JP2021031207A - 帯状シート巻取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻取停止中でも巻芯を横ズレしないように保持することができ、装着可能な巻芯の最小幅を小さくすることができ、かつ比較的簡素な構造のフリクション巻軸を得る。【解決手段】フリクション巻軸１は、中心支持軸２と、中心支持軸２の外周に回転可能に装着した多数の巻取カラー３と、中心支持軸２から巻取カラー３に所要の回転力を伝達する回転力伝達機構４を備える。巻取カラー３は、中心支持軸２の外周に軸受５を介して装着した環状のカラー本体６と、カラー本体６の円周方向に配設した底面傾斜溝７と、底面傾斜溝７に夫々配置した、巻芯Ｃの内周面に係合可能なコロ８と、コロ８を脱落不能かつ転動可能に保持する、カラー本体６に回転可能に装着したリテーナ９と、コロ８が底面傾斜溝７の深部から浅部へ移動する方向にリテーナ９がカラー本体６に対して回転するようにリテーナ９に回転力を付与するリテーナ付勢機構１０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の帯状シート巻取用の巻芯を貫通して支持することができるフリクション巻軸、及び、フリクション巻軸を備え、そのフリクション巻軸に装着した複数の巻芯のまわりに帯状シートを一斉に巻取る帯状シート巻取装置に関する。

フリクション巻軸は、一般に、中心支持軸と、該中心支持軸の外周に回転可能に装着した多数の巻取カラーと、前記中心支持軸から前記巻取カラーに所要の回転力を伝達する、前記中心支持軸に設けた回転力伝達機構とを備える。従来のフリクション巻軸には、特許文献１に開示されているように、巻取カラーの環状のカラー本体に底面が円周方向に傾斜した傾斜溝を円周方向の複数箇所に形成し、その傾斜溝に夫々ボールを配置し、そのボールを、カラー本体の外周面に回転可能に嵌めた環状のリテーナにより転動可能かつ脱落不能に保持したものがある。

このフリクション巻軸では、巻取カラーの外周に巻芯を装着し、巻芯に帯状シートの先端を係止して中心支持軸を回転駆動すると、巻取カラーと巻芯との間に相対的な回転力が生じ、ボールが巻芯の内周面との摩擦力で傾斜溝の深部から浅部に向けて転動し、該ボールが傾斜溝から次第に突出し、その突出したボールが巻芯内周を押圧することで巻芯をカラー本体に固定するようになっている。

また、従来においては、特許文献２に開示されているように、巻取カラー相互間に横ズレ防止リングを備え、この横ズレ防止リングで巻取停止中に巻芯を保持することで、巻芯のズレを防止することができるようにしたフリクション巻軸もある。

特開平０２−１３２０４３号公報 特許３９００２２５号公報

ところが、特許文献１に開示されたフリクション巻軸では、巻取途中に巻取りを停止して中心支持軸の回転力が失われると、巻芯と巻取カラーとの間の相対的な回転力も失われ、ボールが傾斜溝の浅部から深部に戻ってしまうことがある。その場合、ボールは巻芯の内周面から後退して巻芯をカラー本体に固定することができなくなり、巻芯がカラー本体に対して帯状シート幅方向にずれることがある。そして、この状態で巻取りを再開すると、巻取再開後に巻取った帯状シートは、既に巻芯のまわりに巻取っている帯状シートに対して幅方向のズレを生じ、巻終わった巻取ロールの端面に段差ができ、その巻取ロールは不良品になる。そして巻取再開前に多数の巻芯について横ズレの有無を調べて、横ズレしている巻芯を正確に正規の位置に戻す作業は極めて難しく非常に手間がかかるので実質的に不可能といえる。

また、特許文献２に開示されているフリクション巻軸では、巻取カラー相互間に横ズレ防止リングを備えているため、このフリクション巻軸に装着可能な巻芯の最小幅を小さくするのが困難であり、スリッターワインダーにおける巻取可能な帯状シートの細幅化の要望に応えることができなくなりつつある。また横ズレ防止リングは、それが備える係合部を圧縮空気により巻芯の内周面に押付けて巻芯を保持する構造であるので、フリクション巻軸の構造が複雑で高価なものになる。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の主な目的は、巻取停止中でも巻芯を横ズレしないように保持することができ、装着可能な巻芯の最小幅を小さくすることができ、かつ比較的簡素な構造のフリクション巻軸を得ることにある。

また本発明の他の目的は、フリクション巻軸に巻芯を比較的円滑に装着することができ、細幅の帯状シートを一斉に巻取ることができる帯状シート巻取装置を得ることにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の側面に係るフリクション巻軸によれば、中心支持軸と、該中心支持軸の外周に回転可能に装着した、中空の巻芯の内周を帯状シート巻取中に固く保持する多数の巻取カラーと、前記中心支持軸から前記巻取カラーに所要の回転力を伝達する回転力伝達機構とを備えるフリクション巻軸において、前記巻取カラーは、前記中心支持軸の外周に軸受を介して装着した環状のカラー本体と、前記カラー本体の円周方向の少なくとも３箇所以上に配設した底面傾斜溝と、前記底面傾斜溝に夫々配置した、前記巻芯の内周面に係合可能な転動体と、前記転動体を脱落不能かつ転動可能に保持する、前記カラー本体に同心に回転可能に装着したリテーナと、前記転動体が前記底面傾斜溝の深部から浅部へ移動する方向に前記リテーナが前記カラー本体に対して回転するように当該リテーナに回転力を付与するリテーナ付勢機構と、を備えるように構成することができる。

