JP7491529B2 - 有孔搬送ロール、シート材製造装置及びシート材加工装置 - Google Patents

Description

本発明は搬送ロールに関し、より詳しくは、周面にエアが通過する通気孔を備えた搬送ロール（以下「有孔搬送ロール」という）と、当該有孔搬送ロールを備えたシート材製造装置及びシート材加工装置に関する。

光学系フィルムに代表される樹脂系のフィルムや各種金属箔（以下、これらをまとめて「シート材」という）は、製造装置内の搬送ロールによって搬送される。シート材は搬送ロールに接触した状態で搬送されるが、厚さや材質といったシート材の特性によっては、搬送ロールとの接触によってシート材の表面に傷が発生することがある。

シート材に生じた傷は製品不良の一因となるため、傷のないシート材の製造が望まれている。このような状況下、近年では、周面にエアが通過する通気孔を備えた有孔搬送ロールが提案されている（特許文献１及び２）。このような有孔搬送ロールによれば、シート材を非接触で搬送することができ、搬送ロールとの接触による傷の発生を防止することができる。

特開２０２０－１３２４１２号公報 特許第２７８８２０７号公報

ところが、従来の有孔搬送ロールには次の点で改善の余地があった。
（１）搬送に際してシート材が位置する範囲（吹上範囲）は有孔搬送ロールの一部（たとえば、９０°～１８０°）程度であり、それ以外の部分から排出されるエアはロスとなる。
（２）従来の有孔搬送ロールでは、一部に欠損が生じた場合に有孔搬送ロールそのものを交換しなければならないため、本体コストや設置コストなど、経済的にも時間的にも無駄が多かった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、エアの供給ロスが少なく、部分的な損傷が生じた場合でも直ちに交換する必要のない有孔搬送ロールと、当該有孔搬送ロールを備えたシート材製造装置及びシート材加工装置を提供することにある。

［有孔搬送ロール］
本発明の有孔搬送ロールは、ロール本体の周面にエアが通過する通気孔を備えたものであって、ロール本体の内部に二以上の小室が設けられたものである。各小室はロール本体の周面の通気孔と連通しており、小室に供給されたエアが当該小室と連通する通気孔から噴出されるように構成されている。

［シート材製造装置］
本発明のシート材製造装置は、搬送ロールを備えたシート材製造装置であって、搬送ロールとして本発明の有孔搬送ロールを備えたものである。

［シート材加工装置］
本発明のシート材加工装置は、搬送ロールを備えたシート材加工装置であって、搬送ロールとして本発明の有孔搬送ロールを備えたものである。

本発明の有孔搬送ロールは、ロール本体の内部が二以上の小室に区画され、一又は二以上の任意の小室にエアを供給できるように構成されているため、エアの供給ロスが少ない。また、部分的な損傷が生じた場合でもロールを回転させて損傷のない部分を使うことができるため、直ちに交換する必要がなく、経済的にも時間的にも無駄が少ない。本発明のシート材製造装置及びシート材加工装置についても同様の効果がある。

（ａ）は本発明の有孔搬送ロールの一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の有孔搬送ロールの断面図。 （ａ）は図１（ａ）に示す有孔搬送ロールの端面閉塞具とエア供給源の一例を示す斜視図、（ｂ）は端面閉塞具の他例を示す斜視図。 （ａ）は両端に開口部を備えたロール本体とロール本体を支える支持軸を備えた端面閉塞具の一例を示すもの、（ｂ）は両端に開口部を備えたロール本体とロール本体を支持する通し軸と通し軸が通される通過孔を備えた端面閉塞具の一例を示すもの。 （ａ）は有孔搬送ロールの他例を示す断面図、（ｂ）は有孔搬送ロールの他例を示す断面図、（ｃ）は有孔搬送ロールの他例を示す断面図、（ｄ）は有孔搬送ロールの他例を示す断面図。 （ａ）は複数本の凹陥溝を備えた有孔搬送ロールの一例を示す斜視図、（ｂ）は複数本の凹陥溝を備えた有孔搬送ロールの他例を示す斜視図。 （ａ）は本発明の有孔搬送ロールの使用方法の一例を示す説明図、（ｂ）は本発明の有孔搬送ロールの使用方法の他例を示す説明図。 本発明の有孔搬送ロールを備えたシート材製造装置の一例を示す斜視図。 本発明の有孔搬送ロールを備えたシート材加工装置の一例を示す側面図。

