JPS6030621B2 - 巻取り軸における巻管支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は巻取り軸、とくに一本の巻取り麹に多数の紙
管をそれぞれ摩擦により保持するようにした巻取り鞠に
おける巻管支持装置に関するものである。 一本の巻取り軸上に多数のフリクションカラーと紙管ホ
ルダーを交互に配設し、軸方向から加圧することによっ
て級管ホルダーを摩擦駆動する巻取り軸が、スリット紙
その他の長尺シート材料を同時に巻取るのに用いられて
いる。 きわめて簡単な紙管ホルダーとしては、外周に付設され
た鋸刃状の爪が接線方向に突出するようにされており、
この爪が紙管の内周面に喰い込み係合されるものがある
。この種の紙管ホルダーを使用するときは、紙管の着脱
に手間どろとともに、紙管を傷つけ、級管のむしれ屑が
巻取り軸の周辺に飛散する不都合があり、さらに爪が操
作者を傷つけるおそれがあることから、最近では、第１
図に一例を示す者管支綾装置を備えた巻取り軸が使用さ
れている。 第１図は図の上半分にこの従来の装置の側断面を、下半
分にその外形側面をそれぞれ示したものであるが〜加圧
空気の導入孔１を備えた巻取り軸２にフリクションリン
グ登と松縦リングホルダー４とが交互に多数（図では前
記ホルダー４が一対の場合を示す。）配列されており、
フリクションリング３の外端の１つを軸２に固定し、そ
の外のものは紬方向の移動は許容するが「回転はたとえ
ばすべりキーにより巻取り軸２と一体に拘束するように
されている。一方「舷縮リングホルダー亀は、フリクシ
ョンリング３の間に挟圧して保持されるようにフリクシ
ｇンリング３の反対側の外端の１つに軸方向の外力が加
えられるようにされておりち舷縮リングホルダー４に巻
取り時に加えられる外部からのトルクの程度によってフ
リクションリング３に対してスリップして回転できるよ
うにされている。そして各拡緒リングホルダー母は、内
輪５、外輪６から形成される環帯状の空間に板ばね７に
よって押圧されるチューブ８が収められ、外輪６１こは
その聡心に対してたとえば１２０ｏの角度に等配された
複数個の窓（この例では３個）があげられて、それに拡
縮片９がはめこまれて構成されている。図では拡綴りン
グホルダー４の左側のものは「拡縮片９が「チューブ８
が板ばね了もこよって押圧されて外輪６の中に沈められ
、縮められている状態を「そして右側のものはト加圧空
気がその導入孔１からチューブ８に導入され、板ばね７
の押圧力に抗してチューブ８が膨張させられることによ
って「拡縦片９が外輪６から浮上り、半径方向に拡張さ
れている状態を示している。従来の巻管支持装置は前記
のように構成されているので、拡縞リングホルダー４に
紙管を装着し、チューブ８内に加圧空気を導入すること
によって級管を、その内周面を全く傷つけることなく保
持することができる。このようにセットした紙管の上に
スリット紙などの材料を巻付け「巻取り鞠２の回転によ
って巻取るのであるが、巻取り鞠をつねに巻取り材料の
送出し速度より大き目に回転させてフリクションリング
３をスリップさせながら、巻取り製品の自重と藤方向の
押圧力の加減により、フリクショントルクすなわち巻取
り張力の調節を行い、任意の巻き固さの巻取り製品をえ
ることができるとされているものである。しかし、この
従来の装置はつぎのような欠点を有している。 ｛ｉ’拡縮リングホルダー４の構成要素である内輪５は
円周および半径方向の２面の摩擦面を有し、その円周方
向摩擦面が製品およびフリクション本体を支える軸受を
かねているのであるが、運転中に発生するスリップ時の
摩擦熱によってフリクション面（スリップ面）が変形し
〜それによりフリクショントルクのむらがあらわれる。 また「すべり軸受であるため「側方からの押圧力が４・
さし、場合でもフリクショントルクはころがり軸受のよ
うに小さくすることができず、フリクショントルクの微
