JP4193273B2 - 紙のカレンダー装置におけるドクター装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙のカレンダー処理装置において、樹脂ロール面にドクターブレードを当接、加圧する方法とその装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
新聞紙、情報用紙等の印刷用途に用いられる紙は、印刷適性を向上させるために、表面を平滑にするカレンダー処理が行われる。カレンダー処理装置は、一対のロールで構成されるニップ部に紙を通過させることにより、瞬間的に紙に大きな線圧を加える方法が一般に採用されている。ロールの構成により、数種類のカレンダー装置があるが、一方のロールを金属ロールとし、もう一方のロールを表面に合成樹脂で被覆した樹脂ロールで構成したものを通称ソフトニップカレンダー装置と言う。ソフトニップカレンダー装置は、金属ロールを加熱し、加熱した金属ロールの表面に紙を瞬間的に高圧で押しつけることにより、紙表面を平滑にする表面処理方法である。
【０００３】
上述のように、ソフトニップカレンダー装置は、加熱した金属ロールと樹脂ロールでニップを構成する。金属ロールの温度は高ければ高いほど、カレンダー効果は大きいが、金属ロールの熱が、紙を通じて、或いは、紙に接しないロール両端部では直接樹脂ロールに伝わる。そのため、樹脂ロール面がその耐熱温度以上になるような高い温度まで金属ロールを加熱できない。ロール面を被覆する樹脂にもよるが、樹脂ロール面の温度が９０℃以上になると、樹脂ロールの寿命が著しく短くなるので、通常は、８０℃前後で用いられる。
【０００４】
カレンダー処理を長時間にわたって行うと、ロール面に紙の成分である繊維やサイズ剤等の添加剤、顔料等が付着し、ロール面を汚染する。これら汚染物を除去しないと、これら汚染物が紙表面に付着したり、紙面に凹型のマークを付けたり、あるいは、紙面に穴をあけたりする等の障害を生じ、また、樹脂ロール面を局所的に温度上昇させ、その部分を破損させる等の障害を生じさせる。よって、ロール面にドクターブレードを当接し、上記汚染物を常時掻き落とし除去している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ドクターブレードは、ロール面の汚染物を除去することを目的とするので、ロール面に当接する先端部は、およそ３０〜４５度の鋭利な形状となっており、ロールの回動方向に対して逆止方向となる方向から当接し、ロール面を加圧し、汚染物を常時掻き落とし除去している。掻き落とされた汚染物質は、ドクターブレードの表面に蓄積することがあるので、時々、ドクターブレードをロール面から離脱させて掃除をする。
【０００６】
ドクターブレードを樹脂ロール面へ当接、ロール面に対して加圧、樹脂ロール面から離脱させる動力手段として、通常エアシリンダーが用いられる。即ち、エアシリンダーのピストンロッドの往復運動により、ドクターホルダーをホルダー軸を中心に回動させ、ドクターブレードをロール面に当接、加圧し、また、離脱させているのである。
【０００７】
紙幅が大きくなると、それに応じてドクターブレード、ドクターホルダーの幅も大きくなり、且つそれらの重量も大きくなる。従って、当然、ドクターホルダーを回動させるエアシリンダーも大型になる。一方、ソフトニップカレンダー装置の樹脂ロールは、金属ロールからの熱伝導により加熱されるため、軟化している。そのため、ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面に当接、加圧するときに、全幅をほぼ同時且つ均一小さな適正加圧力に保つ必要がある。
また、ドクターブレードの加圧力が大きすぎると、樹脂ロール面を傷つけやすく、また、摩擦熱により破損しやすい。従って、ドクターブレードの加圧力は、小さな適正加圧力に保つ必要があり、その値はおよそ、８０ｇ／ｃｍ前後が適当である。
【０００８】
ところが、従来技術のソフトニップカレンダー装置においては、ドクターブレードをロール面に当接、加圧、離脱させるための動力源を単一のエアシリンダーに依存しているため、小さな加圧力で加圧することができても、動作が鈍いため、樹脂ロール面の全幅に対して、ほぼ同時且つ均一に当接することが困難であり、片当たり等により、ドクターブレードが樹脂ロール面に食い込み、樹脂ロール面を傷つけてしまう等の障害が頻発する。
