JP2712102B2 - Light rotating roll - Google Patents

Light rotating roll

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JP2712102B2
JP2712102B2 JP63131447A JP13144788A JP2712102B2 JP 2712102 B2 JP2712102 B2 JP 2712102B2 JP 63131447 A JP63131447 A JP 63131447A JP 13144788 A JP13144788 A JP 13144788A JP 2712102 B2 JP2712102 B2 JP 2712102B2
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shaft
roll
cylindrical
light
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易之 谷口
良治 小林
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,樹脂フイルム,金属薄板,紙などの軽薄材
料の搬送に適する軽回転性ロールに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a light-rotating roll suitable for conveying light-weight materials such as resin films, metal sheets, and paper.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

軽薄材料の搬送経路には,多数の回転自在なロールが
使用されている。従来の回転自在なロールとしては,第
5図に示すように,円筒状ロール胴体1の両端にボス2a
を有する軸2を固定し,この軸2を軸受3によって回転
自在に保持させたもの,或いは第6図に示すように円筒
状ロール胴体4を軸受5を介して軸6に回転自在に保持
させたもの等が使用されている。
Many rotatable rolls are used in the conveying path of light and thin materials. As a conventional rotatable roll, bosses 2a are provided at both ends of a cylindrical roll body 1 as shown in FIG.
A shaft 2 having a shaft 2 is fixed and the shaft 2 is rotatably held by a bearing 3, or a cylindrical roll body 4 is rotatably held by a shaft 6 via a bearing 5 as shown in FIG. Are used.

これらの回転自在なロールには,ロールと搬送物との
速度の非同調によるスリップ,切断,シワ発生などを避
けるために,或いは搬送物にかかる張力を軽減するため
に,軽回転性が要求されている。ロールの軽回転性を確
保するには,ロールの慣性モーメントを小さくすること
が望ましく,そのためには,ロール径の小径化,ロール
の薄肉化等が有効である。しかしながら,ロールの撓み
も搬送等の支障となることから,曲げ剛性の大なること
も必要であり,ロールの小径化,薄肉化にも限度があ
る。
These rotatable rolls are required to be lightly rotatable in order to avoid slips, cuts, wrinkles, etc. due to the unsynchronized speed between the rolls and the conveyed object, or to reduce the tension applied to the conveyed object. ing. It is desirable to reduce the moment of inertia of the roll in order to secure the light rotation of the roll. For this purpose, it is effective to reduce the diameter of the roll and to reduce the thickness of the roll. However, since bending of the roll also hinders conveyance and the like, it is necessary to increase the bending rigidity, and there is a limit to reducing the diameter and thickness of the roll.

そこで,必要な曲げ剛性を保ちながら慣性モーメント
の低減を図るために,比弾性率E/ρの大な材料,例え
ば,炭素繊維強化樹脂などが利用され始めているが,こ
れによる性能向上にも限度があり,また,ロール胴体の
軽量化に従って,軸受,ボスなどの慣性モーメントの加
算比率が大となって,大幅な軽量化が図りにくいという
問題があった。
To reduce the moment of inertia while maintaining the required bending stiffness, materials with a large specific elastic modulus E / ρ, such as carbon fiber reinforced resin, have begun to be used. In addition, there has been a problem that the weight ratio of the moment of inertia of the bearings, bosses, and the like has increased with the reduction in the weight of the roll body, and it has been difficult to achieve a significant weight reduction.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明はかかる従来の問題を解決せんとするもので,
軽薄材料の搬送に支障のない曲げ剛性を有しながら慣性
モーメントの小さい軽回転性ロールを提供することを目
的とする。
The present invention is intended to solve such a conventional problem.
An object of the present invention is to provide a lightly rotatable roll having a small moment of inertia while having a bending rigidity that does not hinder the conveyance of light and thin materials.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討の結果,
ロールを,必要な剛性を備えた軸体と,その軸体に対し
て回転自在な殻体とに分割し,その殻体を,そのほぼ全
長に渡って前記軸体に微小な間隙を以て保持させる構成
とすることにより,その殻体自体には曲げ剛性を持たせ
る必要がなくなり,殻体の薄肉軽量化を図ることができ
るのみならず軽量な樹脂材料の採用が可能となり,軽回
転性を得ることができることを見出し,本発明を達成す
るに至った。
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object,
The roll is divided into a shaft having the required rigidity and a shell rotatable with respect to the shaft, and the shell is held by the shaft with a small gap over substantially the entire length thereof. By adopting the structure, the shell itself does not need to have bending rigidity, and not only can the shell be made thinner and lighter, but also a lighter resin material can be used, and light rotation is obtained. The inventors have found that the present invention can be performed, and have achieved the present invention.

