工業用ロール及びその製造方法
【課題】 ロール表面を被覆する樹脂カバー内に、前記ロールの作動パラメータを検出可能なセンサやその導線を損傷せずに埋設可能な工業用ロールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 工業用ロール２０は、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの外側表面を被覆する樹脂カバー２４と、検知システム２６とを含んでいる。該検知システムは、前記樹脂カバーに埋設された複数のセンサ３０と、該複数のセンサに動作可能に関連付けられていて、該複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサ３２とを備えており、前記複数のセンサは、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されていると共に、該複数のセンサの少なくとも一部は開口を含んでいる。
【解決手段】 工業用ロール２０は、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの外側表面を被覆する樹脂カバー２４と、検知システム２６とを含んでいる。該検知システムは、前記樹脂カバーに埋設された複数のセンサ３０と、該複数のセンサに動作可能に関連付けられていて、該複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサ３２とを備えており、前記複数のセンサは、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されていると共に、該複数のセンサの少なくとも一部は開口を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には工業用ロールに関し、特に、製紙用ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円筒形ロールは、多くの工業用途、特に製紙に関係する用途に用いられている。このようなロールは、過酷な環境において用いられるのが一般的であり、該環境において、高い動荷重及び高い温度や、侵襲性又は腐食性の化学薬品にさらされる可能性がある。一例として、典型的な製紙工場において、ロールは、繊維質の紙匹を処理ステーション間に搬送するだけでなく、プレス部及びカレンダーロールの場合、紙匹自体を処理して紙にするためにも使用されている。
【０００３】
抄紙機は、帯状体（例えばプレスフェルト）及び／又は紙匹から水分を引き出すために、該抄紙機内の種々の位置に置かれた１つ以上の吸引ロールを含むことができる。各吸引ロールは、樹脂カバーで覆われた金属製シェルから構成され、半径方向に貫通する複数の穴を有するのが典型的である。吸引圧力は、吸引ロールシェルの内部に配置されたサクションボックスにより発生する。水は、吸引されて半径方向の穴に入り、該穴が移動して吸引ゾーンを通過した後には、遠心力で穴から放出されるか、或いは適当な流体導管又は配管を介して吸引ロールシェルの内部から排出される。穴は、多数の列設された穴を一度に形成する多重ビットドリル（例えば、ドリルは一度に５０個の列設された穴を形成しうる）により格子状パターンに形成されるのが一般的である。大抵の格子状パターンにおいて、穴は、該穴の列及び行がロールの長手方向軸心に対して斜めの角度であるように配列されている。
【０００４】
紙匹が抄紙機を通り搬送されるときに、該紙匹が経過する圧力分布を理解することが非常に重要である。圧力の変化は、紙匹から排出される水の量に影響を与える可能性があり、これは最終的な紙匹湿分含有量、厚さ及びその他の特性に影響を及ぼす可能性がある。従って、吸引ロールにより加えられる圧力の大きさは、抄紙機により製造される紙の品質に影響を与えることになる。
【０００５】
吸引ロールの他の特性もまた重要である。例えば、ロールカバーが受けるマシン横断方向の応力及び歪みは、該ロールカバーの耐久性及び寸法安定性についての情報を提供することができる。また、ロールの温度分布は、カバーの潜在的問題領域の同定を容易にすることができる。
【０００６】
工業用ロールのカバー内に圧力及び／又は温度センサを入れることは既知である。例えば、モシェル（Moschel)他の特許文献１に記載されているらせん配列の繊維を有するロールは、該ロールの樹脂カバーに埋設された複数の圧力センサを含んでいる。しかしながら、上述した形式の吸引ロールは、従来のロールにない技術的な問題を提起している。例えば、吸引ロールの穴のパターンは、これら穴のいくつかが圧力センサの一部の上に重なるような十分な密度を有して設計されるのが一般的である。従来、センサ及びそれに付随する信号搬送体（例えば、ファイバー又はケーブル）は、樹脂カバーの施工前に金属シェルに取り付けられ、吸引穴は樹脂カバーの施工及び硬化後に穿孔されている。従って、従来の方法で樹脂カバーに穴を穿設する場合、相当の確率でセンサを損傷させ、信号搬送体を損傷させる可能性がある。また、樹脂カバーの硬化中に、樹脂材料がコアもしくはシェル上で僅かにずれることがあり、それに伴い信号搬送体やセンサの位置がずれる可能性がある。従って、樹脂カバーの下の信号搬送体及びセンサの位置を正確に設定することが常に可能であるとは限らず、また、コアもしくはシェルの位置ずれによりセンサや信号搬送体が穴の直下に移動する可能性がある。更に、通常、光ファイバは適切な特性を維持するために許容される最小曲げ半径が比較的大きい。従って、信号搬送体として光ファイバが採用される場合に、光ファイバを樹脂カバーの穴と穴との間に組み入れようとすれば、光ファイバ内の光の透過を困難にする結果を招くかも知れない。
【０００７】
吸引ロールにおけるセンサの使用についての解決策の１つは特許文献２に記載されており、これは、信号搬送体が吸引ロールの穿孔パターンの傾斜角度に沿った通路をトレースすることを提案している。この構造は、排水穴の穿孔中における搬送体に対する損傷を回避しつつ、外層カバーの施工前にロールカバーの基層に信号搬送体を設けることを可能にしている。しかしながら、幾つかの実例においてはセンサが相当に大きいので、該センサを排水穴間のスペース内に収められない可能性がある。このような場合、カバーにある穴パターンを維持するために、センサ上では貫通穴の代わりに盲穴を形成することがある。しかしながら、この解決策は全てのロールカバーについて必ずしも最適ではない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５,６９９,７２９号公報
【特許文献２】米国特許公開２００４−００５３７５８号公報
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、先行技術の吸引ロールにより提起された種々の課題の幾つかに対処することができる。本発明は、第１の形態として、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの前記外側表面を円周方向に被覆する樹脂カバーと、検知システムとを備える工業用ロールに向けられている。該検知システムは、前記樹脂カバーに埋設された複数のセンサと、該複数のセンサに動作可能に関連付けられ該複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、前記複数のセンサは、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して、該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されていると共に、該複数のセンサの少なくとも一部は開口を含んでいる。
【００１０】
幾つかの実施形態において、前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と大気との間に流体連通をもたらす複数の貫通穴を含んでいる。更なる実施形態において、前記センサは、前記樹脂カバーにある前記貫通穴が前記センサの開口に広がるように位置決めされている。他の実施形態において、前記開口は内部開口である。別の実施形態において、前記センサは圧電式センサである。
【００１１】
第２の形態として、本発明は、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの前記外側表面上に円周方向に覆い被さる樹脂カバーと、検知システムとを備えており、前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と大気との間に流体連通をもたらす複数の貫通穴を有している、工業用ロールに向けられている。前記検知システムは、前記樹脂カバーに接触すると共に、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数のセンサと、該複数のセンサに動作可能に関連付けられていて、該複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、前記複数のセンサの少なくとも一部は開口を含んでおり、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴の一部は前記複数のセンサのそれぞれの開口に広がっている。
