JPS6234026A - トルク検出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、トルク検出機構に関するものである。

従来例の構成とその問題点 たとえば、紙などの連続ウェブを複数条に細断し、これ
を巻取ロールに巻き取るようにしたスリッタが一般に使
用されている。普通、スリッタは巻取軸および巻取アー
ムを有し、巻取軸は巻取アームの先端に支持され、駆動
軸、伝動軸などの回転駆動系に伝動連結されている。し
たがって、巻取ロールを巻取軸に取り付けると、巻取ロ
ールと巻取軸を一体的に回転させ、連続ウェブを巻取ロ
ールに巻き取ることができる。

ところで、この種のスリッタにとって、最も重要である
のは、連続ウェブの張力である。連続ウェブを的確に巻
き取るには、連続ウェブに所定の張力を加え、張力が変
動しないようにする必要がある。さらに、場合によって
は、巻取ロールの巻径に応じて連続ウェブの張力を増加
または減少させる必要がある。

これを達成するには、巻取軸のトルクとして、その駆動
系のトルクを検出する。そして、フィードバック制御機
構によってこれをフィードバック制御すればよい。周知
のように、巻取軸のトルクを増加または減少させると、
それに応じて連続ウェブの張力も増加または減少する。

したがって、巻取軸のトルクをフィードバック制御する
と、連続ウェブの張力を任意に調節することができる。

しかしながら、従来は巻取軸のトルクを検出する機構に
問題があった。これまで、いくつかのトルク検出機構が
開発されているが、いずれも構成が複雑であり、これを
コンパクトにすることができなかった。このため、巻取
軸から離れた位置でその駆動系のトルクを検出すること
はできても、トルク検出機構を巻取軸に近い位置に組み
込むことはできず、巻取軸に近い位置でその駆動系のト
ルクを検出することはできない。したがって、巻取軸の
トルクを正確に検出することができず、連続ウェブの張
力を正確に調節することができなかった。したがって、
巻取軸に近い位置に組み込むことができるトルク検出機
構の開発が要望されていた。巻取軸に近い位置に組み込
むには、簡単な構成でトルクを正確に検出することがで
きるようにする必要がある。

発明の目的 したがって、この発明は、簡単な構成でトルクを正確に
検出することを目的としてなされたものである。

発明の構成 この発明は、回転可能に支持した筒状の外軸内に内軸を
挿入し、外軸と内軸を同心二重軸状に配置する。そして
、外軸の内周面と内軸の外周面間にころがりベアリング
を設け、外軸に対し内軸を軸方向に変位可能に案内する
。さらに、内軸からその径方向にのびる固定ピンに筒状
のローラを嵌合し、ローラの内周面とピンの外周面間に
ころがりベアリングを設け、ローラをピンのまわりに回
転可能に案内する。そして、このローラを外軸に形成し
た実質上軸方向にのびる軸方向溝内に挿入する。また、
内軸をヘリカルギヤを介して他の回転軸に伝動連結し、
内軸の一端側に荷重検出器を設け、荷重検出器が内軸の
スラストを受けるよう構成する。そして、ローラと軸方
向溝によって外軸と内軸を一体的に回転させると同時に
、ヘリカルギヤによって内軸のトルクをスラストに変換
し、荷重検出器によって内軸のトルクを検出するように
したことを特徴とするものである。

実施例の説明 以下、この発明の実施例を図面について説明する。

図において、この機構はスリッタの巻取ロールおよび巻
取軸を回転駆動するためのもめである。

巻取軸は巻取アーム（１）の先端に支持されている。

この機構は筒状の外軸（２）を有し、巻取軸に近い位置
に組み込まれ、外軸（２）は巻取アーム（１）のころが
りベアリング（３）に支持され、回転可能に、かつ軸方
向に変位しないよう案内されている。さらに、内軸（４
）が外軸（２）内に挿入され、外軸（２）と内軸（４）
は同心二重軸状に配置されている。

そして、外軸（２）の内周面と内軸（４）の外周面間に
ころがりヘアリング（５）が設けられ、外軸（２）に対
し内軸（４）か軸方向に変位可能に案内されている。ベ
アリング（５）は多数のボール（６）を有し、ボール（
６）はスリーブ（７）の丸孔内に収容され、外軸（２）
の内周面と内軸（４）の外周面間に配置されている。

また、外ｄＪｉ（２）および内軸（４）はモータの駆動
軸および巻取アーム（１）の巻取軸と平行に配置されて
いる。そして、外軸（２）にタイミングプーリ（８）が
形成され、プーリ（８）にタイミングベルトがかけ合わ
され、タイミングベルトによって駆動軸が外軸（２）に
伝動連結されている。さらに、内軸（４）にヘリカルギ
ヤ（９）が固定され、他の伝動軸にヘリカルギヤ（９′
）が固定され、内軸（４）はヘリカルギヤ（９）、（９
′）を介して伝動軸および巻取軸に伝動連結されている
。なお、ヘリカルギヤ〈９′〉が固定されているのは、
伝動軸ではなく、巻取軸自体であってもよい。

