(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のサーフェスドラム上で回転する巻芯に巻き取られる裁断されたウエブの幅方向に相互に独立して回転自在に並列配置され、かつ相互に独立して前記ウエブを前記巻芯上に押圧する複数の分割ライダーローラと、同一の駆動軸が発生する回転力を所定範囲に制御しながら前記各分割ライダーローラに相互に独立して伝達する複数の駆動トルク伝達制御機構とを備えたウエブ巻取装置において、
前記駆動トルク伝達制御機構は、前記分割ライダーローラの回転軸に垂直でかつ該回転軸の回りを環状に延びた環状面を備えた、該回転軸上に回転自在に配置されたヒステリシス材を有してなるヒステリシス回転体と、
前記環状面と所定距離を置き磁極面を該環状面と対向させて前記回転軸上の前記ヒステリシス材に対してその片側にのみ回転自在に、かつ前記ヒステリシス回転体との相対回転により両者の間にヒステリシストルクが発生するように配設された複数の磁石を有してなる磁気回転体とを備えてなり、
前記回転軸の回りには、内リングが該回転軸に固定された第１のころがり軸受と、内周面が前記第１のころがり軸受の外リングに固定された回転筒と、前記第１のころがり軸受の半径方向外側に配置され内リングが前記回転筒の外周面に固定された第２のころがり軸受とが配設され、前記両回転体は、一方が前記第２のころがり軸受の外リングに固定され、他方が前記回転筒と一体的に回転するように構成され、
前記両回転体は、一方が前記分割ライダーローラと一体的に回転するように配置され、他方が、前記駆動軸の発生する回転力により回転駆動せしめられるように配置されていることを特徴とするウエブ巻取装置。
【請求項２】
前記駆動トルク伝達制御機構が前記駆動軸から前記分割ライダーローラに伝達する回転力の範囲が、0.75乃至45kgf-cmに設定されていることを特徴とする請求項１に記載のウエブ巻取装置。
【請求項３】
前記ウエブが感光材料であり、前記駆動トルク伝達制御機構が前記駆動軸から前記分割ライダーローラに伝達する回転力の範囲が、2.4 乃至8.0 kgf-cmに設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のウエブ巻取装置。
【請求項４】
前記複数の磁石が、サマリウム・コバルト系の磁石であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のウエブ巻取装置。
【請求項５】
前記ヒステリシス材が、アルニコ系材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のウエブ巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、紙や布、あるいは写真フイルム等の感光材料などの裁断されたウエブ（シート状体）を巻芯上に押圧する複数の分割ライダーローラを備えたサーフェスワインド方式のウエブ巻取装置に関し、詳しくは分割ライダーローラへのトルク伝達を制御する機構の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の分割ライダーローラを備えたウエブ巻取装置は、幅広のウエブ原反から裁断されて回転する巻芯に巻き取られる複数の幅狭のウエブ巻取製品（以下、その１つ１つをスリットという）のスリットごとの巻取り固さを一定にするため本出願人により提案されたもので（特開平4-341443号）、サーフェス巻取装置として、２本の長いサーフェスドラムと、ウエブの幅方向に並列配置された複数の分割ライダーローラとで巻芯を保持するとともにこれに回転駆動力を与え、裁断装置により裁断されたウエブを、複数の分割ライダーローラが相互に独立して巻芯上に押圧しながら巻芯に巻き取るように構成されている。
【０００３】
このようなウエブ巻取装置を構成するにあたり本出願人は、同一の駆動軸が発生する回転力（駆動トルク）を所定範囲に制御して均一化しながら各分割ライダーローラに相互に独立して伝達するための駆動トルクの伝達制御機構を設けることを提案し実施している。
【０００４】
