JP2016159286A - ロールコータ - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向中央部の塗料が不必要に多くなることを回避できるロールコータを提供する。
【解決手段】外周面が互いに接するように配置されたピックアップロール１１及びアプリケーターロールが、中空の外周ロール１１０と、外周ロール１１０の内側に配置され、軸方向中央部が外周ロール１１０の内周面に接触されるとともに、軸方向側部が外周ロール１１０の内周面に非接触とされている内周ロール１１１と、内周ロール１１１の軸方向両端から突出された回転軸１１２とを有する二重ロールによって構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１及び第２ロール間の接触圧により第１及び第２ロールのいずれか一方から被塗装材への塗料の転写量が制御されるロールコータに関する。

従来用いられていたこの種のロールコータとしては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来のロールコータは、外周面が互いに接するように配置された第１及び第２ロールを備えている。第１及び第２ロールのいずれか一方は外周面が被塗装材に接するように配置されており、第１及び第２ロール間の接触圧により第１及び第２ロールの一方から被塗装材への塗料の転写量が制御される。第１及び第２ロールは、１つの円筒体と、この円筒体の軸方向両端から突出された回転軸とを有する一重ロールによって構成されている。

特開２００９−１６０５３５号公報

上記のような従来のロールコータでは、第１及び第２ロールが１つの円筒体と円筒体の軸方向両端から突出された回転軸とを有する一重ロールによって構成されているので、以下のような問題が生じる。すなわち、第１及び第２ロールの接触圧は、各ロールの円筒体を互いに押し付けるように各ロールの回転軸に荷重をかけることで得られている。このような荷重が回転軸にかけられた場合、軸方向中央部が互いに退くように円筒体にたわみが生じ、軸方向中央部の接触圧が弱くなり、軸方向中央部の塗料が不必要に多くなってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、軸方向中央部の塗料が不必要に多くなることを回避できるロールコータを提供することである。

本発明に係るロールコータは、外周面が互いに接するように配置された第１及び第２ロールを備え、第１及び第２ロールのいずれか一方は外周面が被塗装材に接するように配置されており、第１及び第２ロール間の接触圧により第１及び第２ロールの一方から被塗装材への塗料の転写量が制御されるロールコータであって、第１及び第２ロールの少なくとも一方が、中空の外周ロールと、外周ロールの内側に配置され、軸方向中央部が外周ロールの内周面に接触されるとともに、軸方向側部が外周ロールの内周面に非接触とされている内周ロールと、内周ロールの軸方向両端から突出された回転軸とを有する二重ロールによって構成されている。

また、本発明に係るロールコータは、第１ロールと、第１ロールの外周面に接する外周面を有する第２ロールと、第２ロールの外周面に接する外周面を有する第３ロールとを備え、第３ロールは外周面が被塗装材に接するように配置されており、第１及び第２ロール間の接触圧により第２ロールから第３ロールへの塗料の転写量が制御されるロールコータであって、第１及び第２ロールの少なくとも一方が、中空の外周ロールと、外周ロールの内側に配置され、軸方向中央部が外周ロールの内周面に接触されるとともに、軸方向側部が外周ロールの内周面に非接触とされている内周ロールと、内周ロールの軸方向両端から突出された回転軸とを有する二重ロールによって構成されている。

本発明のロールコータによれば、第１及び第２ロールの少なくとも一方が、中空の外周ロールと、外周ロールの内側に配置され、軸方向中央部が外周ロールの内周面に接触されるとともに、軸方向側部が外周ロールの内周面に非接触とされている内周ロールと、内周ロールの軸方向両端から突出された回転軸とを有する二重ロールによって構成されている。このような二重ロールでは、第１及び第２ロール間の接触圧を得るために回転軸に荷重をかけても、外周ロールのたわみが小さく抑えられる。これにより、軸方向中央部の塗膜が不必要に厚くなることを回避できる。

本発明の実施の形態１によるロールコータを示す構成図である。 図１のピックアップロールを示す断面図である。 図１のアプリケーターロールを示す断面図である。 図１のピックアップロール及びアプリケーターロールを示す平面図である。 図４のピックアップロールのたわみ量を示すグラフである。 図４のアプリケーターロールのたわみ量を示すグラフである。 図２及び図３のピックアップロール及びアプリケーターロールを用いた際の金属帯の膜厚差を示すグラフである。 本発明の実施の形態２によるロールコータを示す構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるロールコータを示す構成図である。図において、本実施の形態のロールコータ１は、被塗装材である金属帯２の表面に塗装を施すものである。ロールコータ１には、塗料パン１０、ピックアップロール１１、アプリケーターロール１２及びバックアップロール１３が設けられている。

