JP2014201400A - ガイドロール及びウェブ搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みが薄くて滑り易いウェブを折れジワを発生させることなく搬送できるガイドロール及びそのガイドロールを備えたウェブ搬送装置を提供する。【解決手段】ガイドロール５の外周面５２ａには、回転軸心方向中央を境として螺旋状に対称に延びる螺旋帯５４ａが設けられ、螺旋帯５４ａは、回転軸心方向中央から回転方向に行くにつれて次第に回転軸心方向外側に位置している。螺旋帯５４ａは、外周面５２ａの螺旋帯５４ａを除く箇所より摩擦抵抗が高く、ウェブＷに回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域Ｚを有している。接触領域Ｚの隣り合う接触領域Ｚのうち、回転軸心方向内側に位置する内側接触領域Ｚ１における回転軸心方向外端と、回転軸心方向外側に位置する外側接触領域Ｚ２における回転軸心方向内端とが回転軸心方向に離間している。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェブの搬送を回転動作により案内するガイドロール及びそのガイドロールを備えたウェブ搬送装置に関する。

従来より、例えば、巻取装置等には、ウェブの連続搬送を回転動作により案内する複数のガイドロールが設けられている。上記ガイドロールの外周面のウェブ接触領域において、ウェブの搬送中にウェブが回転軸心方向に波状となるように撓んで臨界座屈荷重に達してしまうと折れジワが発生するので、上記ガイドロールには、ウェブに折れジワが発生しないように様々な工夫が凝らされている。

例えば、特許文献１に開示されているガイドロール外周面には、ロール周方向に延びる環状部が回転軸心方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。上記環状部は、当該環状部を除く箇所より摩擦抵抗が高く、環状部の表面は、当該環状部を除く箇所と面一になっている。

そして、上記各環状部は、ウェブに対して回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域を有していて、上記ガイドロールが回転すると、上記各接触領域の摩擦抵抗により上記ウェブに回転軸心方向外側に向く曲げモーメントが発生し、ウェブを回転軸心方向外側に引き伸ばすようにしている。

しかし、特許文献１では、上記各接触領域のウェブ搬送方向下流側では、ウェブに対する曲げモーメントが回転軸心方向外側に向けて発生するものの、上記各接触領域のウェブ搬送方向上流側では、ウェブに対する曲げモーメントが回転軸心方向内側に向けて発生するので、外乱等の影響により回転軸心方向内側に向けて発生する曲げモーメントが大きくなると搬送中のウェブが不意に回転軸心方向に波状に撓んでしまうおそれがある。

また、特許文献１では、ガイドロールが回転しても、各環状部が回転軸心方向の常に同じ位置であるので、ウェブに対して曲げモーメントを加える箇所が変化せず、曲げモーメントが加わらない箇所でシワが発生するおそれがあった。

これらの問題に対応するために、ウェブをさらに回転軸心方向外側に引き伸ばすことが考えられ、例えば、特許文献２に開示されているガイドロールの外周面には、回転軸心方向中央を境として螺旋状に対称に延びる凹条溝が形成され、該凹条溝は、回転軸心方向中央から回転方向に行くにつれて次第に回転軸心方向外側に位置している。上記凹条溝には、ゴム材料が充填され、当該ゴム材料が螺旋帯を構成するようになっている。該螺旋帯は、当該螺旋帯を除く箇所より摩擦抵抗が高く、螺旋帯の表面は、当該螺旋帯を除く箇所と面一となっている。

そして、上記螺旋帯は、ウェブに対して回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域を有しており、上記ガイドロールが回転すると、断続的な接触領域が回転軸心方向中央から外側に次第に移動することで摩擦抵抗により搬送中のウェブを回転軸心方向外側に引き伸ばすようにしている。

特開平８−２０８０８８号公報（００２５〜００３７欄、図２，３） 特開平５−１２４７６１号公報（段落００１５〜００２９欄、図２〜４）

ところで、近年、巻取装置等では、厚みが１０μｍ以下の薄くて滑り易いウェブを搬送する要求が高まってきている。このようなウェブは、温度変化等の外乱の影響を受けて回転軸心方向に撓み易く、単に特許文献２の如きガイドロールの外周面に摩擦抵抗の高い螺旋帯を設けるだけでは、折れジワの発生を完全に防止するのが困難であった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚みが薄くて滑り易いウェブを折れジワを発生させることなく搬送できるガイドロール及びそのガイドロールを備えたウェブ搬送装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、ガイドロール外周面に摩擦抵抗の高い螺旋帯を設けるとともに、ガイドロール外周面のウェブ接触領域における螺旋帯の配置に工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、連続して搬送されるウェブを回転動作により案内するガイドロールを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、回転軸心方向中央を境として螺旋状に対称に延び、回転軸心方向中央から回転方向に行くにつれて次第に回転軸心方向外側に位置する螺旋帯が外周面に設けられ、該螺旋帯は、当該螺旋帯を除く箇所より摩擦抵抗が高くなっており、且つ、上記ウェブに回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域を有し、これら接触領域の隣り合う接触領域のうち、回転軸心方向内側に位置する内側接触領域における回転軸心方向外端と、回転軸心方向外側に位置する外側接触領域における回転軸心方向内端とが回転軸心方向に離間していることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記螺旋帯の幅は、回転軸心方向中央から外側に行くにつれて次第に広くなっていることを特徴とする。

