JP5827057B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続したフィルム、箔などの長尺シートであるワークを搬送方向に配列された複数の搬送ローラを用いて搬送する搬送装置に関する。

従来、連続したフィルム、箔などの長尺シート（以下、ワークと称する。）を搬送方向に配列される複数の搬送ローラを用いて搬送しながらワークの表面にノズルから熱風を吹き付けて乾燥させる乾燥装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような乾燥装置では、回転する搬送ローラがワークに対してスリップすることでワークにスリップ痕などがつく問題がある。そこで、図７に示すように、複数の搬送ローラ２１０Ａ〜２１０ＥをワークＷの搬送方向に沿ってアーチ状に配置し、これらの搬送ローラ２１０Ａ〜２１０Ｅに対するワークＷの巻付け角を持たせることにより摩擦抵抗をアップさせ、スリップを抑制することが行われていた。また、スリップをさらに抑制するために、複数の搬送ローラ２１０Ａ〜２１０Ｅに主従関係をなくすべく、すべての搬送ローラ２１０Ａ〜２１０Ｅを一括で回転駆動させる駆動機構が付加されている。この駆動機構は、モータ２６０、モータ２６０により回転駆動されるシャフト２２０、シャフト２２０を軸支する軸受２５０Ａ，２５０Ｂおよび回転伝達部品（第１歯車２３０Ａ〜２３０Ｅ、第２歯車２４０Ａ〜２４０Ｅ、および第３歯車２８０Ａ〜２８０Ｅ）を備える。

特開２０１０−２２２０９０号公報

乾燥装置の内部は熱風が通過するダクトが配管されたり、ノズルから熱風が吹き出したりしているので高温環境となる。このような高温環境下では、シャフトおよび軸受の熱膨張量の差により嵌合部の隙間が発生する場合がある。軸受構造は様々あるが、図８のようにシャフト２２０に軸受２５０Ａ，２５０Ｂが隙間なくリジッドに嵌合している場合、隙間が発生した場合、すべりや発塵の問題がある。また、図９のようにシャフト２２０の軸方向の変位を阻止するストッパー２９０を設けた場合、上記のようなすべりは改善されるものの、シャフト２２０が軸方向に熱膨張した場合、軸受２５０Ａ、２５０Ｂの破損に至ったり、シャフト２２０が変形したりする畏れがある。使用温度を限定すれば、構成部品の熱膨張を算出し適正な嵌合を得ることが理論上可能であるが、その場合、室温状態での嵌合不良が発生したり、使用温度変更に追従出来なかったりという不都合が発生する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、室温から高温までの広い使用温度範囲で、すべり、発塵、破損、変形等が生じない搬送装置を提供することを目的とする。

本発明の搬送装置は、複数の搬送ローラと複数の搬送ローラを一括駆動する駆動機構とを備える。駆動機構は、シャフトおよび複数の軸受を有する。シャフトは曲げ弾性を有し、弾性変形の範囲内でアーチ状に撓まされる。複数の軸受は前記アーチ状に撓まされた前記シャフトに追従するようにアーチ状に配置され、前記シャフトを軸支する。この軸受構造は、前記シャフトと各前記軸受の内輪との間に隙間が設定され、該隙間に配置されるＯリングを介して前記シャフトを前記軸受により支持する。

この構成によると、シャフトは各軸受と隙間嵌めとなる状態で嵌合し、Ｏリングを介してシャフトがフレキシブルに支持されることになる。このため、高温環境下の使用で予想されるシャフトや軸受の熱膨張に伴うシャフトの支持箇所の径方向および軸方向の変位を吸収出来る。

なお、前記Ｏリングを前記シャフトに形成された周溝に配置すれば、前記隙間にＯリングを省スペースに配置することが出来る。

また、前記シャフト外周の前記軸受の軸方向両側に、前記軸受に当接して前記シャフトの軸方向の変位を阻止するストッパーを固定すれば、シャフトのすべりを確実に防止出来る。

また、本発明の軸受構造はシャフト、複数の軸受および補強部材を有する。シャフトは曲げ弾性を有し、弾性変形の範囲内でアーチ状に撓まされる。複数の軸受は前記アーチ状に撓まされた前記シャフトに追従するようにアーチ状に配置され、前記シャフトを軸支する。補強部材は前記シャフトの各前記軸受に軸支される支持箇所の外周に固定され、前記シャフトを補強する。この軸受構造は、各前記補強部材と各前記軸受の内輪との間に隙間が設定され、該隙間に配置されるＯリングを介して前記シャフトを前記軸受により支持する。

