(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル状バネが同軸上に重ねられて構成された円形状のバネ材であって、
前記コイル状バネが、螺旋状に形成されてなるコイルバネと、前記コイルバネの内周端部に一体に形成された円環状の内輪部と、前記コイルバネの外周端部に一体に形成された円環状の外輪部と、を有して形成された板材からなる略螺旋状のバネからなり、
前記コイル状バネが同軸上に複数重ねられたことにより、半径方向外方から中心方向に向けて所定量変位させられたときの応力が、前記バネ材の全方向において略均一になるように、前記複数のコイル状バネが互いに対称的に形成されて同軸上に重ねられていることを特徴とするバネ材。
【請求項２】
円環板と該円環板の一方の面に設けられた円筒部とを有するリングと、該リングの前記円筒部内に収容され固定された請求項１記載のバネ材とを有するローラ環と、
前記ローラ環を支持するシャフトと、を備え、
前記バネ材の内輪部に、前記シャフトが挿通することで前記バネ材が前記シャフトに支持され、
前記円環板は、前記シャフトを挿通するための内部孔の内径が、前記バネ材の前記内輪部の内径より大きく形成されていることにより、前記シャフトに接することなく前記バネ材を介して前記シャフトに支持されていることを特徴とする加圧ローラ。
【請求項３】
前記ローラ環が、複数重ねられて整列した状態で、前記シャフトに支持されていることを特徴とする請求項２記載の加圧ローラ。
【請求項４】
前記ローラ環が防水性のカバーに覆われていることを特徴とする請求項２又は３に記載の加圧ローラ。
【請求項５】
前記ローラ環が防塵性のカバーに覆われていることを特徴とする請求項２又は３に記載の加圧ローラ。
【請求項６】
前記ローラ環の外周面に粘着シートが取り外し可能に貼着されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の加圧ローラ。
【請求項７】
周縁部に刃先を有する円環板状のカッター刃と該カッター刃の一方の側の中心部または該カッター刃の中心部に設けられた円筒部とを有するカッター本体と、該カッター本体の前記円筒部内に収容され固定された請求項１記載のバネ材とを有するカッター環と、
前記カッター環を支持するシャフトと、を備え、
前記バネ材の内輪部に、前記シャフトが挿通することで前記バネ材が前記シャフトに支持され、
前記カッター本体は、前記シャフトを挿通するための内部孔の内径が、前記バネ材の前記内輪部の内径より大きく形成されていることにより、前記シャフトに接することなく前記バネ材を介して前記シャフトに支持されていることを特徴とするカッターローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バネ材、加圧ローラ、及びカッターローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のシートを積層するとともに、シート間を接着して一体化することにより、所望の厚さ、形状の製品を製造する装置が知られている。このような装置においては、積層したシートを所定の荷重で押圧（加圧）して所望の接着強度を得るべく、積層したシートを加圧するローラが用いられる。このようなローラとしては、ウレタン樹脂等の円筒状のローラ本体をシャフトで支持した構造のものが一般的である。
【０００３】
ところで、製造する製品によっては積層するシートに厚さの分布があり、したがって加圧面が凹凸形状になっている場合がある。このように加圧面が凹凸形状になっている場合、円筒状のロータ本体が比較的硬質であると、凹凸形状に応じて加圧むらが生じてしまう。すなわち、凹部に対しては当たりが弱くなるため加圧力が低くなるのに対し、凸部に対しては当たりが強くなるため加圧力が高くなる。したがって、結果的に凹部と凸部との間で加圧むらに起因して接着強度にバラツキが生じてしまう。
【０００４】
一方、円筒状のロータ本体が比較的軟質であると、使用の初期においては凹凸形状による加圧むらをある程度解消できるものの、ロータ本体が経時的に変形するため、積層シートの凹凸形状がロータ本体側に転写されてしまう。すると、ロータ本体の使用初期とそれ以降とで得られる積層シート間に接着のバラツキが生じてしまう。
【０００５】
このような凹凸に起因する接着強度のバラツキを抑制するため、例えば円筒状のローラ本体を有するローラに代えて、特許文献１の図１〜図５に開示されているような、複数枚の薄肉円板状（円環板状）のローラ分割体をローラ軸に沿って重ね合わせた状態で列設して円筒状のローラ本体とした、押さえローラを用いることが考えられる。すなわち、ローラ分割体をそれぞれ独立して変位できるように構成し、これによって積層シートの凹部と凸部とをそれぞれ異なるローラ分割体で独立して加圧することにより、凹部と凸部との間で接着強度のバラツキが生じるのを防止することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３７０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、積層シートのシート間を良好に接着するためには、接着部に所望の荷重を付加するべく、積層シートの上面を加圧する必要がある。このように加圧する（荷重を付加する）ためには、例えば個々のローラ分割体が積層シートの上面、すなわちその凹凸に対し良好に追従して変位するともに、その変位量に応じた応力（荷重）が積層シートの上面に加えられるように構成する必要がある。
【０００８】