すなわち,本発明は,円筒状内面を有する円筒状殻体
を,外周に前記円筒状殻体とほぼ同じ長さの円筒状支持
面を備えた軸体の前記円筒状支持面に,回転自在に嵌合
させてなるロールにおいて,前記軸体を高弾性率材を用
いてロールに必要とされる曲げ剛性を備えた形状,寸法
に形成すると共に,前記殻体を樹脂材料を用いて薄肉状
に形成し,その殻体と軸体の間隙を10〜100μとして殻
体に作用する荷重を前記軸体に支持させる構成としたこ
とを特徴とする軽回転性ロールを要旨とする。
That is, the present invention relates to a cylindrical shell having a cylindrical inner surface, which is rotatably mounted on the cylindrical support surface of a shaft having a cylindrical support surface having substantially the same length as the cylindrical shell on the outer periphery. In the roll to be fitted, the shaft body is formed into a shape and dimensions having a bending rigidity required for the roll by using a high elastic modulus material, and the shell body is made thin by using a resin material. A light-rotating roll is characterized in that the roll is formed so that the load acting on the shell is supported by the shaft with the gap between the shell and the shaft being 10 to 100 μm.

以下,図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

第1図において,本発明の軽回転性ロール10は,基本
的には,軸体11とその軸体11に回転自在に保持された薄
肉円筒状殻体12とからなり,軸体11はは外周に前記円筒
状殻体とほぼ同じ長さの円筒状支持面11aを備え,殻体1
2はその内面に前記支持面11aよりわずかに大径の円筒状
内面12aを備え,前記殻体12を支持面11aに微小な間隙を
以て回転自在に嵌合させている。なお,13は殻体12の軸
方向の移動を阻止する固定リング,14は軸体11を支持す
る支持体である。支持体14は軸体11を回転不能に支持す
るものでも或いは回転可能に支持するものでもよい。
In FIG. 1, a lightly rotatable roll 10 of the present invention basically comprises a shaft 11 and a thin cylindrical shell 12 rotatably held by the shaft 11, and the shaft 11 is On the outer periphery, a cylindrical support surface 11a having substantially the same length as the cylindrical shell is provided.
2 has a cylindrical inner surface 12a slightly larger in diameter than the support surface 11a on its inner surface, and the shell 12 is rotatably fitted to the support surface 11a with a small gap. Reference numeral 13 denotes a fixing ring that prevents the axial movement of the shell 12, and reference numeral 14 denotes a support that supports the shaft 11. The support 14 may support the shaft 11 non-rotatably or rotatably.

本発明における軸体11の役割は,耐撓み性の確保であ
り,必要な曲げ剛性を有し,且つ殻体12を支持する円筒
状支持面を有するものであれば,形状,構造は任意であ
る。第1図では,軸体11として中空の円筒材を示してい
るが,この代わりに中実の円柱材を用いてもよく,更に
は,第5図に示す両端に軸2を取付けたロール胴体1或
いは第6図に示すロール胴体4を本発明の軸体として使
用することも可能である。第2図は,第5図に示す従来
のロールと同様な形状の軸体を使用した例を示すもので
あり,符号10Aは軽回転性ロール全体を示す。この軽回
転性ロール10Aは,円筒状支持面15aを備えた軸体胴体15
Aとその両端に取付けられた軸15Bとからなる軸体15の,
前記円筒状支持面15aに微小な間隙を以て殻体12を回転
自在に保持させたものであり,軸15Bを軸受16を介して
支持体17に対して回転自在に保持させている。なお,本
発明の軽回転性ロールにおいて,軸体自体は支持体に対
して回転不能でも良いので,軸体15の軸15Bを支持体17
に回転不能に固定してもよい。
The role of the shaft 11 in the present invention is to secure bending resistance, and the shape and structure are arbitrary as long as it has the required bending rigidity and has a cylindrical support surface for supporting the shell 12. is there. In FIG. 1, a hollow cylindrical material is shown as the shaft body 11, but a solid cylindrical material may be used instead. Further, a roll body having shafts 2 attached to both ends shown in FIG. It is also possible to use the roll body 4 shown in FIG. 1 or FIG. 6 as the shaft body of the present invention. FIG. 2 shows an example in which a shaft having a shape similar to that of the conventional roll shown in FIG. 5 is used, and reference numeral 10A indicates the entire light-rotating roll. The lightly rotating roll 10A has a shaft body 15 having a cylindrical support surface 15a.
A and a shaft 15 composed of shafts 15B
The shell 12 is rotatably held on the cylindrical support surface 15a with a small gap. The shaft 15B is rotatably held on a support 17 via a bearing 16. In the light-rotating roll of the present invention, since the shaft itself may not be able to rotate with respect to the support, the shaft 15B of the shaft 15
May be fixed so that it cannot rotate.

