JP2892299B2 - ローラ - Google Patents

ローラ

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JP2892299B2
JP2892299B2 JP7131133A JP13113395A JP2892299B2 JP 2892299 B2 JP2892299 B2 JP 2892299B2 JP 7131133 A JP7131133 A JP 7131133A JP 13113395 A JP13113395 A JP 13113395A JP 2892299 B2 JP2892299 B2 JP 2892299B2
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  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、印刷機械のインキロー
、湿し水ローラ等の印刷に用いる加熱冷却ローラ
や、プラスチックフィルム加工機械等のローラに係わ
り、特にヒートパイプ構造のローラにおいて、ローラ本
体の回転に伴ってローラ内周面に形成される液相の封入
媒体の膜を乱し、熱交換を促進してローラ表面温度を適
正あるいは均一な状態に保つのに好適なローラに関す
る。
【0002】
【従来の技術】前記の各種機械のローラは、ローラとロ
ーラが接触しながら回転するもの、あるいはローラに接
触する加工物を冷却するためのもの等が使われている。
例えば、印刷機のインキングローラはインキ溜から版胴
の間に複数配置され、回転接触によって隣接するローラ
表面にインキを順次転移させ、版胴の版に塗布してい
る。このようなローラは接触しながら回転する際に転が
り摩擦が発生し、この摩擦熱によってローラ上のインキ
の温度が上昇する。インキ仕様においてその使用最適温
度や温度範囲が定められているので、ローラ温度の上昇
はインキ仕様を満足しなくなり、印刷品質を低下させる
要因となる。
【0003】例えば、水なしオフセット印刷の場合、一
般にインキの温度が30℃前後が適温とされている。そ
のため、前述の転がり摩擦によってインキングローラの
表面温度がインキの使用環境を外れると印刷の品質を低
下させる要因となる。このような背景において、ローラ
の表面温度の上昇を抑えて適正温度にするためのローラ
の冷却技術が開発されている。ローラを冷却する方式に
は、ローラ内に地下水等の水を循環させる水冷式、ロー
ラの表面に冷風を吹き付ける方式、ヒートパイプ方式等
がある。その中で印刷機のインキングローラに適用され
たヒートパイプ方式の例として、特開昭63−4714
4号公報、特開昭59−73952号公報等に開示され
たものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のヒート
パイプ方式ではローラが高速回転すると、ローラ内部に
封入した冷媒が遠心力により、ローラ内面部に一様な膜
状態で張り付いてしまう。この冷媒の膜により、熱抵抗
の増加、および蓄熱効果の発生によって熱循環効率の低
下、および、ローラ表面温度の上昇などの現象が起こ
る。即ち、ローラの高速回転時において、ヒートパイプ
作動媒体はローラ内周面に一様な液膜を形成し、熱循環
に対し重大な損失を発生させるという問題があった。本
発明の目的はローラ回転時のヒートパイプ作動媒体の熱
循環効率を高めることにより、ローラ表面温度を適性値
に調節可能にしたローラを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の本発明は円筒のローラ本体の開放端をフ
ランジで閉じ、その内部に形成された円筒空間をヒート
パイプ構造としたローラにおいて、ローラ本体の高速
転に伴ってローラ内周面に形成される、液相の封入媒体
の膜を乱すスジ状の波をローラ本体のフランジに向かっ
発生させる波発生をローラ本体の内部に設けた構成
にある。
【0006】 好ましい本発明の波発生は次の態様の
いずれかの構成、または組み合わせた構成によって実現
される。 (1)配置について a.ローラ内周面とフランジ内壁面の境界部または境界
部近傍に設ける。 b.前記aに記載の位置を除く、ローラ内周面に設け
