JP2007131391A

JP2007131391A - ガイドローラ

Info

Publication number: JP2007131391A
Application number: JP2005325007A
Authority: JP
Inventors: Taku Yamazaki; 卓山崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】張力変動を抑えつつ連続走行体を円滑にガイドすることができるガイドローラを低コストで提供する。
【解決手段】本発明のガイドローラは、通気性を有するエア分散流路円筒体２２の両底面をフランジ２３，２４で挟み、エア分散流路円筒体２２の側面の周囲に環状の帯からなるシート状回転体２１を配置して構成され、エア分散流路円筒体２２の内部に供給されたエアがエア分散流路円筒体２２を通過してシート状回転体２１に吹き付けられることにより、シート状回転体２１がエア分散流路円筒体２２から浮遊して回転可能とされて外周に接触した線状体１５をガイドする。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバ等の連続走行体をガイドするガイドローラに関するものである。

線状あるいは帯状の連続走行体の搬送経路には、その連続走行体を所定の方向へ案内する複数のガイドローラが用いられている。このガイドローラとしては、連続走行体に加わる張力を極力抑えるべく、例えば、特許文献１に開示されるように回転体を軽量化したり、回転体と軸との摩擦を減らして回転抵抗を低減するものがある。

また、帯状の連続走行体をガイドするローラとしては、外周側へ向かってエアを噴出させることにより、搬送する連続走行体自体を浮上させるものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１１８８６７号特開２００１−１０６４０２号公報

ところで、光ファイバ等の連続走行体の巻き取りを高速化する場合、巻き取り速度を制御する複数のガイドローラからなるダンサ部の蓄線量を確保する必要がある。ガイドローラ間の距離を長くすると装置の大型化を招いてしまうため、ガイドローラの数を増やして連続走行体のターン数を増やし、装置のコンパクト化を図ることが行われている。しかし、ターン数を増加させるために、ガイドローラ数を増加させると、個々のガイドローラの回転抵抗は小さくても、軸受内の摩擦や回転体の空気抵抗がガイドローラ数の増加につれて大きくなり、総計した回転抵抗はかなり大きくなる。

回転抵抗を下げるために回転体を軸から空気圧で浮上させるガイドローラを使用することが考えられる。しかし、回転軸に対して均一にエア圧が加わらなければ回転抵抗が低下しないため、空気圧浮上型軸受は高い加工精度（数μｍ）にて加工しなければならず、極めて高価なものとなってしまい、設備費が嵩んでしまう。

剛体からなるガイドローラの回転体は、その慣性が大きいため、連続走行体の線速が変化すると、ガイドローラに巻回された連続走行体にかかる張力が大きく変動し、特に、連続走行体が光ファイバの場合には、張力変動によって断線などの不具合を生じるばかりか、伝送損失の増加など性能に影響する。

本発明は、張力変動を抑えつつ連続走行体を円滑にガイドすることができるガイドローラを低コストで提供することを目的とする。

上記課題を解決することのできる本発明に係るガイドローラは、通気性を有する円筒体の側面の周囲に環としたシート状回転体が配置され、前記円筒体の内部に供給されたガスが前記円筒体を通過して前記シート状回転体に吹き付けられることにより、前記シート状回転体が前記円筒体から浮遊して回転可能とされてその外周に接触した連続走行体をガイドすることを特徴とする。

本発明に係るガイドローラにおいて、前記円筒体の両底面に、前記円筒体の外径よりも大きな外径を有する一対のフランジが設けられていることが好ましい。

本発明に係るガイドローラにおいて、前記シート状回転体は、その単位重量が０．２ｋｇ／ｍ^２以上かつ５．０ｋｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

また、本発明に係るガイドローラにおいて、前記シート状回転体は、通気性を有することが好ましい。

本発明のガイドローラによれば、環としたシート状回転体を円筒体から浮遊させて回転させ、その外周で連続走行体をガイドするため、張力変動を抑えつつ連続走行体を円滑にガイドすることができる。また、従来の高価な空気圧浮上型軸受のガイドローラと比較して、高度な加工精度が要求されず、エア圧力を比較的小さくして使用できるため、低コスト化を図ることができる。

