JP5866985B2 - 円筒軸の製造方法 - Google Patents
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しかし、締結部は要求仕様に応じて円筒軸の軸方向の任意の位置に配置されるため、締結部が軸方向に対して均等に配置されないことが多い。このため、円筒軸の製造過程において、円筒軸の精度(真円度、振れ等の幾何公差)を悪化させてしまうという問題がある。
図2(a)はインクジェットプリンターの搬送ユニットを示す平面図、図2(b)は搬送ユニットの駆動系を示す側面図である。
これにより、用紙Pはダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過することが可能となっている。ダイヤモンドリブ25及び印字ヘッド21の下流側には、排紙ローラー機構29が設けられている。
ここで、搬送ローラー機構19及び排紙ローラー機構29の駆動部30及び搬送ローラー15、排紙ローラー27の駆動速度の関係について説明する。
このような構成のもとに、搬送モーター32等は、搬送ローラー15を回転駆動する駆動部30となっている。
図3(a)は搬送ローラー機構19の概略構成を示す図、図3(b)は軸受の概略構成を示す図である。
図4は、搬送ローラー15の構成を示す側面図である。
ローラー本体16は、図10に示すように、曲げ加工されて突き合わ(近接又は当接)された金属板の一対の端面61a,61b間に形成された繋ぎ目(継ぎ目)80を有している。
樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10〜20μm程度の微粒子が好適に用いられる。また、無機粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整された酸化アルミニウム(アルミナ;Al2O3)や炭化珪素(SiC)、二酸化珪素(SiO2)等のセラミックス粒子が好適に用いられる。
図3(b)に示すように、軸受26は、上方に開口するU字形に形成され、このU字形部位に搬送ローラー15を嵌め込むことで、搬送ローラー15を前後側及び下側の3方向から軸支する。そして、軸受26と搬送ローラー15との接触面(搬送ローラー15の表面)には、グリス等の潤滑油(潤滑液)が供給(塗布)される。
搬送ローラー15の他端である第二端部16sには、搬送伝達ギア46が回転不能に取付けられる。搬送ローラー15の第二端部16sには、いわゆるDカットと呼ばれる係合部(不図示)が形成される。この係合部に対して搬送伝達ギア46を係合することにより、回転不能に取付けられる。
以上の搬送ローラー15、軸受26、駆動部30及び従動ローラー17等により、インクジェットプリンター1の搬送部(搬送装置)20が構成されている。
締結部85は、高摩擦層高摩擦層50の端部と第一端部16fの中間よりも第一端部16f側に設けられる。つまり、締結部85は、高摩擦層高摩擦層50の端部と搬送駆動ギア(動力伝達部材)35等の中間よりも搬送駆動ギア35等側に設けられる。
インクジェットプリンター1は、給紙トレイ11の最上部に位置する用紙Pを給紙ローラー13によって挟圧して下流側へ送り出す。送り出された用紙Pは搬送ローラー機構19に至る。搬送ローラー機構19は、用紙Pを搬送ローラー15と従動ローラー17との間で挟圧し、搬送ローラー15の回転駆動による紙送り動作で印字ヘッド21の下方に向けて定速で搬送する。印字ヘッド21の下方に搬送された用紙Pは、ダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過しつつ、印字ヘッド21によって高品質に印刷される。印字ヘッド21で印刷された用紙Pは、排紙部7の排紙ローラー27によって順次排出される。
搬送ローラー15を製造するには、図5に示すように、厚さ1mm程度の冷間圧延鋼板、亜鉛メッキ鋼板又はステンレス鋼板等の金属板Mをプレス加工(抜き加工)して、搬送方向に連続する搬送用枠部66と、搬送方向と交差する方向に延びる帯状の平板部60と、平板部60と搬送用枠部66を連結する連結部位67と、を形成する。
平板部60は略長方形であり、短辺60aが搬送方向に平行で、長辺60bが搬送方向と直交するように型抜きされる。
凸部86,凹部87の長辺60b1,60b2における位置(短辺60aからの距離)は、同一である。長辺60b1,60b2に平行な方向における凸部86,凹部87の幅は、凸部86の方が微少に長くなるように形成される。
凸部86及び凹部87は、高摩擦層50が形成される領域とは異なる領域に形成される。
金属板Mをプレス加工(抜き加工)して、平板部60を形成する際に、平板部60の長辺60b(側部62a,62b)の抜き加工を斜めに抜き加工にする。
具体的には、図6(a)〜(c)に示すように、金属板Mは、雄型121と雌型122を用いたプレスにより抜き加工される。そして、雌型122の上面端部(金属板Mの搬送方向)は円弧状に丸められている。このため、図6(b)に示すように、雄型121と雌型122により金属板Mをプレス抜きする際に、平板部60の両側部62a,62bとなる部位は、雌型122の上面端部の形状に倣って湾曲した状態で切断(せん断加工)される。なお、プレス抜き加工の直後には、平板部60の両側部62a,62bは、その弾性力により平坦な状態に戻る。