このような構成を実現するためには、例えばローラ分割体に適宜な弾性体を組み込み、ローラ分割体を独立して弾性変形可能にするとともに、ローラ分割体をその全方向において荷重特性（所定量変位させられたときの応力）が同じになるようにすることが考えられる。しかし、このような弾性体は提供されていないのが現状である。
【０００９】
すなわち、ローラー分割体は積層シートが移送されることでこの積層シートの移送に連動して回転する。したがって、前記弾性体として一般的なコイルバネを用いた場合、ローラー分割体が回転することで積層シートに対向するコイルバネの向きも変化する。そのため、ローラー分割体の荷重特性がその時々で変化し、これによって積層シートに対する加圧力にバラツキが生じてしまう。これは、コイルバネは螺旋状に巻かれているため、その変位量に応じた応力（荷重）、つまり荷重特性がその方向毎に異なるためである。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、例えば凹凸を有する被加圧物を均一に加圧できるようにした加圧ローラと、この加圧ローラを実現可能にするバネ材、及びこのバネ材を用いたカッターローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のバネ材は、複数のコイル状バネが同軸上に重ねられて構成された円形状のバネ材であって、前記コイル状バネが、螺旋状に形成されてなるコイルバネと、前記コイルバネの内周端部に一体に形成された円環状の内輪部と、前記コイルバネの外周端部に一体に形成された円環状の外輪部と、を有して形成された板材からなる略螺旋状のバネからなり、前記コイル状バネが同軸上に複数重ねられたことにより、半径方向外方から中心方向に向けて所定量変位させられたときの応力が、前記バネ材の全方向において略均一になるように、前記複数のコイル状バネが互いに対称的に形成されて同軸上に重ねられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の加圧ローラは、円環板と該円環板の一方の面に設けられた円筒部とを有するリングと、該リングの前記円筒部内に収容され固定された請求項１記載のバネ材とを有するローラ環と、前記ローラ環を支持するシャフトと、を備え、前記バネ材の内輪部に、前記シャフトが挿通することで前記バネ材が前記シャフトに支持され、前記円環板は、前記シャフトを挿通するための内部孔の内径が、前記バネ材の前記内輪部の内径より大きく形成されていることにより、前記シャフトに接することなく前記バネ材を介して前記シャフトに支持されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記加圧ローラにおいては、前記ローラ環が、複数重ねられて整列した状態で、前記シャフトに支持されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記加圧ローラにおいては、前記ローラ環が防水性のカバーに覆われていてもよい。
【００１５】
また、前記加圧ローラにおいては、前記ローラ環が防塵性のカバーに覆われていてもよい。
【００１６】
また、前記加圧ローラにおいては、前記ローラ環の外周面に粘着シートが取り外し可能に貼着されていてもよい。
【００１７】
本発明のカッターローラは、周縁部に刃先を有する円環板状のカッター刃と該カッター刃の一方の側の中心部または該カッター刃の中心部に設けられた円筒部とを有するカッター本体と、該カッター本体の前記円筒部内に収容され固定された請求項１記載のバネ材とを有するカッター環と、前記カッター環を支持するシャフトと、を備え、前記バネ材の内輪部に、前記シャフトが挿通することで前記バネ材が前記シャフトに支持され、前記カッター本体は、前記シャフトを挿通するための内部孔の内径が、前記バネ材の前記内輪部の内径より大きく形成されていることにより、前記シャフトに接することなく前記バネ材を介して前記シャフトに支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のバネ材によれば、半径方向外方から中心方向に向けて所定量変位させられたときの応力が、その全方向において略均一になるように、複数のコイル状バネが互いに対称的に形成されて同軸上に重ねられているので、例えばこれの外周の一方向を作用点として機能させた場合に、このバネが周方向に回転しても、作用点ではここが変位させられたときの応力、すなわち荷重特性が常に略一定になる。
また、コイル状バネが、板材からなる略螺旋状のバネからなるので、コイル状バネの線材の厚さを変えることなく線材の幅を容易に変えることができ、したがってコイル状バネの荷重特性を容易に調整することができる。
また、コイル状バネが、コイルバネに対して円環状の内輪部と円環状の外輪部とを一体に形成しているので、外輪部に対して内輪部を軸合わせするのが容易になり、したがって中心精度を充分に高くすることができる。
【００１９】
本発明の加圧ローラによれば、リング内に前記のバネ材を収容固定してローラ環を形成しているので、シャフトに支持されたローラ環は、前記バネ材によってその全方向において荷重特性が同じになる。したがって、本発明の加圧ローラは、例えば凹凸面に対してその凹凸に追従して均等に当たるため、凹凸面を均等に加圧することができる。
【００２０】
