JP2021042027A - シート巻取軸 - Google Patents

Abstract

【課題】巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンを基軸の軸方向にスライドさせる機構を備えることで精密な巻取張力の調整が実現できるシート巻取軸でありながら、細幅巻取製品の巻取に適したシート巻取軸を提供する。【解決手段】１つのエアフリクション単位ユニット５０は、巻取部３と、基軸２に固定したシリンダリング１３と、巻芯着脱ピストンと、回転トルク調節ピストン２４ａとを備え、巻取部３は、巻芯着脱ピストンのスライドにより巻芯１０の巻取部３への固定及び固定の解除を行うチャック機構と、巻芯着脱ピストンが当接する当接部７１と、回転トルク調節ピストン２４ａと対向する摩擦部２２とを備えており、巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストン２４ａのスライド方向が同一であり、当接部７１と摩擦部２２は、基軸２の外周面からの高さが異なっている。【選択図】図８

Description

本発明は、巻芯にシートを巻き取るためのシート巻取軸に関する。

細幅にスリットした紙やフィルム等のシートを巻き取るためにシート巻取軸が用いられており、例えばエアフリクション巻取軸と呼ばれる巻取軸が知られている。エアフリクション巻取軸は、基軸に複数の巻取部を外嵌し、これらを相対回転可能にし、基軸の回転を回転トルク調節部材を介して巻取部に伝える構造である。巻取部には巻芯(例えば紙管)が固定され、巻取部に固定された巻芯にスリットしたシートが巻き取られる。

この回転トルクを巻取部に伝える構造を備えず、基軸上に複数の巻芯を固定し、同一回転させてシートを巻き取ると、シートの厚みムラ等に起因して僅かに外径が大きくなった巻取製品に張力が集中し、各製品毎の巻取張力に大きな差異が生じ、巻取製品の巻き不良の原因になる。

これに対し、エアフリクション巻取軸は、シートの厚みムラ等に起因して生じる僅かに外径が異なる巻取製品に対しても同じ回転トルクを伝えることができ、僅かに外径の大きい巻取製品に張力が集中することを避けることができる。また、回転トルク調節部材に流入する空気圧を制御することで巻取製品の巻取径に応じた回転トルクを巻芯にかけることができ、結果として外径に応じた最適な巻取張力をシートに与えることができる。このシート巻取軸ではより精密に巻取張力が調整でき、巻芯同士の巻取張力差が少ないことが求められる。

そこで、本願発明者は特許文献１に記載のシート巻取軸を発明した。特許文献１に記載のシート巻取軸は、回転トルク調節ピストンが基軸の軸方向にスライドすることで、厳密な巻取張力の調整ができ、バラツキの少ない巻取張力でシートを巻き取ることができる。

特許第６２８６０９５号公報

特許文献１に記載のシート巻取軸は、巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンが基軸の軸と平行な異なる軸上で逆方向にスライドするものが例示されている。特許文献１の例のように巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンが逆方向にスライドする場合、シリンダリングの幅は巻芯着脱ピストンまたは回転トルク調節ピストン自身の長さ以上の幅が必要である。また、巻取部の異なる軸方向部位にそれぞれ巻芯着脱のための機構と、回転トルク調節のための摩擦部位を含む機構がシリンダリングを挟む形で必要で、更にベアリング幅も必要とするため、巻取部の幅を狭くする範囲には限度があった。巻取部の幅を狭くするには、特許文献１に記載されているような別の巻取部の隣接面を摩擦部にすることも考えられるが、大幅には狭くならない上に異物を挟んでしまう問題等もあり、さらなる改良が必要であった。

本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、回転トルク調節ピストンを基軸の軸方向にスライドさせる機構を備えることで精密な巻取張力の調整が実現できるシート巻取軸でありながら、細幅巻取製品の巻取に適したシート巻取軸を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のシート巻取軸は、巻芯にシートを巻き取るためのシート巻取軸であって、前記シート巻取軸は、基軸にエアフリクション単位ユニットが装着されたものであり、前記基軸は、圧縮流体を流通させる第１流体路及び第２流体路を有し、１つの前記エアフリクション単位ユニットは、前記基軸と相対回転可能な状態で前記基軸に外嵌させた巻取部と、前記基軸に固定した状態で前記基軸に外嵌させたシリンダリングと、前記シリンダリングに内蔵され、前記第１流体路から流入した圧縮流体によりスライドする巻芯着脱ピストンと、前記シリンダリングに内蔵され、前記第２流体路から流入した圧縮流体によりスライドする回転トルク調節ピストンとを備え、前記巻取部は、前記巻芯着脱ピストンのスライドにより前記巻芯の前記巻取部への固定及び固定の解除を行うチャック機構と、前記巻芯着脱ピストンが当接する当接部と、前記回転トルク調節ピストンと対向する摩擦部とを備えており、前記圧縮流体の流入による前記巻芯着脱ピストン及び前記回転トルク調節ピストンのスライド方向が同一であり、前記当接部と前記摩擦部は、前記基軸の外周面からの高さが異なっていることを特徴とする。

