JP4461052B2 - 回転機器、それを用いたベルト駆動装置及び可撓性部材の巻き取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、プーリやローラ等の回転機器に関し、また、これを用いたベルトの駆動装置、或いは糸やテープ等の巻き取り装置に関するものである。

一般に、平ベルトを用いたベルト伝動装置においては、ベルトが走行中に蛇行したり、プーリの片側に寄る片寄り走行をすることがある。これは、平ベルトが、他のベルトに比べて、プーリ軸の正規位置からのずれや、軸荷重の変化によるプーリ軸のたわみ、プーリの揺れ等、装置構成要素の変化に敏感なためである。このような蛇行・片寄り走行を生じた場合には平ベルトが平プーリのフランジに接触して、該平ベルト側面の毛羽立ちや心線のほつれを生ずる。

この問題に対して、平プーリの外周面にクラウンをつける（中高曲面に形成する）ことが知られている。また、プーリ外周面のクラウンを該プーリの回転中心を中心とする球状に形成するという提案もある（特許文献１参照）。これは、平ベルトの左側部と右側部とに張力差を生じてプーリ軸が傾き、それに伴って平ベルトがプーリ上で片寄ったときに、平ベルトの張力によってプーリに回転モーメントが働くことを利用して、プーリ軸の傾き及び平ベルトの片寄りを解消せんとするものである。

また、平プーリの外周面に多数の溝を周方向に間隔をおいて形成したものが知られている（特許文献２参照）。すなわち、その溝は、プーリの幅中央から両側へ「く」の字状になるように対称に延びたものであり、平ベルトとプーリとの間に平ベルトを中央に寄せるような摩擦力を発生させることにより、該ベルトの蛇行ないしは片寄りを防止するようにしている。

さらに、平ベルトの両側にガイドプーリを配置し、この平ベルトの走行位置を規制することも知られている（特許文献３参照）。
実開昭５９−４５３５１号公報 特開平６−３０７５２１号公報 実公昭６３−６５２０号公報

しかし、プーリにクラウンを形成する場合、平ベルトの走行安定性（蛇行や片寄りの防止）を重要視してクラウンの曲率半径を小さくすれば、ベルトの幅中央に応力が集中し、ベルト幅全体を伝動に有効に利用することができず、心線の早期疲労及び伝動能力の低下を招く。

また、プーリのクラウンを該プーリの回転中心を中心とする球状に形成した場合、仮にベルトの片寄り防止の効果が高まるとしても、プーリのクラウンによってベルトの幅中央に応力が集中するという問題は依然として残る。

また、平プーリに上述の如き溝加工をすると、該平プーリの製造コストが高くなり、しかも、溝加工だけでは平ベルトの蛇行や片寄りを確実に防止することは難しい。

さらに、平ベルトの両側にガイドプーリ等を配置してその走行位置を規制する方式を採用すると、平ベルトの両側がそのような規制部材に常時接触することになるため、その側面のほころび、心線のほつれを生じ易くなる。従って、それらを防止するための平ベルトに特殊な加工を施すことが必要になり、平ベルトの製造コスト低減に不利になる。

以上のような理由から、平ベルト伝動装置は、Ｖベルトなど他のベルトに比べて、ベルトの曲げによるロスが少なく伝動効率が非常に高いにも拘わらず、十分に活用されていないのが実情である。このことは、ベルト伝動装置のみならず、ベルト搬送装置も含めて、平ベルトを用いたベルト駆動装置全般について言える。

そのような問題に対して、本願の発明者らは、平ベルトの片寄りを生じたときに、このベルトの張力によってローラの軸にかかる軸荷重の位置がずれることを利用して、この軸荷重によりローラ本体をベルトに対し斜交いになるように傾斜させ、これによりベルトの片寄りを戻すようにしたもの（以下、調心ローラともいう）を開発して、先に特許出願をしている（例えば特願２００４−１１９１２２号等）。

上記先願に係る調心ローラは、上記の如くベルトの走行位置を自動で調整できるものであり、例えば図１０に一例を示すように、このローラａは、ベルトｂの巻き掛けられるローラ本体ｃ（回転体）と、このローラ本体ｃに挿入されてベアリングなどにより回転自在に支持する軸部材ｄと、この軸部材ｄを、上記ローラ本体ｃの回転中心軸Ｃ１に沿って見て、軸荷重Ｌの方向に対し該ローラ本体ｃの回転方向前側に所定角度傾倒した枢軸Ｃ２の周りに揺動自在に支持する支持機構ｅと、を備えている。

そして、ベルトｂの片寄りに伴い軸荷重Ｌの位置がローラ本体ｃ上での幅方向にずれたときには、この軸荷重Ｌによりローラ本体ｃ及び軸部材ｄに枢軸Ｃ２周りの回転モーメントが作用し、それらが回動変位（揺動）して軸荷重Ｌの方向に高低がつくように傾斜するとともに、ベルトｂに対し斜交いに接触した状態になり、これにより当該ベルトｂにその片寄りを戻す力を与えるようになっている。

