JP2004257438A - カムクラッチ及びウエブ搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空転と噛合いを繰り返してもカムの摩耗を防止することが可能なカムクラッチと、このカムクラッチを備えたウエブ搬送装置を得る。
【解決手段】カムクラッチのカムに対し、スプリング４２の付勢力（バネ力）を、０．４９〜０．７８４（Ｎ）にする。これにより、カムクラッチ２０が微小な噛合いと空転とを短時間で繰り返しても、カム３６の摩耗を防止でき、しかも、空転力も過度に大きくならない。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムクラッチ及びウエブ搬送装置に関し、さらに詳しくは、例えば、平版印刷版の基材であるアルミウエブを搬送するために使用されるウエブ搬送装置と、このウエブ搬送装置に好適に用いられるカムクラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカムクラッチ及びウエブ搬送装置として、平版印刷版の基材であるアルミウエブの搬送に使用されているものを例として説明する。
【０００３】
近年の製版法（電子写真製版法を含む）では、製版工程の自動化を容易にすべく、感光性印刷版や感熱性印刷版等の平版印刷版が広く用いられている。平版印刷版は、一般にアルミニウム板等の支持体に、例えば、砂目立て、陽極酸化、シリケート処理、その他化成処理等の表面処理を単独又は適宜組み合わせて行い、次いで、感光層又は感熱層の塗布、乾燥処理を行った後に所望のサイズに切断されることで製造される。
【０００４】
平版印刷版の製造ラインでは、アルミニウム板がウエブ状とされた状態（アルミウエブ）で、所定の搬送経路を搬送しつつ、その表面に所定の処理を施すことが多い。従って、製造ラインには、必要に応じて複数のパスロールが設けられ（例えば、特許文献１参照）、さらに、パスロールには、カムクラッチ（ワンウェイクラッチ）を介してモータ等の駆動源が接続されている。アルミウエブの搬送速度が一定値以上の場合には、アルミウエブとの摩擦によって回転するパスロールの回転角速度が駆動源の回転角速度よりも大きくなるので、カムクラッチが空転して、駆動源の回転駆動力をパスロールに伝達しないようになっている。これに対して、アルミウエブの搬送速度が一定値にまで低下した場合にはカムクラッチが噛合い状態となり、駆動源の回転駆動力がパスロールに伝達される。これにより、アルミウエブは常に一定速度あるいはそれ以上の搬送速度で搬送される。
【０００５】
ところで、アルミウエブとパスロールと摩擦力は僅かに変化することがある。
また、アルミウエブの搬送速度自体も、僅かに変化することがある。これらに起因してパスロールの回転角速度が変化すると、カムクラッチが微小な空転と噛合いとを繰り返すため、カムクラッチを構成するカムの摩耗が進み、カムクラッチの寿命が短くなることがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−５１７５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮し、空転と噛合いを繰り返してもカムの摩耗を防止することが可能なカムクラッチと、このカムクラッチを備えたウエブ搬送装置を得ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、内輪と、前記内輪の外側に内輪と同芯で配置される外輪と、前記内輪と前記外輪の間に配置され、内輪と外輪との相対回転方向に応じてこれらと噛合い又は噛合解除するカムと、前記カムを前記内輪及び前記外輪に対して接触する方向へ付勢する付勢部材と、を有し、前記付勢部材の前記カム１つ当たりに作用する付勢力が０．４９〜０．７８４（Ｎ）に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
このカムクラッチでは、内輪と外輪との相対回転方向に応じて、カムが噛合い又は噛合解除する。これによって、内輪と外輪とも、噛合い状態又は空転状態となる。カムは付勢部材によって、内輪及び外輪に対して接触する方向へ付勢されているので、確実に噛合い状態を維持できる。
【００１０】
