特許 5649853 ガイドロール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5649853

(24)【登録日】2014年11月21日

(45)【発行日】2015年1月7日

(54)【発明の名称】ガイドロール

(51)【国際特許分類】

   B05C 13/02 20060101AFI20141211BHJP

【ＦＩ】

   B05C13/02

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2010-120488(P2010-120488)

(22)【出願日】2010年5月26日

(65)【公開番号】特開2011-245411(P2011-245411A)

(43)【公開日】2011年12月8日

【審査請求日】2013年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000240341

【氏名又は名称】株式会社ヒラノテクシード

(74)【代理人】

【識別番号】100059225

【弁理士】

【氏名又は名称】蔦田 璋子

(74)【代理人】

【識別番号】100076314

【弁理士】

【氏名又は名称】蔦田 正人

(74)【代理人】

【識別番号】100112612

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲士

(74)【代理人】

【識別番号】100112623

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 克幸

(72)【発明者】

【氏名】工藤 晨

【審査官】 八板 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０７３０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５７１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２７４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０８０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６２２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２６６５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｃ １／００−３／２０；７／００−２１／００

Ｂ６５Ｈ ２３／００−２３／１６；２３／２４−２３／３４；２７／００

Ｂ０５Ｄ １／００−７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガイドロールの表面に、ウエブに対する滑り止め加工が施された滑り止め加工部が、一又は複数の間隙を介して複数形成され、かつ、複数の前記滑り止め加工部が前記ガイドロールの幅方向の中心に関して左右対称に形成され、
前記滑り止め加工部以外の表面が平滑に形成され、
前記ガイドロールとは異なる他のガイドロールから前記ガイドロールに前記ウエブが搬送された場合に、前記ガイドロールの軸心と前記他のガイドロールの軸心との間に角度誤差であるミスアライメントがあり、
前記各滑り止め加工部にそれぞれ対応し、前記ウエブの皺発生時の臨界剪断応力によるウエブのそれぞれの臨界スキュー角が、ミスアライメントより大きい、
ことを特徴とするガイドロール。

【請求項2】

前記間隙が、１ｃｍ〜１０ｃｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載のガイドロール。

【請求項3】

前記滑り止め加工が、梨地状加工、又は、溝加工である、
ことを特徴とする請求項１に記載のガイドロール。

【請求項4】

前記両側部の表面は、平滑なメッキ加工が施されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガイドロール。

【請求項5】

前記ガイドロールの材質が、金属製、又は、樹脂を含浸させたカーボンファイバーである、
ことを特徴とする請求項１に記載のガイドロール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエブを搬送するためのガイドロールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

布帛、フィルム、金属箔、紙などの長尺状のウエブに塗工液を塗工する塗工装置や、ウエブを加熱して熱処理を行う熱処理装置においては、ウエブを安定して搬送させるガイドロールを用いている。

【0003】

本出願人は、このウエブとガイドロールとの間の滑りを防止して皺の発生を防止するガイドロール１００を提案した（特許文献１参照）。図９に示すように、このガイドロール１００は、ガイドロール１００の中央表面のみに、ウエブに対する滑り止め加工部１０２を形成し、その中央以外の両側部１０４，１０４の表面は平滑にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−６２２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記ガイドロール１００においても、当該ガイドロール１００と、一つ手前のガイドロールとの間にミスアライメント（両軸心の角度誤差）が生じている場合には、ガイドロール１００の中央表面に滑り止め加工部１０２を形成しても、ミスアライメントによって皺が発生する問題点があった。

【0006】

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ミスアライメントによる皺の発生を防止できるガイドロールを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、ガイドロールの表面に、ウエブに対する滑り止め加工が施された滑り止め加工部が、一又は複数の間隙を介して複数形成され、かつ、複数の前記滑り止め加工部が前記ガイドロールの幅方向の中心に関して左右対称に形成され、前記滑り止め加工部以外の表面が平滑に形成され、前記ガイドロールとは異なる他のガイドロールから前記ガイドロールに前記ウエブが搬送された場合に、前記ガイドロールの軸心と前記他のガイドロールの軸心との間に角度誤差であるミスアライメントがあり、前記各滑り止め加工部にそれぞれ対応し、前記ウエブの皺発生時の臨界剪断応力によるウエブのそれぞれの臨界スキュー角が、ミスアライメントより大きい、ことを特徴とするガイドロールである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数の滑り止め加工部を設けることにより、ミスアライメントによる皺の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に一実施例におけるガイドロールの平面図である。