この構成によると、小径のシャフトを使用した場合でも、シャフトの支持箇所の外周に固定される複数の補強部材により、シャフトの強度低下は抑制される。これにより、アーチ状に撓まされたシャフトに作用する曲げモーメントを小さくしながら小径化による強度不足を補強部材で補い、曲げに伴うシャフト１２０の破損や変形を防止することが出来る。

なお、前記Ｏリングを前記補強部材に形成された周溝に配置すれば、前記隙間にＯリングを省スペースに配置することが出来る。

本発明によると、シャフトと各軸受との嵌合具合を考慮しなくても、室温から高温までの広い使用温度範囲で、すべり、発塵、破損、変形等が生ずるのを防止出来る。また、各軸受の繊細な位置決め（角度決め）も必要とされないため、使用温度の変更等への追従が容易となる。

本発明の一実施形態に係る搬送装置の概略構成を、側方から見て示す図である。 上記搬送装置の概略構成を示す平断面図である。 本発明の軸受構造の第１の例を示す断面図である。 本発明の軸受構造の第２の例を示す断面図である。 本発明の軸受構造の第３の例を示す断面図である。 図１における矢視VI -VI線断面図である。 関連技術に係る搬送装置の概略構成を、側方から見て示す図である。 関連技術に係る軸受構造の一例を示す断面図である。 関連技術に係る軸受構造の他の例を示す断面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る搬送装置の構成を図１、図２を参照して説明する。本実施の形態の搬送装置は、連続したフィルム、箔などの長尺シート（以下、ワークと称する。）を搬送方向に配列される複数の搬送ローラを用いて搬送するものである。このような搬送装置の用途は特に限定されないが、例えば、上記ワークの表面に連続的に加熱処理を施す加熱処理炉などに好適である。

図１は本発明の一実施形態に係る搬送装置の概略構成を、側方から見て示す図である。図２はこの搬送装置の概略構成を示す平断面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態の搬送装置１００は、複数（本実施の形態では５個）の搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅ、シャフト１２０、複数（同５個）の第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅ、複数（同５個）の第２歯車１４０Ａ〜１４０Ｅ、複数（同７個）の軸受１５０Ａ〜１５０Ｇ、およびモータ１６０を備えている。なお、上記の搬送ローラ、第１歯車、第２歯車および軸受の個数は一例であって、限定されない。

複数の搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅは、図１に示すように、ワークＷが搬送される方向に沿ってアーチ状に配置される。各搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅは、図２に示すように、対向して配置される一対のフレーム板１０Ａ，１０Ｂに回転自在に支持されている。より具体的には、図６に示すように、各搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅは、回転軸１１２および回転軸１１２に固定されたローラ本体１１１を備え、回転軸１１２が軸受２０Ａ，２０Ｂを介してフレーム板１０Ａ，１０Ｂに支持されている。

シャフト１２０は、曲げ弾性を有する材料から製作された棒状部材である。図１に示すように、シャフト１２０は複数の搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅのアーチ状の配置に追従するように弾性変形の範囲内でアーチ状に撓まされている。シャフト１２０は、軸に直交する方向に加えられた曲げモーメントのみで弾性変形させられており、シャフト１２０の軸方向（スラスト方向）に作用する力はないものとする。図６に示すように、シャフト１２０は、搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅの一端側の下方に配置される。図２に示すように、シャフト１２０の軸方向は、搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅの軸方向に対して直交している。

図１に示すように、複数の第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅは、各搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅに対応してシャフト１２０に軸方向に並んで固定されている。第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅは、シャフト１２０が回転されると、シャフト１２０と共に回転する。

図６に第２歯車１４０Ｃについて示すように、各第２歯車１４０Ａ〜１４０Ｅはそれぞれ、各搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅの回転軸１１２の一端に固定されている。第２歯車１４０Ａ〜１４０Ｅは、第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅとともにシャフト１２０の回転を各搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅに伝達する。

第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅはすべて同一の部品、第２歯車１４０Ａ〜１４０Ｅもすべて同一の部品を用いる。これにより、すべての搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅの周速が同一となり、ワークＷの搬送にすべり箇所をなくすことが出来る。

第１，第２歯車１３０Ａ〜１３０Ｅ，１４０Ａ〜１４０Ｅは、シャフト１２０の矢印３０１方向（図１参照。）の回転を、各搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅの矢印３０２方向（図１参照。）の回転に変換するものである。つまり、回転方向を直交方向に変換する歯車の組み合わせである。このような第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの組み合わせは、一般的なウォームギアとウォームホイールの組み合わせでも構わない。しかし、第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅは撓んだシャフト１２０に固定されている関係で、シャフト１２０が撓む平面（図１における紙面）内での第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの回転軸の微少な変動は避けられない。したがって、このような第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの回転軸の変動を考慮して、歯車同士のバックラッシに余裕を持たせられる歯車の組み合わせが好ましい。そのような歯車の組み合わせとしては、非接触式であるマグネットギアを好適に使用出来る。これによると、回転伝達部品からの発塵がなく、クリーンな環境下での使用に適する。