本発明のカッターローラによれば、カッター本体内に前記のバネ材を収容固定してカッター環を形成しているので、シャフトに支持されたカッター環は、前記バネ材によってその全方向において荷重特性が同じになる。したがって、本発明のカッターローラは、カッター刃が研磨等によってその外径が真円ではなくなっても、バネ材によりカッター刃が切断対象物に対して均等に当たるため、切断精度を均等に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るバネ材の一実施形態を示す平面図である。
【図２】（ａ）は一方のコイル状バネの平面図、（ｂ）は（ａ）に示したコイル状バネの斜視図、（ｃ）は他方のコイル状バネの平面図である。
【図３】本発明に係る加圧ローラの第１実施形態を示す図であって、（ａ）は加圧ローラの側面図、（ｂ）はローラ環の分解斜視図である。
【図４】円筒部の平面図である。
【図５】円環板の平面図である。
【図６】本発明に係る加圧ローラの第２実施形態を示す正面図である。
【図７】図６に示した加圧ローラの使用形態を説明するための模式図である。
【図８】本発明に係るカッターローラの一実施形態を示す図であって（ａ）はカッターローラの側面図、（ｂ）はカッター環の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
［バネ材］
図１は、本発明に係るバネ材の一実施形態を示す平面図、図２（ａ）〜（ｃ）は、図１に示したバネ材を構成するコイル状バネを示す図である。
【００２３】
図１中符号１はバネ材であり、このバネ材１は、本実施形態では図２（ａ）、（ｂ）に示すコイル状バネ２Ａと、図２（ｃ）に示すコイル状バネ２Ｂとが同軸上に重ねられた円形状のものである。ただし、このバネ材１、すなわち各コイル状バネ２Ａ、２Ｂには、後述する加圧ローラにおける円筒部に保持されてこれに係止するための係止突起３が、コイル状バネ２Ａ、２Ｂが形成する円環状の外輪部４から四方に突出して形成されている。
【００２４】
コイル状バネ２Ａは、ステンレス等の金属板（板材）からプレス、レーザカット、エッチング、放電ワイヤカットなどの加工法によって図２（ａ）、（ｂ）に示すような略螺旋状に形成されたものである。すなわち、コイル状バネ２Ａは、螺旋状に形成されてなるコイルバネ５と、コイルバネ５の内周端部に一体に形成された円環状（リング状）の内輪部６と、コイルバネ５の外周端部に一体に形成された円環状（リング状）の外輪部４と、を有して形成されている。
【００２５】
内輪部６は、その中心がコイル状バネ２Ａの中心、つまり外輪部４の中心と一致するように形成されたもので、後述するようにシャフトが挿通されて該シャフトに支持される部位であり、予め挿通されるシャフトの外径に対応した内径、すなわちシャフトの外径にほぼ等しい内径に形成されている。ただし、シャフトの外径のバラツキに対応するため、内輪部４は完全な円環状（リング状）でなく、一部が切断されてＣ字状に形成され、したがって内径が多少変化するように形成されていてもよい。
【００２６】
外輪部４は、前記したように内輪部４と同心円状に形成されており、その四方、すなわち図２（ａ）において上下左右方向に、係止突起３（３ａ、３ｂ）が一体に形成されている。これら係止突起３は、略矩形状に形成されたもので、外輪部４の周方向において等間隔に配設されている。
コイルバネ５は、本実施形態では二巻き弱程度の反時計回りの螺旋状に形成されたもので、線幅が一定に形成されている。ただし、コイルバネ５と内輪部６との接続部６ａ、およびコイルバネ５と外輪部４との接続部４ａは、見掛け状線幅が太くなるように形成されている。
【００２７】
このような構成からなるコイル状バネ２Ａは、金属板（板材）から前記したような加工法で形成されていることにより、図２（ｂ）に示す線厚ｔが一定に形成されている。また、図２（ｂ）に示す線幅ｗも、前述したようにコイルバネ５において一定に形成されている。また、内輪部６の線幅も、内輪部６内においては一定とされ、外輪部４の線幅も、外輪部４内においては一定とされている。ただし、コイルバネ５の線幅ｗと内輪部６の線幅とは異なっており、コイルバネ５の線幅ｗと外輪部４の線幅とも異なっている。さらに、内輪部６の線幅と外輪部４の線幅とも異なっている。これらコイルバネ５の線幅ｗと内輪部６の線幅と外輪部４の線幅とは、本実施形態のバネ材１の用途に応じた適宜な荷重特性となるように、それぞれ設計され、形成される。したがって、三つの線幅のうち二つが同じであってもよく、三つとも同じであってもよい。
【００２８】
図２（ｃ）に示すようコイル状バネ２Ｂも、図２（ａ）、（ｂ）に示したコイル状バネ２Ａと同様に、螺旋状に形成されてなるコイルバネ５と、コイルバネ５の内周端部に一体に形成された円環状（リング状）の内輪部６と、コイルバネ５の外周端部に一体に形成された円環状（リング状）の外輪部４と、を有して形成されている。また、このコイル状バネ２Ｂも、ステンレス等の金属板（板材）からプレス、レーザカット、エッチング、放電ワイヤカットなどの加工法によって図２（ｃ）に示すような略螺旋状に形成されており、その線厚ｔや、コイルバネ５の線幅ｗ、内輪部６の線幅、外輪部４の線幅も、コイル状バネ２Ａと同じに形成されている。
【００２９】
ただし、図２（ｃ）に示すコイル状バネ２Ｂは、図２（ａ）に示すコイル状バネ２Ａに対して、それぞれの中心線ＣＬと平行な対称線（対称軸）を挟んで線対称に形成されている。すなわち、コイル状バネ２Ｂは、コイル状バネ２Ａを裏返した形状に形成されており、コイル状バネ２Ａではコイルバネ５が反時計回りの螺旋状であるのに対し、コイル状バネ２Ｂではコイルバネ５が時計回りの螺旋状に形成されている。つまり、コイル状バネ２Ａとコイル状バネ２Ｂとは、面対称の関係にもなっている。
【００３０】
