JP4137343B2 - 帯状材の進行方向変更装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状材の処理設備に使用し、連続移動する長尺の帯状材の進行方向を変更するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
帯状材を連続的に処理する設備において、設置スペースの制約などから各処理装置を直線上に配置することが困難な場合がある。この場合には、各処理装置を平行又は直角方向に配置し、平行又は直角方向に並べた各処理装置に帯状材を通過させるために、帯状材の進行方向を変更する装置が使用されている。
このような進行方向の変更に伴って発生する帯状材の蛇行の修正を行う手段を具備した帯状材の進行方向変更装置として、例えば特開昭55ー80641号公報、及び特開平8−67386号公報に開示されているような装置がある。
特開昭55ー80641号公報に記載されている進行方向変更装置70は、図7(A)、(B)に示すように、円筒体72の表面に取付け台79を介して、その外側が仮想螺旋曲面を形成する多数の回転輪(回転子)73を設け、回転輪73によって形成される仮想螺旋曲面上に帯状材74を通過させてその方向の変更を図ろうとするものである。更に詳細には、円筒体72の外側表面の所定位置に多数の回転輪73を、その回転軸77が帯板材74の進行方向と直交するようにして配列し、これら多数の回転輪73の外側包絡面を帯状材74が通過する前記仮想螺旋曲面としている。ここで、75、76は円筒体72の軸受を、78は蛇行修正用のモータを示すが常時は停止している。
【0003】
進行方向変更装置70において、帯状材74は、帯状材74の進入側と排出側の進路が直交するように、円筒体72の軸心に対してそれぞれ45度傾斜して、円筒体72の胴面に螺旋状に配置された回転輪73に沿って180度巻着されている。進行方向変更装置70において、帯状材74の蛇行の修正の方法は、蛇行修正用のモータ78で円筒体72を回転させて、回転輪73を円筒体72と共に周方向に回動させ、回転輪73に支持された帯状材74が回転輪73の移動に伴って円筒体72の周方向に移動しながら、その巻着部分を軸方向に移動させることで可能としている。
また、特開平8−67386号公報に記載されている進行方向変更装置80は、図8(A)〜(C)に示すように、円筒体81の胴面上に多数の支柱82を設け、支柱82に先部が屈曲したフレーム83を回動可能に外嵌し、フレーム83の先部に支柱82の軸に直交する回転軸84を介して回転輪85を取付けている。ここで、86は取付け台、87は垂直軸受、88はスペーサ、89は水平軸受を示す。
回転輪85は、帯状材の蛇行によって変化する進行方向に合わせてフレーム83を回動させ、自在に回転方向を変化させることができた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図7(A)、(B)に示す進行方向変更装置70においては、円筒体72の軸線と、帯状材74の進行方向が成す角度は、一定で変化しないため、排出側の帯状材74が移動すると進入側の帯状材74も同じ方向に移動する。進入側の帯状材74が移動して進路が変動すると、進入側に設置された処理装置に帯状材74のエッジが接触し、実用上の不都合が生じることがあり、このため、別途、他の蛇行修正装置を設置せざるを得なくなっていた。
