JP2004514630A - 浮動ウェブ・プライベートを転回させるための非接触浮動装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】複数のアパーチャが形成された弓状面を備え、ウェブを支持し、随意的に乾燥するためのエアターンを提供する。加圧ガスが、エアターン・プレナムに供給され、複数のアパーチャを通って出て行き、空気のクッションを形成してウェブを浮かせる。本発明の装置では、ウェブと接触することなく約９０°（から約３００°）の回転角度が実現可能である。独自の半円形設計によって、張力が働いているウェブを、低圧力要件で且つ空気流失及びノイズレベルを低減して、非接触で浮動及び転回させることができる。各区画が独立的に制御された圧力ガスを有するマルチチャンバ・ターンを使用することもできる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動中のウェブを非接触で乾燥し案内するための装置及び方法に、厳密には、弓状経路でウェブを案内するのに特に適した、改良型の空気浮動式転回装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ウェブ印刷及び乾燥工程では、ウェブ自体への、又はウェブの一面又は複数面に事前に塗布された被膜（インキなど）への損傷を避けるために、非接触方式でウェブを支持したい場合がしばしばある。ウェブを非接触方式で支持するための従来の装置の１つに、上下に水平なエアバーの対を設けウェブにその間を移動させるようにしたものがある。時には、非接触環境を維持しながら、ウェブの移動方向を変えることが必要になる。これは、湾曲した経路の周りをウェブが移動する際、空気圧のクッション上に可撓性のウェブを支える装置であるエアターンを使用して行われる。エアターンは、通常は部分的に円筒形の表面を有し、その表面を通して、加圧空気が、各種スロット、穴、アパーチャを介して、又はその他の設計やパターンを介して導入されるようになっている。市販されている代表的なエアターンには、ウェブを９５°の弧に沿って運ぶ９５°ターンと、ウェブを２０°の弧に沿って運ぶ２０°「浅型ラップ」ターンがある。
【０００３】
このような、エアターンが、グレイタローラーに取って代わった。グレイタローラーは、ウェブとの摩擦接触を利用してウェブを転回させる手段であった。その結果、ウェブ・マーキングの問題がしばしば生じた。エアターンを使用することによりマーキング問題はなくなるものの、ローラーによりもたらされていた摩擦による付加的拘束が欠如することにより、特に「たるんだ」即ち非均一なウェブの場合には、ウェブ・トラッキングの問題が生じることとなった。トラッキング問題を補償するため、エアターンは操舵装置として使用されている。エアターンの一方の縁部をウェブに対して垂直方向に且つウェブに向けて傾斜させることにより、力が働いてウェブを当該側から押し離すようになる。逆に、エアターンの当該端部がウェブから遠ざかると、結果として生じる空気圧力が、ウェブを当該端部方向に引く。光学センサーを使用してウェブのドリフトを監視し、エアターンの位置を制御している操舵駆動モーターに信号を送る。駆動モーターは、エアターンのオペレータ・エンドを移動させる。代わりに、又は付加的に、エアターンは手動で傾斜させることもできる。
【０００４】
エアターンの例としては、米国特許第４，１８２，４７２号に記載のものが挙げられる（当該開示内容を参考文献として本願に援用する）。具体的には、移動中のウェブが方向転換する際に、ウェブを非接触支持するためのガイドを提供している。ガイドは、弓状湾曲面を有するドラム様部材として形成されており、その円弧長は、移動中のウェブを転回又は方向転換させようとする程度に応じて変化させることができるようになっているいる。ドラム様部材の弓状面には、ウェブの移動方向に伸びる一連の平行な溝が形成されている。エアノズルは、ドラム様部材の長さに沿って及び溝の各端部に伸びており、このノズルを通して加圧空気が供給され、ウェブと弓状面との間に空気クッションを作り出しこれによってウェブを浮かすようになっている。弓状面の溝は、空気の流れが横方向にクッションから外れて移動中のウェブの側縁部に向かうことを阻止するラビリンスシールとして働く。
【０００５】
エアターンの別の例としては、米国特許第２，６８９，１９６号に記載のものがあり、加圧空気の通路として円筒面に一連の孔が形成され、加圧空気がその孔を通ってドラム上を通過するウェブを支持し、案内するようになっている。同様に、米国特許第３，０９７，９７１号は、湾曲した支持面にウェブ対して縦方向及び／又は横方向に伸張する一連のスリットを有する装置を開示している。加圧された空気は、これらのスリットを通り抜けてドラムとウェブの間にクッションを形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
