JP2560543Y2

JP2560543Y2 - 巻取り装置

Info

Publication number: JP2560543Y2
Application number: JP1990113107U
Authority: JP
Inventors: 隆一脇田
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2005-10-30
Also published as: JPH0470847U; KR920007908A

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、プラスチックフィルム等の薄膜物を巻取
る装置に係り、特に巻取りフィルム張力制御の精度を向
上させる巻取り装置の改良に関する。

［従来の技術］フィルム巻取り装置における張力制御の精度はフィル
ムの巻姿、巻硬度、内部応力等のいわゆる巻取性能を左
右する大きな要因であり、巻取りモータの制御面から各
種の改善がなされている。

しかしながら、いかに高精度の制御を行っても機械損
失の大きな巻取り装置では総合制御性は低下してしま
い、巻取り性能が阻害される。

この場合、巻取りモータの負荷Ｑ（KW）は、但し、F;フィルムの張力（kg） V;フィルムの速度（m/min） Z;機械損失（KW）となり、Ｚの比率が高い程、また不安定な程正確なＦの
制御はできない。

また、最近の傾向として、薄フィルム化の為の低張力
化、巻軸用コンタクトロールを効かせての弱張力巻取り
化等、低張力制御の必要性が高まっており、例えば厚さ
２〜３μのフィルムで0.5〜1kg/m以下の場合もある。

この低張力領域での張力制御を行う場合には、従来の
巻軸チャック構造は機械損失（メカロスと称する）比率
が高く、制御精度や張力変動において問題が生ずる。

一般に従来の巻軸チャック構造では両側スライド式の
場合は第５図に示すような構造が取られていた。

すなわち、第５図において、参照符号10はフィルム12
を巻取るボビンを示し、このボビン10の両端には一対の
テーパ穴14a,14bが穿設され、さらに前記ボビン10の両
側には前記テーパ穴14a,14bにそれぞれ嵌合すべく先端
に押しコップ16a,16bを備えた支軸軸18a,18bが配設され
ている。

これら一対の支持軸18a,18bは前記ボビン10の回転軸
心上に対向配置され、一方の支持軸18bはスリーブ20に
軸方向摺動可能に支持され、この軸18bの一端は空圧シ
リンダ22のロッド24に接続されると共に、その他端には
押しコップ16bが回転自在に支承されている。

さらに、他方の支持軸18aは前述した一方の支持軸18b
と同様にその一端に押しコップ16aが固定されると共
に、その他端には押しコップ16aを軸方向に移動させる
空圧シリンダ26のロッド28が軸受30を介して接続されて
いる。

そして、フレーム32に固定されたハウジング34にはス
リーブ36が軸受38a,38bを介して回転自在に支承され、
このスリーブ36に前記支持軸18aがキー40を介して係合
し軸方向に摺動可能に支持されている。

さらに、前記スリーブ36の一端にはタイミングプーリ
42が固定されており、このタイミングプーリ42を介して
後述する駆動手段によりスリーブ36が回転駆動される。

すなわち、この駆動手段は、モータ44の出力軸に固定
されたタイミングプーリ46と、中間軸48の両端に固定さ
れた大小のタイミングプーリ50a,50bと、これらのプー
リ46,50a,50bおよび前記スリーブ36に固定されたプーリ
42にそれぞれ係止して前記スリーブ36に減速回転を伝達
するタイミングベルト52a,52bとで構成される。

この場合、前記支持軸18aの一端に接続されたピスト
ンロッド28は軸受30を介して回転自在に支持されると共
に、他端に設けられた押しコップ16aはキー54を介して
固定されている。

このように構成することにより、ボビン10の両側に配
設された移動手段である空圧シリンダ22,26を作動させ
て支軸軸18a,18bを前進移動させ、各支持軸18a,18b先端
の押しコップ16a,16bを前記ボビンのテーパ穴14a,14bに
押圧嵌合させる。

