JP5475368B2 - Sheet material guide roll device - Google Patents
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Description
この発明は、フィルムなどのシート状の被加工材(以下、シート材という)を走行可能に支持して走行経路を構成するシート材のガイドロール装置に関し、特にシート材の走行速度に対するガイドロール部材の回転速度の追従性を高め、シート材の傷つきを防いだシート材のガイドロール装置に関する。
BACKGROUND OF THE
従来、シート材を各種装置に搬送する場合には、シート材に張力を与える目的で、シート材のガイドロール装置が用いられている。このシート材のガイドロール装置は、外周部にシート材が走行される円筒状のガイドロール部材と、このガイドロール部材に内挿される支軸と、この支軸を回転自在に支持する軸受とから構成されている。そして、軸受には、一般に転がり軸受が用いられている。 Conventionally, when a sheet material is conveyed to various apparatuses, a sheet material guide roll device is used for the purpose of applying tension to the sheet material. The sheet material guide roll device includes a cylindrical guide roll member on which the sheet material travels on an outer peripheral portion, a support shaft inserted in the guide roll member, and a bearing that rotatably supports the support shaft. It is configured. In general, a rolling bearing is used as the bearing.
転がり軸受を用いたシート材のガイドロール装置としては、玉軸受を介して、ガイドロール部材に固定された導電性を有する環状部材と、駆動軸に固定されたS極とN極がそれぞれ交互に設けられたマグネットリング部材とを対向して配置することで、環状部材とマグネットリング部材との間に発生する磁束を利用して、ガイドロール部材がシート材の走行速度の変化に追従できるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a guide roll device for a sheet material using a rolling bearing, a conductive annular member fixed to a guide roll member, and an S pole and an N pole fixed to a drive shaft are alternately arranged via a ball bearing. By arranging the magnet ring member provided facing each other, the guide roll member can follow the change in the traveling speed of the sheet material by using the magnetic flux generated between the annular member and the magnet ring member. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、滑り軸受を用いたシート材のガイドロール装置としては、気体軸受を用いることで、ガイドロール部材をシート材から受けるすべり摩擦力のみによって回転できるようにして、ガイドロール部材を回転させるための駆動源を不要としたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, as a guide roll device for a sheet material using a sliding bearing, by using a gas bearing, the guide roll member can be rotated only by a sliding frictional force received from the sheet material, and the guide roll member is rotated. A device that does not require a drive source has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、前記特許文献1に係るシート材のガイドロール装置では、玉軸受と支軸との間に摩擦によって転がり抵抗が生じるために、ガイドロール部材の回転速度がシート材の走行速度に追従できない。そのため、特許文献1に係るシート材のガイドロール装置では、モーターなどの駆動源を用いてガイドロール部材の回転を補わなければならず、駆動機構が複雑となる。
However, in the sheet material guide roll device according to
近年では、転がり抵抗を低減させることで、駆動源を不要としたシート材のガイドロール装置も開発されている。しかし、駆動源を不要としたシート材のガイドロール装置でも、常に転がり抵抗が生じるために、ガイドロール部材の回転速度がシート材の走行速度に追従できない場合が生じ、シート材とガイドロール部材とが擦れてシート材に傷がついてしまう。 In recent years, a guide roll device for a sheet material that eliminates a driving source by reducing rolling resistance has been developed. However, even in a guide roll device for a sheet material that does not require a drive source, since rolling resistance always occurs, the rotation speed of the guide roll member may not follow the traveling speed of the sheet material, and the sheet material and the guide roll member Rubs and scratches the sheet material.
