(57)【要約】【課題】ロール回転を軽トルク化し、シートの疵発生を阻止すること。【解決手段】潤滑剤として潤滑油を用い、該油のレベルを最低限に保持し、かつ保守容易とし、軸受箱とロールジャーナルとを近接かつ非接触とし、ラビリンス溝を設け、ロールジャーナルに突起リングを突設せしめる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベアリングと軸受箱とで構成され、該軸受箱の反ジャーナル側の端面には取付カバーが装着され、ジャーナル側には裏カバーが装着されている回転ロール用の軸受において、潤滑剤として潤滑油が用いられ、前記軸受箱に内装されるベアリング外輪と転動体との下端の接触点に潤滑油レベルが保持されていることを特徴とする軽トルク回転ロール用軸受。
【請求項２】
市販の軸受ユニットと、軸心高さ、ジャーナル径および取付座関係寸法を同一としうる請求項１記載の軽トルク回転ロール用軸受。
【請求項３】
取付カバーが、内部透視可能な透明カバーとされ、該カバーの潤滑油レベルに該当する位置に、刻印が表示されている請求項１または請求項２記載の軽トルク回転ロール用軸受。
【請求項４】
裏カバーはロールジャーナルに近接し、かつ非接触とされ、近接面にはラビリンス溝が凹設され、軸受箱内のロールジャーナルには円形鍔状の突起リングが凸設されている請求項１、請求項２または請求項３記載の軽トルク回転ロール用軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙、高分子フィルム、金属箔に代表される走行するシート状物を、支持搬送する目的で装着される円筒状ロールを回転支持する軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙、高分子フィルム、金属箔に代表される長尺のシートの表面に加工液体を塗布し乾燥する加工設備において、前記シートを支持し搬送する目的で該加工設備に装着される多数の円筒状ロールは、両端のジャーナルをベアリングを内蔵した軸受で回転支持される。多くの軸受は、規格化された市販のピローブロックやプランマブロックと呼ばれる軸受ユニットが使用されることが一般的である。
【０００３】
前記市販軸受ユニットは、ベアリングと軸受箱が一体化されたものであり、高度に規格化され、簡単にロールに装置することが可能である。
【０００４】
シートを支持し搬送するロールは、軽く回転することが必要であるが、ロールの回転が重くなるけれども軸受として前述の軸受ユニットが多用されているのは、前述の段落番号０００３に記載された理由による。
【０００５】
他方、シートを支持搬送する設備が扱うシート基材は、紙に限られず、高分子フィルム、金属箔等多種類のシート基材があり、しかも加工資材として、加工目的により、一般材料、粘着糊、シリコン、磁気塗料等多岐にわたっているのが現状である。
【０００６】
加工、塗工機械も、その目的により進化を遂げて来たが、依然として、シート状物の加工、塗工面に発生する疵入り、擦れ等の欠陥を完全に除去することは困難であった。
前記欠陥発生の原因として、シート状物を支持搬送するロールの回転が重く、シート状物の引張力で摩擦によりロール表面にロール回転力が伝達されるため、シート状物の走行速度とロールの回転速度即ち周速との差がスリップとなり、シート状物のロールとの接触面に疵が発生する要因となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のスリップ疵の発生は、シートを塗工する産業や塗工されたシートを目的の所要寸法に切断加工する産業にとって、従来より解決すべき大きな課題となっていた。
【０００８】
塗工等の表面加工を施したシートの表面に、疵がついたり、皺が入ったりすることにより、多くの生産品が製品として出荷できない不適格品となることがある。
【０００９】