前記構成により、巻芯と巻取カラーとの間に相対的な回転力が生じていなくても、リテーナ付勢機構によって付勢されたリテーナがカラー本体に対して回転することで、少なくとも３箇所の底面傾斜溝から夫々転動体が突出し、その転動体により巻芯の内周面を押圧するので、従来のように横ズレ防止リングを巻取カラー相互間に備える必要がなくなり、フリクション巻軸に装着可能な巻芯の最小幅を小さくすることができ、かつ比較的簡素な構造のフリクション巻軸を得ることができる。

また、本発明の第２の側面に係るフリクション巻軸によれば、前記リテーナ付勢機構は、前記カラー本体の外周面に円周方向に形成した溝と、前記溝に収容した弾力的に伸縮する伸縮部材と、前記伸縮部材の一端に係合する、前記カラー本体に設けたピンと、前記伸縮部材の他の一端に係合する、前記リテーナに設けたピンとからなるように構成することができる。

前記構成により、比較的コンパクトな巻取カラーを得ることができる。

また、本発明の第３の側面に係るフリクション巻軸によれば、前記回転力伝達機構は、前記カラー本体に押付け可能に前記中心支持軸に装着した摩擦部材と、前記摩擦部材を前記カラー本体の内周面に押付ける押付機構と、を備え、前記軸受は、前記カラー本体に固着した合成樹脂製の１個の環状の滑り軸受であり、前記摩擦部材は、金属製であり、前記軸受の内周面に接触するように構成することができる。

前記構成により、金属製の摩擦部材は機械的強度が大きく小型化できるので、巻取カラーの狭幅化を図ることができる。また従来においては合成樹脂製の摩擦部材を中心駆動軸側に設け、その摩擦部材を金属製のカラー本体の内周面に押付けていたので、カラー本体に比べて摩擦部材の方が摩耗し易く、しかも一つのカラー本体に対して複数個の摩擦部材を押圧するので、この摩擦部材の交換作業が面倒であったが、前記構成により、中心駆動軸側の金属製の摩擦部材よりカラー本体側の軸受の方が早く摩耗するようになるため、交換作業が面倒な中心駆動軸側の摩擦部材を交換する代わりに、交換作業が比較的容易なカラー本体側の軸受を交換すればよくなり、保守作業が容易になる。

また、本発明の第４の側面に係る帯状シート巻取装置によれば、フリクション巻軸の外周に複数の巻芯を装着し、前記中心支持軸を巻取モータにより所要の巻取速度に応じた回転速度で回転駆動すると共に、前記中心支持軸から前記巻取カラーへ伝達される回転力が所要の巻取トルクとなるように前記回転力伝達機構を操作しながら、複数の帯状シートを前記複数の巻芯のまわりに一斉に巻取る帯状シート巻取装置において、前記フリクション巻軸は、前記本発明の第１の側面〜第３の側面の何れか一に係るフリクション巻軸であり、前記巻取モータは、巻芯着脱時に前記中心支持軸を、帯状シート巻取時の回転方向と逆の方向に、予め設定された逆転速度で回転駆動し、前記回転力伝達機構は、巻芯着脱時に前記中心支持軸から前記巻取カラーに、予め設定された逆転トルクに応じた回転力を伝達するように構成することができる。

前記構成により、本発明に係るフリクション巻軸への巻芯の装着を比較的円滑に短時間で行うことができるようになる。

更にまた、本発明の第５の側面に係る帯状シート巻取装置によれば、巻芯着脱時に、前記中心支持軸を予め設定した逆転速度で回転駆動するよう前記巻取モータに指令する逆転速度設定部と、巻芯着脱時に、帯状シート巻取時の回転方向と逆の方向に回転するよう前記巻取モータに回転方向の切替えを指令する回転方向切替部と、巻芯着脱時に、前記回転力伝達機構を操作する操作部に、前記中心支持軸から前記巻取カラーへ伝達する回転力が予め設定した逆転トルクとなるように該逆転トルクに応じた操作量を出力する逆転トルク設定部と、を備えるように構成することができる。

前記構成により、巻芯の種類や材質等の巻取条件に応じて試行錯誤により巻芯の着脱に適した逆転速度や逆転トルクを求める場合に都合がよくなる。

本発明の一実施例に係る帯状シート巻取装置の説明図である。 本発明の一実施例に係るフリクション巻軸の要部を示す縦断面図である。 図２におけるフリクション巻軸のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２における巻取カラーのＢ−Ｂ矢視断面図である。 巻芯を装着していない状態の巻取カラーの断面図である。 図５に示す巻取カラーを矢印Ａ１方向に見た巻取カラーの平面図である。 本発明の他の実施例に係る帯状シート巻取装置の説明図である。 図６に示すフリクション巻軸の先端部の構造を示す断面図である。 図１に示す駆動モータ及び回転力伝達機構を制御する制御回路の別の態様を示す制御回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのフリクション巻軸及び帯状シート巻取装置を例示するものであって、本発明はそれらを以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

図１は、本発明の一実施例に係る帯状シート巻取装置の説明図であり、図１に示す帯状シート巻取装置は、本発明の一実施例に係るフリクション巻軸１を備えているので、先ず、このフリクション巻軸１について図２〜図６を参照して説明する。
（フリクション巻軸）

