JPH0848445A - ウエブへの張力付与装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はウエブへの張力付与装置及び方法に
関し、ウエブとの接触の恐れなくかつウエブの幅の変化
を許容することを目的とする。 【構成】 ウエブはバー40若しくは計量ドラム上を通過
し、二枚の空気式緊張壁部材14，16間の開放空間46内で
ループ48, 50, 52を形成し、空気バー42若しくは計量ド
ラム上を通過する。加圧空気はウエブ制御表面32, 34に
沿って列をなして配置される開口36を通して流出され、
表面とウエブと間で空気カーテンを形成し、ベルヌイ及
び粘性抗力の効果の基でウエブに張力を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は移動ウエブ若くは静止
ウエブに張力を付与する装置及び方法に関する。更に詳
しくは、この発明はガスの流れを利用してウエブに張力
を蓄積し、ウエブに張力を付与する改良型の制御性の高
い技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエブ材料の製造及び処理のための工業
上の設備、写真フィルムのような脆弱なウエブの搬送及
び取扱のための位置合わせ(indexing)装置等、では同装
置の一部ではウエブの部分は停止され、他の部分は本質
的には一定の速度で動いていることがある。また、他の
部分では加速又は減速を大きな速度変化割合で行うこと
もある。そのような設備では速度及び加速が異なったウ
エブの部分を相互に隔離可能になっている必要がある。
したがって、ウエブの蓄積及び繰出を大きな加速割合で
行いつつウエブの張力を所望の一定のレベルに維持する
ことが必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】伝統的な蓄積装置では
ウエブを蛇行状の通路に形成しているが、その手段とし
て一つ又はそれ以上の固定アイドラロールと共通のフレ
ームに取り付けられた一つ又はそれ以上の移動アイドラ
ロールを具備している。固定アイドラロールと移動アイ
ドラロールとの間の距離はウエブの蓄積又は繰出のため
増加又は減少される。この種の装置は脆弱なウエブの高
速の位置合わせに使用するには適していない。それは、
移動ロール及びその支持フレームの回転運動及び並進運
動に打ち勝つのに必要な力をウエブに付与しなければな
らず、これはウエブ張力の許容できない変動の原因とな
るからである。

【０００４】この問題の他の解決手段としては通常のバ
キュームボックス型のアキュムレータがある。このアキ
ュムレータはウエブ以外には移動部分を含まず、前記し
た固定及び可動のアイドラロールを使用した装置の慣性
力の問題を解決することができる。ループしたウエブは
密に嵌着されるボックス内に懸架される。部分的なバキ
ュームがループの下方に加えられ、ループは大気圧と部
分負圧との間のシールとして作用し、ループを横切る空
気圧の差によりウエブは緊張せしめられる。かくして、
ウエブのバキュームボックスに対する導入及び取出は非
常に大きな加速割合で行われ、同時に比較的に一定の張
力レベルに維持される。このようなバキュームボックス
は磁気テープの搬送システムでは広く採用されている。
しかしながら、バキュームボックスはウエブの幅が異
なったりその幅が不規則又は変化する場合の応用には適
していない。それは、部分バキュームを維持するため
に、ウエブのエッジとバキュームボックスの内部壁との
間にごく微小なクリヤランスを維持しなければならない
からである。これに加えて、ウエブの表面とエッジ、及
びバキュームボックスの壁面との接触の恐れがあり、こ
のような接触により表面は傷つけられ、エッジの損傷の
恐れがある。したがって、解体若くは変更をすることな
く、ウエブの幅の変化を容易に受け入れることができ、
ウエブによる表面若くはエッジとの接触を最小にするこ
とができる、低慣性型のウエブ緊張装置若くはアキュム
レータに対する要求がこれまで存在していたのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の特徴は特許請
求の範囲に規定することろである。２本の高速の空気カ
ーテンが微小通路若くは開口から２つの対向した制御表
面を介して流出される。制御表面は連続的な単一表面と
することができるし、または複数の小さな表面を溝、チ
ャンネル若くは開口空間にて区切ったものであってもよ
い。空気カーテンはそれぞれの制御表面と協働すること
により、ベルヌイの粘性抗力に基づいてフィルムのフリ
ーループの両側でウエブをその幅方向に緊張する。空気
カーテンによりウエブは長手方向及び横方向に緊張を受
け、かつ安定にかつ無振動の状態で保持され、制御表面
に対して、離間される。この構成よりウエブの蓄積と緊
張とを、要求される張力が低い極度に薄いウエブについ
ても、達成することができる。ウエブ以外には移動部分
は存在しておらず、従って、ウエブ自身のごく軽微な慣
性以外には、打ち勝たなければならない慣性は存在して
いない。この発明の装置は広い範囲で変化する幅のウエ
ブを受け入れ可能であり、従来技術のバキュームボック
スを採用した場合の幅特定性の制限を解消することがで
きる。この発明の装置及び方法はウエブの蓄積及び緊張
のため無比の真に無接触型の手法を実現するものであ
る。カーテンを形成するために使用される空気若くは他
の流体は加熱、乾燥、冷却、酸化、若くはその他の処理
をウエブに施すためにも採用可能である。

