JPS624216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に知られている片面段ボール製造
機械（シングルフエーサ）に関するものである。

本発明で対象とするシングルフエーサの断面図
を第１図に示すが、本図に基づいて一般的な片面
段ボールの製造工程に関し説明する。芯紙１は第
１図において右方に配置されるミルロールより解
除され、案内ロールを経て表面に波状溝を有し、
その溝が相互に合致しながら回転する上段ロール
２と下段ロール３の間を通過して波状に成形さ
れ、その波状の頭部に、糊容器４内で回転する糊
付ロール５によつてすくい上げられ、糊切ロール
６により一様な糊膜とされた糊を糊着けされる。
次いで圧力ロール７において、図面の左方に配置
されるミルロールより解除され、案内ロール８で
案内されると共に、圧力ロール７の周りに巻かれ
て案内されるライナー紙９に圧着貼合され、片面
段ボール１０を形成しながら案内ロール１１に案
内されつつ矢印のように走行する。なお、第１図
に於ける１２は圧力ロール７の加圧シリンダ、１
３は圧力ロール７の加圧レバー、１４は止金、１
５は上段ロール２の加圧シリンダ、１６は上段ロ
ール２の加圧レバー、１７はモイステナー（加湿
装置）、１８は予熱ロールである。

次に従来のシングルフエーサにおける圧力ロー
ルの振動を規制するストツパー構造の１例につい
て第２図及び第３図により説明すると、第２図は
圧力ロール軸受金具の側面図、第３図は第２図の
Ａ〜Ａ断面でのストツパー部分を示す。

第２図及び第３図に示すものは、下段ロール３
と圧力ロール７との距離の微細調整を行うため
に、微細調整可能な止金１４を取付けて下段ロー
ル３と圧力ロール７の間隙を運転中に任意に調整
できる構造としたものである。圧力ロール７は圧
力ロール軸受金具１９にその軸受部が取付けら
れ、同圧力ロール軸受金具１９はその支点におい
てフレーム２０に回転自在に取付けられ、かつ同
軸受金具１９の一端には加圧シリンダ装置１２の
一端部が取付けられている。また加圧シリンダ装
置１２の他端はフレーム２０に設置されている。
第２図，第３図に示す加圧方式を、加圧レバー１
３の支点を偏心させることにより加圧力を増大さ
せる方式と仮定（図には指示されていない）して
いるが、この加圧方式及び機構に関しては公知の
形式のものでよい。

ここで前記加圧シリンダ１２に液体または気体
を流入させれば、同加圧シリンダ１２の先端に取
付けられた軸が加圧レバー１３の一端を押圧し、
下段ロール３と圧力ロール７の距離を縮少させる
ように働き、圧力ロール７は下段ロール３に押圧
される。この時の押圧圧力の強弱は、加圧シリン
ダ１２の先端に取付けられた軸が加圧レバー１３
の一端を押圧する圧力に比例する。この場合、油
圧シリンダの圧力操作では、下段ロール３と圧力
ロール７の距離は微細に調整できないので、スト
ツパーと称する圧力ロール７の移動を規制する装
置を設けてある。

ストツパとして作用する止金１４は第２図に示
すごとく圧力ロール軸受金具１９と一体、もしく
は強固に固定されており、同止金１４の一端に穴
２１を有している。一方貫通軸２２は駆動側，操
作側の両フレーム２０に図で左右方向に移動可能
として取付けられており、同貫通軸２２の両端部
には同一方向に傾斜が与えられた傾斜溝が刻設さ
れている。そして圧力ロールの止金１４の穴２１
に貫通軸２２が差し込まれた構造となつており、
また同穴２１は止金１４の厚さ方向に貫通軸２２
と同一の傾斜がつけられている。したがつて、加
圧シリンダ１２により加圧された状態では、貫通
軸２２と止金１４の両テーパ溝が接合し、下段ロ
ール３と圧力ロール７の距離を規制する。この場
合の下段ロール３と圧力ロール７の距離の微細調
整は、両テーパ溝の緩やかな傾斜を利用し、第３
図に於いて貫通軸２２が右に移動するほど、ハン
ドル２３の間隙は大きくなることになる。

また貫通軸２２の移動は、フレーム２０に固定
されたハンドル支持台に回転自在に固定されたハ
ンドル２３を操作することにより、ハンドル軸の
先端に刻まれたオネジ２４と貫通軸２２の端部に
刻まれたメネジの噛合いを利用して行われる。従
つて、従来のストツパ装置により、人の手で下段
ロール３と圧力ロール７の間隙は自由に操作でき
るわけであるが、この方法では次の理由により不
具合があつた。