（有孔搬送ロールの実施形態）
本発明の有孔搬送ロール１０の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。本発明の有孔搬送ロール１０は、後述するシート材製造装置３０やシート材加工装置４０をはじめ、シート材Ｘの搬送を必要とする各種装置に実装して利用することができるものである。一例として図１（ａ）（ｂ）に示す有孔搬送ロール１０は、中空のロール本体１１と、当該ロール本体１１の内部を複数の小室１２に区画する隔壁１３を備えている。

図１（ａ）に示すように、この実施形態のロール本体１１は長手方向の一端側に開口部１１ａを備えた円筒状であり、その周面にはエアが通過する通気孔１４が複数設けられている。ロール本体１１は角筒状など、円筒状以外であってもよい。また、ロール本体１１は長手方向両端に開口部１１ａを備えたものであってもよい。

通気孔１４はロール本体１１の全周に設けられ、各通気孔１４はロール本体１１内部のいずれかの小室１２と連通するようにしてある。小室１２に供給されたエアは、各小室１２と連通する通気孔１４から噴出される。通気孔１４は均等間隔で配置することも不均等間隔で配置することもできる。また、通気孔１４の内径は均等であっても不均等であってもよい。

この実施形態では、ロール本体１１の内部に三枚の隔壁１３が設けられている。各隔壁１３はロール本体１１と同程度の長さの薄板材であり、三枚の隔壁１３は１２０°の間隔で設けられている。隔壁１３は三枚より多くすることも少なくすることもできる。隔壁１３の設置角度に特に限定はなく、設置する枚数等に応じて適宜設定することができる。また、各隔壁１３は必ずしも均等な角度で設置する必要はなく、たとえば、三枚の隔壁１３で仕切る場合、三枚の隔壁１３を３０°、６０°、２７０°といった不均等な角度で設けることもできる。

この実施形態のロール本体１１と隔壁１３は、アルミの押出成形によって一体に構成されている。ロール本体１１と隔壁１３は別体とし、ロール本体１１内に後から隔壁１３を挿入するような構成とすることもできる。ロール本体１１と隔壁１３は、ステンレスや樹脂、ゴムのほか、カーボンファイバーやガラスファイバー等が複合されたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）など、アルミ以外の材質製とすることもできる。ロール本体１１と隔壁１３は、これらの複合材で構成することもできる。

図２（ａ）に示すように、この実施形態のロール本体１１の長手方向には、ロール本体１１の長手方向一旦側の開口部１１ａを閉塞する端面閉塞具１５が設けられている。端面閉塞具１５はロール本体１１の端面を閉塞できる大きさ及び形状の蓋であり、ロール本体１１の端面に着脱可能に設けられている。端面閉塞具１５の形状はロール本体１１の端面の形状に合わせて決めればよく、エアの抜け漏れを防げるものであればその大きさや形状、構造に制約はない。

端面閉塞具１５には、図２（ｂ）に示すような外向きに突出する支持軸１７を備えたものを用いることもできる。また、ロール本体１１の両端に開口部１１ａが設けられている場合、図３（ａ）のように、図２（ａ）の支持軸１７付きの端面閉塞具１５をロール本体１１の長手方向両端に設けることができる。

図４（ａ）のように、ロール本体１１が内管１１ｂと外管１１ｃを備えた二重管構造であり、内管１１ｂにロール本体１１を支持する通し軸１８が設けられた場合、図３（ｂ）のように、内管１１ｂ内に挿通された一本の通し軸１８が通る大きさ及び形状の通過孔１９を備えた端面閉塞具１５をロール本体１１の長手方向両端に設けることができる。

