JPH04129965A - 炭素繊維強化複合材製エアーシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭素繊維複合材製エアーシャフトに係り、さら
に詳しくは製紙、紙加工、金属箔、プラスチックフィル
ム等の捲取り、繰出しなどに用いる好適な、軽ｆｆｉ　
ｌ。つ高精度の炭素繊維複合材製エアーシャフトの改良
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、製紙、紙加−［二、金属箔、プラスチックフィル
ム等を取扱う諸業界において、これらの捲取り、繰出し
等の作業の高速化、高精度化等をはかるため、エアーシ
ャフトが使用されている。

エアーシャフトの構造は第３図に模式的に示すような態
様のものであって、同図（ａ）はＩＥ而面面図であり、
（１））は横断面図である。同図に見られるように、シ
ャフト本体］、ジャーナル２、ラグ３、及びゴムチュー
ブ４を主体として構成されており、ジャーナル？は、ン
ヤフ１〜本体］に図の如く螺着されたネジ５を締め例け
、その先端部をジャーナル２の端部表面に設けられた四
部に圧入ずることによって、シャフト本体１と一体化さ
れる。

またゴムチューブ４はジャーナル２の一端に設けられた
エアー導入機構を介してジャーナル２の中心孔に接続し
、チューブ１１−め金具１２により固定されており、エ
アーを導入することによってゴムチューブか膨張し、そ
れによってラグ３が押１．ｌＪされる。この場合、エア
ーを導入する前に芯月６に捲かれているたとえばロール
ペーパー７を装着すると、前記ラグ３を押出すことによ
って芯月６を介してロールベーパー７が確実にクランプ
され、ジャーナル２に両端を支持されたシャフト本体］
の回転により紙を繰り出し又は捲き取りを行なう際、高
速回転、高トルクに耐え、スリップすることなく強固に
把持される。所で、このようなエアシャフトは本体１、
ジャーナル２の月料としては、高剛性が要求されること
がら高張力鋼が多く使用されていたが、重量が人である
ため、近年はアルミニウム合金を使用したものも用いら
れている。しかるに最近は技術の発達に伴ない、軽量で
なお［１つ高比強度、高比剛性率の月料と１７で炭素繊
維強化プラスチツク複合材が開発され、ゴルフクラブや
釣竿なとのスポーツ、レジャー用品から航空宇宙の分野
まで広い産業分野に用いられるに至り、エアーシャフト
の月料としても注１百１されるようになり、既にエアー
シャフト本体１の部分に前記複合材を使用した例か見ら
れるようになった。

所でこの場合、複合材製のシャフト本体をジャナル端部
に取り（＝１ける手段としては、第３図と同様の構成と
するか、またはシャフト本体１の他、ジャーナル２の端
部にも大々ネジ穴を設け、又はシャフト本体］とジャー
ナル２との間に図示しないスリーブを介在させ、これに
もネジ穴を設けた上、全体をネジ５により螺着すること
なとか行なわれている。しかし乍らこのような手段では
、複合材製のシャフト本体］自体にネジ穴を切る必要が
あるため、エアーシャフトに加わる高回転、高トルクに
伴なうねしれ、繰り返し曲げ、撓み、なとの１°ｉｆ酷
な使用条件により、前記ネジ切り部から割れが発生、伝
播して遂にはエアーシャフトの破壊に至る恐れがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように炭素繊維複合材をエアーシャフトのンヤフト
本体に問題なく適用するためには、更に改良が望まれる
所である。

それ散水発明の１−１的は、軽量　Ｉｆつ慣性モーメン
トが高く、しかも高精度の炭素繊維複合材製エアーシャ
フトをその苛酷な使用条件にも拘わらず、その耐用期間
を効果的に延長することを可能とした＋ｈ造上の改良を
施した炭素繊維強化複合材製エアーシャフトを提ｆｊ（
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

即ち本発明は前記課題を解決するためになされたもので
あって、その要旨とする所は、炭素繊維強化複合＋４を
エアーシャフト本体として使用するエアーシャフトにお
いて、少なくともその先端部にテーパ部を設けた金属ス
リーブか前記複合刊製エアーシャフト本体内面に接着層
を介して一体化され、さらにジャーナル先端部近傍にネ
ジ穴を設けると共に、前記スリーブ及び前記エアーンヤ
フト本体を夫々貫通し「］つスリーブ部て係止する穴及
びこれに適合するネジにより少なくともスリーブ及び該
スリーブ内に挿入されたジャーナルが螺着固定されてい
るとを特徴とする炭素繊維強化複合材製エアーシャフト
にある。

