JP2016041946A

JP2016041946A - ロール装置

Info

Publication number: JP2016041946A
Application number: JP2014165590A
Authority: JP
Inventors: 琢哉平山; Takuya Hirayama
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2016-03-31

Abstract

【課題】性能を維持しつつより簡素な構成のロール装置を提供する。
【解決手段】ロール装置１は、シャフト２１を有するロール２と、シャフト２１の両端部２４の外周面２６にそれぞれ装着された一対の円筒状のカラー３と、カラー３が装着されたシャフト２１の両端部２４のそれぞれをシャフト２１のラジアル方向において非接触で支持する一対の円筒状の静圧気体軸受４と、シャフト２１の両端面２７にそれぞれ取り付けられた一対の円形のプレート５と、プレート５が取り付けられたシャフト２１の両端面２７のそれぞれをシャフト２１のスラスト方向において支持する一対のボールプランジャ６と、静圧気体軸受４をそれぞれ保持する一対の第一ハウジング７と、ボールプランジャ６をそれぞれ保持する一対の第二ハウジング８と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロールを支持するロール装置に関する。

テープ、シート、フィルム等の搬送にロール装置が用いられている。例えば、特許文献１には、テープ、シート、フィルム等を搬送するためのロールと、ロールと一体的に形成された同心のシャフトと、シャフトに装着されたカラーと、カラーが装着されたシャフトが挿入され、このシャフトを非接触で支持する円筒状の静圧気体軸受と、を備えたロール装置が開示されている。

ここで、静圧気体軸受は、内周面に形成されたラジアル軸受用多孔質焼結層と、端面に形成されたスラスト軸受用多孔質焼結層と、を備えている。ラジアル軸受用多孔質焼結層は、表面から圧縮気体を噴出してラジアル軸受用多孔質焼結層とカラーの外周面との間に圧縮気体膜を形成することにより、シャフトをラジアル方向において非接触で支持する。また、スラスト軸受用多孔質焼結層は、表面から圧縮気体を噴出してスラスト軸受用多孔質焼結層とカラーの端部に設けられたフランジとの間に圧縮気体膜を形成することにより、シャフトをスラスト方向において非接触で支持する。

特開２０１３−０９２２２３号公報

上述したように、特許文献１に記載のロール装置は、静圧気体軸受によりシャフトをラジアル方向およびスラスト方向の両方向において非接触で支持する。このため、高価な多孔質焼結層を静圧気体軸受の内周面のみならず、静圧気体軸受の端面にも形成する必要がある。また、これらの多孔質焼結層に圧縮気体を供給するため、静圧気体軸受内部に形成する通気路の構造が複雑となる。その結果、静圧気体軸受のコストが嵩み、ロール装置を安価に製造することが困難であった。

一方、静圧気体軸受の端面に形成される多孔質焼結層を省略して、静圧気体軸受にシャフトをラジアル方向においてのみ非接触で支持させ、別途、シャフトの端面と摺動する軸受面を備えたスラスト軸受を配置して、シャフトをスラスト方向において支持した場合、シャフトの回転がシャフトの端面とスラスト軸受の軸受面との面接触により発生する摩擦力の影響を受け、所望の性能を発揮できない可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、性能を維持しつつより簡素な構成のロール装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、内周面に軸受面が形成された軸受ブッシュにシャフトを挿入して、このシャフトをラジアル方向において支持する一方、シャフトの端面もしくは当該端面に取り付けられた部材、あるいはこの端面との対向面に点接触して、シャフトをスラスト方向において支持する支持部材を設けた。ここで、支持部材は、シャフトの端面を、この端面の反対側に位置するシャフトの他の端面に向けて、スラスト方向に付勢してもよい。また、軸受ブッシュは、軸受面から圧縮気体を噴出することにより、シャフトをラジアル方向において非接触で支持する静圧気体軸受であってもよい。

例えば、本発明は、ロールを支持するロール装置であって、
前記ロールに連結されたシャフトと、
軸受面が形成された内周面を有し、前記シャフトが挿入されて当該シャフトをラジアル方向において支持する軸受ブッシュと、
前記シャフトの端面もしくは当該端面に取り付けられた部材、あるいは当該端面との対向面と点接触して、当該シャフトをスラスト方向において支持する支持部材と、を有する。

