JPH0243154A - ストリップの流体支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属、紙、プラスチックス等のストリップ状
の物体（以下「ストリップ」という）を垂直方向あるい
は水平方向の繰返しパスによって上流より下流に向って
搬送する際に、ストリップを流体を用いて非接触状態で
支持する装置に関するものである。

（従来の技術） ストリップを非接触状態で支持する方法として、Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　５ｔｅｅ
ｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（Ｍａｙ。

１９６３、　Ｐ４０１〜４０８）に次の二つが代表例と
して示されている。

■　空気ベアリングを多数配置するもの第８図に示すよ
うに、ドラム１の外周上面に第９図に示す如き形状の多
数のノズル孔２を配置して、これらノズル孔２上にスト
リップ３を巻掛け、非接触でストリップ３を支持して搬
送する方法である。なお第８図中４はエアー人口配管で
ある。

この方法は、ストリップの張力を高めると非常に大きな
エアー圧力が必要となること、またストリップの揺動が
大きいこと等実用的でない四記載されている。

しかし、特開昭６２−１６７１６２号公報に記載されて
いるように、ストリップの揺動に改善を加えて写真用フ
ィルムや印画紙、磁気テープ等の軽量物でエアーの噴出
圧力の小さなものには使用されているが、ノズル孔が多
すぎる事、金属ストリップの支持搬送には非常に大きな
エアーの噴出圧力が必要となり不経済である等の問題が
ある。これは多数の空気ベアリングからの噴出エネルギ
ーでストリップを浮かせようという発想に無理があるか
らである。

■　ホーバークラフト原理を応用するもの第１Ｏ図に示
すように支持搬送せんとするストリップ３の内側に向け
てスリットノズル孔２′を配置し、これらスリットノズ
ル孔２゛からの噴流をストリップ３に衝突させて流れの
向きを変え、流体のカーテンによって囲まれた領域に発
生するクツション圧力を利用するホーバークラフト原理
を応用する方法である。

この方法も基本的には流体の運動エネルギを静圧又は動
圧に変換してストリップを支持するという考え方である
ため、ストリップの接触を避けようとして受圧面の流体
圧力すなわちスリットノズル孔２°からの噴射圧力を上
昇させるには噴射流体の流量を増加せざるを得なくなり
、ランニングコストが非常に大きくなってしまう。

なお、ストリップの浮上高さが長手方向で異なるという
問題に対する改善策が、特開昭６２−１３９８３２号公
報、同６２−１４２７２８号公報等で開示されているが
、基本的に大きな出力を要し、経済的に無理がある。

（発明が解決しようとする課題） すなわち、前記した従来方法では、流体の運動エネルギ
を圧力に換えてストリップを浮揚させる方法であるため
、 ■　浮揚高さが１０〜３０ｍｍと大きく、流体消費量が
大量で非効率的である。

■　これに対し、浮揚高さを小さくすれば効率的と推察
できるが、この場合には動圧支持で不安定となりストリ
ップの揺動、接触、疵発生がおこる。

■　特に流体として空気を考えた場合、高温部では密度
が小さいのでストリップを支えようとすれば噴出速度が
マツハを越えるとともに大きな騒音をともなう欠点があ
る。なお、常温でも噴出量が多く騒音は無視できない。

またブロアの音も問題である。

■　ストリップ搬送には蛇行現象を伴うのが通例である
が、従来の方式では蛇行抑止が困難である。

■　ストリップ幅の変更に対して制限が厳しく、ストリ
ップ寸法が頻繁に変わるラインでは実用的でない。

■　従来のものは固定式であるため、どの方法でもスト
リップ先端の通板が非常に困難で、工業的に未完成であ
る等の欠点を有しているが最大のネックは経済性と通板
性である。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、経
済性が高く、コンパクトで安定性があり、更にストリッ
プの蛇行抑止、ストリップ先端部の通板困難、トラブル
解消をも図り得るストリップの流体支持装置を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の第１のストリップ
の流体支持装置は、中空ロールにストリップを巻掛けて
ストリップを搬送しつつ支持する装置であって、ロール
軸方向の中央部の表面に、ロール円周方向に少なくとも
１列の流体噴出孔を有すると共に、前記ロールは正逆回
転、及び停止可能に構成しているのである。

また、本発明の第２はロールのストリップ巻掛面と反対
面のロール表面に対向させた補助流体室を有し、ロール
との対向面の表面に少なくとも１個の流体噴出孔を有す
ることとしているのである。