【図2】ガイドロールを用いてウエブを搬送する説明図である。

【図3】皺の拡大図である。

【図4】変更例１のガイドロールの平面図である。

【図5】変更例２のガイドロールの平面図である。

【図6】変更例３のガイドロールの平面図である。

【図7】変更例４のガイドロールの平面図である。

【図8】変更例５のガイドロールの平面図である。

【図9】従来のガイドロールの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施例のガイドロール１０について、図１〜図３に基づいて説明する。

【0011】

本実施例のガイドロール１０は、図１に示すように、紙、布帛、金属箔、フィルムなどのウエブＷを搬送するためのガイドロール１０であって、ガイドロール１０自身は駆動せず、ウエブＷの力によって回転する他動式である。

【0012】

また、ガイドロール１０は、図２に示すように、ウエブＷの搬送路上に設けられ、１つ手前のガイドロール２２から送られてきたウエブＷを他の方向に回転させて搬送する。なお、このガイドロール１０とガイドロール２２との間には、ミスアライメントθが有るものとする。ここで「ミスアライメントθ」とは、図２に示すように、ガイドロール１０の軸心とガイドロール２２の軸心の角度誤差θを意味する。

【0013】

（１）ガイドロール１０の構成
図１に示すように、ガイドロール１０は、円柱状のロール本体１２の両端部から左右一対の軸１４，１４が突出している。ガイドロール１０の材質は、樹脂含浸を行ったカーボンファイバー、又は、金属製である。ガイドロール１０の直径は、７０〜２００ｍｍ（好適には、１００ｍｍ〜１５０ｍｍである）であり、全幅Ｍ０＝２５０ｍｍ〜５ｍ（好適には１．５〜３ｍである）である。

【0014】

このロール本体１２の表面には、２個の滑り止め加工部１６，１６が間隙２０を介して設けられている。滑り止め加工部１６，１６は、螺旋状の溝を刻設することによって滑り止めを行う。滑り止め加工部１６，１６は、ガイドロール１０の幅方向における中心に関して左右対称に設けられている。滑り止め加工部１６，１６の幅方向の長さＭ１，Ｍ２の合計Ｍ１＋Ｍ２＝Ｍは、ロール本体１２の全幅をＭ０とした場合、ＭはＭ０に対し２０〜７０％、好適には４０〜６０％である。これにより、ウエブＷとガイドロール１０との間の滑りを防止して皺の発生を防止できる。

【0015】

ガイドロール１０の滑り止め加工部１６，１６に対応した各臨界スキュー角θ_ｃｒがミスアライメントθより大きく設定されている。これにより、ミスアライメントθによる皺が発生しない。この理由については後から説明する。

【0016】

ガイドロール１０の滑り止め加工部１６，１６以外の両側部１８，１８と、２個の滑り止め加工部１６，１６の間にある間隙２０には、平滑なメッキ加工がそれぞれ施されている。間隙２０の幅方向の長さは、１〜１０ｃｍである。

【0017】

（３）２個の滑り止め加工部１６，１６を設ける理由
次に、本発明者が、２個の滑り止め加工部１６，１６を設ける構成に至った理由、すなわち、本実施例のガイドロール１０において、２個の滑り止め加工部１６，１６を設けることによって、ミスアライメントθによる皺が発生しない理由について以下説明する。

【0018】

まず、ガイドロール１０上のウエブＷの限界座屈応力について説明する。ガイドロール１０上のウエブＷの限界座屈応力σ_ｚｃｒは、次の（１）式で表される。

【0019】

σ_ｚｃｒ＝Ｌ^２／（ｉ^２×ａ^２）｛σ_ｃ（１＋ξ_１ｉ^４ａ^４／Ｌ^４＋ξ_２ｉ^２ａ^２／Ｌ^２）−σ_ｘ｝ ・・・（１）

上記の（１）式中の各符号は次の（１−１）式から（１−６）式で表される。

【0020】

σ_ｘ＝−Ｔ／ｔ_ｆ ・・・（１−１）

σ_ｃ＝π^２×D_ＸＸ／（ａ^２×ｔ_ｆ） ・・・（１−２）

ξ_１＝Ｅ_Ｚ／Ｅ_Ｘ、 ・・・（１−３）

ξ_２＝４（１−ν_Ｘν_Ｚ）／｛１＋ν_Ｘ＋（１＋ν_Ｚ）／ξ_１｝＋ν_Ｚ＋ν_Ｘξ_１
・・・（１−４）

Ｄ_ＸＸ＝Ｅ_Ｘｔ_ｆ^３／｛１２×（１−ν_Ｘν_Ｚ）｝ ・・・（１−５）

Ｄ_ＺＺ＝Ｅ_Ｚｔ_ｆ^３／｛１２×（１−ν_Ｘν_Ｚ）｝ ・・・（１−６）、

但し、Ｅ_Ｘは幅方向でのヤング率、Ｅ_Ｚは走行方向でのヤング率、ＬはウエブＷの幅、Ｔは単位幅上の張力値、ｔ_ｆはウエブＷの厚み、ν_Ｘは走行方向でのポアソン比、ν_Ｚは幅方向でのポアソン比、ａはロール間のスパン長である。