前記本発明のシート巻取軸によれば、当接部と摩擦部の２段構造を基軸の軸方向における同じ位置に実現することができる。このことにより、当接部及び摩擦部の基軸の軸方向における配置範囲を、最小限に抑えられるので、巻取部の幅を小さくでき、幅の小さいシートの巻き取りに適したものとなる。このとき、巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンの基軸の外周面からの高さは異なるとは限らない。すなわち、当接部と摩擦部に対応させて巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンを、基軸の外周面からの高さが異なるように、シリンダリング内に配置させてもよいが、巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンの基軸の外周面からの高さは同じにして、当接部と巻芯着脱ピストンの間、摩擦部と回転トルク調節ピストンの間にアダプターリンクを設けて、各ピストンを当接部及び摩擦部に対応させることもできる。

また、本発明は幅の狭いシートの巻き取りだけでなく、幅の広いシートの巻き取りにも適しており、巻取部の幅を狭くできることにより、複数の巻芯について、個々の巻芯をそれぞれ複数のカラーに跨って装着する場合に、個々の巻芯に対応するカラーの数の違いによって生じる各巻芯毎の巻取トルクの差を抑えることができ、各巻芯において生じる巻取状態のムラを抑えることができる。

前記本発明のシート巻取軸においては、１つの前記チャック機構を備えたことにより、１つの前記巻芯を着脱可能な前記巻取部を１つの巻取部とすると、前記シリンダリングの両側のうち、一方の側に先端が向いた前記巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンと、他方の側に先端が向いた前記巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンを内蔵することにより、１つの前記エアフリクション単位ユニットに２つの前記巻取部を備えることが好ましい。この構成によれば、より幅の狭い巻取部を備えるシート巻取軸を実現できる。

本発明の効果は前記のとおりであり、要約すれば、当接部と摩擦部の２段構造を実現することができ、エアフリクション単位ユニットの基軸の軸方向における配置範囲を最小限に抑えられ、巻芯を把持するカラーのピッチを狭くできるので、幅の狭いシートの巻き取りに適したものとなる。また、本発明は幅の広いシートの巻き取りにも適しており、カラーのピッチ幅を狭くできることにより、複数の巻芯について、個々の巻芯をそれぞれ複数のカラーに跨って装着する場合に、個々の巻芯に対応するカラーの数の違いによって生じる各巻芯毎の巻取トルクの差を抑えることができ、各巻芯において生じる巻取状態のムラを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るシート巻取軸を備えたスリッタの一例についての概略構成を示す模式図。 本発明の一実施形態に係るシート巻取軸の外観斜視図。 図２に示したシート巻取軸の正面図。 図３のＥＥ線における断面図であり、巻芯の固定状態を示す断面図。 図４の要部の拡大図。 本発明の一実施形態において、巻芯の固定解除状態を示すシート巻取軸の断面図。 図３のＦＦ線における断面図であり、巻取部に基軸の回転が伝わる状態を示す断面図。 図７の要部の拡大図。 （ａ）図は図３の部分拡大図であり、（ｂ）図は図８の回転トルク調節ピストン近傍の拡大図であり、（ｃ）図は図５の巻芯着脱ピストン近傍の拡大図。 本発明の一実施形態において、基軸に複数のカラーが設けられたシート巻取軸の平面図。 （ａ）図は図２のＡＡ線における断面図であり、（ｂ）図は図２のＢＢ線における断面図。 （ａ）図は図２のＣＣ線における断面図であり、（ｂ）図は図２のＤＤ線における断面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシート巻取軸を備えたスリッタの一例についての概略構成を示す模式図である。スリッタ４０には、広幅シート４１が巻回されたロール４２が装着されている。広幅シート４１は、繰り出されながらローラ４４等を経て、所定の細幅シート４３にスリットされ、シート巻取軸１に装着された紙管等の巻芯(図４の符号１０参照)に巻き取られる。

図２は、本発明の一実施形態に係るシート巻取軸１の外観斜視図である。図３は図２に示したシート巻取軸１の正面図であり、図２のａ矢視図である。図４はシート巻取軸１の内部構造を示す断面図であり、図３のＥＥ線における断面図である。図５は図４の要部の拡大図である。図２において、円柱状の基軸２にエアフリクション単位ユニット５０が装着されている。図２のエアフリクション単位ユニット５０は1つ分であり、１つのエアフリクション単位ユニット５０は、少なくとも１つの巻芯を脱着可能な最小限の独立した構造体である。

図２に示したように、エアフリクション単位ユニット５０は２つの巻取部３を有しており、図４に示したように、エアフリクション単位ユニット５０は２つの巻取部３が１つのシリンダリング１３を介して基軸２に外嵌されている。図４において、基軸２及び巻芯１０を除く部分は全てエアフリクション単位ユニット５０の構成部品である。一方、巻取部３はエアフリクション単位ユニット５０に含まれるが、巻取部３は下記のとおり基軸２と相対的に回転可能であり、基軸２と相対的に回転可能な部分が巻取部３である。