【００１２】
第３の形態として、本発明は、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの前記外側表面上に円周方向に覆い被さる樹脂カバーと、検知システムとを備えており、前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と大気との間に流体連通をもたらす複数の貫通穴を有している、工業用ロールに向けられている。前記検知システムは、前記樹脂カバーに埋設されると共に、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数の圧電式センサと、該複数の圧電式センサに動作可能に関連付けられていて、該複数の圧電式センサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、前記複数の圧電式センサの少なくとも一部は内部開口を含んでおり、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴の一部は前記複数の圧電式センサのそれぞれの内部開口に広がっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は例示した実施形態に限定されるものではなく、これらの実施形態は、当業者に対して本発明を十分に且つ完全に開示することを意図している。各図面において、同様の符号は全体にわたり同様の要素に言及している。幾つかの構成要素の図面上における厚さ及び寸法は明瞭にするため誇張されることがある。
【００１４】
ここで使用されている全ての技術的及び科学的な用語は、特別に定義されていない限り、本発明が属する技術について通常の知識を有する者により普通に理解されるのと同じ意味を有している。ここで本発明の説明に使用されている専門用語は、特定の実施形態についてのみ説明するためではなく、また、本発明を限定することを意味しているものでもない。本発明の説明及び添付特許請求の範囲で使用されている、個数について限定していない用語は、文脈が明らかに別のことを示していない限り、単数及び複数の個数を含むと考えられる。ここで使用されている用語「及び／又は」は、１つ以上の関連した記載項目の組合せのいずれか１つ又は全てを含んでいる。また、ここで使用されている用語「取付け」、「接続」、「相互接続」、「接触」、「組合せ」、「装着」等は、別段の記載がなければ、要素間の直接的又は間接的な取付け又は接触を意味すると考えられる。
【００１５】
図面を参照すると、総括的に符号２０で表わされた吸引ロールが図１に例示されている。この吸引ロール２０は、中空の円筒形シェルもしくはコア２２（図２参照）と、該シェル２２を囲むカバー２４（一種以上の樹脂材料から形成されるのが典型的である）とを含んでいる。圧力、温度、湿度、又はその他重要な作動パラメータを検知するための検知システム２６は、１対の導線２８ａ，２８ｂと複数のセンサ３０とを含んでおり、それらの各々はカバー２４内に埋設されている。ここで使用する、センサがカバー内に「埋設」されているとは、センサがカバー内に完全に入っているか、或いはそれがシェルに設けられていると共にカバーにより完全に覆われていることを意味している。検知システム２６は、センサ３０により発生された信号を処理する処理ユニット、即ちプロセッサ３２も含んでいる。
【００１６】
シェル２２は、ステンレス鋼又は青銅のような耐食性金属材料から形成されるのが一般的である。サクションボックス（図示せず）は、シェル２２及びカバー２４にある穴を介して負の圧力（即ち、吸引）を付加するために、シェル２２の内部空間内に配置されるのが典型的である。一般に、シェル２２は、後にカバー２４にある貫通穴８２に一致される貫通穴を既に含んでいる。典型的なシェル及びサクションボックスの組合せはハッツンネン(Huttunen)に対する米国特許第６,３５８,３７０号公報に例示されかつ記載されており、その開示内容全体はここに組み込まれる。
【００１７】
カバー２４は、任意の形を取ることができると共に、当業者が吸引ロールで使用するのに適すると認める任意の樹脂及び／又は弾性材料から形成することができる。典型的な材料には、天然ゴムや、ネオプレン、スチレンブタジェン（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（即ち「ＣＳＰＥ」、商品名「ＨＹＰＡＬＯＮ」としても知られている）、ＥＤＰＭ（エチレン・プロピレンジエンモノマから形成されるエチレン―プロピレンターポリマーに与えられる名称である）、エポキシ、及びポリウレタンのような合成ゴムがある。多くの場合、カバー２４は多層から構成される。図２、図７Ａ及び図７Ｂは、内側基層４２ａ，外側基層４２ｂ及び表面原料層７０の施工を例示している。内側基層４２ａ，外側基層４２ｂ及び表面原料層７０の間の介在層、並びにシェル２２及び内側基層４２ａの間の接着層のような追加の層が含まれていてもよい。カバー２４はまた、補強・充填剤及び添加剤等も含んでいてよい。例示的な追加材料は、スティーヴンズ(Stephens)に対する米国特許第６,３２８,６８１号公報、ジョーンズ（Jones)に対する米国特許第６,３７５,６０２号公報及び米国特許公開２００４−００５３７５８号に記載されており、それらの各々の開示内容全体はここに組み込まれる。
【００１８】
カバー２４は、吸引ロールで慣用的に用いられている穴パターンのどれでもよく、製紙用フェルト及び／又は紙匹がロール２０の上を走行するとき、それに吸引力を作用させるのに適すると認められる穴パターン（貫通穴８２を含むと共に、盲穴も含んでいてよい）を有する。代表的には、これらの穴は、直径が約１.５２４〜６.３５ｍｍ(約０.０６０〜０.２５０インチ）であると共に、互いに約１.５２４〜９.５２５ｍｍ（約０.０６０〜０.３７５インチ）離間している。１つの例示的な穴パターンの基本繰返しユニット８６が図６に示されている。この繰返しユニット８６は、パターンの高さ即ち周方向広がり（この寸法は代表値で約１２.７〜３８.１ｍｍ(約０.５〜１.５インチ)である）を表わすフレーム８８と、パターンの幅即ち軸方向広がり（この寸法は代表値で約２５.４〜７６.２ｍｍ(約１.０〜３.０インチ)である）を表わすドリル間隔９０とにより規定することができる。従来のように、穴８２の列は、ロール２０の長手方向軸心に垂直な面に対して傾斜角θ（代表的には約５〜２０度である）を規定している。
【００１９】
次に図５及び図６を参照すると、センサ３０は、対象となっている作動パラメータ（例えば、応力、歪み、圧力又は温度）を検出するのに適当であるとこの技術に習熟した者により認められる任意の形態を取ることができる。典型的な圧力センサには、圧電式センサ（特に、ジルコン酸チタン酸鉛(ＰＺＴ)、水晶、合成水晶、トルマリン、オルト燐酸ガリウム、ＣＧＧ(Ｃａ3Ｇａ2ＧｅＯ14)、ニオブ酸リチウム、リチウムタンタライト、ロッシェル塩、硫酸タリウム−水和物のような圧電セラミックから形成される圧電式センサ）、力抵抗センサ（force-resistive sensor）、薄膜センサ（membrane sensor）等がある。特に、各センサ３０は、カバー２４にある関連の穴８２よりも大きく作られた内部開口３１を含んでいる。該開口３１の代表的な寸法は、約２.０３２〜１２.７ｍｍ(約０.０８０〜０.５インチ)である。センサ３０の外側寸法は、センサ３０が周囲にある貫通穴８２のどれにも重ならないように選択されており、センサ３０の代表的な寸法は、約３１.７５〜７.６２ｍｍ(約０.１２５〜０.３００インチ)である。例示した実施形態において、センサ３０は環状であるから、内部開口３１は円形である。しかしながら、他の形状のセンサ及び／又は開口もまた適していると考えられる。例えば、センサ３０自体は、正方形、矩形、三角形、楕円形、六角形、八角形等とすることができ、開口もこれらの形状のいずれかとすることができる。開口３１がセンサ３０の内側にある（即ち、開口３１が閉じた外周を有する）代わりに、開口３１の一部が開放されていてもよく、従って、センサ３０はＵ形もしくはＣ形でよい。センサ３０は、該センサが円周方向に互いにほぼ等間隔であるように、ロール２０の周囲に分布している。
【００２０】
図５を再び参照すると、検知システム２６の導線２８ａ，２８ｂは、吸引ロールにおける電気信号の通過に適すると当業者により認められる任意の信号搬送部材とすることができる。例示した実施形態において、導線２８ａは、例示したセンサ３０の側方縁部に接してその上方を通り、導線２８ｂは、センサ３０の正反対の側方縁部に接してその下方を通っている。この配列は他の各センサ３０でも採り入れられている。代案として、導線はセンサの同一表面上に配置されてもよい。別の代案として、西暦２００４年１０月２９日に出願された同時係属の米国特許願第１０/９７７,９４８号明細書「ロールカバー内のワイヤレスセンサ」に記載されたようなワイヤレスシステムを採用してもよい。
【００２１】
