TWI435768B - And a functional roller having a grid-like gas-liquid conduction path structure - Google Patents

And a functional roller having a grid-like gas-liquid conduction path structure Download PDF

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TWI435768B
TWI435768B TW099125507A TW99125507A TWI435768B TW I435768 B TWI435768 B TW I435768B TW 099125507 A TW099125507 A TW 099125507A TW 99125507 A TW99125507 A TW 99125507A TW I435768 B TWI435768 B TW I435768B
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Description

具有網格狀氣液導通路構造的功能性輥
本發明涉及一種除去液體或者施加液體(塗布等)的功能性輥，該輥的結構包括具有透氣和/或透液性的輥軸、和設於該輥軸的外周面上的輥主體(輥作用部)，並具有持續地維持下述功能的構造：控制該輥軸的內壓，並利用該輥主體吸收被處理物的溶液、清洗水等或者向被處理物供給溶液、清洗水等(液體吸收功能)。
現有技術中，通過利用輥軸的細孔構造所形成的孔數量、孔徑、其配置、以及設於該輥軸的外周面的輥主體的性質、輥主體的厚度尺寸等物理上的選擇來構成，以該結構為基礎，將輥軸的內壓分散並分配給輥主體，實現該輥主體的液體吸收功能。而且，為了降低該液體吸收功能的壓力損失以及實現均勻分配，存在下述構造：將輥軸構造製成翼片狀或者槽狀，並且使該輥主體的輥軸側內表面相對於內壓的作用表面積(裸露面積)最大化，來取代通常(管狀)的輥軸。根據現有技術來探討其中的一個例子。
以下，對涉及輥軸的構造的現有技術的文獻進行說明。
文獻(1)是本申請人發明的特開平5-180216號公報的“採用高反彈無粘性的不織布片狀物的疊層輥的製造方法和複合構造疊層輥”。該發明的複合構造疊層輥的結構包括：具有圓筒狀的軸主體、設於其兩端的凸緣體和軸承部的軸體、開設於該軸主體的周壁面上並且與軸主體的空心部連通的多個細孔、嵌套在該軸主體上並且具有液體吸收功能的輥主體，設於上述軸承部的通孔與該軸主體的空心部連通。該發明的特徵在於，通過將細密的不織布片狀體(細密襯墊：稠密密度)和粗疏的不織布片狀物(粗疏襯墊：粗疏密度)重疊壓縮而形成疊層輥，使輥主體構成為具有規定密度(細密密度)的孔(微孔)的輥主體。以此有效地除去殘留於高速行進的鋼帶表面上的水分、藥液等流體並且吸收水分、吸收液體(液體吸收功能)。
但是，該發明中，雖然軸主體的空心部與細孔可靠地連通，但是未必能夠保證該細孔與重疊壓縮成型的粗疏襯墊一定連通，認為有不能實現充分的液體吸收功能的狀況。
文獻(2)是本申請人所提出的實開平1-84213號公報“利用盤成形的複合輥構成部件所形成的吸引輥裝置”。該實用新型是包括下述部分的吸引輥裝置：具有圓筒狀的軸主體、設於其兩端的凸緣體以及軸承部的軸體、開設於該軸主體的周壁面上並且與軸主體的空心部連通的多個細孔、具有嵌套在該軸主體上的彈性多孔質體和設於該彈性多孔質體的外周面上的極細纖維纏繞體、並具有液體吸收功能的輥主體，設於上述軸承部上的通孔與該軸主體的空心部連通。該實用新型的特徵在於，在輥主體和軸主體的連接部上設有利用間隔件所形成的副儲液室部。從而，具有與文獻(1)大致相同的液體吸收功能。