これにより、図6(c)に示すように、平板部60の両側部62a,62bの端面61a,61bは、平板部60の主面C1,C2に対して傾斜するように形成される。すなわち、端面61a,61bは、平板部60の主面C1(後述の外周面16a)に対して鋭角、主面C2(後述の内周面16b)に対して鈍角となるように、傾斜して形成される。
なお、図7(a)においては、各部材を分かりやすくするため、平板部60と雌型141と雄型142との間にそれぞれ間隔を開けてこれらの部材を記しているが、この間隔は実際には存在せず、平板部60と雌型141、雄型142とはそれぞれの接触部においてほぼ密着している。これは、後述する図7(b)、図7(c)、図8(a)〜図8(c)においても同様である。
これにより、第2の雌型143及び第2の雄型144の円弧状のプレス面の中央位置(図7(b)の矢印の位置)に、連結部位67が配置される。
なお、後述する上型145及び下型146に対しても、一対の連結部位67が曲げの中間位置となるように位置決めされる。
なお、上型145も下型146と同様左右一対の割型とし(割面145b参照)、この図8(a)に示す工程の際に、同じ側の上型を割型146aに近接させてもよい。
上述したように、型抜きされた金属板Mは、第2プレス機140に到達し、一方向に間欠的に送られながら、平板部60がプレスにより順次曲げ加工される(順送プレス)。そのため、図9に示すように、第2プレス機140に到達した平板部60は、金属板Mの搬送方向の下流側ほど円筒に近くなっていく。
金属板Mは、一方向に間欠的に送られながら、順送プレス加工により、順次、抜き加工、円筒曲げ加工が施される。これにより、図10(a),(b)に示すように、中空円筒状のローラー本体16が完成する。
金属板Mの平板部60の端面61a,61b同士が当接することにより形成される繋ぎ目80は、ローラー本体16の軸方向に平行となる。
なお、繋ぎ目80を形成する端面61a,61b同士は、当接する場合に限らず、近接場合であってもよい。
この応力調整工程では、ローラー本体16の外周面16aのうち少なくとも高摩擦層50が形成される領域に押圧力を加える。
応力調整工程としては、ロールレベラーを用いて、ローラー本体16の外周面16aのほぼ全面に対して押圧力を加える。
押圧ローラーR1は、外周面が凸状(紡錘形)に形成されている。軸方向の両端が小径で中央が大径となるように径が漸次変化した円柱に形成されている。
一方、押圧ローラーR2は、外周面が凹状(鼓形)に形成されている。軸方向の両端が大径で中央が小径となるように径が漸次変化した円柱に形成されている。
そして、押圧ローラーR1,R2の軸間距離を調整することで、挟持したローラー本体16に対して所望の押圧力を与えることができる。また、ローラー本体16を挟持した状態で、2つの押圧ローラーR1,R2を異なる方向に回転させる。
このように、押圧ローラーR1,R2を異なる方向に回転させることで、押圧ローラーR1,R2の間に挟持されたローラー本体16は、回転しつつ押圧力を受ける。
つまり、押圧ローラーR1,R2を固定しておき、ローラー本体16を押圧ローラーR1,R2の間を回転しながら通過させる。これにより、ローラー本体16には、第二端部16sから第一端部16fへと順に押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。
冷間圧延鋼板(SPCC)は、約0.1%のひずみが発生すると、塑性変形域に達する(塑性変形が発生する)と言われている。つまり、ロールレベラー工程では、ローラー本体16に対して、塑性変形が発生し始める外力(ひずみ)の約2倍から約5倍程度の外力(ひずみ)を与える。
これにより、ローラー本体16は塑性変形(圧縮変形)して、内部応力が均一化されるとともに経時変化も確実に抑制することができる。
この研磨工程では、図12に示すように、円柱状(又は円筒状)に形成された砥石部材GDを用いてローラー本体16の外周面16aを研磨する。研磨工程では、ローラー本体16の外周面16aから所定の深さ(20μm〜100μm程度の厚さ。以下、「研磨深さ」と表記)の部分が研磨されることになる。
ローラー本体16の第二端部16s側には、繋ぎ目80の締結部85が存在しない。つまり、第二端部16sから締結部85までの距離は、第一端部16fから締結部85までの距離に比べて長い。すなわち、ローラー本体16は、2つの砥石部材GDに対して、繋ぎ目80に締結部85が存在しない端部側から投入され、繋ぎ目80に締結部85が存在する端部側が遅れて投入される。
言い換えれば、ローラー本体16は、締結部85による繋ぎ目80の締結(接合)の効果がより及んでいない端部側から砥石部材GDに向けて投入され、締結部85による繋ぎ目80の締結の効果がより及んでいる端部側が後れて砥石部材GDに投入される。
言い換えれば、ローラー本体16は、2つの砥石部材GDにより、凸部86の先端側から研磨され始め、凸部86の根元側が遅れて研磨されるように設定される。
凸部86の先端側は、ローラー本体16の外周面16aよりも半径方向外側に突出しやすいので、この凸部86の先端側を確実に研磨するためである。
一方、ローラー本体16を第一端部16f側から2つの砥石部材GDに対して投入した場合には、第二端部16s側から砥石部材GDに投入した場合に比べて、精度が悪化しやすい。