フリクション巻軸１は、中心支持軸２と、該中心支持軸２の外周に回転可能に装着した、中空の巻芯Ｃの内周を帯状シート巻取中に固く保持する多数の巻取カラー３と、中心支持軸２から巻取カラー３に所要の回転力を伝達する回転力伝達機構４とを備えている。

巻取カラー３は、中心支持軸２の外周に軸受５を介して装着した環状のカラー本体６と、カラー本体６の円周方向の６箇所に配設した底面傾斜溝７と、底面傾斜溝７に夫々配置した、巻芯Ｃの内周面に係合可能な転動体８、この転動体８を脱落不能かつ転動可能に保持する、カラー本体６に同心に回転可能に装着したリテーナ９と、リテーナ９を、カラー本体６に対して転動体８が底面傾斜溝７の深部から浅部へ移動する方向に回転するように付勢するリテーナ付勢機構１０とを備えている。

底面傾斜溝７は、底面の幅方向がカラー本体６の中心軸線に平行になるように形成してある。転動体８は、この実施例の場合コロであり、鋼製で円柱状に形成されている。リテーナ９は、円筒体状に形成されており、その円周方向の６箇所に等間隔に形成した切欠きに転動体８を収容してカラー本体６の外周に隙間嵌してある。なお、転動体８は、その外周が平坦な円柱側面になっているものに限らず、その外周部が巻芯Ｃの円筒状の内周面に、その転動体８の中心軸線に平行に線接触可能なものであれば、凹凸部を有していてもよい。

回転力伝達機構４は、カラー本体６に押付け可能に中心支持軸２に装着した摩擦部材１１と、摩擦部材１１をカラー本体６の内周面に押付ける押付機構１２とを備える。中心支持軸２は、当該中心支持軸２上の各巻取カラー３に対応するように伸長した中空部１３と、カラー本体６毎に半径方向に形成した多数の孔１４とを有する。摩擦部材１１は、棒状に形成して孔１４に挿入してあり、押付機構１２は、圧縮空気を内部に受けて弾力的に膨張収縮する、中空部１３に挿入したチューブ１５と、摩擦部材１１の下部に設けた、チューブ１５の外周面に当接するフランジ部１６とからなる。

チューブ１５は、左側の端部に圧縮空気の受入孔１５ａを有しており、チューブ１５の右側の端部は閉塞している。受入孔１５ａは、中心支持軸２の左側の端部に設けた、図示しない圧縮空気の導通路から、中心支持軸２の左端に設けた、図１に示す回転継手１７に通じているので、チューブ１５には、中心支持軸２の回転中にも圧縮空気を供給することができる。

図２に示すように隣り合う巻取カラー３の相互間隔が狭くてもフランジ部１６が干渉し合わないようにするために、隣り合う巻取カラー３の摩擦部材１１は、図３に示すように互いに中心支持軸２の回転角度において９０度隔てて配置してある。

軸受５は、カラー本体６に固着した合成樹脂製の１個の円筒状の滑り軸受であり、摩擦部材１１は金属でできている。金属製の摩擦部材１１は機械的強度が大きく、棒状の摩擦部材１１の外径を小さくすることができるため、巻取カラー３の相互間隔を小さくするのに有利である。フランジ部１６はチューブ１５に対する受圧面積が大きいので、チューブ１５の膨張力が小さくても大きい押し上げ力で摩擦部材１１を押し上げることができ、摩擦部材１１の上端を軸受５の内周面を比較的大きい力で押圧することが可能になる。

図４に示すように、リテーナ付勢機構１０は、カラー本体６の外周面に円周方向に形成した溝１８と、この溝１８に収容した弾力的に伸縮する伸縮部材１９と、伸縮部材１９の一端に係合する、カラー本体６に設けたピン２０と、伸縮部材１９の他の一端に係合する、リテーナ９に設けたピン２１とからなる。この実施例では、ピン２０及びピン２１は夫々スプリングピンであり、伸縮部材１９は引っ張りコイルバネである。この伸縮部材１９は、その一端にフック部１９ａ、他の一端にフック部１９ｂを有し、フック部１９ａ、１９ｂはピン２０、ピン２１に掛けてある。なお、伸縮部材１９は、引っ張りコイルバネに限らず、圧縮コイルバネやゴム等であってもよい。

図５は巻芯Ｃを装着してしない状態の巻取カラー３を示しており、図６は、図５の矢印Ａ１の方向に見た巻取カラー３を示している。なお図４及び図５において底面傾斜溝７を実線で示した部分は、図２におけるＡ−Ａ矢視断面を示している。

上述のように構成されている巻取カラー３では、その外周に巻芯Ｃを装着していないとき、リテーナ９は、引っ張りコイルバネ１９により引っ張られ、カラー本体６に対して転動体８が底面傾斜溝７の深部から浅部に移動する方向に回転し、それによって図５に示すように転動体８が底面傾斜溝７の浅部に配置され、底面傾斜溝７からカラー本体６からの半径方向に大きく突出する。