但是，認為該實用新型存在下述等需要改進的地方：因需要在軸主體上形成間隔構造，故構造變得複雜，另外輥主體的保持穩定性差，而且軸主體的機械強度方面存在問題。
專利文獻1：特開平5-180216號
專利文獻2：實開平1-84213號
從本發明的功能性輥的特質看，如何使輥軸的內壓作用於該輥主體的實際能力很大程度地依賴於該輥主體的作用特性、效率。
但是，即使掌握了基於該輥主體的材料、密度等的性質、尺寸等並想要獲得更好的作用特性、效率，單純依賴該性質、尺寸等也有不能解決的問題。此外，另一方面，也有不少與該性質、尺寸等相悖的不好的作用特性、效率。
作為其解決對策之一，有如前述的文獻(1)、(2)以及市售的功能性輥那樣的、對設於輥軸上的細孔進行改進的方法。例如，是涉及該細孔的數量、孔徑、配置的構造。但是，在考慮到作為輥軸的作用的強度等的機械方面、構造方面的必要條件時，該構造本身存在限制，有不能確保目標的細孔數量、孔徑、配置的問題，此外，還有難於獲得細孔的均勻分配、並且一般壓力損失大等問題。另外，僅通過該構造離輥主體能夠高效率地發揮均質效果的狀態還差很遠，只好採用了適於實用的設計。
此外，如文獻(1)、(2)以及市售的功能性輥那樣的、使輥主體的輥軸側內表面相對於內壓的作用表面積最大化的輥軸構造存在下述問題：由於其構造和形狀，難於保持輥主體的形狀並且難於維持其穩定性，在實際應用上是有限度的。
另外，文獻(1)、(2)以及市售的功能性輥中，在一定領域中，其功能也獲得了一定的評價。但是，並不是能夠充分發揮作為本發明所希望實現的功能性輥最適合的特質的產品，本發明所希望實現的功能性輥利用彈性不織布片材(高反彈、無粘性的不織布片材)或者在不織布中加入交聯彈性體而獲得的功能性複合片材構成，其能夠對高速行進的鋼帶表面所附著的水分發揮液體吸收功能，或者在高溫除液生產線等嚴酷的條件下長時間地發揮液體吸收功能，並且能夠維持形態。
因此，本發明的目的概括起來是：將輥軸的內壓分散並分配給輥主體，有效地發揮該輥主體的液體吸收功能，並且降低該液體吸收功能的壓力損失並實現均勻分配(目的是以低的損失實現效率良好合理的構造，從而最大限度地發揮利用內壓來發揮作用的輥主體本來的功能)，並且提供一種使該輥主體的輥軸側內表面相對於內壓的作用表面積(裸露面積)最大化的構造。
本發明的方案1，[A]提供一種功能性輥，在管狀並且具有氣體流通、液體流通構造的輥軸的周面上設有輥主體(是輥作用部，透氣透液性輥主體或者作用部輥主體)，該輥主體利用高密度的多孔片材(盤狀透氣透液性材料)製成，該功能性輥具有與吸液裝置連接並使輥軸的內壓作用於輥作用部的構造，並控制利用該輥作用部作用於輥軸的空心部的液體量，持續地維持吸收液體或者施加液體的功能。[B]提供一種構造，旨在將所述輥軸的內壓分散並分配於輥主體上，有效地發揮該輥主體的液體吸收功能，並且減小該液體吸收功能的壓力損失，並實現均勻分配(目的是以低損失實現效率良好的合理構造，從而最大限度地發揮靠內壓發揮作用的輥主體本來的功能)，此外，擴充該輥主體的輥軸側內表面相對於內壓的作用表面積(裸露面積)。
方案1是一種功能性輥，其特徵在於，具有網格狀氣液導通路構造，該功能性輥設有：具有多個細孔的管狀輥軸和由高密度多孔片材構成的輥主體，該輥主體具有該輥軸所穿過的輥孔，所述高密度多孔片材利用彈性不織布片材或者對不織布添加交聯彈性體而獲得的功能性複合片材製成，所述輥主體具有使所述輥軸的內壓作用的網格狀氣液導通路構造，該網格狀氣液導通路構造包括內壓作用室和內壓分支作用路，所述內壓作用室包括所述輥軸的周面和設於所述輥主體的軸向的缺口部，所述內壓分支作用路與該內壓作用室連通，並且與所述高密度多孔片材相比，是由設於上述輥主體的徑向的具有輥孔的低密度多孔片材製成的，該低密度多孔片材利用彈性不織布片材或者對不織布添加交聯彈性體而得到的功能性複合片材製成，所述內壓經由上述網格狀氣液導通路構造作用於上述輥主體。
