(57)【要約】【課題】軸受構造を簡単にして部品点数を少なくして製造容易なフリーロール装置およびフリーロール装置における軸受方法を提供する。【解決手段】走行するフィルムを搬送するフリーロール３と、このフリーロール３の両端部の外周面にラジアル隙間１７を介して回転自在に支持するラジアル側多孔体１５を備えたラジアル軸受５と、このラジアル軸受５のラジアル側多孔体１５にエアを供給するラジアル側給気部２３と、前記ラジアル側多孔体１５を通過するエアを取り込むべく前記ラジアル側多孔体１５に設けた加工穴３１と、前記フリーロール３の両端面に前記加工穴３１に連通した前記ラジアル側多孔体１５の端面１５Ａとスラスト隙間２７を介してスラスト軸受面２９を備えたスラスト軸受７と、このスラスト軸受７のスラスト軸受面２９に前記加工穴３１から供給されたエアを排気する排気口３５と、から構成してなることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するフィルムを搬送するフリーロールと、このフリーロールの両端部の外周面にラジアル隙間を介して回転自在に支持するラジアル側多孔体を備えたラジアル軸受と、このラジアル軸受のラジアル側多孔体にエアを供給するラジアル側給気部と、前記ラジアル側多孔体を通過するエアを取り込むべく前記ラジアル側多孔体に設けた加工穴と、前記フリーロールの両端面に前記加工穴に連通した前記ラジアル側多孔体の端面とスラスト隙間を介してスラスト軸受面を備えたスラスト軸受と、このスラスト軸受のスラスト軸受面に前記加工穴から供給されたエアを排気する排気口と、から構成してなることを特徴とするフリーロール装置。
【請求項２】
走行するフィルムを搬送するフリーロールの両端部の外周面とこのフリーロールの両端部の外周面に嵌合されたラジアル側多孔体との間に形成されたラジアル隙間にラジアル側多孔体からエアを供給してラジアル軸受とし、前記ラジアル側多孔体に設けた加工穴から前記フリーロールの両端面に設けたスラスト軸受面と前記ラジアル側多孔体の端面との間に形成されたスラスト隙間にエアを供給してスラスト軸受とすることを特徴とするフリーロール装置における軸受方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、塗工装置においてコーティング直後のロールアーチ型フィルム乾燥機などに用いられる多数のフィルム搬送用のフリーロール装置に係り、特に、空気静圧軸受で支持されたフィルム搬送用のフリーロール装置及びフリーロール装置における軸受方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗工装置におけるコーティング装置は、情報・通信、家電、自動車、医療、建築などの幅広い分野で使われている。しかも、最近の各分野における高精度のコーティングのニーズに伴ない塗工装置の高精度化が必要とされている。
【０００３】
図２を参照するに、一般的に、塗工装置１０１は、例えばプラスチックのフィルムやシート等の素材（以下、単に「フィルム１０３」という）に感光剤や磁性体等のコーティング材料のコーティングを行う塗工ラインを構成するものであり、フィルム１０３にテンションを与えるテンション用ロール１０５を備えた材料送り出し装置１０７が一方側に設けられると共に他方に前記フィルム１０３を巻き取るための巻き取り用ロール装置１０９が設けられている。
【０００４】
前記材料送り出し装置１０７と巻き取り用ロール装置１０９との間には、例えばフィルム１０３にコーティングするためのコーティングロール装置１１１やフィルム１０３を走行せしめるためのフィードロール装置１１３、並びに前記走行されるフィルム１０３を搬送すべく配置された多数のフィルム搬送用のフリーロール１１５を備えたフリーロール装置１１７群が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
フリーロール１１５に相当する従来のロールは、メカニカルベアリングで支持され且つベルト駆動されているものが殆どであった。例えば、フィルム搬送用のフリーロール装置１１７はコーティング直後のロールアーチ型のフィルム乾燥機１１９Ａなどに多数用いられている。なお、このロールアーチ型フィルム乾燥機１１９Ａの乾燥温度は１２０〜１３０°Ｃである。また、フィルム１０３はロールアーチ型フィルム乾燥機１１９Ａに後続するフィルム乾燥機１１９Ｂを経てさらに乾燥される。
【０００６】
また、ロールアーチ型のフィルム乾燥機１１９Ａの各フリーロール１１５はフィルム差付角が必然的に１°以下になり、フリーロール１１５をベルト駆動せずフィルム１０３の走行で回転させようとするとメカベアリングで支持されたフリーロール１１５の回転は、そのメカロスのためフィルム１０３の速度と同期しないので、フィルム１０３の表面にスリ傷等のダメージが与えられる可能性がある。
