JPH0626506Y2 - ロール支持軸の構造体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は両端より支持軸を移動させて紙，フィルムなど
を巻き取るロール体を脱着できるよう挟み、且つロール
シートにテンション用のブレーキトルクを付与するロー
ル支持軸に係り、ロール体と支持軸との同芯度を確保
し、ロール体側の自己の回転トルクに相応させて伝達ト
ルクを発生させ、所要のブレーキトルクを伝達可能とす
るロール支持軸の構造体に関するものである。

〔従来の技術〕

一般的に知られているロール支持軸の構造体は第４図示
される。

すなわち、第４図は従来のロール体支持軸の装着状態の
構造の一例を示す要部正面断面図であり、ロール体１は
両端につば金1bを有する芯管1cに紙，フィルムなどのシ
ート1aを巻き取ったものであり、つば金1aの内径部に支
持軸としてのコーン軸５，５′の円錐部分を両端から挿
入してロール体１を支持している。このコーン軸５，
５′は回転運動の軸芯確保をするためにベアリング６，
６′で支持し、シート1aにテンションを付与するために
ブレーキトルクを必要とする。このブレーキ力としてロ
ール体側とは反対側のコーン軸５に円盤7aを取着してこ
のものを挟持するような状態でピストン7bを備えたブレ
ーキ７を取着し、他方のコーン軸５′に軸方向に移動さ
せてロール体１よりの脱着と、ブレーキトルクを伝達す
るためのピストン８が取着されている。また、コーン軸
５′を支持しているベアリング６′のケース全体はスリ
ーブ軸受９で支持し、コーン軸５′を自在に幅方向に移
動可能なようにし、この移動駆動源としてシリンダ10を
ピストン部に設け、これらをボルトなどにより一体構成
している。

次に、かようなごとく構成されたロール支持軸の構造体
の動作プロセスを説明する。

まず脱挿時は、あらかじめロール体１に下部より受けリ
フタ（以降単にリフタという）を上昇させ、ロール体１
の下部に軽く当接させて重量を受けられるよう準備す
る。（図示せず）そして、シリンダ10の左側のポートに
圧力空気を送り、右側のポートを排気してコーン軸５を
右側に移動させる。この移動距離はそれぞれのコーン軸
５，５′がロール体１の内部に挿入している長さ以上と
する。

右側のコーン軸５′を抜脱すると、ロール体１の重量の
右半分はリフタで受ける。この状態で入手によりロール
体１を右側へ軸方向に押すと、リフタには軸方向に移動
可能なころがり軸受があるので、容易にロール体１は右
側に移動し、コーン軸５より抜脱する。

挿着時はあらかじめリフタに装着されたロール体１をコ
ーン軸５，５′の軸芯にほぼ合わせて停止させておき、
シリンダ15のエアポートの空気の入出を抜脱時とは逆に
通気，排気することによりコーン軸５′は左側へ移動す
る。このとき、コーン軸５′の軸芯とロール体１との同
芯確保は、コーン軸５′の先端の円錐部がロール体１の
つば金1bの内径部に当り、テーパ効果により偏心してい
る軸芯が移動することによって行われる。

さらに左側へコーン軸５′を移動すると、他方のコーン
軸５の円錐部はつば金1bに挿入され、右側のコーン軸
５′と同様に偏心している軸芯の修正が行われる。さら
にピストン13を左側へ移動させると、この軸推力がコー
ン軸５，５′の円錐部よりつば金1bに作用し、テーパ部
の分力が当接面の摩擦力として働き、左端部に備えられ
たテンション用のブレーキ12のトルクが伝達されるよう
になる。

なおブレーキ12はロール体１のテンションコントロール
用に備えられたもので、本考案とは直接関係がないため
その説明を省略する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、かような構成のロール支持軸にはつぎのような
問題点が二つある。

(1)つば金1bは金属製のプレスづくりなので、内径の精
度，真円度が余り出ていない。このつば金1bを芯管1cに
固着する方法はつば金1bに複数カ所×印の切りを入れ、
芯管1cの内部にこれを嵌挿したのち、×印部分の上部か
ら治具などで押圧し、×印部分を芯管1cに喰い込ませ
る。芯管1cの材質は一般にはボール紙なので、余り強固
につば金1bと固着されていない。