方案2的發明是一種多孔構造，其實現方案1的目的的同時，並且能夠與最適合實現該目的的、設於輥主體的軸向上的缺口部的形狀構造一起充分發揮輥軸的氣體流通和液體流通構造的功能，並適於實際裝置，而且，旨在提供一種能夠確保該輥軸的機械強度的孔數、孔徑等的輥軸構造。
方案2是方案1所述的具有網格狀氣液導通路構造的功能性輥，設於上述輥主體的軸向上的缺口部在其軸向上形成流路阻力小的管狀截面形狀，而且，該缺口部在其圓周方向上設有多條。
方案3的發明是一種多孔構造，實現方案1的目的的同時，而且能夠與最適合實現該目的的、設於輥主體的軸向的缺口部的內周面構造(擴充輥軸與輥主體的缺口部的內周面之間的邊界面的面積)一起相對於輥作用部充分發揮輥軸的內壓功能，並且適於實際裝置，而且旨在提供一種能夠確保該輥軸的機械強度的孔數、孔徑等的輥軸構造。
方案3是方案1所述的具有網格狀氣液導通路構造的功能性輥，設於上述輥主體的軸向上的缺口部的管狀內周面在軸向上包括峰部和谷部，來擴大該內周面的周面面積。
發明效果
效率：本發明的技術的情況下，相對於相同尺寸的輥，能夠使大功率有效地發生作用。下述的表1表示真空比較值，圖16表示與風量Q的關係。現有技術下，如Ia、Ib所示，損失大並且功率損失大，效率低。本發明的技術的情況下，損失小，即使採用大功率，也能夠在平坦的Q特性區域中獲得效率高的結果。
去除能力：通過上述效率，與入口條件(參照圖17)影響顯著的現有技術相比，難於受其影響，顯示出高能力。圖17中，90為入口側液體量，91為出口側剩餘液體量(工序移出)，92為內壓，及93為真空泵(內壓產生裝置)。而且，如表2所示，在低的入口液體量條件下比較絕對值，明顯顯示出了高的能力，特別是，在粘性比較高的液體的處理中，能夠實現現有技術下所沒有達到的水準。
穩定性-I：圖18中示出實際選用條件下的輥主體(輥作用部)表面吸收性(g/m2 ‧sec，每單面積‧時間)的變化測量結果。吸收性受運用條件下的髒汙等影響而發生變化，通過定期的輥主體(輥作用部)表層部的磨削去除(修整)保養而得到更新，但是本發明的技術的情況下，上述效率所做出的貢獻，是作為輥主體表面吸收性的變化特性被確認的，與現有技術相比，能夠持續較高的水準。
穩定性-II：現有技術的情況下，由於液體特性的不同，如圖19所示，容易表現出吸收量、即透液性的不規則變動、以及阻力(真空值)的累積性增大即不穩定性。例如，在非均質性液體的乳劑類油的情況下，因油成分的多少、濃度等，不僅容易產生大的阻力，而且顯示出不均勻的流動性等傾向。依據本發明的技術，如圖19(相同條件下的加速度試驗比較評價)所示，通過上述效率以及使該效率進一步效果良好地作用於輥主體表面的構造，能夠獲得穩定的結果。
以上效果的至少一部分雖然可以不依賴本發明的技術和構造，而通過將輥主體的密度降至極低、將輥主體的厚度減至極薄、使形成輥軸的氣體流通、液體流通構造的多孔構造的孔數、孔徑極大化等也可以實現，但是實際上不能充分滿足作為該輥軸的作用的強度等機械、構造的必要條件、以及該輥軸的作用的均質性、處理品質(除去能力等)等，不是實現本發明目的的裝置。
基於實施例並參照附圖對發明的實施方式進行說明。
