JPH0236807B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、実質的に中実であり、中心穴を有
し、軸頚部がロールスタンドの外側軸受に支承さ
れ、直線圧縮力によつて生じるたわみを補償する
装置が配属されたシート材加工用カレンダ等用ロ
ールに関する。

公知のこの種のロールは約700mmの外径と約200
mmの中心穴直径を有する。ロールを遠心鋳造で製
造する場合は、この中心穴が製造上不可避であ
る。完成ロールにおいて中心穴は、流動加熱又は
冷却媒質をロールに貫送するために利用される。

「実質的に中実な」という表現は、ロール本体
の肉厚が約250mmと大きいことを示唆する。肉厚
が極めて大きいため、完全に中実なロールに比し
て、中心穴による曲げ抵抗モーメントの損失は10
％以下である。

ロールを事実上完全な中実にすることは、シー
ト材加工用カレンダ又はこれに類似のもの用のロ
ールに不可分な特徴である。このようなロールは
定寸仕上能力を持たなければならないからであ
る。即ち、その剛性により、ロールに送り込まれ
る帯状のプラスチツク材料の厚み又は圧縮性の局
部的差異を、自らはそれに対応して局部的に変形
することなく、均等化し、その帯状の幅員にわた
つてなるべく同等な厚みを有するシート材をロー
ルギヤツプから送り出すことができなければなら
ないのである。

プラスチツクシート材の圧延の際に必要とされ
る直線圧縮力は極めて大きい。軟質PVC（ポリ塩
化ビニル）の圧延では3700N／cm程度の直線圧縮
力が必要であり、軟質PVCの圧延では実に
6300N／cmが必要である。ロールがほとんど中実
であつても、又、ロールの直径が比較的大きくて
も、約２ｍの慣用の使用幅で上記の直線圧縮力は
ロール全体のたわみをもたらし、特別の対策を講
じなければ、帯状の縁端部と中央にシート材の厚
さに不都合な偏差をもたらす。

そこで公知のシート材用ガレンダの別の不可分
の特徴は、直線圧縮力によつて生じるこのたわみ
を補償する装置を用いることである。ロールの剛
性と発生する高い直線圧縮力の関係上、この装置
はすこぶる高価である。一般に３つの異なる対策
が平行して取られる。いわゆるロールベンデイ
ング、即ち、直線圧縮力によつて生じるたわみに
対抗する曲げ力の導入と、ロールクラウン法
（Bombage）、即ち、ロールの研削によつて生じ
るロール長手の軽微な直径差と、ロールを互い
に斜交させること、即ち、相互作用する一対のロ
ールのロール軸線が同一平面になくて、一方のロ
ールが極めて急斜したらせんの如く、いわば、他
方のロールのまわりにあるようにすること、であ
る。３つのすべての対策を同一の機械に採用する
ために必要な設備費が高価になることは明白であ
る。

ところがこの多額の費用を費しているにも拘ら
ず、大きな範囲の直線圧縮力を同一の機械で取扱
うことは、今日なお不可能である。軟質プラスチ
ツクの加工と硬質プラスチツクの加工に対して、
異なる設計の機械が必要になるのである。

本発明の目的とするところは、定寸仕上のため
に必要な、ロールの中実性と形状を維持すると共
に、直線圧縮力によつて生じるたわみに対して、
大きな範囲の直線圧縮力に使用可能な、より簡単
な補償の可能性を提供することである。

本発明に基づき、補償装置がロールの中心穴の
中に配設された固定心部を具備し、該心部がロー
ル軸方向に見て、使用幅の端部の高さで内側軸受
を介して中心穴の中に支承され、ロールの使用平
面でロールギヤツプに向かつて作用する液圧作用
機構を介して、中心穴の内周に当接されることに
よつて、上記の目的が達成される。

