JP7217008B2 - 機械式連結器具 - Google Patents

Description

本発明は、機械式連結器具に関する。さらに詳しくは、中空な芯材に紙やフィルム、布、不織布などを巻きつけて形成されたロール等の筒状の物体を保持するために使用される機械式連結器具に関する。

印刷機や、紙おむつ、フィルム、布、不織布などの製造ライン等（以下、製造ライン等という）では、帯状のシート（ウェブ）を連続して流しながら加工や印刷が行われるため、ウェブは、原反ロールからシートを巻き出すことによって製造ライン等に供給される。

このような製造ライン等で使用される原反ロールは非常に長いウェブが巻きつけられているため、その重量が非常に重い。しかも、運搬の際に原反ロールの外周面を挟んだりすると、ウェブが凹んだりして損傷する可能性が高いので、原反ロールをしっかりと保持することが難しい。

原反ロールを保持する方法として、原反ロールの芯材の空間にチャックを挿入し、このチャックによって原反ロールを保持することが行われている。そして、このチャックが先端に取り付けられたアームによって原反ロールの姿勢を変化させたり、原反ロールを持ち上げて運搬したりすることが行われている（非特許文献１参照）。

特許第５４６２３８９号公報

京町産業車輌株式会社ホームページ

一般的なチャックでは、チャック本体に出没可能に設けられた爪等を芯材内面に押し付けて、チャックを原反ロールの芯材に固定する方法が採用されており、爪等を芯材内面に押し付ける駆動源として空圧や油圧、ネジ等が採用される。

しかし、空圧や油圧を利用したチャックを使用する場合には、チャックと油圧源や空圧源を接続する配管を設けなければならず、チャックを保持するアームの構造が複雑化するという問題が生じる。

そこで、油圧源や空圧源を利用せずに、機械式で芯材にチャックを固定する連結器具も開発されている（特許文献１）。特許文献１の連結器具であれば、レバー状の押圧力発生部材を人の手で操作するだけで、しっかりと原反ロールとチャックを連結できるので、アームの構造が複雑化することもない。

このように、特許文献１の連結器具でも機械式で原反ロールとチャックをしっかりと連結できるが、より簡単な構造のチャックがあれば、アーム先端部の重量を軽量化できるし、低コストで製造できるので望ましい。

本発明は上記事情に鑑み、簡単な構造で中空な孔を有する物体と確実に連結できる機械式連結器具を提供することを目的とする。

第１発明の機械式連結器具は、物体に設けられた中空な孔に挿入され、該物体に連結される連結器具であって、前記物体に設けられた中空な中空孔に挿入される、両端間に中空空間を有する筒状の挿入部と、該挿入部の中空空間内に回転可能に設けられた軸部材と、を備えており、前記挿入部の側面には、該挿入部の中空空間と外部とを連通する開口が形成されており、前記軸部材は、その回転軸に対して偏心した膨径部が設けられており、該膨径部の側面には該膨径部の周方向に沿って線状突起が設けられており、その回転軸が前記挿入部の中心軸に対して前記挿入部の開口側に偏心した状態となり、前記膨径部が前記挿入部の開口と対応する位置に配設されていることを特徴とする。

第１発明によれば、膨径部が軸部材に対して偏心しているので、軸部材を回転させれば、線状突起を挿入部の側面から出没させることができる。したがって、線状突起を側面から突出させれば、線状突起を物体の内面に食い込ませることができるから、連結器具と物体とを連結することができる。

図２のＩ－Ｉ線概略断面図である。 本実施形態の機械式連結器具８０の揺動フレーム２３に設置した状態の概略背面図である。 線状突起８１ｐが挿入部８１内に配置されている状態における軸部材８２の膨径部８３と挿入部８１の開口８１ｗとの位置関係を示す概略説明図であって、（Ａ）は概略縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面矢視図であり、（Ｃ）はＣ－Ｃ線矢視図である。 線状突起８１ｐが挿入部８１の開口８１ｗから突出している状態における軸部材８２の膨径部８３と挿入部８１の開口８１ｗとの位置関係を示す概略説明図であって、（Ａ）は概略縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面矢視図であり、（Ｃ）はＣ－Ｃ線矢視図である。 （Ａ）軸部材８２の膨径部８３の概略拡大図であり、（Ｂ）は回転付勢機構９５の概略説明図である。 本実施形態の機械式連結器具８０を備えたロール保持装置１の概略説明図である。