【０００７】
そのため、各フリーロール１１５群に相当するロール群がベルトでモータ駆動されるのが一般的であった。その結果、ベルト駆動に伴う粉塵が発生し、この発塵が塗工装置１０１の全体のクリーン度を低下させるという問題点があった。
【０００８】
そこで、上記の問題点であるロールをフリーに回転させるフリーロールとさせたときのメカベアリングによるメカロスを解決するために、図３に示されているようにフリーロール１１５の軸受が多孔体空気静圧軸受１２１で構成されるフリーロール装置１１７の提案がある。なお、空気静圧軸受構造ではスラスト、ラジアル共に軸受が形成される必要がある。
【０００９】
より詳しくは、従来のフリーロール装置１１７は、走行するフィルム１０３を搬送するフリーロール１１５が、当該フリーロール１１５の幅方向の両端部で多孔体空気静圧軸受１２１により回転自在に支持されている。この多孔体空気静圧軸受１２１はラジアル軸受１２３とスラスト軸受１２５で構成されており、各軸受１２３，１２５は一般的に母体となる１層目の多孔体と、この１層目の多孔体より空孔が小さい絞り層を形成する２層目の多孔体と、からなる２層構造で構成されている。
【００１０】
上記のラジアル軸受１２３は、筒状のラジアルハウジング１２７内に円筒状のラジアル側多孔体１２９がフリーロール１１５の両端側の外周にラジアル隙間１３１を介して設けられており、ラジアル側多孔体１２９全体にエアを供給するためのラジアル側給気室１３３と、このラジアル側給気室１３３にエアを供給するラジアル側給気口１３５と、からなるラジアル側給気部１３７が設けられている。
【００１１】
また、上記のスラスト軸受１２５は、フリーロール１１５の両端側の端面にスラスト隙間１３９を介して対向する平板状のスラスト軸受面板１４１が前記ラジアルハウジング１２７にボルトＢＴで一体的に連結された平板状のスラストハウジング１４３内に設けられており、スラスト軸受面板１４１のほぼ中央に平板状のスラスト側多孔体１４５が設けられている。なお、スラスト側多孔体１４５の端面とスラスト軸受面板１４１の軸受面とは対向した面となっている。
【００１２】
また、スラストハウジング１４３内には、スラスト側多孔体１４５全体にエアを供給するためのスラスト側給気室１４７と、このスラスト側給気室１４７にエアを供給するスラスト側給気口１４９と、からなるスラスト側給気部１５１が設けられている。
【００１３】
さらに、スラスト軸受１２５には、スラスト側多孔体１４５からフリーロール１１５の端面に噴出したエアを排気するための排気路１５３と、この排気路１５３に連通するスラスト側排気口１５５が設けられている。
【００１４】
上記のような一般的な多孔体空気静圧軸受１２１では、５０〜６０ＭＰａの高圧エアがラジアル側給気口１３５からラジアル軸受１２３に給気され、ラジアル側多孔体１２９とフリーロール１１５の外周面の間のラジアル隙間１３１に噴出されるエアによるラジアル軸受が形成される。
【００１５】
また、上記の高圧エアがスラスト側給気口１４９からスラスト軸受１２５に給気され、スラスト軸受面板１４１とフリーロール１１５の端面の間のスラスト隙間１３９に噴出されるエアによるスラスト軸受が形成される。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００２−２６６８４２号公報（〔０００９〕〜〔００１０〕）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、塗工装置１０１においては、例えばロールアーチ型フィルム乾燥機１１９等で用いられるフィルム搬送用のフリーロール装置１１７は数百本のフリーロール１１５から構成されており、各フリーロール１１５の多孔体空気静圧軸受１２１はフリーロール１１５の両端側に設けられているのでフリーロール１１５の２倍の数が必要とされる。そのため、フリーロールの機能を満足させるためには、構造が複雑で部品点数も多く、製作性が悪いという問題があった。
【００１８】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、軸受構造を簡単にして部品点数を少なくし、製造が容易なフリーロール装置およびフリーロール装置における軸受方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のフリーロール装置は、走行するフィルムを搬送するフリーロールと、このフリーロールの両端部の外周面にラジアル隙間を介して回転自在に支持するラジアル側多孔体を備えたラジアル軸受と、このラジアル軸受のラジアル側多孔体にエアを供給するラジアル側給気部と、前記ラジアル側多孔体を通過するエアを取り込むべく前記ラジアル側多孔体に設けた加工穴と、前記フリーロールの両端面に前記加工穴に連通した前記ラジアル側多孔体の端面とスラスト隙間を介してスラスト軸受面を備えたスラスト軸受と、このスラスト軸受のスラスト軸受面に前記加工穴から供給されたエアを排気する排気口と、から構成してなることを特徴とするものである。