したがって、図２（ａ）において左側に位置する係止突起３ａが図２（ｃ）では右側に位置し、逆に図２（ａ）において右側に位置する係止突起３ｂが図２（ｃ）では左側に位置している。一方、図２（ａ）において上側に位置する係止突起３は図２（ｃ）においても上側に位置し、図２（ａ）において下側に位置する係止突起３は図２（ｃ）でも下側に位置している。なお、本実施形態では、図２（ａ）に示すコイル状バネ２Ａと図２（ｃ）に示すコイル状バネ２Ｂとは同一形状に形成されており、単に一方を他方に対して裏返して用いることで、異なるバネとしている。
【００３１】
図１に示すバネ材１は、前記のコイル状バネ２Ａとコイル状バネ２Ｂとが、互いの中心線ＣＬが一致するように重ねられ、これによって互いの内輪部６、外輪部４が重ね合わされている。すなわち、図１に示すバネ材１では、コイル状バネ２Ｂ上にコイル状バネ２Ａが重ね合わされ、したがって表側にコイル状バネ２Ａが、裏側にコイル状バネ２Ｂが配されて、同軸上に重ねられている。なお、前述したようにコイル状バネ２Ａとコイル状バネ２Ｂとは表裏の形状をしているため、バネ材１は図１に示した状態から裏返しても、図１に示した形態と同じ形態となる。
【００３２】
また、このような構成からなるバネ材１は、線対称（面対称）に形成されて表裏の関係にあるコイル状バネ２Ａとコイル状バネ２Ｂとが、重ね合わされることで互いの荷重特性の和が、全方向において均一になるように重ねられている。すなわち、それぞれの内輪部６の中心が重ねられ、したがって後述するようにこれら内輪部６を通るシャフトの中心軸上に重ねられている。ここで、荷重特性とは、本発明ではバネ材１の半径方向外方から中心方向に向けて所定量変位させられたときの、バネ材１の応力（荷重）をいう。
【００３３】
本実施形態では図２（ａ）に示したコイル状バネ部２Ａに対し、対称的（線対称、面対称）に形成された図２（ｃ）に示すコイル状バネ部２Ｂが、対称的な状態を維持したまま同軸上に重ね合わされている。これにより、バネ材１においてコイル状バネ２Ａの荷重特性が低い方向には、逆にコイル状バネ２Ｂの荷重特性が高い方向が重ねられ、コイル状バネ２Ａの荷重特性が高い方向には、逆にコイル状バネ２Ｂの荷重特性が低い方向が重ねられている。したがって、バネ材１は、その全方向において荷重特性が略均一に構成されている。
【００３４】
つまり、コイル状バネ２Ａの荷重特性（応力）がＰであり、コイル状バネ２ｂの荷重特性（応力）がＱであるとすると、バネ材１の荷重特性Ｒは（Ｐ＋Ｑ）で表される。コイル状バネ２Ａ、コイル状バネ２Ｂは、コイルバネ５が螺旋状に巻かれているため、その方向によって荷重特性Ｐ、Ｑが異なる。しかし、これらコイル状バネ２Ａ、２Ｂを対称的（線対称、面対称）に形成し、かつ対称的な状態を維持したまま重ね合わせることにより、バネ材１の荷重特性Ｒは、コイル状バネ２Ａの荷重特性Ｐとコイル状バネ２Ｂの荷重特性Ｑとの和に等しくなるとともに、その全方向において略均一になる。すなわち、コイル状バネ２Ａの荷重特性Ｐとコイル状バネ２Ｂの荷重特性Ｑとの和が、その全方向において一定になるようにコイル状バネ２Ａ、コイル状バネ２Ｂを設計することにより、バネ材１の全方向において、荷重特性をＲ＝Ｐ＋Ｑとすることができる。
【００３５】
このようなバネ材１によれば、荷重特性がその全方向において略均一になるように、一対のコイル状バネ２Ａ、２Ｂがそれぞれ対称（対称的）に形成されて同軸上に重ねられているので、これの外周の一方向を作用点として機能させた場合に、このバネ材１が周方向に回転しても、作用点では荷重特性が常に略一定になる。
なお、バネ材１は、その変形量と荷重特性との関係が線型（リニア）である必要はなく、用途に応じては、例えばある変形量までは荷重特性変化が少なく、その後、急激に荷重特性が変化するように設計してもよい。その場合にも、外周の全ての点において、荷重特性が略一定になるように形成する。このような荷重特性の実現は、コイルバネ５等の線幅や線厚を適宜に調整することによって可能になる。
【００３６】
［加圧ローラ］
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る加圧ローラの第１実施形態を示す図であって、図３（ａ）は加圧ローラの側面図、（ｂ）はローラ環の分解斜視図である。図３（ａ）に示すように加圧ローラ１０は、シャフト１１と、このシャフト１１に外挿したローラ環１２とを備えて構成されている。シャフト１１は、その両端部が図示しない軸受に支持されるもので、ローラ環１２に挿通されてローラ環１２とともに回転するように構成されている。
【００３７】
ローラ環１２は、図３（ｂ）に示すように第１円環板１３ａ（円環板）と、該第１円環板１１ａの一方の面に設けられた円筒部１４と、円筒部１４の、第１円環板１３ａが設けられた側と反対の側に設けられた第２円環板１３ｂと、円筒部１４内に収容され、固定されたバネ材１と、を有して構成されている。円筒部１４と、これの両側に配置された第１円環板１３ａおよび第２円環板１３ｂとにより、本発明に係るリング１５が形成されている。ただし、一方の円環板（例えば第１円環板１３ａ）と円筒部１４のみにより、本発明に係るリング１５を形成することもできる。
【００３８】
円筒部１４は、図３（ｂ）、図４に示すように高さ（厚さ）が低い（薄い）円筒状のもので、ステンレス等の金属や硬質樹脂からなるものであり、内部孔１４ａの内径がバネ材１を構成するコイル状バネ２Ａ（２Ｂ）の外輪部４の外径にほぼ等しくなるように形成されている。内部孔１４ａの開口縁部には、その四方にそれぞれ切欠部１４ｂが形成されている。これら四つの切欠部１４ｂは、バネ材１の係止突起３、すなわちコイル状バネ２Ａの係止突起３、およびコイル状バネ２Ｂの係止突起３を共に嵌め込ませることにより、これら係止突起３を保持固定している。なお、切欠部１４ｂへの係止突起３の固定は、圧入や溶接などによってなされる。