更に、本発明の第３は、補助流体室のストリップに対向
するストリップの流入側及び／又は流出側の面に少なく
とも１個の流体噴出孔を設けたこととしているのである
。

また更に、本発明の第４は、前記したストリップの流体
支持装置において、ストリップのロールへの流入側及び
／又はロールからの流出側で、ストリップに対向させた
ストリップの調芯用及び揺動防止用の流体噴出ノズルを
具備すべく構成しているのである。

つまり本発明は、従来法の様に流体をストリップに衝突
させてストリップを浮揚させるのではなく、粘性流体薄
膜の圧力によりストリップを浮揚させるものなのである
。

すなわち、第４図に示すごとく圧力Ｐｏの圧力室２２中
央部の噴出口２３より流体が押出され（圧力Ｐｃ）、ス
トリップ１２の両端部に向けて流れた流体は圧を貝を生
じ、端部から大気圧Ｐａで放出される。

粘性流体が固体表面に沿って流れる場合、画体表面と流
体間には流体の速度勾配に比例する摩擦力が生じる。

その結果、圧力勾配（Ｐｃ−Ｐａ）／（Ｗ／２）が生じ
（Ｗはストリップ１２の幅）、高圧側から低圧側に向か
って流体が圧損を生じながら流れるわけであるが、この
流れに沿った圧力を積分すればストリップの浮揚力とな
り、張力下のストリップをも容易に浮揚させうるという
基本原理に本発明は基づいているのである。従って、浮
揚高さｈは従来法よりはるかに小さく流量もわずかであ
る。

（作　　用） 本発明は上記した構成であるため、わずかな流量の流体
でストリップを非接触で支持できる。

また、ストリップの流入側及び／又は流出側で、かつロ
ールのストリップを挟む対向側に設けた流体噴出ノズル
は、ストリップが蛇行するのを防止し、かつストリップ
が揺動するのを防止すぺ（働く。

（実　施　例） 以下本発明を第１図〜第３図及び第５図〜第７図に示す
実施例に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本発明に係るストリップの流体支持
製置の第１実施例を示すものであり、図中１１はロール
、１２はこのロール１１に巻掛けられて支持されるスト
リップを示している。

しかして、前記ロール１１の軸方向の胴部中央部の円周
方向には、流体噴出孔１３が略等ピッチで少なくとも１
列開設されており、また、ロール１１のストリップ１２
との巻掛面と反対側には補助流体室１４がロール１１に
近接して設けられている。

そして、この補助流体室１４のロール１１との相対面の
略中央部にも流体噴出孔１５が少なくとも一つ開設され
ている。

なお、流体噴出孔はロール軸方向の胴部中央部に設ける
のであるが、これはストリップを支持した場合にストリ
ップ幅方向の中央部がロールの中央部を通過するためで
ある。即ち、ストリップ支持状態でストリップの幅中央
に対応するロールの表面に噴出孔があればよいのである
。

かかる構成の流体支持装置にあっては、ロール１１の軸
端部にロータリージヨイント１６を設け、外部からこの
ロータリージヨイント１６を介して前記流体噴出孔１３
に流体を供給し、ここから圧力Ｐ１で第１図に示す如く
流体を噴出するのである。

一方、補助流体室１４にも外部から流体を圧力Ｐ２で供
給し、流体噴出孔１５から該流体を噴出させるのである
。

なお、ストリップ１２は張力Ｔでロール１１に巻掛けら
れている。この巻掛は角は本実施例では１８０＠のちの
を示しているがこれに限定されないことは言うまでもな
い。

ここで前記流体噴出孔１５．１３から噴出する流体の圧
力Ｐ！とＰ、にはｐ、　＞ｐ、なる条件を満たす必要が
ある。こうすることによりストリップ１２の非巻掛は部
では流体の噴出はおきないからである。

ところで、本発明では上部においてロール１１より噴出
した流体は、ストリップ１２に沿って降下してくるが、
補助流体室１４との隙間より上部に向かって噴出される
流体により上方に戻されるのでロール巻掛は部の圧力が
保持でき、ストリップ１２を浮揚できることになる。

この際、ストリップ１２の搬送速度υが大きくなると土
としてロール１１の入側部で流体膜切れが発生すること
もあるが、この時には第３図に示すごとく補助流体室１
４の側面にも流体噴出孔１７を開設し、ここからも流体
を噴出して膜切れを防止すれば良い。なお、この流体噴
出孔１７はストリップ１２の入側だけでも良いが本実施
例の如く両方に設けて流体を噴出しても良い。

