JP5013181B2 - フリクション巻軸 - Google Patents

Description

本発明は、金属薄板等の複数の帯状シートを一斉に巻取るフリクション巻軸に関する。

上述のフリクション巻軸は、一般に、広幅の帯状シートをスリッターにより複数の所定幅の帯状シートに分割しながら二つの巻取位置へ振り分けて個々の巻取用の芯管のまわりに巻取る場合に用いるものであり、各帯状シートに所定の巻取張力を付与して巻崩れしないように巻取るのに適している。

従来のフリクション巻軸には、例えば下記特許文献１に開示されるように、巻取中に巻取駆動力を受ける中心支持軸と、中心支持軸の円筒部の外周面に複数列に配設した穴と、この穴に個々に収容した、上端に摩擦面をもつ摩擦片と、中心支持軸に設けた、摩擦片の押上げ機構とを備えるものがある。このフリクション巻軸では、各帯状シート幅に応じた長さの芯管と、隣り合う芯管の間毎に芯管の相互間隔を維持するための間隔維持環とを中心支持軸の外周に同心状に回転可能に装着し、芯管に帯状シート先端部を巻付けた後、帯状シートを供給しながら中心支持軸を回転駆動すると共に摩擦片押上げ機構により摩擦片を押上げて摩擦片を巻芯内周面に押し付けることにより巻取りを行う。そして巻取中、芯管のまわりに形成された帯状シート巻取ロールの外周面の速度つまり帯状シート巻取速度が帯状シート供給速度より少し速くなるように中心支持軸の回転速度を調整する。それによって、中心支持軸と共に回転する摩擦片の上端の摩擦面と芯管の内周面との間に摩擦力が生じ、その摩擦力と芯管の内径の大きさに応じた回転駆動力が中心支持軸から各芯管に付与されて芯管が回転し、その芯管から帯状シートに、芯管の回転駆動力及び巻取ロール半径に応じた巻取張力が付与される。そして帯状シートの厚みむら等が原因となり一斉に巻取中の巻取ロール間に半径の差が生じた場合、中心支持軸に芯管が固定してあると、半径の大きい巻取ロールの帯状シート巻取速度が他の半径の小さい巻取ロールの帯状シート巻取速度より大きくなって、その半径の大きい巻取ロールの帯状シート巻取張力が過大になろうとするが、フリクション巻軸では芯管が中心支持軸に固定されておらず各芯管が摩擦片に対して個々に滑りながら回転することができるので、巻取ロール間に半径の差が生じても、帯状シート巻取張力が過大になるのを防止できる。そしてそのとき半径の大きい巻取ロールの回転数は、半径の小さい巻取ロールの回転数より少し小さくなり、半径の大きい巻取ロールの芯管の、摩擦片に対する滑り速度は、半径の小さい巻取ロールの芯管の、摩擦片に対する滑り速度に比べて大きくなる。

このフリクション巻軸では、多数の摩擦片が中心支持軸長手方向に一定の間隔をおいて並んでおり、芯管は帯状シート幅に等しい長さのものを使用するのが一般的である。そして巻取ろうとする帯状シートの幅が、中心支持軸の長手方向における摩擦片の相互間隔の整数倍に等しい場合、各摩擦片と芯管内周面との摩擦力は夫々同じとすると、芯管に付与される巻取トルクの大きさは、芯管の内周面に接触する摩擦片の数に比例し、芯管の内周面に接触する摩擦片の数は芯管の長さに比例するので、同時に巻取る帯状シートに生じる単位幅当たりの巻取張力は互いに等しくなる。そのため複数の帯状シートを一斉に巻取る場合に都合が良い。

ところが、最近では、多様な幅の帯状シートを巻取ることが要求されるようになっている。その場合、中心支持軸に装着した複数の芯管と間隔維持環のうち、特定の芯管と間隔維持環との境目が摩擦片の摩擦面上に位置することがある。図６は、帯状シート幅（芯管５の長さ）が摩擦片３の、中心支持軸１の長手方向における相互間隔の２．５倍である場合を例示しており、右から３番目の摩擦片３の上端にある摩擦面の右半分は芯管５の内周面に接触するが、左半分は間隔維持環６に接触する。そして上述のように帯状シートの巻取中に芯管５は摩擦片３とスリップしながら回転し、一方の間隔維持環６は、帯状シートを巻取らないので摩擦片３と一緒に回転する。