ところが、上記先願に係るローラａでは、軸部材ｄを枢軸Ｃ２の周りに揺動自在に支持する支持機構ｅとして、コ字状のアームｆにより軸部材ｄの両端部を保持し、そのアームｆのシャフトをベアリングｇ（摺動部）によりベースに対して支持するという構造にしており、図示の如くベアリングｇが枢軸Ｃ２の方向に軸部材ｄから離れているため、このベアリングｇをこじるようにモーメント力が作用して、摺動摩擦による抵抗が大きくなってしまう。

特に、比較的負荷が低いベルト搬送装置やベルトの送り装置などの場合は、ベルトの張力が小さいことから、自ずと軸荷重も小さくなり、前記のように摺動部の摩擦抵抗が大きいと、プーリやローラ等の回転体の回動変位（揺動）が遅れたり、それがスムーズに回らなくなったりして、ベルトの片寄りを戻せなくなるケースもある。

また、上記先願に係る調心ローラをベルトの搬送装置や伝動装置に限らず、例えば糸や紐などの繊維製品、或いはテープ等をリールに巻き取る巻き取り装置に適用した場合、通常、それら糸やテープなどの張力はベルトに比べてかなり小さいので、この場合も上記の如き問題が生じることは避けられない。

そこで、本発明の目的は、ベルトを始めとして糸やテープ等も含めた長尺の可撓性部材を巻き掛けて走行させる回転機器（プーリ、ローラ等）において、上記先願に係るもののように軸荷重によって回転体を揺動させ、これにより可撓性部材の片寄りを戻すようにする場合に、軸荷重の小さなときでも回転体を遅れなくスムーズに回動変位（揺動）させて、可撓性部材の片寄りをより確実に戻せるようにすることにある。

上記の目的を達成するために本発明では、軸部材の支持機構において、その軸部材側の部材とこれを枢軸の周りに回動支持する部材との間の摺動部を、その枢軸の方向についてできるだけ軸荷重の作用点に近づけて、その摺動部をこじるモーメント力の発生を抑えるようにした。

具体的に、請求項１の発明は、可撓性部材の巻き掛けられる円筒状の回転体と、該回転体に挿入されて、これを回転自在に支持する軸部材と、この該軸部材を、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、軸荷重の方向に対し該回転体の回転方向前側に所定角度傾倒した枢軸の周りに揺動自在に支持する支持機構と、を備えた回転機器であって、
上記支持機構は、上記軸部材側の被支持部材及びこれを支持する支持部材が相互に上記枢軸の周りに摺動する摺動部を有し、この摺動部が、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、上記軸部材と重なるように配置されていることを特徴とする。

上記回転機器の基本的な動作は、上記先願に係るローラと同様である。すなわち、例えばベルトなどの可撓性部材がローラ本体などの回転体に巻き掛けられて、その回転に連れて走行するときに、この可撓性部材の走行位置が片寄って、軸荷重が枢軸の位置から回転体の回転中心軸の方向にずれて軸部材に作用するようになると、その軸荷重によって軸部材に枢軸を中心とする回転モーメントが働き、これにより軸部材が回転体と共に枢軸の周りに回動変位（揺動）する。

こうして回動変位した回転体は、可撓性部材の片寄った側が軸荷重の方向に移動するように、即ち、軸荷重の方向で高低をみれば、可撓性部材の片寄ってきた側が低く、反対側が高くなるように傾斜する。つまり、回転体は、その外周面が従来までのプーリにおけるクラウンと同様に傾斜した状態になるので、可撓性部材には上記片寄り方向とは反対の方向への戻し力が働くことになる。

また、上記のような回動変位の中心となる枢軸が、軸荷重の方向に対して回転体の回転方向前側に傾倒している（即ち傾倒角度が０度を越え且つ９０度未満である）ことから、回転体の回動変位には、上記軸荷重の方向の成分だけでなく、軸荷重方向に直交する前後方向（可撓性部材が回転体に接触して走行している方向）の成分が含まれることになる。このため、回転体は上記の如く軸荷重の方向に傾斜するだけでなく、可撓性部材の片寄った側がその走行方向の前側に移動して、当該可撓性部材に対し斜交いになって接触するようになり、このことによっても可撓性部材には片寄りを戻す方向の力が与えられる。

つまり、上記回転体は、可撓性部材の走行中の片寄りによって軸荷重が枢軸の位置からずれると、これにより発生する回転モーメントによって枢軸の周りに回動変位し、軸荷重の方向に高低がつくように傾斜するとともに、可撓性部材に対し斜交いの状態になる。そして、その傾斜による戻し力と斜交い状態による戻し力との双方が可撓性部材に作用して、その走行位置が戻されることになる。