また、カム１つ当たりに作用する付勢部材の付勢力は、０．４９〜０．７８４（Ｎ）に設定されている。このように、付勢力を０．４９（Ｎ）以上とすることで、カムを内輪又は外輪に確実に押し付けることになるので、カムと内輪及び外輪との不用意なすべりを少なくし、カムの摩耗を防止して、カムクラッチの長寿命化を図ることができる。また、付勢力を０．７８４（Ｎ）以下とすることで、空転力（空転時の回転負荷）を低くし、より小さな空転力で空転させることができると共に、空転時のカム、内輪及び外輪の摩耗を少なくして長寿命化を図ることが可能になる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記カムが、前記内輪の周方向に沿って複数配置され、前記付勢部材が、前記内輪を取り囲むように環状に形成され複数のカムを押圧して付勢する環状スプリング、とされていることを特徴とする。
【００１２】
このように、カムを複数配置することで、カムを１つのみ配置した場合と比較してカム１つ当たりに作用する噛合い力（噛合い時に内輪又は外輪から作用する力）が小さくなるので、カムの摩耗をより確実に防止できる。
【００１３】
また、付勢部材としては、内輪を取り囲むように環状に形成された環状スプリングとし、複数のカムを押圧して付勢するようにしている。複数のカムに対して付勢部材が共通化されるので、それぞれのカムに個別に付勢部材を設けた場合と比較して、部品点数が少なくなる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、搬送対象物であるウエブに接触しウエブとの摩擦で回転可能とされたパスロールと、前記パスロールの回転駆動力を発生可能な駆動源と、前記駆動源と前記パスロールとの間で、パスロールの回転角速度が駆動源の回転角速度よりも大きい場合に空転する向きで介在された請求項１又は請求項２に記載のカムクラッチと、を有することを特徴とする。
【００１５】
このウエブ搬送装置を使用してウエブを搬送する場合、常にあらかじめ設定した一定値以上の搬送速度でウエブを搬送することができる。すなわち、ウエブの搬送速度が一定値以上のとき、ウエブとの摩擦で回転するパスロールの回転角速度が、駆動源の回転角速度よりも大きくなる。この場合には、カムクラッチは空転するので、駆動源の回転駆動力はパスロールに伝達されず、パスロールはウエブとの摩擦のみで回転する。これに対し、ウエブの搬送速度が低下した場合には、パスロールの回転角速度も低下するため、カムクラッチは噛合い状態となる。
駆動源の回転駆動力がカムクラッチを介してパスロールに伝達されるため、パスロールは駆動源によって積極的に回転され、一定値以上の回転角速度を維持する。
【００１６】
また、このウエブ搬送装置では、請求項１又は請求項２に記載のカムクラッチを配置している。従って、カムの摩耗を防止して、カムクラッチの長寿命化を図ることができると共に、空転力（空転時の回転負荷）を低くし、より小さな空転力で空転させることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の一実施形態のカムクラッチ２０が用いられたウエブ搬送装置１２が示されている。
【００１８】
このウエブ搬送装置１２は、平版印刷版の基材であるアルミウエブ１４を製造するための製造ラインに組み込まれている。アルミウエブ１４は、ウエブ搬送装置１２によって長手方向（図１では紙面と直交する方向）に搬送されながら、製造ラインにおいてその表面に所定の処理が施されたり、所望のサイズに切断されたりする。
【００１９】
ウエブ搬送装置１２は、アルミウエブ１４に接触するパスロール１６と、このパスロール１６を回転させる駆動力を発生可能なモータ１８、及びパスロール１６とモータ１８との間に介在されたカムクラッチ２０とを有している。
【００２０】
また、図示しない設置面からは支柱２２が立設されており、支柱２２の上端に軸受２４が固定されている。パスロール１６の軸方向両端部分が、この軸受２４によって回転可能に支持されている。
【００２１】
支柱２２には、パスロール１６と反対側に支持板２６が取り付けられており、モータ１８は、この支持板２６上に支持され、固定されている。
【００２２】
図２に詳細に示すように、カムクラッチ２０は、内輪２８と、この内輪２８の外側で内輪２８と同芯となるように配置された外輪３０とを有している。内輪２８と外輪３０の間には図示しないベアリングが配置されており、これらを同芯に保持すると共に、ラジアル荷重を支持している。そして、内輪２８と外輪３０の一方がモータ１８に連結され、他方がパスロール１６に連結されている。以下、単に「径方向」、「周方向」というときは内輪２８（又は外輪３０）の径方向、周方向をそれぞれいうものとする。
【００２３】
内輪２８と外輪３０との間には所定の間隙３２（図３参照）が構成されており、この間隙３２に、周方向に沿って交互にローラ３４及びカム３６が配置されている。なお、図３では図示の便宜上、ローラ３４を省略している。
【００２４】
ローラ３４は円柱状に形成されており、その軸方向が、内輪２８の軸方向と一致する向きとされている。