【００３９】
また、内部孔１４ａの開口縁部には、前記切欠部１４ｂを挟んでそれぞれの両側に、係合凹部１４ｃが形成されている。これら係合凹部１４ｃは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように第１円環板１３ａの外周縁部を係合させてこれを保持固定するものである。また、円筒部１４には、図４に示した面だけでなく、その裏面（底面）にも表面（上面）側と同じ係合凹部１４ｃが形成されている。この裏面に形成された係合凹部１４ｃには、図３（ｂ）に示すように第２円環板１３ｂの外周縁部が係合して保持固定されるようになっている。
【００４０】
四つの切欠部１４ｂを挟んで形成された四つの係合凹部１４ｃのそれぞれの間には、円筒部１４の外周端側の外面、すなわち係合凹部１４ｃの外側の円環状の面と面一に形成され、したがって係合凹部１４ｃに対して相対的に高い係合凸部１４ｄが形成されている。これら係合凸部１４ｄは、係合凹部１４ｃに第１円環部１３ａや第２円環部１３ｂが保持された際、第１円環部１３ａや第２円環部１３ｂに形成された係合切欠１６に係合するようになっている。
【００４１】
第１円環部１３ａおよび第２円環部１３ｂは、図３（ａ）、（ｂ）、図５に示すように同一形状に形成されたステンレス等の金属からなる円環板であり、その内部孔１７の内径が、図３（ａ）に示すようにバネ材１のコイル状バネ２Ａ（２Ｂ）の内輪部６の内径より大きく形成されている。これら第１円環部１３ａ、第２円環部１３ｂには、その外周端部の四方に、それぞれ係合切欠１６が形成されている。これら係合切欠１６は、前記したように円筒部１４の係合凸部１４ｄに係合する。
【００４２】
このよう構成のもとに第１円環部１３ａおよび第２円環部１３ｂは、円筒部１４内にバネ材１が収容された後、円筒部１４の係合凹部１４ｃに嵌め込まれるとともに、係合切欠１６が円筒部１４の係合凸部１４ｄに嵌め込まれて係合され、固定されるようになっている。円筒部１４に対する第１円環部１３ａおよび第２円環部１３ｂの固定は、圧入や溶接、螺子止め等によってなされる。
【００４３】
なお、第１円環部１３ａおよび第２円環部１３ｂには、その四方、すなわち四つの係合切欠１６の隣り合う係合切欠１６、１６間に、それぞれ貫通穴１８が形成されている。これら貫通穴１８は、図３（ｂ）に示すように円筒部１４の切欠部１４ｂに連通するように形成されている。したがって、これら貫通穴１８は、切欠部１４ｂに固定されたバネ材１の係止突起３に通じるようになっている。これにより、特にバネ材１を圧入によって円筒部１４に固定している場合などでは、メンテナンンス時などにおいて、貫通穴１８からピンを差し込むことなどにより、円筒部１４からバネ材１を取り外すことが可能になっている。
【００４４】
バネ材１は、図３（ｂ）に示すようにコイル状バネ２Ａとコイル状バネ２Ｂとが図１に示した状態に重ねられ、その状態で円筒部１４の内部孔１４ａ内に嵌め込まれて収容されるとともに、それぞれの係止突起３が円筒部１４の切欠部１４ｂに嵌め込まれて固定されることにより、円筒部１４内に収容され、固定される。
【００４５】
そして、このように円筒部１４内にバネ材１が収容され、固定された後、円筒部１４の一方の側に第１円環板１３ａが嵌め込まれて固定され、他方の側に第２円環板１３ｂが嵌め込まれて固定されることにより、ローラ環１２が形成される。さらに、ローラ環１２の第１円環板１３ａおよび第２円環板１３ｂの内部孔１４ａを通してバネ材１の内輪部６にシャフト１１が挿通されることにより、図３（ａ）に示す加圧ローラ１０が形成される。
【００４６】
その際、円環板１３ａ、１３ｂの内部孔１７や円筒部１４の内部孔１４ａはシャフト１１の外径（内輪部６の内径）より充分に大きいことから、シャフト１１はこれら円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４から離間している。よって、この加圧ローラ１０では、ローラ環１２の円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４がシャフト１１に直接接触しないため、バネ１の弾性変形に応じてシャフト１１の長さ方向と直交する方向に３６０°変位可能になっている。
【００４７】
このような構成からなる加圧ローラ１０にあっては、リング１５内にバネ材１を収容固定してローラ環１２を形成しているので、シャフト１１に支持されたローラ環１２は、バネ材１によってその全方向において荷重特性が同じになる。したがって、この加圧ローラ１０は、例えば凹凸面に対してその凹凸に追従して均等に当たるため、凹凸面を均等に加圧することができる。
【００４８】
この加圧ローラ１０は、例えばお菓子等の食品の収納袋など、各種の製品を収容する袋のシールを行う際に、シールを均一に行うための加圧ローラとして好適に用いられる。すなわち、食品の収納袋などでは、例えば製袋を行う際に重ね合わせ部ができるなどによってシール部に段差が形成されることがある。しかし、このように段差が形成されると、シールにムラが生じ、気密性が損なわれるおそれがある。特に食品などでは、気密性がより重要になることが多いことから、シールにムラが形成されるのは大きな問題となる。
【００４９】