しかし、図６の右から３番目の摩擦片のように、その摩擦面上に芯管５と間隔維持環６の境目があり、同一の摩擦片３が芯管５と間隔維持環６とを同時に押圧する場合、その接触状態で巻取りが長時間行われると、芯管５に接触している部分は摩耗が進行し、間隔維持環６に接触している部分は摩耗が進行しないため、摩擦片３の摩擦面全体が均一に摩耗せず、摩耗した部分と摩耗しない部分とにより摩擦面に段差が生ずることになる。図６の右から３番目の摩擦片３では摩擦面の右半分が左半分より多く摩耗する。そして巻取る帯状シートの幅が変わったとき等に、この摩擦面の局部的摩耗が原因となり、個々の摩擦片と芯管内周面との摩擦力が一様にならず、巻取張力が不均一になって巻取不良を生じたり、摩擦片の寿命が短くなり、頻繁に摩擦片の交換作業が必要になって能率低下や保守費の増大を招いたりするという問題を生ずる。
特開平４−２３７５１５号公報

そこで本発明は、上述のような問題点に鑑み、隣り合う芯管と間隔維持環との境目が、摩擦片の上端の摩擦面上に位置していても、その摩擦片の摩擦面が全面にわたってほぼ一様に摩耗するようにすることを課題としている。

本発明は、中心支持軸の外周面に形成した多数の穴と、前記穴に個々に収容した、上端に摩擦面をもつ摩擦片と、前記中心支持軸に設けた、前記摩擦片の押上げ機構とを備え、帯状シート毎の巻取用の芯管、及び該芯管の相互間に配置し芯管同士の間隔を所定の大きさに維持するための間隔維持環を夫々前記中心支持軸の外周に同心状に装着した後、前記中心支持軸を回転駆動すると共に前記摩擦片を押上げ機構により押上げながら複数の帯状シートを一斉に前記芯管のまわりに巻取るフリクション巻軸において、前記帯状シート毎の芯管及び間隔維持環のうち各芯管とその芯管の片側に隣り合う間隔維持環とを夫々一組とし、この一組毎の芯管と間隔維持環との互いに向き合う端部に噛合い機構を設けたことと、前記帯状シート毎の芯管及び前記間隔維持環を、前記一組毎の芯管と間隔維持環とが夫々前記噛合い機構によって噛合い、その噛合った芯管と間隔維持環の境目が上記摩擦片の摩擦面上に位置するように、前記中心支持軸の外周に装着することを特徴とする。

本発明では、芯管同士と間隔維持環同士の間の互換性を得るために、前記噛合い機構を、前記芯管と間隔維持環の各組に共通にするとよい。また本発明では、前記噛合い機構を、前記芯管の片方の端面に形成した凸部と、前記間隔維持環の、前記芯管側の端面に形成した、前記凸部を受け入れる凹部とで構成してもよいし、必要に応じて前記芯管の片方の端面に形成した凹部と、前記間隔維持環の、前記芯管側の端面に形成した、前記凹に嵌る凸部とで構成してもよい。