またストリップ１２がキャンバーを有する場合には蛇行
が発生するので、同じく第３図に示す如くストリップ１
２の幅中央部に向かって噴出する例えばエアーノズル１
８を例えば入側に設置して蛇行を防止すればよい、この
エアーノズル１８によってストリップ１２の揺動も同時
に防止できる。

なお、このエアーノズル１８は本実施例の如く入側に設
置したものに限らず、出側又は両方に設置しても良い。

また、ストリップ１２の蛇行と揺動を防止できるもので
あればエアーノズル１８に代えて電磁的又は機械的なも
のを採用しても良い。

次に本発明装置を用いて実験した結果を述べる。

その１）流体として気体（エアー）を用いた場合第５図
に示すストリップ１２の通板ラインにて本願の流体支持
装置のテストを行った。

すなわち、第５図のＡロールの位置に第１図及び第２図
に示す流体支持装置を取付けた。このとき、ロール１１
は外径φ１０１００ａ胴部長さ３００　ａｎであり、胴
部の中央部には１列、φ０．３　ｔｍの流体噴出口１３
を約６ｆｌＩ１１のピッチで円周方向に略均等に配列加
工したものを使用した。また該ロール１１の下部には補
助空気室Ｉ４を設け、ロール１１面との間隔を約０．３
　ｔｍにセットして第２図に示すごとく対面配置した。

そして、補助空気室１４のロール１１と対向する面の中
央にはφ３閣の流体噴出口１５を一つ設けた。なお、ロ
ール１１はバリアプル可変インバータにより回転速度と
方向は自在に選べ、また非回転にも出来る。

このような本発明流体支持装置に、流体としてエアーを
用いて第６図に示すような試験装置とした。なお、第６
図中１９は流量調節弁、２０は減圧弁、２１は圧力計を
示す。

使用したストリップ１２は厚さ０．１ｍ＋ｓＸ幅２５０
閣の冷延鋼板であり、張力はσＴ＝０．１〜５ｋｇ／ｉ
ｎ”まで可変とした。また速度もｌＯ〜２００ｍ／ｌｌ
ｌ１ｎで可変である。先行の厚さ０．１５ｗＸ幅２３０
Ｍのコイルに厚さ０．１閣×幅２５０　ｍのコイルを接
続し、コイルヘッドがリールに巻取られた段階でストリ
ップ張力をｃｌ　ｔ　＝　１　ｋｇ／　ａｍ”　、Ｖ　
＝５０ａ＋ｐｍ　−定としてロール１１と補助空気室１
４からＰ＋＝１．２　ｋｇ／ｃｄ、　Ｐ、　−１，４ｋ
ｇ／ｃｄでエアーを噴出したところ、変位計２２でスト
リップ１２が平均０．５　ａｍ浮揚していることを確認
した。次いでロール１１を非回転にしたところ浮揚高さ
は０．５５ｅｗと若干増えたが搬送現象に大差は見られ
なかった。

この時Ｐ１を大きくすると浮揚高さが大きくなること、
張力を高めると浮揚高さが小さくなること等も観測され
た。上記基準から速度υを大きくしてゆくとロール１１
の入側のストリップ両端部で浮揚高さｈが小さくなりス
トリップ１２とロール１１との接触が発生することが判
明した。

そこで第３図のごとく補助空気室１４側面からＰ、　＝
１．４　ｋｇ／ｃｊでエアーを噴出したところロール１
１の入側の非接触が確保された。なお、ストリップ１２
のキャンバ部ではストリップ１２の左右蛇行が発生する
ので第７図に示すエアーノズル１８を第６図に示すごと
く配備して風量３ボ／ｗｉｎ　、吹出し速度２０ｍ／ｓ
ｅｅ使用したところ、キャンバ部の蛇行量が１／３〜ｌ
／４に減少し、安定通板が可能であった。

なお、前記実験で平均圧力を１．２５〜１．５ｋｇ／Ｃ
ＴＡとし、平均浮揚高さを０．５閣として平均流速を計
算すると、ｖ　＝７．１〜２１．２ｍ　／　ｓｅｃとな
る。

この状態から流量調節弁１９を加減してストリップ１２
の送行状態を観察したところ、ある平均流速以上ではス
トリップ１２に高周波の振動が発生することを知見した
。この時のデータより平均浮揚高さを０．５　ｗａとし
て平均流速を算出すると、υ−５０〜５９ｍ／ｓｅｃと
なる。