細なコントロールができない。また前記半径方向摩擦面
は鯵状の１つの面に形成されていることから前記発熱に
よる端面の振れがトルクむらとなってあらわれる。｛ｉ
ｉ’ 紙管の上に巻取られる材料が太ってくるにつれ、
その重量が巻取り軸２をたわませることから、前記した
内輪５とフリクションリング３とのはめあい状態が変化
し隙間を生ずることとなり、前記したフリクションむら
がさらにいちじるしくあらわれてくるとともに「前記隙
間から加圧空気が外部へ漏れだし、圧縮空気の消費を増
加させる。 風 運転中にフリクションリング３に対する鍵方向の押
圧力を加減し「 フリクショントルクの設定値を調整す
るために、推力軸受を介して作用させるコイル‘まねや
ェアシリンダなどの図示されていない機構を別に必要と
する。 ‘Ｍ フリクショントルク（巻取り張力）の調整は、鯛
方向の押圧力を加減することによって行われるが「その
側圧の伝達が、軸の構造上フリクションリング３、内輪
５、外輪６をへてな＄れるために、伝達にあたっては、
これら各メンバーが軸万向にわずかづっ移動しなくては
ならない。 しかし麹２および前記各メンバー間に生ずる摩擦抵抗の
ため、末端部まで正確に側圧が伝達されにくく、とくに
側圧を微小変化させ、それを均一に全体に伝えることは
困難である。このことは各個の巻管支持機構のフリクシ
ョントルクにばらつきを生ずる結果となり〜 また微妙
な張力のコントロールを困難にする。この発明は従来の
巻取り軸における巻管支持袋暦が有する前記した諸欠点
を解消するためになされたものであって、フリクション
リングに生ずるフリクションむらの発生を抑制するとと
もに、それに付与する押圧力を運転中においても容易に
調整できるようにすることによってフリクショントルク
を大きい値から小さい値まで正確かつ均一にコントロー
ルすることができ、さらに運転時における加圧空気の漏
洩を少〈し、省エネルギーをも可能にした装置を提供し
ようとするものである。 以下、この発明にかかる実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。第２図は図の上半分にこの実施例
の側断面を、下半分にその外形側面をそれぞれ示したも
のである。１１は巻取り軸で、その内部に加圧空気の導
入孔１を備えており、その段付部から右方に向ってその
外周面に、外輪にフランジ部材１２、さらにそれにフリ
クションリング１３を予め装着した玉軸受１４、ディス
タンスカラー１５「環状シリンダブロック１６が隙間を
もたせることなくしつくりはめこまれており、これらの
構成部材が複数組（図では３組）前記順序につぎつぎ前
記軸１１に前記のとおり取付けられ、最後に押圧カラー
亀７を取付け、それを滋様のねじ部に舌付き座金にてま
わり止めされるロックナット１８を締め込むことによっ
てこれら部材により、玉軸受（正確にはその内輪）１４
、ディスタンスカラー１５、および環状シリンダブロッ
ク１６が巻取り軸１１に固定される。 フリクションリング１３は第３図に示すような形状をし
ており、その外周面にその鞠心に対して等配された複数
個（この例では４個）の煩斜面をもつ切欠け部２１と、
外周面にそった凹部２２とが設けられ、この切欠け部２
１には、くさび状の拡縦片２３が摺動自在にはめこまれ
る。拡縮片２３は第３図に示すように、その上面はかま
ぼこ状の曲面とされ、紙管の内周面との摩擦を大きくす
るためにたとえばニトリルゴムが接着され、その曲率半
径が環状シリンダブロツク１６の外周面のそれよりも若
干小さくなるように成形されているとともに、その中央
部に外周面にそった溝２４が施されている。２５はリン
グ状のコイルスプリングで、フリクションリング１３の
切欠け部２１にそれぞれはめこまれた拡縮片２３をフリ
クションリング１３に弾発的に拘束するように、溝２４
と凹部２２とに礎発力にさからつて拡張して収められて
いる。 環状シリンダブロック１６には、複数個（この例では１
