KR100807457B1 - 굴곡 조절식 롤러 - Google Patents

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다까요시 사노
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도시바 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

롤러는 외부 관형 부재와, 중심 샤프트와, 외부 관형 부재와 중심 샤프트를 연결하고 롤러의 축의 중심 영역에서 외부 관형 부재와 중심 샤프트를 연결하는 연결 부재와, 롤러의 양 단부에서 외부 관형 부재와 중심 샤프트 사이에 배치된 굴곡 조절식 기구와, 외부 관형 기구와 굴곡 조절식 기구를 결합시키는 제1 베어링 구조와, 굴곡 조절식 기구와 중심 샤프트를 결합시키는 제2 베어링 구조와, 굴곡 조절식 기구의 회전을 방지하는 회전 방지 기구를 포함한다. 굴곡 조절식 기구는 롤러의 반경 방향으로 제1 베어링 구조와 제2 베어링 구조 사이의 거리를 개별적으로 조절하는 복수의 스페이서 구조들을 갖는다.
롤러, 외부 관형 부재, 중심 샤프트, 연결 부재, 굴곡 조절식 기구

Description

굴곡 조절식 롤러{BEND ADJUSTABLE ROLLER}
도1은 접촉 롤러로써 본 발명의 굴곡 조절식 롤러를 이용하는 웨브 권취 장치의 전체 구조를 도시하는 측면도.
도2는 일실시예의 굴곡 조절식 롤러를 도시하는 단면도.
도3은 도2에 도시된 굴곡 조절식 롤러의 주요 부품을 도시하는 확대 단면도.
도4는 시점 Ⅳ로부터의 도2의 확대 단면도.
도5는 선 Ⅴ-Ⅴ에서의 도2의 확대 단면도.
도6은 선 Ⅵ-Ⅵ에서의 도2의 확대 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 롤러
20: 외부 관형 부재
30: 중심 샤프트
40: 연결 부재
60, 61, 63: 굴곡 조절식 기구
본 발명은 웨브 권취 장치 또는 필름 시트용 장치에 이용되는 접촉 롤러(가압 롤러) 또는 닙 롤러와 같은 롤러에 대한 것이고, 보다 상세히는 굴곡 조절식 롤러에 대한 것이다.
웨브 재료의 폭의 증가로, 웨브 권취 장치에 이용되는 접촉 롤러의 샤프트는 보다 길게 제조된다. 접촉 롤러는 최근 15 내지 30의 값을 취하는 접촉 롤러의 직경에 대한 샤프트의 길이의 비율을 갖는다. 이는 높은 강성을 갖거나 또는 경량이더라도, 웨브 권취 장치의 권취 샤프트로부터 멀어지는 방향으로 양단부의 베어링 사이에 형성된 호형부에서 접촉 롤러가 굴곡되는 바람직하지 않은 현상을 야기한다. 따라서, 접촉 롤러의 샤프트에서, 닙 압력은 그 단부에서보다 그 중심에서 보다 작다. 이는 저품질의 권취 주름(wrinkle), 권취 놉(knob) 또는 권취 활주(slippage)를 갖는 시트를 형성한다.
일본특허공개 평6-39300호는 접촉 롤러 상에 적용되는 굴곡량의 조절을 가능하게 하는 접촉 롤러를 개시한다. 장치는 한 쌍의 제어 샤프트, 복수의 롤러 베어링(볼 베어링), 각각의 제어 샤프트의 단부 영역의 각각의 베어링 지지부와, 롤러 베어링을 보유하는 가동식 프레임을 갖는다. 롤러 베어링은 각각의 제어 샤프트의 축방향으로 정렬된다. 실린더 장치에 의해 수평 방향으로 가동식 프레임을 밀어내는 것은, 접촉 롤러를 굴곡시키기 위해 각각의 제어 샤프트의 일단부에 굴곡력을 가한다.
그러나, 이는 접촉 롤러 장치가 기계적인 구조 때문에 축방향으로 정렬된 롤러 베어링들 사이의 길이의 제한을 갖기 때문에 큰 힘의 실린더 장치가 요구된다. 따라서, 소정량의 굴곡을 얻기 위해 큰 힘이 요구된다.
이러한 큰 힘은 롤러 베어링의 수명을 단축시키고 롤러의 회전 손실을 증가시킨다.