図１を再び参照すると、プロセッサ３２は、典型的にはパーソナルコンピュータ又は類似のデータ変換装置であり、例えば、センサ３０と動作可能に連係して該センサ３０からの信号を処理し、有効かつ容易に分かる情報とすることができる製紙工場内の個別制御システムである。好ましいのは、ＲＦ信号方式のようなワイヤレス通信モードを使用してセンサ３０から集めたデータをプロセッサ３２に伝達することである。その他の代替形態には、信号がセンサ３０からプロセッサ３２に伝達されるのを可能にするスリップリングコネクタがある。適当な処理ユニットの例は、ムーア（Moore）に対する米国特許第５,５６２,０２７号、グスタフソン(Gustafson)に対する米国特許第６,７５２,９０８号及び上述した米国特許願第１０/９７７,９４８号各明細書において論じられており、それらの開示内容全体はここに組み込まれる。
【００２２】
吸引ロール２０は、図２〜図９に示された以下に述べる方法で製造することができる。この方法では、先ず、シェル２２がカバー２４の一部分（例えば内側基層４２ａ）で被覆される。図２から分かるように、内側基層４２ａは押出ノズル４０を用いて施工することができるが、該内側基層４２ａは、この技術に習熟した者が既知の他の技術により施工してもよい。吸引ロールについて典型的には、内側基層４２ａはゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている。また、この技術に習熟した者により理解されるように、図３〜図６に例示した以下に記載の諸ステップは内側基層４２ａに対して行なわれるものとして記載されているが、カバー２４の他の内層（例えば、外側基層４２ｂ又は連結層）もまた導線２８ａ，２８ｂ及びセンサ３０に対する下側表面としての機能を果しうる。
【００２３】
図３を参照すると、カバー２４の内側基層４２ａは、例えば多重ビットドリル４６を使用して、ロール２０に最終的に形成される穴８２の所望パターンに対応する下穴４４（score mark）を設けるか或いは別の手段でマークされる。該下穴４４は、穴が最終的に形成される個所を指示するために目視できる深さとすべきであるが、それよりも深くする必要はない。
【００２４】
次に図４を参照すると、ここに例示した旋盤５２のような切削装置を使用して、一対の連続螺旋溝５０ａ，５０ｂが内側基層４２ａに形成される。該螺旋溝５０ａ，５０ｂは、約０.２５４ｍｍ（約０.０１０インチ）の深さで下穴４４の間に形成され（螺旋溝はその中に導線２８ａ，２８ｂを保持しておくのに十分な深さとすべきである）、基層４２の周りを１回転以上するべきである。一部の実施形態において、螺旋溝５０ａ，５０ｂは、貫通穴８２により規定される角度θで形成されると共に、穴の列と列との間に配設される。大抵の実施形態において、角度θは、螺旋溝５０ａ，５０ｂが内側基層４２ａを複数回囲むように選択されており、例えば、６１０ｃｍ（２４０インチ）の長さ、９１.４ｃｍ（３６インチ）の直径及び１０°の角度θを有するロールの場合、螺旋溝５０ａ，５０ｂは端から端までロール２０を１２回取り巻いている。
【００２５】
次に図５を参照すると、螺旋溝５０ａ，５０ｂが内側基層４２ａに形成された後、検知システム２６の導線２８ａ，２８ｂ及びセンサ３０が取り付けられる。導線２８ａ，２８ｂは、センサ３０を所望部位の直ぐ近くに位置させて、それぞれの螺旋溝５０ａ，５０ｂ内に螺旋状に巻き付けられている。導線２８ａ，２８ｂは、螺旋溝５０ａ，５０ｂ内に保持され、そのため側方への移動を阻止されている。
【００２６】
センサ３０を、一旦所定位置に位置決めした後、該センサを該所定位置に付着させることができる。付着は、この技術に習熟した者に既知の任意の技術により行なうことができ、技術の一例は接着結合である。
【００２７】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、センサ３０及び導線２８ａ，２８ｂを一旦位置決めして内側基層４２ａに取り付けた後、カバー２４の残りが施工される。図７Ａは、外側基層４２ｂの施工を例示しており、図７Ｂは、表面原料層７０の施工を例示している。これらの層は、いずれも押出ノズル７２を使用して施工されるものとして示されている。当業者は、表面原料層７０の施工を、かかる施工に適すると認められる任意の技術により行ないうることが分かるであろう。代表的な吸引ロールにおいて、外側基層４２ｂはゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成され、表面原料層７０はゴム又はポリウレタンから形成されている。上述したように、本発明は、基層及び表面原料層のみを含むカバーを有するロールばかりでなく、追加の中間層を備えたカバーを有するロールを含むことを想定している。表面原料層７０の施工の後に硬化が続き、その技術は、当業者に既知でありここで詳細に説明する必要はない。
【００２８】
図８を参照すると、表面原料層７０の硬化後、貫通穴８２及び盲穴がカバー２４に形成され、その際、貫通穴８２が未だシェル２２に形成されていない場合にも、同様に形成される。貫通穴８２は、当業者に既知のどの技術でも形成することができるが、好ましくは、多重ビットドリル８０（代表的なドリルはイタリヤ国ポルデノーネのサフォップ(Safop, Pordenone, Italy)から入手しうるドリルマチィック(DRILLMATIC)）を使用して形成される。図６から分かるように、センサ３０に関連した貫通穴８２の各々は、センサ３０にある開口３１に広がっている。即ち、かかる貫通穴８２の各々は、関連センサ３０の開口３１に広がる通路を規定している。
【００２９】
穴のパターンは、導線２８ａ，２８ｂ（及び同様に螺旋溝５０ａ，５０ｂ）がたどることができる通路を規定しうるので、一部のロールでは、センサ３０の慣行的な配置（即ち、単一螺旋になって、軸方向及び円周方向に等しい間隔で配置される）は可能ではない場合がある。そのため、どの軸方向及び円周方向位置が特定ロールに使用可能であるのか決めなければならない。センサの位置決めに影響を与えうる変数には、ロールの大きさ（長さ、直径及び／又は周囲長）、及び穴のパターンにより規定される角度θがある。特に、これら変数間の関係は、上述した米国特許公報第２００４００５３７５８号において論じられている態様で記載されることができ、その開示内容全体はここに組み込まれる。
【００３０】
上述したセンサの実施形態は吸引ロールにより提示される問題点の幾つかに対処しうることが分かる。貫通穴が貫いて延びることができる開口をセンサに含めることにより、本発明のロールは、吸引ロールの穴パターンとの干渉を避けることができると共に、センサ上の位置を盲穴とする必要がない。
【００３１】
上述したことは、本発明を例証するものであって、本発明を限定する意味にとられるべきではない。本発明の例示的実施形態について記載してきたが、当業者には即座に明らかであるように、本発明の新規な教示事項及び利点から著しく逸脱することなく、該例示的実施形態において多くの改変が可能である。従って、かかる改変の全ては特許請求の範囲に規定された本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。本発明は、添付の特許請求の範囲により規定されており、同特許請求の範囲と同等のことはそこに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の吸引ロール及び検知システムの位置関係図である。
【図２】図１の吸引ロールの製造に際して形成されるシェル及び内側基層の位置関係斜視図である。
【図３】ドリルで刻み目が付けられつつある図２のシェル及び内側基層の位置関係斜視図である。
【図４】図３の内側基層に旋盤を使用して形成されつつある螺旋溝の位置関係斜視図である。
【図５】図１のロール用のセンサと取り付けられたケーブルの大きく拡大した位置関係図である。
【図６】図４に示したようにカバー基層に形成された螺旋溝内に位置決めされた図５のケーブル及びセンサの大きく拡大した位置関係図であって、センサは、図３に示した刻み入れ手順で形成された刻み円の１つを包囲するよう位置決めされている。
【図７Ａ】図５及び図６の内側基層、ケーブル及びセンサ上に施工されつつある外側基層の位置関係斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの外側基層上に施工されつつある表面原料層の位置関係斜視図である。
【図８】図７Ｂの表面原料層とドリルで穿孔されつつある図３及び図７Ａのシェル並びに内側及び外側基層の位置関係斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０ 吸引ロール（工業用ロール）
２２ シェル
２４ カバー
２６ 検知システム
２８ａ 導線
２８ｂ 導線
３０ センサ
３１ 内部開口
３２ プロセッサ
４２ａ 内側基層
４２ｂ 外側基層
７０ 表面材料層
８２ 貫通穴
θ 傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には工業用ロールに関し、特に、製紙用ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円筒形ロールは、多くの工業用途、特に製紙に関係する用途に用いられている。このようなロールは、過酷な環境において用いられるのが一般的であり、該環境において、高い動荷重及び高い温度や、侵襲性又は腐食性の化学薬品にさらされる可能性がある。一例として、典型的な製紙工場において、ロールは、繊維質の紙匹を処理ステーション間に搬送するだけでなく、プレス部及びカレンダーロールの場合、紙匹自体を処理して紙にするためにも使用されている。
