JP6268779B2

JP6268779B2 - エアターンバー

Info

Publication number: JP6268779B2
Application number: JP2013146526A
Authority: JP
Inventors: 鵬王; 研吾松尾; 賢輔平田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: JP2015016979A

Description

本発明は、ウェブを搬送するエアターンバーに関する。

近年、ガラスの薄型化が進むにつれて、ガラスの搬送に、フィルムなどのウェブ搬送（ウェブハンドリング）の技術を用いることが可能となっている。ウェブ搬送を遂行するウェブ搬送装置においては、例えば、ローラに巻き付けられたガラス等のウェブがローラから巻き出され、他のローラに巻き取られる過程において、ウェブに対する種々の加工処理が施される（ロールツーロール方式）。

ウェブ搬送装置に用いられるターンバーは、例えば、曲面を含んで形成された外周面を有し、ターンバーの外周面にウェブが巻き掛けられると、外周面に沿ってウェブの搬送方向が変化する。このようなターンバーの一種であって、外周面に空気を噴出する噴出孔が形成されたエアターンバーは、ウェブとエアターンバー外周面との間の空気の圧力によってウェブを浮上させており、エアターンバー外周面とウェブとが非接触状態に維持される（例えば、特許文献１）。

特開２００９−２４２０２１号公報

ところで、上述した特許文献１のように、噴出孔から噴出する空気によってウェブを浮上させる構成では、エアターンバーの外周面とウェブとの間に、局所的に負圧領域が形成される。これは、噴出孔から噴出される空気の流れと、エアターンバーの外周面とウェブとの間の空気が、エアターンバーの外周面の両端側から流出する流れによって生じる。そのため、この負圧領域にウェブが引き寄せられて、エアターンバーの外周面にウェブが接触するおそれがあった。

本発明の目的は、ウェブの接触を回避することが可能となるエアターンバーを提供することである。

上記課題を解決するために、ウェブを気体の圧力で支持しつつウェブの搬送を補助する本発明の他のエアターンバーは、曲面を含んで形成される外周面と、外周面に設けられ、気体が噴出してウェブを外周面から離隔させる複数の孔からなる噴出孔と、外周面の一端、および、他端の少なくとも一方の端部に最も近い噴出孔の一部をなし、外周面側に向かって、気体の流路断面積が拡大する傾斜面で構成される接触防止部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、ウェブを気体の圧力で支持しつつウェブの搬送を補助する本発明の他のエアターンバーは、曲面を含んで形成される外周面と、外周面に設けられ、気体が噴出してウェブを外周面から離隔させる複数の孔からなる噴出孔と、外周面の一端、および、他端の少なくとも一方の端部に最も近い噴出孔よりも、端部から離隔する位置にある外周面上の起点と、端部との間に形成され、外周面のうち、端部から離隔する方向に起点から連続する部位よりも、内側に窪むとともに、端部から起点に向かって、窪みの深さが漸減する傾斜面で構成される接触防止部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、エアターンバーとウェブの接触を回避することができる。

ウェブ搬送装置の構造を説明するための説明図である。第３エアターンバーの側面図である。比較例の第３エアターンバーを説明するための説明図である。外周面からの離隔距離と圧力の関係を示す図である。接触防止部の構成を説明するための説明図である。接触防止部の効果を説明するための説明図である。変形例における接触防止部の構成を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

以下では、ウェブとして薄いガラスを搬送するウェブ搬送装置について説明する。しかし、ウェブは、ガラスに限らず、金属やプラスチックなどの他の材質で構成されてもよい。

（ウェブ搬送装置１００）
図１は、ウェブ搬送装置１００の構造を説明するための説明図であり、図１（ａ）には、ウェブ搬送装置１００の側面図を示し、図１（ｂ）には、ウェブ搬送装置１００の上面図を示す。

ウェブＷは、長手方向の一端側が送出ロールＲ_１に巻き付けられるとともに、長手方向の他端側が巻取ロールＲ_２に巻き付けられている。不図示のモータによって送出ロールＲ_１および巻取ロールＲ_２が、図１（ａ）中、反時計回りに回転すると、ウェブＷが、送出ロールＲ_１から送り出されるとともに、巻取ロールＲ_２に巻き取られる。

ウェブ搬送装置１００は、送出ロールＲ_１に巻き付けられたウェブＷが、巻取ロールＲ_２に巻き取られるまでのウェブＷの搬送経路に設けられる。ウェブ搬送装置１００を配することで、ウェブＷの搬送経路を変更することができる。ここでは、詳細な説明は省略するが、ウェブ搬送装置１００を配しウェブＷの搬送経路を変更することで、ウェブＷに対する表面処理（例えば、コーティング）や乾燥処理といった種々の加工処理が、適切に遂行可能となる。