巻芯Ｃを巻取カラー６の外周に装着するには、リテーナ９をカラー本体６に対し、伸縮部材１９の収縮力による回転力に抗して回転させて、転動体８を底面傾斜溝７の深部に移動させることで、図４に示すように転動体８の突出量を零又は極僅かにし、この状態で巻取カラー３の外周に巻芯Ｃを被せる。巻取カラー３の外周に巻芯Ｃを被せて、伸縮部材１９の回転力に抗する回転力を無くすると、リテーナ９はカラー本体６に対し、伸縮部材１９の収縮力によって、転動体８が底面傾斜溝７の浅部に戻る方向に回転し、図３に示すように転動体８が底面傾斜溝７の浅部へ移動して巻芯Ｃの内周面を押圧する。それによって巻芯Ｃはカラー本体６上に拘束される。この実施例の場合、転動体８がコロであり、巻芯Ｃの内周面に中心軸線と平行に線接触することができるので、転動体８に内周面を押圧された巻芯Ｃは、その中心軸線が、カラー本体６の中心軸線、延いてはフリクション巻軸１の中心軸線に同心になるように比較的安定性良く保持される。
（帯状シート巻取装置）

図１において、帯状シート巻取装置は、フリクション巻軸１の外周に複数の巻芯Ｃを装着し、中心支持軸２を巻取モータ２４により所要の巻取速度で回転駆動すると共に、中心支持軸２から巻取カラー３へ伝達される回転力が所要の巻取トルクとなるように、フリクション巻軸１に備えた回転力伝達機構４を操作しながら、複数の巻芯Ｃのまわりに複数の帯状シートＳを一斉に巻取る。

フリクション巻軸１は、帯状シート巻取時に支持体２５、２６間に両端支持される。左側の支持体２５の先端部には軸受部２７が設けてあり、この軸受部２７に中心支持軸２の左端部が装着してある。軸受部２７は中心支持軸２を回転自在に保持している。右側の支持体２６の先端部には、帯状シート巻取時に中心支持軸２の右端部を支持するための円錐台状の押しコップ２８と、押しコップ２８を回転自在に保持する押しコップ保持部２９と、押しコップ２８を中心支持軸２に向けて中心軸線方向に進出後退させるための押しコップ進退機構３０が設けてある。右側の支持体２６の基部は軸体３１の右端部に回動可能に装着してあり、右側の支持体２６は、図示しないアクチュエータに駆動されて軸体３１の中心軸線を中心に傾動し、押しコップ２８が中心支持軸２と同心になる支持姿勢と、中心支持軸２から退避する退避姿勢をとることができ、帯状シート巻取時には支持姿勢をとり、巻芯着脱時つまりフリクション巻軸１に巻芯Ｃを装着するとき並びにフリクション巻軸１から巻取ロールＲを抜き取るときには、押しコップ２８が中心支持軸２の右端から後退した後、退避姿勢をとるようになっている。そして右側の支持体２６が退避姿勢をとったとき、中心支持軸２は左側の支持体２５の先端部に片持ち支持された状態になる。

支持体２５の外側には中心支持軸２に巻取モータ２４の動力を伝達するためのベルト伝動装置３２が設けてあり、巻取モータ２４は、その起動停止、回転速度及び回転方向を制御するためのドライバ３４を備えている。

中心支持軸２の左端には回転継手３３が装着してあり、回転継手３３には電空変換器３５から圧縮空気が供給される。電空変換器３５は、中心支持軸２から巻取カラー３に所要の回転力が伝達されるよう回転力伝達機構４を操作する操作部であり、出力すべき圧力の指令を受け、圧縮空気の供給源から供給された圧縮空気の圧力を、指令に応じた圧力に変えて出力することができる。電空変換器３５から出力される圧縮空気の圧力は、回転力伝達機構４を操作する操作量である。回転継手３３に供給された圧縮空気は、図２に示す受入孔１５ａで通じて、回転力伝達機構４を構成している押付機構１２のチューブ１５に供給され、チューブ１５を膨張させ、摩擦部材１１に軸受５の内周面への押付力を生じさせる。

この帯状シート巻取装置は、帯状シート巻取時に、中心支持軸２から巻取カラー３へ伝達される回転力が所要巻取トルクとなるよう回転力伝達機構４を操作する公知の巻取張力制御部３６と、巻取中の帯状シートが弛まず、かつ中心支持軸２と巻取カラー３との間に適度のスリップが生じるように、帯状シートの供給速度に応じて巻取モータ２４の回転速度を制御する公知の巻取速度制御部３７とを備えている。

巻取張力制御部３６は、巻取張力と巻取量との関係を設定する設定部３６ａをもち、巻取量検出部３８からの巻取量検出値を受け入れて、設定部３６ａに設定された巻取張力と巻取量（巻取径）との関係に基づき時々刻々所要巻取トルクを演算し、その所要巻取トルクに基づき、その所要巻取トルクを得るために必要な、押付機構１２のチューブ１５に供給すべき圧縮空気の圧力を演算し、その押付機構１２に供給すべき圧縮空気の圧力を電空変換器３５に指令することができる。所要巻取トルクを得るために回転力伝達機構４の押付機構１２に供給すべき圧縮空気の圧力と、所要巻取トルクとの関係は、公知であるため詳細な説明は省略する。

巻取速度制御部３７は、帯状シート供給速度検出部又は設定部３７ａからの帯状シートの供給速度の検出値又は設定値と、巻取量検出部３８からの巻取量検出値とを受け入れて、巻取中の巻取ロールＲの周速度が、スリップがなければ帯状シートＳの供給速度より僅かに大になる回転数で中心支持軸２を回転駆動するように巻取モータ２４の回転速度をドライバ３４に指令する。

