JP3606563B2 - 軸体における挿入物の移動装置及び移動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸体に挿入された挿入物を円滑に移動させることのできる軸体における挿入物の移動装置及び移動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸体に挿入される挿入物の一例として、帯材形成装置のスリッタに設けられる刃物及びスペーサがある。前記帯材形成装置は、幅広の材料から所定幅の帯材を形成する装置で、スリッタは、アーバと称される軸体に前記帯材の幅に合わせた間隔で刃物とスペーサを交互に挿入している。そして、コイル状に巻いた幅広の材料を巻き出しながら、前記アーバとともに前記刃物を回転させ、前記材料を所定幅の帯材に切り分けている。
【０００３】
図５は、スリッタに設けられるアーバの一例にかかり、その側面図である。
アーバ１はスリッタのベース２ａに設けられた支持部２によって一端が支持される。図示はしないが、スリッタを帯材形成装置に装着して帯材を形成するときには、アーバ１の他端は、アーバ支持部材によって支持され、このアーバ支持部材と支持部２とで両端を支持された状態で回転される。
【０００４】
アーバ１には、スペーサ４と刃物３が交互に挿入されている。刃物３，３の間隔は、スペーサ４の幅によって決定される。そのため、形成すべき帯材の幅に変更があるときは、スリッタを帯材形成装置から取り外し、スペーサ４及び刃物３をアーバ１から抜き出して交換する必要がある。図５は、スペーサ４及び刃物３の交換を行う際のアーバ１の状態を示していて、支持部２とスペーサ４及び刃物３との間に設けられた移動装置２０が、アーバ１上のスペーサ４及び刃物３を、他端に向けて移動させるようになっている。
【０００５】
このような移動装置２０は、従来、手作業によってスペーサ４及び刃物３を一つづつアーバ１から取り外すという作業から作業者を開放し、スペーサ４及び刃物３の自動交換を可能にするという点で非常に有意義なもので、例えば、特開平１１−１９８１９号公報のスリッタースタンドの刃替装置などにも採用されている。
【０００６】
特開平１１−１９８１９号公報のスリッタースタンドの刃替装置では、図５に示す移動装置２０と同様に、アーバ１の軸線Ｃと平行に設けられたねじ軸３０に沿って移動自在な移動体３１にプッシャ２５を設けている。そして、モータ３２の駆動によるねじ軸３０の回転によるプッシャ２５の移動によって、スペーサ４及び刃物３を一側（支持部２側）から押して、アーバ１の他端側に移動させるようにしている。
【０００７】
しかしながら、スペーサ４及び刃物３は、帯材の幅寸法を可能な限り高精度に加工する必要から、ほとんど隙間が無いようにアーバ１に挿入されるのが一般的である。アーバ１が挿入されるスペーサ４及び刃物３の孔の内径とアーバ１の外径との寸法誤差（隙間）は、通常は４０μｍ〜６０μｍ程度に設定される。そのため、特に、肉厚の薄い刃物３においては、刃物３の前記孔の内径部分がアーバ１の外径部分とかみやすく、手作業においては、刃物３を回転させながらアーバ１から取り外すようにしているのが現状である。
【０００８】
上記した移動装置２０においても、プッシャ２５が全面でスペーサ４又は刃物３に接触して押すようにしているが、刃物３又は４に接触する面の全面にわたって均等な力でスペーサ４又は刃物３を押すことは現実にはきわめて困難で、アーバ１の途中で刃物３がかんでしまい、刃物３をスムースに移動させることができず、かつ、刃物３やアーバ１に傷を付けるおそれがあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、刃物やスペーサのような挿入物を、アーバ等の軸体上で円滑かつ容易に移動させることができ、作業者の作業負担を軽減するとともに、前記軸体に対する前記挿入物の出し入れを自動で行うことが可能な挿入物の移動装置及び挿入物の移動方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、上記課題を解決するにあたり、次の点に着目した。