【０００３】
抄紙機は、帯状体（例えばプレスフェルト）及び／又は紙匹から水分を引き出すために、該抄紙機内の種々の位置に置かれた１つ以上の吸引ロールを含むことができる。各吸引ロールは、樹脂カバーで覆われた金属製シェルから構成され、半径方向に貫通する複数の穴を有するのが典型的である。吸引圧力は、吸引ロールシェルの内部に配置されたサクションボックスにより発生する。水は、吸引されて半径方向の穴に入り、該穴が移動して吸引ゾーンを通過した後には、遠心力で穴から放出されるか、或いは適当な流体導管又は配管を介して吸引ロールシェルの内部から排出される。穴は、多数の列設された穴を一度に形成する多重ビットドリル（例えば、ドリルは一度に５０個の列設された穴を形成しうる）により格子状パターンに形成されるのが一般的である。大抵の格子状パターンにおいて、穴は、該穴の列及び行がロールの長手方向軸心に対して斜めの角度であるように配列されている。
【０００４】
紙匹が抄紙機を通り搬送されるときに、該紙匹が経過する圧力分布を理解することが非常に重要である。圧力の変化は、紙匹から排出される水の量に影響を与える可能性があり、これは最終的な紙匹湿分含有量、厚さ及びその他の特性に影響を及ぼす可能性がある。従って、吸引ロールにより加えられる圧力の大きさは、抄紙機により製造される紙の品質に影響を与えることになる。
【０００５】
吸引ロールの他の特性もまた重要である。例えば、ロールカバーが受けるマシン横断方向の応力及び歪みは、該ロールカバーの耐久性及び寸法安定性についての情報を提供することができる。また、ロールの温度分布は、カバーの潜在的問題領域の同定を容易にすることができる。
【０００６】
工業用ロールのカバー内に圧力及び／又は温度センサを入れることは既知である。例えば、モシェル（Moschel)他の特許文献１に記載されているらせん配列の繊維を有するロールは、該ロールの樹脂カバーに埋設された複数の圧力センサを含んでいる。しかしながら、上述した形式の吸引ロールは、従来のロールにない技術的な問題を提起している。例えば、吸引ロールの穴のパターンは、これら穴のいくつかが圧力センサの一部の上に重なるような十分な密度を有して設計されるのが一般的である。従来、センサ及びそれに付随する信号搬送体（例えば、ファイバー又はケーブル）は、樹脂カバーの施工前に金属シェルに取り付けられ、吸引穴は樹脂カバーの施工及び硬化後に穿孔されている。従って、従来の方法で樹脂カバーに穴を穿設する場合、相当の確率でセンサを損傷させ、信号搬送体を損傷させる可能性がある。また、樹脂カバーの硬化中に、樹脂材料がコアもしくはシェル上で僅かにずれることがあり、それに伴い信号搬送体やセンサの位置がずれる可能性がある。従って、樹脂カバーの下の信号搬送体及びセンサの位置を正確に設定することが常に可能であるとは限らず、また、コアもしくはシェルの位置ずれによりセンサや信号搬送体が穴の直下に移動する可能性がある。更に、通常、光ファイバは適切な特性を維持するために許容される最小曲げ半径が比較的大きい。従って、信号搬送体として光ファイバが採用される場合に、光ファイバを樹脂カバーの穴と穴との間に組み入れようとすれば、光ファイバ内の光の透過を困難にする結果を招くかも知れない。
【０００７】
吸引ロールにおけるセンサの使用についての解決策の１つは特許文献２に記載されており、これは、信号搬送体が吸引ロールの穿孔パターンの傾斜角度に沿った通路をトレースすることを提案している。この構造は、排水穴の穿孔中における搬送体に対する損傷を回避しつつ、外層カバーの施工前にロールカバーの基層に信号搬送体を設けることを可能にしている。しかしながら、幾つかの実例においてはセンサが相当に大きいので、該センサを排水穴間のスペース内に収められない可能性がある。このような場合、カバーにある穴パターンを維持するために、センサ上では貫通穴の代わりに盲穴を形成することがある。しかしながら、この解決策は全てのロールカバーについて必ずしも最適ではない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５,６９９,７２９号公報
【特許文献２】米国特許公開２００４−００５３７５８号公報
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、先行技術の吸引ロールにより提起された種々の課題の幾つかに対処することができる。本発明は、第１の形態として、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの前記外側表面を円周方向に被覆する樹脂カバーと、検知システムとを備える工業用ロールに向けられている。該検知システムは、前記樹脂カバーに埋設された複数のセンサと、該複数のセンサに動作可能に関連付けられ該複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、前記複数のセンサは、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して、該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されていると共に、該複数のセンサの少なくとも一部は開口を含んでいる。
【００１０】
幾つかの実施形態において、前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と大気との間に流体連通をもたらす複数の貫通穴を含んでいる。更なる実施形態において、前記センサは、前記樹脂カバーにある前記貫通穴が前記センサの開口に広がるように位置決めされている。他の実施形態において、前記開口は内部開口である。別の実施形態において、前記センサは圧電式センサである。
【００１１】
第２の形態として、本発明は、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの前記外側表面上に円周方向に覆い被さる樹脂カバーと、検知システムとを備えており、前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と大気との間に流体連通をもたらす複数の貫通穴を有している、工業用ロールに向けられている。前記検知システムは、前記樹脂カバーに接触すると共に、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数のセンサと、該複数のセンサに動作可能に関連付けられていて、該複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、前記複数のセンサの少なくとも一部は開口を含んでおり、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴の一部は前記複数のセンサのそれぞれの開口に広がっている。
【００１２】
第３の形態として、本発明は、外側表面及び内部空間を有する実質的に円筒形のシェルと、該シェルの前記外側表面上に円周方向に覆い被さる樹脂カバーと、検知システムとを備えており、前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と大気との間に流体連通をもたらす複数の貫通穴を有している、工業用ロールに向けられている。前記検知システムは、前記樹脂カバーに埋設されると共に、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数の圧電式センサと、該複数の圧電式センサに動作可能に関連付けられていて、該複数の圧電式センサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、前記複数の圧電式センサの少なくとも一部は内部開口を含んでおり、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴の一部は前記複数の圧電式センサのそれぞれの内部開口に広がっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は例示した実施形態に限定されるものではなく、これらの実施形態は、当業者に対して本発明を十分に且つ完全に開示することを意図している。各図面において、同様の符号は全体にわたり同様の要素に言及している。幾つかの構成要素の図面上における厚さ及び寸法は明瞭にするため誇張されることがある。
【００１４】
ここで使用されている全ての技術的及び科学的な用語は、特別に定義されていない限り、本発明が属する技術について通常の知識を有する者により普通に理解されるのと同じ意味を有している。ここで本発明の説明に使用されている専門用語は、特定の実施形態についてのみ説明するためではなく、また、本発明を限定することを意味しているものでもない。本発明の説明及び添付特許請求の範囲で使用されている、個数について限定していない用語は、文脈が明らかに別のことを示していない限り、単数及び複数の個数を含むと考えられる。ここで使用されている用語「及び／又は」は、１つ以上の関連した記載項目の組合せのいずれか１つ又は全てを含んでいる。また、ここで使用されている用語「取付け」、「接続」、「相互接続」、「接触」、「組合せ」、「装着」等は、別段の記載がなければ、要素間の直接的又は間接的な取付け又は接触を意味すると考えられる。