【００２５】
カム３６は、図３及び図４に示すように、径方向の内側略半分が、端面略半円状に形成され、径方向の外側略半分が、端面略三角形状に形成されている。図４から分かるように、カム３６の径方向外側部分（端面略三角形状の部分）は、長手方向両側に向かって延出されて、延出部３８とされている。延出部３８の底面は、径Ｄに対して傾斜するように形成された被押圧面４０とされており、この被押圧面４０と内輪２８の外周面２８Ｓとの間に、環状のスプリング４２が配置されている。スプリング４２は、被押圧面４０によって径方向内側に圧縮されており、その反力が被押圧面４０に作用すると、被押圧面４０が傾斜されているので、カム３６が矢印Ｒ３方向に回転付勢される。
【００２６】
カム３６の高さは、間隙３２の高さ（径方向の長さ）よりもわずかに長くなるように設定されている。そして、内輪２８と外輪３０との相対回転方向が図３に矢印Ｒ１で示す方向のときには、カム３６はスプリング４２の付勢力（ばね力）で内輪２８及び外輪３０と噛合う方向へ付勢され、実線で示す姿勢となる。カム３６は内輪２８及び外輪３０に接触して噛合っており、内輪２８、カム３６及び外輪３０が一体で回転する（噛合い状態）。すなわち、カム３６が噛合う際に、噛合いが容易に、且つ確実になるような力を、スプリング４２がカム３６に与えている。なお、一般に、カム３６と外輪３０及び内輪２８との接触点Ａ、Ｂを結ぶ直線ＡＢと、内輪２８の径Ｄとの成す角θは、ストラットアングルと称されるが、このストラットアングルθは、カムクラッチ２０に求められる仕様や用途等によって適切に設定される。
【００２７】
これに対し、内輪２８と外輪３０との相対回転方向が図３に矢印Ｒ２で示す方向のときには、カム３６がスプリング４２に付勢力に抗して、二点鎖線で示す姿勢となる。この状態では、カム３６は内輪２８及び外輪３０に噛合っていないので、内輪２８と外輪３０とは自由に回転可能となる（空転状態）。空転状態では、カム３６が図３時計回り方向（噛合わない方向）へと回転しすぎようとすることが、スプリング４２の付勢力で防止される。
【００２８】
スプリング４２の上記した作用を考慮すると、スプリング４２の付勢力は強い方が好ましいが、あまりに強すぎると、空転時に、回転負荷（いわゆるドラッグトルク）が大きくなる。また、カム３６、内輪２８及び外輪３０の摩耗が早く進行する。本実施形態では、１つのカム３６に作用するスプリング４２の付勢力（バネ力）は、０．４９〜０．７８４（Ｎ）に設定されており、これらの不都合が防止されている。
【００２９】
なお、本実施形態では、パスロール１６がモータ１８に対し相対的にアルミウエブ１４の搬送方向に回転したときは空転状態となり、その逆方向に回転したときは噛合い状態となるように、カムクラッチ２０の向きが決められている。
【００３０】
なお、図２から分かるように、スプリング４２は環状に形成されると共に、内輪２８と同芯となるように配置されており、１つのスプリング４２がすべてのカム３６の被押圧面４０に接触するようになっている。このような構成に限らず、たとえば、それぞれのカム３６に、上記した付勢力の条件を満たすようにスプリングを設けてもよいが、このように個別にスプリングを設けた構成と比較して、本実施形態では１つのスプリング４２で済むので、部品点数が少なくなる。
【００３１】
次に、本実施形態のウエブ搬送装置１２及びカムクラッチ２０の作用を説明する。
【００３２】
アルミウエブ１４は、あらかじめ設定された所定の搬送速度で搬送される。このとき、パスロール１６が、アルミウエブ１４の搬送速度に対応した周速となるように、モータ１８を所定の回転角速度で回転させておく。
【００３３】
アルミウエブ１４の搬送速度が所定の速度よりも大きくなると、アルミウエブ１４との摩擦によってパスロール１６も回転するため、パスロール１６に連結された外輪３０が、内輪２８に対し図３に矢印Ｒ２で示す方向へと相対回転する。
本実施形態のカムクラッチ２０では、この相対回転によって空転状態となるようにその向きが決められているので（図３に二点鎖線で示すカム３６を参照）、モータ１８の回転駆動力は、パスロール１６に伝達されない。このため、パスロール１６はアルミウエブ１４との摩擦力によって回転する。
【００３４】
アルミウエブ１４の搬送速度が何らかの原因によって低下すると、パスロール１６の回転角速度も低下する。また、アルミウエブ１４とパスロール１６との摩擦力が低下した場合にも、パスロール１６の回転角速度が低下することがある。このとき、外輪３０が内輪２８に対して相対的に矢印Ｒ１方向に回転しようとすると、カム３６が図３に実線で示す姿勢へと変化し、カムクラッチ２０は噛合い状態となる。このため、モータ１８の回転駆動力がパスロール１６に伝達され、パスロール１６は、アルミウエブ１４の搬送速度に対応した周速となるように積極的に回転される。
