JP6203438B1 - ブラシロール用のロールシャフト及びブラシロール - Google Patents

Abstract

【課題】高い耐食性及び曲げに対する剛性を有するロールシャフト及び当該ロールシャフトを用いたブラシロールを提供する【解決手段】帯状金属板をブラッシングするためのブラシロール１に用いられるロールシャフト２であって、外周縁に複数のブラシ毛材５が植設された環状ディスク４が装着されるシャフト本体７と、シャフト本体７の外周面に形成された凹溝７２に取り付けられ、環状ディスク４の内周縁から突き出る差込部材５が嵌め込まれるキー溝８０を有するキーベース８とを備え、キーベース８が耐食性金属材料、耐食性合金材料又は耐食性樹脂材料からなる。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば鋼板、銅板などの帯状金属板（以下、「ストリップ」という。）などのブラッシング（洗浄、研磨、研削など）に用いられるブラシロール用のロールシャフト及び当該ロールシャフトが用いられたブラシロールに関する。

この種のブラシロールとしては、外周縁に多数のブラシ毛材（ブリッスル）が植設された環状ディスクを金属製のロールシャフトに軸方向に複数重ねた状態で装着したものが知られている（例えば特許文献１を参照）。複数の環状ディスクは、内側の開口部にロールシャフトが嵌め込まれることでロールシャフトに装着されるとともに、環状ディスクの内周縁の複数箇所から突き出る差込部材（キー）がロールシャフトの外周面の複数箇所に形成されたキー溝に嵌まることで、ロールシャフトと係合してロールシャフトに対する位置決め（中心位置合わせ）がなされている。

特開平１０−２９１１６５号公報

ロールシャフトの外周面に形成されたキー溝は、ブラシロールの使用に伴い腐食して形が変化すると、環状ディスクとロールシャフトとの係合が弱まり、環状ディスクのロールシャフトに対する位置決め（中心位置合わせ）を精度良く行うことができなくなる。その結果、芯ブレがブラシロールに生じると、ストリップの研磨などを高精度で行うことができず、品質悪化を招くとの問題がある。そのため、ロールシャフトの素材として耐食性の優れたステンレスを採用することが考えられる。しかし、ロールシャフトの素材にステンレスを採用すると、ロールシャフトの材料コストが高額になる。そのうえ、ブラシロールの使用時にはロールシャフトに交番荷重が常時作用し、その頻度も１分間に１２００回程度とかなり多い。そのため、ロールシャフトには、曲げに対して変形しにくい剛性（強度）を有することが求められるが、ステンレスは曲げに対する剛性が低く、ロールシャフトの素材に用いると、ロールシャフトの曲がりを頻繁に矯正する必要が生じる。一方で、ロールシャフトのキー溝の表面に、防食のためにメッキや塗装などのコーティングを施すことが考えられるが、メッキ膜は交番荷重が常時作用する環境下では剥離しやすいとの理由で採用することができず、塗装は、キー溝が上述した環状ディスクとロールシャフトとの中心位置合わせのために高精度の加工が求められることから、高精度の加工が難しいとの理由で採用することができないのが現状である。

本発明は、上記した課題に着目してなされたもので、高い耐食性及び曲げに対する剛性を有するロールシャフト及び当該ロールシャフトを用いたブラシロールを提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、帯状金属板をブラッシングするためのブラシロールに用いられるロールシャフトであって、外周縁に複数のブラシ毛材が植設された環状ディスクが装着されるシャフト本体と、前記シャフト本体の外周面に形成された凹溝に取り付けられ、前記環状ディスクの内周縁から突き出る差込部材が嵌め込まれるキー溝を有するキーベースと、を備え、前記キーベースが耐食性金属材料、耐食性合金材料又は耐食性樹脂材料からなり、前記シャフト本体の前記凹溝の溝底には、第１差込穴が形成されており、前記キーベースの前記キー溝とは反対側の面には、第２差込穴が形成されており、前記キーベースは、前記第１差込穴及び前記第２差込穴に嵌め込まれる連結部材を介して前記シャフト本体に固定されている、ロールシャフトによって達成される。

上記構成のロールシャフトにおいては、前記キーベースが耐酸性を有することが好ましい。

上記構成のロールシャフトにおいては、前記キーベースが、ステンレスからなることが好ましい。

上記構成のロールシャフトにおいては、前記キーベースが、プラスチック又はＦＲＰからなることが好ましい。

上記構成のロールシャフトにおいては、前記シャフト本体の前記凹溝の溝底には、ネジ穴が形成されており、前記キーベースの前記キー溝の溝底には、ボルト挿入穴が形成されており、前記キーベースは前記シャフト本体にボルトにより固定されていることが好ましい。

