JPH0761667A - テンションコントロール機能付きロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シートの全巾の各部分で均一にテンションをか
けることが可能なテンションコントロール機能付きロー
ルを提供すること。 【構成】この発明に係るテンションコントロール機能付
きロールは、軸方向に連続した空洞を設けた固定軸
と、前記固定軸に対して、平行を保って垂直方向に移
動可能であって、前記空洞内部の流体を緩衝手段とし
て、且つ固定軸の軸方向に対してその軸を傾斜可能に取
付けられた軸方向に分割された複数の移動軸と、前記
移動軸の周りを回転する、前記移動軸と対応して軸方向
に分割された複数の回転体とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製紙業等にて連続したシ
ートの生産を行う場合においてシートに掛かるテンショ
ンを制御するために使用されるテンションコントロール
機能付きロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】紙、若しくはフィルム（以下シート）の
塗工において、多くはバーコーター塗工方式と呼ばれる
手段が多く用いられている。当該方法はカラーロールと
呼ばれるシートに余剰に塗液を供給するロールと一定の
塗工量を確保する目的で配設される丸棒（以下バー）で
構成される。シートが巾方向に一定のテンションを有す
る場合は定量の塗布量が確保できる。しかしながらシー
トはその製造工程で巾方向のテンションが均一でないこ
とが普通である。このテンションの強弱はシートの流れ
方向の長さの差によって生ずるものである。そのことに
よりシートをバーに押し付ける力が巾方向でばらつき、
塗工量がばらつく原因となっている。従来より当該欠点
を解決する方法としてテンションコントロール機能付き
ロールが開発されている。例えば特開昭５０−２５８０
７号公報に各セグメントが自由に上下及び回転をするロ
ールが開示されている。図１４にこのロールの断面図を
示す。

【０００３】筒状のシャフト１上に位置する複数のロー
ルセル２はシャフト１を同心的に取り囲み、シャフト１
の軸方向に密接して連結している。ロールセル２の各々
にベアリング３が付属している。このベアリング３の外
輪は各々のロールセル２の内周に隣接し、内輪は軸受け
４に支持される。また、二個の、放射状のお互いに平行
の、シャフト１の縦方向に並んでいるピストン５を持
つ。このピストン５の一端は、軸受け４にネジ止めして
ある。そしてシャフト１の壁に固定してあるボールブッ
シュ６間を放射状の方向に移動可能になっている。更に
ピストン５の末端にＯリング７が取り付けてあり、これ
によってピストン５と外側のブッシュ８との間は気密と
なり、その結果、これらはピストンとシリンダーのよう
な関係を保つ。シャフト１はパイプ状になっていて中に
圧力媒体が充填してある。

【０００４】このロールセルの荷重能力は、このシャフ
ト１内の圧力を高くすることによって変化させることが
できる。シャフト１内の圧力は一様に伝播し、個々のロ
ールセル２に連絡するピストンは同じ大きさの圧力を及
ぼす面を持っているため、ロールセル２はすべて同一の
力を受け、それに応じて均一の圧力を紙走路に与える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】シートテンションはシ
ートの巾方向で違っており、これは巾方向の位置によっ
てシートの流れ方向の長さが違っていることが原因であ
る。一般的にシートは端部が片伸びしていることが多
い。普通のペーパーロールでは、この片伸びした部分を
ロールが押していないのでこの部分のシートテンション
が弱くなる。そこでこの問題を解決するために特開昭５
０−２５８０７号公報のようなテンションコントロール
機能付きロールが開示されている。このロールでは、図
１３に示すようにシートの片伸びした部分においてはロ
ールセルがピストンの働きで適宜移動し、全てのロール
セルが同じ力でシートを押している。しかしながら端部
の片伸びした部分のようにシャフトとシート面が平行で
ない位置では、隣接するロール間で段差が付くことにな
る。この結果、一つのロールセル上でロールがシートを
強く押している部位９Ａｂ、９Ｂｂと全く押していない
部位９Ａａ、９Ｂａが生じる。つまり、このロールで
は、各ロールセルがシートを押す力は同じであるが、シ
ートのテンションが部分的には均一になっていないこと
が分かる。