本発明では、中心支持軸に装着する複数の芯管及び間隔維持環のうち各芯管とその芯管の片側に隣り合う間隔維持環とを夫々一組とし、この一組毎の芯管と間隔維持環との互いに向き合う端部に噛合い機構を設けたことにより、巻取中に各芯管は一組となる間隔維持環と噛合って一緒に回転することができる。そして一組の芯管と間隔維持環との境目が特定の摩擦片の摩擦面上に位置し、摩擦面の一部分が芯管に接触し、他の部分が間隔維持環に接触したとしても、その一組の芯管及び間隔維持環が摩擦片に対して同じ速度で滑りながら回転する。また隣り合う二組の芯管及び間隔維持環のうち、互いに端面を接する芯管と間隔維持環であってその両者が夫々異なる一組に属する場合は、その芯管と間隔維持環は、片方の一組における芯管上の巻取ロールの半径と、もう片方の一組における芯管上の巻取ロールの半径との差に起因する回転速度差分だけ異なる速度で滑りながら回転する。しかし、一斉に巻取中の巻取ロール間における夫々の半径の差は僅かであり、互いに端面を接する芯管と間隔維持環であって異なる一組に属する芯管と間隔維持環の、巻取ロール半径の差に起因する回転速度の差も、各芯管と摩擦片との滑り回転速度に比べると大幅に小さいものであるので、摩擦片には目立つような局部的摩耗が生じず、中心支持軸の外周面各部分に配置した摩擦片の摩擦面がその全面にわたりほぼ一様に摩耗する。そのため従来に比べて摩擦片の寿命が延びる。しかも、摩擦片の局部的摩耗により芯管と摩擦片との摩擦力が各芯管間で不均一になるのを抑えて、各芯管に付与する巻取トルクを正確に維持することができ、長期間使用しても複数の帯状シート間の巻取張力のばらつきを小さく抑えることができる。したがって、複数の帯状シートを品質よく一斉に巻取ることができ、摩擦片の交換を頻繁に行う必要がないフリクション巻軸を得ることができる。更に、各芯管にはその芯管及びそれと噛合い結合した間隔維持環を摩擦する摩擦片の数に応じた摩擦力が生じ、従来に比べて大きい巻取トルクが得られるため、特に、金属板の巻取りのように大きい巻取張力が必要な場合に都合がよい。

図１は本発明の一実施例に係るフリクション巻軸の中央部分を省略して示した正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。フリクション巻軸は、中心支持軸１の外周面に形成した多数の穴２と、穴２に個々に収容した、上端に摩擦面３ａをもつ摩擦片３と、中心支持軸１に設けた、摩擦片３の押上げ機構４とを備え、帯状シート毎の巻取用の芯管５、及び該芯管５の相互間に配置し芯管５同士の間隔を所定の大きさに維持するための間隔維持環６を夫々中心支持軸１の外周に同心状に装着した後、中心支持軸１を回転駆動すると共に摩擦片３を押上げ機構４により押上げながら複数の帯状シートを一斉に芯管５のまわりに巻取るものである。このフリクション巻軸では、複数の芯管５及び間隔維持環６のうち各芯管５とその芯管５の片側に隣り合う間隔維持環６とを夫々一組としており、この一組毎の芯管５と間隔維持環６との互いに向き合う端部には、噛合い機構７が設けてある。

図３に示すように、噛合い機構７は、芯管５の片方の端面に形成した凸部８と、間隔維持環６の、芯管５側の端面に形成した、凸部８を受け入れる凹部９とからなり、芯管５同士及び間隔維持環６同士の間で互換性を持たせるために、各芯管５の凸部８、並びに間隔維持環６の凹部９を、夫々同じ形状で同じ大きさにし、各芯管５及び間隔維持環６の同じ位置に配置して、芯管５及び間隔維持環６の各組に共通にしてある。この実施例の場合、凸部８は芯管５の端面に形成した穴に一端を嵌めて固定したピンからなり、凹部９は間隔維持環６の端面に形成した、ピンを隙間嵌めできる穴からなる。

図１に示すように中心支持軸１の一端は、図示しない巻取駆動機構により回転駆動される主軸１０に固着してあり、中心支持軸１の他の一端にはコーン部１１が設けてあり、このコーン部１１は、巻取中に支持腕１２の先端に設けた軸受装置１３により保持することができ、軸受装置１３は、芯管５及び間隔維持環６の装着時や巻取ロールの取外し時にコーン部１１から支持腕１２と共に退避することができる。

中心支持軸１は中空軸であり、穴２は、中心支持軸１の長手方向の多数箇所に等間隔に配置し、その１箇所毎に図２に示すように中心支持軸１の円筒状の外周面の円周方向の６箇所に等間隔に配置し、夫々中心支持軸１の半径方向に形成してある。

