JP6258747B2

JP6258747B2 - サクションローラおよび搬送装置

Info

Publication number: JP6258747B2
Application number: JP2014067589A
Authority: JP
Inventors: 正治澤田; 邦宏山部; 幸雄野口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015189544A

Description

本発明は、シート状の対象体を搬送するためのサクションローラ、およびサクションローラを用いた搬送装置に関するものである。

シート状の対象体の搬送を行う方法として、一対のローラによって対象体をニップして（挟んで）搬送を行うニップローラ方式と、円筒状のローラの外周面に対象体を吸着して搬送を行うサクションローラ方式とがある。

サクションローラ方式では、シート状の対象体を円筒状のローラの外表面に吸着しながら回転することで対象体を回転の方向に沿って搬送する。対象体を円筒状のローラの外表面に吸着させる方法として、緻密体で構成したローラに吸着孔を設け、この吸着孔を吸引して低圧にして吸着孔の開口に対象体を吸着させる方法と、ローラ自体を多孔質体で形成して多孔質体の気孔を吸引することで対象体を吸着する方法がある。多孔質体の気孔を吸引する方法では、ローラの外表面全体で搬送体を吸着可能な状態としつつ、ローラの外表面に対象体を部分的に当接させて当接した部分のみで対象体を吸着する。

特開２００２−１６０８５７号公報

吸着孔を設ける方法では、吸着孔の部分が集中して減圧されるので吸着孔の開口に対象体が必要以上に強く吸引され、対象体に損傷を与える場合があった。

また、ローラ自体を多孔質体で形成してローラの外表面全体で搬送体を吸着可能な状態とする方法では、ローラの外表面全体に対して対象体が吸着される面積が小さくなるので、例えば所定時間で大量の空気を吸引する真空ポンプ等を用いたとしても、実際に吸着に寄与する量よりも大量の空気を、対象体Ｍが当接していない部分から吸い込むことになる。すなわちこの場合、全体の吸引のエネルギーに対して実際に吸着に寄与するエネルギーが小さくなり、吸引にともなうエネルギーの効率が低くなってしまうといった課題があった。

上記課題を解決するため、本発明は、シート状の対象体を外表面に吸着しながら回転することで前記対象体を前記回転の方向に沿って搬送する円筒形状のサクションローラであって、前記外表面を有する第１多孔質体と、前記第１多孔質体よりも前記回転軸に近い側に配置された、前記第１多孔質体と当接する第２多孔質体と、前記第２多孔質体よりも前記回転軸に近い側に配置された、前記第２多孔質体と当接する支持部材とを有し、前記第１多孔質体の厚さは前記第２多孔質体の厚さよりも小さく、かつ前記第１多孔質体の平均気孔径は前記第２多孔質体の平均気孔径よりも小さく、前記支持部材は、内部空間を有する筒状であり、前記内部空間から前記第２多孔質体に連通する貫通孔を有していることを特徴とするサクションローラを提供する。また本発明は、サクションローラを用いて構成された搬送装置を併せて提供する。

本発明は、対象体を吸着する際の吸引エネルギーの効率を高くする。

本発明のサクションローラの一実施形態について説明する図であり、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は横断面図をそれぞれ示すものである。本発明のサクションローラの一実施形態の部分断面図である。本発明のサクションローラの他の実施形態の部分断面図である。本発明のサクションローラの他の実施形態の部分断面図である。本発明のサクションローラの他の実施形態の部分断面図である。本発明のサクションローラの他の実施形態の部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明のサクションローラの一実施形態であるサクションローラ１（以降、単にローラ１ともいう）について説明する図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図２は、本発明のサクションローラの一実施形態の部分断面図である。

ローラ１は、シート状の対象体Ｍを外表面に吸着しながら回転することで対象体Ｍを回転の方向（図１中の矢印Ｒで示す）に沿って搬送する、回転の回転軸に沿って延びた円筒形状のサクションローラであって、外表面６Ａを有する第１多孔質体６と、第１多孔質体６よりも回転軸Ｃに近い側に配置された、第１多孔質体６と当接する第２多孔質体５とを有し、第１多孔質体６の厚さは第２多孔質体５の厚さよりも小さく、かつ第１多孔質体６の平均気孔径は第２多孔質体５の平均気孔径よりも小さい。第２多孔質体５は、回転軸Ｃ方向に沿って並んだ複数の部分多孔質体３を有して構成されている。本実施形態では、図２に示すように、複数の部分多孔質体３の端面３Ａ同士は直接当接している。第１多孔質体６は、溶射により成膜された溶射膜である。

