JP5908064B2 - ロール間隙調節装置、及びロール間隙調節法 - Google Patents

Description

本発明はロール間隙調節装置を具備するロール配置に関するものであり、前記ロール配置は、上ロールと下ロールからなるロール対を備え、これら上下ロール間にロール間隙が形成され、各々のロールには互いに軸方向に対向する２つのロールジャーナルが設けられている。また、前記ロール配置は、各々のロールジャーナルに対して少なくとも２つの軸受ブロックを備え、１つの軸受ブロック内に１つ又は２つ以上の軸受が受け入れられている。また、前記ロール配置は、いずれも前記ロールジャーナルの外側において、第１レバーアームと第２レバーアームを有する締め付けラッチの中に配置された軸受ブロックを備えている。ここで、前記上ロールの前記各締め付けラッチの前記第２レバーアームと前記下ロールの前記各締め付けラッチの前記第２レバーアームは、第１作動部を介して相互に接続され、前記上ロールと前記下ロールの相互に対応する宝石軸受と締め付けラッチは対向して配置され、調節装置が前記第１作動部と前記第２作動部に作用する。また、本発明はロール配置におけるロール間隙調節法に関する。この種の配置と方法は、中国特許公開第１０１２５４５０９号公報（ＣＮ１０１２５４５０９Ａ）により知られている。

ロール間隙を通過する材料繊維が均一な厚さとなるようなロール間隙調節装置を持つロール配置を提供することは、長年必要とされてきた。これはつまりロール間隙が既存の線形負荷に関係なく一定でなければならないことを意味する。

ロール間隙を一定に保持するために、ロールプレス機が１つ、あるいはそれ以上あるようなロール配置は、独国特許公開第１６０２０１９号公報（ＤＥ１６０２０１９Ａ１）により知られている。このロール配置は、作業ロールが当接する各支持ロールのチョックから構成され、それはさらに各々のチョックで支持されている。圧延の過程で、支持ロールのチョックは圧力調節の小シリンダーによって補正される。一般的に、圧延の過程でロール配置に生ずるロール圧は調節圧に比べて大幅に高い。圧延材をロール間隙に挿入すると、ロール間に急な圧力や負荷上昇が生じ、結果として、圧延材がロール間隙から出てきた際、その厚さが期待に反し所定幅よりも厚くなってしまう。これを補うため、ロール間隙はくさびによって圧延材が所望の厚さになるように調整される。くさびはロール間隙内の負荷が常にゼロとなるように負荷を吸収する。このような調節方法では調節の応答が比較的遅いために調節を比較的狭い範囲にしかできないことが分かっており、既に述べたように、これは圧延材の厚さのばらつきに対して不利に働く。

１つの改善案として、独国特許第２２６４３３３号公報（ＤＥ２２６４３３３Ｃ３）には、ロールジャーナルの後ろ曲げ軸受にその距離を感知する位置センサを設け、また後ろ曲げシリンダーに作用する調節手段に、設定点および（または）支持力によって決められる重畳距離を一定にするようなフィードバック調節システムを設けることが提案されている。

さらに独国特許公開第１９９２４８６０号公報（ＤＥ１９９２４８６０Ａｌ）には、圧延開始前後の過渡状態においても、スラスト静圧軸とロールとの距離が常に一定に保たれ、部品同士の接触による損傷を防止することが可能なロール配置が述べられている。アイドルロールの胴部を油圧によって非接触支持する静圧軸は略水平方向に設けられていて、アイドルロールは作業ロールを略水平方向から支持する。間隔を一定に保つロールが設けられており、静圧軸受とアイドルロールとの間隔が所定値未満になるのを防止する。

また独国特許第１０３０５５１１号公報（ＤＥ１０３０５５１１Ｃ３）により、内側軸受ブロックをロールジャーナルの宝石軸受の中に配置することが知られている。

ところが材料繊維が圧延機の大きさに対してある一定値より下回ると、つまり、高密度で高硬性な、１ｍｍ以下の厚さを持つ特に薄い材料繊維が加工されると、問題が発生する。従来のロール配置では、圧延機が薄い部分または断絶部を通過すると、軸受、軸受シート、ロールジャーナルなどの予張された部品がバネ予張力によって互いに接触し、結果としてロール表面や材料繊維に過度の局所負荷をかけてしまう危険がある。

特にロール間隙を通過する際、材料繊維が異なる厚みを持っていると問題である。これは材料繊維が断続的にコーティング／ラミネートされていたり、複数の層からなる場合に起こりうる。その例として、リチウム電池を製造する際のアルミや銅の被覆膜がある。全作業幅にわたり、ミクロン単位で正確な緻密化がなされなければならない。これがうまくいけば、電極物質内の粒子間の接触が向上し、電子輸送が最適化される。またバッテリーの体積パワー密度も向上する。