【００１５】
図面を参照すると、総括的に符号２０で表わされた吸引ロールが図１に例示されている。この吸引ロール２０は、中空の円筒形シェルもしくはコア２２（図２参照）と、該シェル２２を囲むカバー２４（一種以上の樹脂材料から形成されるのが典型的である）とを含んでいる。圧力、温度、湿度、又はその他重要な作動パラメータを検知するための検知システム２６は、１対の導線２８ａ，２８ｂと複数のセンサ３０とを含んでおり、それらの各々はカバー２４内に埋設されている。ここで使用する、センサがカバー内に「埋設」されているとは、センサがカバー内に完全に入っているか、或いはそれがシェルに設けられていると共にカバーにより完全に覆われていることを意味している。検知システム２６は、センサ３０により発生された信号を処理する処理ユニット、即ちプロセッサ３２も含んでいる。
【００１６】
シェル２２は、ステンレス鋼又は青銅のような耐食性金属材料から形成されるのが一般的である。サクションボックス（図示せず）は、シェル２２及びカバー２４にある穴を介して負の圧力（即ち、吸引）を付加するために、シェル２２の内部空間内に配置されるのが典型的である。一般に、シェル２２は、後にカバー２４にある貫通穴８２に一致される貫通穴を既に含んでいる。典型的なシェル及びサクションボックスの組合せはハッツンネン(Huttunen)に対する米国特許第６,３５８,３７０号公報に例示されかつ記載されており、その開示内容全体はここに組み込まれる。
【００１７】
カバー２４は、任意の形を取ることができると共に、当業者が吸引ロールで使用するのに適すると認める任意の樹脂及び／又は弾性材料から形成することができる。典型的な材料には、天然ゴムや、ネオプレン、スチレンブタジェン（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（即ち「ＣＳＰＥ」、商品名「ＨＹＰＡＬＯＮ」としても知られている）、ＥＤＰＭ（エチレン・プロピレンジエンモノマから形成されるエチレン―プロピレンターポリマーに与えられる名称である）、エポキシ、及びポリウレタンのような合成ゴムがある。多くの場合、カバー２４は多層から構成される。図２、図７Ａ及び図７Ｂは、内側基層４２ａ，外側基層４２ｂ及び表面原料層７０の施工を例示している。内側基層４２ａ，外側基層４２ｂ及び表面原料層７０の間の介在層、並びにシェル２２及び内側基層４２ａの間の接着層のような追加の層が含まれていてもよい。カバー２４はまた、補強・充填剤及び添加剤等も含んでいてよい。例示的な追加材料は、スティーヴンズ(Stephens)に対する米国特許第６,３２８,６８１号公報、ジョーンズ（Jones)に対する米国特許第６,３７５,６０２号公報及び米国特許公開２００４−００５３７５８号に記載されており、それらの各々の開示内容全体はここに組み込まれる。
【００１８】
カバー２４は、吸引ロールで慣用的に用いられている穴パターンのどれでもよく、製紙用フェルト及び／又は紙匹がロール２０の上を走行するとき、それに吸引力を作用させるのに適すると認められる穴パターン（貫通穴８２を含むと共に、盲穴も含んでいてよい）を有する。代表的には、これらの穴は、直径が約１.５２４〜６.３５ｍｍ(約０.０６０〜０.２５０インチ）であると共に、互いに約１.５２４〜９.５２５ｍｍ（約０.０６０〜０.３７５インチ）離間している。１つの例示的な穴パターンの基本繰返しユニット８６が図６に示されている。この繰返しユニット８６は、パターンの高さ即ち周方向広がり（この寸法は代表値で約１２.７〜３８.１ｍｍ(約０.５〜１.５インチ)である）を表わすフレーム８８と、パターンの幅即ち軸方向広がり（この寸法は代表値で約２５.４〜７６.２ｍｍ(約１.０〜３.０インチ)である）を表わすドリル間隔９０とにより規定することができる。従来のように、穴８２の列は、ロール２０の長手方向軸心に垂直な面に対して傾斜角θ（代表的には約５〜２０度である）を規定している。
【００１９】
次に図５及び図６を参照すると、センサ３０は、対象となっている作動パラメータ（例えば、応力、歪み、圧力又は温度）を検出するのに適当であるとこの技術に習熟した者により認められる任意の形態を取ることができる。典型的な圧力センサには、圧電式センサ（特に、ジルコン酸チタン酸鉛(ＰＺＴ)、水晶、合成水晶、トルマリン、オルト燐酸ガリウム、ＣＧＧ(Ｃａ3Ｇａ2ＧｅＯ14)、ニオブ酸リチウム、リチウムタンタライト、ロッシェル塩、硫酸タリウム−水和物のような圧電セラミックから形成される圧電式センサ）、力抵抗センサ（force-resistive sensor）、薄膜センサ（membrane sensor）等がある。特に、各センサ３０は、カバー２４にある関連の穴８２よりも大きく作られた内部開口３１を含んでいる。該開口３１の代表的な寸法は、約２.０３２〜１２.７ｍｍ(約０.０８０〜０.５インチ)である。センサ３０の外側寸法は、センサ３０が周囲にある貫通穴８２のどれにも重ならないように選択されており、センサ３０の代表的な寸法は、約３１.７５〜７.６２ｍｍ(約０.１２５〜０.３００インチ)である。例示した実施形態において、センサ３０は環状であるから、内部開口３１は円形である。しかしながら、他の形状のセンサ及び／又は開口もまた適していると考えられる。例えば、センサ３０自体は、正方形、矩形、三角形、楕円形、六角形、八角形等とすることができ、開口もこれらの形状のいずれかとすることができる。開口３１がセンサ３０の内側にある（即ち、開口３１が閉じた外周を有する）代わりに、開口３１の一部が開放されていてもよく、従って、センサ３０はＵ形もしくはＣ形でよい。センサ３０は、該センサが円周方向に互いにほぼ等間隔であるように、ロール２０の周囲に分布している。
【００２０】
図５を再び参照すると、検知システム２６の導線２８ａ，２８ｂは、吸引ロールにおける電気信号の通過に適すると当業者により認められる任意の信号搬送部材とすることができる。例示した実施形態において、導線２８ａは、例示したセンサ３０の側方縁部に接してその上方を通り、導線２８ｂは、センサ３０の正反対の側方縁部に接してその下方を通っている。この配列は他の各センサ３０でも採り入れられている。代案として、導線はセンサの同一表面上に配置されてもよい。別の代案として、西暦２００４年１０月２９日に出願された同時係属の米国特許願第１０/９７７,９４８号明細書「ロールカバー内のワイヤレスセンサ」に記載されたようなワイヤレスシステムを採用してもよい。
【００２１】
図１を再び参照すると、プロセッサ３２は、典型的にはパーソナルコンピュータ又は類似のデータ変換装置であり、例えば、センサ３０と動作可能に連係して該センサ３０からの信号を処理し、有効かつ容易に分かる情報とすることができる製紙工場内の個別制御システムである。好ましいのは、ＲＦ信号方式のようなワイヤレス通信モードを使用してセンサ３０から集めたデータをプロセッサ３２に伝達することである。その他の代替形態には、信号がセンサ３０からプロセッサ３２に伝達されるのを可能にするスリップリングコネクタがある。適当な処理ユニットの例は、ムーア（Moore）に対する米国特許第５,５６２,０２７号、グスタフソン(Gustafson)に対する米国特許第６,７５２,９０８号及び上述した米国特許願第１０/９７７,９４８号各明細書において論じられており、それらの開示内容全体はここに組み込まれる。
【００２２】
吸引ロール２０は、図２〜図９に示された以下に述べる方法で製造することができる。この方法では、先ず、シェル２２がカバー２４の一部分（例えば内側基層４２ａ）で被覆される。図２から分かるように、内側基層４２ａは押出ノズル４０を用いて施工することができるが、該内側基層４２ａは、この技術に習熟した者が既知の他の技術により施工してもよい。吸引ロールについて典型的には、内側基層４２ａはゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている。また、この技術に習熟した者により理解されるように、図３〜図６に例示した以下に記載の諸ステップは内側基層４２ａに対して行なわれるものとして記載されているが、カバー２４の他の内層（例えば、外側基層４２ｂ又は連結層）もまた導線２８ａ，２８ｂ及びセンサ３０に対する下側表面としての機能を果しうる。
【００２３】
図３を参照すると、カバー２４の内側基層４２ａは、例えば多重ビットドリル４６を使用して、ロール２０に最終的に形成される穴８２の所望パターンに対応する下穴４４（score mark）を設けるか或いは別の手段でマークされる。該下穴４４は、穴が最終的に形成される個所を指示するために目視できる深さとすべきであるが、それよりも深くする必要はない。
【００２４】
次に図４を参照すると、ここに例示した旋盤５２のような切削装置を使用して、一対の連続螺旋溝５０ａ，５０ｂが内側基層４２ａに形成される。該螺旋溝５０ａ，５０ｂは、約０.２５４ｍｍ（約０.０１０インチ）の深さで下穴４４の間に形成され（螺旋溝はその中に導線２８ａ，２８ｂを保持しておくのに十分な深さとすべきである）、基層４２の周りを１回転以上するべきである。一部の実施形態において、螺旋溝５０ａ，５０ｂは、貫通穴８２により規定される角度θで形成されると共に、穴の列と列との間に配設される。大抵の実施形態において、角度θは、螺旋溝５０ａ，５０ｂが内側基層４２ａを複数回囲むように選択されており、例えば、６１０ｃｍ（２４０インチ）の長さ、９１.４ｃｍ（３６インチ）の直径及び１０°の角度θを有するロールの場合、螺旋溝５０ａ，５０ｂは端から端までロール２０を１２回取り巻いている。