また、図１では図示を省略するが、バネやアクチュエータで構成される張力調整部によって、ウェブＷに押圧力を作用させることで、ウェブＷの張力を維持、および、調整することが可能となる。さらに、ウェブＷの搬送方向を、例えば、図１（ａ）中、上向きから下向きに１８０度切り換えるターンバーを設け、このターンバーを図１（ａ）中、上下方向に移動させる変速機構を設けてもよい。この変速機構によってターンバーを移動させている間、ウェブＷの搬送経路のうち、ターンバーの上流と下流で、ウェブＷの搬送速度を異ならせることが可能となる。

図１に示すように、ウェブ搬送装置１００は、第１エアターンバー１０２と、第２エアターンバー１０４と、第３エアターンバー１０６（エアターンバー）とを含んで構成される。

第１エアターンバー１０２、および、第２エアターンバー１０４は、図１（ｂ）に示すように、ウェブＷの幅（図１（ｂ）中、上下方向の長さ）よりも、ウェブＷの幅方向に長く延在する。

図１（ａ）に示す、第１エアターンバー１０２の外周面１０２ａ、および、第２エアターンバー１０４の外周面１０４ａには、複数の噴出孔が設けられており、この噴出孔は、不図示のブロアなどから供給された空気（気体）を噴出する。また、外周面１０２ａ、１０４ａは、ウェブＷと対向するように形成されており、ウェブＷと外周面１０２ａ、１０４ａとの間の空気の圧力によって、ウェブＷが外周面１０２ａ、１０４ａから面に垂直な方向に離隔した位置に維持される。

第１エアターンバー１０２の外周面１０２ａを介することで、送出ロールＲ_１から搬送されるウェブＷの搬送される方向は、外周面１０２ａに沿って相対的に変化し、図１（ａ）中、矢印ａの向きから矢印ｂの向きになって、第３エアターンバー１０６に向かってウェブＷが搬送される。同様に、第２エアターンバー１０４の外周面１０４ａを介することで、第３エアターンバー１０６から搬送されるウェブＷの搬送される方向は、外周面１０４ａに沿って相対的に変化し、図１（ａ）中、矢印ｃの向きから矢印ｄの向きになって、巻取ロールＲ_２に向かってウェブＷが搬送される。

第３エアターンバー１０６は、図１（ａ）に示すように、ウェブＷの搬送経路のうち、第１エアターンバー１０２の下流側であって第２エアターンバー１０４の上流側に配される。第３エアターンバー１０６は、図１（ｂ）に示すように、ウェブＷの幅よりも、ウェブＷの幅方向に長く延在する外周面１０６ａを含んで構成される。

図２は、第３エアターンバー１０６の側面図である。ここでは、理解を容易とするため、ウェブＷの厚さと、ウェブＷと第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａの隙間とを大きくして示す。図２に示すように、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａは、曲面１０６ｂを含んで構成される。外周面１０６ａのうち、曲面１０６ｂの両端にはそれぞれ平面１０６ｃが形成されている。

曲面１０６ｂは、側面から見たとき、中心角が大凡１８０度の円弧となっており、その両端に設けられた２つの平面１０６ｃは、互いに大凡平行となっている。

第３エアターンバー１０６の内部には、不図示のブロアなどによって空気が供給される流路１０６ｄが形成されている。また、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａには、流路１０６ｄに連通し、流路１０６ｄから導かれた空気を噴出する複数の孔からなる噴出孔１０６ｅが設けられている。ここでは、流路１０６ｄから噴出孔１０６ｅまでの連通路は図示を省略する。

第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａは、搬送中のウェブＷと対向する面であり、第３エアターンバー１０６は、噴出孔１０６ｅから噴出する空気の圧力によって、ウェブＷを外周面１０６ａから面に垂直な方向に離隔した状態で支持する。

ウェブＷは、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａに、空気の圧力で浮上した状態で巻き掛けられており、第３エアターンバー１０６によってウェブＷの搬送方向が反転する。このように、第３エアターンバー１０６は、ウェブＷを空気の圧力で支持しつつウェブＷの搬送を補助する。

第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａとウェブＷとの間の空気は、外周面１０６ａのうち、ウェブＷの搬送方向の両端（一端１０６ｆ、および、他端１０６ｇ）側から、図２中、下側に流出する。ここで、外周面１０６ａの一端１０６ｆは、外周面１０６ａのうち、ウェブＷの搬入側の端部であって、外周面１０６ａの他端１０６ｇは、外周面１０６ａのうち、ウェブＷの搬出側の端部である。