即ち、シングルフエーサの振動計測および振動
解析を行なつた結果、シングルフエーサは上段ロ
ール２、圧力ロール７の加圧機構と、前記３本の
ロール２，３，７を支持する軸受の軸受のばね要
素で支えられた同３本のロール２，３，７の質量
体が、これら３本のロールの曲げ、および断面変
形に基づくばねの反力を伴ないながら撓み振動を
することが分つた。このシングルフエーサの振動
系をシユミレートした１例を第４図に示す。

第４図の例は、ロール直径250φ、面長1600mm
のシングルフエーサについて解析したもので、下
段ロール３の段山が圧力ロール７の表面をたたく
ときの加振周波数（NZ）に対する下段ロール
３、圧力ロール７の振幅値、下段ロール３の段山
が圧力ロール７の表面をたたく瞬間を基準とした
下段ロール３、圧力ロール７の位相遅れ状態とそ
の位相を考慮した下段ロール３と圧力ロール７の
相対振幅を示している。なお、第４図のＸは下段
ロールの位相遅れ、Ｙは圧力ロールの位相遅れ、
Ｚは位相を考慮した下段ロールと圧力ロールの相
対振幅、Ｗは下段ロールの振幅、Ｖは圧力ロール
の振幅を示す。

そしてこの図からわかるように、一般的に使用
されるシングルフエーサの運転速度領域において
は、３つの共振点が認められる。

シングルフエーサの機種（面長，ロール質量，
ロール剛性，支持系等）が相違すると、第４図の
周波数応答線図の特性，形態は著しく相違する。
また同一シングルフエーサであつても、生産する
段ボール紙の種類，紙幅等によつて周波数応答特
性は大きく異なることが試験計測，解析の結果明
らかとなつている。ここで従来のシングルフエー
サの欠点を以下に要約すると、先ず第４図に示す
ように、各ロールの振動振幅は運転速度により大
きく変化しており、振動振幅の変化はそのまま下
段ロール３と圧力ロール７間での貼合荷量の変化
を意味している。即ち、従来のものではハンドル
２３による間隙操作では貼合荷重の均一化は不可
能であり、製品（片面段ボール）品質の均一化は
不可能であつた。

次に第４図の共振点では、非常に大きな振幅で
ロールが振動するが、この振動を規制するために
下段ロール３と圧力ロール７の距離を移動しなけ
れば共振点での過大な荷重が紙に加わることにな
り、ライナー割れを発生する。また、必要以上に
下段ロール３と圧力ロール７間の距離を広げる
と、芯紙１とライナー９との貼合不良が生じる。
一方ストツパの調整を人手で行うことは、試行錯
誤に頼らざるを得ず、通紙する段ボールの種類、
運転速度に応じて、その度毎にストツパの調整を
するのは大変なことである。また段ボールメーカ
によつては共振点以上への運転速度をあきらめて
いたり、共振点での不良品生産はやむをえないと
いう意識をもつところもある。

ライナー割れ、貼合不良はシングルフエーサの
主要なトラブルであり、このトラブルを解消する
ためには、できるだけ振動荷重の少ないシングル
フエーサとなるように設計を行う必要があるが、
従来構造を維持する限り共振点をなくすことは不
可能である。従つて振動に追随して振動荷重を一
定にすべくロールの位置を移動させるのが最善と
考え、本発明を発明するに至つたものである。

即ち、本発明は圧力ロールと下段ロールの夫々
の振動量を検知する検知装置と、同検知装置から
の検知信号を受けてそれらの差分を演算する装置
と、同差分演算装置からの出力信号に基づき振幅
目標との偏差を演算し前記圧ロールと下段ロール
の所定間隔信号を出す制御装置と、同制御装置か
らの信号に応じて前記圧力ロールと下段ロールの
間隔を調節する調節装置とよりなるシングルフエ
ーサに係るものである。

