JP2015051817A - ガイドローラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス及びコストの面で改良された、ウェブの搬送速度に対してガイドローラの周速を同期させることができるガイドローラ装置を提供する。
【解決手段】連続するウェブを支持しながら当該ウェブを回転方向に案内するガイドローラと、前記ガイドローラが一方のサイドギヤに接続されるとともに、他方のサイドギヤが中空空間を有する差動装置と、前記差動装置に対して前記ガイドローラとは反対側に配置され、当該差動装置の前記他方のサイドギヤに接続された中空のトルク負荷部材と、前記中空のトルク負荷部材及び前記他方のサイドギヤの中空空間を貫いて延びる駆動軸と、を備え、前記差動装置のピニオンシャフトが前記駆動軸に接続されていて、当該ピニオンシャフトが前記駆動軸の回転によって公転するようになっていることを特徴とするガイドローラ装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続するウェブを支持しながら当該ウェブを回転方向に案内するガイドローラを備えたガイドローラ装置に関する。

図６を参照して、従来のウェブ搬送装置についてグラビア印刷機を一例に説明する。図６に示すように、このウェブ搬送装置は、給送部５０２と、インフィード部５０３と、印刷部５０４と、アウトフィード部５０５と、巻取部５０６と、を備えている。そして、ロール状の原反５００が、給送部５０２の給送軸にセットされるようになっている。当該給送軸が駆動されることに伴って、ロール状の原反からウェブ（紙、プラスチックフィルム、金属箔等の印刷対象物）５０１がインフィード部５０３に給送される。給送されるウェブ５０１は、インフィード部５０３を介して印刷部５０４へと給送され、当該印刷部５０４において印刷処理される。その後、アウトフィード部５０５を介して排送されて、巻取部５０６によって巻取られる。

このような連続するウェブを搬送する装置において、搬送中のウェブの張力変動を抑えることが、生産品質の向上及びウェブの破断防止につながる。搬送中のウェブの張力変動が起こる原因としては、回転し難いガイドローラの存在が挙げられる。例えば、内部に冷却水が循環されるタイプのガイドローラ（クーリングローラ）は、比較的重量が大きいため、起動トルクが大きく、回転し難い。ガイドローラが回転し難い場合、ガイドローラの表面とウェブとの間に摩擦が生じ、その結果、ウェブの張力が変動してしまう。

この問題を解決するために、従来、回転し難いガイドローラには、モータが取り付けられており、ウェブの搬送速度に対応する角速度で回転駆動されるようになっている。

しかしながら、厳密には、ガイドローラの摩耗や偏芯（中心軸に対する回転軸のズレ）、仕上がり寸法などにより、モータの回転速度（角速度）に対するガイドローラの周速の比率がウェブの搬送中に変動することがある。この場合、モータが等速で回転し続けるならば、ガイドローラの周速が時間とともに変動してしまい、ガイドローラの周速とウェブの搬送速度との間で同期が取れなくなって、ウェブが破断してしまう恐れがある。また、破断まで至らなくても、ガイドローラの表面がウェブの絵柄面と接触している場合、同期が取れないことにより絵柄不良が発生する恐れもある。

ウェブの搬送速度に対してガイドローラの周速を同期させる方法として、ベアリングの摩擦を利用するテンデンシー駆動方式や磁力を利用する駆動方式が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、テンデンシー駆動方式では、時間の経過とともにベアリングの摩擦が効かなくなるため、定期的なベアリングの調整が必要であり、機械状態の維持（メンテナンス）が困難である。また、磁力を利用した駆動方式では、強力で大型の磁石が必要となるため、コストが高くなる。

特許第３５６７２１１号公報

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、メンテナンス及びコストの面で改良された、ウェブの搬送速度に対してガイドローラの周速を同期させることができるガイドローラ装置を提供することにある。

