JPH0826535A - シート状物の巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一ニップ、小径化、振動吸収性を満足しな
がら、更に高速性能に優れ、かつ製作コストも安価にし
得る圧接ローラを備えたシート状物巻取装置の提供。 【構成】 ローラシェル３に同芯状に軸２を挿入し、該
軸２を前記ローラシェル３の幅方向中央部のみで連結し
た圧接ローラ１を、前記軸２の両軸端に配置した押圧手
段６ａ，６ｂによりシート状物Ｆの巻取ローラ１０また
はガイドローラに圧接するようにしたシート状物の巻取
装置において、前記幅方向中央部における前記ローラシ
ェル３と軸２との間の連結部に、該ローラシェル３と軸
２との隙間を充填するように弾性材からなる弾性支持部
材４を介在させたシート状物の巻取装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂フィルム等の
シート状物の巻取ローラまたはガイドローラに、シート
状物を介して圧接する圧接ローラを設けた巻取装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般にフィルム等のシート状物の巻取装
置は、そのシート状物を巻上げる巻取ローラにシート状
物を介して圧接ローラを押圧することによって巻取層の
硬度調整、巻姿改善などを図るようにしている。上記の
ような作用を行なうための圧接ローラには、通常以下に
述べるような三つの技術的課題が要求されている。

【０００３】まず、第１は、圧接ローラが幅方向の全て
の範囲に渡って巻取ローラ上のシート状物に密着すると
共に、均一なニップ力で圧接することである。すなわ
ち、圧接ローラの幅方向のいずれかに均一にニップされ
ない場所があると、シート状物の層間にかみ込まれる空
気量に斑が生じ、種々の巻取欠点を生ずるからである。
第２は、圧接ローラの外径を極力小径化することであ
る。外径が大きくなりすぎると、巻き取られたシート状
物の層間に巻き込まれる空気量が増加するからである。
しかし、小径化によって圧接ローラ自身の剛性も低下す
るので、そのローラ軸両端のジャーナル部を巻取ローラ
側に押圧すると、圧接ローラの幅方向中央部近傍が押圧
方向とは反対方向に撓み、その中央部近傍の面圧が低下
するという問題が生じる。

【０００４】第３は、圧接ローラは極力巻取ローラの振
動を吸収する機能を備えていることである。もし、振動
が吸収できないと、断続的に巻取中のシート状物と圧接
ローラとの間に生じる隙間から空気が巻込まれて巻取欠
点を生ずるからである。従来、上述した均一ニップ、小
径化、振動吸収の三点の要求特性を満足させるため、例
えば実公平２−２９０７６号公報や特開平２−６６０４
２号公報などの圧接ローラの提案がある。前者の実公平
２−２９０７６号公報に開示された圧接ローラ１は、図
６に示すようにローラシェル３を幅方向中央部を太径に
した軸２より、その中央部Ｓのみで連結固定し、巻取ロ
ール１０に押圧した際に、その巻取ロール１０上の巻取
層を均一にニップしようとしたものである。

【０００５】しかし、この圧接ローラ１は、中央の連結
部Ｓの両側では巻取ローラ１０の撓み曲線に沿って撓ん
で均一ニップが得られるが、連結部Ｓ自体の領域におい
ては、押圧方向とは反対方向に凸状に撓み、両ローラ間
に隙間が生じ、幅方向全体に完全に均一なニップ圧が得
られないという問題があった。さらに、振動吸収性とい
う点でも満足する性能は得られなかった。

【０００６】これに対し、特開平２−６６０４２号公報
が提案する圧接ローラ１は、図７に示すように、中央の
連結部に球面軸受７ａ，７ｂを嵌着することによって軸
中央部の撓みをローラシェル３の撓みと分離させ、その
ローラシェル３全体を巻取ロール１０の撓みに沿わせる
ことを可能にしたもので均一ニップという課題を克服し
ている。

【０００７】しかしながら、球面軸受７ａ，７ｂは半径
方向に占るスペースが比較的大きいため、ローラシェル
３の外径寸法を一定とした場合は、軸２を細くせざるを
得なくなり、そのため危険速度が低下し、高速度の生産
設備には対応できなくなるという問題があった。また、
圧接ロールのメインテナンスに当っては、ローラシェル
３から軸２及び球面軸受７ａ，７ｂを分解する必要があ
るが、このときローラシェル３の内壁を損傷しやすく、
かつ分解組立費によるランニングコストアップとなる。