その為、生産工場では、シートの疵入りや皺発生を防止する目的で、ロール回転をシートの速度と同調させるための一手段として、モータによるロール駆動を実施する場合もあったが、一般的な生産設備では、シートを支持搬送するロールの本数が多く、数１０本から、大きな設備になると１００本以上に及ぶことになり、ロール駆動設備にかける費用が莫大なものになっており、このコストの低減が課題となっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、ベアリングと軸受箱とで構成され、該軸受箱の反ジャーナル側の端面には取付カバーが装着され、ジャーナル側には裏カバーが装着されている回転ロール用の軸受において、潤滑剤として潤滑油が用いられ、前記軸受箱に内装されるベリング外輪と転動体との下端の接触点に潤滑油レベルが保持されるという構成とした。
【００１１】
請求項２の発明では、市販の軸受ユニットと、軸心高さ、ジャーナル径および取付座関係寸法を同一としうるという構成を請求項１の発明に付加した。
【００１２】
請求項３の発明では、取付カバーが、内部透視可能な透明カバーとされ、該カバーの潤滑油レベルに該当する位置に、刻印が表示されている構成を、請求項１または請求項２の発明に付加した。
【００１３】
請求項４の発明では、裏カバーはロールジャーナルに近隣し、かつ非接触とされ、近接面にはラビリンス溝が凹設され、軸受箱内のロールジャーナルには円形鍔状の突起リングが凸設されている構成を請求項１、請求項２または請求項３の発明に付加した。
【００１４】
前述の課題を解決するため、発明者らはロールをモータで駆動せず、軽く回転させうる構成とすることにより、ロールとシートとの間のスリップを防止する手段を案出するに至った。
【００１５】
ロールの回転トルクは、ロールを回転支持する目的で装着される軸受個々の回転重さが直接関係するものであることから、軸受の構造を新規に開発することとした。
【００１６】
軸受はベアリングと軸受箱とで構成されることは、どの種類の軸受でも同じであることから、軸受の所要回転トルクは、ベアリングが同タイプである限り回転重さの差異は生じない。そこで発明者らは、ベアリングに封入される潤滑剤の種類、粘度、量により回転トルクに差が出ることを見出した。
【００１７】
通常軸受として多用されている市販のピローブロックやプランマブロックといった軸受ユニットは、潤滑剤としてグリース封入式の軸受である。グリースは粘土状の半固体状であり、液体の潤滑油に比較して粘性が高く、ベアリングの回転に大きな抵抗となることは容易に判断できるから、従来、使用グリースの硬度、粘度を下げる努力がなされてきた。しかし、グリースは、液体の潤滑油に比較して、硬度、粘度共、到底及ばない高い値であることは既知の事実である。また、特にピローブロックは、製造工場の出荷時に、予めベアリングにグリースを封入されており、使用中にグリースが足らなくなり、焼損を来すことを防止する目的で、詰替不要とするため、多量のグリースが封入されるのが一般的であり、ベアリングの回転を一段と重くする一因となっていた。
【００１８】
ベアリングは、金属製の外輪、内輪および該両輪の間で挟持される複数の転動体である球またはころにより構成され、前記両輪間内で球またはころが回転する機構である。ベアリングが焼損するメカニズムは、金属同士が接触しながら回転するために、接触表面に疵が発生し、摩擦抵抗が増大することにより発熱し焼損することは公知の事実である。潤滑油またはグリースは、前記金属面に薄い油膜を形成し、金属同士が直接接触するのを防止し、摩擦係数を低下させることにより、発熱焼損を発生させない目的で使用される。
潤滑膜を形成するためには、極微量の潤滑剤で十分である。前述の知見に基づき、請求項１の発明では、ベアリングの潤滑剤は液体の潤滑油とし、しかも潤滑油の量はベアリングが焼損しない最低限の量を軸受箱に注入することを特徴とした。
【００１９】
本発明のロール軸受は、現在市販の軸受ユニットであるピローブロックが使用されており、ロールの回転が重く、製品シートとロール表面間にスリップが発生し、製品面にこすれ疵が発生しているロールを、軽く回転させる要望が多く、そのためロール軸受を交換しても、ロールの配置に影響を与えないため、請求項２の発明では、同軸直径の軸受形状、寸法を市販の軸受ユニットと同一寸法とする構成を付加した。
この構成により、軸受交換に際し、軸受を支持固定しているフレームの改造を不要とした。
【００２０】