ドクターホルダーを回動させるエアシリンダーはカレンダー装置の幅方向左右両サイドに設置され、左右の両エアシリンダーには、同一のエア配管系から分枝したエア配管からエアが導入されており、一見左右対称の構造となっている。従って、ドクターホルダーは、両サイドが同調して回動するはずであるが、詳細に観察すると、次の点において、構造的にも左右対称でなく、動作も左右が完全に同調していないことが判明した。
【０００９】
すなわち、ドクターブレードは、運転中は樹脂ロール面を加圧していると同時に、左右に細かく往復運動している。そのため、左右の往復運動をさせる摺動装置が、左右何れか一方に取り付けられており、摺動装置側の軸受け部にかかる荷重が、その反対側の軸受け部にかかる荷重よりも大きい。また、左右のエアシリンダーに導入されるエアも、小さいとはいえ、左右の均衡を乱す圧力差がある。従って、これらが原因で、ドクターホルダーの左右何れかが先行して回動したり、或いは、先行していた方が数秒後にもう一方に追い越されたりする等、両サイドの動作が同調せず、ちぐはぐな動作を生じていることが観察された。これが原因で、ドクターブレードのタッチ位置が全幅で均一にならず、更にこれにブレードの幅方向の波打ち現象などが加わり、ブレードがバウンシングを起こし、樹脂ロール面に小さな傷を付け、それが起点となってドクターブレードが樹脂ロール面に食い込むと考えられる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記観察に基づき、従来技術のカレンダー装置における上記問題点を以下に述べる装置と方法によって解決した。即ち、ドクターブレードを樹脂ロール面に接近、当接、加圧、離脱させる動力源として、従来技術では、一つのエアシリンダーを用いるのに対して、本発明では、ピストンロッドの突出方向が互いに反対方向の２個のエアシリンダーを直列に連結した２連のエアシリンダーを用いることを特徴とする。そして、ドクターブレードの先端部を所定の位置まで樹脂ロール面に接近させるまでは、動力源として第１のエアシリンダーを用い、続いて、動力源を第２のエアシリンダーに切り替えて、ドクターブレードを動かし、樹脂ロール面を小さな加圧力で加圧する。
【００１１】
図１は、本発明によるカレンダー装置のドクターブレード装置の実施例である。図上、１は樹脂ロール、２はドクターブレード、３はドクターホルダー、４はエアシリンダーである。ドクターホルダー３は、樹脂ロール１の回動軸と平行な回動軸を中心として回動自在に保持されている。６はエアシリンダーのピストンロッドの固定端であり、カレンダー装置の本体の適宜箇所に固定されている。２連のエアシリンダー４は、第１のエアシリンダー４ａと第２のエアシリンダー４ｂとからなる。
【００１２】
本発明において、２連のエアシリンダーは、ヘッドキャップどうしが連結又は一体構造となっているか、或いはシリンダーチューブが一体構造となっている。従って、両方のエアシリンダーは同一方向に往復運動するが、ピストンロッドの突出方向は互いに反対方向となっている。第１のエアシリンダーのピストンロッドの先端部は、このカレンダー装置本体の適宜箇所に回動自在に固定されている。そして、第２のエアシリンダーのピストンロッドの端部は、ドクターホルダーの適宜箇所に回動自在に固定されている。
【００１３】
この装置を用いて、ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面へ当接、加圧するときは、まず、第１のエアシリンダーにエアを導入し、ドクターブレードを所定の位置、即ち、樹脂ロール面との間に僅少な隙間を残して、当接寸前の至近距離まで接近させ、続いて第２のエアシリンダーを用いて、ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面に当接、所定の圧力で加圧する。通常、紙幅の広いカレンダー装置においては、ドクターホルダー回動の動力源となるエアシリンダーは、幅方向の左右にそれぞれ１個設置されている。従って、左右の第１のエアシリンダーのピストンロッドがともにストロークエンド、即ちピストンロッドの突出長さが最大になる位置で、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面の至近距離に達するように寸法設計しておくか、又は、ドクターホルダー上のドクターブレードの取り付け位置を上記のように調整可能な構造としておく。そして、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面の至近距離に達すると同時、又は適当な時間間隔をおいて、第２のエアシリンダーを作動させる。前記第１のエアシリンダーに続いて第２のエアシリンダーを作動させるタイミングの調整は、エアシリンダーにオートスイッチ等を取り付ける等、公知技術の電気的なインターロック機構を用いることができる。