前記特許文献2に係るシート材のガイドロール装置では、気体軸受がほかの軸受よりも軸受剛性が低くいために、ガイドロール部材の自重による撓(たわ)みを矯正できない。そのため、特許文献2に係るシート材のガイドロール装置では、特にガイドロール部材が長尺になると軸受隙間(すきま)を維持できなくなり、ガイドロール部材が回転不良となる。
In the sheet material guide roll device according to
また、特許文献2に係るシート材のガイドロール装置では、例えば撓みによって真直が狂ったガイドロール部材を回転させると、いわゆる縄跳び現象(ここでは、ガイドロール部材が1回転すると、半回転ごとに撓み分だけ軸心から外れ、1回転ごとに元に戻る現象をいう)が起こり、ガイドロール部材と支軸との角度が変化するために、軸受隙間を維持できなくなり、ガイドロール部材が回転不良となる。
Further, in the sheet material guide roll device according to
さらに、近年ではシート材の高機能化が図られた結果、従来は特に問題とせずに済まされていた程度の傷も、歩留りを悪化させるようになった。 Further, in recent years, as a result of increasing the functionality of the sheet material, even the scratches that have not been particularly problematic in the past have deteriorated the yield.
そこで、この発明では、前記した課題を解決し、シート材の走行速度に対するガイドロール部材の回転速度の追従性を高め、シート材の傷つきを防いだシート材のガイドロール装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a sheet material guide roll device that solves the above-described problems, improves the followability of the rotational speed of the guide roll member with respect to the traveling speed of the sheet material, and prevents the sheet material from being damaged. And
前記課題を解決するため、請求項1に係る発明では、ガイドロール部材の両端部に支軸を回転自在に支持する気体軸受を設け、この気体軸受の内周面に環状に第1の弾性体を設けるようにした。さらに、気体軸受の非軸受端面とガイドロール部材との間に隙間を設け、この隙間に第2の弾性体を設けるようにした。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
請求項1に係る発明によれば、気体軸受の内周面に環状に第1の弾性体を設けるようにしたので、例えばガイドロール部材が自重によって撓み、ガイドロール部材と支軸との角度が変化すると、第1の弾性体が変形し、軸受部材を支軸に対して傾かせる(この動きをを、軸受部材が首を振るという)ことができる。つまり、第1の弾性体が変形することで、ガイドロール部材と支軸との角度変化に追従して連続的に、軸受部材と支軸との角度も変化させることができる。このように気体軸受に首振り機構を設けたので、ガイドロール部材が撓んでも、ラジアル軸受面をガイドロール部材と平行に保ちながら、ラジアル方向の軸受隙間を最適な間隔に保つことができる。 According to the first aspect of the present invention, since the first elastic body is annularly provided on the inner peripheral surface of the gas bearing, for example, the guide roll member is bent by its own weight, and the angle between the guide roll member and the support shaft is When it changes, the first elastic body is deformed, and the bearing member can be tilted with respect to the support shaft (this movement is called that the bearing member shakes the neck). That is, by deforming the first elastic body, the angle between the bearing member and the support shaft can be continuously changed following the change in the angle between the guide roll member and the support shaft. As described above, since the gas bearing is provided with the swing mechanism, even if the guide roll member is bent, the radial bearing gap can be kept at an optimum interval while keeping the radial bearing surface parallel to the guide roll member.
さらに、請求項1に係る発明によれば、気体軸受の非軸受端面とガイドロール部材との間に隙間を設け、この隙間に第2の弾性体を設けるようにしたので、例えばガイドロール部材が自重によって撓み、ガイドロール部材がスラスト方向中央に引っ張られると、第2の弾性体が変形し、気体軸受の非軸受端面とガイドロール部材との間の隙間を、ガイドロール部材がスラスト方向中央に移動した分だけ広げることができる。このように気体軸受の端面とガイドロール部材との間に緩衝機構を設けたので、首振り機構と協働してガイドロール部材が撓んでも、スラスト軸受面をガイドロール部材と直角に保ちながら、スラスト方向の軸受隙間を最適な間隔に保つことができる。 Further, according to the first aspect of the present invention, the gap is provided between the non-bearing end face of the gas bearing and the guide roll member, and the second elastic body is provided in the gap. When the guide roll member is bent by its own weight and the guide roll member is pulled to the center in the thrust direction, the second elastic body is deformed, and the gap between the non-bearing end surface of the gas bearing and the guide roll member is changed to the center in the thrust direction. Can be expanded by the amount moved. As described above, since the buffer mechanism is provided between the end face of the gas bearing and the guide roll member, even if the guide roll member bends in cooperation with the swing mechanism, the thrust bearing surface is kept at a right angle with the guide roll member. The bearing gap in the thrust direction can be kept at an optimum interval.