本発明は、連続するウェブを支持しながら当該ウェブを回転方向に案内するガイドローラと、前記ガイドローラが一方のサイドギヤに接続されるとともに、他方のサイドギヤが中空空間を有する差動装置と、前記差動装置に対して前記ガイドローラとは反対側に配置され、当該差動装置の前記他方のサイドギヤに接続された中空のトルク負荷部材と、前記中空のトルク負荷部材及び前記他方のサイドギヤの中空空間を貫いて延びる駆動軸と、を備え、前記差動装置のピニオンシャフトが前記駆動軸に接続されていて、当該ピニオンシャフトが前記駆動軸の回転によって公転するようになっていることを特徴とするガイドローラ装置である。

本発明によれば、ガイドローラと駆動軸との角速度差が差動装置により許容され得るため、例えばガイドローラの摩耗や偏芯、仕上がり寸法により、駆動軸の角速度に対するガイドローラの周速の比率がウェブの搬送中に変動する場合であっても、ガイドローラの周速をウェブの搬送速度に対して同期させることができる。差動装置を利用することにより、テンデンシー駆動方式のような定期的なベアリングの調整が不要となり、メンテナンスが容易になる。また、差動装置を利用することにより、磁力を利用した駆動方式のような強力で大型の磁石が不要となり、低コストである。

好ましくは、前記差動装置の前記一方のサイドギヤも中空空間を有し、前記ガイドローラも中空空間を有し、前記駆動軸は、前記一方のサイドギヤの中空空間及び前記ガイドローラの中空空間を貫いて更に一方に延びており、当該ガイドローラよりも一方に延びた部分が、軸受により回転可能に支持されている。このような態様によれば、駆動軸は安定して軸支される。

また、本発明は、連続するウェブを支持しながら当該ウェブを回転方向に案内するガイドローラと、前記ガイドローラが一方のサイドギヤに接続された差動装置と、前記差動装置に対して前記ガイドローラとは反対側に配置され、当該差動装置の前記他方のサイドギヤに接続されたトルク負荷部材と、前記トルク負荷部材に対して前記差動装置とは反対側に配置された駆動軸と、前記差動装置の外縁を回り込むような形状を有しており、一端において前記差動装置のピニオンシャフトに接続され、他端において前記駆動軸に接続された接続部材と、を備え、前記差動装置の前記ピニオンシャフトが前記駆動軸の回転によって公転するようになっていることを特徴とするガイドローラ装置である。

本発明によれば、ガイドローラと駆動軸との角速度差が差動装置により許容され得るため、例えばガイドローラの摩耗や偏芯、仕上がり寸法により、駆動軸の角速度に対するガイドローラの周速の比率がウェブの搬送中に変動する場合であっても、ガイドローラの周速をウェブの搬送速度に対して同期させることができる。差動装置を利用することにより、テンデンシー駆動方式のような定期的なベアリングの調整が不要となり、メンテナンスが容易になる。また、差動装置を利用することにより、磁力を利用した駆動方式のような強力で大型の磁石が不要となり、低コストである。

本発明によれば、ガイドローラと駆動軸との角速度差が差動装置により許容され得るため、例えばガイドローラの摩耗や偏芯、仕上がり寸法により、駆動軸の角速度に対するガイドローラの周速の比率がウェブの搬送中に変動する場合であっても、ガイドローラの周速をウェブの搬送速度に対して同期させることができる。差動装置を利用することにより、テンデンシー駆動方式のような定期的なベアリングの調整が不要となり、メンテナンスが容易になる。また、差動装置を利用することにより、磁力を利用した駆動方式のような強力で大型の磁石が不要となり、低コストである。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるガイドローラ装置を備えるウェブ搬送装置を示す概略図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態によるガイドローラ装置を示す概略図である。 図３は、図２のガイドローラ装置においてガイドローラの周速がウェブの搬送速度よりも遅くなる場合を説明するための概略図である。 図４は、図３のガイドローラ装置においてガイドローラの周速がウェブの搬送速度よりも速くなる場合を説明するための概略図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態によるガイドローラ装置を示す概略図である。 従来のグラビア印刷機の構成の一例を示す概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるガイドローラ装置１０を備えるウェブ搬送装置１を示す概略図である。本実施の形態によるウェブ搬送装置１は、図１に示すように、給送部２と、インフィード部３と、印刷部４と、アウトフィード部５と、巻取部６と、を更に備えている。そして、ロール状の原反３０が、給送部２の給送軸にセットされるようになっている。当該給送軸が駆動されることに伴って、ロール状の原反３０からウェブ（紙、プラスチックフィルム、金属箔等の印刷対象物）３１がインフィード部３に給送される。給送されるウェブ３１は、インフィード部３を介して印刷部４へと給送され、当該印刷部４において印刷処理される。その後、アウトフィード部５を介して排送されて、巻取部６によって巻取られる。図１に示すように、本実施の形態によるガイドローラ装置１０は、印刷部４において複数個設けられている。