ロールに装着される全ての軸受は、潤滑剤がなくなれば焼損するゆえ、潤滑剤を潤滑油とする場合、各軸受の常時の油量の把握は保守保全の重要事項である。ピコーブロック、プランマブロックに代表される市販の軸受ユニットは、端面が金属カバーで被覆されており、外部から潤滑油量のレベルを見ることは困難である。特にピローブロックはグリース封入式であり、もともと油量レベル検知は考慮されておらず、外部から軸受温度を計測し、温度が上昇すれば給脂するほかなく、そのため過度に給脂する傾向があった。規定以上に余分に給脂をした場合、多量のグリースが回転するベアリングにより、軸受内部で撹拌され回転抵抗が増大し、かえって発熱現象が発生する。この発熱によりグリースの硬度、粘度が低下し、軸受とロールジャーナルの近接面からグリースが漏れ出す現象がしばしば見られる。請求項３の発明は、前述の従来の軸受の欠点を克服すべく、軸受の取付カバーをアクリルガラス等の透明カバーとし、外部からベアリングの回転状況及び潤滑油量レベルを観察できる構成を付加した。油量レベルはアクリルガラス面に刻印されており、水平なロール回転軸に対し、軸受がどの様な角度に装置されても、常に正確に油量を計測できるように刻設されている。
【００２１】
ロール軸受のロールジャーナル側は、軸受箱にロール軸が、軸受裏面側から挿入装着されるゆえ、軸受裏面側には、中央にジャーナルの挿入される挿入孔が穿設された軸受裏カバーが装着される。
該裏カバーの装着目的は２つあり、１つは外部から軸受箱内に異物、埃、水等が浸入しベアリングの回転に支障を起こすことを防止するためである。もう一つは、軸受箱内の潤滑油が、ベアリングの回転に伴い、ジャーナル側から外部へ漏洩飛散することを防止するためである。裏カバーは、市販品のプランマブロック等にも同目的で装着されているがロール軸と軸受裏カバーとは接触面で接触しているのが普通である。
裏カバーは軸受胴部に固定されており、ロール軸は回転しているため、前述の侵入、漏洩現象を防止する目的で、通常は両者の接触面にオイルシールと呼ばれるゴムパッキン又はフェルトパッキンと呼ばれる繊維系のシール材が装着されている。
【００２２】
前述のシール装着は、ベアリングを保護するためには有効であるが、ロール軸と軸受裏カバーとは機械的回転摺動運動をしており、摺動面に機械摩擦が発生し、ロールの回転が重くなるという欠点を有している。前述の問題点に対し、軽く回転しかつ異物等の侵入、潤滑剤漏洩を防止する目的を達成すべく研究した結果、ロール軸側に潤滑油漏洩を防止する目的で、円周面上に円形の鍔を設けた突起リングを凸設し、軸受裏カバーのロール軸との近接面に、該ロール軸と同心円の溝、即ちラビリンス溝を複数加工凹設し、前記突起リングとラビリンス溝との組合せにより、非接触でありながら潤滑油の漏洩および外部からの異物の侵入を防止する構成を考案するに至った。その結果、ベアリングの回転を重くすることなく、潤滑油の漏洩および外部からの異物の侵入を防止することが可能となり、請求項４の発明を付加した。
【００２３】
本発明は、前述のごとき構成のものであって、シートを支持し搬送する多数の非駆動のロールを、軽く回転出来るようにし、ロールの回転の重さが、該ロールを回転せしめるシートの張力に及ぼす影響を軽減することを目的としている。
最近のシートを支持搬送する形態は、時代の進歩に伴いシートの用途が多様化し、今まで問題の少なかったシートの擦り疵等も重大な欠陥となり、品質面から見て製品にならないケースが増えて来ているのが現状である。
シート加工設備を、シートの品質面等に応じて、新規に設置し、ロールを駆動化すれば、シートに印加される張力は減少しシートとロール表面とのスリップが減少し、シートの疵入りトラブルは解消するものの、シート加工設備の多くは比較的古い設備が多く、非駆動ロールが多いのが現状である。
ロールを駆動するには莫大な費用を必要とする事から、現状の非駆動ロールの軸受を本発明の軸受に取替える事により、シートに印加される負荷張力を減少し、スリップを減少し安価にしかも短時間にトラブルを解決しようとするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、一般的なシートに塗料を塗布する塗工機、シートを進行方向に切断するスリッタ装置、シートを進行方向と直角方向に断裁するカッタ装置等に多く見られるシートを支持搬送する設備等における、シート１とロール２との位置関係例を示す斜視図である。ロール２は軸受３、３により回転支持される。
