JP2007191301A - 保持シャフト - Google Patents

Abstract

【課題】空気圧の無い状態で、常時、シャフトと芯管を確実に保持可能な保持シャフトを提供する。
【解決手段】本体１の中にラグ３０とピストン３１が一体形成された状態で、ラグ３０が本体中心より外周に向けて飛出す方向に配置されたアクチュエータとしての複数のシリンダ２ａ，２ｂ，２ｃが配設される。ピストンの底部にはラグ３０が本体外周より、常時、飛出して芯管９０の内径に当接するように、シリンダ内のピストンの底部はばね５０が配設される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば繊維糸、紙等をロール状に巻き取る紙管の支軸として使用されるシャフトの保持部に適した保持シャフトに関するものである。

従来、繊維糸、紙等を巻き取ったり、巻き取られたロールから取り出したりする時、ロールの芯管の支持としてエアーシャフトが使用されている。このエアーシャフトは実開昭６３−１８３１４８号公報に記載のように回転駆動される中空シャフト本体の内部に、空気圧の供給により膨張するエアーチューブを配備し、シャフト本体とエアーチューブとの間にエアーシャフトの外周面に出没自在に配設された複数のラグを装着していた。

このエアーシャフトで支持した芯管に紙を巻き取ったり、巻き取られたロールから取り出したりする時には、予め、エアーチューブ内の空気圧を排出してラグをシャフト本体の外周面より没入するように退却させておき、繊維糸、紙等のロール芯管内にシャフト本体を挿入する。次いで、エアーシャフト端面のエアー注入口よりエアーチューブ内に空気圧を供給し、エアーチューブの膨張によりラグを径方向外側に押出し、その先端をシャフト本体の外面より突き出して芯管の内周面に押圧させ、芯管をエアーシャフトの外側に保持する。供給された空気圧はエアー注入口に取り付けられたチェック弁によりエアーチューブ内に圧力保持されるため、エアー注入器ははずされた状態となる。その後、シャフト本体を回転駆動することで紙等を巻き取ったり、巻き取られたロールから取り出したりする。作業完了後はエアー注入口のチェック弁を解除してエアーチューブ内の圧力を外部に放出することで、芯管へのラグの押圧を除いてシャフト本体より芯管を離脱させることが出来る。
実開昭６３−１８３１４８号公報

ところが、繊維糸、紙等を巻き取ったり、巻き取られたロールから取り出したりする作業時間が長くかかる時などに、チェック弁のシール性能が悪い場合、あるいはチェック弁に異物が噛み込んだ場合、エアーチューブ内の空気圧が徐々に減少し、エアーシャフトのラグの突き出しが無くなって、エアーシャフトと芯管は離脱し、繊維糸、紙等をうまく巻き取ったり、巻き取られたロールから取り出したりすることができなくなる場合がある。

本発明は上述の課題を解決するものであり、空気圧のない状態でもシャフトと紙等の芯管をより確実に保持できる保持シャフトを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

このために、本発明の請求項１の保持シャフトは、本体内にピストンと一体化された複数のラグが本体中心よりばねの力で外周に向けて飛出す方向に、本体のシリンダ内に配設されていることを特徴とする。

この保持シャフトは本体内シリンダのピストンの底部に配設されたばねの力で通常、本体外周方向にラグを押出した状態となっている。ピストンに配設されたばねの反対側のシリンダ室に空気圧を加圧するとピストンはばねの力に打ち勝って本体の中心方向に作動し、ピストンと一体化されたラグも本体外周より引込み、シャフトと芯管の保持が解除できる。

また、この場合において請求項２記載のように、複数のシリンダ室への空気圧の供給が必要であり、その場合、空気圧供給通路を本体内で連結することにより、供給口は一つとなり、複数のラグも同時に作動させることができる。

これら請求項１，２の保持シャフトは、芯管の内径と保持シャフトの外径には僅かな隙間があるが、複数のラグがそれぞれ単独に作動できるようになっているため、ロールの重さがシャフトにかかっても、保持シャフトの上側ラグは本体外周からの飛出しは小さくなり、逆に下側ラグの本体外周からの飛出しは大きくなって、シャフトと芯管は確実に保持できる。