この駆動トルクの伝達制御機構は、具体的には次のように構成されている。すなわち、分割ライダーローラを回転軸上に回転自在に支持するとともに、その回転軸上に駆動軸の発生する回転力により回転駆動せしめられる回転体を設け、この回転体を分割ライダーローラの軸方向に所定の力で付勢して分割ライダーローラに摺動可能に押し付け、両者間に発生する摩擦力により駆動トルクの伝達を行うように構成されている。このような駆動トルクの伝達制御機構を設けることにより、ウエブの各スリットごとの巻取径が異なっても各分割ライダーローラへ伝達される駆動トルクを均一化しつつ、各分割ライダーローラと各スリットとの間の相対回転速度を所定の範囲に収めることができるため、ウエブに傷を付けるおそれを低減して巻取製品の品質を向上させることが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合、分割ライダーローラへの駆動トクルクの伝達を摩擦力により行っているため、長期間の使用によって摺動面が摩耗劣化してしまい、これにより伝達トルクの変動および屑の発生という問題が生じてしまう。
【０００６】
伝達トルクが変動すると、例えば伝達トルクが設定値よりも上昇した場合には、スリットの巻取り固さが固くなり過ぎて感光材料においてはいわゆる圧力破りという品質不良を起こしたり、スリット間のトルク差による巻取り張力変動が生じてスリットの巻状不良を起こしたり、分割ライダーローラのトルクと押圧力とのバランスが崩れてスリットをサーフェスドラムから飛び出させてしまったり、分割ライダーローラとウエブとの間でスリップが生じ製品に擦り傷を付けてしまったりする。特に擦り傷の発生は、感光材料においては重大欠陥となる。また伝達トルクが設定値よりも低下した場合には、所定の巻取り固さが得られずに巻取不良を生じさせるおそれがある。一方、屑が発生すると、発生した屑が製品に付着して品質を劣化させるおされがある。
【０００７】
また、上述した駆動トルクの伝達制御機構においては、分割ライダーローラと摺動する回転体を滑り軸受を介して回転軸に軸支しているため、長期間の使用によりこの滑り軸受の部分からも摩耗粉が発生し、この摩耗粉の付着により製品の品質低下を招くおそれがある。
【０００８】
したがって、分割ライダーローラへの伝達トルクを安定させて維持し、製品の品質保証を確実にするためには、定期的なメンテナンスが必要となるが、１つの巻取装置に通常多数（例えば40個）設置される分割ライダーローラのメンテナンスには多くの時間がかかるため、巻取装置の稼動ロスの増大による製造コストの上昇などを招いていた。
【０００９】
このような問題を解決するために、駆動トルクの伝達制御機構にパウダークラッチ、ヒステリシスクラッチ等の電気式クラッチを利用する方法が考えられるが、多数設置される分割ライダーローラの１つ１つに対し、これらの電気式クラッチを設けることはかなりコストがかかり装置が高価となる。また、ウエブの種類によっては各分割ライダーローラの配設ピッチをかなり狭くすることが要求される（例えば感光材料では各分割ライダーローラを32mm以下のピッチで配設することが要求される）が、電気式クラッチを用いた場合にはコンパクト化が難しく、このような狭いピッチで各分割ライダーローラを配設することは困難となる。
【００１０】
この他に、例えば特開昭54-81447号に開示されているように、ヒステリシス材の磁化ヒステリシス特性を利用して駆動トルクを伝達する磁気式クラッチも知られており、このような磁気式クラッチを利用することも考えられる。しかし、この磁気式クラッチはヒステリシス材からなる板状のヒステリシス回転体を、複数の永久磁石からなる板状の１対の磁気回転体の間に所定の間隔を置いて挟むように構成されているため、電気式クラッチを用いた場合と同様にコンパクト化が難しく、各分割ライダーローラを上述したような狭いピッチで配設することが困難となる。
【００１１】
また、例えば実開平4-16742 号に開示されるように、磁気式クラッチを利用したセンターワインド方式の巻取装置が知られている。このセンターワインド方式は、巻芯（ハブ）の中心部分を貫通する回転駆動軸と、巻芯との間に磁石とリングとを対向させた磁気式クラッチを介装したものであるが、これでは巻芯の径がある程度大きくなくては設置できず、写真フイルム等の巻芯が小径のウエブについての巻取装置には適用できない。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、同一の駆動軸が発生する回転力を所定範囲に制御しながら各分割ライダーローラに長期間安定して伝達することができ、かつ各分割ライダーローラを狭いピッチで配設することのできるサーフェスワインド方式のウエブ巻取装置を提供することを第１の目的とする。