本発明における軸体は,前記したように耐撓み性の確
保の役割を果たすものである。長尺材の耐撓み性に寄与
するのは,弾性率と断面二次モーメントの積,EIであ
る。よって,金属製の円柱材ないし厚肉円筒材は軸体と
して適したものである。耐撓み性を更に向上させるに
は,炭素繊維強化樹脂などの比弾性率の大な繊維強化樹
脂の成形物を用いるよとく,従って,第1図の軸体11や
第2図の軽体胴体15Aは,繊維強化樹脂成形物で構成す
ることが好ましい。
The shaft body according to the present invention plays a role in securing the bending resistance as described above. The product of elastic modulus and second moment of area, EI, contributes to the bending resistance of long materials. Therefore, a metal cylindrical material or a thick cylindrical material is suitable for the shaft. In order to further improve the bending resistance, it is preferable to use a molded article of a fiber reinforced resin having a large specific elastic modulus such as a carbon fiber reinforced resin. Therefore, the shaft 11 in FIG. 1 and the light body in FIG. 15A is preferably made of a fiber-reinforced resin molded product.

軸体11及び軸体胴体15Aを繊維強化樹脂の成形によっ
て製作するには,いわゆるプリプレグ法,フィラメント
ワインディング法,或いは短繊維強化樹脂のレイアッ
プ,射出成形,押出成形などによって行うことができ
る。この場合,芯型を用いることもあるが,金属の円柱
材又は適当な肉厚の円筒材を芯型として用い,炭素繊維
強化樹脂の巻成後に抜き取ることなる埋め殺し,そのま
ま使用してもよい。
The shaft body 11 and the shaft body 15A can be manufactured by molding a fiber-reinforced resin by a so-called prepreg method, a filament winding method, or a lay-up, injection molding, or extrusion molding of a short fiber-reinforced resin. In this case, a core mold may be used, but a metal cylinder or a cylindrical material having an appropriate thickness may be used as the core mold, and may be used as it is after being wound after winding the carbon fiber reinforced resin. .

軸体外周の円筒状支持面11a,15aは,殻体12をそのほ
ぼ全長に渡って支持するものであり,殻体との精度よい
嵌合を図るために,必要に応じ,旋削,研削などにより
精整を行う。なお,支持面11a,15aは軸方向に必ずしも
連続している必要はなく,殻体の撓みに支障を生じない
範囲内において不連続であってもよい。この支持面は殻
体に対する摩擦係数の小さいことが望ましく,軸体を摩
擦係数の大きい材料で形成した場合には表面に低摩擦材
料を被覆し,その低摩擦材料表面を支持面とすることが
できる。
The cylindrical support surfaces 11a and 15a on the outer periphery of the shaft support the shell 12 over substantially the entire length thereof. For accurate fitting with the shell, turning, grinding, etc. Refinement by Note that the support surfaces 11a and 15a do not necessarily have to be continuous in the axial direction, and may be discontinuous within a range that does not hinder the bending of the shell. It is desirable that this support surface has a low coefficient of friction with the shell. If the shaft is made of a material with a high coefficient of friction, the surface should be coated with a low friction material and the low friction material surface should be used as the support surface. it can.