針固）のシリンダ３１が軸心に対して等配されており、
その底部には加圧空気の導入孔１と接続する導通孔３２
が設けられている。３３はピストンで、シリンダ３１に
はめこまれ、その底面に作用する加圧空気によってフリ
クションリング１３の側面をそれぞれ均等に押圧するよ
うにされている。 ピストン３３は、そのくびれ部に断面がＵ字形状のシー
ルパッキンがはめこまれて摺動時の気密保持に備えられ
ているとともに、後記するフリクションリング１３との
間に生ずるフリツプ時の摩擦抵抗を少〈するために、す
べり摩擦係数の小さいｔたとえばデルリン８０１０（デ
ュポン社の商品名）などのプラスチック材料にて作られ
ている。なお３４は加圧空気の洩れ防止用の０リング、
３５は導入孔１へ加圧空気をその空気源から供聯合する
ためのロータリジョィントである。 つぎにこの装置における動作について説明する。 第２図においては、３組の巻管支持機構のうち左側の２
組はその拡縮片２３が環状シリンダブロック１６の外周
面より外方に拡張されている状態にて、残りの右側の１
組は、舷縮片２３が環状シリンダブロツク１６の外周面
と一致するよう内方に縮められている状態にてそれぞれ
示されている。さて、前記のように構成されている巻管
支持機構の外周に紙管を挿入する。 紙管の内径は環状シリンダブロック１６の外径よりやや
大きいから拡縦片２３が前記のとおり内方に縮められて
いる場合はそれによって干渉されることなく自由に挿入
できる。ついで所定の圧力に制御された加圧空気をロー
タリジョィント３５を介して導入孔１をへて導通孔３２
から環状シリンダブロツク１６のそれぞれのシリンダ３
１に導入すると、ピストン３３がその底面に作用する加
圧空気によって押出され、その頭面にてフリクションリ
ング１３をフランジ部材１２の外周面にそって左方へ移
動させ、前記リング１３の内部のフランジ面がフランジ
部材１２の側面に押圧される。この動作と同時にフリク
ションリング１３の前記移動によって、各拡縮片２３が
その端面をフランジ部材１２に押圧されながら、リング
状のコイルスプリング２５の弾発力に抗してフリクショ
ンリング１３の切欠け部２１において半径方向にそれぞ
れ押出され、紙管の内周面を放射状にそれぞれ押圧する
。このようにして紙管をその支持機構に保持することが
できる。切換弁（図示せず）を操作することによって加
圧空気の供給がとめられ、導入された加圧空気が大気に
放出されると、ピストン３３に作用する空気圧が大気圧
状態となり、フリクションリング１３を押圧する力がな
くなるので、リング状コイルスプリング２５の弾発的復
元力によって、第２図の右方の１組に示されるように、
フリクションリング１３がピストン３３をシリンダ３１
に押込みながらフランジ部材１２にそって右方へ移動し
、もとの位置に復帰する。そしてこのフリクションリン
グ１３の復帰動作に伴って、各鉱縦片２３がコイルスプ
リング２５の復元力によってフランジ１２にそって半径
方向に沈められ〜その外周面が環状シリンダブロツク１
６の外周面と一致するように縮められると「紙管の支持
機機による保持が開放され、それを自由に取りはずすこ
とができる。ところで、舷縞片２３はフリクションリン
グ１３の左方向の移動によるくさび作用によって外方へ
拡げられるのであるから、ピストン３３からフリクショ
ンリング１３に加えられる押圧力をＰも切欠け部２１の
傾斜面の水平面となす角度を８とすると、拡縮片２３の
それぞれが前記紙管の内周面を押圧する力Ｑは「Ｑ：畠
舎害多：もの８となる。 ただしｎは拡縮片２３の個数である。したがって前記紙
管と拡縞片２３とにおけるそれが拡げられた際のスリッ
プトルクＴ．は「両者間の摩擦係数払，、紙管の内径を
Ｄｉとすると〜ＤｉａＴ・ＦＱ‘ｒ・。 友‐ｎ＝をＷｒわ‐鱗よ；ｔただし、紙管は一組の者管
支持機構にだけ装着されているものとする。一方ピスト
ン３３の直径をｄ（肌）、その個数をＮ、それに作用す