以上のように、請求項1に係る発明によれば、ガイドロール部材の両端部に第1の弾性体と第2の弾性体を備える気体軸受を設けるようにしたので、気体軸受の首振り機構と緩衝機構によって、ガイドロール部材の撓みに対して自動調心することができる。その結果として、ラジアル方向とスラスト方向の軸受隙間を平行かつ最適な間隔に保つことができ、非接触状態を維持できるので、気体軸受であってもガイドロール部材を安定して回転させることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the gas bearing including the first elastic body and the second elastic body is provided at both ends of the guide roll member. With the buffer mechanism, the guide roll member can be automatically aligned with respect to the bending. As a result, the bearing gap in the radial direction and the thrust direction can be maintained in parallel and at an optimum interval, and the non-contact state can be maintained, so that the guide roll member can be stably rotated even in the case of a gas bearing. .
ひいては、請求項1に係る発明によれば、気体軸受を用いることで摩擦抵抗がなくなるために、シート材の走行速度に対するガイドロール部材の回転速度の追従性を高めことかできる。その結果として、シート材とガイドロール部材との速度差をなくすことができるので、シート材とガイドロール部材とが擦れることによるシート材の傷つき防ぎ、歩留りの向上、品質の向上にも貢献することができる。
As a result, according to the invention which concerns on
これら以外にも、気体軸受の特有の効果として、転がり軸受のように注油の必要がないため保守が容易であり、転がり軸受のような摩擦による摩耗がないため長寿命でもある。 In addition to these, as a characteristic effect of the gas bearing, maintenance is easy because there is no need for lubrication unlike a rolling bearing, and there is no wear due to friction like a rolling bearing, and the service life is also long.
まず、この発明の創作の基礎となる事項について簡単に説明する。発明者は、ガイドロール装置の軸受として気体軸受を用いることができれば、駆動源を用いなくてもシート材の走行速度に対するガイドロール部材の回転速度の追従性を高めることができると考え、気体軸受がガイドロール部材の撓みを矯正できるほどの軸受剛性を有していないのであれば、軸受剛性の低さを機構的に補うことでガイドロール装置への気体軸受の適用を検討してきた。 First, a basic matter of creation of the present invention will be briefly described. The inventor believes that if a gas bearing can be used as the bearing of the guide roll device, the followability of the rotational speed of the guide roll member with respect to the traveling speed of the sheet material can be improved without using a driving source. However, if the bearing rigidity is not high enough to correct the deflection of the guide roll member, the application of the gas bearing to the guide roll apparatus has been studied by mechanically compensating for the low bearing rigidity.
そして、発明者は、一般に気体軸受ではガイドロール部材の撓みを矯正できず、ガイドロール部材を安定して回転させることができないと考えられているところ、軸受部材に首振り機構と緩衝機構を設けることで軸受剛性の低さを補うことができることを見いだし、この発明を創作するに至ったものである。 The inventor is generally considered that the gas bearing cannot correct the deflection of the guide roll member and cannot stably rotate the guide roll member. Therefore, the bearing member is provided with a swing mechanism and a buffer mechanism. Thus, it has been found that the low bearing rigidity can be compensated, and the present invention has been created.
次に、この発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、この発明に係るガイドロール装置の全体斜視図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is an overall perspective view of a guide roll device according to the present invention.