【００２５】
次に図５を参照すると、螺旋溝５０ａ，５０ｂが内側基層４２ａに形成された後、検知システム２６の導線２８ａ，２８ｂ及びセンサ３０が取り付けられる。導線２８ａ，２８ｂは、センサ３０を所望部位の直ぐ近くに位置させて、それぞれの螺旋溝５０ａ，５０ｂ内に螺旋状に巻き付けられている。導線２８ａ，２８ｂは、螺旋溝５０ａ，５０ｂ内に保持され、そのため側方への移動を阻止されている。
【００２６】
センサ３０を、一旦所定位置に位置決めした後、該センサを該所定位置に付着させることができる。付着は、この技術に習熟した者に既知の任意の技術により行なうことができ、技術の一例は接着結合である。
【００２７】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、センサ３０及び導線２８ａ，２８ｂを一旦位置決めして内側基層４２ａに取り付けた後、カバー２４の残りが施工される。図７Ａは、外側基層４２ｂの施工を例示しており、図７Ｂは、表面原料層７０の施工を例示している。これらの層は、いずれも押出ノズル７２を使用して施工されるものとして示されている。当業者は、表面原料層７０の施工を、かかる施工に適すると認められる任意の技術により行ないうることが分かるであろう。代表的な吸引ロールにおいて、外側基層４２ｂはゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成され、表面原料層７０はゴム又はポリウレタンから形成されている。上述したように、本発明は、基層及び表面原料層のみを含むカバーを有するロールばかりでなく、追加の中間層を備えたカバーを有するロールを含むことを想定している。表面原料層７０の施工の後に硬化が続き、その技術は、当業者に既知でありここで詳細に説明する必要はない。
【００２８】
図８を参照すると、表面原料層７０の硬化後、貫通穴８２及び盲穴がカバー２４に形成され、その際、貫通穴８２が未だシェル２２に形成されていない場合にも、同様に形成される。貫通穴８２は、当業者に既知のどの技術でも形成することができるが、好ましくは、多重ビットドリル８０（代表的なドリルはイタリヤ国ポルデノーネのサフォップ(Safop, Pordenone, Italy)から入手しうるドリルマチィック(DRILLMATIC)）を使用して形成される。図６から分かるように、センサ３０に関連した貫通穴８２の各々は、センサ３０にある開口３１に広がっている。即ち、かかる貫通穴８２の各々は、関連センサ３０の開口３１に広がる通路を規定している。
【００２９】
穴のパターンは、導線２８ａ，２８ｂ（及び同様に螺旋溝５０ａ，５０ｂ）がたどることができる通路を規定しうるので、一部のロールでは、センサ３０の慣行的な配置（即ち、単一螺旋になって、軸方向及び円周方向に等しい間隔で配置される）は可能ではない場合がある。そのため、どの軸方向及び円周方向位置が特定ロールに使用可能であるのか決めなければならない。センサの位置決めに影響を与えうる変数には、ロールの大きさ（長さ、直径及び／又は周囲長）、及び穴のパターンにより規定される角度θがある。特に、これら変数間の関係は、上述した米国特許公報第２００４００５３７５８号において論じられている態様で記載されることができ、その開示内容全体はここに組み込まれる。
【００３０】
上述したセンサの実施形態は吸引ロールにより提示される問題点の幾つかに対処しうることが分かる。貫通穴が貫いて延びることができる開口をセンサに含めることにより、本発明のロールは、吸引ロールの穴パターンとの干渉を避けることができると共に、センサ上の位置を盲穴とする必要がない。
【００３１】
上述したことは、本発明を例証するものであって、本発明を限定する意味にとられるべきではない。本発明の例示的実施形態について記載してきたが、当業者には即座に明らかであるように、本発明の新規な教示事項及び利点から著しく逸脱することなく、該例示的実施形態において多くの改変が可能である。従って、かかる改変の全ては特許請求の範囲に規定された本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。本発明は、添付の特許請求の範囲により規定されており、同特許請求の範囲と同等のことはそこに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の吸引ロール及び検知システムの位置関係図である。
【図２】図１の吸引ロールの製造に際して形成されるシェル及び内側基層の位置関係斜視図である。
【図３】ドリルで刻み目が付けられつつある図２のシェル及び内側基層の位置関係斜視図である。
【図４】図３の内側基層に旋盤を使用して形成されつつある螺旋溝の位置関係斜視図である。
【図５】図１のロール用のセンサと取り付けられたケーブルの大きく拡大した位置関係図である。
【図６】図４に示したようにカバー基層に形成された螺旋溝内に位置決めされた図５のケーブル及びセンサの大きく拡大した位置関係図であって、センサは、図３に示した刻み入れ手順で形成された刻み円の１つを包囲するよう位置決めされている。
【図７Ａ】図５及び図６の内側基層、ケーブル及びセンサ上に施工されつつある外側基層の位置関係斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの外側基層上に施工されつつある表面原料層の位置関係斜視図である。
【図８】図７Ｂの表面原料層とドリルで穿孔されつつある図３及び図７Ａのシェル並びに内側及び外側基層の位置関係斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０ 吸引ロール（工業用ロール）
２２ シェル
２４ カバー
２６ 検知システム
２８ａ 導線
２８ｂ 導線
３０ センサ
３１ 内部開口
３２ プロセッサ
４２ａ 内側基層
４２ｂ 外側基層
７０ 表面材料層
８２ 貫通穴
θ 傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面及び内部空間を有する円筒形のシェルと、
前記シェルの前記外側表面を周方向に被覆する樹脂カバーと、
検知システムと、を備えた工業用ロールであって、
前記検知システムは、前記樹脂カバーに埋設された複数のセンサと、前記複数のセンサに動作可能に関連付けられ、前記複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、
前記複数のセンサは、前記ロールの作動パラメータを検知して、該作動パラメータに関連した信号を発生するよう構成され、
前記複数のセンサの少なくとも１つが開口を備えている、工業用ロール。
【請求項２】
前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を備えている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項３】
前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴のうち少なくとも１つが、前記センサの開口の位置に配置されている、請求項２に記載の工業用ロール。
【請求項４】
前記開口は、その外周が閉じた内部開口である、請求項３に記載の工業用ロール。
【請求項５】
前記センサは平面形状が円形である、請求項４に記載の工業用ロール。
【請求項６】
前記センサは圧電材料から形成されている、請求項５に記載の工業用ロール。
【請求項７】
前記検知システムは、前記複数のセンサの各々と接続する２本の導線を更に備えている、請求項６に記載の工業用ロール。
【請求項８】
前記２本の導線のうちの一方は、前記複数のセンサの１つの上面に接触しており、他方は、同センサの下面に接触している、請求項７に記載の工業用ロール。
【請求項９】
前記圧電材料は圧電セラミックである、請求項６に記載の工業用ロール。
【請求項１０】
前記センサは圧力を検知するように構成されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項１１】
前記樹脂カバーは、前記シェルの表面を円周方向に被覆する基層と、該基層の表面を円周方向に被覆する表面原料層とを備え、前記複数のセンサは、前記基層に埋設されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項１２】
前記基層は内側基層と外側基層とを備え、前記複数のセンサは、前記内側基層と前記外側基層との層間に配置されている、請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１３】
前記基層はゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている、請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１４】
