JP2005343618A - 空圧式チャック - Google Patents

Abstract

【課題】 ロールの外周層部分のズレ落ちを防止することができる空圧式チャックを提供する。
【解決手段】 長尺なフィルムが管状芯に巻き取られたロールを該管状芯の内側から把持する方式の空圧式チャックにおいて、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダを備え、第２の空圧シリンダを第１の空圧シリンダと同軸に設け、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダの先端部近傍に、フィルム落下防止用支持板を係止するための剛球１５、並びに第１の空圧シリンダの空圧作用室９と第２の空圧シリンダの空圧作用室１０を連絡する通路の途中に絞り部１１を設けることにより、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダが時間差をおいて作動して、剛球がフィルム落下防止用支持板と契合する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、長尺なフィルムが管状芯に巻き取られたロールを、その管状芯の内側から把持する方式の空圧式チャック、詳しくは、ロールを垂直の姿勢にした場合に、ロールの外周層部分のズレ落ちを防止することができる空圧式チャックに関する。

プラスチックや紙などからなる管状芯に、長尺なフィルムやシート（以下、単に「フィルム」と略す。）が巻き取られたロールを、その管状芯の内側から把持する保持具である空圧式チャックは、従来から、作業現場等において、頻繁に使用されている。例えば、重量の大きいロールを確実に垂直方向に持ち上げることができる空圧式チャックとして、加圧エアの給排により膨張・収縮する環状弾性体をロールの固定手段とし、この固定手段及びロールの軸方向への伸長手段を有する空圧式チャックが提案されている（特許文献１参照）
しかしながら、従来の空圧式チャックは、ロールを管状芯の内側から把持して、ロールの姿勢を垂直にした時に、フィルムの材質や巻き取り条件によっては、フィルムが巻き取られたロールの外周層部分が自重でズレ落ちる、という問題があった。
そのため、ロールの外周層部分のズレ落ちを心配して、ロールを任意の姿勢にすることができないなど、従来の空圧式チャックには、ロールのハンドリングの点で制約があり、その結果、作業の効率、信頼性が低下し、また、ロボット等を用いて、ロールのハンドリングを自動化することが難しい場合があった。

特開平１０−２９７８８１号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来の空圧式チャックが抱える前記の問題点を解消すること、すなわち、ロールをその管状芯の内側から把持して、ロールの姿勢を垂直にした場合に、ロールの外周層部分が自重でズレ落ちることを防止することができる空圧式チャックを提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、従来の空圧式チャックに、第１と第２の空圧シリンダ、及びフィルム落下防止用支持板の係止手段である剛球を設け、さらに、第１と第２の空圧シリンダを、時間差をおいて作動させることを見出し、かかる知見に基づき、遂に本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の空圧式チャックは、長尺なフィルムが管状芯に巻き取られたロールを該管状芯の内側から把持する方式の空圧式チャックにおいて、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダを備え、第２の空圧シリンダを第１の空圧シリンダと同軸に設け、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダの先端部近傍に、フィルム落下防止用支持板を係止するための剛球、並びに第１の空圧シリンダの空圧作用室と第２の空圧シリンダの空圧作用室を連絡する通路の途中に絞り部を設けることにより、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダが時間差をおいて作動して、剛球がフィルム落下防止用支持板と契合することを特徴とするものである。

この場合、第１の空圧シリンダは、ピストン、ピストンロッド、及びランド部を有し、第２の空圧シリンダは、第１の空圧シリンダを覆うように、これと同軸に取り付けられたピストン及び契合軸を有する構成とすることができる。

また、第１の空圧シリンダは、ランド部の先端部近傍に、剛球の一部を収容する凹部が形成され、第２の空圧シリンダは、該凹部と対応する契合軸の位置に、剛球の一部が出入りする穴が形成され、該凹部と該穴から形成される空間の内部に剛球が収納されており、第１の空圧シリンダが作動することにより、剛球が該穴から突出し、第２の空圧シリンダが遅延して第１の空圧シリンダと同方向に作動して、剛球がフィルム落下防止用支持板と契合する構成とすることができる。