【０００８】また、球面軸受７ａ，７ｂを設けることは
部品点数を多くし、かつローラシェル３の長手方向中央
部内壁の高精度加工が必要になり、インシャルコストが
高くなる欠点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、均一
ニップ、小径化、振動吸収性を満足しながら、更に高速
性能に優れ、かつ製作コストも安価にし得る圧接ローラ
を備えたシート状物の巻取装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、更に高速化された設備に対応可能
であり、軽量にしてハンドリング容易な圧接ロールを有
するシート状物の巻取装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、ローラシェルに同芯状に軸を挿入し、該軸を前記
ローラシェルの幅方向中央部のみで連結した圧接ローラ
を、前記軸の両軸端に配置した押圧手段によりシート状
物の巻取ローラまたはガイドローラに圧接するようにし
たシート状物の巻取装置において、前記幅方向中央部に
おける前記ローラシェルと軸との間の連結部に、該ロー
ラシェルと軸との隙間を充填するように弾性材からなる
弾性支持部材を介在させたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】上記構成であるため、押圧手段によって圧
接ローラの軸の両端部に荷重が加えられると、荷重は弾
性支持部材を介してローラシェルを押圧するため、ロー
ラシェルに巻取シート層を介して接している巻取ローラ
またはガイドローラもローラシェルからの荷重を受けて
押圧方向に撓む。このとき、圧接ローラの弾性支持部材
が軸の長手方向中央部のみに充填した弾性体であるた
め、ローラシェルは、巻取ローラまたはガイドローラに
追従して一様に湾曲し、ローラシェルと巻取ローラまた
はガイドローラとの撓み曲線が一致し、両ローラはシー
ト層を介して、幅方向全域に渡り均一ニップされること
になる。

【００１２】また、巻取ローラまたはガイドローラが何
らかの理由により振動すると、この振動はローラシェル
から弾性支持部材を介して軸に伝播されるが、ローラシ
ェルは、巻取ローラまたはガイドローラとの均一ニップ
を維持しつつ、弾性支持部材の弾性変形内で変形して振
動を吸収することになる。以下、本発明を図１および図
２に示す合成樹脂フィルムの巻取装置の場合の実施態様
を用いて具体的に説明する。

【００１３】図において、１０は図示しない駆動源によ
って回転駆動される巻取ローラで、両端を軸受１１ａ，
１１ｂにより支持され、表面に合成樹脂フィルムＦを巻
き上げるようになっている。この巻取ローラ１０に対
し、巻取層を介して圧接ローラ１が接圧し、合成樹脂フ
ィルムＦが均一な巻取層を形成するようにしている。

【００１４】圧接ローラ１は、ローラシェル３に軸２が
同芯状に挿入され、その幅方向中央部だけで両者間が連
結されるように構成されており、その軸２の両端部の軸
受５ａ，５ｂに設けられた流体シリンダからなる押圧手
段６ａ，６ｂによって巻取ローラ１０側に押圧され、こ
の押圧によって圧接ローラ１のローラシェル３と巻取ロ
ーラ１０とが凹状に撓んでいる。

【００１５】上記のように構成された圧接ローラ１は、
図３に示すように、軸２の長手方向中央部に太径部２ａ
を形成し、この太径部２ａを含む長さＰの中央領域に軸
２とローラシェル３との間の隙間を充填するように弾性
支持部材４を介在させて両者間を連結している。このよ
うに圧接ローラ１は、ローラシェル３の幅方向中央部の
みを軸２に対し弾性支持部材４によって連結する構成に
なっているが、弾性支持部材４としては、図３のよう
に、必ずしも幅方向中央部の全域にわたり充填する必要
はなく、図４のように、幅方向中央部の両端だけに、そ
の幅方向中心に対し対称に配置するようにしてもよい。
このときの太径部２ａはローラシェル３の内径とほぼ同
一径にしてあり、これによって固有振動数を高く設計し
つつ、軸２とローラシェル３との嵌合部に対する応力集
中を緩和することができる。