ドライバ３４は、巻取モータ２４への動力の供給を断続するために用いる端子３９、４０と、巻取モータ２４の回転方向を変えるために用いる端子４１、４２及び４３を有している。そして端子３９と端子４０とに導線を接続して導通させると、ドライバ３４は巻取モータ２４に電力を供給し、その巻取モータ２４は起動し、端子３９と端子４０との導通を断つと、ドライバ３４は巻取モータ２４への電力の供給を断ち、その巻取モータ２４は回転を停止するようになっており、また端子４１と端子４２とに導線を接続して導通させているとき、巻取モータ２４は正転し、端子４１と端子４３に導線を接続して導通させているとき、巻取モータ２４は逆転するようになっている。巻取モータ２４が逆転すると、中心支持軸２は、図３において矢印Ａ２が指し示す方向に回転する。

図１に示す帯状シート巻取装置では、フリクション巻軸１への巻芯Ｃの着脱を比較的円滑に短時間で行えるようにするために、巻取モータ２４は、巻芯着脱時に中心支持軸２を、帯状シート巻取時の回転方向と逆の方向に、予め設定された逆転速度で回転駆動し、回転力伝達機構４は、巻芯着脱時に中心支持軸２から巻取カラー３に、予め設定された逆転トルクつまり巻芯着脱時に必要な回転力を伝達することができるようにしてある。中心支持軸２から巻取カラー３に、予め設定された逆転トルクを伝達するには、回転力伝達機構４のチューブ１５に圧縮空気を供給する電空変換器３５は、前述の所要巻取トルクを得る場合と同様に逆転トルクに応じた圧力の圧縮空気を出力する。

巻芯着脱時に巻取モータ２４が中心支持軸２を、所要速度で回転駆動することができるようにするために、帯状シート巻取装置には、巻芯着脱時に必要な中心支持軸２の回転速度、つまり必要な逆転速度を設定する逆転速度設定部４４が備えてある。この逆転速度設定部４４は、例えば、設定値を多様に変更することができる設定つまみのような設定操作部（図示せず）を有しており、この設定つまみを操作して多様な大きさの逆転速度を設定することができ、設定した逆転速度に基づき、その逆転速度を得るための巻取モータ２４の回転速度を算出してドライバ３４に指令する。

また、巻芯着脱時に、中心支持軸２から巻取カラー３へ伝達される回転力が、予め設定された逆転トルクになるように、電空変換器３５が、回転力伝達機構４のチューブ１５に必要な圧力の圧縮空気を供給することができようにするために、帯状シート巻取装置には、巻芯着脱時に必要な逆転トルク、中心支持軸２から巻取カラー３へ伝達されるべき逆転トルクを設定する逆転トルク設定部４５が備えてある。この逆転トルク設定部４５は、例えば、設定値を多様に変更することができる設定つまみのような設定操作部（図示せず）を有しており、この設定操作部を操作して多様な大きさの逆転トルクを設定することができ、設定した逆転トルクに基づき、その逆転トルクを得るために必要な、チューブ１５に供給すべき圧縮空気の圧力を算出し、その算出した圧縮空気の圧力を出力するよう電空変換器３５に指令することができる。巻取速度制御部３５及び巻取張力制御部３６は巻取速度、巻取トルクを指令するために電気的な信号を出力するので、逆転速度設定部４４及び逆転トルク設定部４５も逆転速度、逆転トルクを指令するために電気的な信号を出力してする。

更に、巻芯着脱時に、フリクション巻軸１が逆転速度設定部４４に設定された逆転速度で逆転し、中心支持軸２から巻取カラー３に伝達される回転力が逆転トルク設定部４５に設定された逆転トルクになるように、ドライバ３４への回転速度の指令を、巻取速度制御部３７から逆転速度設定部４４の指令に切替えると共に、ドライバ３４への回転方向の指令を正転から逆転に切替え、かつ電空変換器３５への圧縮空気の所要圧力の指令を巻取張力制御部３６から逆転トルク設定部４５の指令に切替える切替手段４６を備えている。

切替手段４６は、この実施例では巻芯着脱時に作動する継電器Ｒ１であり、継電器Ｒ１のＡ接点ｒ１ａを介して逆転速度設定部４４とドライバ３４とを、並びに逆転トルク設定部４５と電空変換器３５とを、及びドライバ３４の端子４１と端子４３とを夫々つないでおり、継電器Ｒ１のＢ接点ｒ１ｂを介して、巻取速度制御部３７とドライバ３４とを、並びに巻取張力制御部３６と電空変換器３５とを、及びドライバ３４の端子４１と端子４２とを夫々つないでいる。そして切替手段４６のうち、ドライバ３４の端子４１と端子４３とつなぐ継電器Ｒ１のＡ接点ｒ１ａ及びドライバ３４の端子４１と端子４２とをつなぐ継電器Ｒ１のＢ接点ｒ１ｂは、巻取モータ２４の回転方向の切替えを指令する回転方向切替部４６ａとなっている。

継電器Ｒ１が作動しているときＡ接点ｒ１ａは閉じ、Ｂ接点ｒ１ｂは開き、継電器Ｒ１の作動が停止しているときしているときＡ接点ｒ１ａは開き、Ｂ接点ｒ１ｂは閉じるようになっている。継電器Ｒ１は、押釦スイッチ４７を押すと作動し、押釦スイッチ４８を押すと作動を停止する。