塗料パン１０は、塗料１０ａが溜められた容器である。ピックアップロール１１は、外周面の一部が塗料パン１０の塗料１０ａに浸かるように配置されている。塗料パン１０の塗料１０ａは、回転駆動されるピックアップロール１１によって汲み上げられる。

アプリケーターロール１２は、ピックアップロール１１の外周面及び金属帯２の表面に外周面が接するように配置されている。すなわち、本実施の形態では、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２は、外周面が互いに接するように配置された第１及び第２ロールを構成している。アプリケーターロール１２は、ピックアップロール１１によって汲み上げられた塗料１０ａを金属帯２に転写する。バックアップロール１３は、アプリケーターロール１２との間に金属帯２を挟持するように配置されている。

アプリケーターロール１２から金属帯２に転写される塗料１０ａは、ピックアップロール１１とアプリケーターロール１２との接触位置Ｐを超えてアプリケーターロール１２の外周面に残っている塗料１０ａである。アプリケーターロール１２の外周面に残る塗料１０ａの量、すなわちアプリケーターロール１２から金属帯２への塗料の転写量は、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２間の接触圧により制御される。ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２間の接触圧は、各ロール１１，１２の外周面を互いに押し付けるように各ロール１１，１２の回転軸１１２，１２２に荷重がかけられることで得られる。

次に、図２は、図１のピックアップロール１１を示す断面図である。図２に示すように、ピックアップロール１１は、外周ロール１１０、内周ロール１１１、回転軸１１２、封止体１１３、規制体１１４及び押板１１５を有する二重ロールによって構成されている。

外周ロール１１０及び内周ロール１１１は、中空の円筒体により構成されている。内周ロール１１１は、焼嵌め等により外周ロール１１０内に挿入されて固定されている。回転軸１１２は、内周ロール１１１の軸方向両端から突出されるように、焼嵌め等により内周ロール１１１内に挿入されて固定されている。

内周ロール１１１は、軸方向中央部が外周ロール１１０の内周面に接触されるとともに、軸方向側部が外周ロール１１０の内周面に非接触とされている。すなわち、内周ロール１１１の軸方向中央部には、直径が拡大された拡径部１１１ａが設けられており、内周ロール１１１は拡径部１１１ａのみで外周ロール１１０の内周面に接触されている。拡径部１１１ａの端部間距離１１１ｄ（軸方向に沿って拡径部１１１ａが外周ロール１１０の内周面に接する距離）は、軸方向に沿う外周ロール１１０の長さよりも小さい。端部間距離１１１ｄは、軸方向に沿う外周ロール１１０の長さの例えば１／３程度とすることができる。

封止体１１３は、例えば輪状の弾性体等により構成されるものであり、軸方向側部における外周ロール１１０と内周ロール１１１との間の空隙１１０ａを塞いでいる。封止体１１３が空隙１１０ａを塞ぐことで、空隙１１０ａへの塗料の進入が防止されている。

規制体１１４は、軸方向に沿う押板１１５の外側に配置されており、軸方向に沿う外方への封止体１１３の変位を規制している。本実施の形態では、規制体１１４は、回転軸１１２に取り付けられたスナップリングによって構成されている。しかしながら、規制体の態様はこれに限定されず、例えば回転軸又は内周ロールの外周面から突出された突起等により構成することもできる。

押板１１５は、封止体１１３と規制体１１４との間に介在された板であり、規制体１１４との接触により封止体１１３が損傷することを回避するために設けられている。押板１１５は、例えば鋼板等により構成することができる。

次に、図３は、図１のアプリケーターロール１２を示す断面図である。図３に示すように、アプリケーターロール１２は、外周ロール１２０、内周ロール１２１、回転軸１２２、封止体１２３、規制体１２４、押板１２５及び外装体１２６を有する二重ロールによって構成されている。