シート材加工用カレンダのロールは実際上、た
わみ調節可能なロールとして構成される。シート
材の製造及び類似の用途のために使用されるロー
ルの不可欠の中実性は、従来のこの思想と両立し
なかつた。何故ならば、中実であることを放棄し
なければ、固定心部を格納することはできないと
思われたからである。ところが中実性を余り阻害
せずに、ロールの中に固定心部を格納することが
でき、しかもロールの曲げ抵抗モーメントが大し
て犠牲にならないことが判明した。このことは、
心部区域が曲げ抵抗モーメントにほとんど寄与し
ないことに関係する。直径約700mmの在来のロー
ルにいずれにせよ存在する中心穴を200mmから300
mmに拡げた場合、曲げ抵抗モーメントの約2.7％
の損失が生じることが示される。しかし使用幅が
約２ｍの場合、300mmよりやや小さな直径の心部
によつて、必要な逆曲げ力が既に加えられるので
ある。

本発明はシート材加工用カレンダに現れる問題
から出発し、まず何よりもそのために設けられた
ものである。しかし、本発明が類似の問題状況が
存在する他の用途、例えばアルミニウム箔圧延用
圧延機にも適することは勿論である。この場合も
ロール胴体の高い形状剛性を利用して、定寸仕上
が可能であることが重要である。

「作用機構」として、当該のすべての公知の実
施態様が考えられる。例えば心部と中心穴の内周
の間の間〓を軸方向シールと端部シールによつて
軸方向隔室に区画し、少くともロールギヤツプに
臨む側の液圧作動液で充填することができる（西
独特許公報第1411327号）。その場合、液圧の最大
作用面が生じ、こうしてこの液圧を制限すること
ができるから、上記の実施態様は好適である。ま
た心部には液体の供給のための切欠部を設けるだ
けでよいから、その横断面及び曲げ強さが実質的
に維持される。

また心部の縦断面の作用側に、心部の全長に伸
張する縁板状のピストンを配設し、これに心部の
内部から作動波を働かせ、液膜上を摺動する圧力
片を介して中心穴の内面に接することも可能であ
る（西独特許公報第1416066号）。

液圧ピストン・シリンダユニツトとして構成さ
れた個別支持プランジヤを、心部の全長に分配し
て設け、該支持プランジヤが中心穴の内周に臨む
側に静液圧室を有し、この静液圧室によつて液体
を介して、内周に準静液圧的に当接される、西独
公開特許公報第2230139号による実施態様も考え
られる。

最後に、西独特許公報第3003395号に記載され
た複合的実施態様も使用できる。直線圧縮力によ
つて生じるたわみに拮抗する力を心部によつて加
えようとすると、機能の必要上、心部を両端で中
心穴の内周に支承しなければならない。この支承
は純理論的には、西独特許公報第2325721号に示
されたように、作用平面で様々な方向に働く液圧
支持プランジヤ等だけで、軸受なしに行うことも
できる。しかし実際には特にロールに対する心部
の完全な案内の理由から、使用幅の両端に中心穴
と心部との間にころがり軸受を設けた実施態様が
もつぱら取上げられる。

上記の両端の軸受は、直線圧縮力6000N／cm、
使用幅２ｍで直線圧縮力によつて生じる力の総計
の程度、すなわち1200kNの範囲、つまり、軸受
当り約600kNとい極めて大きな力を、直接受けな
ければならない。従つて２個の軸受はすこぶる大
きい荷重を受ける。一方、軸受は、中心穴の直径
に対応する直径しか利用できず、よつてそのデイ
メンシヨンが決定されてしまい、大きい荷重を支
えるのは困難である。