図２は、本実施の形態によるガイドローラ装置１０を示す概略構成図である。

図２に示すように、本実施の形態によるガイドローラ装置１０は、連続するウェブ３１を支持しながら当該ウェブ３１を回転方向に案内するガイドローラ１１と、ガイドローラ１１に接続された差動装置２０と、差動装置２０に対してガイドローラ１１とは反対側に配置され、当該差動装置２０に接続されたトルク負荷部材１２と、差動装置２０を介してガイドローラ１１とトルク負荷部材１２とを回転させる駆動軸１３と、を備えている。

本実施の形態では、ガイドローラ１１は、それ自体は公知のクーリングローラであり、内部に冷却水が循環されるようになっている。一方、トルク負荷部材１２は、円筒形状を有しており、ガイドローラ１１と同じ起動トルクを有している。

図２に示すように、差動装置２０は、一対のサイドギヤ２１、２２と、各サイドギヤ２１、２２の回転軸と直交する回転軸を有し各サイドギヤ２１、２２に噛合する一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂと、当該一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂにそれぞれ対応しており、当該一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂを回転可能に軸支する一対のピニオンシャフト２４ａ、２４ｂと、を有している。図示された例では、一対のサイドギヤ２１、２２と一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂとは、かさ歯車としてそれぞれ構成されており、各サイドギヤ２１、２２は、一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂに直交して噛み合っている。このような構成により、一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂは、一方のサイドギヤ２１と他方のサイドギヤ２２との間の回転速度差（角速度差）を吸収するようになっている。

図２に示すように、差動装置２０の一対のサイドギヤ２１、２２の回転軸と、ガイドローラ１１の回転軸と、トルク負荷部材１２の回転軸とは、駆動軸１３に対して同軸となっている。

そして、ガイドローラ１１は、差動装置２０の一方のサイドギヤ２１に接続され、トルク負荷部材１２は、差動装置２０の他方のサイドギヤ２２に接続されている。これにより、差動装置２０の一対のサイドギヤ２１、２２とガイドローラ１１とトルク負荷部材１２とは、それぞれ一体に回転することができるようになっている。

本実施の形態では、トルク負荷部材１２と、差動装置２０の他方のサイドギヤ２１とは、それぞれ中空空間を有している。そして、駆動軸１３は、トルク負荷部材１２の中空空間及び差動装置２０の他方のサイドギヤ２１の中空空間を貫いて延びており、差動装置２０の一対のピニオンシャフト２４ａ、２４ｂと、互いの軸線が直交するように接続されている。

更に、本実施の形態では、差動装置２０の一方のサイドギヤ２１と、ガイドローラ１１とは、それぞれ中空空間を有している。駆動軸１３は、差動装置２０の一方のサイドギヤ２１の中空空間及びガイドローラ１１の中空空間をも貫いて更に一方に延びており、当該ガイドローラ１１よりも一方に延びた部分が、軸受１５により回転可能に支持されている。このような構成により、駆動軸１３は安定して軸支されている。

一方、駆動軸１３の他方の端部には、駆動プーリ１４が同軸に設けられている。

図１に戻って、本実施の形態では、各ガイドローラ装置１０の駆動プーリ１４は、それぞれ、共通のモータの駆動軸（不図示）にベルトを介して接続されており、当該モータの動作により、各ガイドローラ装置１０の駆動プーリ１４は、互いに同期して回転駆動されるようになっている（いわゆる、ラインシャフト駆動方式）。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