ここで、上記のように、回転体の中心軸に沿って見て、枢軸が軸荷重の方向に対し傾倒しているということは、軸荷重が枢軸に対し斜めに作用するということであるから、この枢軸の周りに軸部材を回動支持する支持機構において、その軸部材側の被支持部材とこれを支持する部材との摺動部には、軸荷重によってそれをこじるようにモーメント力が作用する虞れがあり、摺動摩擦抵抗の増大が懸念される。

しかし、上記の構成では、上記支持機構において上記被支持部材及び支持部材の摺動部を、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、上記軸部材と重なるように、即ち軸荷重の作用点の付近に位置付けたから、上記のように枢軸に対して斜めに軸荷重が作用しても、この軸荷重によって摺動部に作用するこじりモーメントは非常に小さくなる。

従って、上記被支持部材及び支持部材の間の摺動摩擦抵抗は小さくなり、軸荷重の小さなときであっても回転体の回動遅れを小さくして、それをスムーズに変位させることができる。これにより、片寄りの小さいうちに戻し力を与えて可撓性部材の走行位置を戻すことができ、その蛇行や片寄り走行を速やかに解消できる。この場合に特に好ましいのは、上記摺動部を、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、この回転中心軸と上記枢軸との交点を含むように配置することである（請求項２の発明）。

また、上記回転機器のより具体的な構成として、好ましいのは、上記軸部材の両端部をそれぞれ上記回転体の回転中心軸方向の両端部よりも外側で、上記被支持部材に保持させることである（請求項３の発明）。このように軸部材の両端部を保持することで、仮にその一方の端部を片持ち状態で保持するのに比べて、軸部材の撓みを小さくすることができ、回転体の位置決めの精度が向上する。よって、この回転体上の可撓性部材の走行位置を正確に調整する上で有利になる。

その場合に、より好ましいのは、上記被支持部材及び支持部材をそれぞれ環状として、その内周側において直径方向に延びるように軸部材を配置するとともに、該被支持部材及び支持部材の間に転がり軸受を配設して、摺動部を構成することである（請求項４の発明）。こうすれば、一般的な円環状の転がり軸受によって容易に摺動部を構成でき、その摺動摩擦を確実に低減できる。

別の観点によれば、本発明は、上述の如き構成の回転機器であるプーリが、可撓性部材であるベルトを巻き掛けて走行させるように設けられているベルト駆動装置である。このベルト駆動装置では、上述の如くプーリの本体（回転体）の揺動によってベルトの蛇行や片寄り走行を速やかに解消することができ、ベルト伝動装置においてベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になる。

なお、ベルトとしては、平ベルト、歯付ベルト（タイミングベルト）等、その種類は問わない。平ベルトの場合は、その内周面及び外周面のいずれをプーリ本体に接触させるようにしてもよいが、歯付ベルトの場合は、その伝動面の背面をプーリ本体に接触させるようにする。

また別の観点によれば、本発明は、上述の如き回転機器であるプーリ、ローラ、リール等が、可撓性部材である糸、紐、ロープ、及びテープのいずれか１つを巻き掛けて走行させるように設けられている巻き取り装置である。この巻き取り装置では、上記ベルト駆動装置と同様に、回転体の揺動によって糸やテープ等の蛇行や片寄り走行を速やかに解消することができ、それらの走行位置を安定させることができる。

以上のように、本発明に係る回転機器によれば、ベルトなどの可撓性部材が巻き掛けられる回転体を軸部材により回転自在に支持するとともに、その軸部材を軸荷重の方向に対して所定方向に傾倒した枢軸の周りに揺動自在に支持したから、可撓性部材の走行位置が片寄ったときに回転体を軸荷重の方向において高低差を生ずるように傾斜させ、且つ、可撓性部材に対し斜交いの状態にして、その片寄りを戻す力を作用させることができる。こうして簡単な構造で可撓性部材の蛇行や片寄り走行を防止できる。

しかも、上記軸部材の支持機構において、該軸部材側の被支持部材と、これを支持する支持部材との摺動部を、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、軸荷重の作用点の付近に位置するように配置したので、この軸荷重によって発生する摺動部のこじりモーメント力を非常に小さくして、摺動摩擦抵抗を低減することができる。よって、軸荷重の小さなときであっても可撓性部材の片寄りに対して回転体をスムーズに回動変位させて、片寄りの小さいうちに戻し力を与えることができ、これにより、可撓性部材の蛇行や片寄り走行を速やかに解消できる。

従って、上記の回転機器を利用したベルト伝動装置やベルト搬送装置では、上述の如くベルトの蛇行や片寄り走行を速やかに解消して、ベルトの伝動能力や搬送能力を十分に発揮させることができる。