る。 c.ローラ本体の開放端を閉じるフランジに設ける。 (2)構造について d.凸部または凹部により構成する。 e.平面で形成されかつローラ軸に対して垂直でないフ
ランジ内壁あるいはフランジ面により構成する。 f.非平面で形成されるフランジ面により構成する。 g.ローラ内周面からローラ軸部方向に伸びる起波部を
有するフランジ面により構成する。 h.前記起波部をリブ状突起部または溝により構成す
る。 i.前記リブ状突起部のフランジ内壁面からの高さがロ
ーラ軸部側が低く、ローラ内周面側が高くなる上面を持
って形成する。 j.前記リブ状突起部のフランジ内壁面からの高さがロ
ーラ軸部側が低く、ローラ内周面側が高くなる上面を持
つリブ状突起部と、ローラ軸部側が高く、ローラ内周面
側が低くなる上面を持つリブ状突起部とを組み合わせて
設ける。更に上記のローラ構造を、印刷に用いる加熱冷
却ローラに適用した構成にある。
【0007】
【作用】上記の構成によると、ローラが高速回転する
と、波発生を起点としたスジ状の波(図8参照)が
ランジに向かってローラ内周面全体にたえず発生し、こ
の波によりローラ内面に形成される液膜が乱れる。この
波発生の機能により、熱交換が促進され熱循環効率が
高められ、ローラ表面への冷却または加熱作用が良くな
ってローラ表面温度が適性値に調整される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明をする。本実施例は印刷機のインキングローラに適
用したものである。図1はローラ内部の円筒空間をヒー
トパイプ構造としたインキングローラを示しており、そ
のA−A部断面を図2に示す。ローラ1は中心部に冷却
用流体が通過する流路2が設けられたローラ軸部3を有
する。また、このローラ軸部3とローラ本体4との間に
円筒空間5をヒートパイプ構造としたローラにおいて内
部に封入された熱循環冷却媒体(液相媒体)6がローラ
と回転することで熱循環効率が低下する。尚、この状態
のローラは回転していない。
【0009】図3は図1に示したローラ1を回転させた
とき、内部に封入された熱循環冷却媒体(液相媒体)6
に作用する重力とローラ内周面との間に発生する接触抵
抗が遠心力に勝る場合の状態である。この状態下では、
ローラ内周面7から熱循環冷却媒体6が剥離する点付近
8で著しく熱交換が促進する。図4は図1に示したロー
ラ1を回転させたとき、内部に封入された熱循環冷却媒
体6に作用する遠心力が他の外力に勝っている場合の状
態である。この状態下では、ローラ内周面7に熱循環冷
却媒体が一様な膜状9になってしまい、この場合は熱循
環冷却媒体の熱抵抗がローラ壁自体の熱抵抗に加わり、
熱交換が有効に作用できなくなる。尚、熱伝達につい
て、図5はローラ回転時にローラ壁4に形成される膜状
になった冷媒6を示しており、負荷10はローラ壁の熱
抵抗11を経てからの蒸発(熱交換)13の間に、直接
蒸発する場合と、膜状冷却媒体の熱抵抗12が加わって
から蒸発する場合を示している。
【0010】前記の状態を改善する目的で、遠心力が発
生した場合、液膜を乱す作用を促進するための構造とす
る。 本実施例の主たるローラ部の構造を図6により説
明をする。ローラはローラ本体20と回転軸部21から
成り、この両部材をフランジ部22で結合し、その内部
に空間24を形成する。ローラの空間24はヒートパイ
プとし、回転軸中管路25を通過する流体との間で熱循
環を行う。ローラ本体20とフランジ部22とが内接す
る境界部26には、図7に示すように高さ数mmの1ま
たは複数の突起部27が円周上に設けられている。
【0011】突起部27はローラの回転中、作動媒体2
8に対して抵抗性の高い三角柱等の形状とし、回転力に
よる遠心力(回転軸に対して放射状の力)の作用により
ローラ内周面に平行(回転軸に対して平行)な分力を発
生させる。これにより、図8(1)に示すスジ状の波2
9が突起部27を起点にした旋回流となってたえず発生
する。図8(2)に示すように、発生した波29によっ
て液膜が乱されることにより、液に熱が蓄積してヒート
パイプの熱交換を阻害する現象を防ぐことができる。例
えば、冷却目標を30℃として、突起部を持たないイン
キングローラの場合には100RPM以上の回転速度で
直ぐに30℃まで上昇し、その後、40〜50℃とな
り、目標温度に制御することができなかった。一方本発