以下、本発明に係るガイドローラの実施形態について図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では、連続走行体として光ファイバ等の線状体を搬送する場合を例に挙げて説明するが、本発明に係るガイドローラは、連続走行体として、繊維、布地、フィルム、ファイバ類、麺類、金属線、電線等にも適用可能である。

図１は、本実施形態のガイドローラを備えた連続走行体の巻取装置の概略構成図である。
図１に示すように、巻取装置１は、キャプスタン２、ダンサ部３及び巻取ボビン４を備えている。そして、キャプスタン２とダンサ部３との間及びダンサ部３と巻取ボビン４との間には、複数のガイドローラ５，６，７が設けられている。また、ダンサ部３は、複数のガイドローラ８，９，１０，１１，１２を備えており、これらガイドローラ８，９，１０，１１，１２のうちのガイドローラ８，１０，１２は固定側とされており、これらに対してガイドローラ９，１１はガイドローラ支持部材１３の移動により上下動して、巻取張力を調節する。ガイドローラ支持部材１３は、回動支点１４を軸として揺動可能とされており、その揺動が制御機構（図示省略）で制御される。

そして、上記巻取装置１では、線材供給手段（図示省略）から供給される光ファイバからなる線状体（連続走行体）１５が、キャプスタン２で巻取速度が調節されながら下流側へ送られる。キャプスタン２を通過した線状体１５は、ガイドローラ５を経て、ダンサ部３の各ガイドローラ８，９，１０，１１，１２で蓄線され、ガイドローラ６，７を経て巻取ボビン４に巻き取られる。このとき、ダンサ部３では、ガイドローラ支持部材１３の揺動によりガイドローラ９，１１が上下動され、これにより、線状体１５の巻取張力が調節される。

次に、上記巻取装置１に用いられた本実施形態に係るガイドローラの構造を説明する。
図２は、本実施形態に係るガイドローラの斜視図であり、図３は、本実施形態に係るガイドローラの断面図である。

図２及び図３に示すように、ガイドローラ５〜１２は、環とされたシート状回転体２１を有しており、このシート状回転体２１の外周側に線状体１５が接触してガイドされる。このシート状回転体２１は、円筒状に形成されたエア分散流路円筒体（円筒体）２２の側面の周囲に配置されている。シート状回転体２１は、可撓性を有し、かつ伸びの少ない、例えば、ポリエステル系あるいはカーボンファイバ系のシートを無端状に形成した、比較的軽量（シート単位重量：１ｋｇ／ｍ^２程度）なものである。

エア分散流路円筒体２２は、シート状回転体２１の内径よりも僅かに小径の外径を有し、軸方向の長さがシート状回転体２１よりも僅かに長くされている。このエア分散流路円筒体２２は、例えば、多孔質焼結体あるいは微細孔加工体からなるもので、少なくとも径方向にわたって通気性を有している。

エア分散流路円筒体２２の両底面部分には、このエア分散流路円筒体２２の外径よりも大きな外径を有する一対のフランジ２３，２４が設けられている。これらのフランジ２３，２４には、エア分散流路円筒体２２側に突出する凸部２３ａ，２４ａが形成されており、これら凸部２３ａ，２４ａをエア分散流路円筒体２２に形成された貫通孔２２ａ内に嵌合することにより、外縁部がエア分散流路円筒体２２の外周側に張り出すように位置決めされる。

一方のフランジ２３には、挿通孔２３ｂが形成され、他方のフランジ２４には、ネジ孔２４ｂが形成されている。そして、この一方のフランジ２３の挿通孔２３ｂからボルト２５を挿通し、他方のフランジ２４のネジ孔２４ｂにねじ込むことにより、これらのフランジ２３，２４が、エア分散流路円筒体２２の両底面部分に固定され、フランジ２３，２４及びエア分散流路円筒体２２の貫通孔２２ａによってエア溜め室２６が形成される。
なお、フランジ２３，２４をエア分散流路円筒体２２に固定する前に、シート状回転体２１をエア分散流路円筒体２２の側面の周囲に配置しておく。

また、他方のフランジ２４には、エア溜め室２６に連通するエア供給口２７が形成されており、このエア供給口２７には、一端がエア供給ユニット２８に接続されたエア供給配管２９の他端が接続されている。そして、エア供給ユニット２８は、エア供給配管２９を介してエア溜め室２６にエアを供給する。