また、上記の回転機器を、糸やテープなどの巻き取り装置に利用すれば、上述の如く、その糸やテープなどの走行位置を安定させることができるので、それの巻き取りをより確実に行う上で有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１及び図２は、本発明を例えばテープの巻き取り装置に適用した場合について示す。両図において符号１は、本発明に係る回転機器としての調心ローラであり、符号２，２は、それぞれ、調心ローラ１へのテープ３の巻き付き角度を調整するためのガイドローラである。この例ではテープ３は、図外の巻き取りローラなどに巻き取られて、全体として図の左側から右側に向かって走行するようになっている（例えば図８を参照）。ガイドローラ２は、図２に断面で示すように、巻き取り装置の縦壁部４に固定されるベース部材２１に取り付けられた軸部材２２と、この軸部材２２にベアリング２３，２３によって回転自在に支持されたローラ部材２４とを備え、上記テープ３の走行に連れて図の反時計回りに回転される。

一方、上記調心ローラ１には、テープ３が略１８０°の接触角で巻き掛けられており、そのテープ３の走行に連れて調心ローラ１が図の時計回りに回転するようになっている。また、テープ３の走行位置が調心ローラ３の幅方向（回転中心軸Ｃ１の方向）に片寄ったときには、これに伴い中心から幅方向にずれて作用する軸荷重によってローラ本体５が傾斜し、これによりテープ３の片寄りを戻すようになっている。

具体的には、上記調心ローラ１は、図３にも示すように、テープ３が巻き掛けられる円筒状のローラ本体５（回転体）と、このローラ本体５内に挿入されて同軸に位置し、該ローラ本体５の両端側をそれぞれベアリング６，６によって回転中心軸Ｃ１の周りに回転自在に支持する軸部材７と、それらローラ本体５及び軸部材７の周りを囲んで、該軸部材７の両端部をそれぞれ保持する円環状の保持部材８と、この保持部材８の外周フランジ部８ｂをベアリング９によって回転自在に支持する支持板部材１０と、を備え、この支持板部材１０の端部が上記ガイドローラ２と同じ縦壁部４に取り付けられている。

上記保持部材８は、深皿の底部全体に丸穴８ａが開口したような形状とされ、その周壁部の上端から径方向外方に向かって延びるように外周フランジ部８ｂが形成されていて、全体として円環状をなしている。そして、その周壁部において直径方向に対向する２カ所にはそれぞれ上端から切り欠いて下端部を円弧状とした開口部８ｃ、８ｃが形成されており、この開口部８ｃ、８ｃにそれぞれ軸部材７の両端部が上方から嵌合されて、保持されるようになっている。

すなわち、上記ローラ本体５及び軸部材７は、円環状保持部材８の内周側においてその直径方向に延びるように配置され、そのローラ本体５の幅方向（回転中心軸Ｃ１の方向）の両端部からさらに外側に延びる軸部材７の両端部が、それぞれ上記保持部材８の開口部８ｃ，８ｃによって保持されている。このように軸部材７の両端部を保持することで、その一方の端部のみを片持ち状態で保持するのに比べて撓みが小さくなるので、ローラ本体５の位置決めの精度を向上でき、ひいては、後述の如くテープ３の走行位置を調整する際の位置精度も向上する。

そうしてローラ本体５及び軸部材７を保持した上記保持部材８が、上記支持板部材１０にその上方から組み付けられている。すなわち、支持板部材１０は、平面視で異形の６角形状をなし、その厚み方向に貫通するようにして、上記保持部材８の周壁部よりも大径で且つその外周フランジ部８ｂよりも小径の丸穴１０ａが形成されており、全体として環状をなしている。その丸穴１０ａの下端部内周から内方に延びるように内周フランジ部１０ｂが形成されていて、その内周端の描く円の直径が保持部材８の底部外周と略同じになっている。

そして、上記支持板部材１０の丸穴１０ａに収容されるようにして、上記保持部材８が略同軸に配置される。このときに保持部材８の底部は、支持板部材１０の内周フランジ部１０ｂと略同じ高さに位置付けられ、また、保持部材８の外周フランジ部８ｂは、支持板部材１０の上面よりも上方にやや離れて位置付けられる。こうして互いに上下に向かい合う保持部材８の外周フランジ部８ｂと支持板部材１０の内周フランジ部１０ｂとの間に、ベアリング９が配設されている。

このベアリング９は、この実施形態では一例として単列のボールベアリングであって、図４にのみ符号を付すが、内外輪９１，９２間に周方向に一定のピッチで配置された複数個のボール９３，９３，…が図示省略の保持器により保持されていて、それらのボール９３，９３，…が内外輪９１，９２の各溝部内を周方向に転動することによって、それら内外輪９１，９２が相対回転するようになっている。このベアリング９の外輪９２は、上記支持板部材１０の丸穴１０ａの内周に圧入されて、回転一体に嵌合されている一方、内輪９１の内周には上記保持部材８の周壁部が圧入されており、これにより、保持部材８は、支持板部材１０に対してベアリング９の中心軸Ｃ２周りに回動自在に連結されている。