端面閉塞具１５には、エア供給源２０から供給されるエアを小室１２内に導入するためのエア導入口１５ａが設けられている。この実施形態では、各小室１２に対応する位置にエア導入口１５ａが設けられている。エア供給源２０のエア供給ホース２１を一又は二以上の任意のエア導入口１５ａに接続することで、エア供給ホース２１が接続された小室１２にエアが導入されるようにしてある。エアを供給しないエア導入口１５ａは導入口蓋１５ｂで閉塞できるようにしてある。端面閉塞具１５はロール本体１１と一体に構成することもできる。

なお、ロール本体１１の両端に開口部１１ａが設けられている場合、一方の開口部１１ａにエア導入口１５ａのない蓋を、他方の開口部１１ａにエア導入口１５ａを備えた端面閉塞具１５を設けることができる。場合によっては、両端にエア導入口１５ａを備えた端面閉塞具１５を設け、使用しないエア導入口１５ａは、導入口蓋１５ｂで塞いでおくようにすることもできる。

（有孔搬送ロールのその他の実施形態）
前記実施形態では、ロール本体１１が単層の円筒状の場合を一例としているが、ロール本体１１は図４（ａ）に示すような内管１１ｂと外管１１ｃを備えた二重管構造のものであってもよい。この場合、内管１１ｂと外管１１ｃの間に隔壁１３を設置し、内管１１ｂと外管１１ｃの間の空間に二以上の小室１２を形成することができる。この例において、外管１１ｃはロール本体１１に相当する。なお、ロール本体１１は三重以上の多重構造のものとすることもできる。

前記実施形態では、ロール本体１１が円筒状の場合を一例としているが、ロール本体１１はその内部に図４（ｂ）に示すような中実軸１１ｄが配置されたものであってもよい。この場合、中実軸１１ｄとロール本体１１の間に隔壁１３を設置し、中実軸１１ｄとロール本体１１の間の空間に二以上の小室１２を形成することができる。

前記実施形態では説明を省略しているが、ロール本体１１の外周には、図４（ｃ）に示すような多孔質素材（たとえば、焼結カーボンやセラミック、焼結金属等）を含む材料からなる有孔部材層１６（この実施形態では、多孔質素材をロール状に成形した多孔質ロール）を設けることもできる。この場合、ロール本体１１の通気孔１４から噴出したエアは、多孔質ロールの孔（図示しない）を通過して外部に噴出される。多孔質ロールは、図４（ａ）の外管１１ｃの外側や図４（ｂ）及び（ｄ）のロール本体１１の外側に設けることもできる。なお、多孔質材の形状はロール状以外であってもよい。

前記実施形態では、ロール本体１１が平板状の隔壁１３で複数の小室１２に仕切られている場合を一例としているが、図４（ｄ）に示すように、小室１２はロール本体１１の長手方向に沿って形成された複数の空洞によって構成することもできる。この場合、空洞の形状は円柱状や角柱状、その他の形状とすることができる。この場合も、各通気孔１４はロール本体１１内部のいずれかの小室１２と連通し、小室１２に供給されたエアが各小室１２と連通する通気孔１４から噴出されるようにする。

前記実施形態では説明を省略しているが、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ロール本体１１の周面には長手方向に沿って一本又は二本以上の凹陥溝１１ｅを形成し、その凹陥溝１１ｅ内に通気孔１４を並べて形成することもできる。このような構成とすることで、通気孔１４から噴出したエアが凹陥溝１１ｅ内に均等に流れ、シート材Ｘにエアが均等に吹き付けられ、シート材Ｘの搬送が安定しやすくなる。

凹陥溝１１ｅに形成される通気孔１４の間隔は均等である必要はなく、不均等であってもよい。たとえば、ロール本体１１の長手方向両端側に密な状態で通気孔１４を形成し、それ以外の部分にそれよりも疎な状態で通気孔１４を形成することで、噴出量の分布を持たせることができる。通気孔１４の配置は凹陥溝１１ｅの断面形状との関係で調整することができ、これにより、ロール本体１１の長手方向におけるエアの噴出量をより効果的に調整することがきる。