また、図8(A)〜(C)に示す進行方向変更装置80においては、帯状材の進行方向に回転輪85の回転方向を合わせるので、回転輪85による擦り傷は付かないが、前述した進入側の帯状材74の進路の変動を防止することはできなかった。さらに、回転輪85の回転軸84の向きを規制しておらず、回転軸84の向きが自在に変化するように構成されているので、帯状材の形状が不良な場合や高速な通板を行った場合は、回転輪85の方向変化の動きが不安定になり、振動を発生して運転ができなかったり、帯状材に回転輪の振動による擦り傷が付く等の問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来の帯状材の進行方向変更装置における進入側の帯状材の進路の蛇行を防止すると共に、帯状材の進入方向を一定にすることができる帯状材の進行方向変更装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る帯状材の進行方向変更装置は、帯状材を螺旋状の面に巻き付けて該帯状材の進行方向を変更する帯状材の進行方向変更装置において、軸心の傾斜角度を変更可能に設けられた半円筒状部材と、前記半円筒状部材の外周に該半円筒状部材の軸心に沿って平行に設けられ、回動可能な多数の案内軸と、それぞれの軸心を、前記案内軸の軸心に交差させて傾斜配置させ、前記帯状材の裏面側に当接して転動する多数の転動輪と、前記案内軸を、前記半円筒状部材の傾斜角度の変更に同期して回動させ、前記転動輪の軸心の向きを変化させる転動輪調整機構とを有する。
【0006】
半円筒状部材とは、帯状材が巻着する部分が、円周方向の実質的に半分である部材をいい、例えば、軸方向に見て、180度以上の外周部を有する場合や全周がつながった円筒形のものも含まれるものとする。また、半円筒状部材の軸心の傾斜角度とは、帯状材の進行方向変更装置に進入する帯状材に対する軸心の角度をいう。
本発明者は、進入側の帯状材の進路にできるだけ影響を及ぼさないで、排出側の帯状材のみの進路を修正する手段を検討した結果、排出側の帯状材の位置を移動させる手段として、半円筒状部材の軸方向と帯状材の進路の成す角度を変化させること、すなわち、半円筒状部材を旋回させることが有効であることを知見した。ここで、従来のように転動輪(回転輪)の回転方向を一方向に固定すると、半円筒状部材を旋回させたときに、螺旋状に巻着された帯状材の進入、排出方向と、半円筒状部材の軸心の成す角度が変化し、半円筒状部材に配置された転動輪の回転方向と帯状材の進路にずれが発生して、転動輪と帯状材の接点でスリップを起し、帯状材の表面に傷を付けたり、転動輪が異常摩耗したり、最悪の場合は、帯状材の搬送ができなくなるという問題が発生する。そこで、半円筒状部材を旋回させると共に、円筒状部材の軸心の傾斜角度の変更に同期させて転動輪の向きを変化させる転動輪調整機構を案出した。
【0007】
半円筒状部材の軸心の傾斜角度は、40度以上50度以下の範囲で変更可能なことが好ましい。この範囲内であれば、通常の使用状態にある帯状材の進行方向を90度変更するときの帯状材の蛇行を効果的に防止することができる。
多数の転動輪は巻着される帯状材の進行方向に沿って回転方向を揃えて螺旋状に配置されている。
転動輪の回転方向は、初期状態では、案内軸に対して、例えば、45度で配置され、案内軸の回動によって、この回転方向を、例えば、40度以上50度以下の範囲で調整することができる。
かかる構成によって、半円筒状部材の傾斜角の変更に合わせて転動輪の向きを変化させ、帯状材に無理な力を加えずに蛇行を防止すると共に、帯状材の進入方向の変化を小さくした状態で、排出方向を変化させることができる。
【0008】
ここで、前記転動輪調整機構には、前記半円筒状部材の一端に回動可能に設けられた大径歯車と、多数の前記案内軸の一端にそれぞれ設けられ、前記大径歯車にそれぞれ噛合する小歯車と、ベース架台に固定配置され、前記大径歯車に設けられた従動アームを当接させ、前記大径歯車の回動角度を規制する固定カム部材と、前記半円筒状部材の傾斜角度に応じて前記大径歯車を回動させ、前記従動アームを前記固定カム部材に当接させる押圧手段とを備えることも可能である。