請求項３の保持シャフトは本体内に、ラグが本体中心より外周にむけて配設され、配設されたラグの本体中心方向底部には、本体中心よりラジアル方向に自由にスライドできる円錐台駒の斜面が当接しており、円錐台駒の大径側に配設されたばねにより、ラグを本体の外周方向へ押出すように配設されたことを特徴とする。

この保持シャフトは、円錐台駒の大径側に配設されたばねにより円錐台駒の斜面を介して増力された力により、それぞれのラグを、常時、本体外周方向に押出した状態となっている。円錐台駒の小径側には空気圧により作動するシリンダが配設されており、シリンダ室に空気圧を加圧するとピストンがばねの力に打ち勝って、円錐台駒をばね側に作動させ、斜面に当接していたラグの底部は円錐台駒の斜面を滑り、より小径部分に当接するようになる。そのためラグは本体中心に向けて付勢ばねの力により移動するため、ラグは本体外周より引込み、シャフトと芯管の保持が解除できる。

請求項３の保持シャフトは、ロールの重さがシャフトにかかった場合、複数のラグの底部が当接している円錐台駒が本体中心よりラジアル方向にベアリングにより自由にスライドできるため、それぞれのラグはそれぞれの隙間にあわせて本体外周より飛出し、芯管内径に当接した位置で、シャフトと芯管は確実に保持できる。

発明の効果

上記のように、本保持シャフトによれば、空気圧をシャフト内のエアーチューブに加圧することによりシャフトとロールの芯管を保持する従来の保持方式と異なり、ばねの力により直接、あるいは、ばねの力を円錐台駒の斜面により増力してラグを保持シャフトの外周面に突き出し、シャフトと芯管を保持できるため、空気圧を必要としなく、空気漏れ、空気圧源の故障などにより、エアーチューブ内封入圧力のダウンによる保持ミスがなくなり、シャフトとロールの芯管の確実な保持ができる。

また、従来のエアーシャフトの場合、内部に圧力を供給した時に外周方向に膨張してラグを突き出すためのエアーチューブが必要であった。このエアーチューブは肉厚均一で、弾性に優れた、加圧力に耐えられる性能が要求されるため高価であったが、本保持シャフトはばねの力によりラグを保持シャフトの外周面に突き出す構造のため、また、エアーチューブ全体に空気圧を供給する必要がなく、ラグを作動させるシリンダ室にのみ供給するため空気消費量も少なくイニシャルコスト、ランニングコストの低減を図ることができる。

以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図４に示すように、保持シャフト装置は適当な駆動源により回転駆動されるシャフト９１でロールの芯管９０を保持するものである。シャフト９１はシャフト本体９２の軸方向両端に固定された保持シャフト９３と保持シャフト９３の軸方向外側に固定されたシャフト軸１４から成っている。保持シャフト９３はシャフト本体９２に溶接、あるいはボルトにより固定されており、シャフト軸１４は保持シャフト９３に同じ様に固定されている。図４では両端に本発明の保持シャフトが配設されているが、片側のみ１個でもよく、また、２個以上の保持シャフト９３を取り付けることもできる。
本発明は保持シャフト装置のうち、図１〜図３に示す保持シャフト９３に関するもので、図１〜図３は図４に示した保持シャフト９３とシャフト軸１４が一体形成されている。保持シャフト９３の本体１の中心軸より外周に向けて、本体１の中にアクチュエータとして第１シリンダ２ａ、第２シリンダ２ｂ、第３シリンダ２ｃが円周に対して等分割に配設され、シリンダ内にはラグ３０と一体形成されたピストン３１が装着され、ピストンの底部にはばね５０が配設されて、ピストン３１と一体化されたラグ３０が本体１の外周へ突き出され、ばね５０の力で芯管９０の内径に当接し、芯管９０とシャフト９１を保持できるようになっている。保持シャフト９３の本体１の外径は芯管９０の内径より１ｍｍ程小さくなっており、シャフト本体９２の外径とほぼ同一になっている。