詳細は後に説明するが、図５に示したように、巻取部３はチャック機構９を有しており、チャック機構９により、巻芯１０の着脱を行うことができる。本実施形態では、１つのチャック機構９を備えたことにより、１つの巻芯１０を着脱可能な巻取部３を１つの巻取部という。前記のとおり、図２の例では、エアフリクション単位ユニット５０は２つの巻取部３を有しており、後に図１１を参照して説明するとおり、巻取部３は、２つのチャック機構９（符号９ａ及び符号９ｂ）を有している。

図４において、基軸２とシリンダリング１３は相対回転が不能で、基軸２と巻取部３は相対的に回転可能になっている。図４に示したように、シリンダリング１３は巻取部３に囲われている為、図２では直接見えない位置にある。巻取部３は円環状のカラー１１で外観を構成しており、カラー１１の周方向において、所定間隔で爪５が配置されている。カラー１１からは爪５が突出し、爪５による係合により巻取部３に巻芯(図４の符号１０参照)が固定される。巻芯にはスリットしたシート（図１の符号４３参照）が巻き取られる。説明の便宜のため、２つのカラー１１を符号１１ａと符号１１ｂとで区別している。

図２において、カラー１１ａとカラー１１ｂのそれぞれに別の巻芯（計２つ）が固定されていてもよく、カラー１１ａとカラー１１ｂの両方に跨るように１つの巻芯（計１つ）が固定されていてもよい。このことは、カラー１１が３つ以上であっても同様である。本実施形態の図４に示す例では、エアフリクション単位ユニット５０は２つの巻取部３を有しており、それぞれにカラー１１を有しており、１つのエアフリクション単位ユニット５０の２つの巻取部３に別の２つの巻芯１０を装着した例を図示している。図２では、図示の便宜のため、１本の基軸２に１つのエアフリクション単位ユニット５０が外嵌されたものを示しているが、１本の基軸２に複数のエアフリクション単位ユニット５０を直列的に取り付けてもよい。

図３では、後の説明の便宜のため、巻取部３の内部に配置された巻芯着脱ピストン１５及び回転トルク調節ピストン２４を図示している。巻芯着脱ピストン１５ａ及び回転トルク調節ピストン２４ａは、先端が図２のカラー１１ｂからカラー１１ａに向かう方向に向いて配置されており、これとは逆に巻芯着脱ピストン１５ｂ及び回転トルク調節ピストン２４ｂは、先端が図２のカラー１１ａからカラー１１ｂに向かう方向に向いて配置されている。図５及び図８で示す当接部７１と摩擦部２２は、基軸２の外周面からの高さが異なった２段構造になっており、対応する巻芯着脱ピストン１５ａ及び回転トルク調節ピストン２４ａも基軸２の外周面からの高さが異なっている。巻芯着脱ピストン１５ｂと回転トルク調節ピストン２４ｂとの関係についても同様である。

以下、シート巻取軸１について具体的に説明する。図４において、円柱状の基軸２に巻取部３がベアリング４を介して外嵌されている。エアフリクション単位ユニット５０は、両端の側板３９と側板３９間に配置された円環状のカラー１１とで外観の要部を構成している。カラー１１ａから突出した爪５による係合により巻取部３に巻芯１０が固定される。

以下、図５を参照しながらシート巻取軸１の構造について具体的に説明する。チャック機構９は、巻取部３への巻芯１０の固定及び固定解除を行うものであり、爪５、爪５が一体になったチャックチップ６、スライドリング７及び付勢手段であるスプリング８を備えている。チャック機構９の主要部はカラー１１ａの内側（開口１２内）に埋設されている。図４に示したように、基軸２の上下に巻芯着脱ピストン１５ａが配置されており、チャック機構９は、巻取部３の周方向において所定間隔をあけて配置されている。

図５において、スプリング８は、トルク伝達リング２０に形成された孔２１とスライドリング７との間に収納されている。スライドリング７には、チャックチップ６が磁力により固定されている。トルク伝達リング２０は環状であり、内周面がベアリング４の外輪側に固定され、一端が側板３９に固定されている。これらの構成によれば、トルク伝達リング２０がベアリング４の外輪と一体に回転すると、これと一体に側板３９、カラー１１及びチャック機構９が回転する。

図５において、基軸２の外周を囲むように、環状のシリンダリング１３がシールリング１４を介して基軸２に固定されている。詳細は後に説明する通り、巻芯着脱ピストン１５ａが当接部７１を当接する往復運動により、チャック機構９が作動し、爪５が開口１２の内部に退避した状態と、爪５が開口１２から突出した状態とに切り換えることができ、巻芯１０の固定及び固定解除を行うことができる。