そこで、限られた中心穴直径に収容できる軸受
で、ロールが恒久的に作動し得るように、特許請
求の範囲第１項に記載のロールに改良するとい
う、広汎な目的が生まれる。

即ち、内側軸受の近傍の補助液圧作用装置が、
使用時に作用平面で内側軸受に働く半径方向力の
少くとも大部分を吸収し、内側軸受にはそれほど
荷重はかからない。

この荷重を緩和する液圧作用機構は、軸受の間
でロールギヤツプに向かつて働く液圧作用機構の
すべての型式を包含することができる。

荷重緩和の力が外側軸受の軸方向外側の場所で
外側のロール本体に導入される場合のように、補
助曲げモーメントが外側のロール本体に加えられ
ることなく、内側軸受の荷重を緩和することがで
きる。この効果は、西独特許公報第3003396号で
外側中空ロールのわん曲線を調節するために、積
極的に利用される。

外側ロール本体のロール軸頚部がロールスタン
ドに支承された、固定心部を有するロールそれ自
体は、米国特許公報第3703862号により公知であ
る。しかしこれは「実質的に中実な」ロールでな
くて、外側ロール本体が比較的薄肉であるから、
内側軸受のために十分な場所があり、本発明のロ
ールに関する問題点は存在しない。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図に全体として参照番号１０で示したロー
ルは、本来のロール本体１及びこれと一体の２個
のロール軸頚部２を包含し、ロール１０の軸頚部
２が外側ころ軸受３を介して、全体として参照番
号４で示した、詳述しないロールスタンドに回転
自在に支承される。本来のロール本体１はカウン
タロール５と協働してロールギヤツプ６を形成す
る。ロール本体１の幅は、加工される薄物加工品
（シート材）の幅によつて決まる。

ロール１０は、ロールスタンド４の外側の、第
１図右側にある端部に、流体温度媒質（例えば、
220℃及び32バールの熱湯）用固定供給リング７
を有する。供給リング７は、第１図右側のロール
軸頚部２の円周方向に分布する軸方向供給路８と
連通し、この供給路８は短い半径方向導路を介し
て、ロール本体１の軸方向加熱通路９に連通され
る。加熱通路９の左端では短い半径方向通路が左
側ロール軸頚部２の軸方向排出路１１に通じてお
り、この排出路１１は固定排出リング１２に接続
され、固定排出リング１２によつて温度媒質が再
びロールから排出される。勿論、温度媒質は場合
によつては低い温度を有し、ロール１０を冷却す
るために利用することができる。

ロール１０は貫通中心穴１３を有し、その直径
はロール本体１の直径に比して小さくし、ロール
本体１の肉厚が中心穴１３の直径に匹敵するよう
にする。それ故、ロール本体１は実質的に中実で
あると看做すことができる。ロール本体１はロー
ルギヤツプ６に局部的に現れる圧縮力差を、ロー
ル本体１に大きな局部的変形を起させずに補償す
ることができるような大きな剛性を有する。ロー
ル本体１の外径が約700mmの場合、中心穴１３の
直径は約300mmであるから、なお200mmの肉厚が残
る。

中心穴１３の中に回転不能な心部（コア）１４
が配設される。この心部１４のロール本体１の区
域の直径は中心穴１３の直径より数ミリメートル
小さいだけである。心部１４は左側ロール軸頚部
２の区域ではロール軸頚部２の内端で終わり右側
ロール軸頚部２の区域ではロール軸頚部２からは
突出している。心部１４は、これに沿つて延びる
二重導路用接続部１５を有する。この二重導路用
接続部１５は、中心穴１６とこの内壁から一定間
隔を置いて中心穴１６の中に配設された管路１７
とから成る。

ロール本体１は、その両端の区域で、中心穴１
３の内周と心部１４との間に配設された軸受１８
を介して、心部１４上に回転自在に支承される。
心部１４の軸方向に見て軸受１８の間の部分で、
心部１４の半分の高さ、即ち、最も幅広の部位に
２個の相対する長手方向に延びるシール１９が配
設される。このシール１９は、中心穴１３の内周
に接し（第３図）、軸受１８に直接隣接し全体を
参照番号２０で示す端部シールと協働して、心部
１４と中心穴１３の内周との間の間〓の中に、ロ
ールギヤツプ６側に置かれた長手方向の隔室２１
と、反対側に置かれた長手方向の隔室２２を規定
する。