上記構造のガイドローラ５〜１２によって線状体１５をガイドする場合は、エア供給ユニット２８からエア供給配管２９を介してエア溜め室２６にエアを供給する。
このようにすると、エア溜め室２６に供給された空気が、エア分散流路円筒体２２を通り、その外周から略均一に吹き出す。これにより、シート状回転体２１がエア圧力によってエア分散流路円筒体２２の側面から浮上し、エア分散流路円筒体２２の側面とシート状回転体２１の内周面との間に均一な隙間Ｓが形成される。
これにより、シート状回転体２１は、線状体１５の走行に伴って、この線状体１５をガイドしながら回転する。

ここで、上記ガイドローラ５〜１２は、エア分散流路円筒体２２の側面の周囲に設けられた軽量で慣性の小さいシート状回転体２１を浮遊させた状態で線状体１５をガイドするため、回転抵抗が非常に小さい。これにより、複数のガイドローラ５〜１２によって線状体１５をガイドしたとしても、線状体１５に作用する回転抵抗が極力抑えられ、線速の変動時においても、慣性が小さいことにより線状体１５への張力変動を抑えつつ円滑に線状体１５をガイドすることができる。
したがって、線状体１５である光ファイバをガイドする場合にも、破断や伸びがなく、速度変動に対しても不具合なく迅速に対応することができる。

以上説明したように、上記実施形態のガイドローラによれば、エア分散流路円筒体２２の側面の周囲にシート状回転体２１を配し、エア分散流路円筒体２２を通過したエアの圧力でシート状回転体２１を均一に浮遊させて回転可能とし、このシート状回転体２１の外周に沿わせた線状体１５をガイドするため、従来のように剛体からなる回転体を用いる空気圧浮上型軸受を使用しなくても、簡易な構成により小さい回転抵抗で線状体１５をガイドすることができる。

つまり、単に、エア分散流路円筒体２２の外径よりも僅かに大きな内径を有するシート状回転体２１を浮遊させて線状体１５をガイドさせるものであるので、高精度に機械加工した剛性材からなる回転体を備えた高価なガイドローラと比較して、低コスト化を図ることができる。

また、単位重量の小さい材料をシート状回転体２１として使用しているため、線速変動があり、しかも、光ファイバなどのように低強度な線状体１５をガイドする場合であっても、破断や伸びを生じさせることなく、線速変動に対しても迅速に対応することができる。そして、シート状回転体２１が軽量であるので、エア圧力を比較的小さくしてもシート状回転体２１を十分に浮遊させることができる。なお、ガイドする線状体１５の質量と張力にもよるが、概ね０．３ＭＰａのエア圧力でシート状回転体２１を浮遊させることができる。

また、線状体１５を低速で走行させる場合は、線状体１５が接触する接触角の範囲だけにエアを吹き出しても、シート状回転体２１を浮遊させて円滑なガイドを行うことができる。
さらには、シート状回転体２１として通気性のあるものを用いれば、線状体１５をガイドしながら、その乾燥を行うこともできる。

なお、シート状回転体２１の単位重量は、ガイドする線状体１５の種類あるいは線速に応じて０．１ｋｇ／ｍ^２以上８．０ｋｇ／ｍ^２以下の間で選定すると良く、８ｋｇ／ｍ^２でも十分にエアによって浮遊させることができるが、シート状回転体２１の確実な浮遊を考慮すると、５．０ｋｇ／ｍ^２以下のものを選定するのがより好ましい。シート状回転体の強度の点では、０．２ｋｇ／ｍｍ^２以上のものを選定するのが好ましい。

また、エア分散流路円筒体２２の側面とシート状回転体２１の内周面との隙間Ｓは、できるだけ狭い方がシート状回転体２１の浮遊が安定するが、剛体からなる回転体を有する従来の空気圧浮上型軸受のように数μｍとする必要はなく、０．２ｍｍ程度でも安定して浮遊させることができる。また、高速走行時には、シート状回転体２１の回転による遠心力によってシートの張り力が大きくなりシート状回転体２１の剛性が高くなってくるので、線状体１５を安定してガイドすることが可能となる。