以下図面の実施例について本発明を説明する
と、シングルフエーサにおける片面段ボール製造
工程に関しては前記第１図の説明の部分で説明し
た通りであるので、ここでは詳細な説明は省略す
る。そこで本発明の特長とする圧力ロールの振動
を規制するストツパの制御装置を第５図の実施例
により説明する。第５図において、下段ロール３
および圧力ロール７の軸端部近傍に振動検出器２
５，２６が配置されている。計測する振動要因と
しては振幅、あるいは加速度の何れでもよいが、
加速度計測の場合は、後の制御装置で振動値に精
度よく変換される必要がある。振幅の計測の場合
は、非接触形の変位計をロール軸端近傍に設置す
るのが手頃である。

検出器２５，２６からの信号は、制御装置Ｂを
介して同制御装置Ｂからの制御信号に変換され、
駆動装置（たとえばサーボモータ）２７に与えら
れる。駆動装置２７に与えられた駆動信号によ
り、回転力および回転角が与えられ、スプロケツ
ト等の連結装置２８を介し、オネジ２４にトルク
が伝達され、貫通軸２２の移動を行わせる。な
お、図面の実施例はテーパ溝を利用したストツパ
装置の例で示したが、本装置に限らず、他の公知
例のものを適用することも可能である。また微細
移動機構を動力系に置き換えることは、容易に従
来技術で行うことができると思われる。なお、第
５図の２９はクリアランス検知器である。第６図
は制御装置Ｂの詳細機能を示し、３０は増幅器、
３１は減算器、３２は増幅器、３３は整流器、３
４は検知器、３５は増幅器、３６は整流器、３７
は検知器、３８は制御信号発生器、３９は変換
器、２９はクリアランス検知器、２７はモータ、
４０はクリアランス調整である。

次に以上設明した実施例について作用を説明す
ると、前記３本のロール２，３，７は、ニツプ方
向（３本のロール中心を結んだ線上）に、最も大
きく種々の振動モードで振動することが計測の結
果分つている。従つて検出器２５，２６はニツプ
方向の振動を検知しておけばよい。検出器２５，
２６で振幅値を検知するとすると、検出器で得ら
れる信号は基本的には加振周波数に一致した正弦
波状の信号であり、これらの信号にはストツパで
の規制、あるいは他の振動源からの伝播によるノ
イズを含むことがあるので、フイルターの機能を
有する整流器３３，３６及び増巾器３２，３５を
通し、両信号を減算器３１に導き、下段ロール３
と圧力ロール７の相対振動位相信号を形成させ
る。なお、検出器２５，２６では、ロール端部の
振動を検出しているので、最も荷重値が大きく、
ストツパ調整の基準にすべきロール中央部の振幅
に変換するための機能を、増幅器３２，３５に持
たせてある。

振動計測の結果、ロール端部とロール中央部の
振動は同位相であり、ロールの撓み振動特性より
ロール端部の振動を計測しておけば、ロール中央
部の振動に変換することは、ゲインの初期調整の
みで近似が可能である（シングルフエーサ機種に
応じて設定しておけばよい）。また前記相対位相
信号は増幅器３０を通り、駆動系の制御信号を発
生させるための制御信号を発生器３８に至る。ま
たフイードバツク系として下段ロール３、圧力ロ
ール７のクリアラスを検知する適当な場所での検
知器２９、及びそのロール間のクリアランスへの
変換器３９を設けることも考えられる。また適用
対象とするシングルフエーサの振動特性が完全に
把握された場合は、速度の検知信号のみで、第８
図の如く前述の制御を行なうことも可能である。
なお、第８図の２７はモータ、４１は制御器、４
２は速度検出器である。

次に制御信号発生器３８の機能を説明すると、
図９は下段ロール３と圧力ロール７の接触部（ロ
ール中央部）の変位（各々X₁，X₂）とそれらの相
対振幅Xaを示している。下段ロール３の段山が
圧力ロール７に衝突し、その圧力で芯紙とライナ
ーを貼合するわけである。段山が単位時間に衝突
する回数（いわゆるNZ）によつて圧力ロール
７、上段ロール２およびその他の周辺装置の応答
が異なり、第４図のような応答曲線となることは
前に述べたとおりである。

また、芯紙とライナーを貼合するのは、第９図
のＣ部の時間で行われると考えられ、そのときの
与えられる加圧力は、Ｃ部の相対振幅量に依存す
る。従つてＣ部の振幅量が大きい場合は加圧力が
大きくなり、振幅量が小さい場合は加圧力が小さ
くなる。そこで適正な加圧力となるようにストツ
パの位置を制御するために、第７図に示すような
制御方式とすれば、加圧力の適正化が可能であ
る。第７図は相対振幅偏差（圧力ロール／下段ロ
ール相対振幅と振幅目標値との偏差）に対するス
トツパ制御量の目標値を示す。そして前記第７図
の相対振幅は、圧力ロールと下段ロールの相対振
幅と振幅目標値との偏差を意味するものである。