心部１４の中心穴１６の中の管路１７を介して
圧力作動液が供給され、分岐路２３を経て隔室２
１に到達する。隔室２１内に発生する圧力によつ
て、ロール本体１は、ロールギヤツプ６に向けら
れ、隔室２１の長手全長、従つて、実際上ロール
本体１の全長に亘つて均等な圧力を受ける。この
圧力は、直線圧縮力によつて生じる圧縮力及びさ
もなければこの圧縮力によつて生じるたわみに対
抗する。

圧力作動液によつて中心穴１３の内周に加えら
れ力は、勿論、抗力ないしは反作用を必要とす
る。この反作用は、軸受１８の間の心部１４のた
わみによつて加えられる。このたわみが第１図で
下向きに生じた場合に、心部１４が中心穴１３の
内周に衝接しないように、心部１４のこの区域は
参照番号２４で示すように、中心穴１３の内周に
対してやや大きな間〓が形成されるように、偏心
して旋削されている。

直線圧縮力によつて生じる、ロール本体１の第
１図で下向きのたわみに対抗するために、直線圧
縮力によつてロール１０に加わるすべての力に実
際上相当する力を、隔室２１の中に働かせなけれ
ばならない。中心穴１３の中に格納し得る以上の
外径を持つことができない軸受１８にとつて、こ
の力は大き過ぎる。

軸受１８は、心部１４を第１図で下向きに押圧
しようとする力が負荷されるから、ロール軸頚部
２内にある軸受１８の外側と外側軸受３の内側に
位置する心部１４の端部区域には、上向きに押圧
する荷重緩和装置が設けられている。

第２図で明らかなように、これらの区域でも心
部１４にその半分の高さ、即ち、最も幅広の部位
に軸方向シール２９が設けられている。これらは
中心穴１３の内周に密接すると共に、区域３０の
両端に配置された端部シール２０（第１図）まで
延びている。これらの区域３０のロールギヤツプ
６の反対側に軸方向シール２９によつて軸方向隔
室３１が区画され、他方、その反対側に軸方向隔
室３２がある。隔室３１は分岐路３３を介して、
液圧作動媒質供給用の管路１７と連通する。隔室
３１に液圧作動媒質が供給されると、心部１４は
第１図で下から上へ向く力を受ける。この力はロ
ール本体１の区域で心部１４に加わる力に拮抗
し、従つて軸受１８の荷重を緩和する。

隔室２１及び３１の双方又は一方に送られる液
圧作動媒質は、加熱通路９を経て導かれる流動温
度媒質の作用を助けるために同じく冷却又は加熱
することができる。

万一、シール１９，２９を越えて圧力作動液が
あふれ出る場合、このあふれ出た圧力作動液は隔
室２２，３２に到達し、そこから、中心穴１６の
内周と管路１７の外周の間の間〓と連通する分岐
路に排出される。また差圧によつて決まる合成圧
力がロール本体１に作用するように、隔室２２，
３２は所定の逆圧をかけることができる。

本実施例では隔室２１及び３１が同じ管路１７
に接続され、従つて等しい圧力を導く。しかし、
隔室３１用に別個の圧力供給を設けることも可能
である。２つの隔室３１を合わせても、隔室２１
より小さい場合でもこのようにして隔室３１によ
り高い圧力を設定することによつて、軸受１８に
かかる荷重が大幅に緩和される。

区域３０又は隔室３１が外側軸受３の軸方向位
置に配置されることが重要である。なばなら、そ
れによつて隔室３１の中に加えられる圧力がロー
ル本体１の湾曲線に全く影響しないからである。