【００２５】
図２は市販のピローブロックの正面図、図３は市販のプランマブロックの立面図を参考に示す。何れも軸受箱１２およびベアリング４で構成され、潤滑剤としてグリースが封入されている。
【００２６】
図４は、本発明の軽トルク回転ロール軸受の実施例の、ベアリング４を露出して示した立面図である。図５は、軸心垂直断面を示す実施例の拡大断面図である。図４及び図５は、請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４の各発明を併せ適用した実施の一例を示しており、ベアリング４と軸受箱１２とで構成される回転ロール２用の軸受３において、潤滑剤として潤滑油が用いられ、軸受箱１２の反ジャーナル端面には取付カバー７が装着され、前記軸受箱１２のジャーナル９側には、裏カバー１０が装着され、ベアリング外輪５と転動体６との下端の接触点１３に潤滑油レベルＬが保持されている。転動体６はボール又はころを総称する。前記潤滑油レベルＬは、ベアリング４の外輪５と転動体６との下端の接触点１３に保持することにより、余分な潤滑油を転動体６の転動により撹拌する為発生する回転抵抗の増大及び発熱の増大を防止するものである。
【００２７】
図４および図５に、取付座外端寸法Ａ、取付ボルト孔軸心寸法Ｂ、内輪内径（ジャーナル径に相当）Ｃ、軸心高さＤ、取付座高さＥ、軸受胴部幅Ｊを示す。
請求項２の発明では、市販のピローブロック等の軸受ユニットと、軸心高さＤ、ジャーナル径Ｃ、及び取り付け座寸法Ａ、Ｂ、Ｅおよび胴部寸法Ｊを同一としたものである。前記各寸法を同一とすることにより、ロール２の軸受を、従来のピローブロック等から本発明の軽トルク回転ロール軸受に変更する場合でも、軸受を支持固定する架台を作り変える必要はなく、そのまま交換装着を可能としたものである。
【００２８】
図５の断面図において、７は取付カバーを示す。請求項３の発明において、取付カバーは透明カバーとされ、外部から軸受内部の状況を透視することを可能としたもである。取付カバー７の材質としては、アクリルガラス等に代表される高分子透明素材やガラス等の透明無機材質が代表されて考えられるが、透明素材としてはこれに限定されるものではない。また前記取付カバー７に、油量レベルＬに該当する位置に、刻印（凸、凹設、線引き等を含む）することにより外部から油量の増減を容易に監視可能とし油量調節の迅速化をはかっている。
【００２９】
図５に示す円形鍔状の突起リング８は、ロール軸９に装着される。該突起リング８は、ロール軸９が回転すると共に同速で回転することにより、特にその先端に遠心力が働き、軸受内部の潤滑油のロール軸９側への外部漏洩防止及びロール軸９側の軸受外部からの異物、即ち埃、水等の浸入を防止する目的で具備される。
【００３０】
図５中軸受裏カバー１０は、軸受胴部１１に装着され、請求項４に示すごとく、ロールジャーナル９と近接し、かつ非接触とされ、微小間隙を保ち固定される。該軸受裏カバー１０のロール軸９と近接する内面にはラビリンス溝１７、１７が複数列加工凹設され、各ラビリンス溝１７、１７の微小差圧の関係で、外部からの異物の侵入を防止するものであるが、一般的には、ラビリンス（迷路）溝として学術的にラビリンス効果を有するとして公知の事実である。ラビリンス溝１７、１７の設置と、前記突起リング８との組合せにより一層の潤滑油の外部
漏洩防止及び異物侵入防止の効果を提出するものである。
【００３１】
請求項４の構成を有する本発明の軽トルク回転ロール軸受と、従来のピローブロックとの比較テスト結果を示す。テスト条件は、それぞれの軸受を装着したロールを水平に支持し、ロールの周面頂点母線の位置を０度とし、周面の９０度の位置に、垂直下方向へ錘を設置し、錘の重量を次第に増加して行き、ロールが下方向へ回転を始める錘の重量を計測した
ロールは鉄製めっきロールでテストを実施した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