図６は、アーバ１とアーバ１に挿入された刃物３との関係を示す概略図である。図６では、説明の便宜のため、本来は数十μｍ程度である刃物３の孔の内径とアーバ１の外径との間の隙間を拡大して示している。
【００１１】
アーバ１の外径に対して刃物３の孔の内径が幾分大きく形成されているので、両者の曲率の違いから、刃物３の荷重はアーバ１の外径部分の頂点（以下、荷重点Ｏと記載する）に集中していると推測することができる。したがって、アーバ１と刃物３の孔の内径との間に図示するような隙間がある場合、刃物３は、刃物３の自重が作用する方向と同方向であって荷重点Ｏをとおる荷重作用線Ｓ及びこれに荷重点Ｏで直交する線Ｓ′を中心に、前後方向及び左右方向に揺動しやすくなると推測できる。
【００１２】
図７は、図６の状態で刃物３を一側からプッシャ２５で押した場合の説明図で、図７（ａ）は刃物３を図６の側方（矢印Ｘ方向）から見た図、（ｂ）は刃物３を図６の上方（矢印Ｙ方向）から見た図である。
アーバ１に挿入された刃物３は、前記したように、荷重点Ｏを支点として前後及び左右に揺動しやすい状態である。この状態でプッシャ２５が刃物３を押すと、プッシャ２５が刃物３に接触する当接面で押圧力が不均一なこともあって、刃物３が荷重点Ｏを支点として前後方向及び左右方向に揺動を始める。
このような揺動が始まった状況下では、図７（ａ）（ｂ）に示すように、プッシャ２５と刃物３とがほとんど一点での点接触となり、プッシャ２５及び刃物３の移動にともなってびびり振動を発生させ、円滑な移動を妨げる要因になっていると推測される。
【００１３】
そこで、本発明の発明者は、刃物３を荷重作用線Ｓの両側の複数点で点接触状態で押すことにより、荷重点Ｏを支点とする左右方向の揺動を抑制するようにした。
さらに、接触点の上下方向の位置を適宜に選択することで、当該接触点の周りの回転モーメントが０になるようにして、荷重点Ｏを中心とする前後方向の揺動を抑制するようにした。
その結果、刃物３及びスペーサ４をアーバ１の軸線Ｃと平行方向にスムースに移動させることが可能になった。
【００１４】
すなわち、本発明は、軸体に挿入された挿入物を、前記軸体上で移動させるための挿入物の移動装置において、 前記軸体に前記挿入物の荷重が集中的に作用する荷重点を通過し、前記挿入物の荷重作用方向と同方向の荷重作用線の両側における対称位置に、前記挿入物と接触する当接部材を配置したプッシャと、このプッシャを、前記軸体の軸線と平行方向に移動させて前記挿入物を前記軸体に沿って移動させる駆動手段とを有し、かつ、前記当接部材の前記荷重作用線方向の距離を、前記荷重点から前記荷重作用線に沿った上下方向における、前記軸体の直径の±０．３倍の範囲内とした構成としてある。
【００１５】
この構成によれば、プッシャの当接部材が、荷重作用線の両側で挿入物に接触して押すことにより、荷重点を支点とする挿入物の左右方向の揺動を抑制することができる。また、前記荷重作用線の両側の対称位置に配置するようにすることで、当接部材による押圧力の分布が、荷重作用線の両側で均等になるので、より安定的に挿入物を移動させることができる。
さらに、前記当接部材の前記荷重作用線方向の距離を、前記荷重点から前記荷重作用線に沿った上下方向における、前記軸体の直径の±０．３倍の範囲内とすると、挿入物を前後方向に揺動させようとするモーメントが、当接部材と挿入物との接触点を中心として相殺されると推測される。したがって、挿入物の前後方向の揺動を抑制することができる。
【００１６】
本発明は、前記プッシャに、前記当接部材の取り付け用の孔を複数設けた構成としてあり、また、前記当接部材が、挿入物と点接触する構成としてあり、さらには、前記プッシャが、前記軸体と同心の半円弧状の板状材であり、前記当接部材を、前記プッシャの両面に取り付けた構成としてある。
この構成によれば、当接部材の取り付け位置を容易に変更することができ、また、当接部材が点接触によって挿入物を押すので、びびり振動を発生しない。
【００１７】
また、本発明は、前記軸体が、スリッタにおける回転自在なアーバであり、前記挿入物が、前記アーバに挿入される刃物又は刃物及びスペーサであり、前記アーバにスペーサを介して所定間隔で前記刃物を配置して、前記刃物を前記アーバとともに回転させることで前記刃物の間隔に応じた幅の帯材を切断して形成する構成としてある。