【００１３】
さらには長期間使用しても屑および摩耗粉の発生が少なく、メンテナンスに時間のかからないウエブ巻取装置を提供することを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため本発明のウエブ巻取装置は、一対のサーフェスドラム上で回転する巻芯に巻き取られる裁断されたウエブの幅方向に相互に独立して回転自在に並列配置され、かつ相互に独立して前記ウエブを前記巻芯上に押圧する複数の分割ライダーローラと、同一の駆動軸が発生する回転力を所定範囲に制御しながら各分割ライダーローラに相互に独立して伝達する複数の駆動トルク伝達制御機構とを備えたウエブ巻取装置において、
前記駆動トルク伝達制御機構が、分割ライダーローラの回転軸に垂直でかつこの回転軸の回りを環状に延びた環状面を備えた、この回転軸上に回転自在に配置されたヒステリシス材を有してなるヒステリシス回転体と、前記環状面と所定距離を置き磁極面をこの環状面と対向させて前記回転軸上の前記ヒステリシス材に対してその片側にのみ回転自在に、かつ前記ヒステリシス回転板との相対回転により両者の間にヒステリシストルクが発生するように配設された複数の磁石を有してなる磁気回転体とを備えてなり、
前記回転軸の回りには、内リングが該回転軸に固定された第１のころがり軸受と、内周面が前記第１のころがり軸受の外リングに固定された回転筒と、前記第１のころがり軸受の半径方向外側に配置され内リングが前記回転筒の外周面に固定された第２のころがり軸受とが配設され、前記両回転体は、一方が前記第２のころがり軸受の外リングに固定され、他方が前記回転筒と一体的に回転するように構成され、
前記両回転体は、一方が前記分割ライダーローラと一体的に回転するように配置され、他方が、前記駆動軸の発生する回転力により回転駆動せしめられるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明において駆動トルク伝達制御機構が駆動軸から分割ライダーローラに伝達する回転力の範囲は、0.75乃至45kgf-cmに設定することが好ましい。特にウエブが写真フイルム等の感光材料である場合には、その範囲は、2.4 乃至8.0 kgf-cmに設定することが好ましい。
【００１７】
本発明においてヒステリシス回転体が有する複数の磁石としては、残留磁気と抗磁力との双方が高い例えばサマリウム・コバルト系の磁石を用いることが好ましく、またヒステリシス回転体が有するヒステリシス材としては、アルニコ系やアルニ系あるいは鉄マンガン系の半硬磁鋼材料、特にアルニコ系材料を用いることが好ましい。
【００１８】
【作用および発明の効果】
上記構成を採用した本発明のウエブ巻取装置では、駆動軸が発生する回転力が、ヒステリシス回転体と磁気回転体との相対回転により両者の間に発生するヒステリシストルクにより分割ライダーローラに伝達される。すなわち、両回転体同士は非接触となる。このため２つの回転体間の摩擦力により駆動トルクを伝達していた従来の装置とは異なり、回転体同士が摺動して摩耗劣化し、これによって伝達トルクが変動したり両回転体間に屑が発生したりすることがなく、長期間安定して所望の駆動トルクを伝達することが可能となる。また、従来のヒステリシストルクを利用した磁気式クラッチとは異なり、ヒステリシス材の片側のみに磁石を配置する構成を採用したことにより、駆動トルク伝達制御機構のコンパクト化が可能となり、したがって複数の分割ライダーロールを狭いピッチで配設することも可能となる。さらに、一対のサーフェスドラム上で巻芯を分割ライダーローラによって外側から回転駆動するサーフェスワインド方式を採用し、分割ライダーローラ内に前記駆動トルク伝達制御機構を内蔵したことにより、小径の巻芯についてもウエブの巻き取りが良好に行える。
【００１９】
