継手アクチュエータ」としては、例えば 摩擦に基づいたディスクブレーキその他の継手がある。このような継手アクチュ エータを負荷調整アクチュエータと共に同じ構造物内に、もしくは負荷調整アク チュエータとは別個に配置することができる。 以上、本発明のいくつかの実施例だけを説明したが、添付の特許請求の範囲に 明記する本発明の概念の範囲内で上記の実施例に対して多くの変更を行なうこと ができることは当業者には明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多数の別個のウエブロール(13a、13b等)を、次々と横方向に並べられた別個 のロール芯の周囲に形成し、その際に前記ウエブロールを支持部材(11、12)によ って支持し、かつ切頭型加重ロール(100)に含まれる加重ロール装置(200)内の加 重ロール(14a、14b)が作り出す加重ロール負荷を前記ウエブロールに加える巻取 り方法において、 巻取りが外乱を受けているときには、外乱を受けて運動している前記ウエブロ ール(13a、13b等)に対して、正常な巻取り時の加重ロール負荷(qo)よりも実質的 に大きい負荷を加えるように、前記加重ロールビーム(16)に対する、１つの前記 加重ロール装置／複数の前記加重ロール装置(200)の取り付け状態を変えること を特徴とする巻取り方法。 ２．請求の範囲第１項に記載の方法において、前記加重ロール装置(200)の取り 付け状態を、加速度検出器(40)により得られる信号(S)によって制御して変える ことを特徴とする巻取り方法。 ３．請求の範囲第１項に記載の方法において、前記加重ロール装置(200)の取り 付け状態を、液体の流れの抵抗、質量の慣性、もしくは加重ロールの移動の方向 を利用して変えることを特徴とする巻取り方法。 ４．多数の別個のウエブロール(13a、13b等)を、順に横方向に並べられた別個の ロール芯の周囲に形成し、その際に、ウエブロールを支持部材(11、12)によって 支持さしかつ切頭型加重ロール(100)に含まれる加重ロール装置(200)内の加重ロ ール(14a、14b等)が作り出す加重ロール負荷を前記ウエブロールに加える巻取り 装置において、該装置は、 前記ウエブロール(13a、13b等)の、外乱を受けている運動を減衰させる装置(26、 26a、42)であって、 外乱を受けて運動している前記ウエブロール(13a、13b等)に対して、正常な巻 取り時の加重ロール負荷(qo)よりも実質的に大きい負荷を加えるように、前記加 重ロールビーム(16)に対する、１つの前記加重ロール装置／複数の前記加重ロー ル装置(200)の取り付け状態を変える装置(26、26a、42)を含んでいることを特徴 とする巻取り装置。 ５．請求の範囲第４項に記載の装置において、前記ウエブロール(13a、13b等)が 外乱状態にあるときに用いられる装置(26)は継手(27)であることを特徴とする巻 取り装置。 ６．請求の範囲第６項に記載の装置において、前記継手(27)は、前記加重ロール ビーム(16)へ固定されているばね装置(28)に取り付けられることを特徴とする巻 取り装置。 ７．請求の範囲第５項または第６項に記載の装置において、狭い流路(33)が、前 記継手(27)のピストン(32)の中に形成されていることを特徴とする巻取り装置。 ８．請求の範囲第５項または第６項に記載の装置において、狭い流路(33a)が、 前記継手(27)のシリンダ(29)の構造の中に作られていることを特徴とする巻取り 装置。 ９．請求の範囲第５項または第６項に記載の装置において、前記継手(27)のシリ ンダ(29)には、加圧媒体を該シリンダ(29)へ送り込むための流路(35)が設けられ ていることを特徴とする巻取り装置。 10．請求の範囲第６項から第９項までのいずれかに記載の装置において、前記ば ね装置(28)が予備圧縮されることを特徴とする巻取り装置。 11．請求の範囲第４項に記載の装置において、加速度検出器(40)が信号(s)をレ ギュレータ(41)へ送り、 前記加重ロール(14a、14b等)の負荷用シリンダ(19)への媒体の流れを調整する ように、レギュレータが前記装置(42)の動作を制御していることを特徴とする巻 取り装置。 12．請求の範囲第11項に記載の装置において、前記装置(42)は弁であり、該弁は 、液圧／空圧回路内の流れを遮断することを特徴とする巻取り装置。 13．請求の範囲第４項に記載の装置において、前記加速度検出器(40)が、ディス クブレーキ、摩擦に基づいた継手その他の同等な継手アクチュエータを制御する ことを特徴とする巻取り装置。