複数の軸受１５０Ａ〜１５０Ｇは、アーチ状に撓まされたシャフト１２０に追従するようにアーチ状に配置され、シャフト１２０を軸支する。ここで、軸受１５０Ｆ，１５０Ｇはシャフト１２０の両端を軸支しているが、軸受１５０Ａ〜１５０Ｅは、軸受１５０Ｆ，１５０Ｇの間でシャフト１２０を軸支している。このように、シャフト１２０を複数箇所で中継して軸支することにより、撓まされたシャフト１２０を安定して支持することが出来る。

中継点に設ける軸受１５０Ａ〜１５０Ｅの位置は、第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの近傍が好ましい。これによると、シャフト１２０に機械応力の作用する箇所で軸支することが出来、回転に伴いシャフト１２０に作用する曲げモーメントの変動を抑制することが可能である。すなわち、撓まされたシャフト１２０を安定して軸支することが出来る。

なお、第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの近傍であれば、図１に示すように、シャフト１２０の軸方向について各第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの片側に軸受１５０Ａ〜１５０Ｅを設けても良いし、各第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの両側に設けても良い。ただし、高温環境下の使用で予想される構成部品（特に、フレーム板１０Ａやシャフト１２０）の熱膨張に伴う支持箇所の変位の影響や部品コストを考慮すると、シャフト１２０の支持箇所は少ない方が望ましい。その意味で、図１に示すように各第１歯車１３０Ａ〜１３０Ｅの片側で支持する方が好ましい。

図３にシャフト１２０を軸支する軸受構造の第１の例を示す。軸受１５０Ａ〜１５０Ｇは、図３に示すように、シャフト１２０を支持する軸受本体１５１、軸受本体１５１を保持する軸受ホルダー１５２から構成される。軸受１５０Ａ〜１５０Ｇは、図２に示すように、軸受ホルダー１５２を介してフレーム板１０Ａに固定される。このとき、撓まされたシャフト１２０のアーチ形状が維持されるように、各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇの位置および角度は調整される。

図３に示すように、シャフト１２０と各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇの内輪との間には隙間Ｃが設定される。シャフト１２０の各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇに軸支される支持箇所には、周溝１２１が形成されている。周溝１２１にＯリング１７０が配置されており、隙間Ｃに位置するＯリング１７０を介してシャフト１２０が支持されている。

この例ではシャフト１２０は各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇと隙間嵌めとなる状態で嵌合し、Ｏリング１７０を介してシャフト１２０がフレキシブルに支持されることになる。このため、高温環境下の使用で予想されるシャフト１２０や軸受１５０Ａ〜１５０Ｇの熱膨張に伴うシャフト１２０の支持箇所の径方向および軸方向の変位を吸収出来る。したがって、シャフト１２０と各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇとの嵌合具合を考慮しなくても、室温から高温までの広い使用温度範囲で、すべり、発塵、破損、変形等が生ずるのを防止出来る。また、各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇの繊細な位置決めおよび角度決めも必要とされないため、使用温度の変更等への追従が容易となる効果も期待出来る。

図４にシャフト１２０を軸支する軸受構造の第２の例を示す。この例では、シャフト１２０の外周の各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇの軸方向両側に、ストッパー１８０が設けられている。ストッパー１８０はシャフト１２０の軸方向の変位を阻止する。この例によると、シャフト１２０のすべりを確実に防止出来る。

図５にシャフト１２０を軸支する軸受構造の第３の例を示す。この例では、シャフト１２０は、各軸受１５０Ａ〜１５０Ｅに軸支される支持箇所の外周に円筒形の補強部材１９０が固定されている。補強部材１９０はシャフト１２０を部分的に大径化して補強する。補強部材１９０はシャフト１２０と同様に曲げ弾性を有する材料から構成される。この例では隙間Ｃは補強部材１９０と各軸受１５０Ａ〜１５０Ｇの内輪との間に設定され、Ｏリング１７０は補強部材１９０の外周に形成された周溝１９１に配置されることになる。

この例によると、小径のシャフト１２０を使用した場合でも、シャフト１２０の支持箇所の外周に固定される複数の補強部材１９０により、シャフト１２０の強度低下は抑制される。これにより、アーチ状に撓まされたシャフト１２０に作用する曲げモーメントを小さくしながら小径化に起因する強度不足を補強部材１９０で補い、曲げに伴うシャフト１２０の破損や変形を防止することが出来る。