また、回転軸の回りに内外２重に第１，第２のころがり軸受を配設し、これらのころがり軸受を介して両回転体をそれぞれ回転軸に軸支する構成を採用したことにより、滑り軸受を介して回転体を回転軸に軸支していた従来の装置とは異なり、軸受部分からの摩耗粉の発生も抑えることが可能となるので、メンテナンスを非常に簡単に行うことが可能となる。
【００２０】
また、本発明では、磁石をヒステリシス材の片側のみに配置する構成を採用しており、このような構成を採用するにあたっては、磁石とヒステリシス材との距離をなるべく狭くしかも一定に維持することが安定したトルク伝達を実現する上で重要となるが、上記のように内外２重にころがり軸受を配設することにより両回転体の回転軸に対する振れを防止することが可能となるので、両者間の距離を狭い間隔でしかも一定に維持することが可能となる。
【００２１】
ウエブが感光材料である場合には、本発明において駆動トルク伝達制御機構が分割ライダーローラに伝達する回転力の範囲を2.4 乃至8.0 kgf-cmに設定することにより、感光材料を好適な巻取り固さで巻き取ることが可能となり、巻取製品の品質向上を図ることが可能となる。
【００２２】
また、本発明においてサマリウム・コバルト系の磁石やアルニコ系のヒステリシス材を用いる場合には、他の材料を用いた場合に比べて駆動トルク伝達制御機構をよりコンパクトに構成しつつ、両回転体間にウエブの巻取りに好適なヒステリシストルクを発生させることが可能となる。特に、両材料を組み合わせて用いる場合には、このような効果は一層顕著となる。
【００２３】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施例によるウエブ巻取装置の概略構成を示す斜視図である。図示したウエブ巻取装置10は、相互に略平行に延びた２本の長いサーフェスドラム11と、これら２本のサーフェスドラム11の上方位置においてサーフェスドラム11の軸方向に所定ピッチで配列された複数の分割ライダーローラ12とを備え、両者すなわち２本のサーフェスドラム11と複数の分割ライダーローラ12とで巻芯１を保持するとともに、これに回転駆動力を与えながら、裁断装置50において幅広のウエブ原反２から裁断され移送される例えば感光材料等の幅狭の複数のウエブ３を、複数の分割ライダーローラ12が相互に独立して巻芯１上に押圧しつつ、各スリット４ごとに巻芯１に巻き取るように構成されている。
【００２５】
図２は１つの分割ライダーローラおよびその駆動トルク伝達制御機構の構造を示す断面詳細図である。図２において分割ライダーローラ12は、回転軸としての分割ローラ軸13を中心として円環状に延びた基部12ａと、ウエブ押圧時に摩擦力を得るために基部12ａの外周面に嵌着されたゴム部材12ｂとからなり、詳しくは後述する駆動トルク伝達制御機構20によって、分割ローラ軸13に回転自在に支持されるとともに駆動軸14の発生する回転力が伝達されて回転駆動するように構成されている。
【００２６】
上記駆動軸14は上記２本のサーフェスドラム11の軸方向すなわち複数の分割ライダーローラ12の配列方向に略平行に延設され、図示せぬ電動モータ等の駆動源により駆動されて回転力を発生するように構成されている。また、駆動軸14はころがり軸受15を介してスイングアーム16の基部16ａを旋回可能に支持している。このスイングアーム16はその受けプレート16ｂの部分においてボルト17を介して分割ローラ軸13を固定的に支持するとともに、図示せぬシリンダ装置等の旋回駆動源により旋回駆動されて分割ライダーローラ12にスリット４に対する押圧力を付与するように構成されている。なお、このようなスイングアームを介して分割ライダーローラに押圧力を付与する機構は、前述した特開平4-341443号等により公知であり、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
上記駆動トルク伝達制御機構20は、分割ローラ軸13の回りに内外２重に配設された第１，第２のころがり軸受21，22と、第１ころがり軸受21を介して分割ローラ軸13に回転自在に支持されたヒステリシス回転体23と、第２のころがり軸受22を介して分割ローラ軸13に回転自在に支持された磁気回転体24と、磁気回転体24にボルト25を介して一体回転可能に支持された被動歯車26と、上記駆動シャフト14にキー27を介して一体回転可能に支持されるとともに、被動歯車26と噛合された駆動歯車28とを備えてなる。