ロールで緻密化された電極材料を製造する際の問題は、特開２０００−１３３２５１号公報で取り上げられている。軸心間隔が可変である一対のロールは液圧シリンダーに露出していて、ロール間隔をせばめる一方向に所定の圧力が加えられる。ロール曲がり補正用シリンダーが設けられ、対となったロールはそれぞれ、中央部が両端部よりも僅かに太く形成されている。

厚さの変化する材料繊維のカレンダー仕上げ速度の問題は、特開２０００−７９４０７号公報で取り上げられている。上ロールと下ロールは軸受ブロックに回転自在に支持され、液圧シリンダーに露出している。液圧シリンダは上ロールを下方に付勢し、下ロールを上方に付勢する。それぞれのロールにある独立した補助軸受には、曲げ応力が付加される。

本発明の目的は、特に断続的にコーティングされたフィルムが正確にカレンダー仕上げされるよう、ロール間隙調節装置のコンパクトなロール配置、およびその製造方法を提供することにある。発明の目的は請求項１のロール配置、及び請求項４の方法によって達成される。参照されるそれぞれの独立請求項の主題は、好ましい実施例となっている。

本発明によれば、導入部で述べたようなタイプのロール配置において、前記ロールジャーナルの内側に配置された前記軸受ブロックは、いずれも宝石軸受内に配置され、前記上ロールの前記締め付けラッチの前記第１レバーアームと前記下ロールの前記締め付けラッチの前記第１レバーアームは相互に固く接続され、相互に対向して配置された前記上ロールの宝石軸受と前記下ロールの宝石軸受は、前記第２作動部を介して相互に接続されている。第１作動部と第２作動部に働く調節装置が与えられ、第１作動部は所定の推力、所定の線形負荷に応じてロール間隙を調節するように動く。第２作動部は、宝石軸受を相対的静止位置に保つように動き、それはロール間隙を通過する材料繊維の特定の密度によって決められる。

したがってロール間隙ははじめ、必要とされる推力や線形負荷に応じて調節される。これは、作動部によってそれぞれの締め付けラッチが調節されることによって達成されるが、同時に宝石軸受は第１作動部のジャーナルの軸受に対して静止しており、これは例えば位置センサ情報により、宝石軸受を互いに相対的に静止した状態に保つ。宝石軸受は、材料繊維が必要とされる密度に達するまで、その距離が調節される。

個々の挿入点に負荷をかけることにより、ロールと軸受けシェルの遊びがなくなり、すべての孔軸受にわたって、内部から予圧される。また、ロールは弾性変形する。これらは径の大きさに依存し、ジャーナルからバレルへの移行部や、バレル自身の構成に起因するものである。

ある有利な実施形態によると、第１作動部および（または）第２作動部は、液圧で作動する部品、空圧で作動する部品、または電気的に駆動する機械部品のいずれかによって実施される。必要負荷は例えば、液圧もしくは空圧シリンダ、またはスピンドル機構によって取り入れられる。締め付けラッチは、てこの原理によってジャーナルに負荷を与えるように構成される。締め付けラッチ、宝石軸受、ロールジャーナルはそれぞれ位置感知システムと連動していて、プログラムと、液圧シリンダや電気線形ギアなどの対応ドライブにより、ロールジャーナルの位置を認識し一定に保つ。

断続的なコーティング等によって材料繊維の材厚に差が生じると、ロール間隙の圧力上昇が変化し、宝石軸受の第１作動部が上に動く。これは、既に上昇した線形負荷によるロール曲げが、導入された同等の負荷によって保持されることによってなされる。対となったロールは変形した状態を保っているため、振動応答が起こらないように調整がなされる。ロールは加工時のロール間隙内負荷により曲がる。したがって、軸受にかかるエッジフォースは、その寿命を非常に短くする。

このため、軸受ブロックがピボット軸受筺体から構成され、その中に収容されている軸受が共通の軸に枢動可能に配置されていることが好都合である。そうすることにより、球形軸受の自由度により軸受の負荷が開放され、余計な負荷がかからないようになる。全軸受はロール曲げの傾斜運動に従い、軸受ブロックに働く望ましくないエッジフォースの発生を防ぐことができる。

さらに軸受弾性のホッピングが回避されるように、軸受予圧は常に同じ方向に保持される。

本発明は、添付する図によって以下のように詳細に説明される。

図１は、本発明実施例によるロール間隙調節装置を持つロール配置の斜視図である。

図２は、転がり軸受およびロール調節を示す断面図である。

図３は、図２の線１Ａ−Ａ に沿った断面図である。

図１は、本発明実施例によるロール間隙調節装置を持つロール配置の斜視図である。ロール配置は、上ロール１０および下ロール２０の軸に直交する平面に対して対称的になっており、基本的にはこの平面より紙面表に向かう部分のロール配置のみを説明することとする。紙面裏側の部品配置および部品配列は適宜選択し、鏡像反転対称性から、繰り返しをさけるため全面的に省略する。

