JPH0613164Y2 - 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，フイルムなど
を巻き取るロール体を脱着できるよう挾み、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、少ない軸スラスト力で大きな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３図に
示される。

すなわち、第３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，フイルムなどのシ
ート1aを巻き取ったものであり、つば金1bの内径部に支
持軸としてのコーン軸10，10′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10，1
0′は回転運動の軸芯確保をするためにベアリング11，1
1′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軸10に円盤12aを取着してこのも
のを挾持するような状態でピストン12a備えたブレーキ1
2を取着し、他方のコーン軸10′には軸方向に移動させ
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13が取着されている。また、コーン軸1
0′を支持しているベアリング11′のケース全体はスリ
ーブ軸受14で支持し、コーン軸10′を自在に軸方向に移
動可能なようにし、この移動駆動源としてシリンダ15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15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10′
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10，10′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10′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。この状態で人手によりロール
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10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10，10′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10′は左側へ移動す
る。このとき、コーン軸10′の軸芯とロール体１との同
芯確保は、コーン軸10′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10′を移動すると、他方のコーン
軸10の円錐部はつば金1bに挿入され、右側のコーン軸1
0′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10，10′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次のような問
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10，10′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10，
10′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10，10′
を抜脱すると、つば金1bが円錐部側に吸着されて芯管1c
より外れ、このつば金1bをコーン軸10，10′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
勾配に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10，10′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11，11′に作用するので潤滑，寿命などの点で問題と
なっている。

本願考案者は、実願昭62-186163号、「ロール支持軸の
構造体」にて、支持軸に芯棒付のローラを取着し、この
ローラの転動によってロール体の内径側に有する円筒軸
のすり割りを内拡することにより、上述した問題点を解
決する提案を行っているが、本考案はこれの一層の改善
を図ったもので、その目的とするところは、コーン軸1
0，10′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〕

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，フイルムなどを巻き取るロール体を脱着で
きるよう挾み、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、支持軸の外径部分に少なくとも
三ケ所以上の複数の溝を長手方向に形成し、複数の溝の
底部を支持軸の先端側では軸芯に対して平行溝とし、支
持軸の根本側では上り勾配溝とし、さらにこの複数の溝
にローラを具備すると共に、該ローラの位置保持として
支持軸の根本側方向に押圧するばねを備え、このばねは
平行溝部でローラと転動面が振動などで隙間が出たとき
でも所要の位置を保持するように、ローラの質量を保持
するだけの小さな力で、勾配の上り方向にローラを押圧
しておくようにする。そして、これらの外径部位に対応
させて前記ローラが軸方向に移動できる平行溝を設けた
円筒軸を設け、この円筒軸の一方に軸方向に複数ケ所の
すり割りおよび支持軸の根本側に有するつばに当接する
つばを設け、他方に前記すり割りの内拡が容易に行われ
るよう端部手前部分に径方向に円径溝を設ける。さら
に、前記円筒軸の先端部に支持軸の挿入ガイド用の先端
軸を配設し、この先端軸には円筒軸側に凹部を設け、円
筒軸が支持軸から抜け出さない方向に対して前記凹部に
位置する支持軸に止め輪を取着し、支持軸に円筒軸を挿
入する方向に対しては所要のばね力を有するばねを凹部
に備えて位置保持し、前記先端軸をボルトなどで円筒軸
に固着して一体構成する。このようにして構成されたも
のは、ロール体を支持軸の根本方向へ押し入れたとき、
その移動力を円筒軸のつばで受け、これによりローラが
勾配溝を登ることによって、この分円筒軸の外径を広
げ、ロール体の内径を圧接してブレーキトルクを伝達す
るようにしたものである。

〔作用〕

その作用は、支持軸に平行な溝と勾配を有する溝を同一
軸方向に設け、これらの溝に転動体を係合せしめ、ロー
ル体に支持軸が挿入されてローラなどの転動体が平行な
溝の位置にあるときは軸方向に設けられた円筒軸のすり
割りは内拡されない状態にある。