中心支持軸１の長手方向における穴２の相互間隔を小さくしても中心支持軸１の機械的強度を極力低下させないようにするために、中心支持軸１の長手方向に隣り合う各６箇所の穴２は、中心支持軸１の中心軸線を中心とする一定の回転角度だけ互い違いにずれた位置に形成している。つまり、夫々中心支持軸１の長手方向に伸びた穴２の列とその隣の列とでは、列毎に穴２を互いに中心支持軸１の長手方向に一定距離ずらして配置してある。

押上げ機構４は、穴２の内部に設けた、摩擦片３を押上げるためのピストン１４と、ピストン１４に圧力流体が供給されていないとき摩擦片３を押し下げるためのコイルバネ１５とを備える公知のものである。ピストン１４を作動させるための圧力流体は、図１に示す回転継手１６を通じて中心支持軸１のコーン部１１の先端面に供給され、更に中心支持軸１の内部に形成した図示しない通路及び中心支持軸１の中空部１ａ、各穴２から夫々中空部１ａに通じる孔１７を経てピストン１４の下面に供給することができる。

中心支持軸１は、その円筒状の外周面の円周方向の複数箇所に固着したスライド部材１８を有しており、このスライド部材１８は図１に示すように中心支持軸１の円筒状の外周面のほぼ全長にわたって伸びており、中心支持軸１により貫通した芯管５の内周面にスライド可能に係合する。

中心支持軸１により貫通した芯管５及び間隔維持環６を巻取中に中心支持軸１に対して長手方向に移動しないように拘束するために、中心支持軸１の円筒状の外周面の主軸１０側には鍔部１９が固設してあり、中心支持軸１の先端に最も近い穴２には、係止環２０を固定するための押圧片２１を収容すると共に、押圧片２１を押上げるための、上述の押上げ機構４と同様の押上げ機構を設け、この押上げ機構のピストンを作動させるための圧力流体を、図１に示す回転継手１６から中心支持軸１のコーン部１１の先端に供給し、上述のピストン１４への通路とは異なる通路を経て、押圧片２１を押上げるためのピストンへ供給可能にしてある。

上述のように構成されたフリクション巻軸により複数の帯状シートを一斉に巻取るには、支持腕１２と共に軸受装置１３をコーン部１１から退避させて、図１に示すように、帯状シート毎の芯管５及び間隔維持環６を交互に中心支持軸１の先端から外周に嵌めることより、中心支持軸１により貫通して支持した状態にする。

芯管５及び間隔維持環６は、帯状シートの幅に応じて予め用意したものを用い、間隔維持環６を装着するとき、その端面に形成した凹部９を、芯管５の端面に形成した凸部９に嵌め合わせて、芯管５と間隔維持環６の端面同士を当接させる。図１において最も右側にある間隔維持環６ａは、一組となる芯管５及び間隔維持環の、噛合い機構７を設けていない両端が摩擦片３の摩擦面上にこないように、かつ中心支持軸１に嵌めた芯管５が帯状シートの供給位置に対応するように、芯管５及び間隔維持環６の位置を調整するためのものである。この実施例では、各帯状シートの幅は夫々同じであり、芯管５の長さは帯状シートの幅に相当する長さと同じにし、芯管５の長さと間隔維持環６の長さも同じにしてあるが、必要に応じて、巻取る帯状シートの幅、芯管５の長さ、間隔維持環６の長さは多様に変わり得る。