本発明の前記目的は、外周縁に複数のブラシ毛材が植設された複数の環状ディスクと、前記複数の環状ディスクが軸方向に並列して装着される上記構成のロールシャフトと、を備えるブラシロールによっても達成される。

本発明によると、キー溝を有する耐食性のキーベースを、曲げに対する剛性（強度）が高いシャフト本体に組み込んでロールシャフトを構成することで、ロールシャフトに曲げ変形が生じることを抑制したうえで、キー溝がブラシロールの使用に伴い腐食して形が変化することを抑制することができる。その結果、環状ディスクとロールシャフトとの係合が維持され、環状ディスクのロールシャフトに対する位置決め（中心位置合わせ）を長期間にわたり精度良く行うことができる。よって、ブラシロールに芯ブレが生じることを防止することができ、ストリップなどの研磨などを高精度で行うことができ、良好な品質を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るブラシロールの概略構成を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 ブラシディスクの斜視図である。 ロールシャフトの概略構成を示す正面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図５の要部拡大図である。 シャフト本体に対してキーベースを固定する手順を示す図である。 シャフト本体に対してキーベースを固定する手順を示す図である。 従来のロールシャフトのシャフト本体に対してキーベースを固定する手順を示す図である。 変形例のロールシャフトの概略構成を示す正面図である。 図１０のＣ−Ｃ断面図である。 連結部材の外観を示す斜視図である。

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るブラシロール１の概略構成を示している。ブラシロール１は、鉄板、鋼板、アルミニウム板、銅板などの帯状金属板（ストリップ）、あるいは、ストリップの調質圧延ロールやそのバックアップロールのブラッシング（洗浄、研磨、研削など）に用いられるものである。

ブラシロール１は、図３に示すブラシディスク３を、図４に示す金属製のロールシャフト２に、差込部材６（キー）を介して、軸方向に複数並列した状態で一体回転可能に装着したものである。なお、本実施形態では、ブラシディスク３を複数積層させてブロック化したカセットブラシＵを、ロールシャフト２に軸方向に複数並列した状態で一体回転可能に装着している。そして、複数並列したブラシディスク３を両側からフランジ１０により圧縮して緊締することで、一体化している。

ブラシディスク３は、環状ディスク４の外周縁に多数のブラシ毛材（ブリッスル）５が密に植設されたものである。ブラシ毛材５を、環状ディスク４の外周面にあけられた穴（図示せず）に通し、Ｕ字状に折り曲げた後、その折り曲げ基部を金属線などにより緊締することで、多数のブラシ毛材５が環状ディスク４の外周縁に固定される。

ブラシ毛材５としては、直径が０．０２ｍｍ〜７ｍｍであって、例えばナイロン、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど）、ポリオレフィン（例えばポリプロピレンなど）などの合成樹脂製のモノフィラメント又は砥粒（例えばアルミナ、シリカなど）を含有する直径が０．０２ｍｍ〜７ｍｍの上記した合成樹脂製のモノフィラメントを例示することができる。その他、比較的細いモノフィラメントを複数束ねた芯糸の周面に、例えばナイロン、ポリエステル、ポリオレフィンなの合成樹脂製の極細の複数のマルチフィラメントを、芯糸の先端以外に螺旋状に巻き付け又は組紐状に組み合わせた後、合成樹脂製の接着剤で固めたものを好適に例示することができる。このブラシ毛材では、複数のモノフィラメントが束ねられていることにより根元が太くなる一方で、先端は複数の細いモノフィラメントの束が解かれた状態となっているので、毛先が細くなる。これにより、根元が太いことで、ブラシ毛材５の強度を確保できるとともに、毛先が細いことで、ストリップなどの表面の微細な汚れなどを除去できる。

環状ディスク４は、所定の厚みを有する円盤状の鉄板の中心に円形の開口部（穴）４０をあけたものである。環状ディスク４の内周面には、円周方向に等間隔で、差込部材（キー）６を収納するための収納凹部４１が複数（本実施形態では３つ）形成されている。