以下、図４〜６を参照しながら、巻芯１０の固定及び固定解除について説明する。図４及び図５に示したシート巻取軸１の内部部品の配置は、巻芯１０を固定するときの状態を示している。図５において、スプリング８の伸長により、スライドリング７は巻芯着脱ピストン１５ａ側に移動している。前記の通り、チャックチップ６とスライドリング７は、傾斜面同士が磁力で当接しており、スライドリング７が巻芯着脱ピストン１５ａ側へ移動したことにより、チャックチップ６が持ち上がり、チャックチップ６と一体の爪５がカラー１１の外周面から突出している。したがって、巻取部３に装着した巻芯１０の内周面に爪５が係合し、巻取部３に巻芯１０が固定される。この状態では、巻取部３の回転と一体に巻芯１０が回転するので、巻芯１０にシートを巻回することができる。

図４において、基軸２には圧縮流体を流通させる第１流体路３０が形成されており、第１流体路３０の途中に接続孔３１が分岐している。図５において、シリンダリング１３には、巻芯着脱ピストン１５ａを収納する第１シリンダ室１８が形成されている。第１シリンダ室１８は巻芯着脱ピストン１５ａにより、ボトム側空間１６とロッド側空間１７とに区画される。また、シリンダリング１３には、流体給排路１９が形成されている。流体給排路１９は、一端が基軸２側に開口しており、他端はボトム側空間１６と繋がっている。

図５の状態では、第１流体路３０と流体給排路１９とが接続孔３１を介して繋がっている。この状態で、第１流体路３０に空気等の圧縮流体を流通させると、圧縮流体は接続孔３１を経て流体給排路１９に流入し、続いてボトム側空間１６に流入する。このことにより、巻芯着脱ピストン１５ａは第１シリンダ室１８内を前進し、巻芯着脱ピストン１５ａの先端が当接部７１を当接する。

図６は、巻芯１０の固定解除状態を示すシート巻取軸１の断面図である。本図は、図４及び図５の状態から第１流体路３０に空気等の圧縮流体を流通させた状態を示している。前記のとおり、第１流体路３０に圧縮流体を流通させると、巻芯着脱ピストン１５ａの先端が当接部７１に当接する。この当接状態において、圧縮流体の流通が継続していると、巻芯着脱ピストン１５ａがスプリング８の反発力に抗して前進し、スライドリング７が巻芯着脱ピストン１５ａの反対側へ移動する。図６は巻芯着脱ピストン１５ａが前進し切った状態を示している。

図６において、チャックチップ６とスライドリング７は、前記の通り傾斜面同士が磁力で当接しており、スライドリング７が巻芯着脱ピストン１５ａの反対側へ移動したことにより、チャックチップ６が沈降し、チャックチップ６と一体の爪５が開口１２内に退避する。この状態では、爪５と巻芯１０の内周面との係合が解除されるので、巻芯１０を巻取部３から取り外すことができる。

図４〜図６に示した構造は、巻芯１０の固定の解除をするときに第１流体路３０に圧縮流体を流通させ、巻芯着脱ピストン１５ａで当接部７１を押圧する構造であるが、本発明では、巻芯１０の固定及び固定解除のうち少なくとも一方に圧縮流体が利用されていればよい。本発明では巻芯１０を固定する場合に巻芯着脱ピストン１５が当接部７１を押圧する構造も採り得るが、シートを巻き取るときに巻芯着脱ピストン１５ａがスライドリング７を押圧していると、巻き取りを行っている最中に圧縮流体の供給が何らかの理由で停止することがあった場合にシートの巻芯が巻取部からずれてしまうおそれがある。そのため、図４〜図６で示すように、巻芯１０の固定の解除をするときに巻芯着脱ピストン１５ａが当接部７１を押圧する構造である方が好ましい。

また、シートを巻き取っているときに、巻芯着脱ピストン１５ａとスライドリング７が接触すると巻取張力のバラツキにつながる可能性があるため、シートを巻き取る直前に第１流体路３０内を真空吸引して減圧状態とし、巻芯着脱ピストン１５ａと当接部７１を完全に離隔させることがより好ましい。

なお、本発明のチャック機構は、圧縮流体を利用してスライドリング７を移動させることで、チャックチップ６の上げ下げができればよく、図４〜図６の例では、傾斜面を利用しているが、これに限るものではない。例えば、チャックチップ６とスライドリング７を連結ロッド等で連結してチャックチップ６を上げ下げしてもよい。また、傾斜面を利用する場合でも、図４〜図６の例では傾斜面同士を磁力で当接させているが、ゴムリングやコイルバネ等の付勢手段を用いてチャックチップ６を押さえることで当接させてもよい。