本発明の空圧式チャックによれば、従来の空圧式チャックでは解決が困難であった問題点、すなわち、長尺なフィルムが管状芯に巻き取られたロールを、該管状芯の内側から把持して垂直にした場合に、ロールの外周層部分が自重でズレ落ちること、を完全に解消することができる。また、本発明の空圧式チャックは、空圧式チャックに作用する空圧を外部から制御することによって、空圧式チャックとフィルム落下防止用支持板との契合を容易に制御することができる。
さらに、本発明の空圧式チャックを、ロボット等の自動機械のアームに装着すれば、ロールの外周層部分のズレ落ちを心配することなく、ロールのハンドリングの自動化を実現することができ、作業の効率、信頼性を大幅に向上させることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の空圧式チャックを詳細に説明する。図１、２は、本発明の空圧式チャックの１実施例を示す概略断面説明図である。
まず、図１において、１は管状芯、２は長尺なフィルムが管状芯１に巻き取られたロール、３はこのロール２を、管状芯１の内側から把持する機能を有するチャック部、４は空圧式弾性体、５はチャック部の先端に設けられた契合軸、６はフィルム落下防止用支持板である。これらのうち、本発明を構成する要素は、チャック部３、空圧式弾性体４、及び契合軸５である。

図１は、チャック部３が管状芯１を把持しているが、フィルム落下防止用支持板６は、未だ契合軸５には嵌められていない状態を示している。このチャック部３及び空圧式弾性体４は、ロール２を管状芯１の内側から把持するための部材であり、本発明においては、ロールを把持するための構成として、従来の空圧式チャックと同様の構成を採用することができる。例えば、図１に示すように、チャック部３を管状芯１の中空部内に挿入した後、適当な手段を介して加圧エアを空圧式弾性体４に給送し、それにより空圧式弾性体４を半径方向に膨張させ、ついには、管状芯１の内壁に当接させて加圧することによって、ロールを保持、固定することができる。

フィルム落下防止用支持板６は、本発明の空圧式チャックで把持したロールを垂直の姿勢にした場合に、ロールを下から支持して、ロールの外周層部分のズレ落ちを防止するための部材である。したがって、本発明の空圧式チャックを使用して、ロールの外周層部分のズレ落ちを防止する場合には、本発明と併せて、このフィルム落下防止用支持板を使用する必要がある。フィルム落下防止用支持板６は、ロール２を垂直の姿勢にした際に、ロール２を下から安定して支持することができる限り、特に形状、材質に限定はない。
フィルム落下防止用支持板６には、好ましくは、その中央部に契合軸５を嵌めるための孔を設ける。この孔の孔径は、契合軸５を嵌めることができるように、契合軸５の外径よりも大きくし、また、契合軸５から剛球を突出させた場合に、剛球がフィルム落下防止用支持板６と係止できる大きさとする。また、フィルム落下防止用支持板６の厚さは、特に限定はないが、剛球を突出させていない状態の契合軸５をフィルム落下防止用支持板６に嵌めた場合に、剛球を収納した部分がフィルム落下防止用支持板６の外に出る厚さにする必要がある。

図２は、チャック部３が管状芯１を把持し、かつ、フィルム落下防止用支持板６が契合軸５に嵌められている状態を示す。契合軸５の外径は、上記したように、フィルム落下防止用支持板６に設けた孔の孔径より小さいので、契合軸５は落下防止用支持板６に設けた孔を通して容易に嵌めることができる。なお、図２に示した空圧式チャックは、チャック部３の先端から契合軸５が突き出た状態であり、その表面には未だ剛球は突出していない。

次に、本発明の必須構成部分である第１の空圧シリンダ、これと同軸に設けられる第２の空圧シリンダ、及び第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダの先端部近傍に設けられる剛球、並びに絞り部について説明する。図３は、それらの必須構成部分を含む本発明の空圧式チャックの先端部を例示した断面図である。図３に示された構成は、本発明の特徴部分を例示しており、この部分に相当する構成を採用することにより、ロールの外周層部分のズレ落ちを防止する機能が得られる。
図３において、第１の空圧シリンダは、ピストン７、ピストンロッド12、及びランド部13を有し、第２の空圧シリンダは、第１の空圧シリンダを覆うように、これと同軸に取り付けられたピストン８及び契合軸５を有する構造部分である。第２の空圧シリンダは、第１の空圧シリンダと同軸に設けられる。この図３に示した例では、第１の空圧シリンダのピストン７は、契合軸５に内蔵されており、ピストンロッド12はピストン７と一体に加工され、ランド部13は契合軸５の内空部を摺動できるように、契合軸５に嵌合されている。また、第２の空圧シリンダのピストン８は、契合軸５と一体に加工されている。