本発明によれば、支持部材がシャフトの端面もしくは当該端面に取り付けられた部材、あるいはこの端面との対向面と点接触して、シャフトをスラスト方向に支持するので、軸受ブッシュはラジアル方向においてのみシャフトを支持すればよく、このため、軸受ブッシュを簡素な構造とすることができる。また、シャフトの端面と摺動（面接触）する軸受面を備えたスラスト軸受を配置して、シャフトをスラスト方向において支持する場合に比べ、シャフトの回転に与える摩擦力の影響を小さくできる。特に、支持部材をシャフトの軸心上で点接触させることにより、シャフトの回転に与える摩擦力の影響を極力小さくできる。したがって、本発明によれば、性能を維持しつつより簡素な構成のロール装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るロール装置１の一部を省略した部分断面図である。図２は、ロール２、カラー３およびプレート５の一部を省略した部分断面図である。図３（Ａ）は、静圧気体軸受４の正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す静圧気体軸受４のＡ−Ａ断面図である。図４（Ａ）は、第一ハウジング７の正面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す第一ハウジング７のＢ−Ｂ断面図である。図５は、ボールプランジャ６の拡大部分断面図である。図６（Ａ）は、第二ハウジング８の正面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す第二ハウジング８のＣ−Ｃ断面図である。図７は、本発明の一実施の形態に係るロール装置の変形例１ａの一部を省略した部分断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係るロール装置１の一部を省略した部分断面図である。

図示するように、本実施の形態に係るロール装置１は、シャフト２１を有するロール２と、シャフト２１の両端部２４（図２参照）の外周面２６にそれぞれ装着された一対の円筒状のカラー３と、カラー３が装着されたシャフト２１の両端部２４のそれぞれをシャフト２１のラジアル方向において非接触で支持する一対の円筒状の静圧気体軸受４と、シャフト２１の両端面２７にそれぞれ取り付けられた一対の円形のプレート５と、プレート５が取り付けられたシャフト２１の両端面２７のそれぞれをシャフト２１のスラスト方向において支持する一対のボールプランジャ６と、静圧気体軸受４をそれぞれ保持する一対の第一ハウジング７と、ボールプランジャ６をそれぞれ保持する一対の第二ハウジング８と、を備えている。

図２は、ロール２、カラー３およびプレート５の一部を省略した部分断面図である。

図示するように、ロール２は、テープ、シート、フィルム等の被搬送物を搬送するためのロール本体２０と、ロール本体２０の両端面２２に一体的に形成された一対のシャフト２１と、を備えている。

シャフト２１は、ロール本体２０と同軸に、ロール本体２０の端面２２から突出するように形成されている。シャフト２１は、根元部（ロール本体２０の端面２２との連結部分）２３が端部２４よりも大径の段付きシャフトとなっており、このため、シャフト２１の根元部２３と端部２４との連結部分には段差面２５が形成されている。また、図示していないが、シャフト２１の端面２７には、プレート５取付用のネジ穴が複数形成されている。

カラー３は、一方の端面３１がシャフト２１の段差面２５と当接するように、シャフト２１の外周面２６に装着される。また、カラー３をシャフト２１から容易に取り外せるように、カラーの内径ｒ２は、シャフト２１の外径ｒ１より僅かに大きめ（例えば隙間４μｍ以下）に設定されている。また、図示していないが、カラー３の他方の端面３３には、プレート５取付用のネジ穴が複数形成されている。なお、カラー３の材質は、シャフト２１と同材質が望ましい。

プレート５は、カラー３の外径ｒ３と略同径であり、図示していないが、一方の面５１から他方の面５２へ貫通するカラー３取付用の座繰り穴およびシャフト２１取付用の座繰り穴がそれぞれ複数形成されている。

プレート５に設けられたカラー３取付用の座繰り穴にボルトを挿入し、このボルトをカラー３の端面３３に設けられたプレート５取付用のネジ穴と螺合させることににより、カラー３の端面３３にプレート５が取り付けられる。また、このプレート５が取り付けられたカラー３にシャフト２１を挿入するとともに、プレート５に設けられたシャフト２１取付用の座繰り穴にボルトを挿入して、このボルトをシャフト２１の端面２７に設けられたプレート５取付用のネジ穴と螺合させることにより、プレート５がシャフト２１の端面２７に取り付けられるとともに、カラー３がシャフト２１の外周面２６に装着される。

図３（Ａ）は、静圧気体軸受４の正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す静圧気体軸受４のＡ−Ａ断面図である。