そこで、図３（ａ）に示した加圧ローラ１０を用い、食品の収納袋のシール部に相対的に加圧ローラ１０のローラ環１２を回転走行させ、シール部を加圧することにより、シール部を均一にシールすることができる。すなわち、前述したように加圧ローラ１０は、凹凸面に対しその凹凸に追従して均等に当たり、凹凸面を均等に加圧するため、段差があるシール部でも段差に追従することでシール部を均一にシールすることができる。
【００５０】
図６は、本発明に係る加圧ローラの第２実施形態を示す正面図であり、図６中符号２０は加圧ローラである。この加圧ローラ２０は、シャフト１１と、このシャフト１１に外挿した複数のローラ環１２とを備えて構成されたもので、本実施形態では積層シートの上面を加圧する加圧ローラとして用いられる。
【００５１】
ローラ環１２は、図３（ａ）、（ｂ）に示したものと同一の構成のもので、本実施形態ではこのローラ環１２が複数枚（例えば数十枚）シャフト１１に外挿されている。すなわち、複数枚のローラ環１２が、重ねられ整列させられた状態で、シャフト１１に支持されている。これらローラ環１２の両側には、それぞれシャフトホルダ２１、ストッパー２２が配置されており、これらシャフトホルダ２１、ストッパー２２は内側からこの順にシャフト１１に外挿されている。
【００５２】
シャフトホルダ２１内には、シャフト１１を支持する軸受（図示せず）が収容されている。そして、複数ローラ環１２、およびこれらの両側に配置されたシャフトホルダ２１、２１は、さらにその外側に配置されたストッパー２２、２２により、シャフト１１から抜けでないようにシャフト１１に保持されている。なお、隣り合うローラ環１２、１２間には僅かながら隙間が設けられており、これによって全てのローラ環１２は、シャフト１１の軸方向と直交する方向に独立して変位可能になっている。
【００５３】
このような複数枚のローラ環１２に対して、その円環板１３ａ、１３ｂの内部孔１７を通ってバネ材１の内輪部６に、シャフト１１が挿通している。その際、シャフト１１は、図３（ａ）に示したように各ローラ環１２のバネ材１の内輪部６に挿通することにより、該バネ材１を保持固定している。一方、円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４に対しては、その内部孔１７、１４ａの内径がシャフト１１の外径より充分に大きいことから、これらから離間している。
【００５４】
したがって、ローラ環１２においてその円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４は、シャフト１１に接することなく、バネ材１を介してシャフト１１に支持されている。すなわち、全てのローラ環１２は、その円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４がシャフト１１に直接接触しないため、バネ材１の弾性変形に応じてシャフト１１の長さ方向と直交する方向に３６０°変位可能になっている。
【００５５】
次に、このような構成の加圧ローラ２０の使用形態について、図７を参照して説明する。
図７において符号３０は積層シートであり、この積層シート３０は、樹脂やゴム等からなる複数枚のシート３１…を積層したものである。なお、これらシート３１、３１間には、接着剤（図示せず）が配されている。また、本例では、積層シート３０の最上層のシート３１に、凹部３２および凸部３３が形成されており、したがって積層シート３０の被加圧面は凹凸形状となっている。
【００５６】
このような積層シート３０に対し、加圧ローラ２０は図示しない軸受に保持固定されている。その際、加圧ローラ２０は、個々のローラ環１２が前述したように独立してシャフト１１の軸方向と直交する方向に変位可能になっていることから、積層シート３０に対するシャフト１１の位置は固定されていてよい。したがって、軸受にダンパー等を設けることなく、シャフト１１を軸受けに固定することができる。
【００５７】
ただし、積層シート３０に対するシャフト１１の位置は、積層シート３０に対して加圧ローラ２０が適正に加圧できるように、予め設定されている。また、各ローラ環１２に収容固定されたバネ材１も、その荷重特性が積層シート３０に対して適正に加圧できるように、予め設定されている。
【００５８】
このように配置された加圧ローラ２０に対して、積層シート３０は図７中の紙面に直交する方向に、ローラコンベア等の移送手段によって移送させられる。その際、積層シート３０の上面が加圧ローラ２０の各ローラ環１２に接するように移送される。したがって、加圧ローラ２０は、各ローラ環１２が積層シート３０に接することで押し上げられ、かつ、積層シート３０の移送に連動して回転する。
【００５９】
そして、各ローラ環１２は、積層シート３０に接することでそれぞれ独立して押し上げられ、変位する。その際、リング１５はシャフト１１に拘束されることなく変位する。一方、バネ材１はその内輪部６が固定配置されたシャフト１１に固定されていることにより、その外周部がリング１５の円筒部１４の変位に伴われて弾性変形により変位する。
【００６０】
これにより、バネ材１は弾性変形により変位した量に対応して荷重特性を発揮する。すなわち、その半径方向外方から中心方向に向けて変位させられることにより、変位量に応じた応力（荷重）を生じる。したがって、各ローラ環１２は積層シート３０の上面の凹凸形状に応じて押し上げられ、その押し上げ量（変位量）に応じてバネ材１により積層シート３０の上面を加圧する。すなわち、凹部３２に対しては比較的低い圧で加圧し、凸部３３に対しては比較的高い圧で加圧する。
【００６１】