以−Ｆ本発明の詳細な説明する。

まず本発明のエアーシャフトは各種薄物連続シトの捲取
り機、繰出し機、裁断機、塗装機、積層機、印刷機或い
は製袋機、包装機など各種の用途の機械類に使用される
ものであり、使用に供される月料としては、紙をはじめ
、プラスチックシト・フィルム、金属箔、合成皮革、織
布、不織布、積層利など、多くの飼料を対象とすること
ができる。

次に図面に基いて本発明エアーシャフトの構成について
述べる。第１図は本発明のエアーシャフトの構成を模式
的に説明する圧面断面図であって、まずこれらの図にお
いてエアーンヤフト本体］として炭素繊維強化複合材が
用いられる。この場合、使用する炭素繊維としてはピッ
チ系及びポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の繊維を使
用することかてき、具体例としては、エスカイノス（新
１１木製鐵■製）、ドナカーホ（■トチツク製）、カポ
ニック（鹿島石油■製）、クレカ（呉羽化学■製）なと
のピッチ系炭素繊維、或いはベスファイト（東邦レーヨ
ン■製）、トレカ（東し■製）、パイロファイル（−ソ
菱しイヨン■製）、／＼イカボン（旭［１本カーボンフ
ァイバー■製）なとのＰＡＮ系炭素炭素繊維げることが
できるが、特に本発明の用途においてはピッチ系が剛性
の而で優れている。

これらの炭素繊維を公知のマ］・リツクス樹脂と共に用
いてプリプレグとし、シートワインデインク（Ｓ、Ｗ、
）法を用いて常法により管状に成形するか、又はマンド
レルを用いるフィラメントワインディング（Ｆ、Ｗ、）
法を用いて公知の手段により管状体とすることができる
。なお、第１図、第２図には示さないが、先の第３図で
述べたようなラグ３の進退する穴を切削加［等により設
ける必要があるが、その数、配列、形状等については対
象とする機械の種類に応じて適当な組合せを選択すれば
良い。

次に第１図、第２図に示されるように、エアシャフト本
体１の先端部内面に接着層９を介して金属スリーブ８が
装着、一体化されている。この場合、該スリーブ８の少
なくとも先端部１０にはテバ部が設けられていることが
本発明の重要な；°ｊ子の一つである。即ち、このよう
な形状とすることによってスリーブ８とエアーシャフト
本体１との接続部に切欠き部の存在するのを防＋１−．
Ｌ、これによりエアーシャフトの疲労強度を向上せしめ
るものである。なお第１図、第２図に見られるように、
スリーブ８は先端部ｌＯ以外にも、接着層９の介在する
本体１とスリーブ８との間の接合面にもテーパを設けれ
ば両者の接着強度はさらに向上する。また、図示した態
様に示す如く、先端部１０の部分に、リヘツト１１を打
ち込めば、前記接着を層強固なものとすることができる
。エアーシャフト本体に金属スリーブを接着固定した所
までを第２図に示す。

次に、第１図に示す如く、金属スリーブ８の内部には、
先端近傍にネジ穴を設けた金属製のジャーナル２がエア
ーシャフトの駆動軸ならびにエアーの導入路として挿入
されている。この場合、金属スリーブ８及びエアーシャ
フト本体１を夫々貫通し、［１つスリーブ８てネジ５の
頭部か体重出来るように段部を１（ニ成した穴を設け、
少なくともスリーブ８及びジャーナル２を螺着・固定す
るものであるが、その際、エアーシャフト本体１に設け
る穴の径をネジ５０頭部の径より大とし、エアーシャフ
ト本体１とネジ５との間にクリアランスｇを設け、ネジ
５と炭素繊維強化複合＋イ製のエアシャフト本体１とが
接触しないようにすると、エアーシャフト本体にかかる
応力を大幅に軽減することができる。さらに、ネジ５に
ついては、ショルダーボルトを採用することにより軸方
向のズレを防ＩＩさぜることもてきる。

なお、接着層９としては、通常のフイルノ、接着剤等、
金属と炭素繊維強化複合＋４との接着か可能なものであ
れば、市販のものから適〕」゛選択し、て用いることか
出来る。この場合、接着剤と共にノＪラスクロスなとの
無機繊維の織布、不織布を介装せしめると、シャフト本
体］とジャーナル２との間に緩衝効果を発揮せしめるこ
とが出来る。