何れの浮動システムにおいても重要なことは、ウェブがエアバー上を通過する際のウェブの安定性である。ウェブの近くの気流が不安定であると、ウェブのフラッタを生じ、後続のウェブが乾燥機の部品に接触し、結果的に被膜又はウェブに傷がつくことになる。ウェブのフラッタは、多様な形態で現れ、ウェブの強烈なフラッピングから高周波のドラミングまでの範囲に及ぶ。
【０００７】
従来のエアターンを使用すると、過度のウェブのフラッタが発生する。複数のエアターンを一緒に使用してウェブが正弦状の経路に沿うようにした場合、ウェブが下部エアターンを離れ上部エアターンに至る前に、ウェブのフラッタが発生する。
【０００８】
従って、本発明の目的は、遊動ウェブを非接触に支持している間のウェブのフラッタを最小化又は排除することである。
本発明の別の目的は、重い又はカールしたウェブを装置の周りに適切に浮動させるために、クッション圧の高い浮動装置を提供することである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、ウェブの張力が異なる又は変動する場合にでも、装置の周りの浮動高さが均一となるような浮動装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
先行技術の問題点は、複数のアパーチャが形成された弓状面を備えた、ウェブを支えるため及び随意的に乾燥するためのエアターンを提供する本発明により克服される。加圧空気が、エアターン・キャビティに供給され、複数のアパーチャを抜けて出て、クッションを形成しウェブを浮かす。本発明の装置では、ウェブに接触することなく、約９０°乃至約３００°の回転角度が達成可能である。独自の設計により、張力の掛かったウェブを、低圧力要件で且つ空気流出及びノイズレベルを低減して、非接触で浮動及び回転できるようになっている。
【００１１】
装置の形状では、エアターンに入出するウェブ内部の空所又は開口領域を考慮している。これらの空所又は開口領域は、エアターンに入出するウェブの安定した浮動を維持するのに非常に重要である。エアターンの形状により作り出された空所領域、及び加圧スロットの具体的な寸法と間隔により、エアターンは、従来の非接触転回装置に比べて作動に優れたものとなっている。従来の転回装置は、本発明の装置より３０−５０％も高い圧力要件を必要とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の提供するウェブサポートは、様々な角度の回転運動に沿って移動中のウェブを支持できるが、図１は、凡そ１８０°回転の場合のウェブサポートとして本発明を示しており、ウェブは、支持装置１０に接触することなくこの装置を通過する。なお、ウェブサポートについての以下の詳細な記述は、説明を目的としており、本発明を限定するものと解釈すべきではない点を理解されたい。
【００１３】
図１及び図２から分かるように、サポート１０は全体的に弓状面で形成されており、この弓状面は支持対象のウェブの幅に亘って伸びているが、ウェブの側縁部を越えて伸びているのが望ましい。サポート１０の一方の側方端部には、炉内での長い滞留又は乾燥時間の間にウェブのループを作り出すためのループ乾燥機のような、乾燥機又は他の適切な装置にサポート１０を搭載するため、取り付け軸１１が連結されており、サポート１０の反対側の間隔をおいた側方端部には、送給口１２が設けられている。図示の実施形態では、一連のほぼ平行な又は平行なスロット３が、サポート１０の表面に形成されている。スロット３は、断面が概ね矩形であるのが望ましいが、加圧空気を均一に排出してウェブを支持できる効果があれば、他の形状でもよい。従って、円形、方形、ダイヤモンド形、多角形、又は他の形状のアパーチャも本発明の範囲に含まれる。ウェブの張力が異なるか又は変動しても、ターン１０の周り全体に亘って均一な浮動高（例えば、表面からの距離０．１２５乃至０．５００インチ）が実現される。
【００１４】
図４は、最適性能を目指したアパーチャ配置の好適な実施形態を示している。図示のエアターン１０の部分は、エアターンのウェブ搬入側の角の部分である。第１列目の矩形スロット３２は、ターン入口（及び出口）から０．３８インチに形成され、第１スロット３２Ａの中心は、ターンの側方端部から１．５インチの所にある。これらスロット３２は、スロットの中で長さが最長であるのが望ましく、０．１２５ｘ１．０００インチで、各中心間の間隔は１．１２５インチとなっている。入口及び出口のスロット３２が大きめであることは、これらスロット３２から出る空気の約５０％はターン１０の入口及び出口縁部で失われ、従ってそれらの場所ではウェブを支えるのに空気が余計に必要となることから、重要である。第２列目のスロット３２は、第１列に平行に、第１列目から０．３８インチ離れて設けられており、同様の寸法である。