次に,軸体に嵌合させる殻体12は少なくとも一部に樹
脂材料を用いた樹脂製のものであり,搬送物を搬送する
外周面と,軸体外面の円筒状支持面との間に,微小な隙
間が精度よく確保される形状,寸法の円筒状内面を有す
るものである。この殻体は,そのほぼ全長に渡って軸体
の円筒状支持面で支持されるので,第6図に示すように
両端を軸受で支持されるロール胴体4に要求されるよう
な曲げ剛性は必要なく,曲げ剛性の小さい薄肉のものと
することができる。軸体に嵌合する内面は,殻体の少な
くとも内周面を金属で構成し,その内面を切削,研削等
によって精製することによっても形成可能である。しか
しながら,殻体が小径,長尺となると,内径切削,研削
は困難である。そこで,殻体の少なくとも内周部を,円
筒状外面を備えた芯型を用いて成形した成形物で構成す
ることが好ましい。このような成形物は,その内面が芯
型の外面の転写成形面となるので,芯型外面を所定の寸
法精度,平滑さとしておくことにより,成形物内面が成
形のままで,所定の寸法精度,平滑さ等を有しており,
軸体の円筒状支持面との間に微小な間隙を精度よく確保
できる。なお,必要に応じ,成形物内面に研磨,ホーニ
ングなどの軽仕上げを施してもよい。
Next, the shell 12 to be fitted to the shaft body is made of a resin using a resin material at least partially, and is provided between the outer peripheral surface for conveying the conveyed object and the cylindrical support surface on the outer surface of the shaft body. And a cylindrical inner surface having a shape and dimensions in which a minute gap is accurately secured. Since the shell is supported by the cylindrical support surface of the shaft over substantially the entire length, the bending rigidity required for the roll body 4 supported by bearings at both ends as shown in FIG. There is no need for this, and it can be made thin with low bending rigidity. The inner surface fitted to the shaft body can also be formed by forming at least the inner peripheral surface of the shell body from a metal and refining the inner surface by cutting, grinding, or the like. However, when the shell becomes small and long, it is difficult to cut and grind the inside diameter. Therefore, it is preferable that at least the inner peripheral portion of the shell is formed of a molded product formed by using a core having a cylindrical outer surface. Since the inner surface of such a molded product becomes a transfer molding surface of the outer surface of the core mold, by maintaining the outer surface of the core mold with a predetermined dimensional accuracy and smoothness, the inner surface of the molded product remains in the molded state and has a predetermined size. It has accuracy, smoothness, etc.
A minute gap can be accurately secured between the shaft and the cylindrical support surface. If necessary, a light finish such as polishing or honing may be applied to the inner surface of the molded product.

芯型を用いた成形による殻体の例としては,射出成
形,押出成形,注形等によって成形した樹脂成形物,プ
リプレグ法,フィラメントワインディング法,レイアッ
プ法,射出成形,押出成形等によって成形した繊維強化
樹脂成形物を挙げることができ,また,これらの樹脂成
形物と,ステンレス箔等の金属箔に樹脂接着材を付着さ
せ,それを芯型に巻付けて形成した金属箔の積層巻成物
又は芯型にニッケル系,コバルト系等の自溶合金粉末を
溶射し,その後芯型を抜き手して形成した金属溶射鋳型
物との積層併用物も挙げることができる。殻体にも大き
な剛性を付与したい時は,炭素繊維強化樹脂,ステンレ
ス箔などが好適な巻成材料であり,金属溶射層もこれに
類する。
Examples of shells formed by using a core mold include resin moldings formed by injection molding, extrusion molding, casting, etc., prepreg method, filament winding method, lay-up method, injection molding, extrusion molding, etc. Fiber-reinforced resin molded products can be mentioned. In addition, a laminated winding of these resin molded products and a metal foil formed by attaching a resin adhesive to a metal foil such as a stainless steel foil and winding it around a core mold. Also, there can be mentioned a layered combination with a metal spray mold formed by spraying a self-fluxing alloy powder of nickel or cobalt, etc. onto a product or a core mold, and then removing the core mold. When a large rigidity is desired to be given to the shell, carbon fiber reinforced resin, stainless steel foil and the like are suitable winding materials, and the metal sprayed layer is similar to this.

軸体−殻体間の間隙の適性値はロールの使用条件等に
よって異なるが,多くの場合,10〜100μの範囲にある。
このような形状,寸法を確保するために,殻体を成形す
る際に使用する芯型として,外面精整後の軸体を利用し
てもよく,また,相当寸法のものを別途調えてもよい。
The appropriate value of the gap between the shaft and the shell varies depending on the use conditions of the roll, etc., but in most cases, it is in the range of 10 to 100μ.
In order to secure such a shape and dimensions, the core after shaping the outer surface may be used as the core mold to be used for molding the shell. Good.

前記したように本発明の軽回転性ロールは,軸体の円
筒状外周面に微小な間隔をあけて殻体を回転自在に嵌合
させたものであり,この殻体が軸体に対して軽く回転す
ることが望ましい。そのため,軸体−殻体間には,ロー
ルの使用条件に応じて公知の各種潤滑手段を適用する。
例えば,軸体の円筒状支持面と殻体内面とを,互いに摩
擦係数の小さい材質で構成する。フッ素樹脂,超高分子
量ポリエチレン,クロムメッキ,フッ素樹脂複合クロム
メッキなどは,金属材料などの硬質体との摩擦係数が小
さく,相互の摩耗も少ない。よって,軸体と殻体との嵌
合面の一方を,金属材料などの硬質体とし,他方にこれ
らの材料を緊着或いはメッキ等によって被覆することが
好ましい。超高分子量ポリエチレンそのものを殻体とす
ることも用途によっては有用である。
As described above, the light-rotating roll of the present invention has a shell rotatably fitted to the cylindrical outer peripheral surface of the shaft at a small interval, and this shell is attached to the shaft. It is desirable to rotate lightly. Therefore, various known lubrication means are applied between the shaft body and the shell body according to the use conditions of the roll.
For example, the cylindrical support surface of the shaft body and the inner surface of the shell are made of materials having a small friction coefficient with each other. Fluororesin, ultra-high molecular weight polyethylene, chrome plating, fluororesin composite chromium plating, etc., have a small coefficient of friction with hard materials such as metal materials and have little mutual wear. Therefore, it is preferable that one of the fitting surfaces of the shaft body and the shell body is a hard body such as a metal material, and the other is covered with these materials by bonding or plating. It is also useful to use the ultrahigh molecular weight polyethylene itself as a shell depending on the application.

