JP2007303656A - ロール回転機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】歯車式減速機を用いて一定の速度でロールを連続回転させることのできるロール回転機構を提案すること。
【解決手段】フィルム巻き取りロールを一定速度で連続回転させるためのロール回転機構1では、波動歯車減速機3とロール10の間の伝達経路にオルダム継手4が介在している。オルダム継手4は、減速回転出力軸34とロール回転軸11の間を、その中心軸線4a回りに遊びαのある状態で連結している。ロール10を一定速度で連続回転させると、オルダム継手4は、回転方向Rには遊びがなく、回転方向とは逆方向には遊びαのある状態に保持されて回転トルクが伝達される。遊びαがあるので、オルダム継手4において振動伝達経路が遮断されており、波動歯車減速機3からロール19に振動が伝達せず、振動系が共振してロールに大きな回転ムラが生ずる事態が発生しない。
【選択図】図1

Description

本発明は、フィルムを巻き取るためのロール、その他の用途で用いるロールを、一定の速度で連続回転させるために用いるロール回転機構に関するものである。さらに詳しくは、歯車式減速機を介して得られる減速回転によりロールを一定の速度で連続回転させるロール回転機構に関するものである。
フィルム巻取り用ロールの回転機構は、一定の張力でロール外周面にフィルムが密に巻き取られるように、ロールを一定の速度で連続回転できるものでなければならない。回転機構に歯車式減速機を用いた場合には、その角度伝達誤差を起振源として、回転機構およびロールを含む振動系が振動する。発生した振動が振動系の固有振動数に一致した場合には共振状態に陥り、ロール回転速度に大きな変動が生じ、フィルムを適切な状態で巻き取ることができない。
特に、波動歯車減速機を用いる場合には、波動発生器によって可撓性外歯歯車の各部分が繰り返し半径方向に撓められながら、剛性内歯歯車との間で噛み合い状態、噛み合いの解除状態が繰り返される。例えば、楕円形の波動発生器を用いて可撓性外歯歯車を楕円形に撓める場合には、波動発生器1回転当り、可撓性外歯歯車の各部分が半径方向に2周期の割合で撓む。このような撓みに起因して、波動歯車減速機には固有の回転ムラが発生する。
歯車式減速機を用いたロール回転機構では、歯車式減速機の角度伝達誤差に起因する速度変動がロール回転機構の振動系において増幅され、速度変動が大きくなる可能性が高い。このために、一定速度でロールを連続回転させることが困難である。従来においては、ロールを一定速度で連続回転させるために用いるロール回転機構には、回転ムラの少ないトラクションドライブ方式の減速機が用いられている。
なお、ロールの回転機構としては、特許文献1に開示のものがある。ここに開示されているローラ回転伝達機構は、モータの回転を、プーリおよびベルトからなる減速機構を介して減速して、オルダム継手を介してローラ回転軸に伝達するように構成されている。
特開平6−273766号公報
トラクションドライブ方式の減速機は一般に歯車式減速機より高価である。また、ベルト・プーリ式のものはロール回転軸に同軸状態に取り付けることができず、その外周側に設置スペースを確保する必要がある。
本発明の課題は、このような点に鑑みて、歯車式減速機を用いて一定の速度でロールを連続回転させることのできるロール回転機構を提案することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、ロールを一定速度で連続回転させるためのロール回転機構において、モータと、このモータの出力回転を減速するための歯車式減速機と、この歯車式減速機の減速出力回転をロールに伝達するための軸継手とを有し、この軸継手は、前記歯車式減速機の側に位置する駆動側軸部と前記ロールの側に位置する従動側軸部の間を、その中心軸線回りに遊びのある状態で連結していることを特徴としている。
本発明のロール回転機構では、歯車式減速機とロールの間の回転力伝達経路に配置されている軸継手として、その中心軸線回りに遊びを設けたものを用いている。ロールを一定速度で連続回転させると、軸継手は、回転方向には遊びがなく、回転方向とは逆方向には遊びのある状態に保持され、回転トルクが伝達される。しかるに、遊びがあるので、軸継手の部分において振動伝達経路が遮断されている。よって、歯車式減速機からロールに振動が伝達されることがないので、ロールおよびその回転機構の振動系が歯車式減速機の振動に共振して、ロールに大きな回転ムラが生ずることを防止できる。この結果、ロールを一定速度で連続回転する状態を維持できる。