次に、上記第１実施形態の保持シャフトの動作を説明する。
繊維糸、紙等を芯管９０に巻き取る場合、または、芯管９０に巻き取られたロールから繊維糸、紙等を取り出す場合にシャフト９１で芯管９０を保持する必要がある。その場合、シャフト９１の端部に形成された供給口１０より空気圧を保持シャフト９３の本体１の空気圧供給通路に設置したチェック弁（図示せず）、あるいは空気圧供給口１０の外部に取り付けた図３に図示したチェック弁５１を介してシリンダ室１３に供給すると、ピストン３１がばね５０の力に打ち勝って本体１の内径側に移動し、ピストン３１と一体となっているラグ３０も本体外径より引込み、チェック弁５１によりシリンダ室１３に空気圧が保持されるため、シャフト９１を芯管９０に挿入できる。

芯管９０にシャフト９１を挿入後、チェック弁５１を開くことにより、シリンダ室１３の空気圧が放出されるため、ばね５０によりピストン３１と一体となったラグ３０が本体外径より飛出し芯管９０の内径に当接して保持シャフト９３が芯管９０を保持する。

シャフト９１に取り付けられた芯管９０に繊維糸、紙等が巻かれている場合、芯管９０にはロールの重さが重力方向にかかり、図２のようにシャフト外周上側では芯管９０とシャフト９１の隙間０．５ｍｍが無くなり、逆にシャフト外周下側では隙間が１ｍｍに広がった状態となる。図２において、第１〜第３シリンダはそれぞれのシリンダ内のばねによってラグが本体外径の外に突き出ているため、第１シリンダ２ａはラグ３０を押出すばね５０の力よりロールが重いとシャフト外周の上側芯管内径と本体外径の隙間はほとんど無い状態でラグ３０が芯管９０の内径に当接し、第２、第３シリンダはシャフト９１の中心より下にあるため、芯管内径と保持シャフト外径の隙間が約１ｍｍの状態でラグが本体外径より突き出て、芯管内径に当接し、保持する。
本発明は、空気圧の加圧による従来の保持と異なり、ばね５０の力によりラグを芯管へ当接しているため、空気圧の漏れによる保持ミスも無く、いつまでも保持できる。

次に、シャフト９１と芯管９０を保持した状態で、繊維糸、紙等の巻き取りや取り出しが完了した時は、シャフト９１を芯管９０に挿入した時と同じように、シャフト９１の端部に形成された供給口１０より空気圧を外部に取り付けたチェック弁５１を介してシリンダ室１３に供給すると、ピストン３１がばね５０の力に打ち勝って本体１の内径側に移動し、ピストン３１と一体となっているラグ３０も本体外径より引込むため、芯管９０からシャフト９１を抜き出すことができる。
ここで例えば、芯管内径１３１ｍｍ、シャフト外径および保持シャフト９３の本体外径１３０ｍｍの場合で、ばねによりピストンと一体形成されたラグの芯管９０への押付け力がラグ一つあたり１００Ｎ必要な時、シリンダのピストン径が２５ｍｍ、ラグ径が１６ｍｍで製作されているため、ピストン室へ空気圧力０．５ＭＰａを供給すると、ピストンの引込む力は約１４２Ｎとなり、ばね力１００Ｎに打ち勝ってラグは保持シャフトの本体外径より引込み、シャフトと芯管の保持が解除される。

一方、アクチュエータとしての第１シリンダ２ａ、第２シリンダ２ｂ、第３シリンダ２ｃへの空気圧の供給通路は図１、図３に示すように保持シャフト９３の本体１の側面に形成された供給口１０から左に向かって第１通路１１が配設され、通路の途中より各シリンダ室へ相等しい形状で第２通路１２が配設され、シリンダ室への空気圧の供給、および排気が各シリンダ同時に行うことが出来るため、シャフト９１と芯管９０の保持、解除がスムーズに行われる。