このような状態において、コーン軸５，５′を円滑に挿
入し、且つ少ない力でトルク伝達するにはコーン軸５，
５′の円錐部のテーパを極めて緩やかにすればよいが、
テーパを緩やかにすると、抜脱時にテーパ部がつば金1b
に喰い込んでいるので、これを強引にコーン軸５，５′
を抜脱すると、つば金1bが円錐部側に吸着つれて芯管1c
より外れ、このつば金1bをコーン軸５，５′より取り外
すことが極めて問題となる。そこで円錐部のテーパを急
勾配して使用しているのが現状である。

また、急勾配のテーパ部をつば金1bに挿入すると、ロー
ル体１の軸芯は挿入直前には完全に同芯状になっていな
いので、ロール体１の重量を同芯移動させる力が生じ、
ロール体１の重量は例えば直径，長さがそれぞれ１ｍの
もので約800kgあるので極めて大きな力となり、しかも
この力は軸芯が偏心しているので一点に作用する。しか
るに、つば金1bを支持している芯管1cの材質はボール紙
なので歪みが生じ、力が作用した方向へ曲って挿入され
てしまう。このことにより、軸芯の同芯性はそこなわれ
て芯振れして回転するので振動を生じ、且つロール体１
の抜脱時にはコーン軸５，５′につば金1bが喰い付き、
取り外しが極めて困難となる。

(2)円錐部の勾配が急なので軸推力によるつば金1bの内
径に作用する分力が小さくなるので、所要の伝達トルク
を得るのに大きな推力が必要となり、パワーの増大とあ
いまってロール体１の回転時にはこの軸推力がベアリン
グ６，６′に作用するので潤滑，寿命などの点で問題と
なっている。

本考案は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目
的とするところは、コーン軸５，５′とロール体１の軸
芯の同芯性の確保と、少ない軸推力で確実に回転トルク
が得られるようなロール支持軸の構造体を提供するもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

つまり、その目的を達成するための手段は、両端より支
持軸を移動させて紙，フィルム等を巻き取るロール体を
脱着できるよう挟み、且つテンション用のブレーキトル
クを付与する構造体において、前記ロール体の側端部に
円径のつば2bを有する支持軸２を、ロール体１の芯管1c
に嵌設し、前記支持軸の構造はつば2bの側部に円径の溝
Ｖを形成し、これに連係させて支持軸の先端部より軸長
手方向へ放射状に溝Ｕを切り込み、側面より見て逆三角
形状にし、その三角形状の根元Ｂは凸起部が軸長手方向
には可動せず、ラジアル方向には回転可動するように所
要の肉を残して弾性支持するよう支持軸に連係させて凸
起部を形成し、この凸起部を少なくとも三ケ所以上設け
る。

凸起部の構造は、左右の切り込み部（溝Ｕ）側面は対称
とし、且つその外径部に前記ロール体の内径に押接する
歯を設け、凸起部の歯の外径はロール体の内径に対し若
干のはめあいしめしろをもたせてロール体の内径に食い
込むようにし、更に支持軸２の回転方向の歯部3bの角Ｐ
点とロール内径の中心点Ａを結んだときの内径部の接線
PA′を設定し前記角Ｐ点と突起部3aの円錐先端点Ｂを結
んだときの外形部の接線PB′を設定し、この両接線を、
ロール内径側よりの回転トルクに相応して歯部3bとの咬
接面に面圧力を生じせしめ、且つ喰い込みと摩擦力によ
りブレーキ側の支持軸２とスリップすることなくトルク
伝達されるように両接線の差角θを設定して構築し、更
に凸起部の側端面に先端軸を配し、この構造は前記ロー
ル体の内径より若干小さい径で且つ角部を面取りし、ま
た凸起部の回転可動が出来るように形成し、凸起部との
間に若干の隙間Ｚを持たせ、これをボルトなどで支持軸
に固着せしめて一体構成し、前記ロール体の回転トルク
により凸起部が回転移動し、この分外径方向に凸起部の
径が変形増加し、摩擦面圧を生じせしめ、このことに相
応してロール体内径を押接してロール体から支持軸にト
ルク伝達するようにしたことを特徴とするロール支持軸
の構造体。

