JPH09277115A - ドラム型走間剪断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドラム駆動系の慣性を小さくして回転駆動用
のモーターの容量を小さくすると共に、これらに働くス
ラスト荷重を小さくして、刃物クリアランスをより高精
度に設定できるドラム型走間剪断機を提供する。 【解決手段】 第１及び第２の刃物１７、２３を備えた
対となる第１及び第２のドラム４１、４２を同期駆動し
て、通過する板状の被切断材を切断するドラム型走間剪
断機４０であって、第１のドラム４１の一方に固着さ
れ、その捩れ角度が１０度以下のヘリカルスプライン４
７、及びヘリカルスプライン４７に噛合する第１のダブ
ルヘリカルギア４８と、第２のドラム４２の一方側に取
付けられ、第１のダブルヘリカルギア４８に噛合する第
２のダブルヘリカルギア４９と、スラスト支持軸受３０
と、スラスト支持軸受３０を軸方向に微小移動させて第
１の刃物１７の取付け位相を変える刃物角度調整手段１
８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対向して一定距離
に配置された上ドラムと下ドラムを回転駆動して、通過
する板状の被切断材（例えば、鋼帯ストリップ）を切断
するドラム型走間剪断機に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−８４６０８号公報には、刃物
が外周面の回転軸方向にそれぞれ取付けられた一対の上
ドラムと下ドラムを左右の軸受によって回転自由に支持
して同期回転をさせ、通過する帯状のストリップを切断
するドラム型走間剪断機が提案されている。図４、図５
には前記公報記載のドラム型走間剪断機と同一の機構を
用いた従来例に係るドラム型走間剪断機１０を示す。以
下、まず従来例に係るドラム型走間剪断機１０について
説明する。前記ドラム型走間剪断機１０は、架台１１の
上に搭載された上下２連の軸受ボックス１２、１３に回
転自由に取付けられた上ドラム１４及び下ドラム１５
と、上ドラム１４及び下ドラム１５の一方側に取付けら
れた同期回転機構１６と、上ドラム１４の他方側に取付
けられ、上ドラム１４に取付けられた第１の刃物１７の
取付け位相角をずらす刃物角度調整手段１８とを有して
いる。

【０００３】前記軸受ボックス１２、１３は、それぞれ
上下にラジアルベアリング１９〜２２を備えて、円周面
に側線に沿ってそれぞれ対向して取付けられた第１の刃
物１７、第２の刃物２３を有する上ドラム１４及び下ド
ラム１５を回転自由に支持する構造となっている。前記
同期回転機構１６は、下ドラム１５のシャフト２４に固
着されたヘリカルギア２５と、上ドラム１４のシャフト
２６に固着され、中間にはスペーサー２７を備えたヘリ
カルギア２８、２９とからなって、ヘリカルギア２５に
その約半分の歯幅のヘリカルギア２８、２９を同時に噛
合させて上ドラム１４及び下ドラム１５の同期回転を行
うと共に、スペーサー２７の幅を調整してヘリカルギア
２５とヘリカルギア２８間に発生するバックラッシュを
取っている。

【０００４】このように、同期回転機構１６にヘリカル
ギア２５、２８を用いているので、上ドラム１４及び下
ドラム１５にスラスト荷重が働くことになる。そこで、
上ドラム１４及び下ドラム１５の反対側のシャフト２６
ａ、２４ａにはそれぞれスラスト支持軸受３０、３１が
設けられている。スラスト支持軸受３１は軸受ボックス
１３に固着された固定ハウジング３３内に収納されてい
るが、スラスト支持軸受３０は左右方向に進退する可動
ハウジング３４内に収納され、この可動ハウジング３４
を微小移動させる機構が刃物角度調整手段１８を構成し
ている。なお、３３ａ、３４ａはそれぞれこれらの取付
けナットを示す。