ローラ１は、金属製の支持部材１０を有している。支持部材１０は円筒状であり、外周面１０Ａに、回転軸Ｃ方向に沿って延びた複数の溝１２を備えている。支持部材１０はまた、内部空間４と溝１２とに繋がる複数の貫通孔１６を備えている。また、支持部材１０の回転軸Ｃ方向に沿った両側にはシャフト２が設けられており、図示しない回転機構を備える搬送装置がシャフト２を回転させることで、ローラ１が方向Ｒに沿って回転する。両端に設けられたシャフト２の一方（図中左側）は開口部２ａを備え、シャフト２の他方（図中右側）は支持部材１０の内部空間４を閉塞している。ローラ１が配置された搬送装置は図示しない吸気手段を有し、図示しない搬送装置は、この吸気手段によってシャフト２の開口部２ａから内部空間４の空気を吸引して内部空間４を減圧させる。

図示しない吸気手段で内部空間４を減圧させた場合、複数の貫通孔１６を介して溝１２内の気体も吸引される。加えて、溝１２内の吸引にともなって、第２多孔質体５の気孔と第１多孔質体６の気孔とを介して、第１多孔質体６の外周面６Ａの気孔の全体から気体が吸引される。外周面６Ａのうち、対象体Ｍが当接している部分では、この対象体Ｍを吸着するような力が対象体Ｍに働く。本実施形態では、外周面６Ａの全体から気体を吸引するので、ローラ１が回転しても、外周面６Ａのうち対象体Ｍが当接する部分は、常にこの対象体Ｍを吸着することができる。

図１に示す実施形態において、第１多孔質体６と第２多孔質体５とがそれぞれ別の多孔質体ではなく、同一の平均気孔径を有する１つの仮想多孔質体Ｖ（図示せず）で構成されているとする。仮想多孔質体Ｖは、平気気孔径が小さいほど吸気にともなう抵抗が大きくなり、所定量の気体を吸引するのに大きなエネルギーを必要とする。一方で、仮想多孔質体Ｖの平均気孔径が大きくなり過ぎて吸気にともなう抵抗が小さくなり過ぎた場合も、対象体Ｍが当接していない部分から容易に大量の気体が吸引されてしまうことによるエネルギーロスが大きくなり過ぎ、結果として大きなエネルギーを必要とする。平均気孔径が小さい多孔質体であっても、例えば厚さを薄くすることで吸引に必要なエネルギーを小さく
することもできるが、厚さが薄くなり過ぎた場合は仮想多孔質体Ｖの強度が低くなり過ぎ、例えば溝１２部分で破損し易くなってしまう。

本実施形態では、ローラ１は、第１多孔質体６の厚さは第２多孔質体５の厚さよりも小さく、かつ第１多孔質体６の平均気孔径は第２多孔質体５の平均気孔径よりも小さい。これにより、厚さの比較的厚い第２多孔質体５によって充分な機械的強度を実現しつつ、平均気孔径が比較的小さい第１多孔質体６によって適度な吸気抵抗を実現し、対象体Ｍが当接していない部分からの気体の吸引を低減させて、対象体Ｍの吸引にともなうエネルギーロスを抑制することができる。本実施形態では、第２多孔質体５の厚さが比較的厚く充分な強度を確保しているが、第２多孔質体５の平均気孔径は比較的大きいので、吸引抵抗が必要以上に大きくなることが抑制されている。このように本実施形態のローラ１は、充分に高い機械的強度を有しながら、吸引にともなうエネルギーの効率が比較的高い。

第１多孔質体６の平均気孔径は、例えば１０μｍ未満、好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下であることが好ましい。また、第２多孔質体５の平均気孔径は、１０μｍ以上かつ１２０μｍ以下であることが好ましい。また、第１多孔質体６の厚さは０．５μｍ〜２ｍｍの範囲であることが好ましく、第２多孔質体５の厚さは２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲であることが好ましい。この範囲とすることで、ローラ１は高い機械的強度を有しながら、吸引にともなうエネルギーの効率を比較的高くすることができる。なお平均気孔径は、例えばＪＩＳＲ１６５５に規定された水銀圧入法を用いて測定することができる。