更に請求項(2)項では、凸起部の構造を、左回転のとき
トルクスリップし、右回転のときトルク伝達する場合、
凸起部とロール体の内径が押接する右の角部Ｐ′点と、
支持軸の中心Ａ点を結んだ凸起部外周上の接線 Ｐ′Ａ″と、凸起部の根元Ｆ点と前記右の角部Ｐ′点を
結んだ凸起部外周上の接線Ｐ′Ｆ″を設定し、この両接
線の差角θａを、ロール体の回転トルクが凸起部の歯を
介してスリップするように構築し、且つ左の角部Ｐはロ
ール体の回転トルクが凸起部の歯を介してスリップする
ことなく支持軸側に伝達されるように両接線ＰＡ′・Ｐ
Ｆ′の差角θを設定して凸起部の左右の切り込み部ｘ，
ｙの形状を非対称に構築する。

〔作用〕

その作用は、次に述べる実施例において詳細に説明す
る。

以下、本考案のロール体支持軸の構造体一実施例を、図
面に基づいて詳述する。

〔実施例〕

第１図は本考案のものの一実施例を示す主要部正面断面
図、第２図は第１図のア−ア線矢視断面図、第３図は本
考案のものの他の実施例を示す第２図に類した主要部断
面図である。

第１図および第２図において、支持軸２の外径上には三
カ所以上の複数の凸起部2aが設けられている。この凸起
部2aの外径は、ロール体１の内径に対し若干の締代をも
たせて押接するよう形成れ、軸長手方向には可動せず、
ラジアル方向には弾性支持させて所要量の回転可動が行
えるよう溝Ｕ，円径の溝Ｖを設けて形成されている。

すなわち、この凸起部2aは支持軸２より一体成形するも
ので、その根本部位Ｂでは弾性支持するように所要の肉
を残して細らせ、この部分のみが支持軸２に連係してい
る。そして、他の部分では支持軸２と離形するように、
軸方向では支持軸２の端部よりいくらか奥行の部分、つ
まり凸起部2aの手前に設けられているつば2bと凸起部1a
間に円形の溝Ｖが設けられ、ラジアル方向にも放射状の
溝Ｕ、支持軸２の外周面から軸芯に向って軸長手方向に
切り込んだ溝Ｕが設けられている。

また、この凸起部2aの外径部分には歯2cが設けられてい
る。なお、2dは凸起部2aより若干径の小さい固定軸部で
ある。

さらに、凸起部2aの側面にはロール体１の内径より若干
小さい径で且つ角部を面取りし、また凸起部2aの回転可
動ができるように凸起部2aとの間に若干の隙間をもたせ
た先端軸３がボルト４で支持軸２に取着されている。

ここで、凸起部2aの形状に関し、第２図を参照して詳細
に説明すると、凸起部2aは左右対称的に溝Ｕの切り込み
が行われており、支持軸２の中心部Ａと凸起部2aのロー
ル体内径へ接する角部Ｐとを結んだ線部ＡＰと、凸起部
2aの根元部分Ｂと角部Ｐとを結んだ線分ＢＰの角部Ｐに
おける接線はＡＰがＰＡ′、ＢＰがＰＢ′で示され、こ
れらの差角をθとしたとき、このθをロール体１の内径
と凸起部2aがスリップすることなくロール体１の回転ト
ルクにより凸起部2aが回転移動し、この分外径方向に径
が変形増加してロール体１の内径、すなわちつば金1bに
喰い込み、支持軸２にトルク伝達するよう形成されてい
る。

次に、かようなごとく構成されたロール支持軸の作用に
ついて詳述する。

まず、ロール体１を挿着する場合、リフタ（図示せず）
で支持軸２と同芯状にセッティング準備をする。この状
態で第１図のものと対称的に配設された右側の支持軸
（ここでは図示していないが第１図と同じ構成，機能で
あるため以降その符号を使用する）２を軸方向に左側へ
移動させると、ロール体１のつば金1bの内径に先端軸３
が挿入される。先端軸３の外径はつば金1bより小さく遊
隙をもった寸法で且つ平行径に出来ているので円滑に移
動し、支持軸2aのつば2bの裏側につば金1bが当接する。