大径歯車の従動アームは、固定カム部材に押圧された状態でその位置を規制されている。半円筒状部材の傾斜角度が変化し、その一端の位置が変化すると、従動アームは、固定カム部材に当接しながら固定カム部材の形状に沿って移動すると共に、大径歯車の周方向に力を加えて大径歯車を回動させる。大径歯車が回動すると、これに噛合する小歯車がそれぞれ回動し、半円筒状部材の一端から突出し、小歯車に連結された各案内軸が回動する。そして、各案内軸に設けられた転動輪の軸心の向きを変えることができる。帯状材の半円筒状部材への進入、排出角度に応じて、各転動輪の回転方向が自動的に変化するので、案内される帯状材は、抵抗なく移動することができる。
【0009】
また、前記半円筒状部材の中央部を回動可能に支持して、前記半円筒状部材の端部に取付けたアクチュエータによって旋回し、傾斜角度を変更することも可能である。
半円筒状部材の中央部は、帯状材の進入方向に垂直、かつ排出方向に垂直な方向に形成される旋回軸を中心に回動する。かかる構成によって、半円筒状部材の中央部を支持するので、傾斜角度を変更したときの中央部の位置の変化を小さくし、方向修正による帯状材の位置の変化を小さくして安定して方向修正することができる。
さらに、多数の前記転動輪を、各々の前記案内軸に偏心して配置された偏心軸にそれぞれ設け、前記転動輪の外周面を、球面状に形成することも可能である。
転動輪が偏心軸を介して案内軸に設けられているので、転動輪の固定構造を簡単にすることができる。
転動輪の軸心は、案内軸の軸心に交差しているので、転動輪の外周面を、転動輪の軸心と案内軸の軸心の交点を中心とする球面状に形成すると、案内軸が回転して転動輪の回転方向が変化しても帯状材が当接する転動輪の外側包絡面の半径は変化せず、帯状材を安定して案内することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る帯状材の進行方向変更装置10は、帯状材11を螺旋状の面に巻き付けて帯状材11の進行方向を変更する装置である。図1、図3に示すように、帯状材の進行方向変更装置10は、ベース架台12に水平配置された半円筒状部材13と、半円筒状部材13の外周に設けられた多数の案内軸21〜27と、各案内軸21〜27の先端部にそれぞれ接続され、案内軸21〜27に偏心配置された偏心軸15と、偏心軸15に傾斜配置された多数の転動輪16と、案内軸21〜27を、半円筒状部材13の傾斜角度の変更に同期して回動させ、転動輪16の軸心の向きを変化させる転動輪調整機構35とを有している。以下、詳しく説明する。
【0011】
まず、ベース架台12と半円筒状部材13の連結構造について説明する。
十分な剛性を有するベース架台12の中央部には、半円筒状部材13の中央部を支持する旋回軸17が立設している。また、ベース架台12の図1における左端部と右上端部には、旋回軸17を中心として対向配置される円弧状レール18がそれぞれ取付けられている。
半円筒状部材13は、中央部を旋回軸17に回動可能に支持され、両端部をガイドローラ19を介して円弧状レール18に支持されている。
半円筒状部材13の一端部とベース架台12の間には、アクチュエータの一例である油圧シリンダ20が設けられ、半円筒状部材13をベース架台12に対して旋回させ、進入する帯状材11に対する半円筒状部材13の軸心の傾斜角度を変更することができる。
【0012】
次に、図1〜図4、図6を参照して、半円筒状部材13の構成について更に詳しく説明する。
半円筒状部材13は、ベース架台12の外側(図1における左上側)に断面半円弧状の周部を形成した部材で、半円筒状部材13の外周の半径方向の少し外側には、半円筒状部材13の軸心に沿って平行に設けられた案内軸21〜27が、30度おきに7本、それぞれ回動可能に設けられている。
複数の軸受28にそれぞれ支持された案内軸21〜27の基端部は、半円筒状部材13の一端より軸方向外側に少し突出して取付けられている。
図3に示すように、案内軸21〜27の長さは、少しずつ異なるように形成され、半円筒状部材13に取付けたときのそれぞれの先端を結んだ仮想線L1が、案内軸21〜27に対して、45度傾くように設定されている。
【0013】
次に、案内軸21〜27の先側に設けられた偏心軸15について説明する。