【０００５】前記刃物角度調整手段１８は、前記可動ハ
ウジング３４と、可動ハウジング３４の外方向端部に設
けられた雄ねじ軸３５と、雄ねじ軸３５に螺合する雌ね
じが形成されたウオームホイル３６と、ウオームホイル
３６に噛合するウオーム３７及びこれを回転駆動するハ
ンドル３８とによって構成され、ハンドル３８を回転す
ることによって、ウオームホイル３６が回転して雄ねじ
軸３５が進退し、これによって可動ハウジング３４が進
退するようになっている。そして、可動ハウジング３４
を微小距離進退させると、図５（Ｂ）に示すように、上
ドラム１４の端部のヘリカルギア２８と下ドラム１５の
端部のヘリカルギア２５の噛合状態が変わり、第２の刃
物２３に対する第１の刃物１７の取付け位相が変化し、
これによって図５（Ａ）に示すような切断時の第１の刃
物１７と第２の刃物２３との間隔を調整している。即
ち、図５（Ｃ）に示すように、ヘリカルギア２５、２８
の捩れ角をβとし、可動ハウジング３４の移動距離（＝
上ドラム１４の移動距離）をＳＴとすると、第１の刃物
１７と第２の刃物２３とのクリアランス移動量ＣＬ０は
以下の（１）式のようになる。なお、βは通常１２〜１
５度である。 ＣＬ０＝ＳＴ・ｔａｎβ ・・・・（１）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例に係るドラム型走間剪断機１０においては、以下の
ような問題があった。 同期回転機構１６の部分に、バックラッシュを解消す
るために、上ドラム１４には、動力伝達用のヘリカルギ
ア２８の他にヘリカルギア２９を使用しており、このた
め下ドラム１５にはヘリカルギア２８、２９に同時に噛
合する幅広のヘリカルギア２５が必要となる。このた
め、上ドラム１４及び下ドラム１５の回転駆動系の慣性
が増大し、結果として下ドラム１５の一方側にカップリ
ング１５ａを介して取付けられた回転駆動源３９に大型
のモータを使用する必要が生じた。

【０００７】通常、刃物クリアランスＣＬは、切断し
ようする板材の厚みの１０％程度にて良好な切断面が得
られるが、例えば、０．１ｍｍの板材を切断しようとす
る場合には、刃物クリアランスＣＬは０．０１ｍｍ程度
となり、従来のドラム型走間剪断機１０においては、こ
の調整は極めて困難である。即ち、刃物角度調整手段１
８を操作して静止時の刃物クリアランスＣＬを０．０１
ｍｍに設定することは可能であるが、ヘリカルギア２
８、２５を使用していることによって、切断時及び上ド
ラム１４及び下ドラム１５の加減速時に軸端に配置した
スラスト支持軸受３０、３１にスラスト荷重がかかり、
これらを支持する固定ハウジング３３及び可動ハウジン
グ３４を含む刃物角度調整手段１８に弾性変形が起こ
り、これによって刃物クリアランスＣＬが運転中に変化
して初期の正確な刃物クリアランスＣＬを保持すること
ができない。そこで、刃物クリアランスＣＬを予め小さ
くすることも考えられるが、刃物クリアランスＣＬを設
定値より小さくすると、第１の刃物１７と第２の刃物２
３との干渉が生じ、第１の刃物１７や第２の刃物２３に
傷が付いたり又は欠損する恐れがあるという問題が生じ
る。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ドラ
ム駆動系の慣性を小さくして回転駆動用のモーターの容
量を小さくすると共に、これらに働くスラスト荷重を小
さくして、刃物クリアランスをより高精度に設定できる
ドラム型走間剪断機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載のドラム型走間剪断機は、外周面の回転軸方向にそ
れぞれ第１の刃物及び第２の刃物を備えた対となる第１
のドラムと第２のドラムの両側をそれぞれ軸受によって
支持し、前記第１のドラムと第２のドラムを同期して回
転駆動し、該第１のドラムと第２のドラムの間を通過す
る板状の被切断材を前記対となる第１の刃物と第２の刃
物によって切断するドラム型走間剪断機であって、前記
第１のドラムの一方に固着され、しかもその捩れ角度が
０を越え１０度以下のヘリカルスプライン、及び内側に
スプラインボスが設けられて前記ヘリカルスプラインに
噛合する第１のダブルヘリカルギアと、前記第２のドラ
ムの一方側に取付けられ、前記第１のダブルヘリカルギ
アに噛合する第２のダブルヘリカルギアと、前記第１の
ドラムに前記ヘリカルスプラインを介して動力伝達をし
たことによって発生するスラスト荷重を受けるスラスト
支持軸受と、前記スラスト支持軸受を軸方向に微小移動
させて前記第１の刃物の取付け位相を変える刃物角度調
整手段と、前記第２のドラムに連結される回転駆動源と
を有する。また、請求項２記載のドラム型走間剪断機
は、請求項１記載のドラム型走間剪断機において、前記
第１のダブルヘリカルギアは、左右のヘリカルギアに分
割されて、その間にバックラッシュ調整用のスペーサー
が嵌入している。そして、請求項３記載のドラム型走間
剪断機は、請求項２記載のドラム型走間剪断機におい
て、前記第１のダブルヘリカルギア及び第２のダブルヘ
リカルギアは、それぞれの歯の表側捩れ角と裏側捩れ角
が異なって、前記第１のダブルヘリカルギアの歯及び前
記第２のダブルヘリカルギアの歯が、両側方向に広くな
るテーパー状の歯と両側方向に狭くなるテーパー状の歯
からそれぞれなっている。

