JPH04104208U - 帯状体の張力検出ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 搬送中の帯状体の張力を簡易構造で、精度良
好に検出できる張力検出ロールを得ることを目的として
いる。 【構成】 中空のロールの中に固定のロール軸を通し、
ロール軸の支点とロール軸に設けられているロール用軸
受けとロール軸に取り付けられている曲げ歪検出器を軸
方向中心に対し、対称に配置してなる帯状体の張力検出
ロール。 【効果】 ロール内部に複数の歪検出器（歪ゲージ）を
内蔵しているので、ロール軸の支持部は、検出器等取り
付け構造、補正機能を必要とせずコンパクトであり、通
板位置のずれによる検出精度低下を軽減できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、金属、紙、樹脂等の帯状体、線条体（以下、帯状体、線条体を含め 「板」と呼ぶ）を搬送中に、その張力を検出するためのロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

帯状体の張力検出手段として従来より特開平１−２０５８１５に示すごとく、 ロール１１のロール軸１２の支持部にロードセル等の反力検出装置１３を設け、 板１４の張力により支持部に加る押し付け力を検出する方法があり、図５（ｃ） ，（ｄ），（ｅ）に示すような反力検出装置１３の取り付け方法がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

板の張力を検出する際に、上記に述べたような検出装置をロールの支持部に取 り付ける方法では、ロール支持部と検出装置の連結が必要となり、また、左右の バランスをとれるよう部品の加工精度が要求される、もしくは補正機能を付加す る等、機構が複雑になる。また、図５（ｄ）（ｅ）のような方式では、板が蛇行 しその通板位置がロールの左右中心からずれることにより、検出する反力の値が 変化し、測定精度が悪くなる欠点がある。本考案はこのような欠点を有しない帯 状体の張力検出ロールを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、搬送中の薄板等帯状体の張力を検出する張力検出ロールにおいて、 中空ロール内に、軸受を介して軸方向に対して位置固定で回転自在にロール軸を 嵌挿し、このロール軸をロール軸支持部に固定支持してなり、中空ロール内にお ける該ロール軸に、その軸方向中心に対して対称に歪検出器を配置したことを特 徴とする帯状体の張力検出ロールであり、簡易構造で板が蛇行してその通板位置 が多少ずれることがあっても、測定精度の低下につながり難く安定的に測定精度 を確保することができる。

【０００５】 以下に本考案について詳述する。 本考案の帯状体の張力検出ロールは、板と任意の巻き付け角を持って接触する ロールと、該ロールを軸受けにより回転自在に支持するロール軸と、該ロール軸 の固定支持部と、張力を検出するためロール軸中心に対し左右対称に取付けられ た複数の歪検出器から構成される。なお、張力によるロール軸の歪が歪検出器の 測定範囲内になるよう、歪検出位置におけるロール軸寸法を設定している。また 、歪検出器の供給電源ケーブルおよび信号を取り出すケーブルは、ロール軸に設 けた貫通穴を通してロール外部の制御ユニットに接続されており、得られた張力 値は該制御ユニットにより表示される。

【０００６】 次に、本考案の張力検出ロールによる測定の原理について図面に従って以下に 述べる。図１（ｂ）に示すように、板６に加わる張力をＴとすると、ロール１に 加わる押し付け力Ｐは、巻き付け角θを用い、 Ｐ＝２×Ｔ×cos （θ／２） （１） の関係にあり、図２に示すように押し付け力Ｐがロール１の２つの支点にＰ1 、 Ｐ2 として分配して加わる場合、ロール１の支点とロール軸２の支持点との距離 をａ1,ａ2 、歪検出位置とロール軸２の支持点との距離をｓ1,ｓ2 、ロール軸２ の支持点間の距離をｌとすると、歪検出位置における梁の曲げモーメントＭ1 ， Ｍ2 とＰ1,Ｐ2 の関係は、 Ｐ＝Ｐ1 ＋Ｐ2 （２−１） Ｍ1 ＝ａ1 ×Ｐ1 ×（ｌ−ｓ1 ）／ｌ＋ａ2 ×Ｐ2 ×ｓ1 ／ｌ （２−２） Ｍ2 ＝ａ1 ×Ｐ1 ×ｓ2 ／ｌ＋ａ2 ×Ｐ2 ×（ｌ−ｓ2 ）／ｌ （２−３） となる。