前記表面原料層は、ゴム及びポリウレタンからなるグループから選択された材料で形成されている、請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１５】
外側表面及び内部空間を有する円筒形のシェルと、
前記シェルの前記外側表面を周方向に被覆する樹脂カバーと、
検知システムと、を備えた工業用ロールであって、
前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を有しており、
前記検知システムは、
前記樹脂カバーに接触すると共に、前記ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数のセンサと、
前記複数のセンサに動作可能に関連付けられ、前記複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサと、を備えており、
前記複数のセンサのうちのいくつかが開口を備え、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴のうちのいくつかが、前記いくつかのセンサのそれぞれの開口の位置に配置されている、工業用ロール。
【請求項１６】
前記複数のセンサは、前記樹脂カバーに埋設されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項１７】
前記開口は、その外周が閉じた内部開口である、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項１８】
前記センサは、平面形状が円形である、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項１９】
前記センサは、圧電材料から形成されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項２０】
前記検知システムは、前記複数のセンサの各々と接続する２本の導線を更に備えている、請求項１９に記載の工業用ロール。
【請求項２１】
前記２本の導線のうちの一方は、前記複数のセンサの１つの上面に接触しており、他方は、同センサの下面に接触している、請求項２０に記載の工業用ロール。
【請求項２２】
前記圧電材料は圧電セラミックである、請求項１９に記載の工業用ロール。
【請求項２３】
前記センサは圧力を検知するように構成されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項２４】
前記樹脂カバーは、前記シェルの表面を円周方向に被覆する基層と、該基層の表面を円周方向に被覆する表面原料層とを備え、前記複数のセンサは、前記基層に埋設されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項２５】
前記基層は内側基層と外側基層とを備え、前記複数のセンサは、前記内側基層と前記外側基層との層間に配置されている、請求項２４に記載の工業用ロール。
【請求項２６】
前記基層はゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている、請求項２４に記載の工業用ロール。
【請求項２７】
前記表面原料層は、ゴム及びポリウレタンからなるグループから選択された材料で形成されている、請求項２４に記載の工業用ロール。
【請求項２８】
外側表面及び内部空間を有する円筒形のシェルと、
前記シェルの前記外側表面を周方向に被覆する樹脂カバーと、
検知システムと、を備えた工業用ロールであって、
前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を有しており、
前記検知システムは、
前記樹脂カバーに埋設されると共に、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数の圧電式センサと、
前記複数の圧電式センサに動作可能に関連付けられ、前記複数の圧電式センサにより発生された信号を処理するプロセッサと、を備えており、
前記複数の圧電式センサのいくつかが内部開口を備え、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴のいくつかが前記複数の圧電式センサのそれぞれの内部開口の位置に配置されている、工業用ロール。
【請求項２９】
前記圧電式センサは平面形状が円形である、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３０】
前記検知システムは、前記複数のセンサの各々と接続する２本の導線を更に備えている、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３１】
前記２本の導線のうちの一方は、前記複数の圧電式センサの１つの上面に接触しており、他方は、同センサの下面に接触している、請求項３０に記載の工業用ロール。
【請求項３２】
圧電材料は圧電セラミックである、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３３】
前記樹脂カバーは、前記シェルの表面を円周方向に被覆する基層と、該基層の表面を円周方向に被覆する表面原料層とを備え、前記複数の圧電式センサは、前記基層に埋設されている、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３４】
前記基層は内側基層と外側基層とを備え、前記複数の圧電式センサは、前記内側基層と前記外側基層との層間に配置されている、請求項３３に記載の工業用ロール。
【請求項３５】
前記基層はゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている、請求項３３に記載の工業用ロール。
【請求項３６】
前記表面原料層は、ゴム及びポリウレタンからなるグループから選択された材料で形成されている、請求項３３に記載の工業用ロール。
【請求項３７】
作動パラメータを検出可能な工業用吸引ロールの製造方法であって、
外側表面と内部空間とを有する円筒形をなし、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を有するシェルを用意するステップと、
前記シェルの前記外側表面を円周方向に被覆する樹脂カバーの基層を施工するステップと、
前記吸引ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数のセンサを前記基層に埋設するステップと、
前記基層を円周方向に被覆する前記樹脂カバーの表面原料層を施工するステップと、
前記シェルの前記内部空間が外部と連通するように、前記樹脂カバーに、前記シェルの前記貫通穴と連通する貫通穴を形成するステップとを含み、
前記樹脂カバーの前記貫通穴の少なくともいくつかは、前記センサのそれぞれの開口の位置に配置されている、方法。
【請求項３８】
前記基層を施工するステップは、前記シェルの上に内側基層を付着するステップと、前記内側基層の上に外側基層を付着するステップとをさらに含み、前記センサを埋設するステップは、前記外側基層の付着前に前記内側基層に前記センサを取り付けるステップである、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記センサは圧電式センサである、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記センサの前記開口は、その外周が閉じた内部開口である、請求項３７に記載の方法。
【請求項１】
外側表面及び内部空間を有する円筒形のシェルと、
前記シェルの前記外側表面を周方向に被覆する樹脂カバーと、
検知システムと、を備えた工業用ロールであって、
前記検知システムは、前記樹脂カバーに埋設された複数のセンサと、前記複数のセンサに動作可能に関連付けられ、前記複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサとを備えており、
前記複数のセンサは、前記ロールの作動パラメータを検知して、該作動パラメータに関連した信号を発生するよう構成され、
前記複数のセンサの少なくとも１つが開口を備えている、工業用ロール。
【請求項２】
前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を備えている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項３】
前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴のうち少なくとも１つが、前記センサの開口の位置に配置されている、請求項２に記載の工業用ロール。
【請求項４】
前記開口は、その外周が閉じた内部開口である、請求項３に記載の工業用ロール。
【請求項５】
前記センサは平面形状が円形である、請求項４に記載の工業用ロール。
【請求項６】
前記センサは圧電材料から形成されている、請求項５に記載の工業用ロール。
【請求項７】
前記検知システムは、前記複数のセンサの各々と接続する２本の導線を更に備えている、請求項６に記載の工業用ロール。
【請求項８】
