(57)【要約】【課題】金属ロールと樹脂ロールの長所を併せ持ち、各ロールの短所が解消されたロール、及びこのロールを用いた板状材の送り装置を提供する。【解決手段】金属を芯材として樹脂製（例えば、ウレタン製）の外皮５２を有するロール体５３と、このロール体５３の外皮５２の表面を覆う金属製の被覆層５４（例えば、ステンレス製の金属ベルト）とよりなる構成のロール５０とし、このロール５０を例えばレベラフィーダ２０（送り装置）のフィードロール２３ａ，２３ｂとして使用する。これにより、帯状材２（板状材）にキズ等を発生させることなく、高速で正確な送り動作が可能となり、フィードロール２３ａ，２３ｂの小型軽量化や耐久性向上等が図れる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル材又は板状材を扱う装置において、コイル材又は板状材に接触するロールであって、
鋼等の金属を芯材として樹脂製の外皮を有するロール体と、このロール体の外皮の表面を覆う金属製の被覆層とを備えることを特徴とするロール。
【請求項２】
板状材を挟みつけた状態で回転して板状材を送り出すフィードロールを有する送り装置であって、前記フィードロールとして請求項１記載のロールを備えることを特徴とする送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル材又は板状材を扱う装置において、コイル材又は板状材に接触するロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、鋼やアルミニウム等よりなる薄板帯状の素材（帯状材）を連続的にプレス機械等に供給して、プレス加工や切断加工などを行う加工工程においては、帯状材をコイル状に巻回したもの（即ち、コイル材）を巻き戻し方向に回転させてその外周から帯状材を随時繰り出して供給する（即ち、コイル材から帯状材を巻き出して供給する）とともに、プレス機械等の前流において矯正装置に帯状材を通して平坦に矯正した後、送り装置でその帯状材をプレス機械等に供給する。そして従来、このような帯状材の矯正装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、帯状材の挿通方向に千鳥状に２列に配置され、挿通された帯状材の一面側と他面側に交互に圧接して、帯状材を長手方向において波状に湾曲させる複数の矯正ロールを備えたレベラと呼ばれる装置が知られている。
また、上述した送り装置としては、例えば特許文献２に開示されているように、帯状材を挟みつけた状態で回転する一対のフィードロールよりなる装置（ロールフィーダなどと呼ばれる装置）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２３７５４５号公報
【特許文献２】
特開２０００−９４０７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記送り装置等に使用されるロールは、従来、鋼などの金属よりなるロール（以下、金属ロールという）と、鋼等を芯材としウレタンなどの樹脂を外皮としたロール（以下、樹脂ロールという）の二種類があり、用途に応じて使い分けられていたが、それぞれ次のような短所があった。
即ち、金属ロールを例えばフィードロールとして用いた場合、帯状材を高速に送り出すためには、その保持力を上げる（ロールの加圧力を高める）必要がある。このとき、ロールの接線方向の局所圧力により、帯状材にキズが発生したり、圧延（塑性変形）が生じる短所がある。また、金属ロールの場合、重量が重く慣性が大きいため、駆動系の負担が大きいという不利もあった。
一方、樹脂ロールの場合には、ロールと帯状材間の摩擦抵抗の低下によって滑りが発生する、またロールの磨耗が激しく紫外線などによる経時劣化もあって耐久性が劣るという短所があった。なお、コイル材表面には通常油分が付着しており、長時間コイル材（或いは、コイル材から巻き出された帯状材）に接触した樹脂ロールには、この油分が取り付き、この結果、摩擦抵抗が特に低下して滑りが発生し易くなることが経験的に知られている。