図1に示すように、ガイドロール装置1は、外周部にシート材Sが走行される円筒状のガイドロール部材2と、ガイドロール部材2に内挿される支軸3と、支軸3を回転自在に支持する気体軸受4とを有して構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ガイドロール装置1は、図示しないコンプレッサーなどの圧縮気体供給源からチューブ5を介して気体軸受4に圧縮気体が供給されることで、気体軸受4が支軸3を非接触状態に保持するように構成されている。そして、ガイドロール装置1では、例えばシート材Sを矢印方向に搬送する場合には、シート材Sから受ける摩擦力によって、ガイドロール部材2がシート材Sの走行速度と同期して回転することで、シート材Sに張力を与えながらシート材Sを各種装置に搬送するように構成されている。
The
図2は、実施形態に係るガイドロール装置1の要部分解斜視図であり、図1に示すガイドロール装置1の左端部に配設される気体軸受4の分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the
図2に示すように、気体軸受4は、内筒41と、外筒42と、それらの一端面に配設されるフランジ43とを有して構成されている。
As shown in FIG. 2, the gas bearing 4 includes an
内筒41は、筒状の部材であって、その外周面に多孔質材料から成るラジアル軸受面41aと、その一端面、ここではガイドロール部材2側の端面に多孔質材料から成るスラスト軸受面41bが形成されている。また、内筒41には、スラスト軸受面41bが形成されていない端面(以下、非軸受端面41cという)に、ラジアル軸受面41aとスラスト軸受面41bに圧縮気体を供給するための圧縮気体供給孔41dが形成されている。
The
内筒41には、その内周面に環状に第1の弾性体6、ここでは0リング6が内筒41の中央部に1つ備えられている。また、内筒41には、非軸受端面41cに第2の弾性体7、ここではバネ7が非軸受端面41cの円周上にわたって複数備えられている。
The
外筒42は、筒状の部材であって、内筒41に形成されたラジアル軸受面41aと軸受隙間を有して対向するように構成されている。
The
フランジ43は、鍔(つば)状の部材であって、内筒41に形成されたスラスト軸受面41bと軸受隙間を有して対向するように構成されている。
The
以上のように構成される気体軸受4は、一般に内筒41と外筒42とフランジ43が組み立てられた状態で、ガイドロール部材2、詳細にはガイドロール本体21の両端部に内挿される。そして、ガイドロール蓋(ふた)部材22によって蓋をされ、ガイドロール本体21に装着される。
The
ガイドロール蓋部材22は、ガイドロール部材2を構成する輪形の部材であって、内筒41に設けられた圧縮気体供給孔41dに圧縮気体を供給するためのチューブ5(図1参照)を通すための切り欠き状の継孔22aが形成されている。ガイドロール蓋部材22は、非軸受端面41cと隙間を有して対向した状態で、支軸3に固着される。
The guide
図3は、実施形態に係るガイドロール装置1の要部断面図であり、図1に示すガイドロール装置1の左端部に配設される気体軸受4に設けられた首振り機構と緩衝機構を示す断面図である。また、図4は、実施形態に係るガイドロール装置1の自動調心の様子を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the
図3に示すように、実施形態に係るガイドロール装置1の要部である気体軸受4には、首振り機構として、気体軸受4の内周面に、より詳細には内筒41の内周面に環状に第1の弾性体6、ここでは0リング6が内筒41の中央部に備えられている。
As shown in FIG. 3, the
また、緩衝機構として、非軸受端面41cとガイドロール部材2との間に、より詳細には非軸受端面41cとガイドロール蓋部材22との間に隙間が設けられ、この隙間に第2の弾性体7、ここではバネ7が非軸受端面41cに形成された凹(おう)部に差し入れられている。
Further, as the buffer mechanism, a gap is provided between the
以上のように構成されたガイドロール装置1では、図4に示すように、ガイドロール部材2が自重によって撓み、ガイドロール部材2と支軸3との角度が変化する方向に、直角方向からずれた方向に力が加わると、その力によってOリング6とバネ7a,7bが変形し、ラジアル軸受面41aと外筒42の隙間と、スラスト軸受面41bとフランジ43の隙間が平行かつ最適な間隔に保たれる。
In the
詳細に説明すると、例えばガイドロール部材2が下方に撓むと、ガイドロール部材2の左端部と気体軸受4には、矢印に示す方向に力が加わる。このとき、Oリング6は、矢印に示す方向に滑りながら、加わる力によって押しつぶされる。
More specifically, for example, when the
また、このとき、バネ7aは、非軸受端面41cとガイドロール蓋部材22の隙間が広がるため、圧縮力が弱まり伸びる。一方、バネ7bは、非軸受端面41cとガイドロール蓋部材22の隙間が狭まるため、圧縮力が強まり縮む。
At this time, since the gap between the