本実施形態の機械式連結器具は、中空な芯材に紙やフィルム、布、不織布などを巻きつけて形成されたロールなどのように、中空な孔を有する物体に連結される連結器具であって、作業者の力を使って連結器具を物体に固定する力を発生させる場合でも作業者の負担を軽減できるようにしたことに特徴を有する。

なお、本実施形態の機械式連結器具に固定される物体は、上述したような紙やフィルム、布、不織布などを芯材に巻きつけたロールに限られず、物体の中心軸と同軸な中空な孔を有する物体であればよく、特に限定されない。例えば、タイヤなども、本実施形態の機械式連結器具に固定される物体となる。
以下では、本実施形態の機械式連結器具に固定される物体が、中空な芯材を有するロールの場合を代表として説明する。

また、本実施形態の機械式連結器具は、例えば、紙やフィルム、布、不織布などを芯材に巻きつけたロールやタイヤなどの中空な孔を有する物体を移動させたり反転させたりする際に、物体を保持する器具として使用することができる。例えば、特許第５４６２３８９号公報に開示されているロール保持装置や、特許第６２２１１５４号に開示されているロール保持装置等において、物体を保持する器具として使用することができる。

以下では、本実施形態の機械式連結器具を、特許第５４６２３８９号公報に開示されているロール保持装置に使用した場合を代表として説明する。

＜ロール保持装置１の説明＞
まず、本実施形態の機械式連結器具８０を説明する前に、本実施形態の機械式連結器具８０が設けられるロール保持装置１の一例（特許第５４６２３８９号公報に開示されているロール保持装置）を簡単に説明する。

図６において、符号１は、本実施形態の機械式連結器具８０が設けられるロール保持装置を示している。このロール保持装置１は、ロールＲを保持しロールＲを反転させることができる機能を有する保持手段２０と、ロールＲを保持した保持手段２０を支持するベースフレーム１０と、を備えている。なお、保持手段２０に本実施形態の機械式連結器具８０が設けられる。

図６に示すように、本実施形態のロール保持装置１のベースフレーム１０は、基台１１と、この基台１１に立設された支持柱１２と、この支持柱１２から水平に伸びた支持アーム１３と、を備えている。この支持アーム１３は、その基端が支持柱１２に対して水平面内で揺動可能に設けられている。

また、支持アーム１３には、保持手段２０を昇降する昇降手段１５が設けられている。この昇降手段１５は、ワイヤーやスリングなどの紐状部材１５ｂを繰出し巻き取りを行うことができるウインチなどである。

＜保持手段２０の構造）
図２および図６に示すように、保持手段２０は支持フレーム２１を備えている。この支持フレーム２１は、鋼製のパイプを曲げて略半円形（弧状）に形成された本体フレーム２２を備えており、この本体フレーム２２の両軸端間の中間に紐状部材１５ｂの先端が連結されている。

図２および図６に示すように、本体フレーム２２の両軸端間には、揺動フレーム２３が設けられている。この揺動フレーム２３は、その両端が本体フレーム２２の両軸端にそれぞれ揺動可能に連結されている。

そして、揺動フレーム２３の表面には、その両端間の中央部に本実施形態の機械式連結器具８０が設けられている（図１参照）。具体的には、揺動フレーム２３には、その表裏を貫通するように貫通孔２３ｈが形成されており、この貫通孔２３ｈと本実施形態の機械式連結器具８０の挿入部８１の貫通孔とが一致するように、本実施形態の機械式連結器具８０が揺動フレーム２３に設けられている（図２参照）。
なお、本実施形態の機械式連結器具８０の挿入部８１は、後述するように、ロールＲの芯材に挿入される部分である。

以上のごとき構成であるので、揺動フレーム２３を揺動させれば、機械式連結器具８０が鉛直下方を向くように配置することができるので、立てて置かれているロールＲの芯材に機械式連結器具８０の挿入部８１を挿入して固定することができる（図６のＡの状態）。
この状態から、上述した昇降手段１５によって保持手段２０を持ち上げて、本体フレーム２２に対して揺動フレーム２３を揺動させれば、ロールＲを、その軸が所望の角度になるように姿勢を調整することができる。例えば、ロールＲの軸が水平になった状態となるように、ロールＲの姿勢を調整することができる（図６のＢの状態）。
また、昇降手段１５の紐状部材１５ｂの繰り出し巻き取りを調整すれば、所望の高さにロールＲを配置することができる。