環状ディスク４は、ロールシャフト２を開口部４０に挿し通すために、その内径が、ロールシャフト２で最も外径の大きいシャフト本体７の外径よりも僅かに大きく設定されている。そのため、環状ディスク４の内周面とシャフト本体７の外周面との間には隙間が存在する。ただ、隙間がシャフト本体７の全周にわたって存在すると、環状ディスク４とロールシャフト２とに芯ブレが生じる。よって、シャフト本体７の外周面と環状ディスク４の内周面との間の隙間を部分的になくしてロールシャフト２に対する環状ディスク４の位置決め（中心位置合わせ）をするために、環状ディスク４の内周面から突き出る差込部材６がロールシャフト２と係合するように、ブラシロール１が構成されている。そのため、ロールシャフト２の外周面には、詳細は後述するが、差込部材６が嵌まるキー溝８０が円周方向に等間隔で複数（本実施形態では３つ）形成されている。

差込部材６は、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などで形成され、例えば特開平１０−２９１１６５号公報に記載のものなど、公知のものを採用することができる。差込部材６は、複数の環状ディスク４をブロック化したカセットブラシＵごとに、設けられる。

ロールシャフト２は、複数の環状ディスク４が装着されるシャフト本体７と、シャフト本体７の外周面に形成された凹溝７２（図５に示す）に取り付けられるキーベース８と、を備える。

シャフト本体７は、外径の大きい略円柱状の本体部７０の両端に外径の小さい略円柱状の取付部７１が一体に設けられた構成のものである。本体部７０は複数の環状ディスク４が装着される部分であり、取付部７１はブラッシング装置（図示せず）の軸受にセットされる部分である。シャフト本体７は、例えば、鉄鋼、高炭素鋼など、一般にロールシャフトに用いられる素材、つまりは、ブラシロール１の使用時に作用する交番荷重に起因する曲げに対して変形しにくい剛性（強度）を有する材料で形成することができる。また、シャフト本体７は、その耐食性を向上させるために、エポキシ樹脂塗料、ウレタン樹脂塗料などで外周面が塗装されている。

本体部分７０の外周面には、軸方向に沿って延びる凹溝７２が、円周方向に等間隔で複数（本実施形態では３つ）形成されている。凹溝７２は、キーベース８が嵌り込む形状（断面視矩形状）をなしており、本実施形態では、溝底７２Ａにネジ穴７３が形成されている。ネジ穴７３は、凹溝７２の溝底７２Ａに軸方向に沿って間隔をあけて複数形成されている。

キーベース８は、軸方向に沿って延びる略四角柱形状をなしており、幅方向中央位置に、軸方向に沿って延びるキー溝８０が形成されている。このキー溝８０に、環状ディスク４の内周縁から突き出る差込部材６が嵌め込まれる。そのため、キー溝８０は、差込部材６の環状ディスク４の内周縁から突き出る部分の外形に対応した形状をなしており、本実施形態では断面視逆台形状をなしている。

キー溝８０の溝底８０Ａには、ボルト挿入穴８１が形成されている。ボルト挿入穴８１は、キー溝８０の溝底８０Ａに軸方向に沿って間隔をあけて複数形成されており、キーベース８は、ボルト挿入穴８１がネジ穴７３と一致するようにしてシャフト本体７の凹溝７０に嵌め込まれ、ボルト９により固定されている。なお、ボルト９の頭部９０がキー溝８０の溝底８０Ａと面一となるように、ボルト９、ボルト挿入穴８１及びネジ穴７３が設計されている。

キーベース８は、耐食性金属材料、耐食性合金材料又は耐食性樹脂材料で形成されている。ここで、「耐食性」とは、腐食（錆び）がし難い、酸化し難い性質のことである。キーベース８に耐食性材料を用いることにより、ロールシャフト２のキー溝８０が、ブラシロール１の使用に伴い腐食して形が変化することを抑制することができる。その結果、環状ディスク４とロールシャフト２との係合が維持され、環状ディスク４のロールシャフト２に対する位置決め（中心位置合わせ）を長期間にわたり精度良く行うことができる。

耐食性金属材料としては、例えばチタン、ニッケル、アルミニウム、クロムなどを、耐食性合金材料としては、例えばステンレス、チタン合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、クロム合金などを例示することができるが、耐食性及びコストの観点から好ましくはステンレス、チタン、チタン合金であり、加工性の観点からさらに好ましくはステンレスである。

耐食性樹脂材料としては、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、フッ素樹脂、ポリアミドなどのプラスチック、あるいは、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などを例示することができるが、耐食性及びコストの観点から好ましくはポリ塩化ビニル、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であり、コストの観点からさらに好ましくはポリ塩化ビニルである。