図示するように、静圧気体軸受４は、円筒状の軸受本体４０と、軸受本体４０の一方の端面４１の外周から張り出したフランジ４３と、軸受本体４０の内周面４４側に形成された多孔質焼結層４５と、を備えている。また、軸受本体４０の外周面４８には止め輪用溝４９が形成されている。

静圧気体軸受４は、カラー３が装着されたシャフト２１をラジアル方向において非接触で支持できるように、すなわち、カラー３の外周面３５と静圧気体軸受４の内周面４４との間に圧縮気体膜が形成されるように、静圧気体軸受４の内径ｒ４が、圧縮空気層の厚さの２倍分、カラー３の外径ｒ３より大きく設定されている。

ラジアル軸受用多孔質焼結層４５は、軸受本体４０の内周面４４に形成された通気路４１０に繋がっており、この通気路４１０を介して図示していないポンプより供給された圧縮気体が、多孔質焼結層４５内の孔を介して、多孔質焼結層４５の表面（軸受本体４０の内周面４４）から均一に放出される。止め輪用溝４９は、第一ハウジング７に保持された静圧気体軸受４の抜け止め用の止め輪８５（図１参照）を装着するために形成された溝である。

図４（Ａ）は、第一ハウジング７の正面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す第一ハウジング７のＢ−Ｂ断面図である。

図示するように、第一ハウジング７は、静圧気体軸受４を保持するハウジング本体７０と、静圧気体軸受４嵌入用の中空部７４０が形成された球面ブッシュ７４と、球面ブッシュ７４を保持するホルダ７５と、中空円板状のストッパ７６と、を備えている。

ハウジング本体７０には、一方の面７１および他方の面７２を貫通した静圧気体軸受４保持用の貫通穴７３と、一方の面７１側に設けられたストッパ７６取付用のネジ穴７７と、が形成されている。ハウジング本体７０の貫通穴７３は、ホルダ７５抜け止め用の段差７９を有する段付き穴となっており、静圧気体軸受４が中空部７４０内に嵌入された球面ブッシュ７４を保持するホルダ７５が、ハウジング本体７０の一方の面７１から貫通穴７３に挿入された場合に、ホルダ７５は、この段差７９と当接して、球面ブッシュ７４が他方の面７２側へ抜け落ちるのを阻止する。

ストッパ７６には、一方の面７６１から他方の面７６２を貫通する複数のハウジング本体７０取付用の座繰り穴７８が形成されている。また、ストッパ７６の内径ｒ５は、球面ブッシュ７４の端部の外径ｒ６より大きく、かつ、ハウジング本体７０の一方の端面７１側における貫通穴７３の外径ｒ７より小さく設定されている。静圧気体軸受４が中空部７４０内に嵌入された球面ブッシュ７４を保持したホルダ７５が、ハウジング本体７０の貫通穴７３の段差７９に当接した状態で、ボルト８４（図１参照）を、ストッパ７６の座繰り穴７８のそれぞれに挿入し、ハウジング本体７０のネジ穴７７に螺合させることにより、ストッパ７６をハウジング本体７０の一方の面７１側に取り付けると、ストッパ７６は、ホルダ７５がハウジング本体７０の一方の面７１から抜け落ちるのを阻止する。これにより、静圧気体軸受４が第一ハウジング７に保持される。この状態で、静圧気体軸受４の止め輪用溝４９に止め輪８５を装着することにより、第一ハウジング７に保持された静圧気体軸受４のスラスト方向の移動が防止される。

図５は、ボールプランジャ６の拡大部分断面図である。

図示するように、ボールプランジャ６は、ボール６０と、スプリング６１と、スプリング６１のばね力をボール６０に伝達するためのスペーサ６２と、スプリング６１、スペーサ６２およびボール６０を収容するボールプランジャ本体６３と、を備えている。

ボールプランジャ本体６３は、外周面６３１に雄ネジ部６３２が形成された円柱状部材であり、一方の端面６３３にスプリング６１、スペーサ６２およびボール６０を収容する収容穴６３０が形成されている。スプリング６１、スペーサ６２およびボール６０をこの順番で収容穴６３０に収容し、その後、ボールプランジャ本体６３の一方の端面６３３側の端部６３７をかしめて、ボールプランジャ本体６３の一方の端面６３３からボール６０の一部を突出させている。また、ボールプランジャ本体６３の他方の端面６３４には、六角レンチが挿入される六角穴６３５が形成されている。

図６（Ａ）は、第二ハウジング８の正面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す第二ハウジング８のＣ−Ｃ断面図である。