図１のロール配置は上ロール１０および下ロール２０からなるロールから構成され、上下ロール間にロール間隙が形成されている。上ロール１０は軸方向に対向する２つのロールジャーナル１２を備え、ロールジャーナル１２はそれぞれ２つの軸受ブロック１８、１８’の中に受け入れられている。軸受ブロック１８、１８’は図２と関連して後でさらに詳しく説明される。上ロール１０に近い方の内側の軸受ブロック１８は、宝石軸受１４の中に配置され、より外側に取り付けられた軸受ブロック１８’は締め付けラッチ１６の中に配置されている。これと全く同様にして、下ロール２０は軸方向に対向する２つのロールジャーナル２２を備え、ロールジャーナル２２はそれぞれ２つの軸受ブロック２８、２８’の中に受け入れられている。ロールジャーナル２２の内側に接して配置している軸受ブロック２８は宝石軸受２４の中に配置され、ロールジャーナル２２の外側に接している軸受ブロック２８’は締め付けラッチ２６の中に配置されている。このロール配置において、上ロール１０と下ロール２０の対応する宝石軸受１４、２４および締め付けラッチ１６、２６は、相互に対向している。上ロール１０の締め付けラッチ１６と下ロールの２０の締め付けラッチ２６は、一方ではテンションロッド３２を介して固く接続されており、他方では第１作動部３４を介して接続されている。これらの接続機能は図３と関連して説明される。上ロール１０および下ロール２０の対向する宝石軸受１４、２４は、互いに第２作動部３６を介して接続されている。

図２に転がり軸受および図１のロール配置を表す断面図を示す。軸受ブロック１８はそれぞれ軸受シェル１８１を含み、そこにはベアリング１８２が多数配置されている。軸受シェル１８１は軸に枢動可能になっている。ロールジャーナル１２、２２は、このような軸受によって球状に取り付けられている。

取り付けを開始するにあたっては、転がり軸受のエッジロードを回避するためにまず転がり軸受をなじませることが必要である。これはロール調節部をパルス振動させることでなされる。内側の軸受ブロック１４には、ロール間隔の調整と小さな過負荷の印加が頻繁に繰り返される。これは、例えば宝石軸受１４の軸受シェル１８１とベース１４１との間の摩擦が少なくなり、これらの対称的な構造にしたがって、部品がそれぞれの力線ａまたはｂと垂直な方向を向くようになされる。

締め付けラッチにある軸受ブロック、例えば１６の負荷を支えるため、適切な措置がとられる。

ロール間隙３０の調節は二段階にわたって行われる。まず所定の推力、所定の線形負荷に応じてロール間隙を調節するよう、上ロール１０の締め付けラッチ１６と下ロール２０の締め付けラッチ２６が互いに矢印ａの向きに動く。

図３は、図２の線１Ａ−Ａに沿った断面図である。上ロール１０の締め付けラッチ１６は第１レバーアーム１６１と第２レバーアーム１６２から構成され、それらは軸受ブロック１８の両側に形成される。それに対応し、下ロール２０の締め付けラッチ２６は第１レバーアーム２６１と第２レバーアーム２６２から構成され、それらは軸受ブロック２８の両側に形成される。第１の締め付けラッチ１６の第１レバーアーム１６１は、テンションロッド３２を介して、第２の締め付けラッチの第１レバーアーム２６１と固く接続される。締め付けラッチ１６の第２レバーアーム１６２は、第１作動部３４を介して締め付けラッチ２６の第２レバーアーム１６２と固く接続され、作動部はこの実施例においては液圧シリンダーとして構成されている。適当な駆動装置によって、ピストンがシリンダーへと矢印の向きに動くと、締め付けラッチ１６および締め付けラッチ２６は、上ロール１０と下ロール２０と共に互いに矢印ａの向きへ動き、必要に応じてロール間隙が調整される。

図２へ戻り、曲げ応力が生じる過程について説明する。上ロールの宝石軸受１４と下ロール２０の宝石軸受２４との間には、本実施例に液圧シリンダーとして構成される第２作動部３６が設けられている。第２作動部３６は、宝石軸受１４、２４が相対的に静止している位置に保たれるように動き、それはロール間隙３０を通過する材料繊維の各々の密度によって決められる。