そのように保持部材８の回動中心となる軸Ｃ２は、この実施形態では、鉛直方向を基準として所定角度範囲内で傾倒させることができるようになっている。すなわち、上記の如く保持部材８を支持する支持板部材１０の端部は、巻き取り装置の縦壁部４の表面に重ね合わされたベース板部材１１に略直交するように固定されている。このベース板部材１１には、上記の如く保持部材８を介して支持板部材１０に取り付けられた軸部材７の軸心、即ちローラ本体５の回転中心軸Ｃ１と同軸になるように裏面から丸孔１１ａが穿孔されており、この丸孔１１ａには、縦壁部４に埋め込まれたピン４１の先端部が内側から嵌合していて、これにより、ベース板部材１１が支持板部材１０とともにピン４１の周りに回動可能となっている。

また、上記ベース板部材１１には、その丸孔１１ａを中心とする円周上の上下２カ所に円弧状の長穴１１ｂ、１１ｂが形成されていて、この２つの長穴１１ｂ、１１ｂにそれぞれ挿通されるボルト１２，１２が、上記ピン４１の上下両側で縦壁部４にそれぞれ形成されたねじ穴４ａ，４ａに螺合されている。従って、これらのボルト１２，１２を緩めて、ベース板部材１１を支持板部材１０とともにピン４１の周りに回動させれば、その支持板部材１０に直交する上記ベアリング９の中心軸Ｃ２、即ち、保持部材８の支持板部材１０に対する回動中心軸を、鉛直方向から図１(b)において左右両側にそれぞれ傾倒させることができる。

そして、上記図１に示す調心ローラ１の使用状態では、図４に模式的に示すように、ローラ本体５に巻き掛けられたテープ３の張力による軸荷重Ｌが該ローラ本体５を介して軸部材７に略鉛直方向下向きに作用するようになるが、この軸荷重Ｌの方向を基準として、上記ベアリング９の中心軸Ｃ２は、ローラ本体５の回転方向前側（図の時計回りの側）に、即ち、図４に矢印Ｒで示すテープ３の走行方向前側に、角度αだけ傾倒している。

換言すれば、この実施形態では、上述の如く軸部材７の両端部を保持する保持部材８と、ベアリング９と、支持板部材１０と、ベース板部材１１とによって、上記軸部材７をローラ本体５と共に、このローラ本体５の回転中心軸Ｃ１に沿って見て、その回転方向前側に所定角度α傾倒した枢軸Ｃ２の周りに揺動自在に支持する支持機構が構成されている。

この支持機構において被支持部材である保持部材８と、これを支持する支持板部材１０との間には、この両部材８，１０が相互に上記枢軸Ｃ２の周りに摺動する摺動部として、ベアリング９が配設されており、図４の如くローラ本体５の回転中心軸Ｃ１に沿って見ると、ベアリング９は、同図に仮想線で示す部位が、上記回転中心軸Ｃ１と上記枢軸Ｃ２との交点を含むように配置されている。

上述の如く、軸部材７の揺動中心である枢軸Ｃ２を、軸荷重Ｌの方向を基準として当該ローラ本体５の回転方向前側に傾倒させたことにより、そのローラ本体５に巻き掛けられて走行するテープ３が幅方向に片寄って、軸荷重Ｌの位置がずれたときには、これにより発生する回転モーメントによって、ローラ本体５が軸荷重Ｌの方向に傾斜するとともに、テープ３に対し斜交いになって、ベルトの片寄りを戻す力を発生するようになる。

より詳しくは、図５に実線で示すようにテープ３がローラ本体５の幅の中央付近に掛かっているときには、軸荷重のベクトルＬは枢軸Ｃ２と交差し、その分力Ｌ０が枢軸Ｃ２に沿って作用するとともに、分力Ｌ１は枢軸Ｃ２と直角に作用する。このとき、分力Ｌ１は枢軸Ｃ２の回りに回転モーメントを生じることはない。

一方、同図に仮想線で示すように、テープ３がローラ本体５の幅方向に片寄ると、その片寄った側にずれて軸荷重Ｌが作用することから、この軸荷重Ｌの分力Ｌ１が枢軸Ｃ２周りに作用して、軸部材７に回転モーメントを生じさせる。すなわち、仮に上記軸荷重Ｌの方向が枢軸Ｃ２と平行であれば、このときにはＬ＝Ｌ０、Ｌ１＝０となり、枢軸Ｃ２周りの回転モーメントは発生しないが、この実施形態のように軸荷重Ｌに対し枢軸Ｃ２を傾ければ、その軸荷重の分力Ｌ１によって枢軸Ｃ２周りの回転モーメントが発生するのである。ここで、上記角度αは、軸荷重Ｌの方向を基準とする枢軸Ｃ２の傾倒角に相当する。