また,軸体外面の円筒状支持面及び/又は殻体内面に
複数の溝,多数の小穴,梨地などの微小な凹凸を設けれ
ば,嵌合面における空気の成層性が向上し,摩擦や摩耗
が軽減される。
In addition, if a plurality of grooves, a large number of small holes, and fine irregularities such as pears are provided on the cylindrical support surface on the outer surface of the shaft and / or the inner surface of the shell, the stratification of air on the mating surface is improved, and friction and Wear is reduced.

更に優れた潤滑を得るには,軸体−殻体間に液剤や空
気などの流体を送入し,或いは軸体及び/又は殻体に超
音波振動を加え,或いは軸体と殻体の間を磁力で反発さ
せることにより,軸体と殻体の接触を防ぐのがよい。流
体の送入は摩擦面の冷却にも有効である。なお,冷却は
軸体内部に流体を送入することによって行ってもよい。
In order to obtain better lubrication, a fluid such as liquid or air is fed between the shaft and the shell, or ultrasonic vibration is applied to the shaft and / or the shell, or between the shaft and the shell. It is better to prevent contact between the shaft and the shell by repelling the magnetic force. The introduction of fluid is also effective for cooling the friction surface. The cooling may be performed by feeding a fluid into the shaft.

軽回転性ロールの使用場所によっては,殻体があまり
軽く回転すると搬送物の減速時に慣性回転が大きくな
り,不都合を生じる場合がある。そのような場合には,
軸体と殻体との間に適当な摩擦力が作用するようにし,
軸体,殻体間の摩擦を,殻体の慣性回転を抑える要素と
して利用することもできる。
Depending on the place where the light rotating roll is used, if the shell rotates too lightly, the inertial rotation becomes large when the conveyed object is decelerated, which may cause inconvenience. In such a case,
An appropriate frictional force acts between the shaft and the shell,
Friction between the shaft and the shell can also be used as an element to suppress the inertial rotation of the shell.

殻体12の外周面は,使用場所に応じた特性の表面,例
えば平滑面,クロムメッキ面,ゴム面等とすることがで
きる。
The outer peripheral surface of the shell 12 can be a surface having characteristics according to the place of use, for example, a smooth surface, a chrome-plated surface, a rubber surface, or the like.

本発明の軽回転性ロールは,単に回転自在なロールと
して,搬送物に従動するように使用する場合に有効であ
るのみならず,駆動ロールとして使用する場合にも有効
である。本発明ロールを駆動ロールとして用いる場合,
その軽回転性を更に生かすには,ロール殻体にモータの
ローター機構を付設し,殻体に近接又は接触させて配置
したステーターによって,殻体を直接回転させることに
より,駆動系慣性能率の加算を避けるのが良い。これに
は各種電磁モータ,静電モータ,超音波モータなどの各
種方式が利用可能であるが,最も利用しやすいのは誘導
モータである。第3図は本発明ロールを誘導モータに構
成した例を示すものであり,軸体11の外周の円筒状支持
面上に微小な間隙をあけて薄肉円筒状殻体12が回転可能
に保持されている。なお,13は殻体12の軸方向移動を阻
止するリングである。殻体12は,少なくとも第4図に示
す端部が導電性材料で構成されるか或いは導電性箔の貼
付によって導電性を有しており,その導電性部分に複数
の打ち抜き20を形成して篭型とし,これらの周囲に誘導
モータのステーター21を配設したものである。この構成
により,ステーター21への通電によって篭型殻体12を回
転駆動することができる。なお,ステーターを軸体内部
に組み込むことにより,ロールシステムを小型化するこ
ともできる。また,電源として周波数可変インバーター
を用いれば,本発明ロールの軽量性と相まって,極めて
短時間での変速が可能である。
The light-rotating roll of the present invention is effective not only when it is used as a rotatable roll to follow a conveyed object, but also when it is used as a driving roll. When the roll of the present invention is used as a drive roll,
In order to make the most of the light rotation, the rotor mechanism of the motor is attached to the roll shell, and the shell is directly rotated by the stator placed close to or in contact with the shell, so that the drive system inertia coefficient is added. It is better to avoid. Various types of electromagnetic motors, electrostatic motors, ultrasonic motors and the like can be used for this, but the induction motor is most easily used. FIG. 3 shows an example in which the roll of the present invention is configured as an induction motor. A thin cylindrical shell 12 is rotatably held on a cylindrical support surface on the outer periphery of a shaft 11 with a small gap. ing. Reference numeral 13 denotes a ring for preventing the shell 12 from moving in the axial direction. The shell 12 has at least the ends shown in FIG. 4 which are made of a conductive material or have conductivity by pasting a conductive foil, and a plurality of punches 20 are formed in the conductive portion. It is a cage type and the stator 21 of the induction motor is arranged around these. With this configuration, the basket-type shell 12 can be driven to rotate by energizing the stator 21. The roll system can be downsized by incorporating the stator inside the shaft. Further, if a frequency variable inverter is used as a power supply, the speed change can be performed in a very short time in combination with the light weight of the roll of the present invention.