【０００６】この発明の一実施例では第１及び第２の対
向端部の間を延設される少なくとも１つの第１の制御面
と第１の端部から第２の端部に向けて第１の制御表面に
沿って流れ若くはガスのカーテンを第１の手段とを具備
している。少なくとも１つの第２の制御表面は第３と第
４の対向端部の間を延設され、第２の制御表面は第１の
制御表面と面し若くは対向しており、かつ第１及び第３
の端部は第２及び第４の端部とそれぞれ対向している。
かくして、外気圧力に開口した空間が制御表面間に形成
される。第３の端部から第４の端部への方向において第
２の制御表面に沿った流れ若くはガスのカーテンを導く
第２の手段が設けられる。その結果、ガスの流れによ
り、ベルヌイ効果に基づいてウエブの支持が制御表面と
接触することなく行われる。また、ガスの流れにより、
粘性抗力に基づき、ウエブに第２及び第３の端部の方向
へ張力を付与することができる。

【０００７】１実施例では空気流の検知手段はそれぞれ
の制御表面に対して鋭角をなす複数の開口と、加圧ガス
を該開口を通過せしめる手段とから構成される。前記制
御表面はウエブに対して平行、ウエブに直交、またはウ
エブに対して鋭角をなすように延設することができる。
第２の制御表面が軸方向または横断方向に延設される溝
によってまたは溝若くは開放チャンネルの他のパターン
の配置によって破断されており、これによりウエブと制
御表面との間からガスの排気若くは通気が行われる。制
御表面は、開口を形成した複数の狭い隣接表面から構成
することかできる。隣接表面は同一平面をなす必要はな
い。開口の部分は表面の対向縁部に交互に対向するよう
に導くことができ、ウエブを表面に対して平坦化する横
断方向の力を付与することができる。

【０００８】排気溝若くはチャンネルを使用した場合
は、開口は溝の間若くは溝の内部の制御表面の中心に位
置させることができる。開口を溝の内部に位置させる場
合は、各溝は開口に近接して湾曲した側部を形成してお
り、この湾曲側部によりウエブと表面との間の流れの乱
れの解消をはかることができる。ガス流をこの湾曲側部
に対して接線方向の角度で開口から流出させることがで
きる。制御表面の対向縁部間における長手方向軸線に対
して溝の部分は軸線の各側に設けることができ、各溝の
湾曲側は軸線から遠い溝の側とすることができる。

【０００９】ウエブに張力を付与するための方法の位置
実施例は以下のステップよりなり、即ち、第１及び第２
の対向端部間に延設される少なくとも１つの第１制御表
面を提供し、第３及び第４の対向端部間に延設される少
なくとも１つの第２の制御表面を提供し、第２の制御表
面は第１の制御表面と対向しつつ第１及び第３端部及び
第２及び第４端部はそれぞれが相互に対向し、これによ
り外気圧に開口した空間が制御表面間に形成され、さら
に、加圧ガスの流れ若くはカーテンを第３及び第４の端
部の方向に第１及び第２制御表面の各々に沿って流通さ
せ、かつウエブのループを第１及び第３の端部において
前記空間に及び前記空間から案内し、これによりガスの
流れが第２及び第４の端部の方向にウエブに張力を付与
する。加圧ガスの部分は制御表面の対向エッジに向けて
交互に導くことができ、これによりウエブを平坦にする
横断力を表面に加える。