【０００７】 ここで、ａ1 ＝ａ2 ＝ａ，ｓ1 ＝ｓ2 ＝ｓとしてＰ1,Ｐ2 を求めると Ｐ1 ＝｛Ｍ1 ×（ｌ−ｓ）−Ｍ2 ×ｓ｝／｛ａ×（ｌ−２ｓ）｝ （３−１） Ｐ2 ＝｛Ｍ2 ×（ｌ−ｓ）−Ｍ1 ×ｓ｝／｛ａ×（ｌ−２ｓ）｝ （３−２） ここで、ロール軸材のヤング率をＥ、歪検出点における軸の断面係数をＺ、検出 する歪をε1 、ε2 とすると、 Ｍ1 ＝ε1 ×Ｚ×Ｅ （４−１） Ｍ2 ＝ε2 ×Ｚ×Ｅ （４−２） の関係より、ε1 、ε2 を検出することにより、ロール軸材料および形状から求 まる値Ｅ、Ｚを用い（４−１）式、（４−２）式から、Ｍ1 、Ｍ2 を求めること ができる。

【０００８】 さらに、（３−１）式、（３−２）式によりＰ1 ，Ｐ2 が求められ、 Ｐ＝Ｐ1 ＋Ｐ2 ＝（Ｍ1 ＋Ｍ2 ）／ａ （５） であることから（５）式および（１）式により張力Ｔを求めることができる。ま た、（５）式より、板６が蛇行し、押し付け力Ｐ1 ，Ｐ2 がどの様な比で分配さ れても、モーメントの和で正しく押付力の和を求め得るので、ε1 、ε2 を測定 しその和を求めることにより、通板位置に関係なく、張力Ｔを正確に求めること ができる。

【０００９】

【実施例】

図１（ａ）は本考案の一実施例で、両端４ａ，４ｂを支点としてロール軸２が 固定支持され、そこから等距離の位置に転がり軸受３ａ、３ｂが設けられていて 中空ロール１をささえている。さらに、この中空ロール１内におけるロール軸２ には、その軸方向中心に対して対称位置に歪検出器として歪ゲージ５ａ，５ｂ， ５ｃ，５ｄが貼付され、それらで図３のように、ブリッジ回路を組むことにより 曲げ歪が求まり、前述の式を用いて押し付け力および板張力が算出できる。さら にロール軸２は一体で加工できるので、検出装置をロール外部に取り付ける従来 からの様式に比べ、コンパクトでかつ張力検出のための加工精度がよくなる。ロ ール軸２の歪測定位置の片側に上下２枚、合計４枚の歪ゲージ５ａ〜５ｄを用い てブリッジ回路を構成することにより、単純な圧縮・引張力の影響をなくし、１ 台の電気増幅器のみで１枚ゲージによる測定値の４倍の出力を通板位置にかかわ らず正しく得ることができる。なお、ｓ＝ｌ／２（中央で歪検出）としても（５ ）式は成立し、この場合は歪ゲージ貼り付け場所を１箇所とすることができるが 信号処理は２枚ゲージ法となる。

【００１０】 本考案の張力検出ロールを用いた張力測定結果を図４に示す。歪測定点でのロ ール軸径７mm、ロール径３５mmの張力検出ロールに荷重を加えた場合、荷重変化 に対し、得られた測定値は直線的に変化しており、また、既に述べた原理による 計算値にもよく一致している。さらに、通板中心より荷重位置を３０mmずらして 測定した場合にも、張力の検出値は通板中心に板がある場合の測定値に一致して おり、板の蛇行の影響がないことが確認できた。また、ロール内部に歪ゲージを 内蔵することによりロール軸の支持部は、検出器等を取り付けるための複雑な構 造、加工精度および補正機能を必要とせず、コンパクトな張力検出ロールを実現 できた。

【００１１】

【考案の効果】

本考案は、ロール内部に歪ゲージ等の歪検出器を内蔵しており、ロール軸の支 持部に検出器等を取付けるための複雑な構造を必要せず、又、測定精度確保のた めそれ程高い精密加工を必要としない安価な簡易構造のものでコンパクトであり 、板の蛇行があっても測定精度を安定的に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本考案に係る張力測定ロールの概要
図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【図２】本考案においてロール軸に加わる荷重と発生す
るモーメントの関係を示す模式図。

【図３】本考案における測定回路構成図。

【図４】本考案のロールによる荷重と検出歪の測定結
果。

【図５】従来技術の説明図であり、（ａ）はその概要
図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）
は検出装置の設置方式を示す図。

【符号の説明】

１ 中空ロール ２ ロール軸 ３ａ，３ｂ 軸受 ４ａ，４ｂ ロール軸支持部 ５ａ，５ｄ 歪ゲージ（歪検出器） ６ 板 ７ 制御ユニット １１ ロール １２ ロール軸 １３ 反力検出装置 １４ 板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送中の薄板等帯状体の張力を検出する
   張力検出ロールにおいて、中空ロール内に、軸受を介し
   て軸方向に対して位置固定で回転自在にロール軸を嵌挿
   し、このロール軸をロール軸支持部に固定支持してな
   り、中空ロール内における該ロール軸に、その軸方向中
   心に対して対称に歪検出器を配置したことを特徴とする
   帯状体の張力検出ロール。