圖1表示第一實施例的功能性輥的圓周方向B的局部剖切截面示意圖。圖中，1是內壓作用室，該內壓作用室1包括：在具有輥孔301的高密度多孔片材300的內表面3b上通過切除形成的管狀截面形狀的缺口部2和貫通設置於該片材300的輥孔301中的管狀輥軸4的周面400，其中，高密度的多孔片材300由適當寬度A1(大徑)的彈性不織布片材或者對不織布添加交聯彈性體而獲得的功能性複合片材製成。並且在該輥軸4的周面400上開設有多個細孔5(氣體流通、液體流通構造)。此外，該輥軸4為管狀(圓筒狀)，包括：具有空心部401的軸主體4a、設於該軸主體4a的兩端的凸緣體4b、4b、和一方具有連通孔402的軸支承部4c、4c(軸支撐部)。此外，如圖5、圖7和圖8所示(第三實施例)，內壓作用室1的缺口部2的管狀內周面200通過在軸向X方向上具有峰部2a和谷部2b，從而使該管狀內周面200的內周面面積Z1(周面面積)擴大，形成流路阻力小的管狀截面形狀，並且實現輥軸4與輥主體3的缺口部2的內周面200之間的邊界面面積的擴充。通過實現該缺口部2的管狀截面形狀和/或邊界面的面積的擴充，能夠提出例如能夠提高液體吸收能力、和適於實際裝置(供於實用)、並能夠確保輥軸4的機械強度的孔數、孔徑等(細孔5)的輥軸構造。另外，上述缺口部2是朝向片材300的輥孔301的周面外側(徑向Y)並且在其軸向X上進行切除而形成的管狀截面形狀。並且，該缺口部2的構造為在其圓周方向B上設有多條。
而且，該內壓作用室1與內壓分支作用路6連通，該內壓分支作用路6利用具有輥孔700的低密度多孔片材7(片材7)構成，該低密度多孔片材7利用適當的小寬度A2(小徑)的一張彈性不織布片材或者對不織布添加交聯彈性體而獲得的功能性複合片材製成。而且，該片材7(內壓分支作用路6)與上述缺口部2(內壓作用室1)交叉地設置，並且形成該輥主體3的一部分。此外，該片材7在第一實施例中形成與內壓作用室1的缺口部2相似的缺口部701，但是，如圖10所示的第五實施例所示，設有到達內壓作用室1的缺口部2的延伸設置部702，如前所述，該延伸設置部702通過到達內壓作用室1，成為例如提高了液體吸收功能和適於實際裝置的作為內壓分支作用路6的片材7的構造。而且，雖然沒有圖示，但是通過使該延伸設置部702到達輥主體3的表面3a，也能夠形成使該內壓分支作用路6的液體吸收功能直接作用於輥主體3的表面3a的構造，具有有益性。而且，該液體吸收功能的提高例如有助於降低吸引容量，並有助於節省能源等(其他實施例也相同)。
而且，在圖2所示的第一實施例的示意圖中，示出了通過組合五張片材300和一張片材7來形成內壓分支作用路6的構造(是一個例子)。該圖中，用實線示意地示出了該五張片材300被壓縮從而其兩側面3c的形狀發生變化的狀態。
另外，在圖6所示的第二實施例中，通過使片材7的外周面703到達輥主體3的表面3a，來形成使該輥主體3的整個周面具有液體吸收功能的構造。在這個例子中，也能夠實現使內壓分支作用路6的液體吸收功能直接作用於輥主體3的表面3a的構造，具有有益性。其他，以前述的例子為准。
此外，圖9所示的第四實施例，在片材7的外周面703上設置山形、波形、其他的凹凸形狀，從而擴大該外周面703的外周面面積Z2，具有能夠擴充液體吸收功能以及提高輥主體3的表面3a的液體吸收功能的實際效果。此外，其他以前述例子為准。
以上所說明的內壓作用室1和內壓分支作用路6交叉複合，形成圖3所示的網格狀氣液導通路8。在圖中，通過網格狀氣液導通路8與輥軸4的細孔5正確並且多個地可靠連通，例如，通過該網格狀氣液導通路8具有下述特徵來提高液體吸收功能的有效性：能夠使該輥軸4的內壓作用於與輥主體3的表面3a相對的該輥主體3的內表面3b(在與輥軸4的周面400的相接側具有輥孔301)；並且能夠分散、分配該內壓。而且，在該輥主體3的表面3a上，形成均勻的內壓作用分佈，即，該內壓產生對該輥主體3(輥作用部)來說優選的作用特性和效率。此外，該效率有助於降低吸引容量和節省能源等(以下相同)。