次に、モータ44を起動するとスリーブ36が回転し同時
に支持軸18aも回転駆動される。

従って、この支持軸18aの回転により押しコップ16aが
回転し、これにより前記ボビン10が回転駆動されフィル
ム12が巻取られる。

［考案が解決しようとする課題］このように、チャック部の機能としてはボビン10を支
え且つフィルムを巻取る為のトルクを伝達するほか、空
ボビン、満巻ボビンの着脱のため押しコップ16a,16bの
前進後退移動が必要である。

この押しコップ16a,16bの支持軸はボビン両端のうち
片側及び両側スライド式のものがあるが、操作面からは
両側式の方が優れており、大型機やボビンの着脱を自動
化する場合には両側スライド式を採用することが多い。

両側スライド式を採用する場合の構造上の問題点とし
て駆動側ではトルクを伝達し且つ押しコップ16a,16bを
移動させるため二重構造となり、また回転荷重を支える
軸受に対して荷重点から遠くなる（オーバハング）等回
転抵抗が増大してしまうことである。

一方、押しコップの片側および両側スライド式には関
係なくボビン10を支える為のスラスト力を必要とし、こ
の力が大きい程軸受部にはスラスト荷重の作用による回
転抵抗も発生する。

このスラスト力の値は押しコップとボビンの嵌合形状
とボビンの重量およびテーパ嵌合部の摩擦力によって決
定されるもので、同一摩擦力においては嵌合テーパ角が
大でボビン重量が大である程これを保持する為のスラス
ト荷重が必要となる。

また、押しコップの嵌合テーパ角が０°（平行）であ
れば、通常巻き取り時にスラスト荷重は不要となるが、
ボビンと押しコップの空隙による振動、偏心などの問題
が生ずる。テーパ角を微小に付ける方法もあるが、挿入
後の締り効果で離脱時に抜けなくなり着脱性が損なわれ
ることとなる。

また、チャック部がストレートのもので、挿入後内部
が開き締めとなり、離脱時に縮めてから抜く機能を持つ
チャックロック装置も有るが、同心性、耐荷重能力、構
造スペース等での制約が多く、採用できる条件が限定さ
れる等、従来のチャック部には多くの難点を有してい
た。

そこで、本考案の目的は、ボビンの着脱性を損なうこ
となく、低機械損失の巻取り駆動により、低張力で高精
度な張力制御を行うことができる巻取り装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］前記の目的を達成するため、本考案に係る巻取り装置
は、同一軸線上でそれぞれ進退移動可能に配設された一
対の支持軸（64,18b）と、前記一対の支持軸（64,18b）
の端部にそれぞれ回転自在に装着された一対の押しコッ
プ（68,16b）と、前記一対の押しコップ（68,16b）によ
り両端を押圧支持されるボビン（10）とからなり、前記
ボビン（10）を回転させ、フィルム（12）を巻取るよう
構成した巻取り装置において、前記支持軸（64）を軸方向に進退移動させる移動手段
（26）を設け、前記支持軸（64）の一端は、中間支持部（85）に摺動可
能に組込まれた中間軸（84）の一端に支持アーム（86）
を介して連結して保持され、前記支持軸（64）の他端には、回転伝達部（72）または
タイミングプーリが設けられた前記押しコップ（68）が
回転自在に装着され、前記押しコップ（68）を回転駆動する前記回転伝達部
（72）は、前記中間軸（48）の他端に取付けられた回転
伝達部（88）と伝達機構（96b）またはタイミングベル
トを介して連結している駆動手段により構成することを
特徴とする。

この場合、前記移動手段は、一方の押しコップ（68）
を回転自在に支持する支持軸（64）に対してこれを移動
操作する第１の流体圧シリンダ（26）と、この第１の流
体圧シリンダ（26）を作動する第１の流体圧供給回路
と、この第１の流体圧供給回路に設けられた電磁切換弁
（100）と、この電磁切換弁（100）の供給側に接続され
た高圧設定の圧力調整弁（102）とで構成すると共に、
反回転駆動側の他方の押しコップ（16b）に対してこれ
を移動操作する第２の流体圧シリンダ（24）と、この第
２の流体圧シリンダ（24）を作動する第２の流体圧供給
回路と、この第２の流体圧供給回路に設けられた第１、
第２の電磁切換弁（96,98）と、この第１の電磁切換弁
（96）の供給側に接続された高圧設定の圧力調整弁（10
4）と、第２の電磁切換弁（98）の供給側に接続された
低圧設定の圧力調整弁（106）とで構成し、前記第２の
電磁切換弁（98）の供給側に第１の電磁切換弁（96）を
接続し、前記他方の第２の流体圧シリンダ（24）は押し
コップ（16b）の進退移動時には高圧で操作し、ボビン
（10）の回転駆動時には低圧で操作するように構成する
ことができる。