また、積層シート３０の移送に連動して、ローラ環１２はそれぞれ回転する。したがって、ローラ環１２が直接積層シート３０の上面を加圧する作用点は、その時々で変化する。つまり、実質的に加圧を行うバネ材１の作用点も、その時々で変化する。しかし、バネ材１は、前述したように荷重特性がその全方向において略均一になるように構成されているので、バネ材１が周方向に回転しても、その作用点では荷重特性が常に略一定になる。
【００６２】
したがって、本実施形態の加圧ローラ２０によれば、ローラ環１２が積層シート３０の移送に連動して回転し、ローラ環１２の作用点（バネ材１の作用点）が変化しても、バネ材１の荷重特性がその全方向において略均一になっているので、常に設定された荷重特性で加圧を行うことができ、したがって積層シート３０の経時的な接着力のバラツキを防止することができる。
【００６３】
また、複数のローラ環１２を、バネ材１によってそれぞれ独立して弾性変形可能に構成するとともに、その全方向において荷重特性を略均一にしているので、凹凸を有する積層シート３０に対し、ローラ環１２をそれぞれ独立して凹凸に追従させることができ、したがって積層シート３０を均一に接着することができる。
【００６４】
なお、このような構成からなる加圧ローラ２０は、前記したような積層シート３０の上面を加圧する場合に限定されることなく、種々の用途に適用される。
例えば、加圧ローラ２０のローラ環１２の外周部にサンドペーパーや研磨材、研削材を巻回し、またはローラ環１２を構成する円筒部の外周面をやすり状に形成したり、研磨材や研削材を埋め込んでおくことにより、加圧ローラ２０を金属や樹脂等からなる各種製品のバリ取りや研磨、研削を行うバリ取り機、研磨機、研削機などとして用いることができる。
【００６５】
このようなバリ取り機等に前記加圧ローラ２０を適用した場合にも、凹凸のある被処理物（製品）に対して各ローラ環１２が個々に凹凸と対応することにより、常に同じ荷重特性で加圧し、バリ取りや研磨、研削を行うことができる。したがって、被処理物を良好に仕上げることができる。
【００６６】
また、このようなバリ取りや研磨、研削を行う際には、発熱を抑制するため水を使用したり、粉塵が多く発生する場合がある。しかし、水や粉塵はバネ材１に錆びを生じさせるなどバネ材１を劣化させ、荷重特性を変化させるおそれがある。そこで、図６中に二点鎖線で示すように、複数重ねられたローラ環１２の周囲に各種のカバー２３を被せ、ローラ環１２をカバー２３で覆うようにするのが好ましい。
【００６７】
このようなカバー２３としては、特に水が使用される場合には防水性を有するゴムや樹脂等からなるカバーが好適に用いられる。このような防水性のカバー２３でローラ環１２を覆うことにより、バネ材１が水によって腐食し、劣化して荷重特性が変化するのを防止することができる。また、加圧ローラ２０が粉塵の多く発生する状況で用いられる場合には、防塵性を有する不織布やゴム、樹脂等からなるカバーが好適に用いられる。このような防塵性のカバー２３でローラ環１２を覆うことにより、バネ材１に粉塵が固着することなどによってその荷重特性が変化するのを防止することができる。
【００６８】
また、前記加圧ローラ２０は、バリ取り機等以外にも、例えば床等のゴミや汚れを吸着除去するワイパーとしても用いることができる。すなわち、図６中に示したカバー２３に代えて、ローラ環１２の外周面に粘着シート２３を取り外し可能に貼着する。粘着シート２３としては、両面が粘着性のものを用い、その一方の面をローラ環１２に貼着し、他方の面をゴミ取り用の粘着面とする。
【００６９】
このようなワイパーに前記加圧ローラ２０を適用した場合にも、凹凸のある床面や畳面など、凹凸面に対して各ローラ環１２が個々に凹凸と対応することにより、常に同じ荷重特性で加圧し、床面等のゴミや汚れを吸着除去することができる。したがって、床面を構成する床材間の隙間（凹部）などに落ちたゴミなども、より良好に吸着除去することができる。
【００７０】
また、例えばカバー２３として柔軟性のあるシートを用いることなどにより、加圧ローラ２０を、顔を押圧してマッサージする美顔器などとして用いることも可能である。
なお、図６中に二点鎖線で示したカバー２３や粘着シート２３を、図３（ａ）に示した加圧ローラ１０に用い、この加圧ローラ１０をバリ取り機等やワイパー、美顔器として使用することも可能である。
【００７１】
［カッターローラ］
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るカッターローラの一実施形態を示す図であって、図８（ａ）はカッターローラの側面図、（ｂ）はカッター環の分解斜視図である。図８（ａ）に示すようにカッターローラ４０は、シャフト１１と、このシャフト１１に外挿したカッター環４１とを備えて構成されている。シャフト１１は、その両端部が図示しない軸受に支持されるもので、カッター環４１に挿通されてカッター環４１とともに回転するように構成されている。
【００７２】
カッター環４１は、図３（ｂ）に示した加圧ローラ１０におけるローラ環１２とほぼ同じ構成からなっており、ローラ環１２と異なるところは、円筒部１４に円環板状のカッター刃４２が外嵌されている点である。すなわち、図８（ｂ）に示すようにカッター環４１は、周縁部に刃先４２ａを有する円環板状のカッター刃４２と該カッター刃４２の一方の側の中心部に固定された円筒部１４とを有するカッター本体４３と、該カッター本体４３の円筒部１４内に収容され固定された前記バネ材１と、を有している。
【００７３】