게다가, 롤러 베어링과 롤러 베어링을 보유하는 가동식 프레임은 굴곡력의 반작용력을 수용한다. 스윙 기구에 의한 권취 슬랙량(winding-slack amount)에 따라 후방으로 접촉 롤러를 시프트하기 위해 시프트 프레임이 제공되는 것이 일반적이기 때문에, 접촉 롤러는 큰 힘을 수용할 수 없다. 그래서, 권취 슬랙 조절 기구와 스윙 기구가 크고 복잡하게 되는 방법을 취한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 권취 슬랙 조절 기구와 스윙 기구를 변경하지 않기 전보다 작은 힘에 의해 소정량의 굴곡을 얻을 수 있는 롤러를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양은 외부 관형 부재, 롤러의 축방향으로 외부 관형 부재를 관통시키는 중심 샤프트, 롤러축의 중심 영역에서 외부 관형 부재와 중심 샤프트 사이에 배치되고, 외부 관형 부재와 중심 샤프트 사이를 연결하는 연결 부재와, 축의 양단부에서 외부 관형 기구와 중심 샤프트 사이에 배치되는 굴곡 조절식 기구와, 외부 관형 부재와 굴곡 조절식 기구를 결합시키는 제1 베어링 구조와, 굴곡 조절식 기구와 중심 샤프트를 결합시키고 롤러의 반경 방향으로 제1 베어링 부재와 정렬되는 제2 베어링 부재와, 굴곡 조절식 기구의 회전을 방지하는 회전 방지 기구를 포함하고, 굴곡 조절식 기구는 롤러의 반경 방향으로 제1 베어링 부재와 제2 베 어링 부재 사이의 거리를 개별적으로 조절하는 복수의 스페이서 구조를 포함하는 롤러를 제공한다.
도1을 참조하면, 접촉 롤러로써 본 발명의 굴곡 조절식 롤러를 이용하는 웨브 권취 장치가 설명된다.
웨브 권취 장치는 와인드업 샤프트(보빈)(101), 홀드 다운 롤러(102), 인장 롤러(103), 와인드업 샤프트(101)에 평행한 접촉 롤러(104)를 포함한다. 와인드업 샤프트(101)는 홀드 다운 롤러(102)와 인장 롤러(103)에 의해 안내된 웨브 재료(W)를 감아올린다. 이러한 감아올림은 웨브 권취 장치(101)에 대해 웨브(W)를 가압하는 접촉 롤러(104)에 의해 닙 압력 하에서 수행된다.
웨브 권취 장치는 또한, 샤프트(105), 스윙 부재(106), 공기압 실린더 장치(107) 및 댐퍼(108)를 더 포함한다. 접촉 롤러(104)는 샤프트(105)의 주위에 피봇식으로 장착된 스윙 부재(106)에 회전식으로 장착된다. 스윙 부재(106)는 접촉 롤러(104)의 웨브 가압 방향에서 공기압 실린더 장치(107)에 의해 바이어스된다. 댐퍼(108)는 진동을 흡수하기 위해 스윙 부재(106)에 장착된다.
접촉 롤러(104), 샤프트(105), 스윙 부재(106), 공기압 실린더 장치(107) 및 댐퍼(108)는 권취 슬랙 조절 기구(도시 안함)의 가동식 플레이트에 제공된다.
본 발명에 따른 굴곡 조절식 롤러는 일 사용예로써 위의 접촉 롤러(104)에 적용된다.
도2 내지 6을 참조하면, 본 발명에 따른 일 실시예의 굴곡 조절식 롤러가 설 명된다.
도2에 도시된 바와 같이, 굴곡 조절식 롤러(롤러)(10)는 외부 관형 부재(20)와 중심 샤프트(30)를 포함한다.
외부 관형 부재(20)는 양 단부 개구를 갖는 원통형이다. 외부 관형 부재(20)는 박형 구조의 탄성 금속 원통형 부재(21)와 탄성 금속 원통형 부재(21)의 전체 외주 표면에 위치된 고무 롤러(22)를 포함한다.
중심 샤프트(30)는 롤러(10)의 축방향으로 외부 관형 부재(20)의 관형 캐비티(23)를 관통한다. 중심 샤프트(30)는 금속 원통형 부재(31), 금속 원통형 부재(31)의 각각의 단부에 고정식으로 연결된 금속 샤프트 부재(32, 33)를 포함한다. 금속 샤프트 부재(32, 33)는 원통형 부재(31)의 개방 단부를 통해 각각 외향으로 연장된다. 샤프트 부재(32, 33)는 스윙 부재(106)(도1)에 배치된 베어링 부재(도시 안함) 또는 볼 베어링에 의해 회전식으로 지지된 샤프트 베어링 부재(35, 36)를 갖는다.