そして、この実施形態では、上記図４等に示すように枢軸Ｃ２をローラ本体５の回転方向前側に傾倒させているから、上記の如くローラ本体５及び軸部材７が枢軸Ｃ２の周りに回動すると、該ローラ本体５は、軸荷重Ｌに直交する方向に見て図６（図４のVI矢視図）に示すように、その軸荷重Ｌの方向について、テープ３の片寄ってきた側が低く、反対側が高くなるように傾斜するのと同時に、その軸荷重Ｌの方向に見て図７（図４のVII矢視図）に示すように、テープ３の片寄ってきた側がベルト走行方向の前側になるように、該テープ３に対して斜交いの状態になる。なお、上記図５〜７においては、ローラ本体５が回動変位した状態を仮想線（二点鎖線）で示している。

そのようなローラ本体５の回動変位によって、テープ３には、該ローラ本体５が傾斜することによる戻し力（片寄りを戻す力）と、ローラ本体５が斜交いになることによる戻し力とが働き、これによりテープ３の走行位置が修正される。すなわち、テープ３には、主に巻き取り装置の特性によって作用する片寄り力と上記ローラ本体５からの戻し力とが作用し、両者がつり合う位置でテープ３が走行することになる。テープ３は、仮に外乱によって大きく片寄ることがあっても、上記戻し力と片寄り力とがつり合う位置に戻される。

ここで、上記斜交いによる戻し力は傾斜による戻し力に比べて、テープ３の位置を戻す効果が高いので、その斜交いによる戻し力を有効に利用するために、上記枢軸Ｃ２の傾倒角αは０度を越え４５度以下の範囲に設定するのが好ましく、３０度以下とするのがさらに好ましい。この実施形態では、一例として図４などに示すように、傾倒角αは約１０〜２０°くらいに設定している。

但し、そのように枢軸Ｃ２の傾倒角αを小さめに設定すると、幾何学的に軸荷重Ｌが枢軸Ｃ２の方向に大きく作用するようになるから、枢軸Ｃ２方向の軸荷重成分Ｌ０が大きくなるとともに、ローラ本体５及び軸部材７に回転モーメントを生ぜしめる枢軸Ｃ２周りの軸荷重成分Ｌ１は小さくなるので、特にこの実施形態のように比較的張力の小さなテープの巻き取り装置では、ローラ本体５の回動変位が遅れたり、或いはスムーズに回動しなくなる虞れがある。

この点について、この実施形態では、軸部材７等を保持する保持部材８（被支持部材）と、これを支持する支持板部材１０との間の摺動部をボールベアリング９により構成して、その摩擦係数を小さくするとともに、このベアリング９を、できるだけ軸荷重Ｌの作用点に近づけることによって、そのベアリングに作用するこじりモーメントを抑えるようにしている。

すなわち、上述の如く、ローラ本体５の回転中心軸Ｃ１に沿って見て、枢軸Ｃ２が軸荷重Ｌの方向に対し傾倒しているということは、その軸荷重Ｌが枢軸Ｃ２に対し斜めに作用するということであるから、この枢軸Ｃ２の周りに保持部材８を回動支持するベアリング９が、仮に軸荷重Ｌの作用点から枢軸Ｃ２の方向に離れていると、その軸荷重Ｌによってベアリング９にこじりモーメントが作用し、摺動摩擦抵抗が増大する虞れがある。

しかし、この実施形態では、上述したように、ローラ本体５の回転中心軸Ｃ１に沿って見て、ベアリング９を回転中心軸Ｃ１及び枢軸Ｃ２の交点（＝軸荷重Ｌの作用点）を含むように、即ち枢軸Ｃ２の方向には軸荷重Ｌの作用点と略同じ位置に配置したから（図４参照）、このベアリング９には軸荷重Ｌによるこじりモーメントは殆ど作用せず、こじりモーメントによって摺動摩擦抵抗の増大する虞れはない。

したがって、この実施形態に係る調心ローラ１によれば、ローラ本体５に巻き掛けられて走行するテープ３が、何らかの理由で該ローラ本体５の幅方向（回転中心軸Ｃ１の方向）に片寄り、軸荷重Ｌが枢軸Ｃ２に対応する位置からずれて作用するようになると、この軸荷重Ｌにより枢軸Ｃ２周りの回転モーメントが発生して、ローラ本体５及び軸部材７が回動変位し、これによりテープ３の走行位置が中央寄りに戻されるようになる。

しかも、そのようにローラ本体５及び軸部材７を枢軸Ｃ２の周りに回動支持する支持機構において、被支持側である保持部材８と支持側である支持板部材１０との間にボールベアリング９を配設して両者間の摺動摩擦を低減し、その上さらに、そのベアリング９を内周側に軸荷重Ｌの作用点を含むように配置して、ベアリング９にこじりモーメントが殆ど作用しないようにしたから、上記ローラ本体５などの回動変位に対する摺動摩擦抵抗を極めて小さくすることができる。