また本実施形態では、第２多孔質体５は、回転軸Ｃ方向に沿って並んだ複数の部分多孔質体３を有して構成されている。例えば比較的厚さが大きく、かつ軸方向に沿って比較的長い円筒状の多孔質体を製造するには比較的多くの製造コストが必要となるが、本実施形態では、製造コストが比較的低い、軸方向に短い円筒状の部分多孔質体３を複数製造して並べるだけで、容易に第２多孔質体５を形成することができる。

ローラ１では、複数の部分多孔質体３の端面３Ａ同士が直接当接している。ここで直接当接しているとは、部分多孔質体３の端面３Ａ同士の間隙に接着剤等の他の部材が配置されることなく、端面３Ａ同士が当接している状態という。本実施形態では、部分多孔質体３の端面３Ａ同士の間隙が、接着剤等で閉塞されて気密化されていないので、この端面３Ａ同士の間隙部分でも効率的に気体が吸引され、気体の吸引にともなうエネルギーロスがより少なくされる。

ローラ１の第１多孔質体６は、溶射により成膜された溶射膜である。第１多孔質体６を溶射によって形成することで、複数の部分多孔質体３の端面３Ａの当接部分も含めて、軸方向に沿って比較的長い第２多孔質体５の表面の全体に、均一な厚さの第１多孔質体６を形成することができる。また溶射条件を調整することで、多孔質体６の機械強度や平均気孔径を調整することができる。

なお、第１多孔質体６の材質は特に限定されず、アルミナ、ジルコニア、タングステンカーバイト、酸化チタン、酸化クロムなどのセラミック溶射膜や、亜鉛やアルミニウム、アルミマグネシウム合金などの金属溶射膜、プラスチック、サーメットなどの溶射膜等があげられる。表面の耐摩耗性を向上させる観点では、第１多孔質体６は、セラミック溶射膜からなることが好ましい。また、アルミナやジルコニアなどの溶射膜の場合は白色の外表面６Ａが得られ、汚れを判りやすくし、有色のフィルムとのコントラストを明確にすることができ、対象体Ｍが透明フィルムなどであれば、異物などの欠陥を検査する際に使用することが可能となる。

さらに第１多孔質体６の材質が、例えば酸化チタンもしくは酸化クロム等の半導電性の溶射膜で形成した場合は、第１多孔質体６は半導電性を有することもできる。第１多孔質体６が半導電性を有していれば、対象体Ｍが絶縁物である場合などで発生する静電気を、第１多孔質体６の外表面６Ａを介して効率的に除去することができる。多孔質体６が酸化チタンもしくは酸化クロムのいずれかを含む場合、多孔質体６は適度な半導電性を有するとともに、耐摩耗性も比較的高くすることができる。加えて、多孔質体６の外表面６Ａを有色（黒色や灰色、青色）とすることができ、外表面６Ａに汚れが付着した場合でも目立たなくすることができる。

図３〜図５は、本発明のサクションローラの部分断面図であり、図３〜図５でそれぞれ異なる実施形態を示している。図３および図４に示すように、複数の部分多孔質体３の端面３Ａは面取り部７を有していてもよく、図５に示すように複数の部分多孔質体６の端面６Ａは切り欠き部８を有していてもよい。面取り部７や切欠き部８を形成することで、複数の部分多孔質体３の端面３Ａ同士が衝突することで生じる、端面３Ａのエッジ部分の欠け等を抑制することができる。例えば溶射によって第１多孔質体６を形成する場合など、この面取り部７や切欠き部８に選択的に大きな溶射膜を形成することで、長さ方向に沿って一様な厚さの第１多孔質体６を形成することができる。第２多孔質層５の材質も特に限定されず、セラミックス、金属、樹脂いずれを用いても良い。例えば、アルミナを主剤とする多孔質材や、焼結金属から形成すればよい。

図６も、本発明のサクションローラの他の実施形態の部分断面図である。図６に示す実施形態では、第１多孔質体６が、内側層６ａと内側層６ａよりも平均気孔径が小さい外側層６ｂとを有している。ローラにおける多孔質体の構成は特に限定されず、このように平均気孔径が異なる複数の層が積層されていてもよい。

次に、ローラ１の製造方法の一実施形態について説明する。まず、金属製の支持部材１０を準備し、支持部材１０に組み付けられた第２多孔質体５を形成するために、複数の部分多孔質体３を形成する。