よって気体の場合の平均流速は６０ｍ／ｓｅｃ以下とす
る必要がある。

その２）電気めっき用液中ロールに使用した場合第３図
に示した構成の本発明装置でロール径φ８００Ｍの電気
めっき用液中ロールを介して幅１８５０酎のストリップ
１２を支持した。

この時、ロール１１の回転数は、周速が通板速度の約１
／２とし、ロール１１の張力は片側５０００ｋｇｆで、
かつロール軸部の水圧は１．５〜３ｋｇｆ／ｃ艷、流量
が１００〜２００１　／ｍｉｎとした条件で浮上高さを
仮定すると流速は次のように計算される。

ロール１１のストリップ接触長さ（周方向）は、φ０．
８　ｍ　ｘ３．１４／　２〜１．２６ｍ液流量は、０．
２０ｒｒｆ／ｍ１ｎ＝３．３３Ｘ１０−’ｒｒｒ／ｓｅ
ｃ　（両側）０．１０ｒｒｆ／ｍ１ｎ＝１．６７Ｘ１０
−’ｒｒｆ／ｓｅｃ　（両側）よって、浮上高さが１　
ｍ　（１０−３ｍ）の場合、液流速は１．３２〜０．６
６ｍ／ｓｅｃ　、また浮上高さが０．５ｍ（０，５ＸＩ
Ｏ−３ｍ）の場合液流速は、２．６５〜１．３２ｍ／５
ｅＣ１また浮上高さが０．２５ｍｍ　（０，２５Ｘ１０
−’ｍ）の場合液流速は、１５．２９〜２．６５ｍ／ｓ
ｅｃとなる。

次に、ポンプを変更して流量を増加して、５００１／ｓ
ｉｎ、　３〜４　ｋｇｆ／ｃｄとしたところ、高い摩擦
音の発生と共に、ストリップに振動を生じた。

このとき、浮揚高さは０．５　ｔｍに対して平均計算流
速は、６．６　ｍ／ｓｅｃである。よって限界を７ｍ／
ｓｅｃとする必要がある。

なお従来の液中ロール法（ジンクロールと呼ばれる）の
場合には、 ■　ジンクロールにクラウンがあるため、ストリップ１
２が完全に平面にならず板ぞりを発生して、電極間際を
狭くできない。

■　ジンクロールの回転速度が早くなると、ストリップ
１２に引きつられてメツキ液が不規則にストリップ１２
とジンクロール間に流れ込んでクラウン効果が消滅し蛇
行の原因となり、電極−ストリップ１２の相対位置が不
安定になる。

という問題がある。これに対し、本発明の流体支持装置
では上記問題点は解決でき、電極−ストリップ間を狭く
して電力原単位を大幅に低減できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、ストリップの蛇行を防止
できると共にストリップ先端部の通板を容易に行え、し
かもコンパクトで安定してストリップの非接触支持が行
なえるという、従来の問題点を全て解決できるという大
なる効果を有する発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図は同じく
斜視図、第３図は第２実施例の第１図と同様の図面、第
４図は本発明の詳細な説明図、第５図は本発明の試験時
における設置位置説明図、第６図は試験装置の説明図、
第７図はエアーノズルの説明図で（イ）は正面図、（ロ
）は側面図、第８図〜第１０図は従来の説明で、第８図
はノズル孔の説明図、第９図は全体の斜視図、第１Ｏ図
はノズル孔の他の説明図である。 １１はロール、１２はストリップ、１３．１５は流体噴
出孔、１４は補助流体室、１８は調芯、揺動防止用エア
ーノズル。 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空ロールにストリップを巻掛けてストリップを
   搬送しつつ支持する装置であって、ロール軸方向の中央
   部の表面に、ロール円周方向に少なくとも１列の流体噴
   出孔を有すると共に、前記ロールは正逆回転、及び停止
   可能であることを特徴とするストリップの流体支持装置
   。
2. （２）ロールのストリップ巻掛面と反対面のロール表面
   に対向させた補助流体室を有し、ロールとの対向面の表
   面に少なくとも１個の流体噴出孔を有することを特徴と
   する請求項１記載のストリップの流体支持装置。
3. （３）補助流体室のストリップに対向するストリップの
   流入側及び／又は流出側の面に少なくとも１個の流体噴
   出孔を設けたことを特徴とする請求項２記載のストリッ
   プの流体支持装置。
4. （４）請求項１ないし３記載のストリップの流体支持装
   置において、ストリップのロールへの流入側及び／又は
   ロールからの流出側で、ストリップに対向させたストリ
   ップの調芯用及び揺動防止用の流体噴出ノズルを具備す
   ることを特徴とするストリップの流体支持装置。