明の場合、上記の同一条件で実験した結果、700RP
Mの回転速度で30℃±数℃に制御することができた。
【0012】 本実施例の突起部はローラ内周面に形成
される液膜を乱す波を発生させるための波発生を構成
するものである。波発生として、上記実施例ではロー
ラ本体の内部に形成される空間に出っ張る凸部として、
突起部27によって構成しているが、逆に図9に示すよ
うに凹部27aであっても良い。この凹部27aは窪み
や溝で形成することができる。本例では4つの突起部2
7が90°間隔に配置されているが、その間隔は本例と
は異なるものであって構わない。また突起部は少なくと
も一つあれば良く、その数はローラの回転バランスを考
慮して適宜選択できるものである。また突起部の配置に
ついても上記境界部に限定されるものでなく、本発明の
作用効果を奏する部位であれば前述の境界部の近傍やそ
れよりさらに離れたローラ本体の内壁面(図10参
照)、あるいは後述のフランジ面も含むことは当然であ
る。
【0013】 次に波発生の他の実施例を説明する。
図11に第2の実施例である波発生のローラ構造を示
す。本実施例はローラ本体20と結合するフランジ部2
2の面30がローラ軸に対して垂直でない面、つまり所
定角度で傾斜したフランジ面30を持つ起波部に特徴を
有する。垂直でないフランジ面30は、ローラの回転中
の作動媒体との接触抵抗の変化と、回転力による遠心力
(回転軸に対して放射状の力)によりローラ内壁面に平
行(回転軸に対して平行)な分力を発生させる。よっ
て、接触抵抗の変化によるスジ状の波がたえず発生し、
結果的に単純な回転により発生する単純液膜を乱し、液
膜に熱が蓄積してヒートパイプの熱交換を阻害する現象
を防ぐことができる。
【0014】図12に第3の実施例のローラ構造を示
す。本実施例はローラ本体20と結合されるフランジ部
22のフランジ面を非平面に形成したものである。具体
的には段差31を設け、面が一致しない不連続面32を
形成する。また図13に示すように連続した曲面33を
形成する。不連続面32または連続曲面33はローラの
回転中、作動媒体に対する接触抵抗および位置の変化と
回転力による遠心力(回転軸に対して放射状の力)によ
りローラ内周面に平行(回転軸に対して平行)な分力を
発生させる。よって、接触抵抗の変化によるスジ状の波
がたえず発生し、第1及び第2の実施例と同様の作用効
果を奏する。
【0015】 尚、第2及び第3の実施例においてはフ
ランジ面の変化が余り過大になるとローラのスムーズな
回転を妨害するので、フランジ面の傾斜角度や不連続面
を形成する段差の大きさ等については最適値を試行で選
択する。また波発生の他の実施例としては、図14に
示すようにローラ軸に対して異なる傾斜方向の面をもつ
リブ状の波発生部材34を、フランジ面に設けた構造、
あるいは図15に示すようにローラ軸に対して一つの傾
斜方向の面をもつリブ状の波発生部材35を、フランジ
面に設けた構造であっても良い。本実施例によれば、簡
単な構成で、製造し易く、コスト的にも有利である等の
優れた実施効果が期待できる。
【0016】
【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、ヒート
パイプ構造のローラ内周面に波発生を設けることで、
ローラ回転時にローラ内周面に形成される作動媒体の液
膜を乱し、熱効率の良い熱交換を行うことができるた
め、ローラ表面温度を目標値に均一に保つことができ、
例えば印刷物等の製品の仕上がり品質が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ヒートパイプ構造のローラの基本構成を示す
断面図である。
【図2】 ローラ静止時の図1のA−A断面図である。
【図3】 ローラ回転時における膜形成前の図1のA−
A断面図である。
【図4】 ローラ回転時における膜形成時の図1のA−
A断面図である。
【図5】 ローラ表面熱伝達の模図である。
【図6】 本発明に係るローラの基本構成を示す断面図
である。
【図7】 波発生の実施例を示す部分断面図である。
【図8】 波発生の作用を説明する図である。
【図9】 波発生を凹部で構成したローラの部分断面
図である。
【図10】 波発生として、凸部をローラ内周面に配