［作用］本考案に係る巻取り装置によれば、同一軸線上でそれ
ぞれ進退移動可能に配設された一対の支持軸と、前記一
対の支持軸の端部にそれぞれ回転自在に装着された一対
の押しコップと、前記一対の押しコップにより両端を押
圧支持されるボビンとからなり、前記ボビンを回転さ
せ、フィルムを巻取るよう構成した巻取り装置におい
て、前記支持軸を軸方向に進退移動させる移動手段を設
け、前記支持軸の一端は、中間支持部に摺動可能に組込
まれた中間軸の一端に支持アームを介して連結して保持
され、前記支持軸の他端には、回転伝達部またはタイミ
ングプーリが設けられた前記押しコップが回転自在に装
着され、前記押しコップを回転駆動する前記回転伝達部
は、前記中間軸の他端に取付けられた回転伝達部と伝達
機構またはタイミングベルトを介して連結している駆動
手段により構成することにより、ボビンの着脱性を損な
うことなく、低機械損失の巻取り駆動により、低張力で
高精度な張力制御を行うことができ、しかも支持軸等の
構造も単純化でき、使用される軸受も機械損失の少ない
軸受を使用することができる。

［実施例］次に、本考案に係る巻取り装置の実施例につき添付図
面を参照しながら以下詳細に説明する。

なお、説明の便宜上第５図に示す従来の構造と同一部
分については同一参照符号を付し、その詳細な説明を省
略する。

第１図は本考案に係る巻取り装置の全体図である。

第１図において、参照符号60はハウジングを示し、こ
のハウジング60はフレーム62に固定され、このハウジン
グ60内には支持軸64が軸方向にのみ摺動可能に支持され
ている。

そして、この支持軸64の一端は移動手段としての空圧
シリンダ26のロッド66に接続されると共に、その他端に
は押しコップ68が軸受70を介して回転自在に支承されて
いる。

さらに、押しコップ68にはタイミングプーリ72が固定
され後述する駆動手段によりこのタイミングプーリ72を
介して押しコップ68を直接回転駆動する。

すなわち、駆動手段は、出力軸にタイミングプーリ74
を固定したモータ44と、このモータの回転駆動力を押し
コップ68に伝達すべく前記モータ44と押しコップ68との
間に配設され支持軸64の移動に同調する中間支持部85と
で構成され、この中間支持部85は、フレーム62に固定さ
れたハウジング76と、このハウジング76に軸受78a,78b
を介して回転自在に支承されたスリーブ80と、このスリ
ーブ80の一端に固定されたタイミングプーリ81と、前記
スリーブ80内にスライドベアリング82a,82bを介して回
転を伝達すると共に軸方向に摺動可能に支承された中間
軸84と、この中間軸の一端をベアリング86aを介して回
転自在に支持すべく前記支持軸64の一端に固定された支
持アーム86と、前記中間軸84の他端に固定されたタイミ
ングプーリ88と、前記タイミングプーリ74、81および8
8,72にそれぞれ係止するタイミングベルト90a,90bとで
構成される。

なお、タイミングベルト90a,90bはそれぞれテンショ
ンプーリにより張架されているが、移動側のタイミング
ベルト90bを張架するテンションプーリ92はこのテンシ
ョンプーリ92内部に設けらられたスライドベアリング94
を介して前記支持軸64の移動動作と共に同調移動する。