【０００６】この発明は以上の問題を解決するためにな
されたもので、シートの全巾の各部分で均一にテンショ
ンをかけることが可能なテンションコントロール機能付
き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】この発明に係るテンショ
ンコントロール機能付きロールは、軸方向に連続した
空洞を設けた固定軸と、前記固定軸に対して、平行を
保って垂直方向に移動可能であって、前記空洞内部の流
体を緩衝手段として、且つ固定軸の軸方向に対してその
軸を傾斜可能に取付けられた軸方向に分割された複数の
移動軸と、前記移動軸の周りを回転する、前記移動軸
と対応して軸方向に分割された複数の回転体とを具備す
る。

【０００８】又は、軸方向に連続した空洞を設けた固
定軸と、前記固定軸に対して、平行を保って垂直方向
に移動可能であって、且つ前記空洞内部の流体を緩衝手
段として取付けられた軸方向に分割された複数の移動軸
と、固定軸の軸方向に対してその軸を傾斜可能にして
前記移動軸の周りを回転する、移動軸と対応して軸方向
に分割された複数の回転体とを具備してもよい。

【０００９】移動軸が各々端部に実質的な球状部を有す
るピストン軸を介して固定軸に取り付けられると良い。
回転体が各々自動調芯ベアリングを有して前記移動軸に
取り付けられても良い。

【００１０】

【作用】シート面の張力が幅方向にわたり一定ではない
ため、回転体を圧接するシートのテンションに応じて固
定軸内の流体を緩衝手段としながら、その回転体に対応
する移動軸が固定軸に対して、平行を保って垂直方向に
移動する。更に、シート面が回転体の軸と平行でない場
合には、個々の回転体のシート接触面が自動調心的にシ
ート面に沿うように、固定されている固定軸の軸方向に
対して回転体の回転の中心となる軸が傾斜する。

【００１１】その結果、隣接する回転体間で段差が生じ
ず、回転体がシートを押していない部位もなくなるた
め、シートのテンションはより均一になる。その結果シ
ートの各部においてシートがロールに押し付けられる力
が一定となる。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明のテンションコントロール機
能付きロールの第一の実施例を示す断面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面の一部
を示す図である。固定軸となる角型の固定されたシャフ
ト１は長手方向に流体が気密に充満される空洞となる穴
ａが穿たれている。尚、本実施例では、流体として取扱
いの便利な空気を使用している。またシャフト１には鉛
直方向にも一定間隔に配置される複数の穴ｂが穿たれて
いる。穴ｂ内には、ピストン５を支持するボールブッシ
ュ６と、穴ａ内を気密に保つようにゴムシール１０が設
置される。

【００１３】移動軸となる軸受け４は円柱型で軸方向に
角穴ｃを有す。この角穴ｃは角型のシャフト１を通した
状態で鉛直方向に軸受け４が移動可能なように上下に隙
間がある。図２中、角穴ｃの巾は角シャフト１の巾より
僅かに広くなっており、角シャフト側面１ａ、１ｂをガ
イドにして軸受け４は上下動するように構成されてい
る。更に、、ここで軸受け４のピストン５の軸を中心と
した図４中矢印Ｔで示した回動を防止している。また軸
受け４は、ピストン５の先端の球状部５ａを収容できる
穴ｄを設けてある。この穴ｄは図４に示すようになって
おり、ピストン５が抵抗なしに揺動できるように、穴ｄ
の直径はピストン５の球状部５ａの直径よりも０．１〜
０．３ｍｍ程度大きくなっている。図４は図１のピスト
ン５の先端の球状部５ａ近傍の部分拡大図である。また
穴ｄの下部はピストン球状部が穴から抜けないように直
径を小さくしてあり、この穴の大きさによってピストン
が揺動できる角度を規制している。すなわち、ピストン
５の先端の球状部５ａは穴ｄの中で揺動できれば良く、
完全な球状でなくても滑らかな面を有していれば同様に
揺動することが可能になる。従って、このような面を考
慮してピストン５の先端部を実質的に球状にすれば良い
とする。ピストン５の先端の球状部５ａをこの穴ｄに挿
入し、他端をそのままボールブッシュ６にも挿入するこ
とにより、回転単位となるセグメントロール９のロール
の長手方向の位置が決められる。軸受け４の外周にはベ
アリング３の内輪が固定される。これはピストン５が穴
ｄから出ないように蓋の役目もする。ベアリング３の外
輪はロールセル２の内輪に固定され、これによりロール
セル２は回転可能となる。このロールセル２とベアリン
グ３によって一つの回転体が構成される。この回転体と
対応する移動軸によって一つのセグメントロールが構成
される。スナップリング１１はベアリング３が軸受けの
軸方向にずれないように固定する。このような構造のセ
グメントロール９が複数個ロール面長上に１ｍｍ程度の
隙間を有して配列され１本のテンションコントロール機
能付きロールが構成される。