第３の発明では、ウェブ搬送装置が、上記ウェブを回転動作により巻き取る巻取軸と、該巻取軸のウェブ搬送方向上流側に接近配置され、上記巻取軸に巻き取られる直前のウェブを案内する請求項１又は２に記載のガイドロールとを備えていることを特徴とする。

第１の発明では、ウェブに接触する螺旋帯の隣り合う内側接触領域と外側接触領域との間において、ウェブに対する摩擦抵抗の低い部分が確実に設けられるので、ウェブに対して回転軸心方向外側に向く曲げモーメントが顕著に発生する。したがって、搬送中のウェブに対して回転軸心方向外側に加わる力を大きくすることができる。また、もし仮にウェブの搬送中にウェブが回転軸心方向に撓んでしまい、螺旋帯のウェブに対して断続的に接触する接触領域によって上記ウェブの撓んだ部分に回転軸心方向外側に向く力が加わったとしても、上記ウェブの撓んだ部分は、撓みが発生した位置に最も近い上記摩擦抵抗の低い部分において回転軸心方向に引き伸ばされる。したがって、上記ウェブの撓んだ部分に回転軸心方向外側に向く力がガイドロールの回転軸心方向端部まで連続的に加わることによりウェブが臨界座屈荷重に達してしまうといったことを回避し易く、折れジワの発生を確実に防止することができる。

第２の発明では、螺旋帯の回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域が回転軸心方向外側に行くにつれて次第に広くなるので、螺旋帯によってウェブを回転軸心方向外側に引き伸ばす力が回転軸心方向中央部より回転軸心方向端部の方が大きくなる。また、ガイドロールが回転すると、上記螺旋帯の回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する各接触領域が回転軸心方向中央から回転軸心方向端部に向かって次第に移動していくので、各接触領域で発生する曲げモーメントが回転軸心方向外側に行くにつれて次第に大きくなる。したがって、外乱等によって不意にウェブに対して回転軸心方向内側に力に向かう力が加わっても、ウェブに対する曲げモーメントが第１の発明に比べて回転軸心方向内側向きに反転し難く、折れジワの発生を確実に防止することができる。

第３の発明では、ウェブに折れジワが発生していない状態でウェブを巻取軸で巻き取るので、巻取軸によるウェブの巻取不良を防ぐことができる。

本発明の実施形態１に係るウェブ搬送装置の概略正面図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ−Ｂ線における断面図である。 実施形態２の図２相当図である。 ウェブに加わる曲げモーメントの大きさを計測する計測装置の概略正面図である。 本発明の実施形態１，２に係るガイドロールを用いて図５の装置で実験した結果を示すデータである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るウェブ搬送装置１を示す。該ウェブ搬送装置１は、図示しない印刷機で印刷が施された厚みが１０μｍ以下の薄くて柔らかい長尺状のプラスチックフィルムからなるウェブＷをロール状に巻き取るものである。

上記ウェブ搬送装置１は、正面視で略三角形状をなす装置本体１０と、水平方向に延びる回転軸２ｃにより上記装置本体１０に回転可能に軸支された回転体２とを備え、該回転体２は、水平方向に所定の間隔をあけて対向配置されている。

上記両回転体２は、回転中心を挟んで１８０°反対方向に延びるアーム部２ａ、２ｂを備え、両アーム部２ａの先端間及び両アーム部２ｂの先端間には、それぞれ回転軸心が水平方向に向く巻取軸２１が回転可能に軸支されている。

上記両アーム部２ａの先端間に軸支された巻取軸２１のウェブＷ搬送方向上流側には、ガイドロール５が接近配置され、該ガイドロール５は、上記巻取軸２１に巻き取られる直前のウェブＷを回転動作により案内するようになっている。

そして、上記巻取中の巻取軸２１がウェブＷをロール状に所定量巻き取ると、図示しない切断カッターによりウェブＷを切断して上記両アーム部２ａの先端間に軸支された巻取軸２１の巻き取りを終了するとともに、上記両アーム部２ｂの先端間に軸支された未巻取の巻取軸２１でウェブＷを巻き取り始めるようになっている。