この状態で一応ロール体１の挿着は完了するわけである
が、ロール体１から支持軸２への回転トルク伝達を行う
ために、支持軸２の凸起部2aをロール体内径に喰い込ま
せる必要があり、その操作は、ロール体１の挿着後手動
でロール体１を回したり、あるいは運転時に行われる。

このときのロール体内径に凸起部2aの歯2cが喰い込む関
係は前述したごとく、線分ＡＰとＢＰの半径差により角
部Ｐの軌跡が異り、この軌跡の異る分、ロール体内径に
面圧力が生じ、軌跡の接線の差角θでもって凸起部2aが
回転駆動し、また角部Ｐの径が増してスリップすること
なく歯2cがロール体内径に喰い込んでいく。

このようなロール支持軸を使用した場合には、ロール体
１の回転トルクを相応して位置トルク力が得られる原理
なので、極めて合理的に機能を満足している。また、軸
推力などの他の外力を必要とせず位置トルクが得られる
ので、余分な質量が不要となり、経済的である。さら
に、支持軸２と一体形成されているので極めて小さく、
摺動部，潤滑など必要としないのでシンプルで且つ省ス
ペースにまとめられる。

次に、本考案の他の実施例を、第３図を参照して説明す
る。

第３図は請求の範囲第(2)項に記載したごとく、第１
図，第２図に示す左右の切り込み角度か対称的な形状の
凸起部2aを、左右の切り込み角度が非対称的な形状の凸
起部2′aが示されている。

この凸起部2′aはロール体の回転トルクにより凸起部
2′aが回転移動するに際し、一方向ではトルク伝達し、
他方向ではスリップするよう構成したものである。な
お、それ以外の部分に関しては第１図に示したものと同
じ構成並びに機能であるため、以下の説明においては割
愛する。

すなわち、凸起部2′aは、第３図に示すごとく、左右非
対称な形状となるように溝Ｘ，Ｙが切り込まれている。

このような形状の凸起部2′aにおいて、ロール体１が右
回転してトルク伝達する場合、凸起部2′aの左側の溝Ｙ
の切り込みは第１図に示したものと同じ溝Ｕであるため
に、同様にして歯2′cがロール体１の内径に喰い込む。
次に左回転してトルクスリップさせる場合の凸起部2′a
の形成は、凸起部2′aとロール体内径が押接する右の角
部Ｐ′と支持軸２の中心部Ａを結んだ線分ＡＰ′と、凸
起部2′aの根元部分Ｆと右の角部Ｐ′を結んだ線分Ｆ
Ｐ′の右の角部Ｐ′における接線はＡＰ′がＡ″Ｐ′、
ＦＰ′がＦ″Ｐ′で示され、これらの差角θａとしたと
き、このθａをロール体より回転トルクがスリップして
支持軸２へ伝達されないように設定し、凸起部2′aを左
右非対称に構築したものである。

従って、ロール体１が右回転していったときには歯2′c
がロール体内径に喰い込み、左回転したときには喰い込
まずスリップする。あるいは喰い込んでいた歯2′cはロ
ール体内径から離れる。

このように、第１図に示したものは回転方向に関係なく
凸起部2aがロール体内径に喰い込み、脱抜するときには
喰い込ませた回転方向とは反対方向に戻す。また第３図
に示したものは前述したごとく、一方向の喰い込みによ
ってトルク伝達を行う。

なお第３図において、線分ＰＦ′，ＰＡ′並びに差角θ
については第２図で説明したものと同じであるため、そ
の説明を割愛する。

また、第３図においては右回転で歯2′cを喰い込ませ、
左回転で外れるようにしているが、反対の場合もある。

〔考案の効果〕

以上説明したごとく本考案によれば、支持軸２自体に歯
2c，2′cを有する凸起部2a，2′aを設けたことによっ
て、シンプルな形状のものが得られると共に、従来コー
ン軸5,5′につば金1bが喰い付き、取り外しが極めて困
難であったり、伝達トルクを得るのに大きな推力を必要
としていたなど種類の問題点が改良された。