カッター本体４３の円筒部１４には、一方の側に第１円環板１３ａが取り付けられ、他方の側に第２円環板１３ｂが取り付けられている。
カッター刃４２には、本実施形態ではその刃先４２ａの内側の平坦面内、すなわちその内部孔４２ｂ内に、円筒部１４が嵌め込まれ、溶接等によって固定されている。なお、カッター刃４２の前記平坦面の一方の側に、円筒部１４の他方の側における外周端側の面が溶接等によって固定されていてもよい。
【００７４】
このような構成からなるカッター環４１に対して、その円環板１３ａ、１３ｂの内部孔１７、円筒部１４の内部孔１４１４ａを通ってバネ材１の内輪部６に、シャフト１１が挿通している。その際、シャフト１１は、図８（ａ）に示したようにカッター環４１のバネ材１の内輪部６に挿通することにより、該バネ材１を保持固定している。一方、円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４に対しては、その内部孔１７、１４ａの内径がシャフト１１の外径より充分に大きいことから、これらから離間している。
【００７５】
したがって、カッター環４１においてその円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４は、シャフト１１に接することなく、バネ材１を介してシャフト１１に支持されている。すなわち、カッター環４１は、その円環板１３ａ、１３ｂや円筒部１４がシャフト１１に直接接触しないため、バネ材１の弾性変形に応じてシャフト１１の長さ方向と直交する方向に３６０°変位可能になっている。
【００７６】
このような構成からなるカッターローラ４０にあっては、カッター本体４３内にバネ材１を収容固定してカッター環４１を形成しているので、シャフト１１に支持されたカッター環４１は、バネ材１によってその全方向において荷重特性が同じになる。したがって、このカッターローラ４０は、例えばカッター刃４２が長期の使用により研磨等によってその外径が真円ではなくなっても、バネ材１によりカッター刃４２が切断対象物に対して均等に当たるため、切断精度を均等に保つことができる。
【００７７】
このカッターローラ４０は、例えば布やダンボール等の切断に好適に用いられる。すなわち、ベルトコンベアなどの搬送装置上にて布やダンボール等を走行させ、これに対してカッターローラ４０のカッター刃４２の刃先４２ａを押し当て、布やダンボール等の走行に連動させてカッターローラ４０を回転させることにより、布やダンボール等をその走行方向に切断することができる。その際、前述したようにカッター刃４２が研磨等によってその外径が真円ではなくなっていても、バネ材１によりカッター刃４２が切断対象物に対して均等に当たるため、カッターローラ４０は高い切断精度で布やダンボール等を良好に切断することができる。よって、本実施形態のカッターローラ４０によれば、カッター刃４２のメンテナンスを容易にすることができる。
【００７８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態のバネ材１では二つのコイル状バネ２Ａ、２Ｂを同軸上に重ねて配置したが、複数であれば、コイル状バネを互いに対称的になるように三つ以上同軸上に重ねて配置してもよい。その場合に、三つ以上のコイル状バネを、例えば点対称となるように形成配置することにより、荷重特性が全方向において略均一になるバネ材としてもよい。
【００７９】
また、前記実施形態の加圧ローラ２０では、全てのローラ環１２について、収容固定するバネ材１の荷重特性を同じにしてもよく、あるいは、積層シート３０の凹凸形状や材質等に応じて、異なるローラ環１２間でバネ材１の荷重特性を異ならせてもよい。
さらに、前記実施形態の加圧ローラ２０では全てのローラ環１２を同じ外径に形成しているが、積層シート２０の凹凸形状や材質等に応じて、異なるローラ環１２間でその外径を異ならせてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…バネ材、２Ａ、２Ｂ…コイル状バネ、４…外輪部、５…コイルバネ、６…外輪部、１０…加圧ローラ、１１…シャフト、１２…ローラ環、１３ａ…第１円環部（円環部）、１３ｂ…第２円環部、１４…円筒部、１４ａ…内部孔、１５…リング、１６…円環板、１７…内部孔、２０…加圧ローラ、２３…カバー（防水性のカバー、防塵性のカバー、粘着シート）、３０…積層シート、３１…シート、４０…カッターローラ、４１…カッター環、４２…カッター刃、４２ａ…刃先、４３…カッター本体
【要約】
【課題】凹凸を有する被加圧物を均一に加圧できるようにした加圧ローラを実現可能にするバネ材、及びこのバネ材を用いた加圧ローラ、カッターローラを提供する。
【解決手段】複数のコイル状バネ２Ａ、２Ｂが同軸上に重ねられて構成された円形状のバネ材１である。コイル状バネ２Ａ（２Ｂ）が、螺旋状に形成されてなるコイルバネ５と、コイルバネ５の内周端部に一体に形成された円環状の内輪部６と、コイルバネ５の外周端部に一体に形成された円環状の外輪部４と、を有して形成された板材からなる略螺旋状のバネからなる。コイル状バネ２Ａ、２Ｂが同軸上に複数重ねられたことにより、半径方向外方から中心方向に向けて所定量変位させられたときの応力が、バネ材１の全方向において略均一になるように、複数のコイル状バネ２Ａ、２Ｂが互いに対称的に形成されて同軸上に重ねられている。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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