置したローラの断面図である。
【図11】 波発生をフランジ面に設けたローラの部
分断面図である。
【図12】 波発生をフランジ内壁に設けたローラの
部分断面図である。
【図13】 波発生をフランジ面の連続曲面によって
構成したローラの部分断面図である。
【図14】 波発生をフランジ内壁に設けたリブ状の
波発生部材によって構成したローラの部分断面図であ
る。
【図15】 リブ状の波発生部材の変形例を示す部分断
面図である。
【符号の説明】 1…ローラ、2…流路、3…ローラ
軸、4…ローラ本体、5…円筒空間、6…熱循環冷却媒
体(作動媒体)、7…ローラ内周面、9…膜状になった
冷媒、20…ローラ本体、21…ローラ軸、22…フラ
ンジ部、25…回転軸中管路、26…境界部、27、2
7a…突起部(波発生)、28…作動媒体、30…垂
直でないフランジ面、32…不連続(面が一致しない)
面、33…連続面

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒のローラ本体の開放端をフランジで
    閉じ、その内部に形成された円筒空間をヒートパイプ構
    造としたローラにおいて、 前記ローラ本体の高速回転に伴ってローラ内周面に形成
    される、液相の封入媒体の膜を乱すスジ状の波をローラ
    本体の前記フランジに向かって発生させる波発生部が
    記ローラ本体の内部に設けられていることを特徴とする
    ローラ。
  2. 【請求項2】 波発生がローラ内周面とフランジ内壁
    面の境界部または境界部近傍に設けられていることを特
    徴とする請求項1記載のローラ。
  3. 【請求項3】 波発生がローラ内周面とフランジ内壁
    面の境界部および境界部近傍を除く、前記ローラ内周面
    に設けられていることを特徴とする請求項1記載のロー
    ラ。
  4. 【請求項4】 波発生がローラ本体の開放端を閉じる
    フランジに設けられていることを特徴とする請求項1記
    載のローラ。
  5. 【請求項5】 請求項2から請求項4に記載された波発
    のいずれかの組み合わせによって構成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載のローラ。
  6. 【請求項6】 波発生が凸部により構成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載のローラ。
  7. 【請求項7】 波発生が凹部により構成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載のローラ。
  8. 【請求項8】 波発生が平面で形成されかつローラ軸
    に対して垂直でないフランジ内壁あるいはフランジ面に
    より構成されていることを特徴とする請求項4記載のロ
    ーラ。
  9. 【請求項9】 波発生が非平面で形成されるフランジ
    面により構成されていることを特徴とする請求項4記載
    のローラ。
  10. 【請求項10】 波発生がローラ内周面からローラ軸
    部方向に伸びる起波部を有するフランジ面により構成さ
    れていることを特徴とする請求項4記載のローラ。
  11. 【請求項11】 前記起波部をリブ状突起部または溝に
    より形成したことを特徴とする請求項10記載のロー
    ラ。
  12. 【請求項12】 前記リブ状突起部のフランジ内壁面か
    らの高さがローラ軸部側が低く、ローラ内周面側が高く
    なる上面を持って形成されていることを特徴とする請求
    項11記載のローラ。
  13. 【請求項13】 前記リブ状突起部のフランジ内壁面か
    らの高さがローラ軸部側が低く、ローラ内周面側が高く
    なる上面を持つリブ状突起部と、ローラ軸部側が高く、
    ローラ内周面側が低くなる上面を持つリブ状突起部とを
    組み合わせて設けられていることを特徴とする請求項1
    1記載のローラ。
  14. 【請求項14】 請求項1ないし13に記載されたロー
    ラを、印刷に用いる加熱冷却ローラ。
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