ここで、軸継手としてオルダム継手を用いることができる。オルダム継手は、前記駆動側軸部に同軸状態に取り付けた駆動側円板と、前記従動側軸部に同軸状態に取り付けた従動側円板と、前記駆動側円板および従動側円板の間に配置されたインサート円板とを備えている。このインサート円板を、これら駆動側円板および従動側円板に対して中心軸線回りに遊びのある状態で連結し、前記駆動側円板に対して直径方向にスライド可能に連結し、前記従動側円板に対して当該直径方向とは直交する直径方向にスライド可能に連結すればよい。
また、前記歯車式減速機として波動歯車減速機を用いることができる。波動歯車減速機は、剛性内歯歯車と、この内側に同心状に配置された可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて、前記剛性内歯歯車に部分的に噛み合わせ、回転に伴って両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えている。
本発明のロール回転機構では、歯車式減速機とロールの間の回転力伝達経路に軸継手を介在させ、この軸継手として、その中心軸線回りに遊びのあるものを用いている。軸継手によって、ロール回転機構の歯車式減速機からロールへの振動伝達経路が遮断される。よって、歯車式減速機の振動によってロールが共振してロールの回転ムラが大きくなるという弊害を回避できる。このために、歯車式減速機を用いてロールを速度変動なく一定速度で連続回転させることのできるロール回転機構を実現できる。
以下に、図面を参照して、本発明を適用したロール回転機構の実施の形態を説明する。
図1は本発明を適用したロール回転機構の一例を示す概略構成図である。本例のロール回転機構1は、フィルム巻き取りロール10を一定速度で同一方向に連続回転させるためのものである。ロール回転機構1は、モータ2と、波動歯車減速機3と、オルダム継手4を有しており、これらがこの順序で同軸状態に連結されている。モータ2の出力回転が、波動歯車減速機3を介して減速された後に、オルダム継手4を介して、フィルム巻取りロール10に伝達されるようになっている。
波動歯車減速機3は、円環状の剛性内歯歯車31と、この内側に同心状に配置されたカップ状の可撓性外歯歯車32と、この可撓性外歯歯車32の内部に嵌め込まれている楕円形輪郭の波動発生器33とを備えている。カップ状の可撓性外歯歯車32は波動発生器33によって楕円形に撓められている。波動発生器3の入力側の端面には同軸状態でカップリング6を介してモータ2の出力軸21が連結固定されている。カップ状の可撓性外歯歯車32におけるカップ形状の底に該当する部分には厚肉の円盤状のボス32aが形成されており、ここには同軸状態に減速回転出力軸34(駆動側軸部)が連結固定されている。
剛性内歯歯車31は固定側の取り付けフレーム7に固定されている。波動発生器33がモータ1によって高速回転すると、両歯車31、32の噛み合い位置が円周方向に移動する。両歯車31、32には2n枚(nは正の整数)、通常は2枚の歯数差があり、この歯数差に起因して両歯車31、32には相対回転が発生する。剛性内歯歯車31が回転しないように固定されているので、可撓性外歯歯車32が回転し、ここに連結されている減速回転出力軸34から減速回転が出力される。
波動歯車減速機3とフィルム巻き取りロール10の間を連結しているオルダム継手4は、駆動側円板41と、従動側円板42と、これらの間に配置されているインサート円板43を備えている。駆動側円板41の減速側端面には減速回転出力軸34が同軸状態で連結固定されている。従動側円板42のロール側端面には、フィルム巻き取りロール10の一方の端面から延びているロール回転軸11の一方の軸端部11a(従動側軸部)が同軸状態で連結固定されている。本例のオルダム継手4は一般的なものと基本的に同一構成であるが、その中心軸線4a回りに遊び(ガタ)のある状態で、これら三部材が連結されている点が相違している。
図2は、オルダム継手4の駆動側円板41のインサート円板側の端面図、従動側円板42のインサート円板側の端面図、インサート円板43の斜視図、およびインサート円板43の断面図である。
インサート円板43は、中心穴43aを備え、その入力側の端面には、直径線L1の方向に延びる一対の一定幅2Aの矩形断面をした突起43bが形成されている。インサート円板43の出力側の端面には、直径線L1と直交する直径線L2の方向に延びる一対の一定幅2Aの矩形断面形状をした突起43cが形成されている。入力側の突起43bは、入力側の駆動側円板41の端面に形成されている矩形溝41bにスライド可能な状態で差し込まれており、出力側の突起43cは出力側の従動側円板42の端面に形成されている矩形溝42cにスライド可能な状態で差し込まれている。