よって、本考案のロール支持軸の構造体は、自動紙継ぎ
駆動装置などに極めて有用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のものの一実施例を示す主要部正面断面
図、第２図は第１図のア−ア線矢視断面図、第３図は本
考案の他の実施例を示す第２図に類した断面図、第４図
は従来のロール支持軸の装着状態の構造の一例を示す要
部正面断面図である。 １……ロール体、1a……シート、1b……つば金、1c……
芯管、２……支持軸、2a，2′a……凸起部、2b……つ
ば、2c，2′c……歯、2d……固定軸部、３……先端軸、
４……ボルト、Ｘ，Ｙ，Ｕ，Ｖ，Ｚ……溝、Ｂ……根本
部、Ｐ，Ｐ′……角部、Ａ……中心部、θ，θａ……差
角。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】両端より支持軸を移動させて紙，フィルム
   等を巻き取るロール体を脱着できるよう挟み、且つテン
   ション用のブレーキトルクを付与する構造体において、
   前記ロール体の側端部に円径のつば2bを有する支持軸２
   を、ロール体１の芯管1cに嵌設し、前記支持軸の構造は
   つば2bの側部に円径の溝Ｖを形成し、これに連係させて
   支持軸の先端部より軸長手方向へ放射状に溝Ｕを切り込
   み、側面より見て逆三角形状にし、その三角形状の根元
   Ｂは凸起部が軸長手方向には可動せず、ラジアル方向に
   は回転可動するように所要の肉を残して弾性支持するよ
   う支持軸に連係させて凸起部を形成し、この凸起部を少
   なくとも三ケ所以上設け、該凸起部の構造は、左右の切
   り込み部（溝Ｕ）側面は対称とし、且つその外径部に前
   記ロール体の内径に押接する歯を設け、凸起部の歯の外
   径はロール体の内径に対し若干のはめあいしめしろをも
   たせてロール体の内径に食い込むようにし、更に支持軸
   ２の回転方向の歯部3bの角Ｐ点とロール内径の中心点Ａ
   を結んだときの内径部の接線PA′を設定し前記角Ｐ点と
   突起部3aの円錐先端点Ｂを結んだときの外形部の接線P
   B′を設定し、この両接線を、ロール内径側よりの回転
   トルクに相応して歯部3bとの咬接面に面圧力を生じせし
   め、且つ喰い込みと摩擦力によりブレーキ側の支持軸２
   とスリップすることなくトルク伝達されるように両接線
   の差角θを設定して構築し、更に凸起部の側端面に先端
   軸を配し、この構造は前記ロール体の内径より若干小さ
   い径で且つ角部を面取りし、また凸起部の回転可動が出
   来るように形成し、凸起部との間に若干の隙間Ｚを持た
   せ、これをボルトなどで支持軸に固着せしめて一体構成
   し、前記ロール体の回転トルクにより凸起部が回転移動
   し、この分外径方向に凸起部の径が変形増加し、摩擦面
   圧を生じせしめ、このことに相応してロール体内径を押
   接してロール体から支持軸にトルク伝達するようにした
   ことを特徴とするロール支持軸の構造体。
2. 【請求項２】凸起部の構造を、左回転のときトルクスリ
   ップし、右回転のときトルク伝達する場合、凸起部とロ
   ール体の内径が押接する右の角部Ｐ′点と、支持軸の中
   心Ａ点を結んだ凸起部外周上の接線Ｐ′Ａ″と、凸起部
   の根元Ｆ点と前記右の角部Ｐ′点を結んだ凸起部外周上
   の接線Ｐ′Ｆ″を設定し、この両接線の差角θａを、ロ
   ール体の回転トルクが凸起部の歯を介してスリップする
   ように構築し、且つ左の角部Ｐはロール体の回転トルク
   が凸起部の歯を介してスリップすることなく支持軸側に
   伝達されるように両接線ＰＡ′・ＰＦ′の差角θを設定
   して凸起部の左右の切り込み部ｘ，ｙの形状を非対称に
   構築したことを特徴とする請求項第(1)記載のロール支
   持軸の構造体。