そこで本発明は、金属ロールと樹脂ロールの長所を併せ持ち、各ロールの短所が解消されたロール、及びこのロールを用いた送り装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のロールは、コイル材又は板状材を扱う装置において、コイル材又は板状材に接触するロールであって、
鋼等の金属を芯材として樹脂製の外皮を有するロール体と、このロール体の外皮の表面を覆う金属製の被覆層とを備えることを特徴とする。
ここで、「板状材」には、コイル材から巻き出された帯状材に加え、それ以外の板状又はシート状の材料も含まれる。
【０００６】
また、本発明の送り装置は、板状材を挟みつけた状態で回転して板状材を送り出すフィードロールを有する送り装置（例えば、ロールフィーダ、或いはレベラフィーダ）であって、前記フィードロールとして本発明のロールを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は、コイル材を巻き出して矯正して送り出す本例の設備を示す側面図であり、図２は、同設備の平面図である。また、図３（ａ），（ｂ）は、同設備のロール（例えばフィードロール）の構成を示す側面図及び断面図である。
この設備は、図１及び図２に示すように、コイル材１から帯状材２を巻き出すためのアンコイラ１０と、巻き出された帯状材２を矯正して図において右方に送り出すレベラフィーダ２０とよりなる。なお、レベラフィーダ２０は、いわゆるレベラ（矯正装置）とフィーダ（送り装置）が一体化されたものである。なお一般的には、アンコイラも含めた設備全体をレベラフィーダと称することもある。
【０００８】
まず、アンコイラ１０について説明する。
アンコイラ１０は、架台１１と、架台１１に対して片持ち状にオーバーハングした状態に設けられたマンドレル１２と、このマンドレル１２を回転駆動するモータ（図示省略）と、コイル押さえ１３と、ループガイド１４などを備える。
ここで、マンドレル１２は、図１及び図２に示すように、架台１１に対して複数の軸受け（図示省略）によって支持されてその中心軸線回りに回転自在とされた回転軸１２ａと、この回転軸１２ａの架台１１からオーバーハングした部分を囲むように周方向に複数（この場合、３個）配設されたドラム部材１２ｂとを備える。これらドラム部材１２ｂは、外周面がコイル材１（図１に二点鎖線で示す）の内周面に沿うように円弧状に湾曲した形状とされ、コイル材１の内周面に押し付けられて十分な摩擦力を生じさせてコイル材１を装着状態に保持するためのものである。そのために、これらドラム部材１２ｂは、例えば平行リンクとスライダクランク機構を組合せた支持機構（図示省略）により、それぞれが回転軸１２ａに対して支持されており、回転軸１２ａに対して径方向に移動可能となっている（即ち、全体として拡縮するようになっている）。なお、隣り合うドラム部材１２ｂの間には、常に一定以上の隙間Ｓが存在し、この隙間を利用してコイル材１を吊り下げるロープなど（コイル材１の脱着作業時に使用するもの）のコイル材１に対する脱着が可能な構成となっている。
【０００９】
また、マンドレル１２を回転駆動するモータは、架台１１内の上部に配置されており、例えば後述するシーケンサの制御によって運転中は通常一定速度で駆動される。
次に、コイル押さえ１３は、基端部が架台１１に揺動自在に取り付けられたアーム状の部材であり、先端に回転自在に取り付けられたロール１３ａ（コイル押えロール）が、コイル材１の上部外周面に当接可能となっている。なお本例では、このロール１３ａは、コイル材１のセット作業時（運転準備段階）において一時的にコイル材１に押し付けられるのみであり、運転中にはコイル材１から離れた退避位置に保持される。
また、図２において符号１５で示すものは、このコイル押さえ１３を駆動するシリンダ（例えば、エアシリンダ）であり、このシリンダは、例えば後述するシーケンサの制御によって次のように動作する。
即ち、マンドレル１２に装着されたコイル材１のコイルバンド（図示省略）を切断する作業などのために、後述する操作パネル４０によってコイル材１を押さえる動作が作業者によって指令されると、前記シーケンサが、コイル押さえ１３のロール１３ａをコイル材１に押し付ける方向にシリンダ１５を作動させ、また逆にコイル材１を押さえる動作の解除が指令されると、シリンダ１５を逆向きに作動させてコイル押さえ１３を所定の退避位置に戻す。