図３は、比較例の第３エアターンバー１を説明するための説明図であり、図３（ａ）には、第３エアターンバー１の側面図を示し、図３（ｂ）には、図３（ａ）の一点鎖線部分の圧力分布を示す図を示す。図３（ｂ）では、図３（ａ）の一点鎖線部分を時計回りに９０度回転させた向きとなっている。また、図３（ｂ）において、実線の矢印は、空気の流れの向きを示し、矢印の長さが流速の大きさを示す。また、図３（ｂ）中、比較例の第３エアターンバー１の外周面１ａとウェブＷとの間の濃淡は、空気の圧力分布を示し、濃淡が濃い程圧力が高く、濃淡が薄い程圧力が低いことを表している。

図３（ｂ）に示すように、第３エアターンバー１の外周面１ａとウェブＷとの間の空気は、ウェブＷに近い側においては、外周面１ａの一端１ｆ側に向かって流れている（図３（ｂ）に破線で示す領域ｅ）。また、噴出孔１ｅからは、外周面１ａに垂直な方向よりも、図３（ｂ）中、右側（外周面１ａのうち、ウェブＷの搬送方向の中心側）に傾斜した方向に向かって、空気が噴出している。

その結果、ベンチュリ効果によって、外周面１ａに近い側で、外周面１ａの一端１ｆから右側に向かって逆流が生じる（図３（ｂ）に破線で示す領域ｆ）。領域ｅと領域ｆの流れの向きが逆向きであることから、領域ｅと領域ｆの間に渦流（図３（ｂ）に破線で示す領域ｇ）が形成される。渦流および領域ｆの逆流によって、渦流の周囲に負圧領域が生じる。

図４は、外周面１ａからの離隔距離と圧力の関係を示す図であり、横軸には第３エアターンバー１の外周面１ａの一端１ｆから図３（ｂ）中、右側に向かう距離ｘを示し、縦軸には圧力を示す。また、図４では、外周面１ａからウェブＷに向かって離隔する離隔距離を距離ｚとしたとき、ｚ＝０ｍｍ、ｚ＝１ｍｍ、ｚ＝２ｍｍ、ｚ＝３ｍｍ、ｚ＝４ｍｍ、ｚ＝５ｍｍのそれぞれの場合についての凡例を示す。距離ｘ、距離ｚそれぞれの起点と向きは図３（ｂ）に示す。

図４に示すように、いずれの凡例においても、ｘ＝０．０４ｍｍ付近において圧力が負圧となる。これは、上述した負圧領域が形成されているためである。特に、ｚ＝０ｍｍ、ｚ＝１ｍｍ、および、ｚ＝２ｍｍのとき、負圧の絶対値が大きい。

一方、離隔距離が大きくなるほど、ｘ＝０．０４ｍｍ付近であっても負圧の絶対値が大きくなり難く、ｚ＝５ｍｍの場合、ｚ＝２ｍｍと比べて負圧の絶対値は半分程度となっている。

すなわち、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａからの離隔距離が大きい程、負圧領域から離れて、負圧の影響を受け難いこととなる。そこで、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａには、離隔距離を大きくして負圧領域から離れるために、接触防止部１０８が設けられている（図２参照）。

接触防止部１０８は、外周面１０６ａの一端１０６ｆ側と、他端１０６ｇ側の両方に設けられている。いずれの接触防止部１０８も、実質的に同等の構成であるため、ここでは、外周面１０６ａの一端１０６ｆ側に設けられた接触防止部１０８について説明し、外周面１０６ａの他端１０６ｇ側に設けられた接触防止部１０８については説明を省略する。

図５は、接触防止部１０８の構成を説明するための説明図であり、図２の一点鎖線部分を抽出し時計回りに９０度回転させて示す。図５に示すように、接触防止部１０８は、外周面１０６ａの一端１０６ｆと、一端１０６ｆに最も近い噴出孔１０６ｅとの間に形成された窪みである。接触防止部１０８は、外周面１０６ａのうち、一端１０６ｆから離隔する方向に噴出孔１０６ｅから連続する部位１０６ｈよりも、内側（図５中、下側）に窪んでいる。

また、接触防止部１０８は、一端１０６ｆから、一端１０６ｆに最も近い噴出孔１０６ｅに亘って窪んで形成されており、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａの一部となっている。また、接触防止部１０８は、外周面１０６ａの幅方向（図１（ｂ）における上下方向）に亘って延在する。