そして、さらに支持軸にロール体が挿入され、つば部を
介して支持軸の根本方向に円筒軸が移動すると、ローラ
は勾配溝を登り始め、同時にすり割りは内拡する。すな
わち、円筒軸はロール体のつば金の内壁を次第に強く押
圧せしめ、支持軸のつばと円筒軸のつばが当接したとき
最大の押圧力となってロール体のブレーキトルクを伝達
する。

以上のごとく、ローラの芯部には前述した実願昭62-186
163号に提案したもののように、ローラ用のピンがない
ので、ピンとローラ間に摺り摩擦がなくなり、溝部とロ
ーラの摩擦のみなので、この部分の力の損失が一桁小さ
くなり、より小さな力で円筒軸の外径を拡大する。

このことによって、推力が小さくてすむので、第３図に
示した支持軸を支持するベアリングの容量が小さく且つ
潤滑寿命が長くなり、また従来のもののようにピンの強
度を気にしないので溝部の設計が容易で且つ小さくで
き、さらにはピンの取付加工やピン部品などが不要とな
り経済的効果が大きい。

以下、本考案のロール支持軸の構造体の一実施例を、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−ア線矢視断面図であり、図
中、第３図と同符号のものは同じ構成，機能を有す。

第１図，第２図において、従来のコーン軸10あるいは1
0′に代るものとして、支持軸2aと円筒軸2bおよび先端
軸2cを一体構成したものからなり、支持軸2aには、外径
部分に少なくとも三ケ所以上の複数の溝ｕが長手方向に
形成され、この溝ｕの底部は支持軸2aの先端側では軸芯
に対して平行溝ｕ′であり、支持軸2aの根本側では上り
勾配溝ｕ″である。

さらに、これらの溝ｕにはばね４およびローラ３が具備
され、このローラ３の位置保持として支持軸2aの根本側
方向に押圧するようばね４が配設されている。

また、円筒軸2bには、支持軸2aの外径部位に対応させて
ローラ３が軸方向に平行溝ｖを設け、一方に軸方向に複
数ケ所のすり割りｘおよび、支持軸2aのつばＡ′に当接
するつばＡを設け、他方にすり割りｘの内拡が容易に行
われるよう端部手前部分に、径方向に円径溝ｙが設けら
れている。

先端軸2cには円筒軸側に異径の二段形状の凹部Ｗが設け
られており、その大径側にはばね６が納められ、小径側
は支持軸2aの先端部に設けられたガイド棒Ｙの挿入ガイ
ドとなっている。

次に、このようなそれぞれのものを一体構成する場合、
支持軸2aに円筒軸2bが差し込まれ、円筒軸2bが支持軸2a
から離れないように支持軸2aの大径側先端部分に有する
溝に止め輪５が嵌め込まれる。そして、先端軸2cの凹部
Ｗにばね６を納めて先端軸2cをボルト７で円筒軸2bに取
着する。

ここに、かくのごとくして一体構成されたものを、ロー
ル体１に挿着する場合の作用について説明する。

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2a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）2a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2c
が挿入される。先端軸2c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、円筒軸2bのつばＡの裏側につば金1bが当接する。

さらに支持軸2aを左側へ移動させると、支持軸2aに備え
られたローラ３が円筒軸2bの勾配部分の溝ｕ″を移動し
ながら外径方向へ円筒軸2bのすり割りｘを押し広げて、
この軸2bの外径部がつば金1bの遊隙部分をなくして当接
する。またこのローラ３が転動する支持軸2aの溝ｕの勾
配溝ｕ″は極めて緩やかに形成されているので、僅少な
軸スラスト力で大きな内拡力が作用し、円筒軸2bとつば
金1bとの内外径当接面には十分な圧力が付与され、確実
な伝達トルクが得られる。もちろん左側への右の支持軸
2aの移動時に、ロール体１の自重による摩擦力が発生
し、円筒軸2aのつばＡの裏側にロール体１のつば金1bが
当接する前に支持軸2aに設けたローラ３が溝ｕから乗り
上げないように、ロール体１の自重により発生する先端
軸2cおよび円筒軸2bとつば金1bとの内外径の摩擦より大
きな力でばね６の力を支持軸2aの挿入方向に抗して作用
するよう設計する。