【００１４】このように構成されるテンションコントロ
ール機能付きロールをホールドダウンロールとしてコー
ター装置等に組み合わせて使用する場合の斜視図を図５
に示した。穴ａ内の空気圧力はピストン５の端面に作用
し、この圧力による力はピストン５を介してセグメント
ロール９に伝達される。したがって穴ａ内の空気の圧力
を図５に示したように減圧弁１４で調整することによっ
て、ロールがシートを押す力を自由にコントロールでき
る。また、ピストン５の形状はそれぞれのセグメントロ
ール９で全て同じであるため、各々のセグメントロール
が基紙等のシートに作用する力も全て同じである。すな
わち、それぞれのセグメントロールの圧力が穴ａ内の空
気を緩衝手段として各々のセグメントロールに伝わっ
て、それぞれのセグメントロールが基紙を押す圧力が一
定になるわけである。

【００１５】以上に説明した作用を以下に詳細に説明す
る。一般に、図５において基紙２１の中央部Ｃの方が端
部Ａ、Ｂに較べてテンションが大きくなっていることが
多い。これは簡単に言うと、中央部Ｃでは基紙がよく張
っており、端部Ａ、Ｂではたるんだような状態になって
いるということである。ここで、ホールドダウンロール
２４の中央部付近においては基紙のテンションによっ
て、セグメントロール９Ｃが図中上方向に押し上げら
れ、基紙のテンションが小さい端部Ａ、Ｂではセグメン
トロール９Ａ、９Ｂが図中下方向に基紙を押し下げるよ
うに、前述のリリーフ弁付き減圧弁１１Ａ、１１Ｂによ
って、穴ａの内部の空気圧を適切に調整する。

【００１６】この状態のそれぞれのセグメントロール９
Ｃ及び９Ａ、９Ｂの断面を図６及び図７に示した。図６
はホールドダウンロール２４の中央部のセグメントロー
ル９Ｃの断面図、図７はホールドダウンロール２４の端
部のセグメントロール９Ａ、９Ｂの断面図である。つま
り、よく張っている基紙によって押し上げられて、図６
中のセグメントロール９Ｃ内で穴ａの容積が増大して穴
ａ内に他のセグメントロールの穴ａから空気が図６中の
セグメントロール９Ｃ中の穴ａ中に移動する。このた
め、このセグメントロール９Ｃが基紙を押し圧する力は
低下し、この部分の基紙のテンションが緩む。また、そ
の他のセグメントロールに相当するセグメントロール９
Ａ、９Ｂ中の穴ａから空気が出ていくので、そのセグメ
ントロール９Ａ、９Ｂ中の穴ａの体積が減少し、そのセ
グメントロール９Ａ、９Ｂは図中下方向に押し下げられ
るのである。つまり、セグメントロール９Ａ、９Ｂの接
する基紙の端部はたるんだような状態なので、簡単に図
中下方向に押し下げられ、その結果、このセグメントロ
ール９Ａ、９Ｂが基紙を押し圧する力は増大し、この部
分の基紙のテンションが緊張するわけである。このよう
にして、基紙２１の幅方向に端部から中央部までいずれ
の部分に対しても、均一に圧力が加わるようになり、基
紙のテンションの部分変動が無くなる。尚リリーフ弁付
きの減圧弁を使用する本実施例では計装用空気等が常に
供給されている場合に非常に高精度に圧力を一定にでき
る利点がある。逆に計装用空気等の常時供給が困難な場
合は弁や常時閉のカプラーによって空気を一定圧力で封
止してもよい。この場合は圧力を一定にする上で上記の
場合より精度は劣り、また空気等の気体を流体として使
用した場合は圧縮されてバネ的な働きが付加されるが、
ほぼ同様の効果が得られる。尚、この図６、７から分か
るように、穴ａ内の空気が緩衝手段として有効に働くた
めには基紙２１の搬送方向に対して垂直な方向に移動軸
が移動するように配置されることが、以上のような作用
を行う上で望ましい。勿論、少々垂直方向からずれてい
ても充分所定の作用を果たすことは可能であることはい
うまでもない。