【０００９】請求項１〜３記載のドラム型走間剪断機に
おいては、第１のドラムと第２のドラムを同期回転させ
る同期回転機構に、ダブルヘリカルギアを使用している
ので、第１のドラム及び第２のドラムの軸方向にスラス
ト荷重はかからないことになる。このように構成すれ
ば、第１及び第２のドラムにそれぞれ取付けられた第１
及び第２の刃物のクリアランスの調整ができないことに
なる。そこで、第１のドラムに取付けた第１のダブルヘ
リカルギアを捩れ角が１０度以下のヘリカルスプライン
を介して動力伝達をしている。これによって、第１のド
ラムを支持するスラスト支持軸受を微小移動させれば、
第１のドラムは微小回転するので、第１の刃物と第２の
刃物の取付け位相角を調整することができる。この場
合、第１のドラムにはヘリカルスプラインを介してスラ
スト荷重がかかるが、スラスト荷重Ｆは、ヘリカルスプ
ラインの円周方向にかかる力をＰとし、ヘリカルスプラ
インの捩れ角をγとすれば式（２）のようになる。 Ｆ＝Ｐ・ｔａｎγ ・・・・・（２）

【００１０】ここで、ヘリカルスプラインの捩れ角γは
１０度以下としているので、従来のヘリカルギアの１２
〜１５度の捩れ角βに対して小さく、従って、スラスト
荷重Ｆは小さくなる。更に、第２のドラムにかかるスラ
スト荷重も小さいので、荷重による変形が小さくなっ
て、第１及び第２の刃物のクリアランスの調整がより精
密になる。しかも、同期回転機構を構成するダブルヘリ
カルギアの全てを使用して動力伝達が行え、従来のドラ
ム型走間剪断機のように、バックラッシュ補正用のギア
が不要となるので、同期回転機構の構成が小型になって
慣性が小さくなり、結果として第１及び第２のドラムの
加減速時の動力が少なくなって、回転駆動源の動力を節
約できる。