【００１４】
なお、樹脂ロール面への加圧は、通常ドクターブレードの弾力を利用するので、ドクターブレードが樹脂ロール面に当接した状態において、第２のエアシリンダーのシリンダーストロークが残存するように、装置の設計寸法を設定しておき、前記残存のシリンダーストロークを利用して、ドクターブレードを曲げ変形させ、ドクターブレードの曲げ変形に対する戻り抵抗で加圧するようにすればよい。そして、第２のエアシリンダーのピストンがストロークエンドに達したときに、ドクターブレードの加圧力が所望の値になるように寸法設計しておくか、又は、ドクターブレードを調整可能な構造としておく。
【００１５】
第１のエアシリンダーが作動し、ストロークエンドに達するまでの過程で、ドクターホルダーの左右両サイドにおける荷重、エア圧等の差により、左右両サイドの動作が同調しないことが起こっても、ストロークエンドで停止したときには、ドクターブレードの先端部は、全幅に亘って、樹脂ロール面との間に僅かな隙間を残し、且つその隙間が全幅に亘って均一になるように設計されているから、第２のエアシリンダーは、前記均一且つ僅少な隙間を残した位置から作動を開始する。従って、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面に当接するまでの第２のエアシリンダーの回動角度はごく僅かであるから、左右両サイドのエアシリンダーが同時に作動を開始しさえすれば、全幅に亘って、同時に且つ均一な加圧力で当接することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以上、第１のエアシリンダーを用いて、ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面の至近距離まで 接近させ、続いて、第２のエアシリンダーにより、樹脂ロール面に当接させる方法を述べたが、ドクターブレードを樹脂ロール面の至近距離まで接近させ、また、離脱させる動作は、速い方が当然操業のロスタイムが少なくて済み、適正範囲内であれば、動作を速くするに伴う短所も見いだせないから、第１のエアシリンダーは第２のエアシリンダーよりも動作の速い出力の大きなものを用いることが好ましい。
【００１７】
第２のエアシリンダーは、ドクターブレードの先端部を、樹脂ロール面に小さな適正加圧力で加圧する必要があるから、当然第１のエアシリンダーよりも出力の小さなものを用いることが好ましい。第１のエアシリンダーの出力の方が第２のエアシリンダーの出力よりも低いと、第２のエアシリンダーで加圧するときに、第１のエアシリンダーが第２のエアシリンダーのエア圧の影響を受けて、ピストンロッドが停止位置のストロークエンドの位置から動くから、第２のエアシリンダーによる樹脂ロール面に対する加圧力を制御しにくくなるという欠点がある。それゆえ、少なくとも、第１のエアシリンダーの出力は第２のエアシリンダーの出力よりも大きいことが好ましい。通常の場合、２連のエアシリンダーのシリンダーチューブの有効断面積が等しくなるように設計するのが普通であるから、このような場合、第１のエアシリンダーには、第２のエアシリンダーよりも高圧のエアを導入することになる。
【００１８】
なお、ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面から離脱し、後退させるときは、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面に食い込む等の問題は殆どないから、第２のエアシリンダー又は第１のエアシリンダーのいずれを先に用いてもよいし、第２、第１の両方のエアシリンダーを同時に用いてもよい。また、第１のエアシリンダーのみを用いてもよい。
【００１９】
本発明は、上述のように、ドクターブレードの先端部を、樹脂ロール面との間に僅かの隙間を残して所定の至近距離まで接近させるまでは、第１のエアシリンダーを用い、ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面に当接し、更に所定の圧力で加圧する際には、第２のエアシリンダーを用いることを特徴とする。図１では、固定端側に第１のエアシリンダーを、ドクターホルダー側に第２のエアシリンダーを配置しているが、その配置を、固定端側に第２のエアシリンダーを、ドクターホルダー側に第１のエアシリンダーと置き換えてもよい。