浮上搬送の場合、シート材Ｘの両端部はその内側から噴出したエアで浮上することから、両端部は中央部と比較して相対的に搬送ロールに接触する可能性が高い。長手方向の噴出量に分布を持たせることにより、シート材Ｘの接触による傷つき等の問題を回避し、より品質の高いシート材Ｘを生産することができる。

なお、凹陥溝１１ｅの長さに限定はなく、たとえば、図５（ａ）のようにロール本体１１の長手方向の全長に亘って設けたり、図５（ｂ）のようにロール本体１１の長手方向両端側を除く部分に設けたりすることもできる。ロール本体１１の全長に亘って凹陥溝１１ｅを設ける場合、凹陥溝１１ｅの長手方向両端からのエアの排出を防ぐため、当該凹陥溝１１ｅを塞ぐことのできる蓋１１ｆなどを設けることができる。

また、凹陥溝１１ｅの深さや幅（溝幅）、形状にも限定はなく、一例として、深さについては０．５ｍｍ～１０ｍｍ程度、溝幅については３ｍｍ～１０ｍｍ程度、形状については、断面視正方形、長方形、台形等とするなど、ロール本体１１の径や材質に応じて設定することができる。また、凹陥溝１１ｅと凹陥溝１１ｅの間の土手（仕切り部分）の幅は、特に制限はなく目的に応じて任意に設定することができる。たとえば、有孔部材層を設ける場合には、当該有孔部材層の厚さの１／１０～２倍程度とすることができる。

本発明の有孔搬送ロール１０は、シート材Ｘの抱かせ角に応じて、エアを供給する小室１２を変えることができる。ここでいう「抱かせ角」とは、搬送されるシート材Ｘによって覆われる範囲を説明するための用語であり、有孔搬送ロール１０の断面で見た場合に、断面中心点からロール本体１１に向けて放射状に延びる二本の線のなす角を意味する（図６（ａ）（ｂ）参照）。

たとえば、抱かせ角が９０°は、ロール本体１１の断面中心点からシート材Ｘによって覆われる部分の始点を結ぶ第一線と、ロール本体１１の断面中心点からシート材Ｘによって覆われる部分の終点を結ぶ第二線とのなす角が９０°である場合を、抱かせ角１８０°は第一線と第二線のなす角が１８０°である場合を意味する。

図６（ａ）のように、搬送されるシート材Ｘの抱かせ角が９０°の場合、当該シート材Ｘが対向する部分に位置する一つの小室１２のみにエアを供給することで、シート材Ｘを浮上させながら搬送することができる。残りの二つの小室１２（図６（ａ）の塗りつぶし箇所）にはエアが供給されないため、これら小室１２に位置する通気孔１４からはエアが噴出されず、エアのロスが少ない。

図６（ｂ）のように、搬送されるシート材Ｘの抱かせ角が１８０°の場合、当該シート材Ｘが対向する部分に位置する二つの小室１２にエアを供給することで、シート材Ｘを浮上させながら搬送することができる。残りの一つの小室１２（図６（ｂ）の塗りつぶし箇所）にはエアが供給されないため、これら小室１２に位置する通気孔１４からはエアが噴出されず、エアのロスが少ない。

なお、この実施形態ではロール本体１１の内部が三枚の隔壁１３で均等に仕切られている場合を一例としているが、これとは異なる枚数で仕切られている場合も、抱かせ角≦吹き出し範囲となるようにすることで、同様の効果を得られる。ロール本体１１の内部が不均等な角度で仕切られている場合についても同様である。

たとえば、ロール本体１１の内部が四枚の隔壁１３で均等に仕切られている場合において、搬送されるシート材Ｘの抱かせ角が１２０°のときは、隣り合う二つの小室１２にエアを供給し、他の二つの小室１２にエアを供給しないようにすることで、同様の効果を得られる。