図１に示すように、不図示のモータの動作により、各ガイドローラ装置１０の駆動プーリ１４が互いに同期して回転駆動されると、図２に示すように、各ガイドローラ装置１０においては、駆動軸１３に接続された差動装置２０の一対のピニオンシャフト２４ａ、２４ｂが駆動軸１３回りに回転する。この一対のピニオンシャフト２４ａ、２４ｂの回転は、一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂから各サイドギヤ２１、２２を介してガイドローラ１１及びトルク負荷部材１３へと等しく伝わる。トルク負荷部材１３はガイドローラ１１と同じ起動トルクを有しているため、ガイドローラ１１とトルク負荷部材１３とは互いに等しい角速度で回転し始める（この回転は「差動装置の公転」と呼ばれる）。これにより、ガイドローラ１１によって支持されるウェブ３１は、ガイドローラ１１の回転方向に案内され始める。

不図示のモータの回転速度は、各駆動軸１３の角速度がウェブ３１の搬送速度に対応するように、制御されている。しかしながら、ガイドローラの摩耗や偏芯、仕上がり寸法により、各ガイドローラ装置１０において独立に、駆動軸１３の角速度に対するガイドローラ１１の周速の比率がウェブ３１の搬送中に変動することがある。

図３を参照し、例えばガイドローラ１１の摩耗により、駆動軸１３の角速度に対するガイドローラ１１の周速の比率が減少する場合を考える。この場合、駆動軸１３が等速で回転し続けるならば、ガイドローラ１１の周速はウェブ３１の搬送速度よりも遅くなる。すると、ガイドローラ１１より搬送方向上流側では給送過剰のためにウェブ３１の張力が弱くなり、搬送方向下流側では給送不足のためにウェブ３１の張力が強くなる。ウェブ３１に作用するこの強い張力は、ウェブ３１を引っ張って、ガイドローラ１１を速く回転させようとする。ガイドローラ１１の回転が少しでも速くなると、差動装置２０の一方のサイドギヤ２１の回転速度と他方のサイドギヤ２２の回転速度との間に速度差が生じることとなり、一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂがサイドギヤ２１、２２によってそれぞれ対応するピニオンシャフト２４ａ、２４ｂ回りに回転して、一方のサイドギヤ２１の回転速度、すなわち、ガイドローラ１１の回転速度、の方が速くなるような作用が生じる（この回転は「差動装置の自転」と呼ばれる）。この結果、ガイドローラ１１の周速がウェブ３１の搬送速度に対して同期され、ウェブ３１の張力変動が抑制される。

一方、図４を参照し、例えばガイドローラ１１の仕上がり寸法により、駆動軸１３の角速度に対するガイドローラ１１の周速の比率が増加する場合を考える。この場合、駆動軸１３が等速で回転し続けるならば、ガイドローラ１１の周速はウェブ３１の搬送速度よりも速くなる。すると、ガイドローラ１１より搬送方向下流側では給送過剰のためにウェブ３１の張力が弱くなり、搬送方向上流側では給送不足のためにウェブ３１の張力が強くなる。ウェブ３１に作用するこの強い張力は、ウェブ３１を引っ張って、ガイドローラ１１を遅く回転させようとする。ガイドローラ１１の回転が少しでも遅くなると、差動装置２０の一方のサイドギヤ２１の回転速度と他方のサイドギヤ２２の回転速度との間に速度差が生じることとなり、一対のピニオンギヤ２３ａ、２３ｂがサイドギヤ２１、２２によってそれぞれ対応するピニオンシャフト２４ａ、２４ｂ回りに回転して、一方のサイドギヤ２１の回転速度、すなわち、ガイドローラ１１の回転速度、の方が遅くなるような作用が生じる。この結果、ガイドローラ１１の周速がウェブ３１の搬送速度に対して同期され、ウェブ３１の張力変動が抑制される。

以上のような本実施の形態によれば、ガイドローラ１１と駆動軸１３との角速度差が差動装置２０により許容され得るため、例えばガイドローラ１１の摩耗や偏芯、仕上がり寸法により、駆動軸１３の角速度に対するガイドローラ１１の周速の比率がウェブ３１の搬送中に変動する場合であっても、ガイドローラ１１の周速をウェブ３１の搬送速度に対して同期させることができる。差動装置２０を利用することにより、テンデンシー駆動方式のような定期的なベアリングの調整が不要となり、メンテナンスが容易になる。また、差動装置２０を利用することにより、磁力を利用した駆動方式のような強力で大型の磁石が不要となり、低コストである。