即ち、相対振幅量が大きい場合は、加圧力が過
大気味であるから、ストツパ位置を引き勝手（即
ち、下段ロール―圧力ロール間クリアランスを広
げる）にし、また相対振幅量が小さい場合は、加
圧力が不足気味であるから、ストツパ位置を押し
勝手（即ち、下段ロール―圧力ロール間クリアラ
ンスを狭める）に制御してやればよい。制御方法
としては点線Ｄのように制御範囲内で（Xa）に
対して連続的に調整する方法、あるいは基準のス
トツパ位置a₀において不感帯を設け、ある
（Xa）より以上、あるいは以下になつた時に制御
系が作動する方式などが考えられる。なお、第７
図のＥは（Xa）が小さい場合、Ｆは（Xa）が大
きい場合を示す。

第１０図は制御ブロツク図を示し、フイードバ
ツク系が構成される。ここで第１０図の制御機能
を説明すると、今仮に圧力ロール／下段ロール相
対振幅がある適正な範囲内にあれば、ストツパ調
整装置は作動しない。ところが、共振速度等にお
いて圧力ロール／下段ロール相対振幅が過大にな
ると、振幅目標値との偏差が大きくなるため、目
標値設定フアンクシヨンに基づいてストツパ制御
目標値やストツパ調整装置に向けて発信される。
この調整により圧力ロール／下段ロール相対振幅
は小さくなるため、振幅目標との偏差は零ないし
極小の範囲に抑えられ、従つて、ストツパはこの
位置にとどまつている。

次に運転速度が変わり、圧力ロール／下段ロー
ル相対振幅がさらに小さくなると、振幅目標値と
の偏差が符号逆で大きくなるため、逆向きの制御
量目標値が指令され、圧力ロール／下段ロールの
間隔を狭める調整がなされる。このように、振幅
目標値（Ｄ線の場合）を一定、ないしある範囲
（下感帯を設ける場合）に抑える制御が、前記フ
イードバツク系で達成されるから、運転速度に関
係なく制御可能である。即ち、第７図は振動数
（速度）がどのような値であつても、要するに圧
力ロールと下段ロールの相対振幅（偏差）をある
範囲になるように、ストツパの位置を制御するこ
とを示している図である。

以上詳細に説明した如く本発明は構成されてお
り、圧力ロールと下段ロール振幅値の変化に追従
し、調節装置により圧力ロールと下段ロールの間
隔を変化させるので、常に一定の荷重を紙に与え
られながら貼合を行なうことができ、常に最適な
貼合荷重を与えながら、あらゆる運転速度で片面
段ボールを生産することができる。従つて製品の
品質の均一化、不良品の防止、ライナー割れ、貼
合不良の防止等が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシングルフエーサの側断面図、
第２図は従来のシングルフエーサにおける圧力ロ
ールの振動を規制する装置の側面図、第３図は第
２図のＡ〜Ａ断面図、第４図はシングルフエーサ
の振動系の周波数と振幅との関係を示す線図、第
５図は本発明の実施例を示すシングルフエーサに
おける圧力ロールの振動規制機構部を示す正面
図、第６図は第５図における制御装置Ｂの詳細機
能を示すブロツク図、第７図は相対振幅とストツ
パ制御量との関係を示す線図、第８図は第６図と
異なる実施例のブロツク図、第９図は第６図の制
御信号発生器の機能を説明する線図、第１０図は
本発明の場合の制御ブロツク図である。 図の主要部分の説明、３……下段ロール、７…
…圧力ロール、２２……貫通軸、２５，２６……
振動検出器（検知装置）、２９……クリアランス
検知器、３８……制御信号発生器、３９……クリ
アランスへの変換器、Ｂ……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧力ロールと下段ロールの夫々の振動量を検
   知する検知装置、同両検知装置からの信号を受け
   てそれらの差分を演算する装置、同差分演算装置
   からの出力信号に基づき振幅目標値との偏差を演
   算し前記圧力ロールと下段ロールの所定間隔信号
   を出す制御装置、及び同制御装置からの信号に応
   じて前記圧力ロールと下段ロールの間隔を調節す
   る調節装置とを具備してなることを特徴とするシ
   ングルフエーサ。