【００１０】

【実施例】以下のこの発明の好ましい実施例について添
付図面を参照して説明する。図面において同一部品につ
いては各図を通して同一の参照符号にて表わしている。
この発明の装置１０の一実施例が図１に示される。面プ
レート１２は、長手方向に延びる軸線18, 20を有した上
流及び下流の空気圧式緊張プレート若くは壁部材14, 16
を備えている。壁部材１４は上側第１端部２２と、これ
に対向した下側第２端部２４を備え、壁部材１６は上側
第３端部２６と、これに対向した下側第４端部２８を備
える。対向したエッジ23, 25が端部22, 24間を延出さ
れ、対向したエッジ27, 29が端部26, 28間を延出され
る。典型的な例としては、上側及び下側端部は図示のよ
うに相互に対向して位置される。図１に部分的に示すよ
うに、各壁部材内において、内部プレナム(plenum)３０
が設けられる。壁部材はそれぞれのウエブ制御表面32,
34を備えており、この制御表面は上端部と下端部との間
を延設されている。制御表面は相互に面しており、かつ
好ましくは本来的に平坦であるが、凹凸は些少であれば
許容可能である。制御表面は垂直に配置してもよいし、
緊張すべきウエブの重量に応じた適当な角度を持つこと
ができる。また、制御表面は平行とすることができる。
幅が152 mmで厚みが0.0015から0.0064 mmのプラスチッ
クウエブまたはコピー紙は広い範囲の制御表面について
成功裏に搬送を行うことが可能であった。制御表面は延
長部において交差していることはこの発明の範囲から逸
脱するものではない。したがって、制御表面32, 34は端
部22,26 及び24,28 間において相互に収束または発散さ
せることが可能である。

【００１１】各表面32, 34に内部プレナム３０から延び
る通路若くは開口３６が複数の長手方向に延びる好まし
くは平行列若くはパターンとして貫通される。説明の簡
便上開口３６は表面３２を通してのみ図示されている。
空気等の加圧ガス源３８がプレナム３０に接続され、空
気流が開口から流出されるようになっている。図２に示
すように、各通路若くは開口３６の矢印にて表示される
軸線は関連のウエブ制御表面に対して角度αで概して第
２端部24, 28 に向けて延出している。一例として角度
αは大略３５から４０°でるある。その結果、開口３６
から流出する空気流は端部24, 28に向かって実質的な成
分を持っており、ウエブ制御表面に沿って流れる空気カ
ーテンを形成する傾向をもつことになる。

【００１２】通常型のシリンドリカルの空気バー40, 42
若くは通常型の計量ドラムが上端22, 26のそれぞれの直
上においてプレート１２と面するように取り付けられ、
前記空気バー40, 42により低摩擦のウエブ支持体を構成
すると共に、装置への案内を行わせている。すこぶる低
摩擦でかつ低慣性のローラを使用することも可能であ
る。空気などのガスがそのソース３８から空気バーに供
給される。制御表面が形成する平面の延長は好ましくは
空気バーの表面に対して大略において接線を形成してい
る。蓄積及び緊張すべきウエブ４４は空気バー４０の上
からウエブ制御表面間の空間４６（この空間４６はその
両端で雰囲気圧力に対して開口している）を経て空気バ
ー４２上に通される。したがって、ウエブの流入側のス
パンの部分４８がウエブ制御表面３２に対向し、流出側
のスパンの部分５０がウエブ制御表面３４と対向する。
そして、中間のウエブ湾曲部分５２は前記の二つのスパ
ン部分接続することにより、壁部材間でのループが完成
される。図示のように壁部材14, 16、そのパターンで配
置された開口３６、空気バー40, 42はすべてその幅若く
は長さがウエブ４４の幅を実質的に超過するようになっ
ている。このような超過幅に形成することにより開口へ
のウエブの通しが容易となり、装置をして各種の幅のウ
エブに対して使用することを可能とし、さらには２枚若
くはそれ以上のウエブを側面同士で並べて同時搬送する
ことさえ可能となる。