前述した実施例は押しコップ68へのトルク伝達にタイ
ミングベルトを使用した例を示したが、これに代えてベ
ルト、チェーン、歯車等を使用できることは勿論であ
る。

また、中間軸84を支持する軸受にスライドベアリング
82a,82bを使用し、この中間軸84を前記支持軸64に連結
して同調させる例を示したが、これを駆動側または従動
側のタイミングプーリの内部にスライドベアリングを設
けて同調移動させることもできる。

このように構成することにより、支持軸64は移動手段
である空圧シリンダ26の作用によりロッド66を介して軸
方向に前進移動すると、この支持軸先端の押しコップ68
はそのテーパ部がボビン10の端部に穿設されたテーパ穴
14aに嵌合される。

支持軸64の移動により、この支持軸64に支持アーム86
を介して支持されている中間軸84はスライドベアリング
82a,82bを介して支持軸64の移動動作に同調して移動
し、この中間軸84に固定されているプーリ88も同様に押
しコップ68のタイミングプーリ72と共に同調移動する。

次に、モータ44を起動すると中間軸84はタイミングプ
ーリ74,81およびスリーブ80を介して回転駆動され、同
時にタイミングプーリ88,72に係止しているタイミング
ベルト90bを介して押しコップ68が回転駆動される。

従って、この押しコップ68に押圧嵌合されているボビ
ン10が回転駆動されてフィルム12が巻き取られる。

このようにして、押しコップ68内部に設けた軸受70を
介してボビン10を回転支持する軸受70の外輪側が押しコ
ップ10に直接トルクを伝達することができる。このた
め、支持軸64は回転させることがないため、従来支持軸
18aとハウジング34の間に使用していたスリーブ36およ
び支持軸18a端部とロッド28を支持する軸受30は不要と
することができる（第５図参照）。

次に、第２図に基づいて、押しコップ68、16bを移動
させてボビン10を押圧支持する空圧シリンダの回路図を
説明する。

第２図において、ボビン10の一方を支持する回転駆動
側の空圧シリンダ26は電磁切換弁100によりその前進、
後退を制御され、この電磁切換弁100の空圧源側には設
定圧5kg/cm²に設定された圧力調整弁102が接続されてい
る。この回転駆動側の空圧シリンダ26はシリンダの前進
限で押しコップ68の位置を一定の前進限とするようにし
ている。

他方、ボビン10を押圧支持する反回転駆動側の空圧シ
リンダ22は相互に連通接続された第１、第２の電磁切換
弁96、98を介して制御され、さらに第１の電磁切換弁96
の空圧源側には設定圧4kg/cm²に設定された圧力制御弁1
04が、また第２の電磁切換弁98の空圧源側には設定圧1k
g/cm²に設定された圧力制御弁106が接続されている。

すなわち、押しコップ16bの着脱時には第２の電磁切
換弁98を図示の状態のままとし、第１の電磁切換弁96を
切換えることにより第２の電磁切換弁98を介して設定圧
4kg/cm²の高圧で操作することができる。

このように、回転駆動側の圧力調整弁102を反回転駆
動側に対し若干高め（0.5〜1kg/cm²）に設定することに
より、ボビン10挿入時における駆動側基準の位置決めと
することができる。

また、ボビン10の巻取駆動時には第２の電磁切換弁98
のソレノイド98bを励磁させて切換えることにより設定
圧1kg/cm²の低圧で前記ボビン10を押圧支持することが
できる。

このようにして、反回転駆動側の押しコップ16bを押
圧すべく支持軸18bに付加される軸方向の作用力を強・
弱の２段階に切換えることにより、押しコップ16b,68と
ボビンの嵌合テーパ角度を強圧（最大スラスト力）で着
脱できる最少テーパ角度とし、着脱動作は強圧で行うこ
とができる。

また、通常のフィルム巻取時には、ボビン10の重量を
支えても緩みが生じない程度の低圧で押しコップ16bを
押圧し、それに伴い押しコップ68側ならびに16b側もス
ラストが低下しスラスト力により発生する回転抵抗を極
力低くすることができる。