このように、Oリング6が滑りながら変形し、バネ7a,7bが内筒41の動きを妨げないように伸び縮みする。そして、内筒41は、ガイドロール部材2と支軸3との角度変化に追従して連続的に、首を振るように動く。その結果として、ラジアル軸受面41aと外筒42の隙間は、平行かつ最適な間隔に保たれる。
In this way, the O-
また、バネ7aは伸びながら、バネ7bは縮みながら、内筒41をスラスト軸受面41b側に付勢し続ける。その結果として、スラスト軸受面41bとフランジ43の隙間は、平行かつ最適な間隔に保たれる。
Further, while the
さらに、ガイドロール部材2が撓むと、ガイドロール部材2がスラスト方向中央に引っ張られる。このとき、バネ7は、非軸受端面41cとガイドロール蓋部材22との隙間が広がるため、圧縮力が弱まり伸びる。そして、バネ7は伸びながら、内筒41をスラスト軸受面41b側に付勢し続ける。その結果として、スラスト軸受面41bとフランジ43の隙間は、平行かつ最適な間隔に保たれる。
Further, when the
この発明の実施形態に係るガイドロール装置1では、ガイドロール部材2が撓んでも、ラジアル軸受面41aと外筒42の隙間と、スラスト軸受面41bとフランジ43の隙間が平行かつ最適な間隔に保たれるため、ガイドロール部材2が安定して回転する。
In the
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は前記実施形態には限定されない。例えば、この発明に係る第1の弾性体6はOリングに限られるものではなく、バネでも構わない。さらに、弾性体と同じ役目を果たす球面座でも構わない。また、この発明に係る第2の弾性体7はコイルバネに限られるものではなく、板バネでも構わない。さらに、バネ以外に、ゴムでも構わない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the first
この発明において非軸受端面41cとは、内筒41の端面のうちで、スラスト軸受面41bが形成されていない側の端面をいう。
In the present invention, the
この発明において非軸受端面41cとガイドロール部材2との間とは、非軸受端面41cとガイドロール蓋部材22との間のことをいう。
In this invention, between the
この発明においてガイドロール部材2が撓むとは、ガイドロール部材2のみが撓む場合のほか、ガイドロール部材2と支軸3が共に撓む場合も含む。一般に、ガイドロール部材2と支軸3とでは撓み具合が異なるため、ガイドロール部材2と支軸3との角度が変化することになる。
In this invention, the
1 ガイドロール装置
2 ガイドロール部材
21 ガイドロール本体
22 ガイドロール蓋部材
3 支軸
4 気体軸受
41 内筒
41a ラジアル軸受面
41b スラスト軸受面
41c 非軸受端面
42 外筒
43 フランジ
6 第1の弾性体(Oリング)
7 第2の弾性体(バネ)
DESCRIPTION OF
7 Second elastic body (spring)
Claims (1)
前記ガイドロール部材がその両端部に支軸に対して回転自在な気体軸受を備え、
前記気体軸受の内周面に環状に第1の弾性体が備えられ、
前記気体軸受の非軸受端面と前記ガイドロール蓋部材との間に隙間が設けられ、この隙間に第2の弾性体が備えられていることを特徴とするシート材のガイドロール装置。 A guide roll member having a cylindrical guide roll main body on which a sheet material travels on an outer peripheral portion, a guide roll lid member fixed to a support shaft and disposed in an opening of the guide roll main body, and inserted into the guide roll member In a sheet material guide roll device provided with a supporting shaft,
The guide roll member includes gas bearings that are rotatable with respect to the support shaft at both ends thereof,
A first elastic body is provided annularly on the inner peripheral surface of the gas bearing,
A sheet material guide roll device, wherein a gap is provided between a non-bearing end face of the gas bearing and the guide roll lid member, and a second elastic body is provided in the gap.
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