외부 관형 부재(20)와 중심 샤프트(30)는 롤러(10)의 축의 중심 영역에서 연결 부재(40)에 의해 서로 고정식으로 연결되어, 중심 샤프트(30, 30)들은 롤러(10)의 축의 중심 영역에서 동심 패턴으로 배열된다. 따라서, 중심 샤프트(30)의 회전 토크는 외부 관형 부재(20)에 전달된다. 이는 외부 관형 부재(20)와 중심 샤프트(30)가 일체식으로 회전되는 것을 의미한다. 연결 부재(40)는 탄성 금속 원통형 부재(21)의 내주 표면에 고정식으로 장착된 링 부재(41)와, 중심 샤프트(30)의 외주 표면에 고정식으로 장착된 링 부재(42)와, 링 부재(41, 42)를 연결하는 복수의 볼트(43)와, 보유 링(44, 45)(도2 및 6 참조)을 포함한다.
롤러(10)의 각각의 단부에서 외부 관형 부재(20)와 중심 샤프트(30) 사이에는 복수의 외부 롤러 베어링(51)과 복수의 내부 롤러 베어링(55)이 제공된다. 도3은 이러한 실시예에서 일단부(도2의 좌측)에서 롤러(10)의 상세한 구조를 도시한다. 롤러(10)의 타단부는 동일한 구조를 갖기 때문에 우측에서의 롤러의 구조의 설명은 생략될 것이다. 외부 롤러 베어링(51)의 외부 레이스(52)는 장착 링 부재(54)에 의해 외부 관형 부재(20)의 내주 표면[탄성 금속 원통형 부재(21)의 내주 표면]에 고정식으로 장착된다. 내부 롤러 베어링(55)의 내부 레이스(56)는 실시예에서 샤프트 부재(32)의 외주 표면의 축방향으로 외부 롤러 베어링(51)의 위치에 대응하는 위치에 고정식으로 장착된다.
도5에 도시된 바와 같이, 롤러(10)의 좌측에는, 복수의 외부 롤러 베어링(51)의 내부 레이스(53)와 복수의 내부 롤러 베어링(55)의 외부 레이스(57)에 의해 한정된 원통형 내부 공간의 내측에 굴곡 조절식 기구(60, 61, 63)가 제공되고, 이후부터 "좌측 굴곡 조절식 기구"로 지칭된다. 좌측 굴곡 조절식 기구(60, 61, 63)는 등거리로 원주상으로 배열된 복수의 스페이서 구조(60)를 포함한다. 이러한 실시예에서는, 4개의 스페이서 구조가 제공된다. 스페이서 구조(60)는 롤러(10)의 반경 방향으로 외부 롤러 베어링(51)의 내부 레이스(53)와 내부 롤러 베어링(55)의 외부 레이스(57) 사이의 거리를 개별적으로 조절한다.
좌측 굴곡 조절식 기구(60, 61, 63)는 외부 링 부재(61), 내부 링 부재(63) 및 복수의 스페이서 구조(60)를 포함한다. 각각의 스페이서 구조(60)는 코터 블 록(65)과 조절 나사(71)를 포함한다. 도3에 도시된 바와 같이, 코터 블록(65)은 링 부재(61, 63) 사이에 배치된다. 외부 링 부재(61)는 보유 링(62)과 내부 레이스(53)를 적층하도록 외부 롤러 베어링(51)의 내부 레이스(53)에 고정된다. 내부 링 부재(63)는 보유 링(64)과 외부 레이스(57)를 적층하도록 내부 롤러 베어링(55)의 외부 레이스(57)에 고정된다. 도5에 도시된 바와 같이, 코터 블록(65)은 동일 거리로 원주방향으로 정렬된다. 한 쌍의 좌측 및 우측 블록뿐만 아니라 상부 및 하부 블록도 서로 함께 작동한다.
각각의 코터 블록(65)은 외부 테이퍼 표면(경사 표면)(66)과 내부 테이퍼 표면(경사 표면)(67)을 갖는다. 외부 테이퍼 표면(66)은 외부 링 부재(61)의 내주 표면에 형성된 테이퍼 표면(경사 표면)(68)에 접촉한다. 내부 테이퍼 표면(67)은 내부 링 부재(63)의 외주 표면에 형성된 테이퍼 표면(경사 표면)(69)에 접촉한다.