また、剛球15は、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダの先端部近傍に設けられ、フィルム落下防止用支持板を係止するための部材であり、具体的には、鋼球が例示される。図３においては、剛球15は、ランド部13に形成された凹部14と、契合軸５の円周上に開けられた複数の穴18で形成される空間に収納されている。凹部14は、剛球の一部を安定して収容できるように、断面形状が円の一部をなしていることが好ましい。なお、剛球15の数は、ロールを垂直の姿勢にした場合に、剛球15がフィルム落下防止用支持板を支持することができる限り、特に限定はされない。
なお、図３中、９は第１の空圧シリンダの空圧作用室、10は第２の空圧シリンダの空圧作用室、11は空圧作用室９と空圧作用室10を連絡する通路の途中に設けられる絞り部、16、17はバネ、19は先端ランド部である。

次に、図３〜８により、本発明に係る空圧式チャックの先端部の動作を説明する。図３において、20はピストン７及び８の右側にある、それぞれ第１の空圧作用室９、第２の空圧作用室10に、加圧エアを給送して、空気圧を掛けるための空圧回路である（図３では破線で示す）。
まず、最初（加圧エアの供給前）は、空圧回路20は大気に開放されているので、ピストン７及び８は、バネ16及びバネ17の力により、図３に示すように、右側のストローク端に押付けられている状態にある。そして、その状態において、凹部14の位置は、契合軸５の円周上に開けられた複数の穴18の位置に対応するように構成されている。そのため、凹部14と穴18から形成される空間に収納された剛球15は、凹部14に落ち込み、契合軸５の外周表面からは出ていない。
この状態を詳しく示したのが図５である。図５は、剛球15が穴18から突出していない状態の部分拡大断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

次に、適宜に構成された外部回路（図示せず）により、空圧回路20に空圧を掛けると、第１の空圧作用室９に空気が充填され、その結果、第１のピストン７はバネ16の力に抗して、契合軸５の内部で左に移動する。
そして、第１のピストン７が左に駆動されたことにより、ピストン７と一体構造のランド部13及び凹部14、並びに、ランド部13の一部である先端ランド部19は左に移動して、図４に示すように、先端ランド部19の位置が、契合軸５の円周上に開いた複数の穴18の位置と一致するようになる。その結果、凹部14と穴18から形成される空間に収納されていた剛球15は、先端ランド部19によって凹部14から外に押出され、契合軸５の表面から突出する。
しかしながら、契合軸５の円周上に開いている穴18の部分の内径は、剛球15の外径より僅かに小さくなるように構成されているため、先端ランド部19により、契合軸５の外に押出された剛球15は穴18から外れることはなく、突出した状態で保持される。
この状態を詳しく示したのが図６である。図６は、剛球15が穴18から突出した状態の部分拡大断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

その後、空圧回路20に掛った空圧は、ピストン７を左に駆動すると同時に、空圧回路の絞り部11を介してピストン８の右側の空圧作用室10に掛り、ピストン８をバネ17に抗して左に駆動する。その際、絞り部11が、絞り抵抗として作用するように、その断面積を小さくして、ピストン８の作動タイミングがピストン７の作動タイミングより遅延するように構成することが必要である。空圧式チャック内に導入された加圧エアは、まず、第１の空圧作用室９に入り、次いで、絞り部11を通過して、第２の空圧作用室10に入る。
本発明の空圧式チャックは、このように構成されることによって、まず剛球15が契合軸５の外周面から突出し、しかる後に、契合軸５自身が空圧式チャック内部に引込まれるという契合動作を実現することができる。

以上説明したように、本発明の空圧式チャックは、図２に示すように、予め契合軸５をフィルム落下防止用支持板６の孔に嵌めた後、上述の動作により契合軸５とフィルム落下防止用支持板６を契合させる機能を有する。契合軸５の表面から突出した剛球15は、フィルム落下防止用支持板６の中央部に設けられた穴の内径より外に突出するように構成されているので、上述の契合動作により、契合軸５がチャック部３の内部に引込まれる際に、剛球15がストッパーとなり、フィルム落下防止用支持板６も契合軸５と一緒に引込まれる。その結果、図７に示すように、フィルム落下防止用支持板６は、管状芯１の端面に密着した状態で固定される。
この状態でロールの姿勢を垂直にした場合に、万一、ロールの外周層部分がズレ落ちても、図８に示すように、落下したフィルムは、フィルム落下防止用支持板６で支えることができるので、ズレ易いロールでも安心してハンドリングすることができる。