さらに、この機構は筒状のローラ（１０）を有し、ロー
ラ（ｌＯ）は内軸（４）の固定ピン（１１〉に嵌合され
ている。ピン（１１）は内軸（４）からその径方向にの
び、内軸（４）の座ぐり（１２）および透孔（１３）に
挿入され、ローラ（１０）は内軸（１１）の座ぐり（１
２）内に収容されている。そして、ピン（１１）にナツ
ト（１４）がねじ合わされ、ナツト（１４）によってピ
ン（１１）および内軸（４）が固定されている。また、
ローラ（１０）の内周面とピン（１１）の外周面間にこ
ろがりベアリング（１５）が設けられ、ローラ（ｌＯ）
はピン（１１）のまわりに回転可能に案内されている。

ベアリング（１５）は複数のニードル（１６）からなる
ニードル式のもので、ニードル（１６）はローラ（１０
）の内周面とピン（１１）の外周面間に配置されている
。

一方、外軸（２）は軸方向にのびる軸方向溝（１７）を
有し、軸方向溝（１７）は外軸（２）の周壁に形成され
ている。そして、内軸（４）のローラ（１０）がこの軸
方向溝（１７）内に挿入されている。また、第２図に示
すように、軸方向溝（１７）は一対の壁面（１８）をも
ち、壁面（１８）は互いに平行に形成され、その幅（Ｗ
）はローラ（ｌＯ）の直径（Ｄ）よりもわずかに太きく
設定されている。

さらに、内軸（４）の一端側に荷重検出器（１９）が設
けられている。荷重検出器（１９）はストレンゲージ式
ロードセルからなり、球面状の検出端（２０）を有する
。検出端（２０）は内軸（４）の検出ロッド（２１）と
点接触し、ロッド（２１）は内軸（４）の内孔内に収容
されている。そして、内軸（４）の内周面とロッド（２
１）の外周面間にころがりベアリング（２２）が設けら
れ、ロッド（２１）に対し内軸（４）が回転可能に案内
され、内軸（４）に対しロッド（２１）が軸方向に変位
しないよう保持されている。さらに、ロッド（２１）の
平行溝（２３）にプレート（２４）が挿入され、ロッド
（２１）は回転しないよう拘束されている。また、荷重
検出器（１９）およびプレート（２４）は巻取アーム（
１）に固定され、支持されている。したがって、後述す
るように、内軸（４）のスラストがロッド（２１）およ
び荷重検出器（１９）に伝達され、荷重検出器（１９）
は内軸（４）のスラストを受ける。

前記のように構成された機構において、モータの駆動軸
を回転駆動すると、タイミングベルトおよびプーリ（８
）によって駆動トルクが外軸（２）に伝達される。そし
て、巻取アーム（１）のころがりベアリング（３）によ
って外軸（２）が案内され、外軸（２）はその軸芯のま
わりを回転する。さらに、軸方向溝（１７）の壁面（１
８）がローラ（１０）に接触し、外軸（２）のトルクが
内軸（４）に伝達され、外軸（２）および内軸（４）が
一体間に回転する。そして、ヘリカルギヤ（９）、（９
’）によってそのトルクが伝動軸および巻取軸に伝達さ
れ、巻取ロールおよび巻取軸が一体的に回転する。した
がって、連続ウェブを巻取ロールに巻き取ることができ
る。

また、これと同時に、ヘリカルギヤ＜９＞、（９’）に
よって内軸（４）のトルクがスラストに変換され、内軸
（４）にスラストが生じる。さらに、ころがりベアリン
グ（５）によって内軸（４）が案内され、内軸（４）は
軸方向に変位することができる。したがって、内軸（４
）のスラストが検出ロッド（２１）および荷重検出器（
１９）に伝達され、荷重検出器（１９）は内軸（４）の
スラストを受け、これを検出する。したがって、荷重検
出器（１９）によって内軸（４）のトルクを検出するこ
とができる。

したがって、荷重検出器（１９）によって巻取軸のトル
クを検出することができるものである。したがって、フ
ィードバック制御機構によってそのトルクをフィードバ
ック制御すると、連続ウェブの張力を任意に調節するこ
とができる。したがって、連続ウェブを的確に巻き取る
ことができる。

また、ローラ（１０）と軸方向溝（１７）によって外軸
（２）のトルクが内軸（４）に伝達されるとき、軸方向
溝（１７）の一対の壁面（１８）のうち、一方の壁面〈
１８）がローラ（１０）に押し付けられ、他方の壁面（
１８）はローラ（１０）から離れる。そして、ころがり
ベアリング（１５）によってローラ（１０）が案内され
、ローラ（１０）は一方の壁面に沿って転動することが
できる。したがって、内軸（４）が軸方向に変位すると
き、軸方向溝（１７）、ローラ（１０）およびピン（１
１）間に生じるのはころがり摩擦だけである。さらに、
ころがりベアリング（５）によって内軸（４）が案内さ
れ、外軸（２）の内周面と内軸（４）の外周面間に生じ
るのもころがり摩擦だけである。したがって、内軸（４
）のトルクがスラストに円滑に変換され、内軸（４）の
スラストはトルクに正確に対応する。