なお、本実施の形態では、ガイドローラ１１は、クーリングローラであったが、これに限定されない。

また、本実施の形態では、各ガイドローラ装置１０の駆動プーリ１４は、共通のモータの駆動軸（不図示）に、ベルトを介して接続されており、当該モータの動作により、各駆動プーリ１４は互いに同期して回転駆動されるようになっていたが（いわゆる、ラインシャフト駆動方式）、これに限定されず、各ガイドローラ装置１０の駆動プーリ１４は、それぞれ異なるモータの駆動軸（不図示）に、ベルトを介して接続されており、各モータの動作により、各駆動プーリ１４はそれぞれ独立に回転駆動されるようになっていてもよい（いわゆる、セクショナル駆動方式）。

次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態によるガイドローラ装置１０’を示す概略構成図である。

図５に示すように、第２の実施の形態によるガイドローラ装置１０’は、差動装置２０の外縁を回り込むような形状を有しており、一端において差動装置２０のピニオンシャフト２４ａ、２４ｂに接続され、他端において駆動軸１３に接続された接続部材１８を更に備えている。

その他の構成は図２に示す第１の実施の形態と略同様である。図５において、図２に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

以上のような第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる他、差動装置２０の他方のサイドギヤ２２とトルク負荷部材１２とは、それぞれ、中実構造で構成することができるので、当該サイドギヤ２２及びトルク負荷部材１２の強度という点で優れている。

１ ウェブ搬送装置
２ 給送部
３ インフィード部
４ 印刷部
５ アウトフィード部
６ 巻取部
１０ ガイドローラ装置
１０’ ガイドローラ装置
１１ ガイドローラ
１２ トルク負荷部材
１３ 駆動軸
１４ 駆動プーリ
１５ 軸受
１８ 接続部材
２０ 差動装置
２１ 一方のサイドギヤ
２２ 他方のサイドギヤ
２３ａ ピニオンギヤ
２３ｂ ピニオンギヤ
２４ａ ピニオンシャフト
２４ｂ ピニオンシャフト
３０ 原反
３１ ウェブ

Claims (3)

1. 連続するウェブを支持しながら当該ウェブを回転方向に案内するガイドローラと、
   前記ガイドローラが一方のサイドギヤに接続されるとともに、他方のサイドギヤが中空空間を有する差動装置と、
   前記差動装置に対して前記ガイドローラとは反対側に配置され、当該差動装置の前記他方のサイドギヤに接続された中空のトルク負荷部材と、
   前記中空のトルク負荷部材及び前記他方のサイドギヤの中空空間を貫いて延びる駆動軸と、
   を備え、
   前記差動装置のピニオンシャフトが前記駆動軸に接続されていて、当該ピニオンシャフトが前記駆動軸の回転によって公転するようになっている
   ことを特徴とするガイドローラ装置。
2. 前記差動装置の前記一方のサイドギヤも中空空間を有し、
   前記ガイドローラも中空空間を有し、
   前記駆動軸は、前記一方のサイドギヤの中空空間及び前記ガイドローラの中空空間を貫いて更に一方に延びており、当該ガイドローラよりも一方に延びた部分が、軸受により回転可能に支持されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガイドローラ装置。
3. 連続するウェブを支持しながら当該ウェブを回転方向に案内するガイドローラと、
   前記ガイドローラが一方のサイドギヤに接続された差動装置と、
   前記差動装置に対して前記ガイドローラとは反対側に配置され、当該差動装置の前記他方のサイドギヤに接続されたトルク負荷部材と、
   前記トルク負荷部材に対して前記差動装置とは反対側に配置された駆動軸と、
   前記差動装置の外縁を回り込むような形状を有しており、一端において前記差動装置のピニオンシャフトに接続され、他端において前記駆動軸に接続された接続部材と、
   を備え、
   前記差動装置の前記ピニオンシャフトが前記駆動軸の回転によって公転するようになっている
   ことを特徴とするガイドローラ装置。