すなわち、つば金1bが円筒軸2bのつばＡに当接するまで
は、支持軸2aに設けたローラ３は円筒軸2bと支持軸2aの
勾配溝ｕ″との間には相対運動が行われないが、つば金
1bの端面が円筒軸2bのつば面に当って支持軸2aがばね６
より強い力で移動することにより、円筒軸2bはすり割り
ｘ，円径溝ｙにより拡大する。また、ローラ３の勾配溝
ｕ″を極めて緩やかにしても、ローラ３との当接面は従
来のようにすべり摩擦の相対運動ではなくころがり摩擦
運動なので、戻し時に喰い付くこともなく、内拡への分
力も摩擦損失が小さく、勾配の小さい分だけ内拡力は大
きくなるので極めて効果的に力が作用する。

〔考案の効果〕

以上説明したごとく本考案によれば、紙，フイルムなど
のロール体１で両端より支持軸を移動させてロール体１
を脱着し、且つテンション用のブレーキトルクを付与す
るロール支持軸の構造体において、支持軸2aに３カ所以
上の複数のローラ３を軸方向に回転可能に備え、このロ
ーラ３の位置に相当させ、支持軸2aへ勾配状の溝をロー
ラ幅を包含するように形成し、円筒軸2bと先端軸2cを一
体締結し、先端軸2cにばね６を内蔵し、勾配の細り方向
すなわちロール体１への挿入方向へ円筒軸，先端軸が移
動できるよう一体構成することによって、従来のコーン
軸10，10′のテーパ部のすべり摩擦をロール体１に直接
作用させるのに比べ、間接的に円筒軸を内拡して摩擦力
を付与し、内拡の作用力をローラ３を介して勾配を利用
した方式である。このことによって、勾配部の摩擦損失
を極めて小さくでき、軸の推力を有効に内拡力に変換で
きるので、小さな軸スラスト力でも所要の伝達トルクが
得られるなど、軸芯の同芯性とあいまって経済性，潤滑
上の問題などを解決し、多くの利点を有す。

よって、本考案のロール支持軸の構造体は、実用上極め
て有用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のロール支持軸の構造体一実施例を示す
要部正面断面図、第２図は第１図のア−ア線断面図、第
３図は従来のものの一例を示す要部正面断面図である。 １……ロール体、2a……支持軸、2b……円筒軸、2c……
先端軸、３……ローラ、４，６……ばね、５……止め
輪、７……ボルト、ｘ……すり割り、ｙ……円径溝、
ｕ″……勾配溝、ｕ′……平行溝、ｕ……溝。

Claims (1)

【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，フイルム
   などを巻き取るロール体を脱着できるよう挾み、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、前記支持軸の外径部分に少なくとも三ケ所以上の複
   数の溝を長手方向に形成し，該複数の溝の底部を支持軸
   の先端側では軸芯に対して平行溝とし，支持軸の根本側
   では上り勾配溝とし，さらに該複数の溝にローラを具備
   すると共に，該ローラの位置保持として支持軸の根本側
   方向に押圧するばねを備え、これらの外径部位に対応さ
   せて前記ローラが軸方向に移動できる平行溝を設けた円
   筒軸を設け，該円筒軸の一方に軸方向に複数ケ所のすり
   割りおよび支持軸の根本側に有するつばに当接するつば
   を設け，他方に前記すり割りの内拡が容易に行われるよ
   う端部手前部分に，径方向に円径溝を設け、さらに前記
   円筒軸の先端部に前記支持軸の挿入ガイド用の先端軸を
   配設し，該先端軸には円筒軸側に凹部を設け，円筒軸が
   支持軸から抜け出さない方向に対して前記凹部に位置す
   る支持軸に止め輪を取着し，支持軸に円筒軸を挿入する
   方向に対しては所要のばね力を有するばねを凹部に備え
   て位置保持し，前記先端軸をボルトなどで円筒軸に固着
   して一体構成し、前記ロール体を支持軸の根本方向へ押
   し入れたとき、その移動力を円筒軸のつばで受け、これ
   によりローラが勾配溝を登ることによって、この分円筒
   軸の外径を広げ、ロール体の内径を圧接してブレーキト
   ルクを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。