而且，本發明將該內壓作用室1和內壓分支作用路6優選地以如圖3所示的、在輥軸4的周面400上交叉並形成格子形狀的位置關係進行組裝，形成網格狀氣液導通路8(網格狀構造的氣液導通路)，而形成一體構造，具有下述實際益處和有效性等：能夠以非常合理並且簡單的構造來實現複雜的輥主體3的多孔構造和液體吸收功能以及輥主體3的整個範圍內的上述內壓構造，或者該合理並且簡單的構造一是通過回避構成部件數量的增加來實現成本方面的合理性，當然也適合環保，另外，也非常能夠有助於維持品質和性能的穩定。另外，在與輥軸4的空心部401連通設置並且開口於外部的連通孔402上連接有吸引機構等內壓作用裝置用配管(未圖示)。因此，利用作用於該輥軸4的吸引力、經由細孔5而來自於格子形狀的網格狀氣液導通路8(內壓作用室1→內壓分支作用路6)的有效液體吸收(氣體流通、液體流通)作用使輥軸4的內壓為負壓(真空)作用時，該輥主體3的表面部分液體吸收被啟動。而且，在負壓的作用下，該被吸收的液體通過網格狀氣液導通路8(內壓分支作用路6→內壓作用室1)和細孔5，並經由輥軸4的空心部401→連通孔402，有效並且可靠地流出。
此外，優選的是，如多個圖所示，通過使開設於輥軸4上的細孔5的外側(周面400)為管狀凹部500，從而也能夠擴充該細孔5的液體吸收功能。不過，是能夠確保該輥軸4的機械強度的構造。
接著，在圖12所示的第六實施例中，是圖13所示的由彈性不織布片材或者對不織布添加交聯彈性體而得到的功能性複合片材所製成的片材300a(為片材300a)，形狀為具有從其輥軸4用的輥孔301向圓周外側切割的環形孔301b形狀的大徑內表面3b-1的圈形。而且，是通過該片材300a和上述片材300的組合構造、來形成網格狀氣液導通路8的一個例子。在這個例子中，通過在一張或者多張疊層的片材300之間嵌設一張或者多張疊層的片材300a，從而利用該鄰接的片材300的各側面3c和該片材300a的環形孔301b來形成空間9。該空間9是與內壓作用室1連通、並且與該內壓作用室1交叉(朝向軸)的內壓分支作用路6，而成為網格狀氣液導通路8。而且，在將該空間9作為上述內壓分支作用路6的構造的一個例子中，有省略片材7和降低成本的特徵。
此外，圖14所示的第七實施例是上述第六實施例的其他實施例。而且，第七實施例是圖15-2所示的片材300a，通過在形成有所述環形孔301b的大徑內表面3b-1的內周面3b-2上設置山形、波形、其他的凹凸形狀，而擴大該內周面3b-2的內周面面積Z3，從而具有擴充液體吸收功能和提高輥主體3的表面3a的液體吸收功能的實際效果。此外，其他以上述第六實施例的例子為准。另外，圖15-1是在該第七實施例中設有上述第三實施例的峰部2a和谷部2b的構造，其特徵以第三實施例為准。
其他，作為本發明的功能性輥的功能恢復和再利用的製造方法，在將輥主體3從輥軸4上卸下來的狀態下，通 過切削、藥品處理等，有下述實際效果：有助於輥主體3內部的內壓作用室1和內壓分支作用路6或者細孔5的修理(功能恢復)和再循環利用。
1‧‧‧內壓作用室
2‧‧‧缺口部
200‧‧‧內周面
2a‧‧‧峰部
2b‧‧‧谷部
3‧‧‧輥主體
300‧‧‧片材
300a‧‧‧片材
301‧‧‧輥孔
301b‧‧‧環形孔
3a‧‧‧表面
3b‧‧‧內表面
3b-1‧‧‧大徑內表面
3b-2‧‧‧內周面
3c‧‧‧側面
4‧‧‧輥軸
400‧‧‧周面
401‧‧‧空心部
402‧‧‧連通孔
4a‧‧‧軸主體
4b‧‧‧凸緣體
4c‧‧‧軸承部
5‧‧‧細孔
500‧‧‧凹部
6‧‧‧內壓分支作用路
7‧‧‧片材
700‧‧‧孔
701‧‧‧缺口部
702‧‧‧延伸設置部
703‧‧‧外周面
8‧‧‧網格狀氣液導通路
9‧‧‧空間
A1‧‧‧寬度(大徑)
A2‧‧‧小寬度(小徑)
B‧‧‧圓周方向
X‧‧‧軸方向
Y‧‧‧徑方向
Z1‧‧‧面積
Z2‧‧‧面積
Z3‧‧‧面積