그 단부(축방향으로 외부 단부)에는 외부 링 부재(61)와 내부 링 부재(63)가 접촉하는 링 보유 부재(70)가 제공된다. 링 보유 부재(70)는 조절 나사(71)의 볼트 헤드 부재(72)와 결합된다. 조절 나사(71)는 코터 블록(65)에 형성된 나사 구멍(73)에 나사 결합되도록 롤러(10)의 축방향으로 링 보유 부재(70)를 관통한다. 링 보유 부재(70)에는, 조절 나사(71)의 볼트 비드(72)의 회전을 방지하도록 볼트 홀더(74)가 장착된다.
링 보유 부재(70)는 이에 고정식으로 장착된 회전 멈춤 핀(75)을 갖는다. 회전 멈춤 핀(75)은 외부 관형 부재(20)의 개방 단부로부터 외향으로 연장한다. 회전 멈춤 핀(75)은 고정측 부재(81)[롤러(10)의 외측 영역]에 고정된 회전 방지 구조(80)와 결합된다. 이러한 결합은 고정측 부재(81)에 대해 링 보유 부재(70)의 회전을 방지한다.
전술한 기구는 종동 부재, 외부 링 부재(61), 내부 링 부재(63), 보유 링(62, 64), 코터 블록(65), 링 보유 부재(70), 조절 볼트(71) 및 볼트 홀더(74)의 회전을 방지한다. 동시에, 외부 관형 부재(20)와 전술한 스톱 부재들과 결합된 중심 샤프트(30)의 회전은 외부 롤러 베어링(51)과 내부 롤러 베어링(55)에 의해 가능하다.
코터 블록(65)은 조절 나사(71)의 나사량에 따라 롤러(10)의 축방향(도3에서 수평 방향)으로 외부 링 부재(61)와 내부 링 부재(63) 사이에서 이동한다. 이동은 롤러(10)의 반경 방향으로 외부 롤러 베어링(51)의 내부 레이스(53)와 내부 롤러 베어링(55)의 외부 레이스(57) 사이의 거리를 조절하고, 이는 테이퍼 가공된 표면(66 및 68, 67 및 69)들 사이의 결합에 의해 가능하다.
상세히는, 전술한 굴곡 조절식 기구는 도5의 상부 및 하부 블록(65, 65)과 같은 대향된 한 쌍의 코터 블록들에 의해 수행된다. 상부 조절 나사(71)의 나사 결합은 상부 반경 거리를 증가시키도록 좌측으로(축의 중심으로부터 멀리) 상부 블록(65)을 이동시킨다. 하부 조절 나사(71)의 나사 결합 해제는 하부 반경 거리를 감소시키도록 우측으로(축의 중심에 근접하여) 하부 블록(65)을 이동시킨다. 도5에서 한 쌍의 좌측 및 우측 블록(65, 65) 내로의 삽입과, 우측 반경 거리의 증가와, 좌측 반경 거리의 감소는 외부 관형 부재(20)의 외주가 중심 샤프트(30)로부터 우측으로 이동되는 것이 가능하게 한다. 이는 롤러(10)의 굴곡을 부여한다.
롤러(10)의 양단부에서, 굴곡량 조절은 개별적으로 수행된다. 굴곡은 축의 중심과 단부 사이, 즉 스페이서 구조(60)와, 외부 관형 부재(20)와 중심 샤프트(30)를 연결하는 연결 부재(40) 사이에서의 굴곡 폭 내에서 주어진다. 굴곡량은 중심 샤프트(30)로부터 외부 관형 부재(20)의 이동량에 대응한다. 따라서, 고정밀도의 굴곡량의 미세 조정은 조절 나사 방법에서 나사 조임량을 조절함으로써 가능하다.
소정의 굴곡량의 획득은 롤러(10)의 굴곡이 축의 중심과 에지 사이의 굴곡 폭 내에서 수행됨에 따라 종래 기술보다 적은 힘을 요구한다.
이는 굴곡에 의해 외부 롤러 베어링(51)과 내부 롤러 베어링(55)의 수명과 회전 손실을 개선시킨다. 굴곡의 반작용력이 외부 롤러 베어링(51)과 내부 롤러 베어링(55)에 의해 롤러 내에서 보유되기 때문에, 스윙 기구와 권취 슬랙 조절 기구에 변경이 요구되지 않는다.