偏心軸15は、半円筒状部材13に巻着された帯状材11の半円筒状部材13軸方向長さより少し長く形成されている。
図4において、偏心軸15が取付けられるそれぞれの案内軸21〜27の軸方向先側には、所定間隔おきの4箇所に軸受29が配置され、各軸受29には、偏心孔30を有する円筒形の回動支持部材31が回動可能に設けられている。
各案内軸21〜27の先端部は、それぞれ最基側の回動支持部材31に軸心を合わせて固定され、各偏心軸15は、それぞれ4箇所の回動支持部材31の偏心孔30を挿通して設けられている。
かかる構成によって、案内軸21〜27を回転させると、各回動支持部材31が案内軸21〜27に軸心を合わせて回転し、偏心軸15は、案内軸21〜27に対して偏心して回動する。
【0014】
次に、図1〜図5を参照して、各偏心軸15に設けられ、帯状材11の裏面側に当接して転動する多数の転動輪16について詳しく説明する。
転動輪16は、各偏心軸15に9個ずつ設けられ、各軸受29間に3個ずつ配置されている。
図5に示すように、転動輪16は、リム32と、リム32の外周に軸受33を介して設けられた球面状リング34を有している。
各転動輪16の軸心C1は、偏心軸15の軸心C2及び案内軸21〜27の軸心C3と交差するように傾斜配置されている。また、転動輪16の球面状リング34の外周面は、転動輪16の軸心C1と、案内軸21〜27の軸心C3との交点を中心とする球面状に形成されている。案内軸21〜27の軸心C3と半円筒部材13の周方向D1は常に直交し、転動輪16の軸心C1と転動輪16の回転方向R1は常に直交するので、案内軸21〜27を、その軸心C3に垂直な方向(図5に示す方向)から見たときの案内軸21〜27の軸心C3に対する転動輪16の軸心C1の角度βは、半円筒状部材13の周方向D1に対する転動輪16の回転方向R1の角度αと等しくなっている。
【0015】
かかる構成によって、案内軸21〜27を軸心C3を中心として回動させると、案内軸21〜27の軸心C3と交差して傾斜配置された転動輪16の軸心C1は、案内軸21〜27の軸心C3の回りを回動する。このとき、案内軸21〜27を、その軸心C3に垂直な方向から見ると、案内軸21〜27の軸心C3と半円筒部材13の周方向D1の向きは変わらず、案内軸21〜27の軸心C3に対する転動輪16の軸心C1の傾斜角度βは、徐々に小さくなる。また、転動輪16の軸心C1と転動輪16の回転方向R1は常に直交するので、半円筒状部材13の周方向D1に対する転動輪16の回転方向R1の角度αも小さくなる。
一方、転動輪16の外周面を形成する仮想球体の中心は、案内軸21〜27の軸心C3を通るので、案内軸21〜27が回動しても、半円筒状部材13の中心に対する仮想球体の位置は変化しない。
すなわち、案内軸21〜27を回動させることによって、半円筒状部材13に巻着されて移動する帯状材11が通過する仮想螺旋曲面の半径を変えずに、帯状材11の案内角度を、所定角度だけ変化させることができる。
本実施の形態においては、図5に示す方向から見た転動輪16の軸心C1と、案内軸21〜27の軸心C3との間の角度βは、最大で50度に設定されており、案内軸21〜27を回動させることによって、半円筒状部材13の周方向D1に対する転動輪16の回転方向R1の傾斜角度αを、図4(B)に示すようにα1=50度の状態から、図4(A)に示すようにα2=40度の状態まで変化させることができるように構成している。
【0016】
次に、図2、図6を参照して、案内軸21〜27を、半円筒状部材13の傾斜角度の変更に同期して回動させ、転動輪16の軸心の向きを変化させる転動輪調整機構35について説明する。
転動輪調整機構35は、半円筒状部材13の一端に回動可能に設けられた大径歯車36と、大径歯車36に設けられた従動アーム39と、案内軸21〜27の基端(一端)にそれぞれ設けられ、大径歯車36に噛合する小歯車37と、ベース架台12に固定配置された固定カム部材38と、従動アーム39を固定カム部材に当接させる押圧手段の一例であるエアシリンダ40とを有している。