ドライバ３４の、巻取モータ２４の起動用の端子３９及び４０は、継電器Ｒ１のＡ接点ｒ１ａと、帯状シート巻取時に作動する継電器Ｒ２のＡ接点ｒ２ａとの並列回路を介してつないでおり、継電器Ｒ１又は継電器Ｒ２のいずれかが作動しているとき、巻取モータが起動するようになっている。

図１に示す帯状シート巻取装置においてフリクション巻軸１に巻芯Ｃを装着するには、先ず、巻取停止中に、支持体２６をフリクション巻軸１から待避させてフリクション巻軸１の右端を自由端にする。

次に、押釦スイッチ４７を押して継電器Ｒ１を作動させることで、巻取モータ２４を逆転方向に起動し、フリクション巻軸１の中心支持軸２を、逆転速度設定部４４で設定した逆転速度で逆転させ、中心支持軸２からカラー本体６に、逆転トルク設定部４５で設定した逆転トルクを生じさせる。

カラー本体６に伝達される逆転トルクが、巻取カラー３の引っ張りコイルバネ１９の収縮力によるリテーナ９の回転力より小さいと、リテーナ９がカラー本体６に対して回転せず、転動体８が底面傾斜溝７の深部に移動しないので、逆転トルク設定部４５には、引っ張りコイルバネ１９の収縮力によるリテーナ９の回転力より十分大きい逆転トルクを設定しておくことが望ましい。

次に、巻芯Ｃを手又は治具で回転しないように保持して、フリクション巻軸１の自由端になっている右端部の外周に嵌め、その巻芯Ｃに左方への推力を与えて左側の支持体２５の方へスライドさせる。このとき右端の巻取カラー３の転動体８は底面傾斜溝７の浅部に位置しており、カラー本体６の外周面から大きく突出しているので、スライドした巻芯Ｃの左側の端面が、コロである転動体８の右側の端面に当たり、巻芯Ｃのスライドが妨げられる。しかし、転動体８及びリテーナ９は、巻芯Ｃとの摩擦力により巻芯Ｃに拘束されると共に、カラー本体６には、回転力伝達機構４により中心支持軸２から十分な逆転トルクが伝達されるので、カラー本体６は中心支持軸２と共に逆転する。つまりカラー本体６は、図３において矢印Ａ２が指し示す方向に回転する。そのためカラー本体６はリテーナ９に対して転動体８が底面傾斜溝７の深部に移動する方向に回転することになり、その結果、転動体８が底面傾斜溝７の深部に移動して、その転動体８のカラー本体６の外周面からの突出量は僅かになるか又は零になる。そして、この状態で巻芯Ｃに左方への推力を与えると、巻芯Ｃはスライドして右端の巻取カラー３上の各転動体８に被さり、右端の巻取カラー３に装着することができる。そして巻芯Ｃに更に左方への推力を付与すると、その巻芯Ｃは右端の巻取カラー３を通過して、右から２番目の巻取カラー３の転動体８の右側端面まで円滑にスライドする。

右から２番目以降の巻取カラー３についても、右端の巻取カラー３のときと同様の方法により巻芯Ｃを巻取カラー３の転動体８に被せることができ、当該巻取カラー３を通過させることができ、フリクション巻軸１の所要位置に装着することができる。また２番目以降の巻芯Ｃについても、その巻芯Ｃを最初の巻芯Ｃと同様の方法によりフリクション巻軸１の所要位置に装着することができる。

フリクション巻軸１に全ての巻芯Ｃを装着して所要位置に配置し終わると、後退している押しコップ２８とフリクション巻軸１とが同心になる位置まで支持体２６を回動させて固定した後、押しコップ進退機構３１によって押しコップ２８を中心支持軸２へ向けて進出させ、押しコップ２８を中心支持軸２の右端部の穴に嵌める。

図１に示す帯状シート巻取装置においてフリクション巻軸１から巻取ロールＲを抜取るには、巻取ロールＲをスライドさせるとき、巻取モータ２４を逆転方向に起動し、フリクション巻軸１の中心支持軸２を、逆転速度設定部４４で設定した逆転速度で逆転させ、中心支持軸２からカラー本体６に、逆転トルク設定部４５で設定した逆転トルクを生じさせること以外、従来の帯状シート巻取装置においてフリクション巻軸から巻取ロールＲを抜取る場合と同様の操作を同様の手順で行えばよい。即ち、フリクション巻軸１を片持ち支持状態にし、カラー本体６に逆転トルクを生じさせながら、図１では左端の巻取ロールＲの巻芯Ｃの左側端面に、図示しない係合体を係合させて、その係合体をフリクション巻軸１に沿いに右側へスライドさせる。或いは各巻取ロールＲの巻芯Ｃの左側端面に夫々、巻取ロールＲ毎の図示しない係合体を係合させて、その係合体を一斉にフリクション巻軸１に沿い右側へスライドさせる。