＜機械式連結器具８０の説明＞
図１、図３、図４に示すように、本実施形態の機械式連結器具８０は、ロールＲの芯材に挿入される挿入部８１と、挿入部８１の内部に配置された軸部材８２と、を備えている。

＜挿入部８１＞
図１、図３、図４に示すように、挿入部８１は、その先端と基端との間を貫通する貫通孔８１ｈを有する筒状の部材である。言い換えれば、挿入部８１は、その内部が中空空間になっており、その先端および基端に設けられた開口が中空空間と連通された構造を有しているのである。

この挿入部８１は、揺動フレーム２３の表面にその基端が連結されている。より詳しくは、挿入部８１は、揺動フレーム２３の貫通孔２３ｈと貫通孔８１ｈの基端側の開口が重なるように設けられている（図３、図４参照）。このため、揺動フレーム２３の裏面から、揺動フレーム２３の貫通孔２３ｈと挿入部８１の貫通孔８１ｈと通して、挿入部８１の先端側が見えるようになっている（図２参照）。このため、ロールＲの中空孔を確認しながら挿入部８１をロールＲの中空孔に入れることができるので、挿入部８１をロールＲの中空孔に入れる作業がやりやすくなる。

この挿入部８１の側面には、貫通孔８１ｈと外部との間を連通する開口８１ｗが形成されている。この開口８１ｗは、後述する膨径部８３の線状突起８３ｐを挿入部８１の側面から出没させるために形成されている。この開口８１ｗから突出した線状突起８３ｐがロールＲの芯材に食い込むことによって、機械式連結器具８０とロールＲとを連結することができるようになっている。

＜軸部材８２＞
挿入部８１の貫通孔８１ｈの内部には、軸部材８２が設けられている。この軸部材８２は、その先端が挿入部８１の先端に形成された先端保持部８１ａに回転可能に保持されている。また、軸部材８２の基端は、挿入部８１の基端に形成された基端保持部８１ｂに回転可能に保持されている。

なお、軸部材８２の基端は揺動フレーム２３に回転可能に保持されていてもよい。
また、先端保持部８１ａや基端保持部８１ｂは、挿入部８１の貫通孔８１ｈ全体を塞がないように設けられていればよい。例えば、挿入部８１の貫通孔８１ｈの一部だけを塞ぐように先端保持部８１ａや基端保持部８１ｂが設けられていてもよい。また、図３および図４に示すように、先端保持部８１ａや基端保持部８１ｂにその表裏を貫通する窓部ｗを形成してもよい。

この軸部材８２は、その回転軸ＣＬ２が挿入部８１の中心軸ＣＬに対して挿入部８１の開口８１ｗ側に偏心した位置に設置されている。このため、挿入部８１の貫通孔８１ｈの内部では、軸部材８２に対して開口８１ｗと反対側に（図３および図４では上方に）、軸部材８２に対して開口８１ｗ側よりも広い空間（つまり断面積が大きい空間）が形成されている。この部分が特許請求の範囲にいう連通空間に相当する。

なお、挿入部８１の貫通孔８１ｈの一部だけを塞ぐように先端保持部８１ａや基端保持部８１ｂを設ける場合には、この連通空間と対応する位置を塞がない（または塞ぐ領域を小さくする）ように設けられる（図３および図４参照）。また、先端保持部８１ａや基端保持部８１ｂに窓部ｗを設ける場合には、この窓部ｗは、連通空間と対応する位置に配置される。すると、揺動フレーム２３の裏面から挿入部８１の先端側を見通すための空間が大きくなり、挿入部８１の先端側を見通しやすくなる。

そして、軸部材８２において開口８１ｗと対応する位置には、膨径部８３が設けられている。この膨径部８３は、軸部材８２の直径よりも直径が大きい略円筒状の部分である。この膨径部８３は、その中心軸ＣＬ３が軸部材８２の回転軸ＣＬ２に対して偏心した状態となるように設けられている（図５（Ａ）参照）。

この膨径部８３の外周面には、複数本の線状突起８３ｐが設けられている。複数本の線状突起８３ｐは、膨径部８３の側面の周方向に沿って形成されている。より詳しくいえば、複数本の線状突起８３ｐは、膨径部８３の中心軸上に中心を有する環状となるように膨径部８３の外面全周に形成されている。