大径歯車36は、半円筒状部材13の一側端に沿って、半円筒状部材13と同様に中心角が180度より少し大きい円弧状に形成され、大径歯車36の半分より左側には、従動アーム39を突出させている。
【0017】
小歯車37には、大径歯車36に噛合する歯部が180度より少し小さい角度だけ形成されている。なお、大径歯車36の回動角度を大きくする場合には、小歯車37の歯部を全周に形成することも可能である。
その下部の形状を左下から右上に少し傾斜させて形成された固定カム部材38は、従動アーム39より上方位置にあるベース架台12の上部に設けられている。また、エアシリンダ40は、伸縮ロッドの先部を従動アーム39の下部に回動可能に取付け、基部を半円筒状部材13の下部に回動可能に支持させて設けられている。
半円筒状部材13を、油圧シリンダ20によって、旋回軸17を中心として、図1においてS1に示す位置からS2に示す位置まで左回りに10度旋回させると、半円筒状部材13の一端部に設けられた大径歯車36及び従動アーム39は、図6において右側に移動する。従動アーム39の右側への移動と共に、予め稼働させておいたエアシリンダ40の伸縮ロッドが伸長し、従動アーム39の先部を固定カム部材38の下側端部に押圧するので、従動アーム39が上側に移動して、大径歯車36は所定角度だけ右回りに回動する。かかる構成によって、大径歯車36の回動角度を規制することができる。
【0018】
大径歯車36が右回りに回動すると、各小歯車37は、実質的に同一角度だけ左回りに回動し、各小歯車37に案内軸21〜27及び偏心軸15を介して設けられた転動輪16の軸心は、半円筒状部材13の半径方向に見て、半円筒状部材13の軸心に対する転動輪16の回転方向R1の角度が10度大きくなるように、すなわち、図4(A)に示す状態から(B)に示す状態へ変化する。
転動輪16の軸心の傾きは、半円筒状部材13の旋回角度と同じになるように設定されており、その調整は、固定カム部材39の下側端部の形状によって行う。かかる構成によって、帯状材の進行方向変更装置10は、帯状材11の進入側の角度を一定に保持したまま、排出側の角度を変化させ、しかもその角度に合わせて転動輪16の角度を自動的に調整することができる。
【0019】
以上、本発明に係る実施の形態について説明してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施の形態においては、半円筒状部材13の旋回角度(傾斜角度)を40度から50度の範囲にしているが、これを35度から55度に拡げてもよく、また、42度から48度の範囲にすることも可能である。
また半円筒状部材13の傾斜角度は、中央を支持して旋回させることによって変更しているが、一方の端部を中心として、他端を回動させる機構によって変更することも可能である。
【0020】
【発明の効果】
請求項1記載の帯状材の進行方向変更装置においては、半円筒状部材の軸心の傾斜角度を変更可能に設けているので、帯状材の進入側の角度に影響を与えずに、排出側の角度を制御することができ、進入側の処理装置における帯状材のエッジが処理装置の内壁に接触する事故を防止することができる。また、転動輪調整機構を有しているので、帯状材の蛇行修正のときに帯状材や転動輪に無理な力を加えて変形させることなく、また、転動輪の軸方向のスリップがないため、帯状材が傷付いたり、変形したりする品質上の問題が低減すると共に、転動輪の寿命延長を達成することができる。さらに、進行方向変更装置内に、半円筒状部材の傾斜角度の変更に同期して転動輪の軸心の向きを変化させる転動輪調整機構をコンパクトに一体化させて蛇行を制御するので、設備の設置スペースを狭くすることができ、設備コストを低減することができる。
特に、請求項2記載の帯状材の進行方向変更装置においては、大径歯車と、大径歯車にそれぞれ噛合する小歯車と、固定カム部材と、従動アームを固定カム部材に当接させる押圧手段とを備えているので、半円筒状部材への進入、排出角度に応じて、各転動輪の回転方向を自動的に変化させることができ、案内される帯状材を、抵抗なく移動させることができる。