この実施形態に示す構成は一例であり、本発明の有孔搬送ロール１０は、前記実施形態の構成に限定されるものではない。本発明の有孔搬送ロール１０は、その要旨を変更しない範囲で、構成の変更や入れ替え、省略等の変更を加えることができる。

（シート材製造装置の実施形態）
次に、本発明のシート材製造装置３０の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。本発明のシート材製造装置３０は、樹脂製フィルムや金属箔などのシート材Ｘを製造する装置である。ここでは、シート材製造装置３０が機能性フィルムの製造装置の場合を一例とする。

図７において、３１は押出し機、３２はＴダイ、３３は冷却ロール、３４はキャスティングロール、３５は搬送ロール、３６は巻取りロールである。このシート材製造装置３０では、供給された樹脂ペレットが押出し機３１で加熱溶融されてＴダイ３２に供給され、Ｔダイ３２でシート状に成形されて排出される。フィルムの厚さは溶融樹脂の吐出量や引き取り速度、Ｔダイ３２のリップ（図示しない）の開き具合を調整することで所望厚さにすることができる。

Ｔダイ３２から排出されたフィルムは、冷却ロール３３で冷却されて固化したのち、キャスティングロール３４で温度調節され、縦横方向に引き延ばされながら搬送ロール３５で先方に搬送されて巻取りロール３６に巻き取られる。この実施形態では、この搬送ロール３５として、図１（ａ）（ｂ）の有孔搬送ロール１０を用いている。

この実施形態に示す構成は一例であり、本発明のシート材製造装置３０は、前記実施形態の構成に限定されるものではない。本発明のシート材製造装置３０は、その要旨を変更しない範囲で、構成の変更や入れ替え、省略等の変更を加えることができる。

（シート材加工装置の実施形態）
次に、本発明のシート材加工装置４０の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。本発明のシート材加工装置４０は、樹脂製フィルムや金属箔などのシート材Ｘを加工する装置である。ここでいう加工には、たとえば、シート材Ｘの一部をカットすることやシート材Ｘの表裏両面又は片面に機能性材料等の塗液を塗布することなどが含まれる。

一例として図８に示すシート材加工装置４０は、シート材Ｘに機能性材料を塗布するコーティング装置である。図８において、４１は繰出しロール、４２は巻取りロール、４３は搬送ロール、４４は圧胴ロール、４５は塗液用容器、４６はグラビアロール、４７はタッチロール、４８はブレード、４９は乾燥炉である。

この実施形態では、前記搬送ロール４３として、図１（ａ）（ｂ）の有孔搬送ロール１０を用いている。具体的には、繰出しロール４１からグラビアロール４６の間に配置された搬送ロール４３や、グラビアロール４６から巻取りロール４２の間に配置された搬送ロール４３として、図１（ａ）（ｂ）の有孔搬送ロール１０を用いている。

（シート材加工装置のその他の実施形態）
前記実施形態では、シート材加工装置がコーティング装置の場合を一例としているが、本発明のシート材加工装置には、搬送中にシート材Ｘを流れ方向（ＭＤ方向）や幅方向（ＴＤ方向）にカットするカット装置や、搬送中のシート材Ｘに他のシート材Ｘを貼り合せて巻き取るラミネート装置、搬送中のシート材Ｘを所望幅にカットしながら巻き取るスリット装置等、シート材Ｘを搬送しながら加工を行う種々の装置が含まれる。

前記カット装置やラミネート装置、スリット装置等、シート材Ｘを搬送しながら加工する各種装置には、シート材Ｘを搬送するための搬送ロールが設けられ、その搬送ロールとして本発明の有孔搬送ロールを用いることができる。なお、本発明のシート材加工装置４０には、コーティングやラミネート、スリット等、複数の加工を一台で行うことのできる装置も含まれる。

この実施形態に示す構成は一例であり、本発明のシート材加工装置４０は、前記実施形態の構成に限定されるものではない。本発明のシート材加工装置４０は、その要旨を変更しない範囲で、構成の変更や入れ替え、省略等の変更を加えることができる。