【００２８】
上記ヒステリシス回転体23は、分割ローラ軸13に垂直でかつ分割ローラ軸13の回りを環状に延びた環状面29ａを備えた、アルニコ系などのヒステリシス材からなるヒステリシスディスク29と、このヒステリシスディスク29を一体回転可能に支持したロータ30とからなる。さらに詳しくは上記ロータ30は、内リング21ａが分割ローラ軸13に固定的に支持された上記第１のころがり軸受21の外リング21ｂに、その内周面が一体回転可能に支持された回転筒としての基部30ａと、この基部30ａの軸方向右端から分割ローラ軸13に垂直に外方へ延出した円板状のフランジ部30ｂとからなり、上記ヒステリシスディスク29は上記フランジ部30ｂに接着剤等により強力に固着されている。また、ヒステリシス回転体23は、上記ロータ30のフランジ部30ｂの部分においてボルト31を介して分割ライダーローラ12を一体回転可能に支持している。
【００２９】
一方、上記磁気回転体24は、内リング22ａが上記ロータ30の基部30ａの外周面に一体回転可能に支持された上記第２のころがり軸受22の外リング22ｂに、一体回転可能に支持されたロータ32と、このロータ32の右側面にボルト33を介して一体回転可能に支持されたマグネットホルダー34と、このマグネットホルダー34に一体回転可能に保持された複数の磁石35とからなる。さらに詳しくは上記複数の磁石35は、その配列状態を示した図３に示すように、分割ローラ軸13を中心とする円周に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に逆になるように配置された14個の例えばサマリウム・コバルト系の磁石で構成されている。そして、各磁石35の磁極面35ａは、上記ヒステリシスディスク29の上記環状面29ａと所定距離（例えば0.5mm ）を置いて対向せしめられている。
【００３０】
以上のように構成された駆動トルク伝達制御機構20において、ヒステリシスディスク29は対向配置された複数の磁石35によって磁化されている。そして、駆動軸14が回転駆動して発生する回転力が駆動歯車28および被動歯車26を介して磁気回転体24に伝達され、磁気回転体24が駆動軸14と同期して回転するとともにヒステリシス回転体23と相対的に回転して回転磁界を発生すると、ヒステリシスディスク29には磁界強度の変化よりも残留磁束密度の変化が遅れるというヒステリシス現象が起こり、これにより磁気回転体24とヒステリシス回転体23との間にはヒステリシストルクが発生する。このヒステリシストルクによりヒステリシス回転体23およびこれと一体に構成された分割ライダーローラ12が回転駆動する。すなわち、駆動伝達制御機構20は、駆動軸14が発生する回転力を上記ヒステリシストルクによって分割ライダーローラ12に伝達する。
【００３１】
上記ヒステリシストルクの大きさは、ヒステリシスディスク29を磁化する各磁石35の磁化力と、この磁化力によって磁化されたヒステリシスディスク29内の磁束の量によって決まる。また、ヒステリシスディスク29内の磁束はヒステリシスディスク29と各磁石35との距離に影響されるが、ヒステリシス回転体23と磁気回転体24との相対回転数（スリップ回転数）には影響されず一定である。したがって、磁石35およびヒステリシスディスク29の材料および両者間の隙間を調整することにより、ヒステリシストルクの大きさすなわち分割ライダーローラ12への伝達トルクの大きさを所定の値に制御することができる。なお、ヒステリシストルクの発生原理は公知のものであり、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３２】
次に、上記のように構成された駆動トルク伝達制御機構20の伝達トルク特性を実験データに基づいて説明する。図４は本実施例の装置における伝達トルクの経時変化を示す図、図５は摩擦力によりトルク伝達を行う従来装置における伝達トルクの経時変化を示す図である。
【００３３】