〔作用〕 従来の第6図に示すロールの胴部の外径をD,内径を
D1,肉厚をt〔=(D−D1)/2〕,長さをl,断面二次モ
ーメントをI,材料の弾性率をE,密度をρとすると,撓み
に関わる曲げ剛性は,t/Dが小として, また,軽回転性に関わる慣性モーメントは, であることから,両者を総合したメリットは, となる。即ち,総合メリットの向上要因は,比弾性率の
みであり,D,tは耐撓み性,軽回転性への性能配分に関す
る設計要素であるに過ぎなかった。この結果,いずれか
の性能に関して妥協を余儀なくされることが多かった。
[Operation] The outer diameter of the body of the roll shown in FIG.
Assuming that D 1 , wall thickness is t [= (D−D 1 ) / 2], length is 1, the moment of inertia of area is I, the elastic modulus of the material is E, and the density is ρ, the bending stiffness related to deflection is , t / D is small, In addition, the moment of inertia related to light rotation is Therefore, the merits of combining the two are: Becomes In other words, the only factor that improved the overall merit was the specific elastic modulus, and D and t were merely design elements related to the performance distribution to bending resistance and light rotation. This often resulted in compromising either performance.

一方,本発明ロールの曲げ剛性は,剛性が軸体のみに
よるものとして,また,軸体が外径D2,内径dの円筒材
であるとして,曲げ剛性は, また,軸体の周囲を回転する殻体の慣性モーメント
は, よって,両者の総合メリットは, となる。上式において,Eは軸体に関するもの,ρ及びt
は殻体に関するものである。すなわち,本発明ロールに
あっては,総合メリットに関わる独立要因が軸体に関し
てEとd/D2,殻体に関してρ,D/tと多彩であり,従来ロ
ールと異なって,耐撓み性,軽回転性を共に十分取るこ
とが可能となるものである。
On the other hand, the bending stiffness of the roll of the present invention is assuming that the stiffness is determined only by the shaft body and that the shaft body is a cylindrical material having an outer diameter D 2 and an inner diameter d. The moment of inertia of the shell rotating around the shaft is Therefore, the total merit of both is Becomes In the above equation, E is for the shaft body, ρ and t
Is for the shell. In other words, in the roll of the present invention, the independent factors related to the overall merit are E and d / D 2 for the shaft body and ρ and D / t for the shell body. This makes it possible to achieve sufficient light rotation.

即ち,耐撓み性を向上させるには,軸体に対する高弾
性率材の適用(更には軸体の自重による撓みまでの低減
を意図した高比弾性率材の適用)並びにd/D2の低減(中
実化ないしは肉厚化)が有効である。
In other words, in order to improve the bending resistance, use of a high elastic modulus material for the shaft (and further application of a high specific modulus material intended to reduce the deflection of the shaft due to its own weight) and reduction of d / D 2 (Solidification or thickening) is effective.

また,軽回転性を向上させるには,殻体に対する,低
密度材の適用(更には殻体の耐偏平性を高めるための低
密度,高弾性率材の適用)及びt/Dの低減(薄肉化)が
有効となるものである。本発明ロールにあっては,従来
ロールと異なり,耐撓み性向上対策が一方で軽回転性を
損なう要因となることがない。
In addition, in order to improve light rotation, the application of low-density materials to the shell (and the application of low-density, high-modulus materials to enhance the flatness of the shell) and the reduction of t / D ( Thinning) is effective. In the roll of the present invention, unlike the conventional roll, measures for improving the bending resistance do not impair the light rotation property.