【００１５】
ウェブの移動方向に向かって、スロットの列が続いているが、スロット同志の間隔はより大きく、寸法はより小さくなっているのが望ましい。この場所では、ターン１０の周りに均一な浮動高を維持し、且つ空気量を減じ、従って装置に必要なファンの寸法を小さくするために、スロット寸法を小さくすることが重要である。こうして、スロット３４は、ウェブの入口（及び出口）から１．５インチ離れ、大きさは０．１００ｘ０．５００インチで、スロット同士の中心間距離は２．００インチとなっている。次の列のスロット３５は、前の列から１．００インチ離れている。この列の１番目のスロット３５Ａは、前の列のスロット３４Ａの端から始まっている。先に説明した入口側の大きいスロットと同様なパターンを有する、ターン１０の出口端の大きいスロットに到達するまで、このパターンが弓状面の長さに亘って続く。
【００１６】
図１に示すように、エアターン１０の両側辺のスロット３６も、空気要件を低減するために小さくなっている。
小さな穴ではなくスロットを通して加圧空気を排出できるようにしたことにより、ウェブを支えるクッション圧力はより均一化され安定した浮動状態が維持される。このスロット設計により、圧力要件が低減され、従ってファンの馬力が小さくてすみ、その結果エネルギーを節約することができる。交互するスロットを使用すると、上塗りを施したウェブは、孔排出設計の高速乾燥特性による湿潤コーティングの線状造形又は熱縞の悪影響は受けない。軽量ウェブに、従来設計による高圧孔排出速度を適用すると、ウェブに波打ち又はフラッタが生じる。本発明の交互スロット設計では、軽量ウェブでもフラッタ無しの平らな状態のままである。
【００１７】
加圧ガス、好ましくは空気は、ファン（図示せず）のような適した供給装置によって送給口１２に供給される。送給口１２は、サポート１０の側方端部に形成されたアパーチャを介してサポート１０のキャビティ又はプレナムに連通している。ウェブ支持圧力を測定するのに、クッション圧力タップ１８を使用してもよい。ファン供給圧力（エアターン・プレナム内に生じるファンからの圧力）も、ポート１９を通して測定することができる。
【００１８】
次に、図３は、１８０°エアターン１０の好適な構成を示している。この形状で直径が２４インチのものが最も一般的である。エアターン１０の作動面は、点線３−３の上方の区域１０Ａにより画定される半円形である。点線３−３の下方の小さい方の半円形１０Ｂと上記区域１０Ａとで、エアターンを形成している。小さい方の半円形１０Ｂは、最大直径が、大きい方の半円形１０Ａの最大直径よりも小さくなっている。直径差は、少なくとも６インチあることが望ましい。エアターン１０の表面を半円形状にすることによって、円筒形状に追随し形状に沿って不適切にウェブＷを引っ張るのではなく、ウェブＷがターンを出て行く際にはウェブＷの下の空気速度が下がるようになっている。加えて、高速空気の流失によって誘起されるウェブのフラッタ又は振動が低減され、また本形状はコンパクトなので、既存の製造ライン内に容易に設置することができるようになっている。半円設計により、ウェブがターンを離れる際にウェブと共に移動する支持空気の量も減らすことができる。
【００１９】
図１及び図３は、更に、縁がカールした重量ウェブを適切に浮かせるためにクッション圧力を上げるための、随意的な細長い入口及び出口スロットを示している。スロット６０、６１は、半円形部分１０Ａ及び１０Ｂの集束部に形成された互いに反対側のショルダー部に位置している。各スロットには、細長く平らな穴あきプレート６５が備えられており、この穴を通って加圧空気がキャビティ６６に流れ込む。プレート６５の貫通孔６７は、図示のように円形であるのが望ましい。細長いＶ字状部材６７は、それぞれ穴あきプレート６５の下側に連結されており、傾斜部材６８と共に、両者の間にスロット６０、６１を画定している。Ｖ字状部材６７は、加圧空気の流れをターン１０の弓状面に沿って方向決めする。スロット６０、６１は、図１に示すように、弓状面の長さに亘って伸びているのが望ましい。
【００２０】
可動側縁ドラム７０、７１は、随意的なものであり、エアターン１０の表面に取り付けて、浮かせるウェブの幅に合わせて調整することができる。
上塗りを施したウェブの乾燥を促進したい場合には、本発明のエアターンでウェブを浮かすために使用される空気を加熱してもよい。
【００２１】