これにより、押しコップ16bおよび68内部に設ける軸
受15,70は負荷能力においても深ミゾ玉軸受等の低摩擦
の軸受を使用することが可能となる。

本考案の巻取り装置を使用した場合の小型機および大
型機における機械損失（メカロス）値の各データは第
３、第４図の線図に示される。

すなわち、第３図（ａ）はフィルム幅2200mmの小型機
の場合を示し、巻取り速度200m/minにおけるボビンの巻
径に対するメカロス値（KW表示）を示し、従来構造の巻
取り装置のメカロス値Ａ、Ｂに対し本考案の装置では
Ｃ、Ｄ、Ｅと減少している。

また、第３図（ｂ）は上記メカロス値をボビンの巻径
における張力（Kg）に換算したもので、メカロス値Ａ〜
Ｅは上記と同様の傾向を示している。

上記線図において、 A;従来構造、スラスト荷重＝200Kg 使用軸受；円錐コロ軸受 B;従来構造、スラスト荷重＝50Kg 押しコップの使用軸受；円錐コロ軸受 C;本考案の構造、スラスト荷重＝200Kg 使用軸受；円錐コロ軸受 D;本考案の構造、スラスト荷重＝50Kg 使用軸受；円錐コロ軸受 E;本考案の構造、スラスト荷重＝50Kg 使用軸受；深溝玉軸受を示す。

第４図（ａ）はフィルム幅5200mmの大型機の場合を示
し、巻取り速度200m/minにおけるボビンの巻径に対する
メカロス値（KW表示）を示し、従来構造の巻取り装置の
メカロス値Ａ、Ｂに対し本考案の装置ではＣ、Ｄ、Ｅと
減少している。

さらに、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のメカロス値を
ボビンの巻径における張力（Kg）に換算したもので、メ
カロス値Ａ〜Ｅは上記同様の傾向を示している。

上記線図において、 A;従来構造、スラスト荷重＝982Kg 使用軸受；円錐コロ軸受 B;従来構造、スラスト荷重＝250Kg 押しコップの使用軸；円錐コロ軸受 C;本考案の構造、スラスト荷重＝982Kg 使用軸受；円錐コロ軸受 D;本考案の構造、スラスト荷重＝250Kg 使用軸受；円錐コロ軸受 E;本考案の構造、スラスト荷重＝250Kg 使用軸受；深溝玉軸受を示す。

上記線図より明らかなとおり、大型機、小型機におい
ても、本考案の巻取り装置のメカロス値は従来構造の巻
取り装置に比較し、それぞれ低減しており、深溝玉軸受
を使用した場合は特に低い値を示している。

また、従来構造からなる巻取装置のメカロス値が巻径
の増加に伴い増加しているが、本考案の装置では巻径が
増加しても殆ど変化がなく一定値を示している。

［考案の効果］前述した実施例から明らかなように、本考案に係る巻
取り装置は、同一軸線上でそれぞれ進退移動可能に配設
された一対の支持軸と、前記一対の支持軸の端部にそれ
ぞれ回転自在に装着された一対の押しコップと、前記一
対の押しコップにより両端を押圧支持されるボビンとか
らなり、前記ボビンを回転させ、フィルムを巻取るよう
構成した巻取り装置において、前記支持軸を軸方向に進
退移動させる移動手段を設け、前記支持軸の一端は、中
間支持部に摺動可能に組込まれた中間軸の一端に支持ア
ームを介して連結して保持され、前記支持軸の他端に
は、回転伝達部またはタイミングプーリが設けられた前
記押しコップが回転自在に装着され、前記押しコップを
回転駆動する前記回転伝達部は、前記中間軸の他端に取
付けられた回転伝達部と伝達機構またはタイミングベル
トを介して連結している駆動手段により構成することに
より、ボビンの着脱性を損なうことなく、低機械損失の
巻取り駆動により、低張力で高精度な張力制御を行うこ
とができ、しかも支持軸等の構造も単純化できると共
に、使用動力を削減することもできる等の多くの優れた
利点を有する。