本発明をスリッタに適用することで、刃物及びスペーサの交換作業が容易になり、かつ、刃物及びスリッタのアーバへの着脱を自動化することが容易になる。
【００１８】
また、本発明は、前記軸体には、前記アーバとの間で前記刃物及びスペーサの交換を行うための刃物交換装置に設けられ、前記アーバとの間で前記刃物及びスペーサの授受を行うダミーアーバを含む構成としてある。
スリッタの刃物及びスペーサの自動交換を行う場合には、アーバだけでなく、アーバに対して刃物及びスペーサを受け渡すダミーアーバにも本発明を適用することが可能である。
これにより、アーバとダミーアーバとの間での刃物及びスペーサの授受をスムースに行うことが可能になる。
【００１９】
また、本発明は、前記当接部材を前記プッシャの両側に設けるとともに前記当接部材を前記軸体の軸線と交差する方向に移動自在にし、前記挿入物を前記軸体から取り出す際及び前記軸体に挿入する際の双方において前記挿入物を移動できるようにした構成としてある。
このように構成すれば、アーバから刃物及びスペーサの取り外し及びアーバへの刃物及びスペーサの取り付けを単一の移動装置で行うことが可能になる。
【００２０】
また、本方法発明は、軸体に挿入された挿入物を、前記軸体上で移動させるための挿入物の移動方法において、前記軸体に前記挿入物の荷重が集中的に作用する荷重点を通過し、前記挿入物の荷重作用方向と同方向の荷重作用線の両側における対称位置において、プッシャの当接部材を前記挿入物に接触させ、このプッシャを、駆動手段によって前記軸体の軸線と平行方向に移動させて前記挿入物を前記軸体に沿って移動させる場合に、前記当接部材の前記挿入物に対する前記荷重作用線方向の接触位置を、前記荷重点から前記荷重作用線に沿った上下方向における、前記軸体の直径の±０．３倍の範囲内とした方法としてある。
【００２１】
この発明は、上記のように方法発明としても具現化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる挿入物の移動装置の一実施形態を説明するための側面図、図２は移動装置の当接部材の詳細図で、（ａ）は当接部材の正面図、（ｂ）は当接部材の側面図である。
なお、この実施形態で挿入物の移動装置は、スリッタのアーバ１に挿入されたスペーサ４及び刃物３をアーバ１上で移動させるものとして説明するが、本発明は、アーバ以外の他の軸体及びこの軸体に挿入された他の挿入物を移動させる移動装置にも適用が可能である。
【００２３】
移動装置１０は、スペーサ４又は刃物３に接触する半円弧状のプッシャ１５と、このプッシャ１５を昇降させるシリンダ１１と、このシリンダ１１のピストンロッド１１ａの先端に連結されるとともに、プッシャ１５が取り付けられた昇降自在な昇降部材１２とを有している。
上記構成の移動装置１０は、図示しないガイドレールに沿って、例えば、公知のボール・ねじ機構等によって、アーバ１の軸線Ｃと平行方向に進退移動できるようになっている。
また、シリンダ１１の駆動によってプッシャ１５を昇降部材１２とともに上昇させることで、アーバ１に挿入された刃物３及びスペーサ４と干渉することなく、プッシャ１５をアーバ１の軸線Ｃと平行方向に移動させることができるようになっている。
【００２４】
プッシャ１５は、図２（ａ）に示すように、アーバ１と同心の半円弧状に形成され、アーバ１の頂部（刃物３の荷重点Ｏ）をとおり、刃物３の荷重の作用方向と同方向の荷重作用線Ｓを中心に、左右均等位置に振り分けられた二つの当接部材１６を有している。
この当接部材１６は、図２（ｂ）に示すように、プッシャ１５の両側に設けられていて、刃物３をアーバ１に挿入するとき及び刃物３をアーバ１から取り出すときの双方で使い分けができるようになっている。
【００２５】
この当接部材１６の上下方向の位置は、実験や経験等によって適宜の位置に選択するのが好ましい。
スリッタのアーバ１と刃物３において発明者が種々に実験を繰り返した結果、荷重点Ｏからアーバ１の直径Ｄの±０．３倍分の範囲内、好ましくは、−０．０２倍〜−０．２倍の範囲内で、アーバ１の軸線Ｃ側に当接部材１６を位置させるとよいことがわかった。