【００１３】図１に示される装置の作動において、ウエ
ブ４４の移動は間欠的若くは連続的に行うことができ
る。空気バー４０の上流及び空気バー４２の下流のウエ
ブの部分を連続的に移動させることがあるし、また、そ
の一方を停止させることもあり、さらには、その双方を
停止させることもあるが、その選択は図示しないウエブ
搬送装置がどの作動サイクルにあるかに依存する。この
ような移動の間に開口３６からの空気流はウエブ制御表
面32, 34に沿って高速の空気カーテンを形成する。かか
る空気カーテンはループの外面と衝突され、ベルヌイ効
果に基づいてウエブ制御表面と接触することなくループ
の支持を行う。そして、導入側及び排出側のウエブのス
パンの部分に粘性抗力に基づいて下向き若くは軸方向の
張力の付与を少なくとも行う。ループ及び壁部材14, 16
の長さに依存して、装置内に多少のウエブの蓄積を行う
ことができる。空気若くは他の気体のカーテンによって
得られた粘性抗力に大きさに依存して多少の軸方向張力
をウエブに付与することができる。

【００１４】開口３６を形成するための内部プレナム３
０からの通路の長さはその直径より実質的に大きくされ
ており、通路から流出するガス流に所期の流れパターン
を付与することができる。長さが3.81 mm で、径が0.46
から0.71 mm の通路は圧力範囲が１から５ KPaのときコ
ピー紙から0.006 mmのマイラーのウエブに有効であっ
た。図１及び図２の実施例では、通路は、開口３６の各
列の長手方向軸線に対して２０°といった合成角βで内
方若くは外方又は内方から次いで外方に交互に配置する
ことも可能である。通路をこのように交互に配置するこ
とにより開口３６から流出されるガスはウエブを長手方
向において湾曲部５２に向けて緊張傾向を持たせると同
時に、ウエブを長手方向軸線18, 20に対して横断する方
向に緊張傾向を持たせ、かくしてウエブを表面32, 34に
対して平坦化させる。開口３６は端部22, 24及び26, 28
間で各プレートの長手方向に延びる平行列として配置す
るのが好ましい。開口の寸法としては、圧力及び材料が
前述のものであれば、開口３６間の長手方向間隔δはほ
ぼ8.38 mm 、開口列間のよこ方向間隔γがほぼ31.88mm
であった。図１及び図２の実施例ではその向きが交互と
された列間の間隔εはほぼ1.9 mmであった。

【００１５】図２に示すように制御表面32, 34は非連続
的であり、一つ若くはそれ以上の通気溝５４が開口列間
に設けられる。この溝５４は開口列に平行となってい
る。溝５４の横方向の幅及び深さはほぼ3.18 mm であ
り、溝５４の間の横方向の間隔はほぼ19 mm であり、か
つ溝５４の間の中心に開口列が位置している。溝５４間
を分離する表面は制御表面32, 34を構成するが、同一平
面である必要はなく、前記した構成及びウエブ材料にお
いて同一平面性からの1.02 mm の大きさの変動は許容可
能である。

【００１６】代替実施例として図３に示すように、開口
を溝５４内に設けることも有利である。この開口の向き
は溝の丸みを帯びた部分若くは湾曲部５６に接線方向を
なしており、コアンダ(coanda)効果によって、局部的な
ガス撹乱力がより大きな領域に分布せしめられる。湾曲
エッジにおけるコアンダ効果は開口からの流れをして湾
曲部５６に層流状に追従せしめ、ついで隣接した排出溝
に排出せしめる。開口は湾曲部５６の図示のように基部
に近接して位置させることができるし、また溝の底面に
おけるより中心側に位置させることもできる。前記した
溝の大きさ及び間隔の下では、湾曲部５６はほぼ1.59 m
m の曲率半径を持つことができる。制御表面の長手方向
中心線18, 20に関して、湾曲部５６はこれら中心線から
離間した側に形成されている。これにより、ガスの流れ
は中心線に対して反対側において表面の対抗エッジに向
けて導かれることになる。