以上、本考案の好適な実施例について説明したが、本
考案の実施例に限定されることなく、本考案の精神を逸
脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得ること
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る巻取り装置の実施例を示し、巻取
り装置の全体斜視図、第２図は本考案に係る巻取り装置
の押しコップを空圧シリンダにより押圧操作する空圧回
路図、第３図は小型機における巻径におけるメカロス値
の変化を示す線図であり、第３図（ａ）は本考案の装置
と従来装置の巻径に対するメカロス値の変化を示す線
図、第３図（ｂ）は本考案の装置と従来装置の巻径に対
するメカロス値の変化を張力換算で表した線図、第４図
は大型機における巻径におけるメカロス値の変化を示す
線図であり、第４図（ａ）は本考案の装置と従来装置の
巻径に対するメカロス値の変化を示す線図、第４図
（ｂ）は本考案の装置と従来装置の巻径に対するメカロ
ス値の変化を張力換算で表した線図、第５図は従来の巻
取り装置の全体斜視図である。 10……ボビン、12……フィルム 14a,14b……テーパ穴、16a,16b……押しコップ 18a,18b……支持軸、20……スリーブ 22,26……空圧シリンダ 30……軸受、34……ハウジング 36……スリーブ、38a,38b……軸受 42,46,50a,50b……タイミングプーリ 44……モータ、48……中間軸 60……ハウジング、62……フレーム 64……支持軸、68……押しコップ 70,78a,78b……軸受 72,74,81,88……タイミングプーリ 76……ハウジング、80……スリーブ 82a,82b……スライドベアリング 85……中間支持部 86……支持アーム、86a……ベアリング 90a,90b……タイミングベルト 96……第１の電磁切換弁 98……第２の電磁切換弁 100……電磁切換弁 102,104,106……圧力調整弁

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】同一軸線上でそれぞれ進退移動可能に配設
された一対の支持軸（64,18b）と、前記一対の支持軸
（64,18b）の端部にそれぞれ回転自在に装着された一対
の押しコップ（68,16b）と、前記一対の押しコップ（6
8,16b）により両端を押圧支持されるボビン（10）とか
らなり、前記ボビン（10）を回転させ、フィルム（12）
を巻取るよう構成した巻取り装置において、前記支持軸（64）を軸方向に進退移動させる移動手段
（26）を設け、前記支持軸（64）の一端は、中間支持部（85）に摺動可
能に組込まれた中間軸（84）の一端に支持アーム（86）
を介して連結して保持され、前記支持軸（64）の他端には、回転伝達部（72）または
タイミングプーリが設けられた前記押しコップ（68）が
回転自在に装着され、前記押しコップ（68）を回転駆動する前記回転伝達部
（72）は、前記中間軸（48）の他端に取付けられた回転
伝達部（88）と伝達機構（96b）またはタイミングベル
トを介して連結している駆動手段により構成することを
特徴とする巻取り装置。
【請求項２】前記移動手段は、一方の押しコップ（68）
を回転自在に支持する支持軸（64）に対してこれを移動
操作する第１の流体圧シリンダ（26）と、この第１の流
体圧シリンダ（26）を作動する第１の流体圧供給回路
と、この第１の流体圧供給回路に設けられた電磁切換弁
（100）と、この電磁切換弁（100）の供給側に接続され
た高圧設定の圧力調整弁（102）とで構成すると共に、
反回転駆動側の他方の押しコップ（16b）に対してこれ
を移動操作する第２の流体圧シリンダ（24）と、この第
２の流体圧シリンダ（24）を作動する第２の流体圧供給
回路と、この第２の流体圧供給回路に設けられた第１、
第２の電磁切換弁（96,98）と、この第１の電磁切換弁
（96）の供給側に接続された高圧設定の圧力調整弁（10
4）と、第２の電磁切換弁（98）の供給側に接続された
低圧設定の圧力調整弁（106）とで構成し、前記第２の
電磁切換弁（98）の供給側に第１の電磁切換弁（96）を
接続し、前記他方の第２の流体圧シリンダ（24）は押し
コップ（16b）の進退移動時には高圧で操作し、ボビン
（10）の回転駆動時には低圧で操作するように構成して
なる請求項１記載の巻取り装置。