JPH09156808A - 圧接ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧接ローラまたはガイドローラの撓み量に起因
する、不均一ニップを解消し、振動吸収性、小径化を満
足しながら、さらに高速性能に優れた圧接ローラを提供
する。 【解決手段】ローラシェルに同芯状に軸を挿通し、該軸
と前記ローラシェルとの間に、長手方向に一定の間隔を
隔てて球面軸受けを装着した圧接ローラにおいて、前記
ローラシェルと軸を炭素繊維強化樹脂または炭素繊維強
化金属から構成したことを特徴とする圧接ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行するシート状
物を巻取る際の巻取ローラまたはシート状物を案内する
際のガイドローラにシート状物を介して圧接する圧接ロ
ーラに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、フィルムなどのシート状物をロ
ール状に巻上げるためには、圧接ローラが幅方向のすべ
ての範囲にわたって巻取ローラ上のシート状物に密着す
るとともに、均一なニップ力で圧接することが有効であ
ることは、よく知られている。さらに、圧接ローラに
は、通常以下に述べるような三つの技術的課題が要求さ
れている。

【０００３】まず、第一には、圧接ローラは幅方向の全
ての範囲にわたって巻取ローラに密着するとともに、均
一なニップ力で圧接することである。すなわち、圧接ロ
ーラの幅方向のいずれかの場所で均一ニップがなされて
いないと、シート状物の層間にかみ込まれる空気量に斑
が生じ、種々の巻取欠点につながるからである。

【０００４】第二には、圧接ローラの外径は極力小径化
することである。巻き込まれたシート状物の層間に巻き
込まれる巻き込み空気量は、圧接ローラの外径に比例し
て増加するからである。しかし、小径化によって圧接ロ
ーラ自身の剛性も低下するので、従来のように軸のジャ
ーナル部を巻き取りローラ方向に押圧すると圧接ローラ
の中央部近傍が押圧方向とは反対方向に撓み、ますます
中央部近傍の面圧が低下するという矛盾が新たに生じ
る。

【０００５】第三には、圧接ローラは、極力巻取ローラ
からの振動を吸収し得ることである。もし、振動が吸収
できないと断続的に巻取り中のシート状物と圧接ローラ
との間に生じる隙間から空気が巻込まれ、巻き取り欠点
につながるからである。

【０００６】すなわち、上述した均一ニップ、小径
化、振動吸収の三点が、圧接ローラに要求される技術
的課題である。

【０００７】このような技術的課題の改善を目的とした
従来の圧接ローラとしては、例えば特公平６−４５４１
０号公報の圧接ローラの提案が知られている。

【０００８】図４は、この特許に示される従来の圧接ロ
ーラを用いたシート状物巻取装置の一例を示す概略縦断
面図である。

【０００９】図４に示すように、この圧接ローラ１はロ
ーラシェル３に同芯状に軸２を挿通し、軸２とローラシ
ェル３との間に、長手方向に一定の間隔Ｃを隔てて二箇
所の球面軸受け４ａ，４ｂを嵌着することによって、軸
２中央部の撓みを、ローラシェル３の撓みと分離させ、
そのローラシェル３全体を巻取ロール７の撓みに沿わせ
ることで均一ニップを可能にしたものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般的な材
料である炭素鋼などで上記圧接ローラを製作すると、球
面軸受け４ａ，４ｂの半径方向に占める割合が比較的大
きいため、ローラシェル３の外径Ｄを一定とした場合
は、軸２の軸径ｄを細くさせざるを得なく、そのため危
険速度が低下し、高速度生産設備には対応できなくなる
という問題があった。逆に、軸強度を確保するとさらな
る小径化は望めない。

【００１１】本発明の目的は、圧接ローラまたはガイド
ローラの撓み量に起因する、不均一ニップを解消し、振
動吸収性、小径化を満足しながら、さらに高速性能に優
れた圧接ローラを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の圧接ローラは、ローラシェルに同芯状に軸を挿通
し、該軸と前記ローラシェルとの間に、長手方向に一定
の間隔を隔てて球面軸受けを装着した圧接ローラにおい
て、前記ローラシェルと軸を炭素繊維強化樹脂および／
または炭素繊維強化金属から構成したことを特徴とする
ものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す一実施
例に基づきさらに詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の圧接ローラを用いたシー
ト状物巻取装置の一例を示す概略縦断面図である。

【００１５】また、図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図で
ある。

【００１６】さらに、図３は、図１の巻取装置に使用さ
れている圧接ローラの概略縦断面図である。

【００１７】本発明の圧接ローラ１は、両端部にジャー
ナル部を有する軸２と、軸２の中央部近傍に一定間隔Ｃ
を隔てて固定された球面軸受４ａ，４ｂと、外層がゴム
などの弾性体からなる被覆材５で被覆されたローラシェ
ル３と、軸２のジャーナル部に設けられた押圧手段であ
る一対の流体シリンダ６ａ，６ｂからなる。そして、圧
接ローラ１下部の７は、そのジャーナル部が一対の軸受
で支持され、凹状に撓んでいる巻取ローラであり、Ｆは
この巻取ローラ７において図示しない巻取手段で巻き取
られている合成樹脂製フィルムである。