【００１７】以上に説明したように、ホールドダウンロ
ール２４を通過後、基紙２１の幅方向のテンションが均
一になるので、メータリングバー２５によって、幅方向
に均一に塗布剤が定量に塗布されることになる。更に、
このようにテンションが均一になることによって、シー
トの皺の発生、ばたつきの発生を抑える効果も得られ
る。

【００１８】以上の説明から分かるように、空気、オイ
ル等の流体を緩衝手段として、固定軸に対して移動軸を
支えており、その流体が軸方向に移動可能になっている
ことによって、比較的簡単に基紙２１の幅方向に端部か
ら中央部までいずれの部分に対しても、均一に圧力が加
わるようにすることが可能になる。シートテンションは
シートの巾方向で違う、これは巾方向の位置によってシ
ートの流れ方向の長さが違っていることが原因である。
一般的にシートは端部が片伸びしていることが多い。普
通のペーパーロールでは、この片伸びした部分をロール
が押していないのでこの部分のシートテンションが弱く
なる。本発明のロールでは、シートの片伸びした部分に
おいてもロールが移動し、全てのロールが同じ力でシー
トを押している。そしてロールは図１３に示すような隣
接するロール間で段差がある状態になる。従来のロール
ではこのままの状態である。しかし、本発明のロールに
おいては、この上下方向の動作と同時に、各々のセグメ
ントロールの片側９Ｄｂ、９Ｅｂ等の部分のみが押され
るために発生する回転モーメントにより押されているセ
グメントロールが回動することができる。この回動の状
態を図８及び図９に示した。図８は図１に示したセグメ
ントロールが回動している状態を示している。又、図９
はその一部のセグメントロールの図１に相当する断面図
である。

【００１９】先に説明したようにピストン５の球状部５
ａが穴ｄ内でしゅう動可能に軸受け４に接続されている
ので、この矢印Ｔで示した回動運動が起こる。言い換え
れば、このピストン５の球状部の働きによって、固定軸
１の軸方向（図中ＣＣで示す。）に対して移動軸となる
軸受け４の軸（図中ＤＤで示す。）が傾斜可能になって
いるので、この回動が可能となっている訳である。そし
て図８に示すようにシート面にロールが沿いセグメント
ロール両側（９Ｄａと９Ｄｂ及び９Ｅａと９Ｅｂ）がシ
ートを同じ力で押している状態になったときロールの回
動が止まる。このとき一セグメントロール上で、ロール
がシートを押す力がより均一になったと言える。この状
態のときのロールの断面図である図９から分かるよう
に、ロールセル２、ベアリング３、スナップリング１１
及び軸受け４は一体となり、シート面に沿うようにピス
トンの球状部５ａを中心とした回動を行っている。勿
論、同時に隣接するロール間で段差ができないように上
下にも移動できる構造であることもいうまでもない。