【0021】

そして、（１）式中のｉは次の（２）式の条件を満たす整数値である。

【0022】

σ_ｃ｛１−ｉ^２（ｉ+１）^２ξ_１×ａ^４／Ｌ^４｝＜σ_ｘ＜σ_ｃ｛１−（ｉ−１）^２ξ_１×ａ^４／Ｌ^４｝ ・・・（２）

皺発生時の臨界剪断応力τ_ｃｒは、次の（３）式で表される。

【0023】

τ_ｃｒ＝√（σ_ｚｃｒ^２−σ_ｘ×σ_ｚｃｒ） ・・・（３）

臨界剪断応力τ_ｃｒによるウエブＷの臨界スキュー角θ_ｃｒは、次の（４）式で表される。ここで「ウエブＷの臨界スキュー角θ_ｃｒ」とは、臨界剪断応力τ_ｃｒによる剪断皺がウエブＷに発生しないミスアライメントθに対応した最大角度を意味する。

【0024】

θ_ｃｒ＝６ａ^２τ_ｃｒ／（Ｅ_Ｘ×Ｌ^２） ・・・（４）

ウエブＷ上の剪断皺の発生条件としては、次の（５）式を満たす必要がある。

【0025】

θ＞θ_ｃｒ ・・・（５）

次に、ウエブＷの幅Ｌと臨界スキュー角θ_ｃｒの具体的な関係について、上記（１）式〜（４）式を用いた計算例で説明する。

【0026】

第１の計算例では、ウエブＷの幅Ｌ＝１０００ｍｍ、ウエブＷの厚みｔ_ｆ＝４０μｍ、ポアソン比ν_Ｘ＝ν_ｚ＝０．３、ヤング率Ｅ_Ｘ＝Ｅ_ｚ＝２．５（ＧＰａ）、スパンａ＝１０００ｍｍ、ウエブＷの張力Ｔ＝４００Ｎ／ｍとすると、θ_ｃｒ＝０．０４７７３（°）となる。

【0027】

第２の計算例では、ウエブＷの幅Ｌ＝５００ｍｍ、ウエブＷの厚みｔ_ｆ＝４０μｍ、ポアソン比ν_Ｘ＝ν_ｚ＝０．３、ヤング率Ｅ_Ｘ＝Ｅ_ｚ＝２．５（ＧＰａ）、スパンａ＝１０００ｍｍ、ウエブＷの張力Ｔ＝４００Ｎ／ｍとすると、θ_ｃｒ＝０．１９０９８４（°）となる。

【0028】

２つの計算結果よりウエブＷの幅Ｌが小さい方が、ウエブＷの臨界スキュー角θ_ｃｒは大きいことがわかる。材料力学の観点からみれば、ウエブＷの幅Ｌが小さくなることによって、幅方向上の２次モーメント値は小さくなる。それによって同じスキュー角に対し、狭いウエブＷの幅の方で生じた剪断応力は小さくてすむからである。そのため、狭い幅のウエブＷの方はより大きな臨界スキュー角θ_ｃｒとなる。

【0029】

一方、ガイドロールの回転中で、ウエブＷとガイドロールの運動によって、ウエブＷとガイドロールの間に空気膜層が形成される。空気層の厚みによって、ウエブＷとガイドロール間の接触状態が変化する。ウエブＷとガイドロール間の接触状態の変化によって、ガイドロールとウエブＷ間の摩擦係数は低下し、ガイドロールを回転する必要な駆動力を確保できないこともありうる。そのとき、ガイドロールとウエブＷの間にスリップが発生し、ウエブＷに損傷を与えることになる。

【0030】

ガイドロールとウエブＷ間のスリップを避け、ガイドロールとウエブＷ間の摩擦力を確保するために、ガイドロール表面に滑り止め加工が行われる。但し、ガイドロールとウエブＷ間の摩擦力が大きすぎると皺の発生原因になる。そこで、特許文献１に示すように、その皺の発生を防止するために、図９に示すように、ガイドロール１００の中央表面に滑り止め加工部１０２を設けた。