まず、アルミナを主成分とするセラミックス体を粉砕し、粉砕によって得られたセラミック粉体を得る。この際、粒径の大きさにより５０μｍ〜２００μｍの範囲にあるものと、１０μｍ以下にあるものを選択分類する。そして、成形用金型内の所望の底面および壁面の所定部位にバインダーを添加した粒径１０μｍ以下のセラミック粉末を塗布し、さらにその内側にバインダーを添加した５０μｍ〜２００μｍのセラミック粉末を充填し、これを円筒状に成形した後に所定の温度で焼成し、部分多孔質体３を得る。部分多孔質体３はそれぞれ１つずつ成形し、複数個を同時に焼成すればよい。

焼成によって多孔質のセラミックを得る場合、焼成時の自重によって、焼成後のセラミック体の平均気孔径がばらつく場合がある。本実施形態では、軸方向に沿った長さが比較的小さい部分多孔質体３を複数組み合わせて、軸方向に沿って長い第２多孔質体５を構成している。このため、１つ１つの部分多孔質体３は小さくコンパクトに形成することができ、これら部分多孔質体３の焼成の際、自重によって部分多孔質体３に発生する平均気孔径のばらつきは小さく抑制されている。この後、支持部材１０に複数の部分多孔質体３を組み付けて、組み付けた構成体の外周（部分多孔質体３の外周）を研削加工して形状を調整して第２多孔質体５を形成する。

その後、形成した第２多孔質体５の表面に、溶射によって第１多孔質体６を成膜する。溶射によって第１多孔質体６を形成することで、第２多孔質体５の表面に強固に接合した第１多孔質体６を形成することができる。この溶射の際、上述の面取り部７や切欠き部８を有する場合は、面取り部７や切欠き部８に選択的に大きな溶射膜を形成することで、長
さ方向に沿って一様な厚さの第１多孔質体６を形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の各種実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよいのはもちろんである。

φ８０ｍｍ×５００ｍｍＬ、シャフトの両端の長さ７００ｍｍＬ、シャフト径φ３０の円筒形状をもつ、上記実施形態のローラ１を製作した。第２多孔質体５は、アルミナセラミックスを主成分とする１０個の部分多孔質体３を並べて配置したものを使用した。第２多孔質体５の平均気孔径は５０μｍであり、厚さは１０ｍｍであった。この第２多孔質体の上に、アルミナを主成分とする溶射膜からなる第１多孔質体を形成した。第１多孔質体の厚さは８００μｍとし、表面側の多孔質層の平均気孔径が２μｍ以下になるように表面を研削して調整した。このサクションローラを用いてフィルムを搬送したところ、問題なくフィルムは吸着し、搬送することができた。

１・・・サクションローラ
２・・・シャフト
３・・・円筒状多孔質セラミックブロック
４・・・内部空間
５・・・内部側の多孔質層
６・・・表面側の多孔質層
７・・・面取り部
８・・・切欠き部
９・・・境界部

Claims

シート状の対象体を外表面に吸着しながら回転することで前記対象体を前記回転の方向に沿って搬送する円筒形状のサクションローラであって、
前記外表面を有する第１多孔質体と、
前記第１多孔質体よりも前記回転軸に近い側に配置された、前記第１多孔質体と当接する第２多孔質体と、
前記第２多孔質体よりも前記回転軸に近い側に配置された、前記第２多孔質体と当接する支持部材とを有し、
前記第１多孔質体の厚さは前記第２多孔質体の厚さよりも小さく、かつ前記第１多孔質体の平均気孔径は前記第２多孔質体の平均気孔径よりも小さく、
前記支持部材は、内部空間を有する筒状であり、前記内部空間から前記第２多孔質体に連通する貫通孔を有していることを特徴とするサクションローラ。
前記第１多孔質体は半導電性を有することを特徴とする請求項１に記載のサクションローラ。
前記第１多孔質体は、酸化チタンもしくは酸化クロムのいずれかを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のサクションローラ。
前記第２多孔質体は、前記回転軸方向に沿って並んだ複数の部分多孔質体を有して構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のサクションローラ。
複数の前記部分多孔質体の端面同士が当接していることを特徴とする請求項４に記載のサクションローラ。
複数の前記部分多孔質体の端面は面取り部を有することを特徴とする請求項５に記載のサクションローラ。
複数の前記部分多孔質体の端面は切り欠き部を有することを特徴とする請求項５に記載のサクションローラ。
前記第１多孔質体が、溶射により成膜された溶射膜であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のサクションローラ。
請求項１〜８のいずれかに記載のサクションローラを用いて構成された搬送装置。