また、金属スリーブ８及びジャーナル２のＨＡ料として
は、鋼祠或いは軽合金などを使用することが出来るが、
重量の面からはアルミニウム合金が好適である。

さらに、第１図の態様では酸ネジをジャーナル２の部分
のみに切っであるものを示したが、これはスリーブ８か
らジャーナル２へかけてのネジ５の首下部に相当する部
分にもネジを切ることもてきることは言うまでもない。

〔実施例〕

以ド実施例により本発明の効果をさらに具体的に示す。

本発明のエアーシャフトとじては第１図の態様のものを
用い、比較例として飼料については本発明の場合と同じ
ものを使用し、構造として金属スリーブ８をテーパ部な
し、リヘノトなしの中線筒形とし［１つネジ５をンヤフ
ト本体部１からスリ−ブ８、ジャーナル２迄−貫して設
けたネジ穴に螺合させたものとした。

試供されたエアーシャフトの諸元は次の通り。

（イ）エアーシャツ）・本体：ピッチ径炭素繊維エスカ
イノス（新１１本製鐵■製）とエポキシ系７トリツクス
樹脂により製造された厚さｌＬ１５ｍｍのプリプレグ（
一方向）を００／４５°の順で３２層、ＳＷ、法により
成形、Ｎｊ法　内５６φ×外７５φ×長１５４０＋ｎ＋
ｎの円筒状としたのち、ラグ間隔９９關になるように７
個のラグ穴を第３図（１））の要領の配置で切削により
設けた。

（ロ）金属スリーブ二飼料として調料５４５Ｃを用いた
。

形　状：比較例：（」法　内５０φ×外６２φ×長１２
０ｍｍの円筒形。

本発明：月決１／３のテーパ部を先端に有し、接着層に
も＝Ｊ’法１／２０のテーパを有するもの。

なお、本発明の場合は」−記接（ｒｆ而のテーパに合わ
せてエアーシャフト本体内面を切削した。

（ハ）接着層： 構造部材用フィルム接着剤１枚に厚さ０．１ｍｍのガラ
スクロスを接イユしたものを用いた。

（ニ）ジャーナル二材料として鋼＋Ａ’８４５Ｃを用い
、寸法　外５０φ×長さ６５０ｍｍとした。

以上のようにして構成された本発明及び比較例のエアー
シャフトについて夫々第３図（ａ）の如くゴムチューブ
を装着し、ロールペーパーによす荷重１１００ｋｇをか
け空気圧７　ｋｇ　／　ａｎｔによりラグを突出させて
ロールペーパーをクランプした。これについて軸受間距
離２３７０　＋＋＋＋ｎて動的試験を回転数７０　ｒｐ
ｍで行なった。

その結果、比較例のものは１０層回転の動的テストの後
、ネジ頭部が係止できるようにした段部から割れが発生
したが本発明の構成のものは１４５ｒｐｍで２．３ＸＩ
Ｏ’回転後も割れが発生ぜず、強度改汲効果が著しいこ
とが明らかとなった。

〔発明の効果〕

本発明によれは軽量で４」つ回転曲げ、捩れ等の荷重に
強くしかも高精度の炭素繊維複合材製エアンヤフトの耐
用期間を効果的に延長することを可能としたものであり
、実用上の効果は極めてδ−しいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のエアーシャフトの構成を模
式的に説明する１１−面断面図（但し第２図はエアーシ
ャフト本体にスリーブを固着させた所までを示す。）、
第３図は従来のエアーシャフトの構造を模式的に示す（
ａ）正面断面図、（１））横断面図である。 １・・・シャフト本体、２・・ジャーナル、３・・ラグ
、４・・・ゴムチューブ、５・・ネジ、６・・芯利、７
・・・ロルペーパー　８・・金属スリーブ、９・・・接
着層、１０・・スリーブ先端部、１］・・・リベット、
１２・・・チューブ１１め金具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素繊維強化複合材をエアーシャフト本体として使用す
   るエアーシャフトにおいて、少なくともその先端部にテ
   ーパ部を設けた金属スリーブが前記複合材製エアーシャ
   フト本体内面に接着層を介して一体化され、さらにジャ
   ーナル先端部近傍にネジ穴を設けると共に、前記スリー
   ブ及び前記エアーシャフト本体を夫々貫通し且つスリー
   ブ部で係止する穴及びこれに適合するネジにより少なく
   ともスリーブ及び該スリーブ内に挿入されたジャーナル
   が螺着固定されていることを特徴とする炭素繊維強化複
   合材製エアーシャフト。