【００１７】図４は制御表面32, 34を開口チャンネル５
８によって分離された複数の小さな緊張プレート14ユ, 1
6ユの表面より構成した場合を示す。プレート14ユ, 16ユは
本質的に図４のように垂直かつ平行に、若くはは図５の
ように水平にかつ平行に又は適当な中間角度で配置する
ことが可能である。図４の実施例では通路３６の中心列
は各プレート14ユ, 16ユに沿って延びており、図５の実施
例では通路列はプレートからプレートに延びている。

【００１８】図６に示すように、通路３６は山形の排気
溝５４′間で山形状に配置することもできる。この配置
はこの発明の出願人と同一人が譲受人となっている米国
特許第4,493,548 号明細書と同様であり、詳細にはこの
明細書を参照されたい。図７は緊張プレート14, 16のさ
らに別の実施例であり、この実施例では複数の小さな矩
形制御表面32, 34が矩形格子状の排気溝によって相互に
離間せしめられている。当業者によれば本発明の本旨か
ら逸脱することなく制御表面及びチャンネルについて各
種の形態を採用することが可能である。

【００１９】かくして、開口３６からのガスの流れは表
面32, 34に沿って空気カーテンを形成し、この空気カー
テンはベルヌイの効果の下でウエブに直交する揚力と、
ウエブを表面の上方で所定距離に支持する保持力とを発
生させる。この距離は開口からのガスの流速、傾斜角度
α、方位角度β、開口の直径、開口列間の距離γ、排出
溝の間の距離の関数となる。これらと同一の因子は、ま
た、粘性抗力効果に基づいてウエブに印加される軸方向
及び横方向の方向の緊張力の大きさも支配する。

【００２０】請求項１及び２に記載の発明は以下に列挙
する形態において実施可能である。 ａ． 請求項１に記載の装置において、第１の複数の制
御表面と第２の複数の制御表面とがあり、前記第１及び
第２の手段はガスの流れを前記第１及び第２の複数の制
御表面に沿って導く。 ｂ． 請求項１又は上記ａの装置において、前記第１の
手段は前記第１の制御表面を通して曲折された第１の複
数の開口より成り、前記第２の手段は前記第２の制御表
面を通して曲折された第２の複数の開口より成り、第１
及び第２の複数の開口を通して加圧ガスを通過させる手
段を更に具備する。

【００２１】ｃ． 上記ｂの装置において、第１及び第
２の制御表面の各々は前記対向端間を延びる対向エッジ
を有し、前記開口の部分は前記制御表面の各々の対向エ
ッジを指向しており、前記ウエブを前記表面に向けて平
坦化する横方向力を付与する。 ｄ． 上記ｂの装置において、前記制御面において軸方
向に延びる溝を更に有しており、前記開口はこの溝内に
位置している。

【００２２】ｅ． 上記ｄの装置において、前記各溝は
前記開口に近接して湾曲した側面を備え、前記ウエブと
前記表面との間で前記開口から生ずる流れの乱れを減少
させる。 ｆ． 上記ｅの装置において、前記開口から流出するガ
ス流は前記湾曲側面に対して接線方向に曲げられてい
る。

【００２３】ｇ． 上記ｅの装置において、各制御面は
前記対向端間で長手方向軸線を有し、前記溝の部分はこ
の軸線の各側にあり、前記各溝の湾曲側面は前記軸線か
ら離間した溝の側である。 ｈ． 上記ｅの装置において、前記第１制御面は前記第
１の複数において相互に離間され、前記第２制御面は前
記第２の複数において相互に離間される。