以上、巻芯１０の固定及び固定解除について説明したが、シート巻取軸１で巻芯１０にシートを巻き取るときは、基軸２の回転を巻取部３に伝達させて巻き取るために、その機構が必要となる。シート巻取軸１においては、基軸２の回転を巻取部３に伝達する上で、摩擦を利用し、その摩擦状態を制御することで巻取張力を調節する。例えば、低い巻取張力でシートを巻き取るときは、その摩擦状態を弱めることになる。他方、巻取張力が不要なとき、具体的には巻取部３に巻芯１０を装着するときや巻取部３から巻芯１０を取り外すとき等は、摩擦が働いていない状態にし、基軸２と巻取部３とが相対的に回転可能な状態にしてもよい。

以下、図７及び図８を参照しながら、基軸２の回転を巻取部３に伝える機構について説明する。図７は図３のＦＦ線における断面図であり、図８は図７の要部の拡大図である。図７において、基軸２の外周を囲むように、環状のシリンダリング１３がシールリング１４を介して基軸２に固定されている。シリンダリング１３は、図４及び図５におけるシリンダリング１３と同一物であるが、図７に示したシリンダリング１３の断面構造は、図４及び図５に示したシリンダリング１３の断面構造とは異なっている。

詳細は後に説明するとおり、回転トルク調節ピストン２４ａの押圧力を変化させることにより、回転トルクを調節する。巻取部３の回転速度は巻取材料の速度と巻取径で決まり随時変化するが、基軸２及び基軸２と一体なって回転するシリンダリング１３は巻取部３より常に早い回転速度で回転させており、回転トルク調整ピストン２４ａとトルク伝達リング２０は回転速度差分だけ常に摩擦部２２で摩擦している。

図８において、トルク伝達リング２０は、図５におけるトルク伝達リング２０と同一物であるが、図８に示したシリンダリング１３の断面構造は、図５に示したシリンダリング１３の断面構造とは異なっている。前記の通りトルク伝達リング２０は巻取部３を構成する部材であり、回転トルク調節ピストン２４ａと対向しており、回転トルク調節ピストン２４ａの先端と対向する摩擦部２２を備えている。図８では摩擦部２２は、基軸２の直径方向の断面と平行な平面をなしている。回転トルク調節ピストン２４ａの先端と摩擦部２２が共に平面をなし、これらの平面同士が対向していることで、回転トルク調節ピストン２４ａの先端と摩擦部２２が当接したときに、均一かつ安定した接触が可能になる。

本発明においては、回転トルク調節ピストン２４ａの先端と摩擦部２２の面同士が対向していればよく、摩擦部２２が直径方向の断面と平行である構成に限らないが、回転トルク調節ピストン２４ａがシリンダリング１３内で回転した場合でも安定して摩擦部２２に接触することと、多少の摩耗が生じても平行が保たれることの観点では、摩擦部２２が直径方向の断面と平行であることが好ましい。

回転トルク調節ピストン２４ａや摩擦部２２の材質は適宜選択されるものであるが、後述の通り、シートの巻き取りを行っているときは、その間ほぼ摩擦が発生しているため、摩耗が生じにくい材質であることが好ましく、回転トルク調節ピストン２４ａ又は摩擦部２２のいずれか一方は、グラファイトや摩擦材に適した合成樹脂等の複合材から選択し、他方を金属で形成することが好ましい。また、摩擦部２２が摩耗すると平面に溝が形成される観点では、摩擦部２２を金属で形成し、一層摩耗しにくくすることがより好ましい。

図８において、基軸２が回転すると、基軸２に固定されているシリンダリング１３も一体に回転する。他方、基軸２はベアリング４の内輪に固定されており、トルク伝達リング２０はベアリング４の外輪に固定されており、トルク伝達リング２０を含む巻取部３と基軸２とは独立して相対的に回転可能になっている。

図８の状態は、回転トルク調節ピストン２４ａの先端が摩擦部２２を押圧している状態であるが、回転トルク調節ピストン２４ａに摩擦部２２を押圧する力がほとんど働いていない状態ならば、基軸２の回転は巻取部３にほとんど伝わらないため、基軸２の回転を巻取部３に伝えないときに、回転トルク調節ピストン２４ａの先端と摩擦部２２の間は必ずしも離隔させることは必要ない。

以下、巻取部３に基軸２の回転を伝える状態について具体的に説明する。図７において、基軸２には圧縮流体を流通させる第２流体路３２が形成されており、第２流体路３２の途中に接続流路３３が分岐している。図８において、シリンダリング１３には、回転トルク調節ピストン２４ａを収納する第２シリンダ室２５が形成されている。第２シリンダ室２５は回転トルク調節ピストン２４ａにより、ボトム側空間２６とロッド側空間２７とに区画される。また、シリンダリング１３には、流体給排路２８が形成されている。流体給排路２８は、一端が基軸２側に開口しており、他端はボトム側空間２６と繋がっている。

この状態で、第２流体路３２（図７参照）に空気等の圧縮流体を流通させると、圧縮流体は接続流路３３を経て流体給排路２８に流入し、続いてボトム側空間２６に流入する。このことにより、回転トルク調節ピストン２４ａの先端が摩擦部２２を押圧する。本実施形態において、基軸２の軸方向とは、基軸２の軸と完全に平行な方向だけでなく、略平行な方向も含んでいる。