＜アーム部材８４＞
図１に示すように、軸部材８２の基端には、アーム部材８４の一端が連結されている。このアーム部材８４は棒状または板状の部材である。したがって、このアーム部材８４をその一端を支点として揺動させれば、軸部材８２を回転させることができる。

＜固定機構９０＞
図１および図２に示すように、揺動フレーム２３には、アーム部材８４を固定する固定機構９０が設けられている。固定機構９０は、揺動フレーム２３に一端が連結されたブラケット９２と、ブラケット９２の下端に連結された固定板９１が設けられている。この固定板９１には、その上下を貫通しアーム部材８４の一端が挿通される溝９１ｈが形成されている。この溝９１ｈは、アーム部材８４の揺動方向に沿った案内溝ａと、案内溝ａの一端に設けられ案内溝ａと連続する固定溝ｂとを備えている。この固定溝ｂは、アーム部材８４を固定溝ｂに配置すると、アーム部材８４が揺動できないようになっている。例えば、固定溝ｂは、案内溝ａの軸方向と直交するように設けられている。

なお、図１では、固定溝ｂは、膨径部８３の線状突起８３ｐが開口８１ｗから突出した状態となるようにアーム部材８４を揺動させたときに、アーム部材８４が位置する端部（図１では左端部）にのみ設けている。この場合、固定溝ｂにアーム部材８４を係合させれば、人が力を加えていなくても、この線状突起８３ｐを開口８１ｗから突出させた状態、つまり、線状突起８３ｐをロールＲの芯材に食い込ませた状態に維持できる。しかし、固定溝ｂは、案内溝ａの両端部に設けてもよいし、中間部にも設けてもよい。

＜機械式連結器具８０の作動＞ 機械式連結器具８０は以上のような構成を有するので、挿入部８１をロールＲの芯材に挿入し、アーム部材８４を揺動させれば、軸部材８２を回転させることができる。すると、膨径部８３の線状突起８３ｐを挿入部８１の開口８１ｗから突出させることができるので（図４参照）、線状突起８３ｐをロールＲの芯材の内面に食い込ませることができる。すると、機械式連結器具８０をロールＲに連結することができる。その状態で、固定機構９０によってアーム部材８４の揺動を固定すれば、機械式連結器具８０をロールＲに連結した状態に維持することができる。

逆に、アーム部材８４の揺動を解放し、アーム部材８４を逆に揺動させれば、線状突起８３ｐをロールＲの芯材の内面から離脱させることができる。すると、機械式連結器具８０からロールＲを解放することができる。

そして、本実施形態の機械式連結器具８０は、中空な挿入部８１内に膨径部８３を有する軸部材８２を設けただけの簡単な構造としつつ、軸部材８２の配置などを適切にすることによって、基端側から先端部を見通せる。つまり、本実施形態の機械式連結器具８０は、装置の構造を簡素化しつつ、作業者の作業性や利便性を高くできる。しかも、本実施形態の機械式連結器具８０は簡単な構造であるので、部品点数が少なくでき組立工数が少なくなるので、材料費が人件費などの製造コストも低減できるという利点も得られる。

＜回転付勢機構９５について＞ 本実施形態の機械式連結器具８０では、ロールＲの芯材に固定解放する際に、作業者がアーム部材８４を揺動させている。しかし、一定の方向の揺動は、作業者が操作しなくても自動的に揺動するようにしてもよい。

例えば、図５（Ｂ）に示すように、軸部材８２の基端部に、揺動レバー９６を設けて、その先端と揺動フレーム２３とをバネなどの付勢部材９７によって連結した状態にしておく。そして、膨径部８３の線状突起８３ｐが挿入部８１の開口８１ｗ内に収容された状態となるように、軸部材８２が回転する力（図５（Ｂ）では軸部材８２を時計回りに回転させる力）を軸部材８２に加えるように付勢部材９７を設けてもよい。すると、通常は線状突起８３ｐが挿入部８１の開口８１ｗ内に収容された状態に維持される。つまり、作業者がアーム部材８４を操作しなくても、線状突起８３ｐが挿入部８１の開口８１ｗ内に収容された状態となるように維持される。すると、挿入部８１をロールＲに連結していないときに、線状突起８３ｐが飛び出して周囲の物体に接触したりすることを防止できる。