ここで、入力側の駆動側円板41の矩形溝41bの幅は(2A+α)であり、直径線L1を中心として、回転方向Rの手前側に幅Aであり、反対側に、これよりも僅かにαだけ大きな幅(A+α)とされている。出力側の従動側円板42の矩形溝42cの幅も(2A+α)であり、直径線L2を中心として、回転方向Rの方向に幅Aであり、反対側に、これよりも僅かにαだけ大きな幅(A+α)とされている。この結果、インサート円板43は、駆動側円板41および従動側円板42に対して、それぞれ、その中心軸線4a回りに遊びαのある状態で連結されている。
このように構成した本例のロール回転機構1の動作を説明する。モータ2の回転は、波動歯車減速機3を介して減速されて、オルダム継手4を介してロール10の回転軸11に伝達される。オルダム継手4では次の状態で回転が伝達される。
駆動側円板41とインサート円板43の間では、駆動側円板41の矩形溝41bにおける側面411がインサート円板43の突起43bの側面に当り、反対側の側面412と突起43bの対応する側面の間には遊びαができる。インサート円板43と従動側円板42の間では、インサート円板43の突起43cにおける回転方向Rの側面431が従動側円板42の矩形溝42aの側面421に当り、反対側の側面432と矩形溝42cの側面422の間には遊びαができる。
したがって、回転状態においては、波動歯車減速機3とロール10の間の振動伝達経路は、当該オルダム継手4において実質的に遮断された状態になり、波動歯車減速機3で発生した振動がロール10の側には伝達しない。また、伝達したとしても、振動系が共振してロール10に大きな回転ムラが発生するという弊害は発生しない。このため、ロール10を、回転ムラ無く一定速度で連続回転させることができる。
(その他の実施の形態)
上記の例では、オルダム継手を用いているが、中心軸線回りに遊びのある状態で駆動側軸部および従動側軸部を連結できる継手であればよい。また、歯車式減速機としては波動歯車減速機以外の形式のものを用いることもできる。さらに、上記の例はフィルム巻き取りロールのロール回転機構に関するものであるが、本発明はフィルム巻き取りロール以外のロールを一定速度で連続回転するためのロール回転機構にも適用可能なことは勿論である。
本発明を適用したロール回転機構の概略構成図である。 (a)〜(d)は、図1のロール回転機構のオルダム継手における駆動側円板のインサート円板側の端面図、従動側円板のインサート円板側の端面図、インサート円板の斜視図、およびインサート円板の断面図である。
符号の説明
1 ロール回転機構
2 モータ
3 波動歯車減速機
4 オルダム継手
4a 中心軸線
10 フィルム巻き取りロール
11 回転軸
41 駆動側円板
42 従動側円板
43 インサート円板
43b、43c 突起
411、421 矩形溝の側面
412、422 矩形溝の側面
431、432 突起の側面
α 遊び
R 回転方向

Claims (3)

  1. ロールを一定速度で連続回転させるためのロール回転機構であって、
    モータと、
    このモータの出力回転を減速するための歯車式減速機と、
    この歯車式減速機の減速出力回転をロールに伝達するための軸継手とを有し、
    この軸継手は、前記歯車式減速機の側に位置する駆動側軸部と前記ロールの側に位置する従動側軸部の間を、その中心軸線回りに遊びのある状態で連結していることを特徴とするロール回転機構。
  2. 請求項1において、
    前記軸継手はオルダム継手であり、
    このオルダム継手は、
    前記駆動側軸部に同軸状態に取り付けた駆動側円板と、
    前記従動側軸部に同軸状態に取り付けた従動側円板と、
    前記駆動側円板および従動側円板の間に配置されたインサート円板とを備え、
    このインサート円板は、これら駆動側円板および従動側円板に対して中心軸線回りに遊びのある状態で連結され、前記駆動側円板に対して直径方向にスライド可能に連結され、前記従動側円板に対して当該直径方向とは直交する直径方向にスライド可能に連結されていることを特徴とするロール回転機構。
  3. 請求項2において、
    前記歯車式減速機は、
    剛性内歯歯車と、
    この内側に同心状に配置された可撓性外歯歯車と、
    この可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて、前記剛性内歯歯車に部分的に噛み合わせ、回転に伴って両歯車の噛み合い位置を円周方向に移動させる波動発生器とを備えている波動歯車減速機であることを特徴とするロール回転機構。
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