また、ウェブＷの巻き取りを終了した巻取軸２１を回転体２から取り外した後、当該回転体２を回転させてアーム部２ａとアーム部２ｂとの位置を変えるようになっている。

上記ガイドロール５は、図２及び図３に示すように、炭素繊維強化プラスチックからなる円筒状のロール本体５１を備え、該ロール本体５１の外周には、ゴム材料で形成された表皮層５２が形成されている。

該表皮層５２には、回転軸心方向中央を境として螺旋状に対称に延びる凹条溝５３が複数形成され、該各凹条溝５３は、回転軸心方向中央から回転方向に行くにつれて次第に回転軸心方向外側に位置している。

上記凹条溝５３には、ゴム材料が充填され、当該ゴム材料は螺旋帯５４ａを構成している。

上記螺旋帯５４ａは、ガイドロール５において外周面５２ａの上記螺旋帯５４ａを除く箇所より摩擦抵抗が高く、螺旋帯５４ａの表面は、上記外周面５２ａの上記螺旋帯５４ａを除く箇所と面一となっている。

そして、上記螺旋帯５４ａは、上記外周面５２ａのウェブ接触領域Ｘ１において、回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域Ｚを有し、これら接触領域Ｚの隣り合う接触領域Ｚのうち、回転軸心方向内側に位置する内側接触領域Ｚ１における回転軸心方向外端と、回転軸心方向外側に位置する外側接触領域Ｚ２における回転軸心方向内端とが回転軸心方向に離間している。

すなわち、上記外周面５２ａのウェブ接触領域Ｘ１において、内側接触領域Ｚ１と外側接触領域Ｚ２との間には、ロール回転方向に見て重複しない非重複部Ｘ２が設けられている。

尚、図２では、隣り合う接触領域Ｚの一例の内側接触領域Ｚ１と外側接触領域Ｚ２とを示している。

また、上記条件を満たすガイドロール５の一例として、回転軸心方向の長さＬ＝１２００ｍｍ、外径Ｄ＝１１９ｍｍ、螺旋帯５４ａの捻れ角θ_１＝３０°、螺旋帯５４ａの幅Ｈ＝２０ｍｍ、ウェブＷに対する抱き角θ_２＝４０°で、且つ、螺旋帯５４ａをロール回転方向に所定の間隔をあけて複数形成したものがあるが、上記内側接触領域Ｚの回転軸心方向外端と上記外側接触領域Ｚの回転軸心方向内端とが回転軸心方向に離間するのであれば、ガイドロール５の寸法は、これに限らない。

以上より、本発明の実施形態１によると、ウェブＷに接触する螺旋帯５４ａの隣り合う内側接触領域Ｚ１と外側接触領域Ｚ２との間において、ウェブＷに対する摩擦抵抗の低い部分が確実に設けられるので、ウェブＷに対して回転軸心方向外側に向く曲げモーメントが顕著に発生する。したがって、搬送中のウェブＷに対して回転軸心方向外側に加わる力を大きくすることができる。また、もし仮にウェブＷの搬送中にウェブＷが回転軸心方向に撓んでしまい、螺旋帯５４ａのウェブＷに対して断続的に接触する接触領域Ｚによって上記ウェブＷの撓んだ部分に回転軸心方向外側に向く力が加わったとしても、上記ウェブＷの撓んだ部分は、撓みが発生した位置に最も近い上記摩擦抵抗の低い部分において回転軸心方向に引き伸ばされる。したがって、上記ウェブＷの撓んだ部分に回転軸心方向外側に向く力がガイドロール５の回転軸心方向端部まで連続的に加わることによりウェブＷが臨界座屈荷重に達してしまうといったことを回避し易く、折れジワの発生を確実に防止することができる。

また、ウェブＷに折れジワが発生していない状態でウェブＷを巻取軸２１で巻き取るので、巻取軸２１によるウェブＷの巻取不良を防ぐことができる。
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２に係るウェブ搬送装置１のガイドロール５を示す。この実施形態２では、ガイドロール５の一部構造が実施形態１と異なるだけでその他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを説明する。

実施形態２の螺旋帯５４ａの幅Ｈは、回転軸心方向中央から外側に行くにつれて次第に広くなっていて、各螺旋帯５４ａの回転軸心方向中央部分の幅Ｈが１０ｍｍ、各螺旋帯５４ａの回転軸心方向端部の幅Ｈが３０ｍｍとなっている。