【００２０】心配される点は、このような動作をしたと
き、隣接するロールセルのエッジＸ，Ｙが接触すること
である。しかし、シート端の片伸び等によるシートのた
わみ（ロールがシートを上から押している場合ではシー
ト両端が下がり、山形の曲線状になる）はそれほど大き
いものでなく、一般的にシート両端が中央部に比べ数ｍ
ｍ下がった程度のものである。そのためロールセルは僅
かに回動すれば、シート面に沿うことができる。またシ
ート面のたわみはなだらかであるため、隣接する各ロー
ルセルは同じ方向に同じ程度の回動をするので接触する
ケースは極めて少ない。更に、万一接触しても各ロール
セルは同じ速度で回転しているため、あまり問題になら
ない。

【００２１】次に、本発明のテンションコントロール機
能付きロールの第２の実施例を図１０に示した。図１２
は第１の実施例の図１に相当する断面図である。図中第
１の実施例と同一番号を付した部材は第１の実施例と同
一の部材であるのでその説明を省略する。この第二の実
施例は図１０に示すように、自動調心ベアリング１３を
使用することによりロールセルがシートの面に沿って代
１の実施例のロードセルと同様に回動することを可能に
したものである。この実施例ではピストン５５の一端を
球状にせず、軸受け４と固着してしまいこの部分での回
動はできない構造になっている。その代わりに自動調心
ベアリング１３を使用することによりベアリング１３の
外輪とそれに接続されているロールセル２は一体となっ
てシート面に沿い回動することができる。すなわち、固
定軸の軸方向に対して回転体となるロールセルの軸が傾
斜可能になっているわけである。この自動調心ベアリン
グは、深溝玉軸受け等の一般のベアリングよりも摩擦ト
ルクが大きい。そのため、シートの抱き角が大きく、ロ
ールを十分回転させることのできるトルクが得られる場
合に使用することが望ましい。

【００２２】第３の実施例を図１１に示す。図中第１の
実施例と同一番号を付した部材は第１の実施例と同一の
部材であるのでその説明を省略する。この実施例では第
一の実施例と同様にピストンと軸受けの結合部で回動で
きる構造で、更に自動調心ベアリングを組み合わせてい
る。従ってシート面に沿って回動する動作がピストンの
球状部分と自動調心ベアリングの二つの部分で行われる
のでより、大きな範囲でシート面に沿ってロールセルが
回動できるようになる。

【００２３】第４の実施例を図１２に示す。図中第１の
実施例と同一番号を付した部材は第１の実施例と同一の
部材であるのでその説明を省略する。これは一本の固定
軸１の上下方向にピストン５を２本配設し、流体を収容
する穴ａを二本設けることにより上下どちらの方向にも
同時に圧力をかけることができる。ピストン摺動部の構
造は基本的に第一の実施例と同じである。更に、自動調
心ベアリング１３を使用しているのでシートの沿ったロ
ールの回動も可能である。この実施例では、ピストンを
２本使用しているので、シートのテンションの変動が大
きく、圧力を作用させる方向を変える必要がある場合に
非常に有効であり、更により微妙な圧力調整が可能とな
る。

【００２４】他の実施例としては例えば並列するピスト
ンを二本使用した構造の場合には、第１の実施例のよう
に球状部を有するピストンを使用してもロールセルをシ
ートに沿って回動させることができない。そのような場
合は、自動調心ベアリングを使用することにより、ロー
ルセルがシートに沿い回動する動作が可能となる。以上
の例ではシートが図中左右方向に移動する場合を示した
が、シートが図中上下方向を移動する場合には、テンシ
ョンコントロール機能付きロールを９０度回して使用す
れば良いことはいうまでもない。

【００２５】

【発明の効果】シート面の張力が幅方向にわたり一定で
はないため、回転体を圧接するシートのテンションに応
じて固定軸内の流体を緩衝手段としながら、その回転体
に対応する移動軸が固定軸に対して、平行を保って垂直
方向に移動する。更に、シート面が回転体の軸と平行で
ない場合には、個々の回転体のシート接触面が自動調心
的にシート面に沿うように、固定されている固定軸の軸
方向に対して回転体の回転の中心となる軸が傾斜する。