회전 방지 구조(80)는 회전 방향으로 링 보유 부재(70)의 회전 멈춤 핀(75)의 위치를 변경 가능하기 때문에, 중심 샤프트(30)로부터의 외부 관형 부재(20)의 외주의 이동 방향이 변경 및 조절 가능하다는 것에 주의한다.
각각의 스페이서 구조(60)는 코터 블록 형식에 제한되지 않는다. 편심 캠 형식, 유압 형식 또는 열팽창 형식을 이용하는 것이 가능하다. 또한 스페이서 구조(60)에 원격 제어된 전원을 제공함으로써 대응 보빈의 웨브 권취 반경 또는 웨브 두께에 따라 굴곡량 또는 굴곡 방향을 자동적으로 제어하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 롤러는 웨브 권취 장치에 이용되는 접촉 롤러에 적용되는 것 에 제한되지 않는다. 또한 시트 필름이 회전 롤러를 통과할 때 롤러에 대해 시트 필름을 가압하는 닙 롤러에 대한 롤러에 적용하는 것도 가능하다.
본 출원은 본원에서 전체 내용이 참조로 합체된 2005년 10월 20일자로 출원된 일본 특허 출원 제2005-305632호에 기초한다.
본 발명은 본 발명의 소정의 실시예를 참조하여 상술하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 제한되지 않고, 교시의 견지에서 해당 기술 분야의 종사자들에 의해 변경이 이루어질 수 있다. 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위를 참조하여 한정된다.
상기와 같이 구성함으로써, 권취 슬랙 조절 기구와 스윙 기구를 변경하지 않기 전보다 작은 힘에 의해 소정량의 굴곡을 얻을 수 있는 롤러를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 롤러(10)이며,
    외부 관형 부재(20)와,
    상기 롤러의 축방향으로 상기 외부 관형 부재를 관통하는 중심 샤프트(30)와,
    상기 롤러의 축의 중심 영역에서 상기 외부 관형 부재와 상기 중심 샤프트 사이에 배치되고, 외부 관형 부재와 중심 샤프트를 연결하는 연결 부재(40)와,
    상기 축의 양단부에서 외부 관형 부재와 중심 샤프트 사이에 배치되는 굴곡 조절식 기구(60, 61, 63)와,
    상기 외부 관형 부재와 굴곡 조절식 기구를 결합시키는 제1 베어링 구조(51, 52, 53)와,
    상기 굴곡 조절식 기구와 중심 샤프트를 결합시키고, 상기 롤러의 반경 방향으로 상기 제1 베어링 구조와 정렬된 제2 베어링 구조(55, 56, 57)와,
    상기 굴곡 조절식 기구의 회전을 방지하는 회전 방지 기구(75, 80, 81)를 포함하고,
    상기 굴곡 조절식 기구는 롤러의 반경 방향으로 상기 제1 베어링 구조와 제2 베어링 구조 사이의 거리를 개별적으로 조절하는 복수의 스페이서 구조(60)를 포함하는 롤러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 베어링 구조는 제1 외부 레이스(52), 제1 내부 레이스(53) 및 제1 롤러 베어링(51)을 포함하고,
    상기 제2 베어링 구조는 제2 외부 레이스(57), 제2 내부 레이스(56) 및 제2 롤러 베어링(55)을 포함하고,
    상기 굴곡 조절식 기구는 또한 외부 링 부재(61)와 내부 링 부재(63)를 더 포함하고,
    상기 제1 외부 레이스는 외부 관형 부재에 고정식으로 장착되고, 제1 내부 레이스는 외부 링 부재에 고정식으로 장착되고, 제2 외부 레이스는 내부 링 부재에 고정식으로 장착되고, 제2 내부 레이스는 중심 샤프트에 고정식으로 장착되는 롤러.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각각의 스페이서 구조는 코터 블록(65)과, 상기 코터 블록에 나사 결합되는 조절 나사(71)를 포함하고,
    상기 코터 블록은 상기 롤러의 반경 방향으로 제1 베어링 구조와 제2 베어링 구조 사이의 거리를 조절하도록 조절 나사의 나사 결합량에 따라 롤러의 축방향으로 이동되는 롤러.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전 방지 기구는 굴곡 조절식 기구와 결합된 링 보유 부재(70)와, 롤러의 외부 영역에 대해 링 보유 부재를 고정식으로 지지하는 회전 멈춤 핀(75)을 포함하는 롤러.
KR1020060101605A 2005-10-20 2006-10-19 굴곡 조절식 롤러 KR100807457B1 (ko)

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