【００３５】
ここで、本実施形態では、１つのカム３６に作用するスプリング４２の付勢力（バネ力）が、０．４９〜０．７８４（Ｎ）に設定されている。付勢力が０．４９（Ｎ）に満たない場合には、カム３６が内輪２８及び外輪３０に押し付けられる力も弱くなるので、内輪２８と外輪３０との相対回転によって、カム３６と内輪２８及び外輪３０との間に不用意なすべりが生じ、カム３６の摩耗が進むおそれがある。本実施形態では、付勢力を０．４９（Ｎ）以上にしているので、ストラットアングルθを所定範囲内とし、カム３６を内輪２８又は外輪３０に確実に押し付けることができる。これにより、カム３６と内輪２８及び外輪３０との不用意なすべりを少なくし、カム３６の摩耗を防止して、カムクラッチ２０の長寿命化を図ることが可能となっている。
【００３６】
特に、アルミウエブ１４の搬送速度が、設定速度の近傍で僅かに変動した場合や、アルミウエブ１４とパスロール１６との摩擦力が変動した場合には、カムクラッチ２０が微小な噛合いと空転とを短時間で繰り返すことがある。このような場合でも、本実施形態ではカム３６の摩耗が防止されるので、カムクラッチ２０の寿命が短くなることがない。
【００３７】
なお、付勢力が０．７８４（Ｎ）を越えた場合には、カム３６が内輪２８及び外輪３０に対して過度に押し付けられることになるので、内輪２８と外輪３０とを空転させるために必要な回転負荷（空転力）が大きくなってしまう。本実施形態では、付勢力を０．７８４（Ｎ）以下とすることで、空転力（空転時の回転負荷）を低くし、より小さな空転力で空転させることが可能になる。モータ１８へも負荷も小さくなるので、消費電力も増加も抑制できる。さらに、空転時のカム３６、内輪２８及び外輪３０の摩耗も少なくし、長寿命化を図ることが可能になる。
【００３８】
なお、上記説明では、スプリング４２の付勢力がカム３６に対し内側から外側へと作用した場合に噛合い状態となるものを例に挙げたが、逆に、スプリング４２の付勢力がカム３６に対し外側から内側へと作用した場合に噛合い状態となる構成のものでもよい。
【００３９】
一般に、カム１個当たりに作用するスプリングによる加圧力をＴｓ（Ｎ）とすると、
【００４０】
【数１】

と表される。ここで、
ｄ＝線径（ｍｍ）
Ｒ＝コイル平均半径（ｍｍ） Ｒ＝（Ｄｓ−ｄ）／２
Ｐ＝巻ピッチ（ｍｍ）
Ｇ＝横弾性係数（Ｎ／ｍｍ）
Ｎ＝カム数
Ｄ＝使用状態でのスプリングの中心線の直径（ｍｍ）
ｌ_２＝スプリングの有効長さ（ｍｍ）
である。なお、スプリングがｎ本（本実施形態では２本）入っている場合には、１本当たりの加圧力はＴｓ／ｎでよい。
【００４１】
ここで、スプリングの付勢力が内側から外側へ作用する場合（上記式において（ｌ_２−π・Ｄ）＞０の場合）をＴｓ_１、スプリングの付勢力が外側から内側へ作用する場合（上記式において（ｌ_２−π・Ｄ）＜０の場合）をＴｓ_２として場合分けし、それぞれの場合の有効長さｌ_２を求めると、
【００４２】
【数２】

【００４３】
【数３】

となる。本実施形態では、これらの式に基づいて、スプリング４２の各種形状等を設定し、カム３６に対する所望の付勢力（スプリング力）を得ることができる。
【００４４】
また、上記説明では、本発明のウエブ搬送装置によって搬送されるウエブの例として、平版印刷版の支持体として使用されるアルミウエブ１４を例に挙げたが、ウエブはこれに限定されない。例えば、アルミニウム等の薄板金属（上記したアルミウエブ１４）の他にも、紙、プラスチックフィルム、レジンコーティング紙、合成紙等を使用できる。平版印刷版の支持体としてアルミニウム板を使用する場合には、例えば、ＪＩＳ１０５０材、ＪＩＳ１１００材、ＪＩＳ１０７０材、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｒ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等を適用し得る。プラスチックフィルムの場合の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル重合体、６，６−ナイロン、６−ナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、セルトーストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロースアセテト等が使用される。また、レジンコーティング紙に用いるレジンとしては、ポリエチレンをはじめとするポリオレフィンが代表的であるが、これらには限定されない。