実験に用いた本実施例の装置は、感光材料巻取り用のものであり、上記のように構成された分割ライダーローラ12および駆動伝達制御機構20を40個ずつ備え、同一の駆動軸14が発生する回転力を各駆動トルク伝達制御機構20が相互に独立して各分割ライダーローラ12に伝達するように構成されている。各分割ライダーローラ12は、厚み22mm、外径120mm にそれぞれ設定され、32mmピッチで配設されている。ヒステリシスディスク29は厚み３mm、外径85mmに設定されたアルニコ系のヒステリシス材を用いている。また、磁石35には厚み３mm、外径12mmのサマリウム・コバルト系のものを用いている。一方、従来例の装置は、摺動しながら相対回転する両回転体間の摩擦力によりトルク伝達を行う点、および滑り軸受を用いている点で大きく構成が異なるが、分割ライダーローラの大きさや配設ピッチなどは本実施例の装置と同じである。
【００３４】
実験では、感光材料を980 ロール巻取処理する前と後との伝達トルクを測定することにより、伝達トルクの経時変化を調べた。その結果、図５に示すように従来装置では、伝達トルクの経時変化が大きかったのに対し、図４に示すように本実施例の装置では、伝達トルクの経時変化が非常に少なく、長期間安定したトルク伝達が可能であることが確かめられた。なお、従来装置では、使用するに従って摺動する両回転体間からの屑や滑り軸受部分からの摩耗粉が発生したのに対し、本実施例の装置ではこれらの発生は見られなかった。
【００３５】
図６は本実施例の装置において両回転体23，24間の相対回転数（スリップ回転数）を変えたときの伝達トルクの変動を示す図で、同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれスリップ回転数が、５rpm ，10rpm ，30rpm の場合を示し、同図各（ａ）は伝達トルクの変動、各（ｂ）はスリップ回転数の変動をそれぞれ示している。図７は従来装置における図６と同様の図である。
【００３６】
図７に示すように従来装置では、スリップ回転数が大きくなるに従って伝達トルクの小刻みな変動が大きくなるのに対し、図６に示すように本実施例の装置ではスリップ回転数に関係なく安定した伝達トルクが得られることが確かめられた。
【００３７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明のウエブ巻取装置は、かかる実施例の具体的態様に限定されるものではなく、種々の変形を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、前記実施例では、ヒステリシス回転体23が分割ライダーローラ12と一体回転可能に構成されていたが、ヒステリシス回転体23と磁気回転体24との配置を入れ換えて磁気回転体24と分割ライダーローラ12とが一体的に回転するようにしてもよい。
【００３９】
また、前記実施例では、駆動軸14から磁気回転体24への回転力の伝達が歯車機構を介して行われるが、これに代えてベルトやプーリーを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるウエブ巻取装置の概略構成を示す斜視図
【図２】図１に示す１つの分割ライダーローラおよび駆動トルク伝達制御機構の構造を示す詳細断面図
【図３】図２に示す複数の磁石の配列状態を示す図
【図４】本発明の装置における伝達トルクの経時変化を示す図
【図５】従来装置における伝達トルクの経時変化を示す図
【図６】本発明の装置において両回転体間の相対回転数を変えたときの伝達トルクの変動を示す図
【図７】従来装置における図６と同様な図
【符号の説明】
１    巻芯
２，３    ウエブ
４    スリット
10    ウエブ巻取装置
11    サーフェスドラム
12    分割ライダーローラ
13    分割ローラ軸
14    駆動軸
20    駆動トルク伝達制御機構
21    第１のころがり軸受
22    第２のころがり軸受
23    ヒステリシス回転体
24    磁気回転体
26    被動歯車
28    駆動歯車
29    ヒステリシスディスク
30，32    ロータ
34    マグネットホルダー
35    磁石
50    裁断装置
【図１】
0003539786.tif 000002
【図２】
0003539786.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003539786.tif 000007
【図７】
0003539786.tif 000008