次に、本発明の実施形態１，２に係るガイドロールを用いて実験した結果について説明する。

図５は、ウェブＷを案内するガイドロール５がウェブＷに対してどれくらいの曲げモーメントを加えるかを計測する計測装置６である。

該計測装置６は、上記ガイドロール５をフロアから上方に離間した位置において回転可能に軸支する一対のサイドフレーム７を備え、上記ガイドロール５のウェブ搬送方向上流側には、当該ガイドロール５に案内される直前のウェブＷの幅方向中央を切断する切断カッター８が設けられている。尚、ガイドロール５の回転軸心から切断カッター８までの距離ｈは、３００ｍｍである。

そして、上記ガイドロール５に案内された直後のウェブＷの切断箇所の離間距離Ｓを計測することにより、ウェブＷをガイドロール５で案内する際におけるウェブＷに加わる曲げモーメントの大きさが分かるようになっている。

図６は、上記計測装置６を用いて実施形態１，２のガイドロール５でウェブＷを案内した際の上記離間距離Ｓをそれぞれ計測したデータである。

図６の結果から判るように、ガイドロール５の外周面５２ａに螺旋帯５４ａを設けた方がウェブＷに加わる曲げモーメントが大きく、しかも、螺旋帯５４ａの幅Ｈを回転軸心方向中央から外側に行くにつれて次第に広くした方がさらに曲げモーメントを大きくすることが可能であることを確認できた。

以上より、本発明の実施形態２によると、螺旋帯５４ａの回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域Ｚが回転軸心方向外側に行くにつれて次第に広くなるので、螺旋帯５４ａによってウェブＷを回転軸心方向外側に引き伸ばす力が回転軸心方向中央部より回転軸心方向端部の方が大きくなる。また、ガイドロール５が回転すると、上記螺旋帯５４ａの回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する各接触領域Ｚが回転軸心方向中央から回転軸心方向端部に向かって次第に移動していくので、各接触領域Ｚで発生する曲げモーメントが回転軸心方向外側に行くにつれて次第に大きくなる。したがって、外乱等によって不意にウェブに対して回転軸心方向内側に力に向かう力が加わっても、ウェブに対する曲げモーメントが第１の発明に比べて回転軸心方向内側向きに反転し難く、折れジワの発生を確実に防止することができる。

尚、本発明の実施形態１，２では、表皮層５２をゴム材料で形成しているが、これに限らず、ガイドロール５の外周面５２ａにおいて、螺旋帯５４ａが、当該螺旋帯５４ａを除く箇所より摩擦抵抗が高くなるのであれば、その他の材料で形成してもよい。

また、本発明の実施形態１，２では、外周面５２ａに螺旋帯５４ａを複数設けているが、外周面５２ａに螺旋帯５４ａが１つであってもよい。

また、本発明の実施形態１，２のガイドロール５は、炭素繊維強化プラスチックで形成されているが、金属で形成されていてもよい。

また、本発明の実施形態１，２では、ウェブ搬送装置１におけるウェブＷの搬送にガイドロール５を適用したが、これに限らず、塗工装置や印刷装置のウェブＷの搬送にもガイドロール５を適用することができる。また、ガイドロール５を巻取装置のタッチロールやニップロールにも適用することができる。

本発明は、ウェブの搬送を回転動作により案内するガイドロール及びそのガイドロールを備えたウェブ搬送装置に適している。

１ ウェブ搬送装置
５ ガイドロール
５２ａ 外周面
５４ａ 螺旋帯
Ｗ ウェブ
Ｚ１ 内側接触領域
Ｚ２ 外側接触領域

Claims (3)

1. 連続して搬送されるウェブを回転動作により案内するガイドロールであって、
   回転軸心方向中央を境として螺旋状に対称に延び、回転軸心方向中央から回転方向に行くにつれて次第に回転軸心方向外側に位置する螺旋帯が外周面に設けられ、
   該螺旋帯は、当該螺旋帯を除く箇所より摩擦抵抗が高くなっており、且つ、上記ウェブに回転軸心方向の複数箇所で断続的に接触する接触領域を有し、
   これら接触領域の隣り合う接触領域のうち、回転軸心方向内側に位置する内側接触領域における回転軸心方向外端と、回転軸心方向外側に位置する外側接触領域における回転軸心方向内端とが回転軸心方向に離間していることを特徴とするガイドロール。
2. 請求項１に記載のガイドロールにおいて、
   上記螺旋帯の幅は、回転軸心方向中央から外側に行くにつれて次第に広くなっていることを特徴とするガイドロール。
3. 上記ウェブを回転動作により巻き取る巻取軸と、
   該巻取軸のウェブ搬送方向上流側に接近配置され、上記巻取軸に巻き取られる直前のウェブを案内する請求項１又は２に記載のガイドロールとを備えていることを特徴とするウェブ搬送装置。

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