る加圧空気の圧力をｐ（ｋｇノ鮒）とすると、Ｐ＝守。 Ｎ心側める。 ピストン３３は環状シリンダブロツク１６を介してつね
に巻取り軸１１と同じ回転速さにてまわされるが、フリ
クションリング１３はフランジ部材１２を介して玉軸受
】４の外輪に固定されているとみなされるから、フリク
ションリング１３は巻取り軸１１に対して自由回転でき
るようにされている。 したがってフリクションリング１３の切欠け部２１には
めこまれている舷縞片２３は、巻取り鞠量１によって直
嬢まわされるのではなくフリクションリング１３と各ピ
ストン３３との接触面を生ずるフリクショントルクＴ２
によって間接的に回転駆動されるわけである。環状シリ
ンダブロック亀６のシリンダ３１の配設ピッチ円の直径
をＤｐとすると前記フリクショントルクＴ２はつぎの式
にてあらわされる。Ｄｐ Ｔ２＝牛ｄ２０Ｎ。 ｐ。す仏２＝享Ｐ小２・Ｄｐ
岬

【口｝‘ィ’，‘ｏ｝のそれぞ
れ右辺の各項を比較すると「 仏，》必２，Ｄｉ＞Ｄｐ
，ｃｏｔ８＞１（たとえば８＝２０ｏとするとｃｏｔ８
こ２．７４７）であるから、Ｔ，〉Ｔ２となる。すなわ
ち、紙管がその支持機構に拡縞片２３によって確保され
るのは、その間にスリップが生ずる場合のスリップトル
クＴ，がｔ巻取り軸１１の駆動時に生ずるフリクション
リング】３のフリクショントルクＴ２をつねにはるかに
こえていることによるのである。つぎに「巻取られる材
料に作用するテンションｔが第４図に示すように巻き径
○によって変化するようにコントロールされる場合につ
いて考察する。 この場合に必要な巻取りトルクはいうまでもなく季。・
ｔであり、これが前記したフリクシ９ントルクＬによっ
て付与されることになるのであるからに１式により享Ｄ
Ｑｔ：享Ｐも松。Ｄｐとなり、したがってテンシヨンｔ
は、ｔ＝等Ｐ化 …州あらわされる。 ところで、Ｄｐは前記したように一定値であり、仏２も
同じく一定値とみなされ、Ｐは加圧空気の圧力ｐに正比
例するから、巻取られる材料の太り径０に対応するテン
ションｔが材料に与えられるように運転するには、し一
式を充足するように加圧空気の圧力をロータリジョィン
ト３５の上流に付設したェアレギュレータ（図示せず）
によってコントロールすればよい。 またこのフリクショントルクＴ２は、‘ロ’式に示され
るようにフリクションリング１３に加える押圧力Ｐすな
わち加圧空気の圧力ｐを前記のように調整することにつ
いて大きい値から小さい値（ピストン３３にすべり摩擦
係数の小さいプラスチック材を用い、山２の値を従釆の
装置に比してはるかに小さくできることによる）まで正
確かつ均一にコントロールすることができる。また、巻
取られる材料が太り、その重量によって巻取り軸１１が
たわむ場合でも、巻取り麹１１に固定されている玉軸受
１４（正確には内輪）〜ディスタンスカラー１５、およ
び環状シリンダブロック１６は一端は軸の段付きに当て
られており「他端からロックナット１８で締付けてしっ
かり固定されているので、軸１１のたわみにより前記メ
ンバー間に生ずる隙間はわずかであり、またフリクショ
ン面も軸１１のたわみりによる懐斜に応じて個々のピス
トン３３の位置が変化するだけで、フリクショントルク
の変動や加圧空気が外部へもれだすことはほとんど生じ
ない。 前記説明においては、紙管が一組の巻管支持機構によっ
て保持される場合についてのべたが「巻取られる材料の
幅が広く、紙管がそれにともなって二組以上の巻管支持
機構によって保持される場合には、‘ィ｝式に示したス
リップトルクＴ，および‘ｏ）式に示したフリクション
トルクＴ２がそれぞれ２倍、３倍…となることは説明す
るまでもないが、この場合においても前記同様にフリク
ショントルクを正確かつ均一にコントロールすることが
できる。以上の説明において明らかなように、この発明
にかかる巻取り軸における巻管支持装置においては、フ
リクションリングに加える押圧力すなわち加圧空気の圧