図４〜図５は第２実施形態の保持シャフトを示している。
第１実施形態と同じように、シャフト９１の外径は芯管内径より１ｍｍ程小さく設計されており、保持シャフト９３の本体６の中心軸より外周に向けて本体６の中に第１ラグキット４ａ、第２ラグキット４ｂ、第３ラグキット４ｃが円周に対して等分割に配設され、各ラグキットはラグ４と付勢ばね４１から成り、ラグ４の底部が円錐形状をし、本体中心円筒部にラグ４と略直角方向を向いた円錐台駒７の斜面７１にばね力の小さい付勢ばね４１によりそれぞれ押し付けられている。円錐駒台７の大径側底部には円錐台駒７が本体６の軸心に対してラジアル方向に自由にスライド出来るようにベアリング７４が配設され、その後ろから円錐台駒７を小径側に押出すためのばね７５が配設され、さらに、円錐台駒７の小径側には大径側のばね７５に抗して、空気圧の加圧により円錐台駒７を大径側に押出すためのシリンダ８が配設されている。

次に上記第２実施形態の保持シャフトの動作を説明する。
図４のシャフト装置にて繊維糸、紙等を芯管９０に巻き取る場合、または、芯管９０に巻き取られたロールから繊維糸、紙等を取り出す場合にシャフト９１で芯管９０を保持する必要がある。その場合、図７の保持シャフトの端部にあるシャフト軸６４に形成された供給口６０のシリンダ側に設置したチェック弁（図示せず）、あるいは空気圧供給口の外部に取り付けたチェック弁５２を介してシリンダ室８３に供給すると、シリンダピストン８１と一体となったピストンロッド８２が円錐台駒７の大径側ばね７６の力に打ち勝って円錐台駒７を左側に押し、円錐台駒７の斜面７１に付勢ばね４１により押し付けられていた第１〜第３ラグが円錐台駒斜面を小径側に滑り、本体６の内径側に移動し、それぞれのラグはシャフト本体外径より引込む。チェック弁５２によりシリンダ室８３の空気圧が保持されるため、シャフト９１を芯管９０に挿入出来る。

芯管９０にシャフト９１を挿入後、チェック弁５２を開くことにより、シリンダ室８３の空気圧が放出されるため、円錐台駒７の大径側ばね７５の力により円錐台駒７は右方向に押され、円錐台駒７の斜面７１に付勢ばね４１により押し付けられていた第１〜第３ラグが円錐台駒斜面を大径側に滑り、本体６の外周に向かって移動し、それぞれのラグは本体外径より飛出し芯管９０の内径に当接して、保持シャフト９３が芯管９０を保持する。

シャフト９１に取り付けられた芯管９０に繊維糸、紙等が巻かれている場合、芯管９０にロールの重さが重力方向にかかるが、円錐台駒７は底部のベアリング７４によりラジアル方向に自由にスライド可能なため、図６のように円錐台駒７の軸心が本体６の軸心より０．５ｍｍずれた位置にスライドする。そのため、荷重がかかる第１ラグキットではシャフト外径と芯管内径の隙間が無い状態でラグ４が芯管内径を押し、逆に、第２、第３ラグキットはシャフト中心より下側のため、約１ｍｍの隙間に対し、ラグが本体外径より突き出て、芯管内径に当接し、保持シャフト９３が芯管９０を保持する。
本発明は、空気圧の加圧による従来の保持と異なり、圧縮ばね７５の力を台形駒台７の斜面で増力し、ラグ４を芯管９０へ押し付けているため、空気圧の漏れによる保持ミスも無く、いつまでも保持できる。