前記２本の導線のうちの一方は、前記複数のセンサの１つの上面に接触しており、他方は、同センサの下面に接触している、請求項７に記載の工業用ロール。
【請求項９】
前記圧電材料は圧電セラミックである、請求項６に記載の工業用ロール。
【請求項１０】
前記センサは圧力を検知するように構成されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項１１】
前記樹脂カバーは、前記シェルの表面を円周方向に被覆する基層と、該基層の表面を円周方向に被覆する表面原料層とを備え、前記複数のセンサは、前記基層に埋設されている、請求項１に記載の工業用ロール。
【請求項１２】
前記基層は内側基層と外側基層とを備え、前記複数のセンサは、前記内側基層と前記外側基層との層間に配置されている、請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１３】
前記基層はゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている、請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１４】
前記表面原料層は、ゴム及びポリウレタンからなるグループから選択された材料で形成されている、請求項１１に記載の工業用ロール。
【請求項１５】
外側表面及び内部空間を有する円筒形のシェルと、
前記シェルの前記外側表面を周方向に被覆する樹脂カバーと、
検知システムと、を備えた工業用ロールであって、
前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を有しており、
前記検知システムは、
前記樹脂カバーに接触すると共に、前記ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数のセンサと、
前記複数のセンサに動作可能に関連付けられ、前記複数のセンサにより発生された信号を処理するプロセッサと、を備えており、
前記複数のセンサのうちのいくつかが開口を備え、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴のうちのいくつかが、前記いくつかのセンサのそれぞれの開口の位置に配置されている、工業用ロール。
【請求項１６】
前記複数のセンサは、前記樹脂カバーに埋設されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項１７】
前記開口は、その外周が閉じた内部開口である、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項１８】
前記センサは、平面形状が円形である、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項１９】
前記センサは、圧電材料から形成されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項２０】
前記検知システムは、前記複数のセンサの各々と接続する２本の導線を更に備えている、請求項１９に記載の工業用ロール。
【請求項２１】
前記２本の導線のうちの一方は、前記複数のセンサの１つの上面に接触しており、他方は、同センサの下面に接触している、請求項２０に記載の工業用ロール。
【請求項２２】
前記圧電材料は圧電セラミックである、請求項１９に記載の工業用ロール。
【請求項２３】
前記センサは圧力を検知するように構成されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項２４】
前記樹脂カバーは、前記シェルの表面を円周方向に被覆する基層と、該基層の表面を円周方向に被覆する表面原料層とを備え、前記複数のセンサは、前記基層に埋設されている、請求項１５に記載の工業用ロール。
【請求項２５】
前記基層は内側基層と外側基層とを備え、前記複数のセンサは、前記内側基層と前記外側基層との層間に配置されている、請求項２４に記載の工業用ロール。
【請求項２６】
前記基層はゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている、請求項２４に記載の工業用ロール。
【請求項２７】
前記表面原料層は、ゴム及びポリウレタンからなるグループから選択された材料で形成されている、請求項２４に記載の工業用ロール。
【請求項２８】
外側表面及び内部空間を有する円筒形のシェルと、
前記シェルの前記外側表面を周方向に被覆する樹脂カバーと、
検知システムと、を備えた工業用ロールであって、
前記シェル及び前記樹脂カバーは、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を有しており、
前記検知システムは、
前記樹脂カバーに埋設されると共に、前記工業用ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数の圧電式センサと、
前記複数の圧電式センサに動作可能に関連付けられ、前記複数の圧電式センサにより発生された信号を処理するプロセッサと、を備えており、
前記複数の圧電式センサのいくつかが内部開口を備え、前記樹脂カバーの前記複数の貫通穴のいくつかが前記複数の圧電式センサのそれぞれの内部開口の位置に配置されている、工業用ロール。
【請求項２９】
前記圧電式センサは平面形状が円形である、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３０】
前記検知システムは、前記複数のセンサの各々と接続する２本の導線を更に備えている、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３１】
前記２本の導線のうちの一方は、前記複数の圧電式センサの１つの上面に接触しており、他方は、同センサの下面に接触している、請求項３０に記載の工業用ロール。
【請求項３２】
圧電材料は圧電セラミックである、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３３】
前記樹脂カバーは、前記シェルの表面を円周方向に被覆する基層と、該基層の表面を円周方向に被覆する表面原料層とを備え、前記複数の圧電式センサは、前記基層に埋設されている、請求項２８に記載の工業用ロール。
【請求項３４】
前記基層は内側基層と外側基層とを備え、前記複数の圧電式センサは、前記内側基層と前記外側基層との層間に配置されている、請求項３３に記載の工業用ロール。
【請求項３５】
前記基層はゴム又はエポキシを基剤とした複合材料から形成されている、請求項３３に記載の工業用ロール。
【請求項３６】
前記表面原料層は、ゴム及びポリウレタンからなるグループから選択された材料で形成されている、請求項３３に記載の工業用ロール。
【請求項３７】
作動パラメータを検出可能な工業用吸引ロールの製造方法であって、
外側表面と内部空間とを有する円筒形をなし、前記内部空間と外部とを連通させる複数の貫通穴を有するシェルを用意するステップと、
前記シェルの前記外側表面を円周方向に被覆する樹脂カバーの基層を施工するステップと、
前記吸引ロールの作動パラメータを検知して該作動パラメータに関係した信号を発生するよう構成されている複数のセンサを前記基層に埋設するステップと、
前記基層を円周方向に被覆する前記樹脂カバーの表面原料層を施工するステップと、
前記シェルの前記内部空間が外部と連通するように、前記樹脂カバーに、前記シェルの前記貫通穴と連通する貫通穴を形成するステップとを含み、
前記樹脂カバーの前記貫通穴の少なくともいくつかは、前記センサのそれぞれの開口の位置に配置されている、方法。
【請求項３８】
前記基層を施工するステップは、前記シェルの上に内側基層を付着するステップと、前記内側基層の上に外側基層を付着するステップとをさらに含み、前記センサを埋設するステップは、前記外側基層の付着前に前記内側基層に前記センサを取り付けるステップである、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記センサは圧電式センサである、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記センサの前記開口は、その外周が閉じた内部開口である、請求項３７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３１２８０８（Ｐ２００６−３１２８０８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２８３３３（Ｐ２００６−１２８３３３）
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（５０６１５２９３３）ストウ・ウッドワード，リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（５０６１５２９３３）ストウ・ウッドワード，リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (3)
【Ｆターム（参考）】
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