ローラー本体16を第二端部16s側から研磨加工した測定サンプル数は15個である。ローラー本体16を第一端部16f側から研磨加工した測定サンプル数は3個である。
なお、ローラー本体16を第一端部16f側から研磨加工した測定サンプル数が少ないのは、第一端部16f側から研磨加工するとローラー本体16の形状が安定しないために、測定困難となったサンプルが頻発したためである。
一方、図14(a)に示すように、ローラー本体16を第一端部16f側から砥石部材GDに対して投入した場合には、A位置からC位置の3箇所の真円度は、サンプル毎のばらつきが大きくなった。A位置からC位置の3箇所の真円度が約1.5μm以下となるサンプルもあれば、真円度が全て約3.0μm程度となるサンプルもあった。
一方、図14(b)に示すように、ローラー本体16を第一端部16f側から砥石部材GDに対して投入した場合には、約10μm以下となったサンプルもあったが、約10μm以上となるサンプルもあった。センターレス研磨加工の前後の振れを比較すると、センターレス研磨加工を施すことにより、ローラー本体16の振れに50%程度の改善が見られるものもあったが、全く改善が見られないものもあった。
一方、図14(c)に示すように、ローラー本体16を第一端部16f側から砥石部材GDに対して投入した場合も、A位置からC位置の3箇所で約3.0μm以下となった。
一方、図14(d)に示すように、ローラー本体16を第一端部16f側から砥石部材GDに対して投入した場合には、A位置からC位置の3箇所で約3μm以上となった。
ローラー本体16を2つの砥石部材GDの間に投入して研磨すると、ローラー本体16に負荷が発生する。そして、センターレス研磨では、ローラー本体16の一端側から他端側に向けて徐々に研磨するので、ローラー本体16に発生した負荷が、後から投入される端部側に向けて徐々に蓄積される。このため、後から投入される端部側の精度が悪化しやすくなる。つまり、後から投入される端部側の繋ぎ目80が開きやすくなる。
このため、後から投入される端部側に締結部85を配置することにより、ローラー本体16の精度の悪化を防止することが可能となる。そこで、締結部85までの距離が短い第一端部16f側を後から研磨加工することになる。言い換えれば、ローラー本体16を、締結部85までの距離が長い第二端部16s側から2つの砥石部材GDに対して投入する。これにより、ローラー本体16の精度(真円度、振れ等の幾何公差)が、高い水準で均一化することが可能となる。
まず、ローラー本体16の形成材料(金属板M)として、冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた場合には、メッキ処理工程を行う。ローラー本体16に表面にメッキ層を形成することで、防錆性を高めている。
高摩擦層50の形成方法としては、乾式法及び湿式法(またはこれらを併用した方法)が採用可能であるが、本実施形態では乾式法が好適に採用される。具体的には、まず、高摩擦層50の形成材料として、樹脂粒子と無機粒子とを用意する。樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10μm程度の微粒子が好適に用いられる。
なお、アルミナ粒子の粒径は、適宜、選択調整することができる。
なお、図15(a)及び後述する図15(b),(c)では、繋ぎ目80については図示を省略している。
そして、ローラー本体16を中心軸回りに回転させる。ローラー本体16をその軸廻りに、100rpm〜500rpm程度の低速でゆっくり回転駆動させる。
平板状の金属板を母材とし、当該平板金属板から上記平板部60とほぼ同形同寸法の金属板を形成して、当該金属板を加工することでローラー本体16を形成しても構わない。
したがって、上記説明あるいは以下の記載において、平板部60を当該金属板に置き換えた場合であっても適用可能である。
Claims (4)
- 矩形金属板の長手側端面同士を近接又は当接するように円筒状に曲げて円筒軸を形成する円筒曲げ工程と、
前記円筒曲げ工程と同時又は後れて、前記長手側端面同士の継ぎ目の一部に前記長手側端面同士を締結する締結部を一つ以上形成する工程と、
前記円筒軸の2つの端部のうち前記締結部までの距離が長い一端側から前記締結部までの距離が短い他端側に向けて、前記円筒軸の表面を研磨する研磨処理工程と、
を有することを特徴とする円筒軸の製造方法。 - 前記締結部は、前記長手側端面の一方に形成された凹部に対して、他方に形成され凸部を圧入して形成され、
前記研磨処理工程において、前記凸部の突出方向と一致する回転方向に、研磨処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の円筒軸の製造方法。 - 前記円筒軸に高摩擦層を形成する工程と、
を含み、
前記締結部は、前記高摩擦層の端部と前記他端側の中間よりも前記他端側に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の円筒軸の製造方法。 - 前記他端側に動力伝達部材を取付ける取付工程を有することを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の円筒軸の製造方法。
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