図示するように、第二ハウジング８には、一方の面８１および他方の面８２を貫通し、ボールプランジャ６と螺合する貫通ネジ穴８３が形成されている。この貫通ネジ穴８３は、中心がロール２の軸心Ｏと一致する位置（第一ハウジング７に設けられた静圧気体軸受４保持用の貫通穴７３の穴中心と一致する位置）、あるいはその位置に対して誤差範囲内となる軸心Ｏ付近の位置に形成されている。ボールプランジャ６は、第二ハウジング８の一方の面８１から貫通ネジ穴８３に挿入され、他方の面８２から突出したボールプランジャ６のボール６０が第一ハウジング７に保持された静圧気体軸受４に挿入されたシャフト２１に取り付けられたプレート５の面５１と当接するように、ボールプランジャ本体６３の六角穴６３５に挿入された六角レンチによって、貫通ネジ穴８３へのねじ込み量が調整される。

上記構成のロール装置１において、図示していないポンプから、静圧気体軸受４内に形成された通気路４１０に圧縮気体が供給されると、ラジアル軸受用多孔質焼結層４５の表面（静圧気体軸受４の内周面４４）から圧縮気体が均一に放出され、これにより、カラー３の外周面３５と静圧気体軸受４の内周面４４との隙間に圧縮気体膜が形成される。この圧縮気体膜によりシャフト２１がラジアル方向において非接触で支持される。また、理想的にはローラ２の軸心Ｏにおいて、ボールプランジャ６のボール６０がシャフト２１の端面２７に取り付けられたプレート５の面５１と点接触し、このボール６０をプレート５に押し付ける方向にシャフト２１を付勢する。これにより、シャフト２１がスラスト方向において支持される。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

本実施の形態によれば、ボール６０をシャフト２１の端面２７に取り付けられたプレート５に点接触させて、スプリング６１によりボール６０をこのプレート５に押し付ける方向に付勢するボールプランジャ６により、シャフト２１をスラスト方向に支持するので、静圧気体軸受４はラジアル方向においてのみシャフト２１を支持すればよく、このため、静圧気体軸受４の構造を簡素にすることができる。また、プレート５と摺動（面接触）する軸受面を備えたスラスト軸受を配置して、シャフト２１をスラスト方向において支持する場合に比べ、シャフト２１の回転に与える摩擦力の影響を小さくできる。特に、ボールプランジャ６のボール６０を理想的にはロール２の軸心Ｏ上でプレート５と点接触させることにより、ロール２の回転に与える摩擦力の影響を極力小さくできる。したがって、本実施の形態によれば、性能を維持しつつより簡素な構成のロール装置１を実現できる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記の実施の形態では、第二ハウジング８にボールプランジャ６を保持させて、ボールプランジャ６のボール６０をシャフト２１の端面２７に取り付けられたプレート５に点接触させることにより、シャフト２１をスラスト方向において支持している。しかし、本発明はこれに限定されない。図７に示すロール装置１ａのように、第二ハウジング８に代えて、シャフト２１の端面に取り付けられたプレート５ａの面５１と対向する支持面９１を備えたプレート９を配置し、このプレート５ａの面５１にロール２の軸心Ｏと略一致するネジ穴５３を形成して、このネジ穴５３にボールプランジャ６ａを装着させ、このボールプランジャ６ａのボール６０をプレート９の支持面９１に点接触させることにより、シャフト２１をスラスト方向において支持するようにしてもよい。このようにすることにより、第一ハウジング７およびプレート９の配置位置にかかわらず、ボールプランジャ６のボール６０の点接触位置をロール２の軸心Ｏに略一致させることが可能となるため、ロール装置１ａを構成する各部品の位置調整作業が容易となる。

また、上記の実施の形態では、ボールプランジャ６、６ａを用いてシャフト２１のスラスト方向を支持しているが、本発明はこれに限定されない。シャフト２１の端面２７に取り付けられたプレート５、あるいはプレート９の支持面９１と点接触して、シャフト２１をスラスト方向において支持するものであればよい。例えば、シャフト２１の端面２７に取り付けられたプレート５、あるいはプレート９の支持面９１と点接触する接触部材として、ボールプランジャ６、６ａのボール６０の代わりに円錐体等の接触部材を用いてもよい。また、シャフト２１をロール本体２０側に付勢する付勢部材として、ボールプランジャ６、６ａのスプリング６１の代わりにゴム等の付勢部材を用いてもよい。あるいは、シャフト２１をロール本体２０側に付勢する付勢部材を省略してもよい。