上述のピックアップロール１１（図２参照）では外周ロール１１０及び内周ロール１１１の両方が中空の円筒体により構成されていたが、図３に示すアプリケーターロール１２では、外周ロール１２０が中空の円筒体によって構成される一方で、内周ロール１２１が中実の円筒体によって構成されている。内周ロール１２１は、焼嵌め等により外周ロール１２０内に挿入されて固定されている。回転軸１２３は、内周ロール１２１の軸方向両端から突出されるように内周ロール１２１と一体に形成されている。

内周ロール１２１は、軸方向中央部が外周ロール１２０の内周面に接触されるとともに、軸方向側部が外周ロール１２０の内周面に非接触とされている。すなわち、内周ロール１２１の軸方向中央部には、直径が拡大された拡径部１２１ａが設けられており、内周ロール１２１は拡径部１２１ａのみで外周ロール１２０の内周面に接触されている。拡径部１２１ａの端部間距離１２１ｄ（軸方向に沿って拡径部１２１ａが外周ロール１２０の内周面に接する距離）は、軸方向に沿う外周ロール１２０の長さよりも小さい。端部間距離１２１ｄは、軸方向に沿う外周ロール１２０の長さの例えば１／５程度とすることができる。

アプリケーターロール１２の封止体１２３、規制体１２４及び押板１２５は、ピックアップロール１１の封止体１１３、規制体１１４及び押板１１５に対応する構成である。すなわち、封止体１２３は、例えば輪状の弾性体等により構成されるものであり、軸方向側部における外周ロール１２０と内周ロール１２１との間の空隙１２０ａを塞いでいる。封止体１２３が空隙１２０ａを塞ぐことで、空隙１２０ａへの塗料の進入が防止されている。規制体１２４は、軸方向に沿う押板１２５の外側に配置されており、軸方向に沿う外方への封止体１２３の変位を規制している。本実施の形態では、規制体１２４は、回転軸１２２に取り付けられたスナップリングによって構成されている。しかしながら、規制体の態様はこれに限定されず、例えば回転軸又は内周ロールの外周面から突出された突起等により構成することもできる。押板１２５は、封止体１２３と規制体１２４との間に介在された板であり、規制体１２４との接触により封止体１２３が損傷することを回避するために設けられている。押板１２５は、例えば鋼板等により構成することができる。

外装体１２６は、外周ロール１２０の外周面に取り付けられた円筒体であり、例えばゴム等の柔軟な素材によって構成されている。外装体１２６の外周面は、ピックアップロール１１及び金属帯２に押し当てられる。

次に、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２を二重ロールによって構成することによる作用を説明する。図４は、図１のピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２を示す平面図である。

図４に示すように、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２の回転軸１１２，１２２には、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２間の接触圧を得るために、各ロール１１，１２の外周面を互いに押し付けるように荷重がかけられる。この荷重により、各ロール１１，１２は、各ロール１１，１２の軸方向中央部が互いに退くように撓もうとする。このたわみの大きさは、荷重がかかる位置の離間距離（支点間距離）に応じて変化する。

仮に、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２が、図２及び図３で示した二重ロールでなく、１つの円筒体と円筒体の軸方向両端から突出された回転軸とからなる一重ロール（従来構成）であるとすると、荷重がかかる位置の離間距離は軸方向に沿う円筒体の長さそのものになる。

これに対して、本実施の形態のようにピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２を図２及び図３で示した二重ロールとした場合、荷重がかかる位置の離間距離は、拡径部１１１ａ，１２１ａの端部間距離１１１ｄ，１２１ｄとなる。このため、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２を二重ロールとすることで、外周ロール１１０，１２０のたわみを小さく抑えることができる。

図５は、図４のピックアップロール１１のたわみ量を示すグラフである。本発明者は、以下の式１，２を用いて、ピックアップロール１１のたわみ量を算出した。

なお、式１，２の各変数は以下の通りである。
σ：たわみ量［ｍｍ］
ω：線圧［ｋｇ／ｍ］（＝Ｗ／Ｌ）
Ｗ：総荷重［ｋｇ］
Ｌ：支点間距離［ｍ］
Ｅ：内周ロールヤング率［Ｐａ］
Ｉ：断面係数［ｍ^４］
ｄ_１：内周ロール内径［ｍ］
ｄ_２：内周ロール外径［ｍ］