図５は、本発明の別の実施形態を示しているが、これはウェブの全幅が広い場合に特に有用である。本図は、マルチフィード・マルチチャンバ・ユニットであり、幅の狭いウェブを流す場合には外側のチャンバを閉じて、エネルギーを節約し、作業域への空気流失量を減らせるようになっている。具体的には、図５及び図６は、３つのチャンバ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが図示のように一直線に並んだ３室装置を示している。各チャンバは、ダクト５２Ａ、５２Ｂ、及び５２Ｃそれぞれを介して加圧空気をチャンバに送給するプレナム５１と流体連通している。各チャンバへの空気の流れを制御、調節、又は調整するために、ダンパ又は他の弁装置５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃが適宜配置されている。各チャンバ５０には対応するダンパが設けられ、各チャンバへの空気の流れを独立して制御することができるようになっているのが望ましい。例えば、幅の狭いウェブを流す場合には、外側の区画（例えば５０Ａ及び／又は５０Ｃ）は、ダンパを働かせ又は閉じてファン量を節約するようにしてもよい。加えて、ウェブ偏移を制御するために、偏移方向の外側区画は他の区画よりも圧力を高くして、中心に戻るようウェブに力を掛けることもできる。この様に、マルチフィード・ターン内に差圧を発生させることにより、ウェブの歯車側をウェブのオペレータ側より高圧にして、結果的にウェブをオペレータ側に導き、或いはその逆を行うことができる。こうして、ターンを使ってウェブを操作中心線に対して中心合わせすると同時に、上塗りが施された側には接触することなくウェブを転回させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内部を見せるために一部を取り除いた、本発明によるエアターンの斜視図である。
【図２】
本発明によるエアターンの上面図である。
【図３】
本発明によるエアターンの側横断面図である。
【図４】
本発明によるエアターンの表面の一部を示す上面図である。
【図５】
本発明のマルチチャンバ実施形態の斜視図である。
【図６】
図５の実施形態の正面図である。

Claims (9)

1. 非接触ウェブサポートにおいて、移動中のウェブを表面上方に浮動支持する穴あき弓状面を備え、前記弓状面は第１の最大直径を有し、底部弓状部は前記第１直径より小さい第２直径を有し、前記穴あき弓状面と前記底部弓状部は両者の間にプレナムを画定し、それにより前記プレナム内の加圧ガスが貫通孔を通って排出され、前記穴あき弓状面の周囲に前記ウェブを浮かせるようになっている、ウェブサポート。
2. 前記穴あき弓状面は、ウェブ搬入点とウェブ搬出点を有し、前記ウェブサポートは、更に、前記プレナムとガス受け入れ可能に連通している１対のノズルを備え、前記一対のノズルの一方は前記ウェブ搬入点に配置され、前記一対のノズルの他方は前記ウェブ搬出点に配置されている、請求項１に記載のウェブサポート。
3. 前記穴あき弓状面は、複数の離間した矩形貫通孔を備えている、請求項１に記載のウェブサポート。
4. 前記穴あき弓状面は、ウェブ搬入点とウェブ搬出点を有し、前記ウェブ搬入点から第１及び第２列目の前記貫通孔それぞれの断面積及び、前記ウェブ搬出点から第１及び第２列目の前記貫通孔それぞれの断面積が、前記穴あき弓状面の他の貫通孔それぞれの断面積より大きくなるように、前記貫通孔は前記穴あき弓状面に沿って平行な列状に配設されている、請求項３に記載のウェブサポート。
5. 前記穴あき弓状面は、ウェブ搬入点とウェブ搬出点を有し、前記ウェブ搬入点と前記ウェブ搬出点の間の角度は９０°である、請求項１に記載のウェブサポート。
6. 前記穴あき弓状面は、ウェブ搬入点とウェブ搬出点を有し、前記ウェブ搬入点と前記ウェブ搬出点の間の角度は１８０°である、請求項１に記載のウェブサポート。
7. 前記穴あき弓状面は、ウェブ搬入点とウェブ搬出点を有し、前記ウェブ搬入点と前記ウェブ搬出点の間の角度は３００°である、請求項１に記載のウェブサポート。
8. 複数の非接触ウェブサポートを備えたウェブサポート装置において、前記各ウェブサポートは穴あき弓状面を備え、前記弓状面は第１の最大直径を有し、底部弓状部は前記第１直径より小さい第２直径を有し、前記穴あき弓状面と前記底部弓状部は両者の間にプレナムを画定し、それにより前記プレナム内の加圧ガスが貫通孔を通って排出され、前記穴あき弓状面の周囲に前記ウェブを浮かせるようになっており、前記プレナムは、それぞれ前記加圧ガスのソースと独立した流体連通状態にある、ウェブサポート装置。
9. 前記各プレナムへの加圧ガスの流れを独立して制御するための、前記複数の非接触ウェブサポートそれぞれに関係付けられたダンパを更に備えている、請求項８に記載のウェブサポート装置。