また,本発明ロールの軸体として,第2図に示すよう
に,従来の通常のロールを用いたフリーロールにおいて
は,定常搬送時には軸体が殻体と共回転していたもの
が,搬送物の急変速に際してはまず,殻体が急変速に追
従することにより,軸体ロールの慣性が非同調の要因と
なることが避けられる。
As shown in FIG. 2, in the conventional free roll using a normal roll as the shaft of the roll of the present invention, the shaft that co-rotates with the shell during steady-state conveyance is a problem. In the case of the rapid shift, the shell follows the rapid shift, thereby preventing the inertia of the shaft roll from causing the out-of-sync.

〔実施例〕〔Example〕

本発明として第1図に示す形状の軽回転性ロールを次
の仕様で作成し,また,比較例I,IIとして,第6図に示
す形状のロールを次の仕様で作成した。
As the present invention, a light-rotating roll having the shape shown in FIG. 1 was made according to the following specifications, and as Comparative Examples I and II, a roll having the shape shown in FIG. 6 was made according to the following specifications.

次に,上記各ロールに合計10kgの荷重を10箇所に分散
させて負荷し,各部の撓み変位量を測定したところ,本
発明例と比較例Iのロールの変位は概ね等しく,且つ比
較例IIのロールの概ね60%であった。
Next, a total of 10 kg of load was applied to each of the rolls in a distributed manner at 10 locations, and the amount of deflection displacement of each portion was measured. About 60% of the rolls.

上記ロールの慣性モーメントは,本発明例のロールが
34kg−cm2,比較例Iのロールが68kg−cm2,比較例IIのロ
ールが119kg−cm2であり,比較例IIのロールに対する慣
性モーメントの比が,比較例Iでは70%に留まっている
のに対し,本発明例のロールにあっては,25%まで低減
できた。
The moment of inertia of the roll is the same as that of the roll of the present invention.
34 kg-cm 2 , the roll of Comparative Example I was 68 kg-cm 2 , the roll of Comparative Example II was 119 kg-cm 2 , and the ratio of the moment of inertia to the roll of Comparative Example II was only 70% in Comparative Example I. On the other hand, in the case of the roll of the present invention, the reduction could be reduced to 25%.

このことから明らかなように,本発明例のロールでは
比較例Iのロールに対して同じ撓み剛性を有しながら慣
性モーメントを軽減し低回転化が図られており,また,
比較例IIのロールに対しては撓み剛性が大きいにもかか
わらず,はるかに慣性モーメントを軽減でき低回転化が
図られている。
As is evident from this, the roll of the present invention has the same flexural rigidity as the roll of Comparative Example I, while reducing the moment of inertia and achieving low rotation.
In spite of the large flexural rigidity of the roll of Comparative Example II, the moment of inertia can be far reduced and the rotation speed is reduced.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に説明したように,本発明の軽回転性ロールは,
高剛性の軸体の円筒状支持面に,樹脂製の薄肉円筒状殻
体を10〜100μの間隙を以て回転自在に嵌合させて成る
ものであるので,殻体の撓みを軸体で抑止することがで
き,そのため,殻体には大きい曲げ剛性が要求されない
ので,薄肉化が可能であり,従来困難であった耐撓み性
と軽回転性の大幅な両立向上を可能とした。これは,従
来いずれかの性能に妥協を余儀なくされていた状況を改
善するものであり,軽薄材料の搬送における各種障害を
解消する効果をもたらす。
As explained above, the light-rotating roll of the present invention
A thin cylindrical shell made of resin is rotatably fitted on the cylindrical support surface of the high-rigidity shaft with a gap of 10 to 100μ, so the bending of the shell is suppressed by the shaft. As a result, the shell does not need to have a large bending rigidity, so that the shell can be made thinner, and it has been possible to greatly improve both bending resistance and light rotation, which were difficult in the past. This improves the situation in which any of the performances has conventionally been compromised, and has the effect of eliminating various obstacles in the transport of light and thin materials.

また,本発明の軽回転性ロールの薄肉円筒状殻体は,
少なくとも軸体に接触する内周部を,芯型を使用した成
形によって製造した成形物とすることにより,軸体の外
周支持面に嵌合する円筒状内周面を容易に形成すること
ができ,殻体の製造コストを下げることができる。
The thin-walled cylindrical shell of the light-rotating roll of the present invention is:
By forming at least the inner peripheral portion in contact with the shaft body into a molded product manufactured by molding using a core mold, the cylindrical inner peripheral surface fitted to the outer peripheral support surface of the shaft body can be easily formed. , Cost of shell production can be reduced.