【００２０】
また、実施例では、第１のエアシリンダー、第２のエアシリンダーともに、エアの供給は、手動又は電磁切替弁により、ピストン側、ピストンロッド側のシリンダー室に交互に通気することとしているが、ドクタホルダーの自重が十分に重く、自重により、ドクターブレードが樹脂ロール面から離脱できる方向に回動するように設計されていれば、両シリンダーとも、通気はシリンダー室のピストン側のみとしてもよい。但し、離脱は、できるだけ速やかに行う方がよいから、図２のように、シリンダー室のピストン側、ピストンロッド側の両側から導入できる構造のシリンダーを用いることが好ましい。
【００２１】
なお、実施にあたっては、第１のエアシリンダーから第２のエアシリンダーへの切り替えのタイミングは、同時又は適当な時間間隔を定めて行う必要があり、第１のエアシリンダーが作動し、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面の至近距離まで接近しないうちに、第２のエアシリンダーが作動しないようにすることも必要である。これを人手により操作することも可能であるが、誤操作を防止するため、電気的なインターロック機構を設けることが望ましい。
【００２２】
【実施例】
図１は、本発明の実施例のカレンダー装置の断面図であり、図２は、図１のエアシリンダーを作動させるエア系統図である。４ａは高圧エアシリンダー、４ｂは低圧エアシリンダーで、高圧エアシリンダーのピストンロッドの先端部は、カレンダー装置本体の適宜箇所を固定端として、回動自在に固定されている。ドクターホルダーは、樹脂ロールの回転軸と平行な軸を中心として回動自在に取り付けられており、低圧エアシリンダー４ｂのピストンロッド先端部は、ドクターホルダーの適宜箇所に回動自在に固定されている。従って、高圧エアシリンダー４ａ又は低圧エアシリンダー４ｂのピストン側のシリンダー室にエアが導入されると、ドクターブレードの先端部は、樹脂ロール面に接近する方向に回動する。
【００２３】
以下に上記装置の作動状況を述べる。掃除等のために、ドクターブレードを樹脂ロール面から離脱させた状態、即ち低圧エアシリンダー４ｂ及び高圧エアシリンダー４ａのピストンロッドが、それぞれのシリンダー室内に収納された状態又は図２のように一部長さが収納されている状態から、ドクターブレードを樹脂ロール面に当接、加圧するには、先ず、電磁又は手動の切替弁Ａを切り替え、図中、▲１▼の矢印方向に高圧エアシリンダー４ａにエアを通気する。
【００２４】
高圧エアシリンダー４ａのシリンダー室のピストン側に高圧エアが導入されると、ピストンロッド側シリンダー室のエアは、矢印▲３▼の方向に排気され、ピストンロッドは左側に移動するから、ドクターブレードを樹脂ロール面に接近させる。高圧エアシリンダー４ａのピストンロッドがストロークエンドまで達したときに、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面の至近距離に接近するように、予め設計寸法を定めてあるので、ドクターブレードの先端部は、樹脂ロール面の至近距離で停止する。
【００２５】
次に、電磁又は手動の切替弁Ｂを切り替えて、矢印▲２▼の方向に低圧エアを通気させると、ピストンロッド側からは、エアが矢印▲４▼の方向に排気されるとともに、低圧エアシリンダー４ｂのピストンロッドは右側に移動し、ドクターブレードを樹脂ロール面に当接し、徐々に加圧力を上げながら樹脂ロール面を加圧する。低圧エアシリンダー４ｂのピストンロッドがストロークエンドに達した時に、所望の加圧力になるように、寸法設計或いは調整してある。
【００２６】
ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面から離脱させるときは、上記に述べた手順を逆に行えばよい。但し、離脱させるときは、一気に離脱させても、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面に食い込むようなことはないし、むしろ、速やかにドクターブレードを樹脂ロール面から離脱、後退させた方が食い込みの危険性も少ないから、高圧エアシリンダーと低圧エアシリンダーの両方の切替弁Ａ，Ｂを同時に切り替えて、矢印▲５▼、▲６▼の方向から両方のエアシリンダーのピストンロッド側にエアを導入し、一気に離脱させることが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の装置により、第１のエアシリンダーを作動させて、ドクターブレードの先端部を樹脂ロール面の至近距離に接近、停止させ、続いて、第２のエアシリンダーを作動させてドクターブレードの先端部を樹脂ロール面に当接する。