【００１８】球面軸受４ａ，４ｂは、被覆材５で被覆さ
れたローラシェル３の筒状回転体を軸２に対して回転自
在に支持するものであって、かつ押圧手段である一対の
流体シリンダ６ａ，６ｂによる押圧力が筒状回転体に作
用して撓んだ場合でも、その自由な撓みを妨げることの
ない軸受である。したがって、押圧手段によって圧接ロ
ーラ１の軸２の両端部に荷重が加えられると、荷重は軸
２上の二箇所に装着された球面軸受４ａ，４ｂを介して
筒状回転体を押圧する。これにより、筒状回転体にシー
ト層を介して接している巻取りローラ７も筒状回転体か
らの荷重を受けて押圧方向に撓むが、この際、圧接ロー
ラの球面軸受４ａ，４ｂが軸２の長手方向断面内で回転
して筒状回転体が押圧方向に撓むのを許容するので、筒
状回転体は、巻取りローラ７に追随して一様に湾曲し、
筒状回転体と巻取りローラ７との撓み曲線が一致し、両
ローラは合成樹脂製フィルムシート層を介して幅方向の
全域に渡り均一にニップされる。

【００１９】上記のように構成されたこの発明の圧接ロ
ーラ１において、軸２およびローラシェル３の材質は、
炭素鋼、機械構造用圧延鋼材などの一般的な構造材がい
ずれも使用可能であるが、上述した問題を解決するため
には、炭素繊維強化樹脂、または炭素繊維強化金属を使
用することは必要条件となる。

【００２０】特に、ローラシェル３を、炭素繊維強化エ
ポキシ樹脂、軸２を炭素繊維強化アルミニウムとするこ
とが好ましい。

【００２１】軸２の軸径ｄは特に限定はないが、本発明
では、軸２自体が巻取ローラからの振動を吸収する機能
を負うので危険速度を回避可能な範囲で細い方が好まし
い。また、本発明の圧接ローラ１は、使用領域の振動数
が固有振動数よりも低くなるように設計されている。そ
こで、圧接ローラ自体の固有振動数に対しては、ローラ
シェル３に比して長尺である軸２の影響が支配的である
ので、この発明の軸２は、圧接ローラ１の使用領域の振
動数が圧接ローラの固有振動数よりも低くなるような設
計をするのが好ましい。このようにすることにより、本
発明の圧接ローラ１は、その弾性変形領域における軸２
自体の撓みによって、たとえ巻取ローラ７あるいはロー
ラシェル３自身の偏芯、変形、アンバランスなどによる
振動が発生してもその振動を容易に吸収し得る。

【００２２】したがって、炭素繊維強化アルミニウムの
軸２は固有振動数一定ならば小径化が可能となる。

【００２３】また、ローラシェル３の外層は、ゴムなど
の弾性体５で被覆することが好ましいが、本発明におい
ては、上述したように軸自体が巻取ローラからの振動を
吸収するので必ずしも必要ではない。外径Ｄは、圧接ロ
ーラの全体の固有振動数の範囲内で、より可能な限り小
さな値を取るのが、小径化する意味から好ましい。

【００２４】本発明において、軸２およびローラシェル
３に炭素繊維強化樹脂や炭素繊維強化金属を使用した場
合に、圧接ローラの固有振動数を上げ、高速回転性能を
向上する理由は次の通りである。

【００２５】ローラなどの回転体の剛性、換言すれば固
有振動数は、同寸法、同形状で比較した場合、その材料
がもつ引張弾性率の値をその材料の比重で除した値、す
なわち非弾性率（＝引張弾性率／比重）は、その値が高
いほど、高速回転性能が高くなるが、表１に示すよう
に、スチールやアルミニウムに比べ、繊維強化材料は、
その材料が持つ引張弾性率の値が数倍高く、この材料を
用いて構成した圧接ローラは、高い固有振動数となって
高速化に適応可能となる。かつ比重の値が小さいので圧
接ローラが軽量化され、ハンドリングが容易となる。

【００２６】

【表１】 本発明の構成からなる圧接ローラ全体を梁としてモデル
化する場合、両端を押圧手段６ａ，６ｂによって支持さ
れた梁（軸２）にローラシェル３という質量が、球面軸
受４ａ，４ｂを介して支承されているといえる。従っ
て、質量体を支持する梁は非弾性率の高い材料の中で
も、特に引張弾性率の高い材料の方が荷重という外力に
対して撓みが小さくなり、高い固有振動数が得られる。
すなわち、軸２に用いる材料として、炭素繊維強化アル
ミニウムが好ましい。