【００１１】特に、請求項２記載のドラム型走間剪断機
においては、第１のダブルヘリカルギアが左右のヘリカ
ルギアに分割されて、その間にバックラッシュ調整用の
スペーサーが嵌入しているので、このスペーサーの幅を
調整することによって、左右のヘリカルギアの間隔を調
整し、これらの噛合するヘリカルギアとの間に発生する
バックラッシュの調整ができる。また、請求項３記載の
ドラム型走間剪断機においては、第１のダブルヘリカル
ギア及び第２のダブルヘリカルギアは、それぞれの歯の
表側捩れ角と裏側捩れ角が異なって噛合しているので、
バックラッシュ調整用のスペーサーを調整すると、テー
パー状の隙間の中にテーパー状の歯が入って、バックラ
ッシュの調整がより容易となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ本発明を具体化した一実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。なお、図４に示す従来例と同一の構
成要素については同一の符号を付してその詳しい説明を
省略する。ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る
ドラム型走間剪断機の断面図、図２はダブルヘリカルギ
アの噛合状態の説明図、図３はヘリカルスプラインの説
明図である。

【００１３】本発明の一実施の形態を適用したドラム型
走間剪断機４０は、架台１１に所定間隔で搭載された軸
受ボックス１２、１３と、軸受ボックス１２、１３にラ
ジアルベアリング１９〜２２を介して回転自由に両端部
を支持された第１のドラムの一例である上ドラム４１及
び第２のドラムの一例である下ドラム４２と、上ドラム
４１及び下ドラム４２の一方側に設けられた同期回転機
構４３と、上ドラム４１の他方側に設けられた刃物角度
調整手段１８と、下ドラム４２にカップリング４４を介
して連結されたモータ等からなる回転駆動源４５とを有
している。以下、これらについて詳しく説明する。

【００１４】前記上ドラム４１及び下ドラム４２の円周
面には、第１の刃物１７及び第２の刃物２３が取付けら
れらている。上ドラム４１及び下ドラム４２の一方側に
取付けられている同期回転機構４３は、上ドラム４１の
シャフト４６の一端部に固着されたヘリカルスプライン
４７と、内側にヘリカルスプラインボス（図示せず）を
有してヘリカルスプライン４７に螺合する第１のダブル
ヘリカルギア４８と、第１のダブルヘリカルギア４８に
噛合し、下ドラム４２の端部の所定位置に固定された第
２のダブルヘリカルギア４９とを有している。第１のダ
ブルヘリカルギア４８は左右対称なヘリカルギア５０、
５１からなって、中間部にはバックラッシュ調整用のス
ペーサー５２が装着され、その隙間を調整できるように
なっている。

【００１５】第１のダブルヘリカルギア４８を構成する
ヘリカルギア５０、５１、及び第２のダブルヘリカルギ
ア４９は、図２に示すように表側捩れ角θと、裏側捩れ
角φが異なって、一体物であるダブルヘリカルギア４９
の左右の歯４９ａ、４９ｂは両側に狭まるテーパー状と
なっている。また、ヘリカルギア５０、５１は両側に広
がるテーパー状となっている。ヘリカルギア５０、５１
の中間には厚みｄのスペーサー５２が設けられているの
で、このスペーサー５２の厚みを変えることによって、
第２のダブルヘリカルギア４９のテーパー状の歯溝に嵌
入するヘリカルギア５０、５１の噛合状態を変えること
ができ、これによって、第１のダブルヘリカルギア４８
と第２のダブルヘリカルギア４９とのバックラッシュを
解消している。また、このように、第１及び第２のダブ
ルヘリカルギア４８、４９を用いて同期回転機構４３を
構成したので、上ドラム４１及び下ドラム４２にスラス
ト荷重が発生しないという利点がある。

【００１６】前記ダブルヘリカルギア４９は下ドラム４
２のシャフト５３の所定位置に固着され、その軸方向移
動を防止するため、両側にカラー５４、５５が設けられ
ている。なお、５６〜５９はそれぞれラジアルベアリン
グ１９〜２０の固定用のナットを示し、６０〜６３は軸
受部分より潤滑油の油脂が流出するのを防止するシール
を示す。