回転トルク調節ピストン２４ａの先端が摩擦部２２を押圧したことにより、回転トルク調節ピストン２４ａを介してシリンダリング１３とトルク伝達リング２０とが接続される。この状態で、基軸２及びこれと一体のシリンダリング１３が回転すると、回転トルク調節ピストン２４ａと摩擦部２２との間で摩擦が生じているので、巻取部３が回転する。この場合、巻取部３に固定した巻芯１０も回転するので、巻芯１０にシートが巻き取られる。

回転トルク調節ピストン２４ａが摩擦部２２を押圧する力を制御することによって、回転トルク調節ピストン２４ａと摩擦部２２との間で生じる摩擦力が制御されることになり、その結果、巻き取りに係る回転トルクが制御され、巻取張力が調整されることになる。一般に、巻芯１０にシートを巻き取るときの巻取張力は、巻き取られたシートの巻取径の大きさに応じて変更することが適切であり、巻き取りにおける回転トルクをシートの巻取張力と巻取径に対応して制御する。

図８において、回転トルクを高めるには、基軸２内の第２流体路３２（図７参照）に圧縮流体を流入させて圧力を増やし、回転トルク調節ピストン２４ａが摩擦部２２を押圧する力を高め、回転トルク調節ピストン２４ａと摩擦部２２との間で発生する摩擦力を高める。逆に回転トルクを弱めるには、圧縮流体圧力を制御し、回転トルク調節ピストン２４ａが摩擦部２２を押圧する力を弱め、回転トルク調節ピストン２４ａと摩擦部２２との間で発生する摩擦力を弱める。すなわち、図８における回転トルクの制御は、回転トルク調節ピストン２４ａと摩擦部２２との間の摩擦力の制御によるものであることに加え、巻き取りが行われている間は摩擦が制御されるものであることから、回転トルクを精密に制御するには、摩擦のムラが発生しにくいことが肝要である。

本実施形態においては、回転トルク調節ピストン２４ａは基軸２の軸方向に摩擦部２２を押圧するので、回転トルク調節ピストン２４ａの先端と摩擦部２２の接触状態が安定しやすく、摩擦が安定するため、巻取張力を精密に調整することができる。その上、同じシート巻取軸１で複数の巻芯１０を装着してシートを巻き取る場合でも、巻芯１０間の巻取張力差が少なくなり、複数の巻芯１０に均一にシートを巻き取れる。

ここで、前記のとおり、本発明のシート巻取軸１は当接部７１と摩擦部２２の、基軸２の外周面からの高さが異なっている。本実施形態においては当接部７１及び摩擦部２２に対応する巻芯着脱ピストン１５ａ及び回転トルク調節ピストン２４ａも基軸の外周面からの高さが異なっており、この点について図９を参照しながら説明する。

図９（ａ）〜図９（ｃ）は、図３の部分拡大図であり、図９（ｂ）は図８の回転トルク調節ピストン２４ａ近傍の拡大図であり、図９（ｃ）は図５の巻芯着脱ピストン１５a近傍の拡大図である。図９（ｂ）と図９（ｃ）とでは、シリンダリング１３の形状は異なっているが同一物である。以下、図２のカラー１１ａ側における巻芯着脱ピストン１５aと回転トルク調節ピストン２４ａとの関係について説明するが、図２のカラー１１ｂ側における巻芯着脱ピストン１５ｂと回転トルク調節ピストン２４ｂとの関係についても同様である。なお、巻芯着脱ピストン１５a及び回転トルク調節ピストン２４ａの圧縮流体の流入によるスライド方向は同一である。

図９（ｂ）と図９（ｃ）は、基軸２の外周面の高さ方向の位置を合わせて図示している。図９（ｂ）において、回転トルク調節ピストン２４ａの中心軸は基軸２の外周面から高さｈ１の位置にあり、図９（ｃ）において、巻芯着脱ピストン１５aの中心軸は基軸２の外周面から高さｈ１よりも高い高さｈ２の位置にある。

すなわち、本発明のシート巻取軸１は当接部７１と摩擦部２２の基軸２の外周面からの高さが異なっているため、それに対応する巻芯着脱ピストン１５aと回転トルク調節ピストン２４ａの高さも異なり２段構造を実現することができる。このような２段構造によれば、当接部７１及び摩擦部２２の基軸２の軸方向における配置範囲を、最小限に抑えられ、巻芯を把持するカラーのピッチを狭くできるので、幅の狭いシートの巻き取りに適したものとなる。

２段構造は、少なくとも当接部７１及び摩擦部２２が２段構造になっていればよく、巻芯着脱ピストン１５a及び回転トルク調節ピストン２４ａは２段構造でなくてもよい。巻芯着脱ピストン１５a及び回転トルク調節ピストン２４ａの基軸２の外周面からの高さが同じであっても、当接部７１と巻芯着脱ピストン１５aの間、摩擦部２２と回転トルク調節ピストン２４ａとの間にアダプターリンクを設けて、各ピストンを当接部７１及び摩擦部２２に対応させることができる。