図５には、内周ロールヤング率Ｅを２０６０８４３９６４［Ｐａ］とし、断面係数Ｉを０．００００６３６９［ｍ^４］とし、内周ロール内径ｄ_１を０．２２８［ｍ］とし、内周ロール外径ｄ_２を０．２５０［ｍ］として、総荷重Ｗを１０００［ｋｇ］から３０００［ｋｇ］まで変化させて求めたたわみ量を示している。なお、発明例である二重ロールの支点間距離Ｌは０．４５０［ｍ］とし、従来例である一重ロールの支点間距離Ｌは１．４２０［ｍ］としている。

図５に示すように、総荷重Ｗが３０００［ｋｇ］であるとき、一重ロールのたわみ量が０．０８４ｍｍであるのに対して、二重ロールのたわみ量は０．０１２ｍｍであった。この結果から、ピックアップロール１１を二重ロールによって構成することで、たわみ量を８６％も低く抑えることができることが分かる。

次に、図６は、図４のアプリケーターロール１２のたわみ量を示すグラフである。本発明者は、上記の式１，２を用いて、アプリケーターロール１２のたわみ量も算出した。

図６には、内周ロールヤング率Ｅを２０６０８４３９６４［Ｐａ］とし、断面係数Ｉを０．００００６３６９［ｍ^４］とし、内周ロール内径ｄ_１を０．１４１［ｍ］とし、内周ロール外径ｄ_２を０．１８０［ｍ］として、総荷重Ｗを１０００［ｋｇ］から３０００［ｋｇ］まで変化させて求めたたわみ量を示している。なお、発明例である二重ロールの支点間距離Ｌは０．４５０［ｍ］とし、従来例である一重ロールの支点間距離Ｌは１．４２０［ｍ］としている。

図６に示すように、総荷重Ｗが３０００［ｋｇ］であるとき、一重ロールのたわみ量が０．２７６ｍｍであるのに対して、二重ロールのたわみ量は０．０２２ｍｍであった。この結果から、アプリケーターロール１２を二重ロールによって構成することで、たわみ量を９２％も低く抑えることができることが分かる。

図５に示すピックアップロール１１のたわみ量と、図６に示すアプリケーターロール１２のたわみ量との相違は、ロール構造に起因するものである。図２に示すように二重ロールの内周ロール１１１を中空の円筒体とすることで、二重ロール全体としての重量を軽くすることができ、交換等の作業に要する労力を低減できる。

次に、図７は、図２及び図３のピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２を用いた際の金属帯２の膜厚差を示すグラフである。本発明者は、図２及び図３のピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２（二重ロール）と、従来例の一重ロールとを用いて金属帯２に塗装を施して、以下の式３で表される金属帯２の膜厚差Ｒを調査した。

なお、式３において、Ｔ_ＣＮはピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２の軸方向中央部における金属帯２の塗膜の厚み［μｍ］であり、Ｔ_Ｅ１はピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２の軸方向に沿う第１端側（ドライブサイド）の金属帯２の塗膜の厚み［μｍ］であり、Ｔ_Ｅ２はピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２の軸方向に沿う第２端側（ワークサイド）の金属帯２の塗膜の厚み［μｍ］である。

軸体にかける荷重を大きくするほど、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２のたわみが大きくなり、膜厚差Ｒが大きくなる。図７に示すように、総荷重が２６００ｋｇ程度であるとき、一重ロールの膜厚差Ｒが０．８３μｍ程度であるのに対して、二重ロールの膜厚差Ｒが０．１μｍ程度であった。この結果から、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２を二重ロールによって構成することで、軸方向中央部の塗膜が不必要に厚くなることを回避できることが分かる。

このようなロールコータ１では、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２が外周ロール１１０，１２０のたわみを小さく抑えることができる二重ロールによって構成されているので、軸方向中央部の塗膜が不必要に厚くなることを回避できる。

また、軸方向側部における外周ロール１１０，１２０と内周ロール１１１，１２１との間の空隙１１０ａ，１２０ａを塞ぐ封止体１１３，１２３が設けられているので、空隙１１０ａ，１２０ａへの塗料の進入を防止できる。

さらに、軸方向に沿う封止体１１３，１２３の外側には、軸方向に沿う外方への封止体１１３，１２３の変位を規制する規制体１１４，１２４が配置されているので、回転軸１１２，１２２への荷重により繰り返しわずかなたわみが生じても、空隙１１０ａ，１２０ａから封止体１１３，１２３が抜け出ることを回避することができる。