そのため、テープ３の巻き取りのように張力が低くて、これにより調心ローラ１に作用する軸荷重Ｌが小さなときであっても、そのテープ３の片寄りに対してローラ本体５を遅れなくスムーズに回動変位（揺動）させて、必要十分な戻し力を直ちに与えることができる。つまり、片寄りの小さいうちに戻し力を与えてテープ３の走行位置を修正することができるから、その蛇行や片寄り走行を速やかに解消できる。

そうしてテープ３の蛇行や片寄り走行がなくなれば、ローラ本体５上のテープ３の走行位置を精度良く且つ安定的に制御することが可能になるので、この実施形態の巻き取り装置ではテープ３の巻き取りをより確実に行うことができる。この点については、上述の如く軸部材７の両端部を保持してその撓みが小さくなるようにし、これによりローラ本体５の位置決め精度を向上できることも有利に働く。

−テープ処理装置の一例−
図８には、上述したテープの巻き取り装置を含むテープ処理装置Ａの構成例を示し、このテープ処理装置Ａは、未処理のテープ３を、それが心材に積層状態で巻き付けられた巻出ロールＲ１から引き出す引出し部Ａ１と、そのテープ３に所定の処理を行う処理部Ａ２と、そうして処理されたテープ３を巻き取る巻取り部Ａ３とからなる。この巻取り部Ａ３が上述したテープ巻き取り装置である。

上記引出し部Ａ１には、テープ３の走行する順にガイドローラＲ２、調心ローラＲ３、ガイドローラＲ４及び駆動ローラＲ５が配置されており、この駆動ローラＲ５が図示しない原動機によって図の反時計回りに回転されることで、上記巻出ロールＲ１からテープを引き出すようになっている。また、上記処理部Ａ２は、テンションローラＲ６とガイドローラＲ７，Ｒ８，Ｒ９とに巻き掛けられて走行するテープ３を、そのガイドローラＲ７，Ｒ８の間に配設された処理装置Ｓによって処理するように構成されている。

そうして所定の処理が施されたテープ３は巻取り部Ａ３へ進み、図示しない原動機により図の時計回りに回転される巻き取りローラＲ１０に巻き取られて、上述のガイドローラ２、調心ローラ１、ガイドローラ２の順に走行する。この際、調心ローラ１の作動によってテープ３の走行位置が常に中央寄りに修正され、その蛇行や片寄り走行が防止される。

そして、この例では、上記のように巻取り部Ａ３においてテープ３の蛇行や片寄り走行を防止する調心プーリ１の他に、上記引出し部Ａ１においてもテープ３の蛇行や片寄り走行を防止すべく、上記調心ローラＲ３を配置している。この調心ローラＲ３は、例えば図９に示すような構造とされ、上記調心ローラ１と同様に、ローラ本体３０が軸部材３１によってその中心軸の周りに回転自在に支持されるとともに、この軸部材３１と一体に枢軸の周りに揺動するように構成されている。

より詳しくは、図示の如く、調心ローラＲ３は、ローラ本体３０をベアリング３２によって支持する筒状の軸部材３１と、この軸部材３１に先端側３３ａが内挿された支持ロッド３３と、枢軸を構成するピン３４とを備えている。そして、図示は省略するが、上記支持ロッド３３の他端側３３ｂが引出し部Ａ１の縦壁部などに取り付けられており、この際、上記ピン３４の軸心が軸荷重の方向と一致するように配置されている。

すなわち、上記調心ローラＲ３は、調心ローラ１のようにベルト３の位置ずれに応じて自ら揺動するようにはなっておらず、その調心ローラ１のローラ本体５の回動変位（触れ角）が例えばワイヤー、シャフト、ギヤ等を介して機械的にフィードバックされるようになっている。こうして調心ローラ１から触れ角をフィードバックして、調心ローラＲ３のローラ本体３０を同期して回動変位させることにより、上記引出し部Ａ１においてもテープ３の蛇行や片寄り走行を防止することができる。

（他の実施形態）
本発明の構成は、上記した実施形態のものに限定されず、その他の種々の構成をも包含する。すなわち、上記実施形態では、保持部材８と支持板部材１０との摺動部であるボールベアリング９を、図４の如くローラ本体５の回転中心軸Ｃ１に沿って見て、この回転中心軸Ｃ１と上記枢軸Ｃ２との交点を含むように配置しているが、ベアリング９を軸荷重Ｌの作用点に近づけるという観点からは、これを軸部材７と重なるように配置するだけでもよい。

また、摺動部は上記ボールベアリング９でなく、例えばころ軸受など、それ以外の転がり軸受により構成してもよいし、或いは摺動材を用いることもできる。その場合に、摺動部は、ローラ本体５及び軸部材７を取り囲む円環状とする必要はなく、例えば、軸部材７の両端部に各々形成した円弧状の凸部を、それぞれ枢軸Ｃ２の周りに回動するように摺動自在に保持する円弧状の凹部によって構成してもよい。