【００１０】
次に、ループガイド１４は、架台１１に対して揺動可能に取り付けられて、後述する通板作業時に帯状材２を案内する円弧状の部材であり、この場合、コイル材１の下面側に対して進退するように揺動する。なお、図１において符号１６で示すものが、このループガイド１４を駆動するシリンダである。このループガイド１４のシリンダ１６は、例えば、やはり後述の操作パネル４０の操作に基づくシーケンサの制御によって次のように作動する。
即ち、コイル材１の装着後に帯状材１の先端を鼻曲げしてレベラフィーダ２０に挿通してセットする際に、ループガイド１４がコイル材１の下面に近づく方向に駆動され、ループガイド１４が帯状材１をレベラフィーダ２０の入口に向かって案内するように制御される。そして、帯状材２のレベラフィーダ２０への挿通作業（いわゆる通板作業）が終わりコイル材１のセット作業が終了すると、ループガイド１４がコイル材１の下面から離れる方向に駆動され、ループガイド１４が帯状材２から退避した位置に保持されるように制御される。なお、ここでいう「鼻曲げ」とは、コイル材１の巻き癖によって湾曲した帯状材２の先端を、レベラフィーダ２０に挿通し易いように逆向きに曲げる動作のことである。
【００１１】
次に、レベラフィーダ２０について説明する。
レベラフィーダ２０は、帯状材２の通過経路に沿って順に配置されたピンチロール２１、複数の矯正ロール２２ａ，２２ｂ、及び一対のフィードロール２３ａ，２３ｂとが、架台２５の上方に配置されたもので、付帯機器として通板機構３０や操作パネル４０などを備える。
ここで、ピンチロール２１は、帯状材２の入口に回転自在に設けられ、特に通板作業時において、後述する通板機構３０のスレッディングロール３２ａに対向して帯状材２を挟み込み、矯正ロール２２ａ，２２ｂに向かって帯状材２を案内するものである。
【００１２】
次に、矯正ロール２２ａ，２２ｂは、帯状材の挿通方向に千鳥状に２列に配置されてそれぞれが回転自在とされたものであり、挿通された帯状材２の一面側と他面側に交互に圧接して、帯状材２を長手方向において波状に湾曲させて矯正するロールであり、矯正装置を構成している。なお、このうち矯正ロール２２ａは、帯状材２の上面側に圧接する上面側の矯正ロール（一面側の矯正ロール）であり、矯正ロール２２ｂは、帯状材２の下面側に圧接する下面側の矯正ロール（他面側の矯正ロール）である。また図１では、上面側の矯正ロール２２ａを６本設置し、下面側の矯正ロール２２ｂを５本配置した構成例を示しているが、これに限られない。
次に、フィードロール２３ａ，２３ｂは、帯状材２を後流設備（例えば、プレス機）に送り込むフィーダ（送り装置）としての構成要素であり、帯状材２を挟み付けた状態で、少なくとも一方のロールがサーボモータ２３ｃ（図２に示す）によって回転駆動される。なお、図２において符号２３ｄで示すものは、サーボモータ２３ｃの回転量を検出するエンコーダである。
ここで、例えばフィードロール２３ａ，２３ｂは、後述するロール５０（図３に示す）よりなり、鋼等の金属を芯材として樹脂製の外皮を有するロール体５３と、このロール体５３の外皮の表面を覆う金属製の被覆層５４とを備える構成となっている（詳細後述する）。
【００１３】
次に、通板機構３０は、ガイド部３１と、スレッディングアーム３２と、スレッディングアーム３２を駆動するシリンダ３３とを備える。
ガイド部３１は、レベラフィーダ２０の入口（即ち、ピンチロール２１が配置された位置）に向かって帯状材２を円滑に案内する部分であり、レベラフィーダ２０の入口へと導入される帯状材２の下面側に沿う位置に複数配置されて、帯状材２の下面側に当接して回転する受けロール３１ａ（図２に示す）などを備える。
スレッディングアーム３２は、ガイド部３１の両側に揺動自在に取り付けられた一対のアーム状部材であり、この一対のアーム状部材の先端部の間には、スレッディングロール３２ａが回転自在に取り付けられている。このスレッディングロール３２ａは、帯状材２に対して（前述のピンチロール２１や矯正ロール２２ａ，２２ｂに対しても）平行に取り付けられており、スレッディングアーム３２の基端側がシリンダ３３によって駆動され、スレッディングアーム３２の先端側がレベラフィーダ２０内に向かって揺動すると、このスレッディングロール３２ａが前述のピンチロール２１の上面側に平行に当接する構成となっている。