また、内軸（４〉、検出ロット（２１）および荷重検出
器（１９）間については、プレート（２４）によってロ
ッド（２１〉が回転しないよう拘束される。したがって
、外軸（２）および内軸（４）が回転しても、検出ロッ
ド（２１）は回転せず、荷重検出器（１９）はその回転
の影響を受けない。したがって、外軸〈２）および内軸
（４）のトルクを正確に検出することかできる。

さらに、この機構は外軸（２）、内軸（４）および荷重
検出器（１９）を組み合わせるだけてよく、構成が簡単
である。したがって、全体をコンパクトにすることがで
きる。したがって、これを巻取軸に近い位置に組み込み
、巻取軸に近い位置で内軸（４）のトルクを検出するこ
とができる。この結果、巻取軸のトルクを正確に検出す
ることができ、連続ウェブの張力を正確に調節すること
ができる。

なお、この実施例では、内軸（４）をヘリカルギヤ（９
）、＜９’）を介して巻取軸に伝動連結したものについ
て説明したが、必ずしもその必要はない。

反対に、内軸（４）をヘリカルギヤ（９）、（９’）を
介してモータの駆動軸に伝動連結し、外軸（２）をタイ
ミングプーリ（８）を介して伝動軸および巻取軸′に伝
動連結してもよい。この場合も、ヘリカルギヤ（９）、
（９’）によって内軸（４）のトルクをスラストに変換
することができ、同様の作用効果を得ることができる。

要するに、外軸（２）に対し内軸（４）を軸方向に変位
可能に案内し、内軸（４）をヘリカルギヤ（９）、（９
’）を介して他の回転軸に伝動連結すればよいものであ
る。

また、前記実施例のボール式ころがりベアリング（５）
に代えて、第４図および第５図の循環式ころがりベアリ
ング（５′）を使用してもよい。このころがりベアリン
グ（５′）も多数のボール（６′）を有し、ボール（６
′）は本体（７′）の軌道溝に沿って転動し、循環する
。これによって内軸（４）を軸方向に変位可能に案内す
ることができる。前記実施例のニードル式ころがりベア
リング（１５）に代えて、ボ゛−ル式または循環式ころ
がりベアリングを使用してもよい。

さらに、外軸（２）の軸方向溝（１７）については、必
ずしもこれを外軸（２）の周壁に形成する必要はない。

たとえば、第６図、第７図および第８図に示すように、
外軸（２）の端面に一対の分割スリーブ（２５）を固定
する。そして、内軸（４）のローラ（ｌＯ′）を各スリ
ーブ（２５）に形成した実質上軸方向にのびる軸方向溝
（１７’）に挿入してもよい。この場合も、ローラ（１
０’）と軸方向溝（１７’）によって外軸〈２）と内軸
（４）を一体間に回転させることかでき、ヘリカルギヤ
（９）、（９’）によって内軸（４）のトルクをスラス
トに変換することができる。

また、スリッタだけではなく、この発明はその他の機械
の回転駆動系のトルクを検出することもできる。回転駆
動系のトルクを検出する必要があるものであれば、あら
ゆる機械に適用することができる。

発明の詳細 な説明したように、この発明は、簡単な構成でトルクを
正確に検出することができる。したがって、たとえば、
連続ウェブを巻取ロールに巻き取るスリッタにおいて、
トルク検出機構全体をコンパクトにすることができ、こ
れを巻取軸に近い位置に組み込むことができる。この結
果、巻取軸のトルクを正確に検出し、連続ウェブの張力
を正確に調節することができ、所期の目的を達成するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図の外軸の軸方向溝と内軸のローラの関係を示す平
面図、第３図は第２図の■−■線断面図、第４図は第１
図とは異なるころがりヘアリングを示す縦断面図、第５
図は第４図のころがりベアリングの横断面図、第６図は
この発明の他の実施例を示す縦断面図、第７図は第６図
の外軸および内軸の端面図、第８図は第６図の外軸の軸
方向溝と内軸のローラの関係を示す平面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転可能に支持した筒状の外軸内に内軸を挿入し、前記
   外軸と内軸を同心二重軸状に配置するとともに、前記外
   軸の内周面と前記内軸の外周面間にころがりベアリング
   を設け、前記外軸に対し前記内軸を軸方向に変位可能に
   案内し、さらに前記内軸からその径方向にのびる固定ピ
   ンに筒状のローラを嵌合し、前記ローラの内周面と前記
   ピンの外周面間にころがりベアリングを設け、前記ロー
   ラを前記ピンのまわりに回転可能に案内するとともに、
   前記ローラを前記外軸に形成した実質上軸方向にのびる
   軸方向溝内に挿入し、さらに前記内軸をヘリカルギヤを
   介して他の回転軸に伝動連結し、前記内軸の一端側に荷
   重検出器を設け、前記荷重検出器が前記内軸のスラスト
   を受けるよう構成し、前記ローラと軸方向溝によって前
   記外軸と内軸を一体的に回転させると同時に、前記ヘリ
   カルギヤによって前記内軸のトルクをスラストに変換し
   、前記荷重検出器によって前記内軸のトルクを検出する
   ようにしたことを特徴とするトルク検出機構。