【００４５】
アルミウエブ１４の厚みも特に限定されないが、０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のものが取り扱いや汎用性の点で有利であり、特に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲が好ましい。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００４７】
＜実施例＞
本実施例では、上記実施形態のウエブ搬送装置１２を使用し、カムクラッチ２０のスプリング４２の強さ（カム３６に対する付勢力）を変更して、アルミウエブ１４の搬送を行った。そして、以下の上限で一定期間アルミウエブ１４を搬送した後、カム３６の摩耗状態を確認した。また、搬送途中において、カムクラッチ２０を空転させるための回転負荷（空転力）についても評価した。
【００４８】
［条件］
・カムクラッチ ：椿本エマソン社製 Ｆ２２５ＢＡ−２５
・運転時間 ：２年（１日２４時間運転）
・回転数 ：１２０／ｍｉｎ
・カム３６の数 ：２１個
なお、上記のカムクラッチのストラットアングルθのメーカー規格値は、４．５°であり、これを超えると空転する可能性が高いとされている。また、初期状態でのスプリング強さは０．２９４（Ｎ）に設定されていた。
【００４９】
また、スプリング強さは、上記式（２）に基づいて、スプリング４２の有効長さを設定することで調整した。
【００５０】
結果を表１に示す。なお、表の「スプリング強さ」の欄から分かるように、本実施例では、スプリング強さを初期状態よりも積極的に強めたものである。
【００５１】
【表１】

表の各評価において、「○」は結果が良好であることを、「×」は問題や不都合が生じる場合があることを、「△」は、「○」よりも結果が劣るものの、「×」よりは良好であることをそれぞれ示す。
【００５２】
この表から分かるように、摩耗性に関しては、スプリング強さを０．４９０（Ｎ）以上とした場合に良好な結果が得られている。また、回転負荷（空転力）に関してはスプリング強さを０．７８４（Ｎ）以下とした場合に良好な結果が得られている。従って、これらを総合して評価すると、スプリング強さとしては０．４９０（Ｎ）以上０．７８４（Ｎ）以下とればよいことが分かる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は上記の構成としたので、空転と噛合いを繰り返してもカムの摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のウエブ搬送装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態のカムクラッチの概略構成を示すラジアル方向の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態のカムクラッチのカム近傍部分を拡大して示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態のカムクラッチを構成するカム及びスプリングを示す斜視図である。
【符号の説明】
１２ ウエブ搬送装置
１４ アルミウエブ
１６ パスロール
１８ （モータ）駆動源
２０ カムクラッチ
２８ 内輪
３０ 外輪
３６ カム
４２ スプリング（付勢部材）

Claims (3)

1. 内輪と、
   前記内輪の外側に内輪と同芯で配置される外輪と、
   前記内輪と前記外輪の間に配置され、内輪と外輪との相対回転方向に応じてこれらと噛合い又は噛合解除するカムと、
   前記カムを前記内輪及び前記外輪に対して接触する方向へ付勢する付勢部材と、を有し、
   前記付勢部材の前記カム１つ当たりに作用する付勢力が０．４９〜０．７８４（Ｎ）に設定されていることを特徴とするカムクラッチ。
2. 前記カムが、前記内輪の周方向に沿って複数配置され、
   前記付勢部材が、前記内輪を取り囲むように環状に形成され複数のカムを押圧して付勢する環状スプリング、とされていることを特徴とする請求項１に記載のカムクラッチ。
3. 搬送対象物であるウエブに接触しウエブとの摩擦で回転可能とされたパスロールと、
   前記パスロールの回転駆動力を発生可能な駆動源と、
   前記駆動源と前記パスロールとの間で、パスロールの回転角速度が駆動源の回転角速度よりも大きい場合に空転する向きで介在された請求項１又は請求項２に記載のカムクラッチと、を有することを特徴とするウエブ搬送装置。

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