＜膨径部８３について＞ 膨径部８３の大きさや偏心状態はとくに限定されない。つまり、膨径部８３において、軸部材８２の回転軸ＣＬ２から最も離れた部分の外面までの距離Ｒ１（図５（Ａ）参照）はとくに限定されない。軸部材８２を回転させると、挿入部８１の開口８１ｗから出没させることができる程度の大きさに形成されていればよい。しかし、距離Ｒ１が軸部材８２の回転軸ＣＬ２から挿入部８１の開口８１ｗまでの距離Ｒ２（言い換えれば挿入部８１の外面まので距離、図３（Ａ）参照）と同等以上となるように膨径部８３が形成されていれば、線状突起８３ｐを挿入部８１の開口８１ｗから確実に突出させることができる。

＜線状突起８３ｐについて＞
複数本の線状突起８３ｐは、必ずしも膨径部８３の外面全周に設けられていなくてもよい。軸部材８２を回転させると、挿入部８１の開口８１ｗから出没させることができるのであれば、複数本の線状突起８３ｐは膨径部８３の外面の一部に設けられていてもよい。

さらに、線状突起８３ｐを設ける本数はとくに限定されず、１本でもよい。しかし、線状突起８３ｐを多く設ければ、線状突起８３ｐの突起の高さを高くしなくても、線状突起８３ｐとロールＲの芯材、つまり、機械式連結器具８０とロールＲとの連結力を大きくすることができる。

さらに、線状突起８３ｐは互いに独立していてもよいし、らせん状に形成してもよい。

さらに、線状突起８３ｐは、その基端側の面ａ（図３（Ａ）参照）が挿入部８１の軸方向と直交する面または挿入部８１の基端側に向かって傾斜する面に形成されていることが望ましい。つまり、線状突起８３ｐは、面ａと挿入部８１の軸方向とのなす角が、９０度以下となるように形成されていることが望ましい。すると、線状突起８３ｐがロールＲの芯材に食い込んだ状態において、ロールＲが挿入部８１から抜けようとする際に、線状突起８３ｐによる抵抗が大きくなるという利点が得られる。

なお、線状突起８３ｐの先端側の面ｂ（図３（Ａ）参照）も挿入部８１の基端側に向かって傾斜する面に形成されていることが望ましい。かかる形状とすれば、線状突起８３ｐの先端が尖った状態になるので、ロールＲの内面に線状突起８３ｐを食い込ませやすくなる。

本発明の機械式連結器具は、中空な芯材を有するロールなどのように、中空な孔を有する物体と他の装置等と連結する器具として適している。

１ ロール保持装置
１０ ベースフレーム
２０ 保持手段
２１ 支持フレーム
２２ 本体フレーム
２３ 揺動フレーム
８０ 機械式連結器具
８１ 挿入部
８１ｈ 貫通孔
８１ｗ 開口
８１ａ 先端保持部
８１ｂ 先端保持部
ｗ 窓部
８２ 軸部材
８３ 膨径部
８３ｐ 線状突起
８４ アーム部材
９０ 固定機構
９５ 回転付勢機構
Ｒ ロール

Claims (1)

1. 物体に設けられた中空な孔に挿入され、該物体に連結される連結器具であって、
   前記物体に設けられた中空な孔に挿入される、両端間に中空空間を有する筒状の挿入部と、
   該挿入部の中空空間内に回転可能に設けられた軸部材と、
   該軸部材の先端部を回転可能に保持する先端保持部と、
   前記軸部材の基端部を回転可能に保持する基端保持部と、を備えており、
   前記挿入部の側面には、
   該挿入部の中空空間と外部とを連通する開口が形成されており、
   前記軸部材は、
   その回転軸に対して偏心した膨径部が設けられており、
   該膨径部の側面には該膨径部の周方向に沿って線状突起が設けられており、
   その回転軸が前記挿入部の中心軸に対して前記挿入部の開口側に偏心した状態となり、前記膨径部が前記挿入部の開口と対応する位置に配設されており、
   前記挿入部は、
   先端面および基端面に、前記中空空間と外部との間を連通する開口がそれぞれ設けられており、
   前記挿入部の中心軸に対して前記軸部材が偏心している側と逆側には、前記中空空間における前記挿入部の中空空間の内面と前記軸部材との間に、前記基端面の開口と前記先端面の開口との間を連通する連通空間が設けられており、
   前記基端保持部および前記先端保持部には、
   前記挿入部の軸方向において、前記連通空間と対応する位置に、前記挿入部の基端から先端を見通せる窓部が設けられている
   ことを特徴とする機械式連結器具。
   

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