カラー１１の幅に制限はないが、特に２０〜５０ｍｍの細幅であることが好ましい。例えば図４のように１つのカラー１１に対して１つの巻芯１０を対応させた場合、巻き取るシートの幅をカラー１１の幅に応じて細幅にすることが可能である。

カラー１１の幅を狭くできることは、幅の狭いシートの巻き取りだけでなく、幅の広いシートの巻き取りにも適している。この点について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、基軸２に複数のカラー１１が２４ｍｍピッチで設けられたシート巻取軸１の平面図を示している。本図では、巻芯１０ａ及び巻芯１０ｂは同一の大きさの幅広（例えば１３２ｍｍ）の巻き芯であり、巻芯１０ａには６つのカラー１１が対応し、巻芯１０ｂには５つのカラー１１が対応している。

以下、巻き芯幅１３２ｍｍの場合で説明し、幅１３２ｍｍ当たり１３２Ｔのトルクが適切な場合で説明する。カラーピッチが２４ｍｍの場合はカラー１１の１つ当たりのトルクを２４Ｔとすると、巻芯１０の位置により巻芯１０ａ側については１４４Ｔ（２４Ｔ×６）、巻芯１０ｂ側については１２０Ｔ（２４Ｔ×５）となり、トルクの差は適切値から＋９．１％、−９．１％となる。一方、カラー１１が幅広でカラーピッチが５０ｍｍの場合、巻芯１０ａに対応するカラー１１が３つで、巻芯１０ｂに対応するカラー１１が２つとなり、１つのカラー１１が分担するトルクを５０Ｔとすると、巻芯１０ａ側については１５０Ｔ（５０Ｔ×３）、巻芯１０ｂ側については１００Ｔ（５０Ｔ×２）となり、トルクの差は適切値から＋１３．６％、−２４．２％となり、カラーピッチが２４ｍｍの場合よりも大きくなる。

すなわち、カラー１１の幅を狭くできることにより、複数の巻芯１０について、個々の巻芯１０をそれぞれ複数のカラー１１に跨って装着する場合に、個々の巻芯に対応するカラー１１の数の違いによって生じる各巻芯１０毎の巻取トルクの差を抑えることができ、各巻芯１０において生じる巻取状態のムラを抑えることができる。

以上、本実施形態の基本構造について説明したが、前記のとおり、本実施形態に係るシート巻取軸１は、図２において１つのエアフリクション単位ユニット５０に２つのカラー１１を有しており、２つの巻芯を装着することができる。図４における２つの巻取部３は、１つのシリンダリング１３で動作できるものである。

図１１は巻取部３の周方向における異なる部位の断面図であり、図１１（ａ）は図２のＡＡ線における断面図であり、図１１（ｂ）は図２のＢＢ線における断面図である。図１１において、説明の便宜のため、２つのチャック機構９を符号９ａと符号９ｂとで区別し、２つの巻芯着脱ピストン１５を符号１５ａと符号１５ｂとで区別し、２つの巻芯１０を符号１０ａと符号１０ｂとで区別し、２つのカラー１１を符号１１ａと符号１１ｂとで区別している。

図１１（ａ）と図１１（ｂ）とにおいて、シリンダリング１３は同一物であり、１つのシリンダリング１３について、基軸２の周方向の異なる位置に、巻芯着脱ピストン１５ａと巻芯着脱ピストン１５ｂとがロッド３４の向きが反対になるように配置されている。より具体的には、シリンダリング１３の両側のうち、一方の側に巻芯着脱ピストン１５ａの先端が向いており、他方の側に巻芯着脱ピストン１５ｂの先端が向いている。この構成において、図１１（ａ）においては、カラー１１ａの下部に配置されたチャック機構９ａでカラー１１ａに巻芯１０ａが固定されており、図１１（ｂ）においては、カラー１１ｂの下部に配置されたチャック機構９ｂでカラー１１ｂに巻芯１０ｂが固定されている。

図１２についても巻取部３は周方向における異なる部位の断面図であり、図１２（ａ）は図２のＣＣ線における断面図であり、図１２（ｂ）は図２のＤＤ線における断面図である。図１２において、説明の便宜のため、２つの回転トルク調節ピストン２４を符号２４ａと符号２４ｂとで区別し、図１１と同様に、２つの巻芯１０を符号１０ａと符号１０ｂとで区別し、２つのカラー１１を符号１１ａと符号１１ｂとで区別している。

図１２（ａ）と図１２（ｂ）とにおいて、シリンダリング１３は同一物であり、１つのシリンダリング１３について、基軸２の周方向の異なる位置に、回転トルク調節ピストン２４ａと回転トルク調節ピストン２４ｂとがロッド３５の向きが反対になるように配置されている。より具体的には、シリンダリング１３の両側のうち、一方の側に回転トルク調節ピストン２４ａの先端が向いており、他方の側に回転トルク調節ピストン２４ｂの先端が向いている。