さらに、ブラシロール１は酸雰囲気で使用されるケースが想定されるため、キーベース８は耐酸性を有する、つまりは耐酸性材料でからなることが好ましい。耐酸性としては、例えば濃度１％の常温の塩酸水に１００時間浸漬させた場合に目視による劣化が認められない程度であればよい。この耐酸性材料としては、プラスチック、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を例示することができる。

なお、ロールシャフト２は、上述した構成以外に、ブラシロール１として好適に使用するために必要な種々の構成や形状変更を適宜採用することができる。

次に、本実施形態のロールシャフト２の製造方法について説明する。まず、円柱状のシャフト本体７を有するロールシャフト２を用意し、図７に示すように、シャフト本体７（本体部分７０）の外周面に凹溝７２を円周方向に等間隔で複数形成するとともに、凹溝７２の溝底７２Ａにネジ穴７３を形成する。次に、図８に示すように、凹溝７２に、ボルト挿入穴８１を有するキーベース８を嵌め込む。そして、図６に示すように、キーベース８をボルト９により固定し、ボルト固定したキーベース８にＶ溝加工を施してキー溝８０を形成した後、キーベース８の箇所において、シャフト本体７の外径が均一となるように加工を施す。これにより、本実施形態のロールシャフト２が製造される。

なお、本実施形態のロールシャフト２は、図９に示すように、従来からブラシロールのロールシャフトとして用いられているような、シャフト本体７の外周面にキー溝８０’が形成されたロールシャフト２からも製造することができる。すなわち、シャフト本体７（本体部分７０）の外周面に、キー溝８０’をくり抜くようにして凹溝７２及びネジ穴７３を円周方向に等間隔で複数形成することで、図７に示す状態となる。その後は、同様に、図８及び図６に示すように、凹溝７２に、ボルト挿入穴８１を有するキーベース８を嵌め込んでボルト９により固定し、ボルト固定したキーベース８にＶ溝加工を施してキー溝８０を形成し、その後、キーベース８の箇所において、シャフト本体７の外径が均一となるように加工を施す。これにより、本実施形態のロールシャフト２が製造される。

以上、本実施形態のロールシャフト２によると、シャフト本体７が曲げに対する剛性（強度）を有する材料により形成されているので、ブラシロール１の使用時にロールシャフト２に交番荷重が常時作用しても、ロールシャフトは曲げ変形し難く、ロールシャフト２の曲がりを頻繁に矯正する必要がない。そのうえ、キー溝８０を有する耐食性のキーベース８をシャフト本体７に組み込んでロールシャフト２を構成しているので、キー溝８０がブラシロール１の使用に伴い腐食して形が変化することを抑制することができる。その結果、環状ディスク４とロールシャフト２との係合が維持され、環状ディスク４のロールシャフト２に対する位置決め（中心位置合わせ）を長期間にわたり精度良く行うことができる。よって、ブラシロール１に芯ブレが生じることを防止することができ、ストリップなどの研磨などを高精度で行うことができ、良好な品質を維持することができる。

以上の通り、本実施形態のロールシャフト２によると、高い耐食性及び曲げに対する剛性を有するので、長期間、問題なく使用することができる。

また、キーベース８を耐酸性材料で形成することで、酸雰囲気が強い場所であっても、ブラシロール１を使用することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、キーベース８をシャフト本体７（本体部７０）にボルト９のみを用いて固定しているが、図１０及び図１１に示すように、ボルト９に加えて連結部材１１を用い、キーベース８を連結部材１１を介してシャフト本体７（本体部７０）に固定するように構成してもよい。

図１０及び図１１に示すロールシャフト２は、シャフト本体７の各凹溝７２の溝底７２Ａに、複数のネジ穴７３が間隔をあけて形成されているとともに、複数（本実施形態では３つ）の第１差込穴７４が複数のネジ穴７３に混ざって形成されている。第１差込穴７４には、連結部材１１が嵌め込まれるため、第１差込穴７４は、連結部材１１の下側の一部分の外形に対応した形状をなしており、本実施形態では断面視矩形状をなしている。複数の第１差込穴７４は、凹溝７２の所定位置に形成され、本実施形態では、凹溝７２の軸方向中央位置に１つ形成され、凹溝７２の軸方向両端位置近傍に１つずつ形成されている。