なお、当接部材１６は、上記の範囲内でプッシャ１５における取付位置を容易に変更できるように、例えば、当接部材１５の取り付け用の孔を複数設けるなどするのが好ましい。
【００２６】
上記構成の移動装置の作用を、図３を参照しながら説明する。
図３（ａ）は、プッシャ１５を図２（ａ）の上方（Ｙ方向）から見た図、図３（ｂ）は、プッシャ１５を図２（ａ）の側方（Ｘ方向）から見た図である。
荷重作用線Ｓの左右の均等位置に二つの当接部材１６を配置しているので、プッシャ１５が刃物３を押したときに、その押圧力が刃物３の左右に均等に付与されるので、荷重作用線Ｓを中心とする刃物３の左右方向の揺動を抑制することができる。
また、図３（ｂ）に示すように、当接部材１６が刃物３に接触する接触位置を、アーバ１の直径Ｄの±０．３倍分の範囲内、好ましくは、−０．０２倍〜−０．２倍の範囲内で、アーバ１の軸線Ｃ側に位置させることで、刃物３を前後方向に揺動させようとするモーメントが当接部材１６の接触点を中心に相殺され（すなわち、前記接触点における回転モーメントが０になる）、刃物３の前後方向の揺動を抑制することができる。
したがって、例えば、図３（ｃ）に示すように、アーバ１に撓みがあったとしても、前記接触点における回転モーメントが０であるから、刃物３を前後に揺動させることなく移動させることができる。
【００２７】
上記構成の当接部材１６及びプッシャ１５を有する移動装置１０は、以下のように作用する。
図４（ａ）に示すように、刃物３及びスペーサ４を取り出す際には、移動装置１０は図４（ａ）中実線で示す位置にいて、プッシャ１５の当接部材１６を、支持部２側の刃物３又はスペーサ４に接触させている。この状態で、移動装置１０を図中の右方向に移動させると、刃物３及びスペーサ４がアーバ１に沿って右方に移動する。この際、当接部材１６が上記したような位置で点接触によって刃物３又はスペーサ４を押すので、刃物３やスペーサ４の揺動によるびびり振動も発生することなく、スムースにこれらを移動させることができる。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、刃物３又はスペーサ４をアーバ１に挿入する際には、アーバ１の端部からスペーサ４及び刃物３を一つづつアーバ１に挿入する。そして、図４（ｂ）中実線で示す位置でスペーサ４又は刃物３に当接部材１６を接触させ、移動装置１０を図中左方向に移動させる。
この場合にも、上記と同様にびびり振動が発生することなく、スムースにこれらを移動させることができる。
【００２９】
本発明の好適な実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、移動装置１０の移動は上記の形態のものに限られるものではなく、シリンダ等の他の駆動機構を用いて移動させるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、刃物やスペーサのような挿入物を、アーバ等の軸体上で円滑かつ容易に移動させることができるようになる。
そのため、作業者の作業負担を大幅に軽減し、挿入物を軸体に出し入れする際の作業時間を大幅に短縮することが可能になり、かつ、前記軸体に対する前記挿入物の出し入れの自動化も容易に図ることができるようなる。
さらに、挿入物を軸体から出し入れする際に、挿入物が軸上でびびり振動を起こすこともないので、挿入物及び軸体の双方に傷が付く等の不都合が生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる挿入物の移動装置の一実施形態を説明するための側面図である。
【図２】移動装置の当接部材の詳細図で、（ａ）は当接部材の正面図、（ｂ）は当接部材の側面図である。
【図３】図３（ａ）は、プッシャを図２（ａ）の上方（Ｙ方向）から見た図、図３（ｂ）は、プッシャを図２（ａ）の側方（Ｘ方向）から見た図、図３（ｃ）はアーバに撓みがあった場合の作用を説明する図である。
【図４】本発明の移動装置の一実施形態にかかり、移動装置の作用を説明するための図である。