【００２７】逆に、質量体であるローラシェル３は非弾
性率の高い材料の中でも特に比重の小さい材料の方が梁
（軸２）に対する負荷が軽減され、圧接ローラ全体とし
ての系の固有振動数が高くなる。すなわちローラシェル
３に用いる材料としては炭素繊維強化エポキシ樹脂がよ
り好ましい。

【００２８】また、圧接ローラに比重の小さい繊維強化
材料が用いられて軽量化されたことにより、巻取ローラ
７からの振動に対する追従性、回転追従性も大幅に向上
する。

【００２９】この発明は、圧接ローラにおいて、軸およ
びローラシェルに炭素繊維強化材料を用いることにより
振動吸収性、均一ニップ性を維持しつつ軸の剛性が、小
径化に作用し、比重の小さいローラシェルは、軸への負
荷を減らし、全体の固有振動数をアップさせ、高速性能
に作用する。さらに、軽量化によりハンドリング性に作
用する。

【００３０】上述した本発明は、シート状物として合成
樹脂製フィルムの巻取装置を例にとって説明したが、こ
れに限定されるものではなく、たとえば、布、紙、薄板
状の金属などのシート状物の搬送工程におけるニップロ
ーラ、または巻取部における圧接ローラなどにも適用で
きる。

【００３１】

【実施例】 実施例１、比較例１，２ 図１および図２に示す装置において、本発明の軸２、ロ
ーラシェル３に炭素繊維強化材料を用いた場合を、実施
例１とし、用いない場合を比較例１，２として、その実
施条件およびその結果を表２に示した。

【００３２】ここで、均一ニップ性の良否については、
巻取ローラでの合成樹脂フィルムＦの幅方向の巻硬度斑
の大小として現れ、圧接ローラの小径化については巻き
硬度の大小として現れ、振動吸収性については巻き硬度
の大小と巻き姿の良否として現れるのでこれらの項目を
それぞれの結果の判定対象とした。

【００３３】なお、合成樹脂フィルムＦは、厚さ１０μ
ｍのポリエステルフィルムを使用し、幅方向の巻硬度斑
および巻硬度は、スプリング式硬試験機（JIS K6301 Ａ
級）を用いて測定した。

【００３４】表２から明らかなように、炭素繊維強化材
料を用いた実施例１は、炭素繊維強化材料を用いない比
較例１，２に対して均一ニップ性、小径化、振動吸収
性、ハンドリング性が共に優れていることが判る。

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】本発明は、上述した構成を有するので、
以下に述べる優れた効果を奏する。

【００３７】ローラシェルと軸との間において、その軸
の長手方向の一定の間隔を隔てた二箇所に球面軸受けを
装着した圧接ローラにおいて、軸２、ローラシェル３に
炭素繊維強化材料を用いたので、軸は小径化しならがも
固有振動数を確保し、振動吸収性をアップすることがで
きる。また、比重の小さいローラシェルは、軸への負担
を減らし、全体の固有振動数をアップすることができ
る。したがって、圧接ローラの外径を小径化可能にする
と共に、高速性能をさらにアップすることができ、かつ
軽量化によりハンドリング性が向上する。

【００３８】よって、シート層間への空気の噛み込み量
が飛躍的に減少し、空気混入によるシート状物のシワ、
端部迷い、巻取硬度斑などの巻き欠点を解消することが
できる。また、巻取ローラまたはガイドローラが、たと
え振動してもローラシェルは、シート状物への均一ニッ
プを維持しつつ回転するから、上記空気の混入が防止さ
れると共に、巻取スピード、搬送スピードが大幅にアッ
プできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧接ローラを用いたシート状物巻取装
置の一例を示す概略縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図１の巻取装置に使用されている圧接ローラの
概略縦断面図である。

【図４】従来の、圧接ローラを用いたシート状物巻取装
置の一例を示す概略縦断面図である。

【符号の説明】

１：圧接ローラ ２：軸 ３：ローラシェル ４ａ，４ｂ：球面軸受 ５：表層被覆材 ６：押圧手段 ７：巻取ローラ Ｃ：球面軸受間隔 Ｄ：圧接ローラ外径 ｄ：軸外径 Ｌ：ローラシェル長さ Ｆ：合成樹脂フィルム（シート状物）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラシェルに同芯状に軸を挿通し、該
   軸と前記ローラシェルとの間に長手方向に一定の間隔を
   隔てて球面軸受けを装着した圧接ローラにおいて、前記
   ローラシェルと軸を炭素繊維強化樹脂および／または炭
   素繊維強化金属から構成したことを特徴とする圧接ロー
   ラ。
2. 【請求項２】 前記ローラシェルを炭素繊維強化エポキ
   シ樹脂から構成し、前記軸を炭素繊維強化アルミニウム
   から構成したことを特徴とする請求項１に記載の圧接ロ
   ーラ。