圖1是第一實施例的功能性輥的圓周方向的局部剖切示意圖；圖2是將第一實施例的功能性輥局部省略並且在軸向上以截面示出一部分的局部剖切示意圖；圖3是對圖1所示的箭頭A和箭頭B的端面部剖切而將所看到的輥軸的细孔和網格狀氣液導通路(內壓作用室和內壓分支作用路)示出的局部剖切放大示意圖；圖4是圖2的主要部分放大示意圖；圖5是各實施例通用的高密度多孔片材的放大側視圖；圖6是表示第二實施例的功能性輥的內壓分支作用路直接到達輥主體表面而作用的構造的局部剖切主要部分放大剖視示意圖；圖7是表示第三實施例的功能性輥的其他內壓作用室(在缺口部設有峰部和谷部)的局部剖切截面示意圖；圖8是圖7的局部剖切主要部分放大截面示意圖；圖9是第四實施例的局部剖切截面示意圖，示出了將低密度的多孔片材的外周面形成凹凸形狀來實現該周面面積擴充的構造； 圖10是第五實施例的功能性輥的圓周方向的局部剖切截面示意圖，其中，低密度多孔片材突出於內壓作用室；圖11是圖9的主要部分的放大示意圖；圖12是第六實施例的功能性輥的圓周方向的局部剖切截面示意圖，示出了通過高密度的多孔片材和具有環形孔的高密度多孔片材的組合來形成空間的內壓分支作用路的構造；圖13是圖11的具有環形孔的高密度多孔片材的側視圖；圖14是第七實施例的功能性輥的圓周方向的局部剖切截面示意圖，示出了通過高密度多孔片材與具有環形孔並且內周面形成凹凸形狀而實現了擴充該周面面積的高密度多孔片材的組合來形成空間的內壓分支作用路的構造；圖15-1是示出了圖13的功能性輥的其他的內壓作用室(在缺口部上設有峰部和谷部)的局部剖切主要部分放大截面示意圖；圖15-2是圖13的具有環形孔並且內周面形成凹凸形狀而實現該周面面積擴充的高密度多孔片材的側視圖；圖16表示負壓P與吸入風量Q的關係，其中虛線表示現有技術，實實線為本發明。
圖17表示現有技術的人口側液體量與出口側剩餘液體量。
圖18表示實際選用條件下的輥主體(輥作用部)表面吸收性(g/m2 ．sec，每單面積．時間)的變化測量結果，其中 虛線表示現有技術，實實線為本發明。
圖19表示由於液體特性的不同，吸收性以及真空值的變化測量結果。
1．．．內壓作用室
2．．．缺口部
200．．．內周面
3．．．輥主體
300．．．片材
3c．．．側面
400．．．周面
401．．．空心部
402．．．連通孔
4a．．．軸主體
4b．．．凸緣體
4c．．．軸承部
5．．．細孔
6．．．內壓分支作用路
7．．．片材
701．．．缺口部
8．．．網格狀氣液導通路
X．．．軸方向

Claims (3)

  1. 一種功能性輥，包含：具有多個細孔的一管狀輥軸和一輥主體，該輥主體具有該輥軸所穿過的一輥孔，該輥主體包含一多孔片材，該多孔片材為彈性不織布片材或者對該不織布片材添加交聯彈性體而獲得的功能性複合片材，於是所述輥主體進而包含一網格狀流體導通路構造，該網格狀流體導通路構造包括一內壓作用室，所述內壓作用室包括設於所述輥主體的內周面和設於所述輥主體的軸向的缺口部，以及設於所述輥主體的徑向並與該內壓作用室連通的一內壓分支作用路，所述內壓分支作用路包含一較低密度多孔片材，所述較低密度多孔片材與構成該輥主體的其它多孔片材相比具有一較低的密度，於是所述內壓經由上述網格狀流體導通路構造被施用於上述輥主體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的功能性輥，其特徵在於，設於上述輥主體的軸向上的缺口部在其軸向上形成流路阻力小的管狀截面形狀，而且，該缺口部在其圓周方向上設有多條。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的功能性輥，其特徵在於，設於上述輥主體的軸向上的缺口部的管狀內周面在軸向上包括峰部和谷部，擴大該內周面的周面面積。
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