なお、回転軸線に対して線状体１５を直角方向に案内するのであれば、シート状回転体２１には横方向（スラスト方向）の力は加わらず、この場合、フランジ２３，２４にシート状回転体２１が接触しても回転抵抗がほとんど増加することはない。
これに対して、線状体１５のガイド方向が回転軸線に対して直角でない場合などでは、シート状回転体２１に横方向への片寄りが生じるが、各フランジ２３，２４の表面に低摩擦係数となる表面処理、例えばテフロン（登録商標）コート、タフラム（登録商標）処理を施しておくことにより、シート状回転体２１の横方向への片寄りによって各フランジ２３，２４に接触したとしても、接触による回転抵抗の増加を極力抑えることができる。

なお、上記実施形態では、線状体１５からなる連続走行体の走行をガイドする場合について説明したが、走行をガイドする連続走行体としては、線状体１５に限らず、図４に示すように、帯状体３１をガイドする場合にも適用可能である。
そして、このように、帯状体３１をガイドする場合も、エア分散流路円筒体２２の側面の周囲にシート状回転体２１を配し、エア分散流路円筒体２２を通過したエアの圧力でシート状回転体２１を浮遊させて回転可能とし、このシート状回転体２１の外周に沿わせた帯状体３１をガイドするので、剛体からなる回転体を用いる空気圧浮上型軸受を使用しなくても、簡易な構成により小さい回転抵抗で帯状体３１をガイドすることができる。

また、図５に、上記のガイドローラ５〜１２として使用可能な他の構造のガイドローラを示す。
図５に示すように、このガイドローラ４０は、エア分散流路円筒体４２の両側部側が、側方へ向かって次第に拡径された立ち上げ部４３とされている。また、これと同様に、シート状回転体４５の両側部が、エア分散流路円筒体４２の立ち上げ部４３に沿って断面視にて傾斜された傾斜部４６を有している。

また、この例では、エア分散流路円筒体４２が、略中央部分にて分割された一対の分割体から構成されており、これらの分割体を分割部４７で互いに凹凸嵌合させることにより連結されて一体化されている。

そして、上記構造のガイドローラ４０によれば、シート状回転体４５の両側部が、側方へ向かって立ち上げられた傾斜部４６とされているので、ガイドする線状体１５に横方向（スラスト方向）への力が作用して片寄りが生じたとしても、シート状回転体２１の傾斜部４６が、エア分散流路円筒体４２の立ち上げ部４３からのエア圧によって浮遊しながら片寄りする線状体１５をガイドする。つまり、このガイドローラ４０によれば、片寄りする線状体１５を低回転抵抗で確実にガイドすることができる。

また、エア分散流路円筒体４２が、互いに分割、組み立て可能な分割体から構成されているので、立ち上げ部４３が邪魔になることなくシート状回転体４５を側面の周囲へ容易にセットすることができる。

本発明に係るガイドローラを備えた連続走行体の巻取装置の例を示す概略構成図である。本発明に係るガイドローラの実施形態の例を示す斜視図である。図２に示すガイドローラの断面図である。帯状の異なる連続走行体に適用した場合を示すガイドローラの斜視図である。本発明に係るガイドローラの他の実施形態の例を示す断面図である。

符号の説明

５〜１２，４０ガイドローラ
１５線状体（連続走行体）
２１，４５シート状回転体
２２，４２エア分散流路円筒体（円筒体）
２３，２４フランジ
３１帯状体（連続走行体）

Claims

通気性を有する円筒体の側面の周囲に環としたシート状回転体が配置され、前記円筒体の内部に供給されたガスが前記円筒体を通過して前記シート状回転体に吹き付けられることにより、前記シート状回転体が前記円筒体から浮遊して回転可能とされてその外周に接触した連続走行体をガイドすることを特徴とするガイドローラ。
請求項１に記載のガイドローラであって、
前記円筒体の両底面に、前記円筒体の外径よりも大きな外径を有する一対のフランジが設けられていることを特徴とするガイドローラ。
請求項１に記載のガイドローラであって、
前記シート状回転体は、その単位重量が０．２ｋｇ／ｍ^２以上かつ５．０ｋｇ／ｍ^２以下であることを特徴とするガイドローラ。
請求項１から３の何れか一項に記載のガイドローラであって、
前記シート状回転体は、通気性を有することを特徴とするガイドローラ。