図７は、本発明の他の実施例に係る帯状シート巻取装置を示し、この帯状シート巻取装置では、圧縮空気を押しコップ２８を通じてフリクション巻軸１の自由端に供給するようになっている点が、図１に示す帯状シート巻取装置と相違している。巻取モータ２４は中心支持軸２の左端に配置してあり、その巻取モータ２４の出力軸と中心支持軸２の軸受部２７からの突出部分とが軸継手５０で連結してある。回転継手３３は押しコップ２８の軸部２８ａの右端に装着してあり、圧縮空気は回転継手３３から、押しコップ２８の軸部２８ａに形成した導通路２８ｂを通じて中心支持軸２の右端部に供給することができるようになっている。チューブ１５は、その左端部が閉塞しており、その右端部に圧縮空気を受けるようになっている。

帯状シート巻取時には、押しコップ２８が中心支持軸２の右端部の穴に嵌まっているので、中心支持軸２の右端部に圧縮空気を供給することができるが、押しコップ２８を中心支持軸２から後退させると、中心支持軸２内のチューブ１５に圧縮空気を供給することができない。そこで、図８に示すように、中心支持軸２の右端部に逆止弁５１を設け、押しコップ２８を後退させる前に、逆転トルク設定部４５で設定した逆転トルクを生じさせるための圧縮空気をチューブ１５に供給しておき、押しコップ２８が中心支持軸２の右端部から後退すると、逆止弁５１が作動して圧縮空気をチューブ１５内に密封することができるようにしている。そのため、巻芯着脱時には、チューブ１５内に密封された圧縮空気によってチューブ１５が膨張して摩擦部材１１をカラー本体６の軸受５の内周面に押付けることができるので、中心支持軸２から巻取カラー３へ所要の逆転トルクを伝達することができる。

中心支持軸２の右端部から押しコップ２８を後退させたとき、圧縮空気が、押しコップ２８に設けた導通路２８ｂの先端から漏れないようにするために、押しコップ２８の先端部には逆止弁５２が設けてある。

巻芯装着前に、逆転トルク設定部４５で設定した逆転トルクを生じさせるための圧縮空気をチューブ１５に供給することができるようにするために、巻取張力制御部３６と電空変換器３５とを継電器Ｒ２のＡ接点ｒ２ａを介してつないでおり、逆転トルク設定部４５と電空変換器３５とを継電器Ｒ２のＢ接点ｒ２ｂを介してつないでいる。この場合、巻取停止により継電器Ｒ２の作動が停止するので、巻取停止から巻芯装着開始までの間は、逆転トルク設定部４５は、設定された逆転トルクを得るために必要な圧縮空気を、Ｂ接点ｒ２を通じて電空変換器３５に指令することができる。

巻取速度制御部３７の指令と逆転速度設定部４４の指令と切替えると同時に、巻取モータ２４の回転方向を切替える継電器Ｒ１は、フットスイッチ５３を足で踏むことにより作動するようになっており、巻芯着脱時に作業者は両手を使用することができるので便利である。なお図１に示す継電器Ｒ１も図７に示す継電器Ｒ１と同様にフットスイッチで作動するようにすることができる。

押しコップ２８を中心支持軸２の右端に形成した穴に嵌めると、押しコップ２８側の、圧縮コイルバネ５１ａで付勢されている逆止弁５１の頭部が、中心支持軸２側の、圧縮コイルバネ５２ａで付勢されている逆止弁５２の頭部を押して、導通路２８ｂの圧縮空気が中心支持軸２側の、チューブ１５に通じる受入孔１５ａに供給される。

図９は、図１に示す帯状シート巻取装置の回転力伝達機構及び駆動モータを制御する制御回路の別の態様を示し、図９において逆転トルク設定部４５は、圧縮空気源から供給される圧縮空気を所要圧力に調整して出力することができる圧力調整弁からなる。この逆転トルク設定部４５から出力される、逆転トルクに応じた圧力の圧縮空気と、電空変換器３５から出力される、巻取トルクの指令に応じた所要圧力の圧縮空気とは、電磁切替弁５４により切り替えて回転力伝達機構４のチューブ１５へ供給することができる。電磁切替弁５４のソレノイド５４ａは継電器Ｒ１が作動したとき励磁され、電磁切替弁５４は、ソレノイド５４ａが励磁されると、逆転トルク設定部４５から出力される圧縮空気が回転継手３３へ供給することができ、ソレノイド５４ａが励磁されていないとき、電空変換器３５から出力される圧縮空気を回転継手３３へ供給することができるようになっている。図９に示す逆転トルク設定部の場合、出力される圧縮空気の圧力は、圧力調整弁が有するノブを回して変えることができ、圧縮空気の圧力に応じた逆転トルクを多様に設定することができる。

本発明に係るフリクション巻軸では、転動体はコロに限らず、例えば球体であってもよい。また回転力伝達機構を構成している押付機構は、例えば圧力流体を受けて摩擦部材に押付力を付与するピストンであってもよいし、中心駆動軸の外周に形成した溝に収容したチューブであってもよい。また押付機構を圧縮空気以外の圧力流体により作動させてもよい。回転力伝達機構として、中心駆動軸の回転力を電磁力により巻取カラーのカラー本体に伝達するものを採用することもできる。回転力伝達機構を操作するための操作量を出力する操作部は、前述の実施例では圧縮空気を出力する電空変換器であるが、これに限らず、回転伝達機構を操作する操作量の種類に応じて多様に変わり得る。また本発明に係る帯状シート巻取装置は、原反をスリッターにより複数の帯状シートに分割しながら巻取るものだけでなく、多数の細幅帯状シートを同時に、その製造装置又は原反ロールから供給するもであってもよい。巻芯装着時に巻芯を作業者が手で保持して装着する代わりに、ロボットアームを用いて装着してもよいし、複数の巻芯を所要の間隔で１列に並べて保持する治具を用いて複数の巻芯を一括してフリクション巻軸に装着するようにしてもよい。