再び図１を参照して、モータ１６０はシャフト１２０の一端に連結されてシャフト１２０を回転駆動する。モータ１６０への負荷を軽減するため、モータ１６０の軸方向がシャフト１２０の一端における接線方向にほぼ一致するように、モータ１６０は図示の如く水平に対して傾けて配置することが望ましい。また、高温環境下の使用でのシャフト１２０の熱膨張により予想される連結箇所の変位を考慮して、モータ１６０の軸をボールカップリングなどのユニバーサルジョイント１７０を用いてシャフト１２０に連結するのが好ましい。これによると、モータ１６０の位置決め（角度決め）に関して、必ずしも高い精度での位置決めをしなくても良い。

本実施の形態の搬送装置１００の動作を、図１を参照しながら説明する。モータ１６０によりアーチ状に撓まされたシャフト１２０が矢印３０１方向に回転駆動されると、このシャフト１２０の回転が、各第１，第２歯車１３０Ａ〜１３０Ｅ，１４０Ａ〜１４０Ｅを介して各搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅに矢印３０２方向に直角に向きを変えて伝達される。これにより、１つのモータ１６０および一本のシャフト１２０により一括で、アーチ状に配置された搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅのすべてを矢印３０２方向に回転駆動することが出来る。この結果、矢印３０３で示すように、搬送ローラ１１０Ａ〜１１０Ｅ上に巻き付き角を持った状態で載せられた長尺シート状のワークＷを、スリップを抑制しながら効率よく搬送出来る。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００−搬送装置
１１０Ａ〜１１０Ｅ−搬送ローラ
１２０−シャフト
１２１−周溝
１３０Ａ〜１３０Ｅ−第１歯車
１４０Ａ〜１４０Ｅ−第２歯車
１５０Ａ〜１５０Ｇ−軸受
１６０−モータ
１７０−Ｏリング
１８０−ストッパー
１９０−補強部材
１９１−周溝

Claims (8)

1. ワークの搬送方向に沿ってアーチ状に配置された複数の搬送ローラと、
   前記複数の搬送ローラを一括駆動する駆動機構と、を備え、
   前記駆動機構は、
   曲げ弾性を有し、前記複数の搬送ローラの配置に追従するように弾性変形の範囲内でアーチ状に撓まされたシャフトと、
   前記シャフトを軸支する軸受構造と、を含み、
   前記軸受構造は、
   前記シャフトに追従するようにアーチ状に配置された複数の軸受であって前記シャフトを軸支する複数の軸受と、
   前記シャフトと前記複数の軸受のそれぞれの内輪との間の隙間に配置される複数のＯリングと、を有する搬送装置。
2. 前記駆動機構は、前記シャフトに固定された複数の第１歯車と、前記複数の搬送ローラのそれぞれに同軸に固定された複数の第２歯車であって前記複数の第１歯車のそれぞれに噛合する複数の第２歯車と、を含む請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記複数の第１歯車及び前記複数の第２歯車は、マグネットギアである請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記複数の軸受は、前記シャフトの両端部及び前記両端部の間に配置される請求項１乃至３の何れかに記載の搬送装置。
5. 前記シャフト外周の前記軸受の軸方向両側に固定され、前記軸受に当接して前記シャフトの軸方向の変位を阻止するストッパーを備えた、請求項１乃至４の何れかに記載の搬送装置。
6. 前記シャフトに形成された複数の周溝のそれぞれに前記複数のＯリングのそれぞれが配置された、請求項１乃至５の何れかに記載の搬送装置。
7. ワークの搬送方向に沿ってアーチ状に配置された複数の搬送ローラと、
   前記複数の搬送ローラを一括駆動する駆動機構と、を備え、
   前記駆動機構は、
   曲げ弾性を有し、前記複数の搬送ローラの配置に追従するように弾性変形の範囲内でアーチ状に撓まされたシャフトと、
   前記シャフトを軸支する軸受構造と、を含み、
   前記軸受構造は、
   前記シャフトに追従するようにアーチ状に配置された複数の軸受であって前記シャフトを軸支する複数の軸受と、
   前記シャフトの前記複数の軸受のそれぞれに軸支される支持箇所の外周に固定され、前記シャフトを補強する複数の補強部材と、
   前記複数の補強部材のそれぞれと前記複数の軸受のそれぞれの内輪との間の隙間に配置される複数のＯリングと、を有する搬送装置。
8. 前記複数の補強部材のそれぞれに形成された周溝に前記複数のＯリングのそれぞれが配置された、請求項７に記載の搬送装置。

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