次に、シャフト９１と芯管９０を保持した状態で、繊維糸、紙等の巻き取りや取り出しが完了した時は、シャフト９１を芯管９０に挿入した時と同じように、シャフト９１の端部に形成された供給口６０より空気圧を外部に取り付けたチェック弁５２を介してシリンダ室８３に供給すると、シリンダピストン８１と一体となったピストンロッド８２が円錐台駒７の大径側ばね７５の力に打ち勝って円錐台駒７を左側に押し、円錐台駒７の斜面７１に付勢ばね４１により押し付けられていた第１ラグ〜第３ラグが円錐台駒斜面を小径側に滑り、本体６の内径側に移動し、それぞれのラグは本体外径より引込む。チェック弁５２によりシリンダ室８３に空気圧が保持されるため、シャフト９１を芯管９０より抜き出すことができる。
ここで、図７に示すように、シリンダ室８３の空気圧が排気されている場合、ばね力（Ｆ）、付勢ばね力（ｆ）、円錐台駒の傾斜角度（θ）、および、ラグの芯管への押付け力（Ｐ）の間には摩擦が無いものとすると、次の式が成り立つ。ラグと付勢ばねはそれぞれ３個あるため
３×Ｐ＝Ｆ／ｔａｎθ−３×ｆ
ここで例えば、Ｆ＝５５Ｎ、θ＝１０°、ｆ＝４Ｎで製作すると、それぞれのラグの芯管への押付け力はＰ＝１００Ｎとなる。
保持を解除する場合は、ピストン径２０ｍｍのシリンダ室８３に空気圧０．５ＭＰａを供給するとピストンの円錐台駒を押す力は１５４Ｎとなり、ばね力５５Ｎに打ち勝って円錐台駒を左側に押して、第１〜第３ラグは円錐台駒の傾斜を小径側に滑り、ラグは保持シャフト外径より引込む。

このように、第２の実施形態はアクチュエータとしてのシリンダ８を１個配設すればよく、第１実施形態のように保持シャフト本体内での各シリンダ室内への供給通路の連結が不要となり、簡素化することができる。

本発明の第１実施形態を示す保持シャフトの図３のＩＩーＩＩ断面図である。 図１の芯管に荷重Ｗが加わった状態の断面図である。 図１のＩ−Ｉ断面図である。 保持シャフト装置の正面図である。 本発明の第２実施形態を示す保持シャフトの図７のＩＶーＩＶ断面図である。 図５の芯管に荷重Ｗが加わった状態の断面図である。 図５のＩＩＩーＩＩＩ断面図である。

符号の説明

１、６−本体
１０、６０−供給口
１１、１２−空気圧供給通路
１３、８３−シリンダ室
１４、６４−シャフト軸
２ａ、２ｂ、２ｃ−第１、第２、第３シリンダ
４、３０−ラグ
３１、８１−ピストン
４ａ、４ｂ、４ｃ−第１、第２、第３ラグキット
４１−付勢ばね
５０、７５−ばね
５１、５２−チェック弁
７−円錐台駒
７１−円錐台駒の斜面
７４−ベアリング
８−シリンダ
８２−ピストンロッド
９０−芯管
９１−シャフト
９２−シャフト本体
９３−保持シャフト

Claims (3)

1. 目的物の芯管を保持するための保持シャフトであって、保持シャフトの本体内に複数のラグを装着し、該ラグをばねの力によりシャフト外周面より突出させ、該芯管と該シャフトを保持するとともに、該芯管と該シャフトの保持を解除するため該ラグを該シャフト外周面より引込ませるアクチュエータが配設されたことを特徴とする保持シャフト。
2. 前記保持シャフトで、芯管とシャフトの保持と解除をするために、ラグを該シャフト外周面より引込ませるアクチュエータがシリンダで、該シリンダを駆動するための空気圧供給通路を内蔵し、本体内で通路を連結したことを特徴とする請求項１記載の保持シャフト。
3. 目的物の芯管を保持するための保持シャフトであって、保持シャフトの本体内に複数のラグをシャフト外周面に向けて装着し、該ラグ底部は該シャフトの径方向にスライド可能な円錐台駒の斜面に当接し、該円錐台駒の底部にばねを配設して、該円錐台駒の斜面でばね力を増力し、該ラグを該シャフトの外周面より突出させ芯管を保持するとともに、該ラグを該シャフト外周面より引込ませ、保持を解除するため該円錐台駒を大径側に移動させるアクチュエータが配設されたことを特徴とする保持シャフト。

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