Ｃ…巻芯、Ｓ…帯状シート、Ｒ…巻取ロール
１…フリクション巻軸、２…中心支持軸、３…巻取カラー、４…回転力伝達機構、５…軸、６…カラー本体、７…底面傾斜溝、８…転動体、９…リテーナ、１０…リテーナ付勢機構、１１…摩擦部材、１２…押付機構、１３…中空部、１４…孔、１５…チューブ、１６…フランジ部、１７…回転継手、１８…溝、１９…伸縮部材、２０…ピン、２１…ピン、２４…巻取モータ、２５…支持体、２６…支持体、２７…軸受部、２８…押しコップ、２９…軸体、３０…押しコップ保持部、３１…押しコップ進退機構、３２…ベルト伝動装置、３３…回転継手、３４…ドライバ、３５…電空変換器、３６…巻取張力制御部、３７…巻取速度制御部、３８…巻取量検出部、３９…端子、４０…端子、４１…端子、４２…端子、４３…端子、４４…逆転速度設定部、４５…逆転トルク設定部、４６…切替手段、４６ａ…回転方向切替部、４７…押釦スイッチ、４８…押釦スイッチ、５０…軸継手、５１…逆止弁、５２…逆止弁、５３…フットスイッチ、５４…電磁切替弁、５４ａ…ソレノイド

本発明は、複数の帯状シート巻取用の巻芯を貫通して支持することができるフリクション巻軸を備え、そのフリクション巻軸に装着した複数の巻芯のまわりに帯状シートを一斉に巻取る帯状シート巻取装置に関する。

Claims (5)

1. 中心支持軸と、該中心支持軸の外周に回転可能に装着した、中空の巻芯の内周を帯状シート巻取中に固く保持する多数の巻取カラーと、前記中心支持軸から前記巻取カラーに所要の回転力を伝達する回転力伝達機構とを備えるフリクション巻軸において、
   前記巻取カラーは、
   前記中心支持軸の外周に軸受を介して装着した環状のカラー本体と、
   前記カラー本体の円周方向の少なくとも３箇所以上に配設した底面傾斜溝と、
   前記底面傾斜溝に夫々配置した、前記巻芯の内周面に係合可能な転動体と、
   前記転動体を脱落不能かつ転動可能に保持する、前記カラー本体に同心に回転可能に装着したリテーナと、
   前記転動体が前記底面傾斜溝の深部から浅部へ移動する方向に前記リテーナが前記カラー本体に対して回転するように当該リテーナに回転力を付与するリテーナ付勢機構と、
   を備えるフリクション巻軸。
2. 請求項１に記載のフリクション巻軸において、
   前記リテーナ付勢機構は、
   前記カラー本体の外周面に円周方向に形成した溝と、
   前記溝に収容した弾力的に伸縮する伸縮部材と、
   前記伸縮部材の一端に係合する、前記カラー本体に設けたピンと、
   前記伸縮部材の他の一端に係合する、前記リテーナに設けたピンとからなるフリクション巻軸。
3. 請求項１又は請求項２のいずれか一に記載のフリクション巻軸において、
   前記回転力伝達機構は、
   前記カラー本体に押付け可能に前記中心支持軸に装着した摩擦部材と、
   前記摩擦部材を前記カラー本体の内周面に押付ける押付機構と、
   を備え、
   前記軸受は、前記カラー本体に固着した合成樹脂製の１個の環状の滑り軸受であり、
   前記摩擦部材は、金属製であり、前記軸受の内周面に接触するフリクション巻軸。
4. フリクション巻軸の外周に複数の巻芯を装着し、前記中心支持軸を巻取モータにより所要の巻取速度に応じた回転速度で回転駆動すると共に、前記中心支持軸から前記巻取カラーへ伝達される回転力が所要の巻取トルクとなるように前記回転力伝達機構を操作しながら、複数の帯状シートを前記複数の巻芯のまわりに一斉に巻取る帯状シート巻取装置において、
   前記フリクション巻軸は、請求項１〜請求項３のいずれか一に記載のフリクション巻軸であり、
   前記巻取モータは、巻芯着脱時に前記中心支持軸を、帯状シート巻取時の回転方向と逆の方向に、予め設定された逆転速度で回転駆動し、
   前記回転力伝達機構は、巻芯着脱時に前記中心支持軸から前記巻取カラーに、予め設定された逆転トルクに応じた回転力を伝達する帯状シート巻取装置。
5. 請求項４に記載の帯状シート巻取装置において、
   巻芯着脱時に、前記中心支持軸を予め設定した逆転速度で回転駆動するよう前記巻取モータに指令する逆転速度設定部と、
   巻芯着脱時に、帯状シート巻取時の回転方向と逆の方向に回転するよう前記巻取モータに回転方向の切替えを指令する回転方向切替部と、
   巻芯着脱時に、前記回転力伝達機構を操作する操作部に、前記中心支持軸から前記巻取カラーへ伝達する回転力が予め設定した逆転トルクとなるように該逆転トルクに応じた操作量を出力する逆転トルク設定部と、
   を備える帯状シート巻取装置。

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