ウェブＷは、接触防止部１０８に対向する部分で、外周面１０６ａとの離隔距離（図５に示す距離ｚ）が大きくなる。そのため、負圧領域がウェブＷに与える影響を抑制することが可能となる。

上述したように、ウェブＷと外周面１０６ａとの間に、噴出孔から噴出する気体の流れによって負圧領域が形成されている。例えば、接触防止部１０８のウェブＷの搬送方向に平行な長さＬが長いとき、負圧領域のウェブＷの搬送方向に平行な長さ（以下、負圧長と称す）は、接触防止部１０８の長さＬよりも短く形成される。一方、接触防止部１０８の長さＬを短く構成すると、負圧領域は、外周面１０６ａの一端１０６ｆからはみ出し、図５中、左方向（噴出孔１０６ｅから離隔する方向）に突出する。その結果、負圧領域の負圧長は、接触防止部１０８の長さＬよりも長くなる。本実施形態では、後者のように、接触防止部１０８の長さＬを短く構成している（接触防止部１０８の長さＬを、負圧領域の負圧長よりも短く構成している）ことから、負圧領域の負圧長が短く抑えられる。そのため、ウェブＷが負圧領域から受ける受圧面積が小さくなり、負圧領域がウェブＷに与える影響を抑制することが可能となる。

図６は、接触防止部１０８の効果を説明するための説明図であり、図６（ａ）には、本実施形態の第３エアターンバー１０６において、ウェブＷの外周面１０６ａ側の面に作用する圧力の分布を示し、図６（ｂ）には、比較例の第３エアターンバー１において、ウェブＷの外周面１ａ側の面に作用する圧力の分布を示す。また、図６において、横軸には第３エアターンバー１０６、１の外周面１０６ａ、１ａの一端１０６ｆ、１ｆから図３（ｂ）中、右側に向かう距離ｘを示し、縦軸には圧力を示す。

図６（ｂ）に示すように、比較例においては、ウェブＷに負圧が作用している。一方、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、ウェブＷに負圧が作用しない。このように、接触防止部１０８を設けることで、ウェブＷに負圧が作用し難くなり、ウェブＷと外周面１０６ａとが接触せず、ウェブＷの損傷を回避することが可能となる。

また、接触防止部１０８は、一端１０６ｆから、一端１０６ｆに最も近い噴出孔１０６ｅまで延在しているため、この噴出孔１０６ｅから一端１０６ｆ側のいずれの部位についても、ウェブＷとの接触を回避することが可能となる。

図７は、変形例における接触防止部２０８、３０８の構成を説明するための説明図である。接触防止部２０８、３０８についても、接触防止部１０８と同様、外周面１０６ａの一端１０６ｆ側と、他端１０６ｇ側の両方に設けられており、外周面１０６ａの他端１０６ｇ側に設けられた接触防止部２０８、３０８については説明を省略する。

図７（ａ）に示すように、第１変形例の接触防止部２０８は、外周面１０６ａの一端１０６ｆに最も近い噴出孔１０６ｅの一部である。そして、接触防止部２０８の一端２０８ａは、この噴出孔１０６ｅの開口となっている。

接触防止部２０８は、外周面１０６ａ側に向かって、空気の流路断面積が拡大する傾斜面で構成されている。ここでは、図７（ａ）に示すように、接触防止部２０８が、側面から見たとき、直線で示される場合について説明したが、接触防止部２０８が、曲線で示されるように、曲面で構成してもよい。

接触防止部２０８を設けることで、噴出孔１０６ｅからの空気の吹き出し速度が低下する。上記の負圧領域における負圧の絶対値の大きさは、この空気の吹き出し速度の２乗に比例しており、接触防止部２０８によって空気の吹き出し速度を低下させることで、ウェブＷに負圧が作用し難くなり、ウェブＷと外周面１０６ａとの接触やウェブＷの損傷を回避することが可能となる。

また、図７（ｂ）に示すように、第２変形例の接触防止部３０８は、外周面１０６ａに形成された傾斜面である。接触防止部３０８では、外周面１０６ａの一端１０６ｆから、一端１０６ｆに最も近い噴出孔１０６ｅに向かって、窪みの深さが漸減する形状となっている。ここでは、接触防止部３０８が、側面から見たとき、直線で示される場合について説明したが、接触防止部３０８が、曲線で示されるように、曲面で構成してもよい。