【００２０】
したがって、高圧エアがラジアル側給気部からラジアル側多孔体を通過してラジアル隙間に供給され、フリーロールのラジアル軸受が構成される。一方、ラジアル側多孔体を通過するエアは加工穴からラジアル側多孔体の端面とスラスト軸受け面との間に形成されたスラスト隙間に供給されてスラスト軸受が構成され、次いで排気口から外部へ排気される。その結果、スラスト軸受は部品点数が少なくシンプルな構成になるので、部品の加工時間や組み立て時間が大幅に削減され、製造が容易となりコストダウンができ、安価なフリーロール装置となる。
【００２１】
請求項２によるこの発明のフリーロール装置における軸受方法は、走行するフィルムを搬送するフリーロールの両端部の外周面とこのフリーロールの両端部の外周面に嵌合されたラジアル側多孔体との間に形成されたラジアル隙間にラジアル側多孔体からエアを供給してラジアル軸受とし、前記ラジアル側多孔体に設けた加工穴から前記フリーロールの両端面に設けたスラスト軸受面と前記ラジアル側多孔体の端面との間に形成されたスラスト隙間にエアを供給してスラスト軸受とすることを特徴とするものである。
【００２２】
したがって、ラジアル側多孔体を通過するエアの一部がラジアル側多孔体の端面とスラスト軸受け面との間に形成されたスラスト隙間に供給されるので、スラスト軸受の部品点数が少なくシンプルな構成にできるため、部品の加工時間や組み立て時間が大幅に削減され、製造が容易となりコストダウンができ、安価なフリーロール装置を製作可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１を参照するに、この実施の形態に係るフリーロール装置１は、図２において従来の技術で説明したような塗工装置としての例えばロールアーチ型フィルム乾燥機等でフィルム搬送用として、数百本のフリーロールで構成されている。このフリーロール装置１は、走行するフィルムを搬送するフリーロール３が当該フリーロール３の両端部でラジアル側の多孔体空気静圧軸受となるラジアル軸受５により回転自在に支持されており、さらに、この実施の形態の主要部を構成するスラスト軸受７が設けられている。
【００２５】
上記のフリーロール３は、この実施の形態では円筒形状のロール本体９の幅方向の両端が平板状のロール端面板１１により複数のボルトＢＴで一体的に被蓋される構造となっている。
【００２６】
上記のラジアル軸受５は、ラジアルハウジング１３内に円筒状のラジアル側多孔体１５がフリーロール３の両端側の外周にラジアル隙間１７を介して設けられており、ラジアル側多孔体１５全体に高圧エアを供給するためのラジアル側給気室１９と、このラジアル側給気室１９にエアを供給するラジアル側給気口２１と、からなるラジアル側給気部２３が設けられている。なお、上記のラジアル側多孔体１５は、図示されていないが母体となる１層目の多孔体と、この１層目の多孔体より空孔が小さい絞り層を形成する２層目の多孔体と、からなる２層構造で構成されている。
【００２７】
また、上記のスラスト軸受７としては、上記のラジアルハウジング１３とボルトＢＴにより一体的に連結されるフタ２５が設けられており、このフタ２５の内側にはロール端面板１１が配置されていて、このロール端面板１１の外周部は、ラジアル側多孔体１５の端面１５Ａとスラスト隙間２７を介して対向するスラスト軸受面２９となっており、従来のようなスラスト軸受面板及びスラスト側多孔体が設けられていない。これに伴って、従来のようにスラスト側多孔体全体にエアを供給するためのスラスト側給気室と、このスラスト側給気室にエアを供給するスラスト側給気口も設けられていない。
【００２８】
さらに、スラスト軸受７としては、上記のラジアル軸受５のラジアル側多孔体１５を通過するエアの一部を取り込むべくラジアル側多孔体１５の側面に加工穴３１が設けられ、この加工穴３１からエアがラジアル側多孔体１５の端面１５Ａとスラスト隙間２７を経てスラスト軸受面２９に噴出される。フタ２５とロール端面板１１との間にエアを排気するエア通路３３が設けられている。さらに、フタ２５には、上記のスラスト軸受面２９に噴出されたエアをエア通路３３を経て排気する排気口３５がフリーロール３の端面（ロール端面板１１の端面）のほぼ中心位置に対向する位置に設けられている。