図１２では、回転トルク調節ピストン２４ａと回転トルク調節ピストン２４ｂとが基軸２の周方向の異なる位置に配置されているが、両ピストン２４ａ、２４ｂの長さを短くして、両ピストン２４ａ、２４ｂの中心軸が同一直線上にあるように配置してもよい。この場合、両ピストン２４ａ、２４ｂについて、第２シリンダ室２５を軸方向に貫通させ共有してもよいし、ぞれぞれ独立した第２シリンダ室２５を設けてもよい。

図１１及び図１２の構成によれば、着脱ピストン１５ａ、１５ｂ及び回転トルク調節ピストンを２４ａ、２４ｂを１つのシリンダリング１３に内蔵することにより、１つのシリンダリング１３で、それぞれチャック機構９ａ、９ｂを有する２つの巻取部３を備えることができ、簡単な構造で２つの巻取部を備えるシート巻取軸を実現できる。

以下、シリンダリング１３の回り止め機構について説明する。図８において、シリンダリング１３はシールリング１４を介して基軸２に固定されているが、固定をより確実にするには、シリンダリング１３と基軸２とを機械的な回り止め機構で結合することが好ましい。このため、図８では、基軸２の表面に、回転防止ピン３６を差し込む差込溝３７を備え、回転防止ピン３６の突出部がシリンダリング１３に形成された差込溝３８に係合するようにして、シリンダリング１３の基軸２に対する回転を規制している。

回転防止ピン３６の素材、形状は適宜設計すればよく、構造の簡素化、組み立ての容易さを考慮すると、ドライバーなどの工具を用いることなく、電気配線等も必要としない単体で取り付けられるものが好ましい。本実施形態のように構成部品を軸上で順に組み立てる構造の場合には、例えば図８の右側巻取部３、シリンダリング１３、回転防止ピン３６、左側巻取部３の順で基軸２に挿入組立てすることでＬ字型の回転防止ピン３６を差込溝３７、３８に係合させることができる。

回り止め機構の構造は、前記のようなピン構造に限るものではなく、キー、球、カラー等の任意の構造を採用できるが、細幅シートを巻き取るためには、細幅機構を阻害しないよう小さな構造が好ましい。また、できるだけ簡素な構造が好ましい。基軸２に巻取機構を数多く装着する場合には、回り止め機構の装着に要する手間やコストを抑えることが望まれるからである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらは一例であり、適宜変更したものであってもよい。例えば、巻芯着脱ピストン１５及び回転トルク調節ピストン２４の個数については適宜設定すればよい。

１ シート巻取軸
２ 基軸
３ 巻取部
５ 爪
６ チャックチップ
７ スライドリング
８ スプリング
９ チャック機構
１０ 巻芯
１１ カラー
１３ シリンダリング
１５，１５ａ，１５ｂ 巻芯着脱ピストン
２０ トルク伝達リング
２２ 摩擦部
２４，２４ａ，２４ｂ 回転トルク調節ピストン
３０ 第１流体路
３２ 第２流体路
５０ エアフリクション単位ユニット
７１ 当接部

Claims (2)

1. 巻芯にシートを巻き取るためのシート巻取軸であって、
   前記シート巻取軸は、基軸にエアフリクション単位ユニットが装着されたものであり、
   前記基軸は、圧縮流体を流通させる第１流体路及び第２流体路を有し、
   １つの前記エアフリクション単位ユニットは、
   前記基軸と相対回転可能な状態で前記基軸に外嵌させた巻取部と、
   前記基軸に固定した状態で前記基軸に外嵌させたシリンダリングと、
   前記シリンダリングに内蔵され、前記第１流体路から流入した圧縮流体によりスライドする巻芯着脱ピストンと、
   前記シリンダリングに内蔵され、前記第２流体路から流入した圧縮流体によりスライドする回転トルク調節ピストンとを備え、
   前記巻取部は、
   前記巻芯着脱ピストンのスライドにより前記巻芯の前記巻取部への固定及び固定の解除を行うチャック機構と、
   前記巻芯着脱ピストンが当接する当接部と、
   前記回転トルク調節ピストンと対向する摩擦部とを備えており、
   前記圧縮流体の流入による前記巻芯着脱ピストン及び前記回転トルク調節ピストンのスライド方向が同一であり、
   前記当接部と前記摩擦部は、前記基軸の外周面からの高さが異なっていることを特徴とするシート巻取軸。
2. １つの前記チャック機構を備えたことにより、１つの前記巻芯を着脱可能な前記巻取部を１つの巻取部とすると、前記シリンダリングの両側のうち、一方の側に先端が向いた前記巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンと、他方の側に先端が向いた前記巻芯着脱ピストン及び回転トルク調節ピストンを内蔵することにより、１つの前記エアフリクション単位ユニットに２つの前記巻取部を備える請求項１に記載のシート巻取軸。

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