前記テストの結果、従来のピローブロックと比較して、本発明の軽トルク回転軸受では、ロール始動回転トルクは１／３から１／５に低減した。前記両軸受のトルクの差は、一本のロールに対しては小さい値であるが、操業される塗工機の場合は、数十本のロールが装着されており、各ロールによる走行シートの張力に与える影響は大きく、従って消費操業電力から見ても、省エネルギに大きく寄与する効果を明示する。またロールが軽く回転しうるため、ロールによりシートの表面に発生するスリップ疵も皆無となり、製品品質上および操業上の生産性において、大幅な効果を生み出すものである。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明では、潤滑剤として潤滑油が用いられ、軸受箱に内装されるベアリング外輪と転動体との下端の接触点に潤滑油レベルが保持されているので、転動体に潤滑膜を形成するために充分である極微量の潤滑剤の保持が可能となり、潤滑油の量をベアリングが焼損しない最低限の量に保持し潤滑油コストを低減せしめ、しかも余分の潤滑油の撹拌によるベアリング回転抵抗の増加および温度上昇による動力損失を来たさず、従ってシート製品の疵発生を減少せしめ製品生産性向上を来たすという効果を奏する。
【００３５】
請求項２の発明では、市販の軸受ユニットと同一の外形寸法とすることにより、各ロールに対して従来の軸受ユニットを本発明の軽トルク回転ロール軸受に交換することが容易となり、しかも軸受交換に際し、軸受を支持固定しているフレームの改作を不要とし、製品製造機械全体として何等改善を施すことなく軽トルク回転ロール軸受の採用が可能となり、改装コストを零とし、保守コストの増大を来たさず、ロール回転を極めて容易に軽くすることができ、製品シートとロール表面との間にスリップの発生を防ぎ、製品面のこすれ疵の発生を阻止しうるという諸効果を奏する。
【００３６】
請求項３の発明では、取付カバーが、内部透視可能な透明カバーとされ、該カバーの潤滑油レベルに該当する位置に、レベルを明示しうる刻印が表示されているので、各軸受の最低限の油量の把握は常時可能となり過度の給油を阻止することができ、油量コストの低下が可能となり、また余分の油量のベアリングによる撹拌、回転抵抗の増大による動力費の増大阻止、ロール回転を軽くなしうることによる製品面のこすれ疵の発生阻止に役立つという各種の効果を奏する。
【００３７】
請求項４の発明では、裏カバーはロールジャーナルに近接し、かつ非接触とされ、近接面にはラビリンス溝が凹設され、軸受箱内のロールジャーナルには円形鍔状の突起リングが凸設されているので、軸受箱内の潤滑油がベアリングの回転に伴い、ジャーナル側から外部のロール本体側へ漏洩飛散することが防止され、裏カバーとロールジャーナルとの間に機械摩擦を発生することがなく、従ってロールの回転が重くなることがなく、かつ異物等の軸受箱内への侵入を阻止し潤滑油の外部への漏洩を防止することが可能となり、生産コスト、油コスト動力コスト、製品歩留向上による製品コスト等各コストの低減をもたらしうる諸効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】シートとロールとの位置関係例を示す斜視図である。
【図２】市販のピローブロックの立体図である。
【図３】市販のプランマブロックの立面図である。
【図４】請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４の各発明を併せ適用した実施の一例を示す取付カバーを除いた正面図である。
【図５】同じく実施の一例を示す軸心断面図である。
【符号の説明】
１　シート
２　ロール
３　軸受
４　ベアリング
５　外輪
６　転動体
７　取付カバー
８　突起リング
９　ジャーナル
１０　軸受裏カバー
１１　軸受胴部
１２　軸受箱
１３　接触点
１５　マーク
１６　内輪
１７　ラビリンス溝
Ａ　取付座外端寸法
Ｂ　取付ボルト軸心
Ｃ　内輪内径
Ｄ　軸心高さ
Ｅ　取付座高さ
Ｊ　取付胴部幅
Ｌ　潤滑油レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004044676.tif 000006
【図４】
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【図５】
2004044676.tif 000008