また、上記実施形態では、巻き取り装置の縦壁部４に支持板部材１０を取り付けるベース板部材１１が、ピン４１の周りに回動可能になっていて、ローラ本体５及び軸部材７の揺動中心である枢軸Ｃ２の角度が調整できるようになっているが、この角度は予め設定した値に固定するような構造であってもよい。

さらに、上記実施形態では、本発明の回転機器である調心ローラ１をテープ３の巻き取り装置に適用しているが、テープ３に限らず、それ以外の例えば糸、紐、ロープ等の巻き取り装置にも適用可能であることは勿論、本発明の回転機器を例えばプーリとして、これをベルト搬送、ベルト伝動などのためのベルト駆動装置にも適用できる。ベルト伝動装置に適用すれば、ベルトの伝動能力を十分に発揮させる上で有利になるし、ベルトコンベア等の搬送装置に適用すれば、物品の搬送能力を安定的に確保する上で有利になる。

さらにまた、図１や図８に示す調心ローラ１の使用状態はあくまで一例に過ぎず、上記のように糸や紐などの巻き取り装置に適用する場合、或いはベルト駆動装置に適用する場合に、それぞれ必要に応じて種々のレイアウトを採用することができる。例えば図１に示すように調心ローラ１へのテープ３の巻き付き角（接触角）は略１８０°とするのが好ましいが、これに限るものではない。

以上、説明したように、本発明に係る回転機器を用いれば、ベルトやテープなどの耐久性や伝動能力の低下、或いは製造コストの上昇を招くことなく、その蛇行や片寄りを確実に防止することができる。これにより、ベルト駆動装置において伝動効率や搬送効率を高めることができ、また、テープなどの巻き取り装置においてはより確実な巻き取りが行えるようになるので、利用価値は極めて高い。

本発明に係る調心ローラのテープ巻き取り装置における使用状態を示す概略構成図である。 同ローラの構造を示す図１(b)のII-II線断面図である。 同ローラの構造を示す分解斜視図である。 同ローラの回転中心軸に沿って見て、軸荷重の作用する様子を示す説明図である。 同ローラにおいて軸荷重により軸部材に回転モーメントが発生することの説明図である。 テープの走行位置が片寄ったときのローラ本体の回動変位を、軸荷重Ｌに直交する方向（図４の矢印VIの方向）に見て模式的に示す説明図である。 軸荷重Ｌの方向（図４の矢印VIIの方向）に見た図６相当図である。 本発明に係る巻き取り装置を含むテープ処理装置の構成例を示すレイアウト図である。 テープ引出し部に配置する別の調心ローラの構成を示す斜視図である。 従来例の調心ローラの使用状態を示す図１相当図である。

符号の説明

Ａ テープ処理装置
Ａ３ 巻取り部（テープ巻き取り装置）
１ 調心ローラ（回転機器）
３ テープ（可撓性部材）
５ ローラ本体（回転体）
７ 軸部材
８ 保持部材（被支持部材）
９ ボールベアリング（摺動部）
１０ 支持板部材（支持部材）
Ｃ１ 回転中心軸
Ｃ２ 枢軸
Ｌ 軸荷重

Claims (6)

1. 可撓性部材が巻き掛けられる円筒状の回転体と、
   上記回転体に挿入されて、これを回転自在に支持する軸部材と、
   上記軸部材を、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、軸荷重の方向に対し該回転体の回転方向前側に所定角度傾倒した枢軸の周りに揺動自在に支持する支持機構と、を備え、
   上記支持機構は、上記軸部材側の被支持部材とこれを支持する支持部材とが相互に上記枢軸の周りに摺動する摺動部を有し、この摺動部が、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、上記軸部材と重なるように配置されていることを特徴とする回転機器。
2. 請求項１に記載の回転機器において、
   上記被支持部材及び支持部材の摺動部は、上記回転体の回転中心軸に沿って見て、この回転中心軸と上記枢軸との交点を含むように配置されていることを特徴とする回転機器。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の回転機器において、
   上記軸部材の両端部が、それぞれ上記回転体の回転中心軸方向の両端部よりも外側で、上記被支持部材に保持されていることを特徴とする回転機器。
4. 請求項３に記載の回転機器において、
   上記被支持部材及び支持部材がそれぞれ環状とされていて、その内周側において直径方向に延びるように軸部材が配置されており、
   上記被支持部材及び支持部材の間に配設された転がり軸受によって摺動部が構成されていることを特徴とする回転機器。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転機器が、可撓性部材であるベルトを巻き掛けて走行させるように設けられていることを特徴とするベルト駆動装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転機器が、可撓性部材である糸、紐、ロープ、及びテープのいずれか１つを巻き掛けて走行させるように設けられていることを特徴とする可撓性部材の巻き取り装置。

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