【００１６】また、図５のように、軸２の太径部２ａの
両側に球面軸受７ａ，７ｂを配置するようにし、この球
面軸受７ａ，７ｂの両側にそれぞれ弾性支持部材４を挿
入するような構成にしてもよい。軸２およびローラシェ
ル３の材質は、炭素鋼などの一般の構造材がいずれも使
用可能であるが、さらに好ましくは繊維強化樹脂、繊維
強化金属を使用するとよい。特に、ローラシェルを炭素
繊維強化エポキシ樹脂とし、軸を炭素繊維強化アルミニ
ウムとする場合は、圧接ロールを高い固有振動数にして
高速化に適用可能にし、しかも軽量化によってハンドリ
ングを良好にする。

【００１７】本発明において、軸２の径は、弾性支持部
材４が巻取ローラ１０からの振動を吸収する機能を負う
ので、巻取安定を維持可能にする圧接ローラ１の小径化
を阻害しない範囲で太径にするとよく、これによって危
険速度をアップし、高速化適応を可能にする。また、ロ
ーラシェル３の外層は、ゴムなどの弾性体３ａで被覆さ
れている。しかし、本発明においては上述したように弾
性支持部材４が巻取ローラ１０からの振動を吸収するの
で必須条件ではない。外径Ｄは、圧接ローラ１全体の固
有振動数の範囲内でより可能な限り小さな値を採るのが
小径化の上で好ましい。

【００１８】弾性支持部材４の充填長さＰは、均一ニッ
プ性を高めるためには、圧接ロール１の面長Ｌの５〜５
０％にするのが好ましく、さらに好ましくは１０〜３０
％とするのがよい。また、弾性支持部材４の充填長さＰ
は巻取ローラ１０の剛性が比較的高い場合は上記範囲内
でも長い目に設定し、逆に剛性が小さい場合は小さ目に
設定するのが好ましい。その理由を以下に説明する。

【００１９】ここで、理解を容易にするため、本発明の
ローラシェル３の全体を単純梁にモデル化し、この単純
梁が一定厚さのゴム被覆層を有する巻取ローラ１０上に
設置された状態として考察する。まず、充填長さＰが５
％未満になると、巻取ローラ１０も梁からの荷重を受け
て若干撓むが、梁自体は中央部のみが支持された状態で
等分布荷重を受けた状態に近くなり、充填長さＰの両外
側ではゴム被覆層から上方への反力を受けるので撓みが
大きくなり過ぎ均一ニップが達成できない。

【００２０】逆に、充填長さＰが５０％を越えると、巻
取ローラ１０の撓みは上記５％の場合よりは少なくなる
が、梁は両端支持の梁に対してゴム被覆層から、下方か
ら上方への等分布荷重による反力を受けた状態に近くな
るので、この場合も梁中央部の撓みが大きくなって均一
ニップが達成できない。結局、梁、すなわちローラシェ
ル３に対して軸２から弾性支持部材４を介して集中荷重
が加えられた場合に、巻取ローラ１０のゴム被覆層から
等分布荷重による反力を受けた場合の撓みが巻取ローラ
１０の撓みと同等となる充填長さＰが好ましい。この好
ましい充填長さＰが上記の範囲である。

【００２１】このような充填長さＰにおいて、巻取ロー
ラ１０の剛性が高い場合に充填長さＰが大きい方がよい
理由は、このように荷重を広く分散させた方が充填長さ
Ｐを狭めた場合よりもローラシェル３間の撓み量、すな
わち巻取ローラ１０とローラシェル３間の隙間がより少
なくなるからである。一方、巻取ローラ１０の剛性が低
い場合は、充填長さＰを狭め、この巻取ローラ１０の撓
み曲線に合せてローラシェル３も大きく撓ませる方が両
者間の隙間が少なくなり均一ニップが達成される。

【００２２】本発明において、巻取ローラ１０から押圧
力の反力を受けるローラシェル３を軸２によって支持す
る支持長さ、すなわち弾性支持部材４の充填長さＰはロ
ーラシェル３の撓み曲線の必要性に応じ短くしても、ロ
ーラシェル３内壁や軸２の支持部を損傷することはな
い。その理由は弾性支持部材４が弾性体であるため、局
部的に圧縮応力が集中しないようにするからである。