本発明のロール配置の実施例によると、作動部はすべて液圧で作動する。機械的な補正も原理的には考えられるが、６ｔ／ｃｍ規模の線形張力が高頻度で発生するため、実現不可能である。ロールやカムを用いると面圧が非常に大きくなるので激しい磨耗が予想される。加えて、１μ（レベル）のロール間隙位置をそこに維持し続けることは不可能である。液圧装置は非常に正確に、そして早く作動する。この種の液圧駆動装置は、航空機建造の分野で知られていた。従来型のＳＰＳ調節は遅すぎてうまくゆかない。本発明のロール配置では、ロールをコンピュータプログラムで直接調節する。

本発明のロール配置は、圧延機に取り付けられる。ロールを駆動するにはシクロモーターが用いられ、がたつきのない設計がその特徴となっている。仕上げ機として使用する場合には、上ロールが下ロールに比べてより早い周速を持つことが一般的である。

油圧液の輸送管はすべて、内部摩擦を可能な限り小さくするために、大きな断面積をもっている。必要であらばシリンダーによる圧力補正がなされる。

使用目的によってロールは強化され、硬化され、クロムめっきされ、光沢艶出し加工される。場合によっては炭化コーティングされても良い。

上述の明細書、図面、および請求の範囲において開示された発明の特徴は、個々としても、または任意の組み合わせとしても、発明の実施において用いることができる。

１０ 上ロール
１２ ロールジャーナル
１４ 宝石軸受
１６ 締め付けラッチ
１８ 軸受ブロック
２０ 下ロール
２２ ロールジャーナル
２４ 宝石軸受
２６ 締め付けラッチ
２８ 軸受ブロック
３０ ロール間隙
３４ 第１作動部
３６ 第２作動部
１４１ ベース
１６１ 第１レバーアーム
１６２ 第２レバーアーム
１８１ 軸受シェル
１８２ 軸受
２６１ 第１レバーアーム
２６２ 第２レバーアーム

Claims (4)

1. 上ロール（１０）と下ロール（２０）からなるロール対を備え、前記上ロール（１０）と前記下ロール（２０）の間にロール間隙（３０）が形成され、前記上ロール（１０）と前記下ロール（２０）のそれぞれには相互に軸方向に対向する２つのロールジャーナル（１２；２２）が設けられ；
   それぞれのロールジャーナル（１２；２２）に対して少なくとも２つの軸受ブロック（１８、１８’；２８、２８’）を備え、１つの軸受けブロックに１つ又は２つ以上の軸受が受け入れられ；
   軸受ブロック（１８’、２８’）を備え、前記軸受ブロック（１８’、２８’）はいずれも前記ロールジャーナルの外側において、前記第１レバーアーム（１６１、２６１）と前記第２レバーアーム（１６２、２６２）を有する締め付けラッチ（１６；２６）の中に配置され；
   前記上ロール（１０）の前記各締め付けラッチ（１６）の前記第２レバーアーム（１６２）と前記下ロール（２０）の前記各締め付けラッチ（２６）の前記第２レバーアーム（２６２）は、第１作動部（３４）を介して相互に接続され；
   前記上ロール（１０）と前記下ロール（２０）の相互に対応する宝石軸受（１４、２４）と締め付けラッチ（１６、２６）は対向して配置され；
   調節装置が前記第１作動部（３４）と前記第２作動部（３６）に作用する、
   ロール間隙調節装置において、
   前記ロールジャーナルの内側に配置された前記軸受ブロック（１８、２８）は、いずれも宝石軸受（１４、２４）内に配置され、
   前記上ロール（１０）の前記締め付けラッチ（１６）の前記第１レバーアーム（１６１）と、前記下ロール（２０）の前記締め付けラッチ（２６）の前記第１レバーアーム（２６１）は、相互に固く接続され、
   相互に対向して配置された前記上ロール（１０）と前記下ロール（２０）の宝石軸受（１４、２４）は、前記第２作動部（３６）を介して相互に接続されていることを特徴とする、ロール間隙調節装置。
2. 前記第１作動部（３４）及び／又は前記第２作動部（３６）は、液圧駆動部、空圧駆動部、又は電気で駆動される機械作動部であることを特徴とする請求項１に記載のロール間隙調節装置。
3. 軸受ブロックは、ピボット軸受筺体から構成され、前記ピボット軸受筐体に収容されている軸受は、共通の軸に枢動可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のロール間隙調節装置。
4. 請求項１記載のロール間隙調節装置のロール間隙調節法であって、
   ａ）所定の推力、所定の線形負荷に応じて前記ロール間隙（３０）を調節するために、前記第１作動部（３４）を動作させるステップ；と
   ｂ）前記ロール間隙を通過する材料繊維の特定の密度によって決められる相対的静止位置に前記宝石軸受（１４、２４）を保つために、前記第２作動部（３６）を動作させるステップとを備えたことを特徴とするロール間隙調節法。

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