端部シール２０は、第１図に単に長方形で示さ
れている。第４図には、第１図に参照番号３０で
表わした鎖線区域が詳しく示されている。端部シ
ール２０は、内側軸受１８に接してロール本体１
と共に回転しかつ接触面４１を備えたリング４０
と、球面４２を介して心部１４に支承され、球面
４２に沿つて移動可能であり支持面４４を有する
中間リング４３とを包含する。支持面４４は、支
持面４１と同様に軸線に直交し、間隔を置いて支
持面４１と対向する。中間リング４３は心部１４
と連結されており、従つて静止している。回転す
る支持面４１と固定支持面４４の間に、円柱形軸
受ころ４５を有する軸受リングが配設され、中間
リング４３を軸受リング４０に対して正確な間隔
に保持する。中間リング４３は円筒形の外側張出
部４６を有し、張出部４６の端面４７は僅か百分
の数ミリメートルの間隔で支持面４１に対向す
る。この間隔は軸受ころ４５によつて正確に維持
される。中間リング４３は軸方向圧縮ばね４８に
よつてころ４５に押圧される。圧縮ばね４８は心
部１４に支承される。

支持面４１と中間リング４３の端面４７の間の
ギヤツプ５０の絞り効果は極めて強いので、隔室
２１の中の圧力が30バール以上あつても僅かな量
の圧力作動液しか溢出せず、隔室２１の中の圧力
を保持するのが容易である。心部１４に対して変
位することができる中間リング４３は、心部１４
がたわんでも、軸受リング４０に対する位置を保
持するから、ギヤツプ５０が常に等しく維持され
る。

端部シール２０は無接触かつ事実上無摩耗で動
作し、ロール１０を使用するために必要な、隔室
２１の高い圧力を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくロールの縦断面図、第
２図は第１図−線による横断面図、第３図は
第１図−線による横断面図、第４図は第１図
に鎖線で囲んだシール細部の拡大図を示す。 １……ロール本体、６……ロールギヤツプ、１
０……ロール、１３……中心穴、１４……心部、
１７……管路、１８……軸受、１９……シール、
２０……端部シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的に中実で長手方向に伸びる中心穴１３
   を有し、ロールスタンド４の外側軸受３中に支承
   された軸頚部２によつて支持されており、他のロ
   ールとロールギヤツプ６を間に形成するように共
   同し、このロールギヤツプ６を通過するシート材
   の表面に、所定幅に渡つて力を与える作用を有す
   るシート材加工用ロール１０において、 前記長手方向に伸びる中心穴１３内に設けら
   れ、前記中心穴１３内の前記所定幅の両端部に対
   応する軸方向位置で夫々内側軸受１８によつて支
   持された固定心部１４と； 前記固定心部１４の一側面と、これに対向する
   内周面の部分とに液圧を作用することによつて、
   前記ロールギヤツプ６に対する前記ロール１０の
   作用表面に、液圧を作用する第１の液圧作用手段
   １７，２１，２２と、； 前記固定心部１４の他側面において、前記夫々
   の内側軸受１８の外側で、かつ前記第１の液圧作
   用手段１７，２１，２２による固定心部の変化に
   よる内側軸受の負荷を軽減可能な位置に設けら
   れ、前記第１の液圧作用手段１７，２１，２２の
   液圧方向とは反対方向に液圧を作用する、第２の
   液圧作用手段１７，３１，３２と； を有することを特徴とするシート材加工用ロー
   ル。 ２ 前記固定心部１４は、ロールの長手方向に位
   置する内側軸受１８を越えて前記軸頚部２の内部
   に突出し、 前記負荷を軽減する第２の液圧作用手段は、前
   記軸頚部２の軸方向に位置していることを特徴と
   する請求項１に記載のシート材加工用ロール。 ３ 前記シート材加工用ロール１０と共同する他
   のロールは、箔片を圧延するロールであることを
   特徴とする請求項１または２に記載のシート材加
   工用ロール。