本発明の有孔搬送ロール１０は、各種装置内に実装される搬送ロールとして利用することができ、光学系フィルムや各種金属箔等のシート材Ｘを製造するシート材製造装置３０やシート材加工装置４０内の搬送ロールとして、特に好適に用いることができる。

１０ 有孔搬送ロール
１１ ロール本体
１１ａ 開口部
１１ｂ 内管
１１ｃ 外管（ロール本体）
１１ｄ 中実軸
１１ｅ 凹陥溝
１１ｆ 蓋
１２ 小室
１３ 隔壁
１４ 通気孔
１５ 端面閉塞具
１５ａ エア導入口
１５ｂ 導入口蓋
１６ 有孔部材層
１７ 支持軸
１８ 通し軸
１９ 通過孔
２０ エア供給源
２１ エア供給ホース
３０ シート材製造装置
３１ 押出し機
３２ Ｔダイ
３３ 冷却ロール
３４ キャスティングロール
３５ 搬送ロール
３６ 巻取りロール
４０ シート材加工装置
４１ 繰出しロール
４２ 巻取りロール
４３ 搬送ロール
４４ 圧胴ロール
４５ 塗液用容器
４６ グラビアロール
４７ タッチロール
４８ ブレード
４９ 乾燥炉
Ｘ シート材

Claims (9)

1. ロール本体の周面にエアが通過する通気孔を備えた有孔搬送ロールにおいて、
   前記有孔搬送ロールは、回転しない状態で使用されるものであり、
   前記ロール本体の内部は、当該ロール本体と一体に構成され隔壁によって二以上の小室に区画され、
   前記二以上の小室は容積が均等又は略均等であり、
   前記ロール本体に部分的な損傷が生じた場合に当該ロール本体を回転させることで当該ロール本体の損傷のない部分を使用できるように、使用時においては、前記二以上の小室の一又は二以上がエアが供給される小室として利用され、他の小室がエアが供給されない小室として利用され、
   前記各小室は前記ロール本体の周面の通気孔と連通しており、当該各小室に供給されたエアが当該小室と連通する通気孔から噴出され、
   前記ロール本体の外周に、多孔質素材を含む材料からなる有孔部材層が設けられ、
   前記通気孔から噴出されたエアが、前記有孔部材層の孔を通過して外部に噴出するように構成された、
   ことを特徴とする有孔搬送ロール。
2. 請求項１記載の有孔搬送ロールにおいて、
   多孔質素材が焼結カーボン又はセラミックである、
   ことを特徴とする有孔搬送ロール。
3. 請求項１又は請求項２記載の有孔搬送ロールにおいて、
   ロール本体は、その長手方向両端又は一端に開口部を備え、
   前記開口部に端面閉塞具が設けられ、
   前記端面閉塞具に、小室にエアを導入するエア導入口が設けられた、
   ことを特徴とする有孔搬送ロール。
4. 請求項３記載の有孔搬送ロールにおいて、
   エア導入口が、端面閉塞具の各小室に対応する位置に設けられた、
   ことを特徴とする有孔搬送ロール。
5. 請求項３又は請求項４記載の有孔搬送ロールにおいて、
   端面閉塞具に、外向きに突出する支持軸が設けられた、
   ことを特徴とする有孔搬送ロール。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の有孔搬送ロールにおいて、
   ロール本体の外周に、その長手方向に沿って一又は二以上の凹陥溝が設けられ、
   通気孔が前記凹陥溝内に形成された、
   ことを特徴とする有孔搬送ロール。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の有孔搬送ロールにおいて、
   ロール本体は内管と外管を備え、
   隔壁が前記内管と外管の間に設けられることによって、前記ロール本体の前記内管と外管の間に二以上の小室が形成された、
   ことを特徴とする有孔搬送ロール。
8. 搬送ロールを備えたシート材製造装置において、
   前記搬送ロールが請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有孔搬送ロールである、
   ことを特徴とするシート材製造装置。
9. 搬送ロールを備えたシート材加工装置において、
   前記搬送ロールが請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有孔搬送ロールである、
   ことを特徴とするシート材加工装置。

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