全ての芯管５及び間隔維持環６を装着し終わると、係止環２０を中心支持軸１の外周に嵌め、係止環２０の内周面を押圧片２１により押圧して所要位置に配置する。

芯管５及び間隔維持環６を中心支持軸１により貫通して支持した状態になると、支持腕１２と共に軸受装置１３を図１に示す位置に復帰させてコーン部１１を保持することにより、中心支持軸１を両端支持した状態にし、押圧片２１の押上げ機構に圧力流体を供給して係止環１を中心支持軸１に固定し、各帯状シートの先端部を夫々の芯管５に止めた後、中心支持軸１を回転駆動すると共に、圧力流体を押上げ機構４に供給しながら、巻取りを行い、帯状シートを所要量巻取って図１に２点鎖線で示すように巻取ロールＲか形成されると、中心支持軸１の回転駆動を停止すると共に押上げ機構４への圧力流体の供給を停止した後、支持腕１２と共に軸受装置１３を中心支持軸１のコーン部１１から退避させ、その後、芯管５上の巻取ロールＲと間隔維持環６を中心支持軸１から先端側に抜取る。

本発明では、噛合い機構７を、図４に示すように間隔維持環６の端部にキー溝状に形成した凹部９と、この凹部９に嵌るように芯管５の端面に形成したキー状の凸部８とから構成してもよい。また図３、図４では、凸部８及び凹部９は夫々一つずつ設けているが、必要に応じて芯管５及び間隔維持環６の端面の複数箇所に配設してもよく、図５に示すように、噛合い機構７は、芯管５の端部に形成した小径円筒部５ａの外周面にスプラインを形成して凸部８とすると共に、間隔維持環６の端部に形成した、小径円筒部５ａを受け入れる穴６ａの内周面にスプライン溝を形成して凹部９としたものでもよい。更に間隔維持環の端面に形成した凸部と、芯管の端部に生成した凹部から構成してもよいし、図５に示すような小径円筒部５ａを間隔維持環の端部に設け、穴６ａを芯管の端部に設けてもよい。

本発明の一実施例に係るフリクション巻軸の正面図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 図１に示す噛合い機構の斜視図である。 噛合い機構の別の実施態様を示す斜視図である。 噛合い機構の更に別の実施態様を示す斜視図である。 従来のフリクション巻軸における摩擦片と芯管及び間隔維持環との接触状態の説明図である。

符号の説明

１ 中心支持軸
２ 穴
３ 摩擦部材
４ 押上げ機構
５ 芯管
６ 間隔維持環
７ 噛合い機構
８ 凸部
９ 凹部
１４ ピストン
１５ コイルバネ
１６ 回転継手
１７ 孔
１８ 係止環

Claims (4)

1. 中心支持軸の外周面に形成した多数の穴と、前記穴に個々に収容した、上端に摩擦面をもつ摩擦片と、前記中心支持軸に設けた、前記摩擦片の押上げ機構とを備え、帯状シート毎の巻取用の芯管、及び該芯管の相互間に配置し芯管同士の間隔を所定の大きさに維持するための間隔維持環を夫々前記中心支持軸の外周に同心状に装着した後、前記中心支持軸を回転駆動すると共に前記摩擦片を押上げ機構により押上げながら複数の帯状シートを一斉に前記芯管のまわりに巻取るフリクション巻軸において、前記帯状シート毎の芯管及び間隔維持環のうち各芯管とその芯管の片側に隣り合う間隔維持環とを夫々一組とし、この一組毎の芯管と間隔維持環との互いに向き合う端部に噛合い機構を設けたことと、前記帯状シート毎の芯管及び前記間隔維持環を、前記一組毎の芯管と間隔維持環とが夫々前記噛合い機構によって噛合い、その噛合った芯管と間隔維持環の境目が上記摩擦片の摩擦面上に位置するように、前記中心支持軸の外周に装着することを特徴とするフリクション巻軸。
2. 前記噛合い機構を、前記芯管と間隔維持環の各組に共通にした請求項1に記載のフリクション巻軸。
3. 前記噛合い機構を、前記芯管の片方の端面に形成した凸部と、前記間隔維持環の、前記芯管側の端面に形成した、前記凸部を受け入れる凹部とで構成した請求項１又は請求項２に記載のフリクション巻軸。
4. 前記噛合い機構を、前記芯管の片方の端面に形成した凹部と、前記間隔維持環の、前記芯管側の端面に形成した、前記凹に嵌る凸部とで構成した請求項１又は請求項２に記載のフリクション巻軸。

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