また、上記の実施の形態では、静圧気体軸受４を用いてシャフト２１のラジアル方向を非接触で支持しているが、本発明はこれに限定されず、シャフト２１のラジアル方向を支持可能な軸受ブッシュであればよい。例えば、滑り軸受であってもよい。

また、上記の実施の形態では、シャフト２１の外周面２６を保護するため、シャフト２１の外周面２６にカラー３を装着しているが、本発明はこれに限定されず、カラー３を省略してもよい。同様に、シャフト２１の端面２７を保護するため、シャフト２１の端面２７にプレート５、５ａを装着しているが、本発明はこれに限定されず、プレート５、５ａを省略してもよい。

１：ロール装置、２：ロール、３：カラー、４：静圧気体軸受、５、５ａ：プレート、６、６ａ：ボールプランジャ、７：第一ハウジング、８：第二ハウジング、９：プレート、２０：ロール本体、２１：シャフト、２２：ロール本体２０の端面、２３：シャフト２１の根元部、２４：シャフト２１の端部、２５：シャフト２１の段差面、３１：カラー３の一方の端面、３３：カラー３の他方の端面、４０：軸受本体、４３：フランジ、４４：軸受本体４０の内周面、４５：ラジアル軸受用多孔質焼結層、４８：軸受本体４０の外周面、４９：止め輪用溝、６０：ボール、６１：スプリング、６２：スペーサ、６３：ボールプランジャ本体、７０：ハウジング本体、７１：ハウジング本体７０の一方の面、７２：ハウジング本体７０の他方の面、７３：貫通穴、７４：球面ブッシュ、７５：ホルダ、７６：ストッパ、７７：ネジ穴、７８：座繰り穴、７９：貫通穴７３の段差、８１：第二ハウジング８の一方の面、８２：第二ハウジング８の他方の面、８３：第二ハウジング８の貫通ネジ穴、８４：ボルト、８５：止め輪、４１０：通気路、６３０：ボールプランジャ本体６３の収容穴、６３１：ボールプランジャ本体６３の外周面、６３２：ボールプランジャ本体６３の雄ネジ部、６３３：ボールプランジャ本体６３の一方の端面、６３４：ボールプランジャ本体６３の他方の端面、６３５：ボールプランジャ本体６３の六角穴、６３７：ボールプランジャ本体６３の先端部、７４０：球面ブッシュ７４の中空部

Claims

ロールを支持するロール装置であって、
前記ロールに連結されたシャフトと、
軸受面が形成された内周面を有し、前記シャフトが挿入されて当該シャフトをラジアル方向において支持する軸受ブッシュと、
前記シャフトの端面もしくは当該端面に取り付けられた部材、あるいは当該端面との対向面と点接触して、当該シャフトをスラスト方向において支持する支持部材と、を有する
ことを特徴とするロール装置。
請求項１に記載のロール装置であって、
前記支持部材は、
前記シャフトの端面を、当該端面の反対側に位置する前記シャフトの他の端面に向けてスラスト方向に付勢する
ことを特徴とするロール装置。
請求項２に記載のロール装置であって、
前記支持部材は、
前記シャフトの端面もしくは当該端面に取り付けられた部材と点接触する接触部材と、
前記接触部材を前記シャフトの端面もしくは当該端面に取り付けられた部材に押し付ける方向に付勢する付勢部材と、を有する
ことを特徴とするロール装置。
請求項３に記載のロール装置であって、
前記接触部材は、
前記シャフトの回転軸上において前記シャフトの端面もしくは当該端面に取り付けられた部材と点接触する
ことを特徴とするロール装置。
請求項２に記載のロール装置であって、
前記支持部材は、
前記シャフトの端面との対向面を備えたプレートと、
前記プレートが備える前記シャフトの端面との対向面と点接触する接触部材と、
前記シャフトを前記プレートから引き離す方向に付勢する付勢部材と、を有する
ことを特徴とするロール装置。
請求項５に記載のロール装置であって、
前記接触部材は、
前記シャフトの回転軸上において前記プレートが備える前記シャフトの端面との対向面と点接触する
ことを特徴とするロール装置。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のロール装置であって、
前記軸受ブッシュは、
前記軸受面から圧縮気体を噴出して、前記シャフトをラジアル方向において非接触で支持する静圧気体軸受である
ことを特徴するロール装置。