さらにまた、内周ロール１１１が中空の円筒体により構成されているので、二重ロール全体としての重量を軽くすることができ、交換等の作業に要する労力を低減できる。

また、内周ロール１２１を中実の円筒体により構成することもできる。

なお、実施の形態１ではピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２の両方が二重ロールによって構成されるように説明したが、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２の一方のみを二重ロールとし、他方を一重ロールとしてもよい。この構成でも、ピックアップロール１１及びアプリケーターロール１２の両方を一重ロールとする構成との対比においては、軸方向中央部の塗膜が不必要に厚くなることを回避できる。すなわち、外周面が互いに接するように配置された第１及び第２ロールの少なくとも一方が二重ロールであればよい。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２によるロールコータを示す構成図である。本実施の形態２のロールコータ１は、実施の形態１のロールコータ１にミータリングロール１４が追加されたものである。ミータリングロール１４とピックアップロール１１との間の接触圧により、ピックアップロール１１からアプリケーターロール１２への塗料１０ａの転写量が制御される。ピックアップロール１１及びミータリングロール１４の少なくとも一方が、実施の形態１で説明した二重ロールによって構成される。また、アプリケーターロール１２が二重ロールによって構成されていてもよい。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

このように、ミータリングロール１４を含む構成においても本発明を適用することができる。

なお、実施の形態１，２では、ピックアップロール１１によって汲み上げた塗料１０ａをアプリケーターロール１２によって金属帯２に転写するように説明しているが、塗料の供給態様はこれに限定されず、例えば、外周面が互いに接するように配置された２つのロールの間に滴下により塗料を供給する等の他の態様を採ってもよい。

１ ロールコータ
２ 金属帯（被塗装材）
１１ ピックアップロール
１２ アプリケーターロール
１４ ミータリングロール
１１０，１２０ 外周ロール
１１０ａ，１２０ａ 空隙
１１１，１２１ 内周ロール
１１１ａ，１２１ａ 拡径部
１１２，１２２ 回転軸
１１３，１２３ 封止体
１１４，１２４ 規制体

Claims (6)

1. 外周面が互いに接するように配置された第１及び第２ロールを備え、第１及び第２ロールのいずれか一方は外周面が被塗装材に接するように配置されており、前記第１及び第２ロール間の接触圧により前記第１及び第２ロールの前記一方から被塗装材への塗料の転写量が制御されるロールコータであって、
   前記第１及び第２ロールの少なくとも一方が、中空の外周ロールと、前記外周ロールの内側に配置され、軸方向中央部が前記外周ロールの内周面に接触されるとともに、軸方向側部が前記外周ロールの内周面に非接触とされている内周ロールと、前記内周ロールの軸方向両端から突出された回転軸とを有する二重ロールによって構成されている
   ことを特徴とするロールコータ。
2. 第１ロールと、前記第１ロールの外周面に接する外周面を有する第２ロールと、前記第２ロールの外周面に接する外周面を有する第３ロールとを備え、前記第３ロールは外周面が被塗装材に接するように配置されており、前記第１及び第２ロール間の接触圧により前記第２ロールから前記第３ロールへの塗料の転写量が制御されるロールコータであって、
   前記第１及び第２ロールの少なくとも一方が、中空の外周ロールと、前記外周ロールの内側に配置され、軸方向中央部が前記外周ロールの内周面に接触されるとともに、軸方向側部が前記外周ロールの内周面に非接触とされている内周ロールと、前記内周ロールの軸方向両端から突出された回転軸とを有する二重ロールによって構成されている
   ことを特徴とするロールコータ。
3. 前記二重ロールは、前記軸方向側部における前記外周ロールと前記内周ロールとの間の空隙を塞ぐ封止体をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロールコータ。
4. 前記二重ロールは、軸方向に沿う封止体の外側に配置され、前記軸方向に沿う外方への前記封止体の変位を規制する規制体をさらに有する
   ことを特徴とする請求項３記載のロールコータ。
5. 前記内周ロールは、中空の円筒体により構成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のロールコータ。
6. 前記内周ロールは、中実の円筒体により構成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のロールコータ。

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