【００２３】次に、圧接ローラ１の振動吸収機能につい
て述べる。一般に回転体は、使用領域の振動数が固有振
動数よりも低くなるように設計され、本発明の圧接ロー
ラ１についても同様である。そこで、圧接ローラ自体の
固有振動数に対しては、ローラシェル３に比して長尺で
ある軸２の影響が支配的であるので、軸２は圧接ローラ
１の使用領域の振動数が圧接ローラの固有振動数よりも
低くなるように設計するのが好ましい。

【００２４】しかるに、本発明の圧接ローラでは、可能
な限り軸２の直径を太く、すなわち圧接ローラの固有振
動数を高くするように設計してもよい。その結果、軸２
の剛性も高くなるので、軸２自身の弾性変形による振動
吸収機能は低下するが、ローラシェル３の荷重を受ける
軸２の弾性支持部材４が、たとえ巻取ローラ１０あるい
は圧接ローラ１自身の偏心、変形、アンバランスなどに
よる振動が発生してもその振動を容易に吸収する。

【００２５】弾性支持部材４の厚みはわずかでよく、そ
れによって軸２の直径を最大限大きく設計できるため、
結果的に固有振動数の高い圧接ローラを得ることができ
る。逆に固有振動数を一定とした場合は、更にローラ直
径の小径化が可能である。加えて弾性支持部材の加工に
当り、液状注入タイプの材料を用い、後加工で硬化する
組立方式を採用すれば弾性支持部材を精度よく加工する
必要もなく、特別な部品を設ける必要もなくすことがで
きる。

【００２６】また、本発明において、軸２およびローラ
シェル３に繊維強化樹脂や繊維強化金属を使用した場合
に、圧接ローラの固有振動数を上げ高速回転性能を向上
する理由は次の通りである。一般にローラ等の回転体に
限らず梁の剛性、換言すれば固有振動数は、同寸法、同
形状で比較した場合、その材料がもつ引張弾性率の値を
その材料の比重で除した値、すなわち比弾性率の値が高
い程、高くなる。

【００２７】

【表１】 表１に示す様に、スチールやアルミニウムに比較し、繊
維強化材料は比弾性率（＝引張弾性率／比重）の値が数
倍高く、この材料を用いて構成した圧接ロールは当然高
い固有振動数となって高速化に適応可能となる。かつ比
重の値が小さいので圧接ロールが軽量化され、ハンドリ
ングが容易になる。

【００２８】本発明の構成からなる圧接ローラ全体を梁
としてモデル化する場合、両端を軸受５ａ，５ｂによっ
て支持された梁（軸２）にローラシェル３という質量
が、弾性支持部材４がもつ固有のバネ定数を介して支承
されているといえる。従って、質量体を支持する梁は比
弾性率の高い材料の中でも、特に引張弾性率の高い材料
の方が荷重という外力に対して撓みが小さくなり、高い
固有振動数が得られる。すなわち、軸２に用いる材料と
して、炭素繊維強化アルミニウムが好ましいことにな
る。

【００２９】逆に、質量体であるローラシェル３は比弾
性率の高い材料の中でも特に比重の小さい材料の方が梁
（軸２）に対する負荷が軽減され、圧接ローラ全体とし
ての系の固有振動数が高くなる。すなわちローラシェル
３に用いる材料としては炭素繊維強化エポキシ樹脂がよ
り好ましいことになる。また、圧接ローラに比重の小さ
い繊維強化材料が用いられて軽量化されたことにより、
巻取ローラ１０からの振動に対する追従性、回転追従性
も大幅に向上する。

【００３０】一方、繊維強化樹脂或いは繊維強化金属
は、その引張強さや弾性率の高さに比べ、面の圧縮強度
や耐摩耗性が一般の金属材料に比べて劣る。そのためロ
ーラシェル３と軸２との撓み曲線の違いにより連結部の
領域、特に境界部に強い摩擦力を受けて表面を損傷しや
すくなる。しかし、本発明においては、連結部の境界部
にゴム又は樹脂などの弾性材からなる弾性支持部材４を
設けているため、ローラシェル３と軸２の撓み曲線の違
いによるローラシェル３内壁や軸２表面の損傷を解消す
ることができる。

【００３１】本発明において、軸を巻取ローラ方向に押
圧する押圧手段６ａ，６ｂとしては、特に限定されるも
のでなく、油圧シリンダ、エヤーシリンダ等の公知の押
圧手段をいずれも使用することができる。また、図１お
よび図２では、圧接ローラ１を巻取ローラ１０に圧接す
る場合について説明したが、上記圧接ローラは単にシー
ト状物を案内するガイドローラに対する圧接手段として
も使用可能である。