【0031】

しかし、特許文献１のガイドロール１００では、中央表面に滑り止め加工部１０２を設けているため、ウエブＷとガイドロール１００の接触部分は１つ連続的な区域となる。したがって、上記で説明したように、この中央にある滑り止め加工部１０２とウエブＷとが接触することによる臨界スキュー角θ_ｃｒが小さくなる。そのため、この臨界スキュー角θ_ｃｒがミスアライメントθより小さくなって皺が発生しやすくなる。なお、この場合に滑り止め加工部１０２以外の両側部１０４，１０４は平滑加工が施されているので、この両側部１０４，１０４とウエブＷとは滑り、臨界スキュー角θ_ｃｒに影響を与えない。

【0032】

そこで、本実施例では、ガイドロール１０の表面の滑り止め加工部１６，１６の総加工面積を特許文献１における滑り止め加工部１０２と変化させずに、かつ、ウエブＷの走行方向上の中心線に対し、左右対称に２個の滑り止め加工部１６，１６を設けて、接触幅を分割している。この分割することによって、１個当りの滑り止め加工部１６の接触幅は小さくなって、各滑り止め加工部１６に対応した臨界スキュー角θ_ｃｒが、ガイドロール１０，２２間のミスアライメントθより大きくなり、皺が発生しにくくなる。

【0033】

以上の説明した理由で、２個の滑り止め加工部１６，１６を設けると共に、滑り止め加工部１６，１６に対応した各臨界スキュー角θ_ｃｒがミスアライメントθより大きく設定されていることによって、ガイドロール１０の回転に対して必要な摩擦力を確保しながら、ガイドロール１０，２２間のミスアライメントθによる皺の発生を防止できる。

【0034】

ところで、本実施例のガイドロール１０においては、間隙２０を設けることにより、２個の滑り止め加工部１６を設けているが、間隙２０の長さｘは、図３に示すようにウエブＷの皺の最大幅ｙよりも大きければよいが、加工精度の問題から１ｃｍ〜１０ｃｍが好適である。ｘ＞ｙにする理由は、皺の最大幅ｙより間隙ｘが小さいと、ウエブＷが２個の滑り止め加工部１６，１６を１つの滑り止め加工部として接触するためである。なお、滑り止め加工部１６，１６に刻設された溝の間隔は１〜５００ミクロンであり、前記間隔２０よりも充分に小さい。

【0035】

（３）効果
本実施例によれば、２個の滑り止め加工部１６，１６を設けると共に、滑り止め加工部１６，１６に対応した各臨界スキュー角θ_ｃｒが、ガイドロール１０，２２間のミスアライメントθより大きく設定されているので、ミスアライメントθによる皺の発生を防止できる。

【0036】

また、ガイドロール１０であると、滑り止め加工部１６，１６の幅方向の長さＭ１，Ｍ２の合計Ｍ１＋Ｍ２＝Ｍは、ロール本体１２の全幅Ｍ０の２０〜７０％に設定しているため、ガイドロール１０とウエブＷの間に必要な摩擦力が確保され、ガイドロール１０とウエブＷとの間に滑りが生じず、ウエブＷが傷つくことがない。

【0037】

また、滑り止め加工部１６，１６は、ガイドロール１０の幅方向における中心に関して左右対称に設けられているので、ウエブＷの走行中に左右にぶれたりすることがない。

【0038】

また、ガイドロール１０の両側部１８，１８は、平滑なメッキ加工を施しているため、その部分における摩擦力が少なくなり、ウエブＷやこのウエブＷを搬送する装置に歪みがあっても、両側部１８，１８の摩擦力が少ないため幅方向にずれて、歪みによる皺が発生しない。

【0039】

（４）変更例
本発明は上記各実施例に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

【0040】

上記実施例では、滑り止め加工部１６を２個設けたが、これに限らず、変更例１では、図４に示すように、間隙２０を２個設け、滑り止め加工部１６を３個設けている。この場合にも、上記実施例と同様に、滑り止め加工部１６，１６，１６の合計の長さＭ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝Ｍが、ロール本体１２の全幅Ｍ０に対し２０〜７０％の範囲にあればよい。また、滑り止め加工部１６，１６，１６を設ける位置も、上記実施例と同様に、ガイドロール１０の幅方向における中心に関して左右対称に設ける。

【0041】

上記実施例では、滑り止め加工部１６における溝は螺旋状の溝を設けたが、これに限らず、変更例２では、図５に示すような平行な溝を設けている。

【0042】

変更例３では、図６に示すような中央部を対称にした螺旋状の溝を設けている。

【0043】

変更例４では、図７に示すような格子状の溝を設けている。

【0044】

変更例５では、滑り止め加工部１６は、図８に示すような梨地状に加工を施している。

【符号の説明】

【0045】

１０ ガイドロール
１２ ロール本体
１４ 軸
１６ 滑り止め加工部
１８ 両側部
２０ 間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】