請求項3記載の帯状材の進行方向変更装置においては、半円筒状部材の中央部を回動可能に支持して、アクチュエータによって旋回し、傾斜角度を変更するので、傾斜角度を変更したときの中央部の位置の変化を小さくし、方向修正による帯状材の位置の変化を小さくして安定して方向修正することができる。
そして、請求項4記載の帯状材の進行方向変更装置においては、転動輪が偏心軸を介して案内軸に設けられているので、転動輪の固定構造を簡略化し、軸心の向きの変更を簡単な機構で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る帯状材の進行方向変更装置の平断面図である。
【図2】同帯状材の進行方向変更装置の部分拡大平断面図である。
【図3】同帯状材の進行方向変更装置の半円筒状部材の展開図である。
【図4】(A)、(B)は、それぞれ同帯状材の進行方向変更装置の転動輪の取付け構造を示す平面図である。
【図5】同帯状材の進行方向変更装置の転動輪の断面図である。
【図6】同帯状材の進行方向変更装置の半円筒状部材の側断面図である。
【図7】(A)、(B)は、それぞれ従来例に係る進行方向変更装置の平面図と、部分拡大断面図である。
【図8】(A)〜(C)は、従来例に係る進行方向変更装置の回転輪の部分正断面図と、部分側断面図と、平面図である。
【符号の説明】
10:帯状材の進行方向変更装置、11:帯状材、12:ベース架台、13:半円筒状部材、15:偏心軸、16:転動輪、17:旋回軸、18:円弧状レール、19:ガイドローラ、20:油圧シリンダ(アクチュエータ)、21〜27:案内軸、28、29:軸受、30:偏心孔、31:回動支持部材、32:リム、33:軸受、34:球面状リング、35:転動輪調整機構、36:大径歯車、37:小歯車、38:固定カム部材、39:従動アーム、40:エアシリンダ(押圧手段)
Claims (4)
- 帯状材を螺旋状の面に巻き付けて該帯状材の進行方向を変更する帯状材の進行方向変更装置において、
軸心の傾斜角度を変更可能に設けられた半円筒状部材と、
前記半円筒状部材の外周に該半円筒状部材の軸心に沿って平行に設けられ、回動可能な多数の案内軸と、
それぞれの軸心を、前記案内軸の軸心に交差させて傾斜配置させ、前記帯状材の裏面側に当接して転動する多数の転動輪と、
前記案内軸を、前記半円筒状部材の傾斜角度の変更に同期して回動させ、前記転動輪の軸心の向きを変化させる転動輪調整機構とを有することを特徴とする帯状材の進行方向変更装置。 - 請求項1記載の帯状材の進行方向変更装置において、前記転動輪調整機構は、前記半円筒状部材の一端に回動可能に設けられた大径歯車と、多数の前記案内軸の一端にそれぞれ設けられ、前記大径歯車にそれぞれ噛合する小歯車と、ベース架台に固定配置され、前記大径歯車に設けられた従動アームを当接させ、前記大径歯車の回動角度を規制する固定カム部材と、前記半円筒状部材の傾斜角度に応じて前記大径歯車を回動させ、前記従動アームを前記固定カム部材に当接させる押圧手段とを有することを特徴とすることを特徴とする帯状材の進行方向変更装置。
- 請求項1又は2記載の帯状材の進行方向変更装置において、前記半円筒状部材は、中央部を回動可能に支持され、前記半円筒状部材の端部に取付けたアクチュエータによって旋回し、傾斜角度を変更することを特徴とする帯状材の進行方向変更装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の帯状材の進行方向変更装置において、多数の前記転動輪は、各々の前記案内軸に偏心して配置された偏心軸にそれぞれ設けられ、前記転動輪の外周面は、球面状に形成されたことを特徴とする帯状材の進行方向変更装置。
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