第１のエアシリンダーが作動し、ストロークエンドに達するまでの過程で、ドクターホルダーの左右両サイドにおける荷重、エア圧等の差により、左右両サイドの動作が同調しないことが起こっても、ストロークエンドで停止したときには、ドクターブレードの先端部は、全幅に亘って、樹脂ロール面との間に僅かな隙間を残し、且つその隙間が全幅に亘って均一に設計されているから、第２のエアシリンダーは、前記均一且つ僅少な隙間を残した位置から作動を開始する。従って、ドクターブレードの先端部が樹脂ロール面に当接するまでの第２のエアシリンダーの回動角度はごく僅かであるから、左右両サイドのエアシリンダーが同時に作動を開始しさえすれば、全幅に亘って、同時に且つ均一な加圧力で当接することができ、ドクターブレードが樹脂ロール面に食い込むのを防止することができる。
【００２８】
また、ドクターブレードを樹脂ロール面に接近、樹脂ロール面から脱着させるための移動に用いる第１のエアシリンダーは、主として高圧エアシリンダーによって行うことができるので、動作が速やかで、操業時間の損失を少なくできる。一方、ドクターブレードを樹脂ロール面に当接し、加圧するときに用いる第２のエアシリンダーは、大きな出力を必要としないから、出力精度の優れた低圧のエアシリンダーを用いることができる結果、樹脂ロール面に対して、必要最小限で均一な加圧ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置の説明図
【図２】 本発明の装置のエア系統図
【符号の説明】
１ 樹脂ロール
２ ドクターブレード
３ ドクターホルダー
４ａ 第１のエアシリンダー
４ｂ 第２のエアシリンダー
５ ドクターホルダーの回動軸
６ 固定端
Ａ 切替弁
Ｂ 切替弁
Ｅａ 高圧エア
Ｅｂ 低圧エア

Claims (5)

1. 金属ロールと樹脂ロールでニップを構成する紙のカレンダー装置の樹脂ロール面にドクターブレードを当接、加圧する装置であって、
   １．ドクターブレードが、樹脂ロールの回転軸に平行な軸を中心に回動自在なドクターホルダーに脱着可能に取り付けられており、
   ２．ドクターホルダーが、ピストンロッドの突出方向が互いに逆向きの第１のエアシリンダーと第２のエアシリンダーが直列が連結された２連のエアシリンダーのピストンロッドの突出、後退により回動するよう、前記第１のエアシリンダーのピストンロッドの端部はカレンダー装置本体の適宜箇所に回動自在に固定され、、
   ３．上記第２のエアシリンダーのピストンロッドの端部は、ドクターホルダーにの適宜箇所に回動自在に固定されている
   ことを特徴とする紙のカレンダー装置におけるドクターブレードを樹脂ロール面に当接、加圧する装置。
2. 第１のエアシリンダーの出力が、第２のエアシリンダーの出力と同等又は第２のエアシリンダーの出力よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の紙のカレンダー装置におけるドクターブレードを樹脂ロール面に当接、加圧する装置。
3. 第１のエアシリンダーのシリンダーチューブと第２のエアシリンダーのシリンダーチューブが一体構造であることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の紙のカレンダー装置におけるドクターブレードを樹脂ロール面に当接、加圧する装置。
4. 請求項１〜３に記載の装置を用いて、第１のエアシリンダーにエアを導入して、ピストンロッドをストロークエンドまで突出させてドクターブレードを樹脂ロール面の至近距離まで接近させ、続いて、第２のエアシリンダーにエアを導入し、ドクターブレードを樹脂ロール面に当接、加圧する方法。
5. 請求項１〜３に記載の装置を用いて、第２のエアシリンダーにエアを導入して、ピストンロッドをストロークエンドまで突出させてドクターブレードを樹脂ロール面の至近距離まで接近させ、続いて、第１のエアシリンダーにエアを導入し、ドクターブレードを樹脂ロール面に当接、加圧する方法。

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