【００１７】従って、このドラム型走間剪断機４０にお
いて、ハンドル３８によってウオーム３７を特定方向に
回転すると、ウオームホイル３６が回転駆動されて、雄
ねじ軸３５が進退する。なお、この様子は雄ねじ軸３５
の端部に設けられているクリアランス表示指針６４によ
って確認できる。以上の動作によって上ドラム４１を図
１において右方向に所定距離ＤＴだけ押した場合の第１
及び第２の刃物１７、２３のクリアランス移動量ＣＬ１
は、ヘリカルスプライン４７の捩れ角を図３に示すよう
にγとした場合、式（３）のようになる。 ＣＬ１＝ＤＴ・ｔａｎγ ・・・・（３）

【００１８】この状態で、回転駆動源４５を駆動して下
ドラム４２を回転させると、その回転力は第２のダブル
ヘリカルギア４９、第１のダブルヘリカルギア４８、ヘ
リカルスプライン４７を介して上ドラム４１に伝わるこ
とになる。ここで、ヘリカルスプライン４７に発生する
上ドラム４１への回転力をＦ１とすると、スラスト荷重
Ｐ１は（４）式の通りとなり、更に捩れ角γを変化させ
た場合の上ドラム４１に発生するスラスト荷重は表１の
通りとなる。なお、表１ではヘリカルスプライン４７の
捩れ角γが１５度の場合を１００％としたときの比較を
示す。 Ｐ１＝Ｆ１・ｔａｎγ ・・・・（４）

【００１９】

【表１】

【００２０】表１及び（４）式から明らかなように、捩
れ角γが１０度以下であれば、ヘリカルスプライン４７
によって発生するスラスト荷重は大幅に低減できること
が分かる。従って、本実施の形態に係るドラム型走間剪
断機４０においては、約５度程度を採用している。これ
によって、上ドラム４１及び下ドラム４２を回転する場
合に発生するスラスト荷重は大幅に減少するので、上ド
ラム４１に設けられた第１の刃物１７と下ドラム４２に
取付けられた第２の刃物２３のクリアランスの初期調整
をした後に、上ドラム４１及び下ドラム４２を回転駆動
しても刃物クリアランスの乱れが小さくなり、結果とし
て精度良く薄板を切断することができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１〜３記載のドラム型走間剪断機
においては、第１及び第２のダブルヘリカルギアを用い
た同期回転機構を採用することによって、歯車の小型化
が図れ、第１及び第２のドラムの駆動系の慣性を小さく
でき、これによって切断能力の向上が実現できると共
に、回転駆動源に使用するモータの容量を低減を図るこ
とができる。また、第１及び第２の刃物のクリアランス
の調整に、１０度以下の捩れ角を有するヘリカルスプラ
インを用いたので、第１及び第２のドラムに発生するス
ラスト荷重を小さくでき、これによって、高精度の刃物
クリアランスの調整が可能となった。特に、請求項２記
載のドラム型走間剪断機においては、第１及び第２のダ
ブルヘリカルギアのバックラッシュの調整に、第１のダ
ブルヘリカルギアを左右のヘリカルギアに分けて、その
中間にスペーサーを配置したので、スペーサーの厚みを
変えることによって、バックラッシュの調整が可能とな
り、更には従来のように動力の伝達をしないバックラッ
シュ調整用の歯車が不要となった。請求項３記載のドラ
ム型走間剪断機においては、第１及び第２のダブルヘリ
カルギアの表側捩れ角と裏側捩れ角が異なってそれぞれ
テーパー状となっているので、第１のダブルヘリカルギ
アの各ヘリカルギアの隙間を調整することによって、噛
合状態を隙間なく調整でき、これによってより確実にバ
ックラッシュの調整が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施の形態を適用したドラム
型走間剪断機の断面図である。