力を制御することによってフリクショントルクを大きい
値から小さい値（ピストンが摩擦係数の小さいプラスチ
ック材で成形されているため従来のものよりこの値が小
さくできる）までフリクションむらを伴うことなく正確
かつ均一にコントロールすることができる。 また、紙管の上に巻取られる材料が太つてくるにつれそ
の重量によって巻取り軸がたわむ場合でも、従来の装置
のように前記軸に装着される都材のはめあい状態が変化
し隙間を生じそれから加圧空気が外部へ漏れ出すことは
ほとんどおきず、省エネルギーを可能にする。さらに、
フリクショントルクの発生機構と「級管などの巻管を確
保する支持機構とが従来の装置のように別々に構成され
ておらず同一の機構によって作動するようにされている
ことから、その構成が簡単となり、かつそれらの操作も
容易である。この装置においては消耗部品はピストンの
みであり、従釆の装置のようにフリクション本体（内輪
）を交換する必要がないため、メンテナンスの費用が節
約できるという副次的な効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は巻取り軸における巻管支持装置の従来の装置に
ついて、図の上半分にこの側断面を〜下半分にその外形
側面をそれぞれに示した図、第２図はこの発明にかかる
実施例について前記同様に′示した図、第３図はフリク
ションリングおよび舷縦片の斜視図、第４図は巻取られ
る材料の巻き蓬Ｄと巻取り時に前記材料に作用するテン
ションｔとの関係の一例を示す線図である。 １・・・・・・加圧空気の導入孔、１１・…・・巻取り
軸、１２・…・・フランジ部材、１３・…・・フリクシ
ョンリング、１４……玉軸受、１５・・・・・・ディス
タンスカフー、１６・・…・環状シリングブロック、２
１・・…・切欠け部、２２・…・・凹部、２３・・・・
・・拡縮片、２４……溝、２５……リング状のコイルス
プリング、３２……シリンダ、３３……ピストン。 図 球 図 Ｎ ・滋 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加圧空気の導入孔を備えた巻取り軸に、外輪にフラ
   ンジ部材を介してフリクシヨンリングをはめあわせた玉
   軸受、デイスタンスカラーおよび環状シリンダブロツク
   をこの順序に複数組配列し、これら全体を軸方向に押圧
   することによつて固定し、前記フリクシヨンリングには
   その外周面に傾斜面を有する切欠け部の複数個をその軸
   心に対して等配し、かつこれら切欠け部の間に外周面に
   そつた凹部を設けるとともに、底面が前記切欠け部の傾
   斜面の水平面となす角度に形成されたくさび形状の拡縮
   片を前記切欠け部にそれぞれ摺動自在にはめあわせ、リ
   ング状のコイルスプリングを前記拡縮片の上面に設けた
   溝と前記フリクシヨンリングの凹部に収めることによつ
   て前記拡縮片を前記フリクシヨンリングに対して弾発的
   に拘束するようにし、さらに前記環状シリンダブロツク
   にその軸心に対して等配した複数個のシリンダにピスト
   ンをそれぞれはめこみ、前記導入孔から前記シリンダに
   加圧空気を導入することによつて前記ピストンを介して
   前記フリクシヨンリングを押圧しそれを前記フランジ部
   材にそつて移動させ、同時に拡縮片をそれぞれ半径方向
   に拡張せしめ、その外方に位置する紙管内面に圧接係合
   させるとともに、前記フリクシヨンリングをその前記ピ
   ストンとの押圧接触面に生ずる摩擦力を介して前記巻取
   り軸によつて間接的に回転駆動させるようにしたことを
   特徴とする巻取り軸における巻管支持装置。 ２ 環状シリンダブロツクのシリンダにはめあわせるピ
   ストンをすべり摩擦係数の小さいプラスチツク材にて成
   形してなる特許請求の範囲第１項記載の巻取り軸におけ
   る巻管支持装置。