上述した比較例では、図３（ｂ）の領域ｅに示すように、外周面１ａの一端１ｆ側から流出する空気の流速が高すぎる場合、一端１ｆよりも左側に流出した空気は、流路が急激に広がることで、渦流が形成される可能性がある。渦流が形成されると、この渦流の影響でウェブＷが振動し、外周面１ａに接触してしまうおそれがある。

そこで、第２変形例のように、接触防止部３０８を設けることで、外周面１０６ａの一端１０６ｆ側から流出する空気の流速が抑制され、渦流が形成され難くなる。そのため、ウェブＷの振動が抑えられ、ウェブＷと外周面１０６ａとの接触やウェブＷの損傷を回避することが可能となる。

また、図７（ｃ）に示すように、第３変形例の接触防止部４０８は、外周面１０６ａに形成された傾斜面であって、第２変形例の接触防止部３０８よりも、一端１０６ｆから離隔する位置まで延在している。接触防止部４０８は、一端１０６ｆに最も近い噴出孔１０６ｅよりも、一端１０６ｆから離隔する位置にある外周面１０６ａ上の起点４０８ｉと、一端１０６ｆとの間に形成される。

そして、接触防止部４０８は、外周面１０６ａのうち、一端１０６ｆから離隔する方向に起点４０８ｉから連続する部位４０６ｈよりも、内側に窪むとともに、一端１０６ｆから起点４０８ｉに向かって、窪みの深さが漸減する。

第３変形例の接触防止部４０８は、第２変形例の接触防止部３０８と同様、外周面１０６ａの一端１０６ｆ側から流出する空気の流速が抑制され、渦流が形成され難くなるため、ウェブＷと外周面１０６ａとの接触やウェブＷの損傷を回避することが可能となる。

また、上述した実施形態および変形例のいずれにおいても、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａの加工のみでウェブＷと外周面１０６ａとの接触を回避できる。そのため、ウェブＷと外周面１０６ａの接触を回避するために他の装置を設ける場合に比べ、コストが低く抑えられる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上述した実施形態および変形例では、第３エアターンバー１０６の外周面１０６ａには、平面１０６ｃが含まれる場合について説明したが、外周面１０６ａは、曲面１０６ｂが含まれていれば、どのような形状であってもよい。また、曲面１０６ｂは、側面から見たとき、中心角が大凡１８０度の円弧に限らず、中心角が異なっていてもよいし、円弧でなくてもよい。

また、上述した実施形態および変形例では、第１エアターンバー１０２、第２エアターンバー１０４、第３エアターンバー１０６から噴出される気体が空気である場合について説明したが、空気以外の気体であってもよい。

また、上述した実施形態および変形例においては、接触防止部１０８、２０８、３０８、４０８が、外周面１０６ａの一端１０６ｆ側と、他端１０６ｇ側の両方に設けられている場合について説明した。しかし、接触防止部１０８、２０８、３０８、４０８は、外周面１０６ａの一端１０６ｆ側と、他端１０６ｇ側のいずれか一方にのみ設けられていてもよい。

本発明は、ウェブを搬送するエアターンバーに利用することができる。

Ｗウェブ
１０６第３エアターンバー（エアターンバー）
１０６ａ外周面
１０６ｂ曲面
１０６ｅ噴出孔
１０６ｆ一端
１０６ｇ他端
１０８、２０８、３０８、４０８接触防止部
４０８ｉ起点

Claims

ウェブを気体の圧力で支持しつつ該ウェブの搬送を補助するエアターンバーであって、
曲面を含んで形成される外周面と、
前記外周面に設けられ、気体が噴出して前記ウェブを該外周面から離隔させる複数の孔からなる噴出孔と、
前記外周面の一端、および、他端の少なくとも一方の端部に最も近い前記噴出孔の一部をなし、前記外周面側に向かって、前記気体の流路断面積が拡大する傾斜面で構成される接触防止部と、
を備えることを特徴とするエアターンバー。
ウェブを気体の圧力で支持しつつ該ウェブの搬送を補助するエアターンバーであって、
曲面を含んで形成される外周面と、
前記外周面に設けられ、気体が噴出して前記ウェブを該外周面から離隔させる複数の孔からなる噴出孔と、
前記外周面の一端、および、他端の少なくとも一方の端部に最も近い噴出孔よりも、該端部から離隔する位置にある該外周面上の起点と、該端部との間に形成され、該外周面のうち、該端部から離隔する方向に該起点から連続する部位よりも、内側に窪むとともに、該端部から該起点に向かって、窪みの深さが漸減する傾斜面で構成される接触防止部と、
を備えることを特徴とするエアターンバー。