更に,本発明の軽回転性ロールの殻体に,モータのロ
ーター機構を付与し,その内周或いは外周にモータのス
テーターを配置することにより,殻体自体を直接駆動す
ることができ,速度応答性の良い駆動ロールを得ること
ができる。
Furthermore, by providing a rotor mechanism for the motor to the shell of the light-rotating roll of the present invention, and arranging the stator of the motor on the inner or outer periphery thereof, the shell itself can be directly driven and the speed response can be improved. A good driving roll can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す概略断面図,第2図は
他の実施例を示す概略断面図,第3図は本発明のロール
に誘導モータを組み込んだ例を示す概略断面図,第4図
はそのロールに使用する殻体の端部を示す平面図,第5
図,第6図は従来の回転自在なロールを示す概略断面図
である。 10,10A……軽回転性ロール,11……軸体,11a……円筒状
支持面,12……殻体,12a……円筒状内面,13……リング,1
4……支持体,15……軸体,15A……軸体胴体,15B……軸,1
5a……円筒状支持面,20……打ち抜き,21……ステータ
ー。
1 is a schematic sectional view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment, and FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example in which an induction motor is incorporated in a roll of the present invention. , FIG. 4 is a plan view showing an end of a shell used for the roll, and FIG.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a conventional rotatable roll. 10,10A… Lightly rotating roll, 11… Shaft, 11a… Cylindrical support surface, 12… Shell, 12a …… Cylindrical inner surface, 13 …… Ring, 1
4 ... Support, 15 ... Shaft, 15A ... Shaft body, 15B ... Shaft, 1
5a: cylindrical support surface, 20: punching, 21: stator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−153044(JP,A) 特開 昭49−72544(JP,A) 実開 昭62−55568(JP,U) 実開 平1−96461(JP,U) 実公 昭39−22252(JP,Y1) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-153044 (JP, A) JP-A-49-72544 (JP, A) Japanese Utility Model 1987-55568 (JP, U) Japanese Utility Model 96461 (JP, U) Jiko 39-22252 (JP, Y1)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】円筒状内面を有する円筒状殻体を,外周に
前記円筒状殻体とほぼ同じ長さの円筒状支持面を備えた
軸体の前記円筒状支持面に,回転自在に嵌合させてなる
ロールにおいて,前記軸体を高弾性率材を用いてロール
に必要とされる曲げ剛性を備えた形状,寸法に形成する
と共に,前記殻体を樹脂材料を用いて薄肉状に形成し,
その殻体と軸体の間隙を10〜100μとして殻体に作用す
る荷重を前記軸体に支持させる構成としたことを特徴と
する軽回転性ロール。
1. A cylindrical shell having a cylindrical inner surface is rotatably fitted to a cylindrical support surface of a shaft having a cylindrical support surface on the outer periphery having substantially the same length as the cylindrical shell. In the roll to be combined, the shaft body is formed into a shape and dimensions having a required bending rigidity by using a high elastic modulus material, and the shell body is formed into a thin shape using a resin material. And
A light-rotating roll, wherein a gap between the shell and the shaft is set to 10 to 100 μ to support the load acting on the shell by the shaft.
【請求項2】前記殻体の少なくとも内周部が,円筒状外
面を備えた芯型を用いて成形した成形物であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の軽回転性ロール。
2. A lightly rotatable roll according to claim 1, wherein at least the inner peripheral portion of said shell is a molded product formed by using a core having a cylindrical outer surface. .
【請求項3】前記殻体にモータのローター機構を付設
し,その内側若しくは外側にステーターを配して殻体を
直接駆動させるようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項又は第2項記載の軽回転性ロール。
3. The shell according to claim 1, wherein a rotor mechanism of a motor is attached to said shell, and a stator is arranged inside or outside of said shell to directly drive said shell. 3. The light-rotating roll according to item 2.
【請求項4】前記殻体と軸体との間に流体を送入するよ
うに構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項,
第2項又は第3項記載の軽回転性ロール。
4. The apparatus according to claim 1, wherein fluid is supplied between said shell and said shaft.
Item 4. The lightly rotatable roll according to item 2 or 3.
【請求項5】前記殻体と軸体の少なくとも一方に超音波
振動を加える構成としたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項,第2項又は第3項記載の軽回転性ロール。
5. A light-rotating roll according to claim 1, wherein ultrasonic vibration is applied to at least one of said shell and said shaft.
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