本発明の空圧式チャックの使用態様としては、例えば、ロールが水平に置かれている場合には、空圧式チャックをロールの管状芯に、該チャック先端の契合軸がロールの管状芯から突出するように挿入し、突出した契合軸に中央に穴の開いているフィルム落下防止用支持板を嵌め、ロールを管状芯の内側からチャックした後、契合軸に内蔵した空圧シリンダの作動により、加圧エアを給送して、契合軸表面から複数の剛球を突出させて、フィルム落下防止用支持板と契合させ、しかる後に、契合軸を空圧式チャック内に引込ませる。この結果、契合軸と共にフィルム落下防止用支持板も引込まれ、管状芯の端面とフィルム落下防止用支持板が密着し固定されるので、その後、ロールの姿勢を垂直にした場合に、フィルムが自重でズレ落ちるのを防止することができる。
また、垂直に置かれたロールを持上げる場合は、予めロールをフィルム落下防止用支持板の中央に載せることにより、水平に置かれたロールの場合と同様の操作により、フィルム落下防止用支持板と共に、ロールを持ち上げることができるので、フィルムのズレ落ちを気にすることなく、ロールをハンドリングすることができる。
ロールのチャックを開放する場合は、契合軸に作用している空圧を大気開放すればよく、これにより、空圧式チャックとフィルム落下防止用支持板の契合も開放され、ロールの管状芯から容易に空圧式チャックを抜去することができる。
このように、本発明の空圧式チャックは、空圧式チャックに作用する空圧を外部から制御することによって、空圧式チャックとフィルム落下防止用支持板との契合を簡単に制御できるので、ロボット等の自動機械のアームに、本発明の空圧式チャックを装着すれば、フィルムのズレ落ちの心配から開放されて、ロールのハンドリングの自動化を実現することができる。なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で種々の変形が可能である。

チャック部が管状芯を把持しているが、フィルム落下防止用支持板は、未だ契合軸には嵌められていない状態を示す断面説明図である。 チャック部が管状芯を把持し、フィルム落下防止用支持板は、契合軸に嵌められている状態を示す断面説明図である。 空圧式チャックの先端部の断面説明図である。 ピストンがバネの力に抗して、契合軸の内部で左に移動した状態を示す断面説明図である。 凹部と穴から形成される空間の内部に剛球が収納されている状態の部分拡大断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。 剛球が穴から突出した状態の部分拡大断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。 フィルム落下防止用支持板が管状芯の端面に密着した状態で固定された状態を示す断面説明図である。 ロールの姿勢が垂直である状態を示す断面説明図である。

符号の説明

１…管状芯 11…絞り部
２…ロール 12…ピストンロッド
３…チャック部 13…ランド部
４…空圧式弾性体 14…凹部
５…契合軸 15…剛球
６…フィルム落下防止用支持板 16、17…バネ
７…第１の空圧シリンダのピストン 18…穴
８…第２の空圧シリンダのピストン 19…先端ランド部
９…第１の空圧作用室 20…空圧回路
10…第２の空圧作用室

Claims (3)

1. 長尺なフィルムが管状芯に巻き取られたロールを該管状芯の内側から把持する方式の空圧式チャックにおいて、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダを備え、第２の空圧シリンダを第１の空圧シリンダと同軸に設け、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダの先端部近傍に、フィルム落下防止用支持板を係止するための剛球、並びに第１の空圧シリンダの空圧作用室と第２の空圧シリンダの空圧作用室を連絡する通路の途中に絞り部を設けることにより、第１の空圧シリンダと第２の空圧シリンダが時間差をおいて作動して、剛球がフィルム落下防止用支持板と契合することを特徴とする空圧式チャック。
2. 第１の空圧シリンダは、ピストン、ピストンロッド、及びランド部を有し、第２の空圧シリンダは、第１の空圧シリンダを覆うようにして、これと同軸に取り付けられたピストン及び契合軸を有する請求項１に記載の空圧式チャック。
3. 第１の空圧シリンダは、ランド部の先端部近傍に、剛球の一部を収容する凹部が形成され、第２の空圧シリンダは、該凹部と対応する契合軸の位置に、剛球の一部が出入りする穴が形成され、該凹部と該穴から形成される空間の内部に剛球が収納されており、第１の空圧シリンダが作動することにより、剛球が該穴から突出し、第２の空圧シリンダが遅延して第１の空圧シリンダと同方向に作動して、剛球がフィルム落下防止用支持板と契合する請求項２に記載の空圧式チャック。
   
   

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