キーベース８のキー溝８０とは反対側の面には、シャフト本体７の凹溝７２の各第１差込穴７４と対応する位置に、複数（本実施形態では３つ）の第２差込穴８２が形成されている。この第２差込穴８２にも、連結部材１１が嵌め込まれるため、第２差込穴８２は、連結部材１１の上側の一部分の外形に対応した形状をなしており、本実施形態では断面視矩形状をなしている。

連結部材１１は、キーベース８をシャフト本体７（本体部７０）に連結する部材である。連結部材１１は、例えば鉄鋼、高炭素鋼、ステンレスなどの材料で形成される。また、連結部材１１は、図１２（Ａ）に示す端部形状が両端角形のもの、図１２（Ｂ）に示す端部形状が両端丸形のもの、図１２（Ｃ）に示す端部形状が片端丸形のもの、などを例示できるが、これらに限定されるものではなく、種々の形状のものを用いることができる。

連結部材１１がキーベース８及びシャフト本体７（本体部７０）にそれぞれ係合することで、シャフト本体７（本体部７０）に対してキーベース８が周方向及び軸方向にブレることなく位置決めされた状態で、両者が連結される。これにより、キーベース８のボルト挿入穴８１がシャフト本体７（本体部７０）の凹溝７２のネジ穴７３と自然に一致し、ボルト９による固定を容易に行うことができる。加えて、キーベース８をボルト９でシャフト本体７（本体部７０）に固定すると、ブラシロール１の使用時に、ロールシャフト２の回転中の負荷がボルト９に作用し、ボルト９に過度の負荷が掛かってしまうが、連結部材１１を用いることで、ボルト９に作用する負荷を分散させることができる。よって、ボルト９に掛かる負荷を軽減できるので、ボルト９の破損などを生じ難くすることができ、長期間、ブラシロール１を品質の高い状態に維持することができる。

なお、複数の差込穴７４は、必ずしも、凹溝７２の軸方向中央位置及び軸方向両端位置近傍に形成されている必要はなく、連結部材１１によりボルト９に作用する負荷を分散できるのであれば、凹溝７２の適当な位置に適当な数形成することができる。

また、上記実施形態では、キーベース８をシャフト本体７（本体部７０）にボルト９を用いて固定しているが、キーベース８をシャフト本体７の凹溝７２に強固に固定できるのであれば、必ずしもキーベース８の固定にボルト９を用いる必要はない。この場合には、ネジ穴７３及びボルト挿入穴８１は省略できる。

１ ブラシロール
２ ロールシャフト
４ 環状ディスク
５ ブラシ毛材
６ 差込部材（キー）
７ シャフト本体
８ キーベース
９ ボルト
７２ 凹溝
７３ ネジ穴
８０ キー溝
８１ ボルト挿入穴

Claims (6)

1. 帯状金属板をブラッシングするためのブラシロールに用いられるロールシャフトであって、
   外周縁に複数のブラシ毛材が植設された環状ディスクが装着されるシャフト本体と、
   前記シャフト本体の外周面に形成された凹溝に取り付けられ、前記環状ディスクの内周縁から突き出る差込部材が嵌め込まれるキー溝を有するキーベースと、を備え、
   前記キーベースが耐食性金属材料、耐食性合金材料又は耐食性樹脂材料からなり、
   前記シャフト本体の前記凹溝の溝底には、第１差込穴が形成されており、
   前記キーベースの前記キー溝とは反対側の面には、第２差込穴が形成されており、 前記キーベースは、前記第１差込穴及び前記第２差込穴に嵌め込まれる連結部材を介して前記シャフト本体に固定されている、ロールシャフト。
2. 前記キーベースが耐酸性を有する、請求項１に記載のロールシャフト。
3. 前記キーベースが、ステンレスからなる、請求項１に記載のロールシャフト。
4. 前記キーベースが、プラスチック又はＦＲＰからなる、請求項１に記載のロールシャフト。
5. 前記シャフト本体の前記凹溝の溝底には、ネジ穴が形成されており、
   前記キーベースの前記キー溝の溝底には、ボルト挿入穴が形成されており、
   前記キーベースは前記シャフト本体にボルトにより固定されている、請求項１〜４のいずれかに記載のロールシャフト。
6. 外周縁に複数のブラシ毛材が植設された複数の環状ディスクと、
   前記複数の環状ディスクが差込部材を介して軸方向に並列して装着される請求項１〜５のいずれかに記載のロールシャフトと、を備えるブラシロール。