【図２】ダブルヘリカルギアの噛合状態の説明図であ
る。

【図３】ヘリカルスプラインの説明図である。

【図４】従来例に係るドラム型走間剪断機の断面図であ
る。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は同ドラム型走間剪断機の説明
図である。

【符号の説明】

１１ 架台 １２ 軸受ボッ
クス １３ 軸受ボックス １７ 第１の刃
物 １８ 刃物角度調整手段 １９ ラジアル
ベアリング ２０ ラジアルベアリング ２１ ラジアル
ベアリング ２２ ラジアルベアリング ２３ 第２の刃
物 ２４ａ シャフト ２６ａ シャフ
ト ３０ スラスト支持軸受 ３１ スラスト
支持軸受 ３３ 固定ハウジング ３３ａ 取付け
ナット ３４ 可動ハウジング ３４ａ 取付け
ナット ３５ 雄ねじ軸 ３６ ウオーム
ホイル ３７ ウオーム ３８ ハンドル ４０ ドラム型走間剪断機 ４１ 上ドラム ４２ 下ドラム ４３ 同期回転
機構 ４４ カップリング ４５ 回転駆動
源 ４６ シャフト ４７ ヘリカル
スプライン ４８ 第１のダブルヘリカルギア ４９ 第２のダ
ブルヘリカルギア ４９ａ 歯 ４９ｂ 歯 ５０ ヘリカルギア ５１ ヘリカル
ギア ５２ スペーサー ５３ シャフト ５４ カラー ５５ カラー ５６ ナット ５７ ナット ５８ ナット ５９ ナット ６０ シール ６１ シール ６２ シール ６３ シール ６４ クリアランス表示指針 ｄ 厚み γ ヘリカルスプラインの捩れ角 θ 歯車の歯の
表側捩れ角 φ 歯車の歯の裏側捩れ角 β 歯車の捩れ
角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面の回転軸方向にそれぞれ第１の刃
   物及び第２の刃物を備えた対となる第１のドラムと第２
   のドラムの両側をそれぞれ軸受によって支持し、前記第
   １のドラムと第２のドラムを同期して回転駆動し、該第
   １のドラムと第２のドラムの間を通過する板状の被切断
   材を前記対となる第１の刃物と第２の刃物によって切断
   するドラム型走間剪断機であって、 前記第１のドラムの一方に固着され、しかもその捩れ角
   度が０を越え１０度以下のヘリカルスプライン、及び内
   側にスプラインボスが設けられて前記ヘリカルスプライ
   ンに噛合する第１のダブルヘリカルギアと、 前記第２のドラムの一方側に取付けられ、前記第１のダ
   ブルヘリカルギアに噛合する第２のダブルヘリカルギア
   と、 前記第１のドラムに前記ヘリカルスプラインを介して動
   力伝達をしたことによって発生するスラスト荷重を受け
   るスラスト支持軸受と、 前記スラスト支持軸受を軸方向に微小移動させて前記第
   １の刃物の取付け位相を変える刃物角度調整手段と、 前記第２のドラムに連結される回転駆動源とを有するこ
   とを特徴とするドラム型走間剪断機。
2. 【請求項２】 前記第１のダブルヘリカルギアは、左右
   のヘリカルギアに分割されて、その間にバックラッシュ
   調整用のスペーサーが嵌入している請求項１記載のドラ
   ム型走間剪断機。
3. 【請求項３】 前記第１のダブルヘリカルギア及び第２
   のダブルヘリカルギアは、それぞれの歯の表側捩れ角と
   裏側捩れ角が異なって、前記第１のダブルヘリカルギア
   の歯及び前記第２のダブルヘリカルギアの歯が、両側方
   向に広くなるテーパー状の歯と両側方向に狭くなるテー
   パー状の歯からそれぞれなっている請求項２記載のドラ
   ム型走間剪断機。