【００２６】その結果、隣接する回転体間で段差が生じ
ず、回転体の回転表面部位のうちシートを押していない
部位もなくなるため、シートのテンションはより均一に
なる。その結果シートの各部においてシートが回転体に
押し付けられる力が一定となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のテンションコントロール機能付きロー
ルの縦断面図。

【図２】図１に示す本発明のテンションコントロール機
能付きロールのＡ−Ａ断面図。

【図３】図１に示す本発明のテンションコントロール機
能付きロールのＢ−Ｂ断面の一部の図。

【図４】本発明のテンションコントロール機能付きロー
ルのピストンと軸受けの結合部を示す断面図。

【図５】本発明のテンションコントロール機能付きロー
ルをホールドダウンロールとしてコーター装置等に組み
合わせて使用する場合の斜視図。

【図６】ホールドダウンロール２４の中央部のセグメン
トロール９Ｃの断面図。本発明のテンションコントロー
ル機能付きロールがシートに沿って揺動しシートを押し
ている状態を示す図。

【図７】ホールドダウンロール２４の端部のセグメント
ロール９Ａ、９Ｂの断面図。

【図８】図１に示した各セグメントロールがシートの面
にに沿って回動している状態を示す側面図。

【図９】図９は図８の一部のセグメントロールの図１に
相当する断面図。

【図１０】本発明のテンションコントロール機能付きロ
ールの第２の実施例である自動調心ベアリングを用いた
例の断面図。

【図１１】本発明のテンションコントロール機能付きロ
ールの第３の実施例であり、ピストンと軸受けの結合部
で回動できる構造で、更に自動調心ベアリングを組み合
わせた例の断面図。

【図１２】本発明のテンションコントロール機能付きロ
ールの第４の実施例であり、固定軸１の上下方向にピス
トンを２本配設し、更に自動調心ベアリングを組み合わ
せた例の断面図。

【図１３】従来のテンションコントロール機能付きロー
ルがシートの片伸びした部分において作用している状態
を示す側面図。

【図１４】特開昭５０−２５８０７号公報に示される従
来の均一の力を与えるテンションコントロール機能付き
ロールの縦断面図。

【符号の説明】

１ シャフト ２ ロールセル ３ ベアリング ４ 軸受け ５ ピストン ６ ボールブッシュ ９ セグメントロール １０ ゴムシール １１ スナップリング １２ シート １３ 自動調心ベアリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に連続した空洞を設けた固定軸
   と、前記固定軸に対して、平行を保って垂直方向に移
   動可能であって、前記空洞内部の流体を緩衝手段とし
   て、且つ固定軸の軸方向に対してその軸を傾斜可能に取
   付けられた軸方向に分割された複数の移動軸と、前記
   移動軸の周りを回転する、前記移動軸と対応して軸方向
   に分割された複数の回転体とを具備するテンションコン
   トロール機能付きロール。
2. 【請求項２】軸方向に連続した空洞を設けた固定軸
   と、前記固定軸に対して、平行を保って垂直方向に移
   動可能であって、且つ前記空洞内部の流体を緩衝手段と
   して取付けられた軸方向に分割された複数の移動軸と、
   固定軸の軸方向に対してその軸を傾斜可能にして前記
   移動軸の周りを回転する、移動軸と対応して軸方向に分
   割された複数の回転体とを具備するテンションコントロ
   ール機能付きロール。
3. 【請求項３】前記移動軸が各々端部に実質的な球状部を
   有するピストン軸を介して前記固定軸に取り付けられた
   請求項１記載のテンションコントロール機能付きロー
   ル。
4. 【請求項４】前記回転体が各々自動調芯ベアリングを有
   して前記移動軸に取り付けられた請求項２記載のテンシ
   ョンコントロール機能付きロール。