【図５】スリッタに設けられるアーバの一例にかかり、その側面図である。
【図６】アーバとアーバに挿入された刃物との関係を示す概略図である。
【図７】図６の状態で刃物をプッシャで押した場合の説明図で、図７（ａ）は刃物を図６の側方（矢印Ｘ方向）から見た図、（ｂ）は刃物を図６の上方（矢印Ｙ方向）から見た図である。
【符号の説明】
１ アーバ（軸体）
２ 支持部
３ 刃物（挿入物）
４ スペーサ（挿入物）
１０ 移動装置
１１ シリンダ
１２ 昇降部材
１５ プッシャ
１６ 当接部材
Ｏ 荷重点
Ｓ 荷重作用線
Ｃ アーバの軸線

Claims (9)

1. 軸体に挿入された挿入物を、前記軸体上で移動させるための挿入物の移動装置において、
   前記軸体に前記挿入物の荷重が集中的に作用する荷重点を通過し、前記挿入物の荷重作用方向と同方向の荷重作用線の両側における対称位置に、前記挿入物と接触する当接部材を配置したプッシャと、
   このプッシャを、前記軸体の軸線と平行方向に移動させて前記挿入物を前記軸体に沿って移動させる駆動手段とを有し、
   かつ、前記当接部材の前記荷重作用線方向の距離を、前記荷重点から前記荷重作用線に沿った上下方向における、前記軸体の直径の±０．３倍の範囲内としたことを特徴とする軸体における挿入物の移動装置。
2. 前記プッシャに、前記当接部材の取り付け用の孔を複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の軸体における挿入物の移動装置。
3. 前記当接部材が、挿入物と点接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の軸体における挿入物の移動装置。
4. 前記プッシャが、前記軸体と同心の半円弧状の板状材であり、前記当接部材が、前記プッシャの両面に取り付けてあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸体における挿入物の移動装置。
5. 前記軸体が、スリッタにおける回転自在なアーバであり、前記挿入物が、前記アーバに挿入される刃物又は刃物及びスペーサであり、前記アーバにスペーサを介して所定間隔で前記刃物を配置して、前記刃物を前記アーバとともに回転させることで前記刃物の間隔に応じた幅の帯材を切断して形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軸体における挿入物の移動装置。
6. 前記軸体には、前記アーバとの間で前記刃物及びスペーサの交換を行うための刃物交換装置に設けられ、前記アーバとの間で前記刃物及びスペーサの授受を行うダミーアーバを含むことを特徴とする請求項５に記載の軸体における挿入物の移動装置。
7. 前記当接部材を前記プッシャの両側に設けるとともに前記当接部材を前記軸体の軸線と交差する方向に移動自在にし、前記挿入物を前記軸体から取り出にしたす際及び前記軸体に挿入する際の双方において前記挿入物を移動できるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軸体における挿入物の移動装置。
8. 軸体に挿入された挿入物を、前記軸体上で移動させるための挿入物の移動方法において、
   前記軸体に前記挿入物の荷重が集中的に作用する荷重点を通過し、前記挿入物の荷重作用方向と同方向の荷重作用線の両側における対称位置において、プッシャの当接部材を前記挿入物に接触させ、
   このプッシャを、駆動手段によって前記軸体の軸線と平行方向に移動させて前記挿入物を前記軸体に沿って移動させる場合に、
   前記当接部材の前記挿入物に対する前記荷重作用線方向の接触位置を、前記荷重点から前記荷重作用線に沿った上下方向における、前記軸体の直径の±０．３倍の範囲内としたことを特徴とする軸体における挿入物の移動方法。
9. 前記荷重作用線の両側の対称位置に配置された前記複数の点を、前記当接部材で押しながら前記挿入物を移動させることを特徴とする請求項８に記載の軸体における挿入物の移動方法。

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