【００２９】
上記構成により、上記のようなラジアル側のラジアル軸受５では、５０〜６０ＭＰａの高圧エアがラジアル側給気口２１からラジアル軸受５のラジアル側給気室１９に給気され、このラジアル側給気室１９からラジアル側多孔体１５を通過してラジアル隙間１７に噴出されるので、ラジアル側多孔体１５とフリーロール３の外周面の間のラジアル隙間１７に空気層ができ、非接触の高圧エアによるフリーロール３のラジアル軸受となる。
【００３０】
また、上記のラジアル側給気室１９の高圧エアの一部はラジアル側多孔体１５を通過する際にラジアル側多孔体１５の加工穴３１に取り込まれ、この加工穴３１からラジアル多孔体１５の端面１５Ａとスラスト隙間２７を経て高圧エアがスラスト軸受面２９に噴射されるので、ラジアル側多孔体１５とスラスト軸受面２９との間のスラスト隙間２７に空気層ができ、非接触の高圧エアによるフリーロール３のスラスト軸受となる。その後、前記スラスト隙間２７のエアはエア通路３３を経て排気口３５から外部へ排気される。
【００３１】
ちなみに、塗工装置の一部に用いられるフィルム乾燥機などに設置される多数の搬送用のフリーロール３は、通常８０°Ｃ以上の高温下にあり、且つフリーロール３自体を軽量化する必要から鋼材よりも熱膨張係数が大きいアルミニウム製で構成されるのが通例であるので、スラスト側の軸受ギャップは必然的に数ｍｍオーダとなることから、一般的なスラスト軸受とは大いに異なる。
【００３２】
つまり、この種のフリーロール装置１は、フリーロール３と軸受ハウジングがメカニカル的な接触がなければその目的を達するという精度で十分なので、積極的に多孔体空気静圧軸受をスラスト軸受に用いる必然性がないことに着目し、上記のようにスラスト軸受７を簡単な構成としたものである。
【００３３】
したがって、この実施の形態の主要部を構成するスラスト軸受７は、一般的なフリーロールの多孔体空気静圧軸受の軸受構造に必要とされるスラスト側の多孔体空気静圧軸受、すなわちスラスト側多孔体やスラスト軸受面板を用いることなく機能を達成することができ、且つ、スラストハウジング２５の構成も部品点数が少なくシンプルとなるので、部品の加工時間や組み立て時間が大幅に削減され、コストダウンができ、安価なフリーロール装置１を提供可能となる。
【００３４】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、高圧エアをラジアル側給気部からラジアル側多孔体を通過してラジアル隙間に供給してラジアル軸受とする。一方、ラジアル側多孔体を通過するエアの一部を加工穴からラジアル側多孔体の端面とスラスト軸受面との間に形成されたスラスト隙間に供給することによりフリーロールのスラスト軸受とすることができる。したがって、スラスト側軸受の部品点数を少なくしてシンプルな構成にできるので、部品の加工時間や組み立て時間を大幅に削減でき、製造が容易となりコストダウンを図ることができ、安価なフリーロール装置を提供できる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、ラジアル側多孔体を通過するエアの一部を加工穴からラジアル側多孔体の端面とスラスト軸受面との間に形成されたスラスト隙間に供給するので、一般的なフリーロールの多孔体空気静圧軸受の軸受構造に必要とされるスラスト側多孔体やスラスト軸受面板が不要となり、スラスト側軸受側の部品点数を少なくしてシンプルな構成にできるため、部品の加工時間や組み立て時間を大幅に削減でき、製造が容易となりコストダウンを図ることができ、安価なフリーロール装置を製作可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態のフリーロール装置の縦断面図である。
【図２】一般的に使用される塗工装置の全体的な概略説明図である。
【図３】従来のフリーロール装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１  フリーロール装置
３  フリーロール
５  多孔体空気静圧軸受（ラジアル軸受）
７  スラスト軸受
１３  ラジアルハウジング
１５  ラジアル側多孔体
１７  ラジアル隙間
１９  ラジアル側給気室
２１  ラジアル側給気口
２３  ラジアル側給気部
２５  フタ
２７  スラスト隙間
２９  スラスト軸受面
３１  加工穴
３３  エア通路
３５  排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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