【００２４】ｉ． 請求項２の方法において、前記第１
の制御表面は前記第２端に向けて第１端からの方向にお
いて鋭角にて曲折された第１の複数の開口を有し、前記
第２の制御表面は前記第４端に向けて第３端からの方向
において鋭角にて曲折された第２の複数の開口を有し、
前記加圧ガスは前記第１及び第２の複数の開口を通して
通過される。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、通常のバキュームボ
ックス型のアキュムレータにおける効果を損なうことな
く、可動部品を設けることなくウエブの蓄積を行い、ウ
エブのインデックス作動の間のウエブの張力変動を最小
とする効果を発揮する。しかしながら、バキュームボッ
クスと異なって、いろいろな幅のウエブを装置変更をと
もなうことなく、連続的にまたは同時並列的に蓄積する
のを可能とする。この発明の装置は、非常に脆弱でかつ
静電気が起きやすい極度に薄（２０μｍより小さい）か
つ比較的幅広（１６mmより大きい）ウエブに使用したと
きに、バキュームボックス型に対して付加的な利点があ
る。まず、その開放構造により手動または機械により通
し作業が容易となることから、この発明の装置はある生
産環境ではより使用が容易となることである。第２にこ
の発明の装置はエッジ接触をも含めて完全に不接触にウ
エブの蓄積を行うことができることから、薄いウエブに
あっても、さもなくば裂けを発生させるエッジ損傷のこ
とは考慮する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の装置の概略的斜視図である。

【図２】図２はプレートの表面を通して設けられた曲折
開口及びウエブとプレート間からの排出ガスのための軸
方向溝の概略的斜視図である。

【図３】図３は別実施例における開口と溝の配置を示す
概略的斜視図である。

【図４】図４はこの発明の更に別の実施例の概略的かつ
破断的斜視図であり、この実施例では制御表面は開口さ
れた長手方向チャンネルによって分離された小さな単位
より構成される。

【図５】図５は開放された横断チャンネルよって分離さ
れた小さな単位より構成されるこお発明の別実施例の概
略的斜視図である。

【図６】図６は類似形状の排出溝によって分離されたシ
ェブロン型開口列よりなる緊張プレートの概略的平面図
である。

【図７】図７は矩形格子に配置された排出溝によって矩
形に配列した小型制御面を有した緊張プレートの概略的
平面図である。

【符号の説明】

１０…ウエブ緊張装置 １２…面プレート １４，１６…壁部材 ２２…第１端部 ２４…第２端部 ２６…第３端部 ２８…第４端部 ３０…内部プレナム（外気に開口した空間） ３２…ウエブ制御表面（第１制御表面） ３４…ウエブ制御表面（第２制御表面） ３６…開口（第１若しくは第２の手段） ４０，４２…空気バー（案内手段） ４４…ウエブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエブに張力を付与するための装置であ
   って、 第１及び第２の対向した端部を有した少なくとも一つの
   第１制御表面と、 前記第１の端部から第２の端部に向けた方向において前
   記第１の制御表面に沿ってガスの流れを指向せしめる第
   １の手段と、 第３及び第４の対向した端部を有した少なくとも一つの
   第２制御表面とを備え、前記第２の制御表面は第１の制
   御表面と面しており、かつ前記第１及び第２の端部はそ
   れぞれ第３及び第４の端部とそれぞれ対向していて、前
   記の制御面の間に外気圧に開口した空間が形成され、更
   に、 前記第３の端部から第４の端部の方向において前記第２
   の制御表面に沿ってガスの流れを指向せしめる第２の手
   段と、 前記第１及び第３の端部に沿ってループ状のウエブを前
   記空間にかつ同空間から案内する手段とを具備し、これ
   により、前記ガスの流れは前記制御表面から離間したウ
   エブの表面の支持を行い、前記第２及び第４の端部の方
   向においてウエブへの張力の付与を行うようにしたこと
   を特徴とするウエブへの張力付与装置。
2. 【請求項２】 ウエブに張力を付与するための方法であ
   って、 第１及び第２の対向した端部を有した少なくとも一つの
   第１制御表面を設け、 第３及び第４の対向した端部を有した少なくとも一つの
   第２制御表面を設け、前記第２の制御表面は第１の制御
   表面と面しており、かつ前記第１の端部と第３の端部及
   び第２の端部と第４の端部とはそれぞれ対向していて、
   前記の制御面の間に外気圧に開口した空間が形成され、 前記第１及び第２の制御表面に沿って第２の端部及び第
   ４の端部に加圧ガスを通過させ、 前記第１及び第３の端部においてループ状のウエブを前
   記空間にかつ同空間から案内し、これによりガスの前記
   流れがウエブに第２及び第４の端部の方向に張力の付与
   を行うことを特徴とするウエブへの張力付与方法。