【００３２】

【実施例】図１および図２に示す本発明の実施例の装
置、図６に示す比較例１の装置及び図７に示す比較例２
の装置をそれぞれ製作し、その実施条件を表２に記載の
通りとして、同表２の結果を得た。ここで、評価に使用
した均一ニップ性の良否については、巻取ローラでの合
成樹脂フィルムＦの幅方向の巻硬度斑の大小、圧接ロー
ラの小径化については巻硬度の大小、振動吸収性につい
ては巻硬度の大小と巻姿の良否の結果をそれぞれ判定を
した。

【００３３】なお、合成樹脂フィルムＦは、厚さ１０μ
ｍのポリエステルフィルムを使用し、幅方向の巻硬度斑
および巻硬度は、スプリング式硬さ試験器（ＪＩＳ Ｋ
６３０１ Ａ級）を用いて測定した。

【００３４】

【表２】 表２から明らかなように、本発明の実施例装置の場合
は、均一ニップ性、小径化、振動吸収性、高速性能、及
びハンドリング性の全てが共に優れていることが分か
る。

【００３５】

【発明の効果】上述したように本発明によるシート状物
の巻取装置は、圧接ローラのローラシェルの幅方向中央
部と軸との間隙に弾性材からなる弾性支持部材を充填す
るようにしたので、シート状物の巻取ローラ又はガイド
ローラとの均一ニップ性を向上する。また、振動吸収を
弾性支持部材により可能にするため軸径を最大限大きく
することが可能になって固有振動数の高い構成が可能と
なり、換言すれば固有振動数一定ならばより小径化が可
能となる。さらに弾性支持部材の弾性変形により相手の
巻取ローラ又はガイドローラからの振動を吸収可能にす
る。

【００３６】また、固有振動数の高い構成を可能にする
ことにより高速性能が向上し、またローラシェルと軸と
は弾性材の充填だけで、高精度の加工を要することなく
連結できるので、低コストの製作が可能になる。また、
上記ローラシェルと軸に繊維強化樹脂や繊維強化金属を
用いた場合は、固有振動数を高くし、高速性能を更に大
幅にアップすることができ、かつ軽量化によりハンドリ
ング性を容易にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート状物巻取装置の一例を示す概略
縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１の巻取装置に使用されている圧接ローラの
縦断面図である。

【図４】本発明のシート状物巻取装置に使用される圧接
ローラの他の実施態様を示す縦断面図である。

【図５】本発明のシート状物巻取装置に使用される圧接
ローラのさらに他の実施態様を示す縦断面図である。

【図６】従来のシート状物巻取装置を示す概略縦断面図
である。

【図７】従来のシート状物巻取装置の他の例を示す概略
縦断面図である。

【符号の説明】

１ 圧接ローラ ２ 軸 ３ ローラシェル ４ 弾性支持
部材 ６ａ，６ｂ 押圧手段 １０ 巻取ロー
ラ Ｆ 合成樹脂フィルム（シート状物）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラシェルに同芯状に軸を挿入し、該
   軸を前記ローラシェルの幅方向中央部のみで連結した圧
   接ローラを、前記軸の両軸端に配置した押圧手段により
   シート状物の巻取ローラまたはガイドローラに圧接する
   ようにしたシート状物の巻取装置において、前記幅方向
   中央部における前記ローラシェルと軸との間の連結部
   に、該ローラシェルと軸との隙間を充填するように弾性
   材からなる弾性支持部材を介在させたシート状物の巻取
   装置。
2. 【請求項２】 前記弾性支持部材の前記幅方向中央部に
   おける充填長さＰを前記ローラシェルの表面長さＬの５
   〜５０％にした請求項１に記載のシート状物の巻取装
   置。
3. 【請求項３】 前記ローラシェルと前記軸を繊維強化樹
   脂または繊維強化金属から構成した請求項１又は２に記
   載のシート状物の巻取装置。
4. 【請求項４】 前記ローラシェルを炭素繊維強化エポキ
   シ樹脂から構成し、前記軸を炭素繊維強化アルミニウム
   から構成した請求項３に記載のシート状物の巻取装置。