なお、上記スレッディングアーム３２は、このような構成によって帯状材２の先端を鼻曲げするとともに、帯状材２の先端をレベラフィーダ２０の入口に案内するものであり、前述した通板作業の際に使用される。また、このスレッディングアーム３２を駆動するシリンダ３３の動作も、例えば操作パネル４０の操作に基づく後述のシーケンサの制御によって実現される。
【００１４】
次に、操作パネル４０は、この場合レベラフィーダ２０の架台２５に対して取り付けられ、例えば前述のシーケンサに電気的に接続された操作部であり、操作用の各種押しボタンや表示部（例えば、タッチパネルディスプレイ）がその上面に設けられたものである。前述したスレッディングアーム３２などのマニュアル操作や、各種のデータ設定操作などが、この操作パネル４０から可能となっている。
なお、操作パネル４０から予め作業者が設定するデータとしては、帯状材２の周期的送り量（後流設備である例えばプレス機械の１周期の動作に対して帯状材２を所定タイミングで送る際の送り長さ）などがある。
【００１５】
次に、本形態例の設備の制御系について説明する。
この設備の制御系は、図示省略した制御ユニットを中心に構成されている。制御ユニットは、例えばアンコイラ１０の架台１１内下方に内蔵されており、シーケンサと、位置決めユニットと、ドライブユニットとを備える。
シーケンサは、操作パネル４０からの操作信号（或いは、設定データ）を受けて設定されたプログラムに従って制御処理を行う装置であり、運転中においては、所定タイミングで所定量だけ帯状材２を送るべく、後流設備（例えば、プレス機械）からの同期信号を読み取りつつ、サーボモータ２３ｃの目標回転位置を指令する信号又はデータ等を生成して位置決めユニットに対して出力する。
【００１６】
なお、シーケンサには、図示省略したインターフェースを介して、後流設備（例えば、プレス機械）からの前述した同期信号（例えば、プレス機械のクランク軸の回転位置を検出するアブソリュートエンコーダの信号）が入力される。また、このシーケンサからは、必要に応じて、前述したシリンダ１５，１６，３３の駆動回路（図示省略）や、マンドレル１２を駆動するモータの駆動回路（図示省略）などにも、それらアクチュエータを制御するための信号が出力される構成となっている。
【００１７】
また、位置決めユニットは、シーケンサから送信された位置指令の信号と、エンコーダ２３ｄの出力信号（位置フィードバックとしての信号）に基づいて、サーボモータ２３ｃの速度指令を生成するユニットであり、ドライブユニットは、位置決めユニットから出力された速度指令と、エンコーダ２３ｄの出力信号（速度フィードバックとしての信号）に基づいて、サーボモータ２３ｃを駆動するユニットである。これら位置決めユニットとドライブユニットによれば、サーボモータ２３ｃの回転位置又は速度の偏差（指令値とフィードバック値の差）が常にゼロに近づくように、サーボモータ２３ｃが駆動される。これにより、フィードロール２３ａ，２３ｂの帯状材２に対する滑りが発生していない限り、帯状材２が後流設備の運転に同期した所定タイミングで設定された周期的送り量だけ正確に送り出される。
【００１８】
次に、上述したプレス加工設備における例えばフィードロール２３ａ，２３ｂを構成するロール５０の詳細構成について、図３により説明する。
ロール５０は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、中心軸５１を芯材として樹脂製の外皮５２を有するロール体５３と、このロール体５３の外皮５２の表面（この場合、外周面）を覆う金属製の被覆層５４とよりなる。
ここで、中心軸５１は、鋼などの金属よりなり、ロール全体を軸受けや駆動モータに対して連結するための軸であり、ロール表面の性状に影響を与えない程度に小径なものとされている。
次に、ロール体５３の外皮５２は、例えばウレタン或いはＮＢＲ（ニトリルゴム）などの合成樹脂であって、使用時（ロール表面が帯状材等に押し付けられたとき）に被覆層５４が永久変形しない範囲内で、従来の樹脂ロールと同程度の弾性を実現する硬度（例えば、ショア硬さが７０〜９０）をもつ材料よりなる。
【００１９】
また、被覆層５４は、例えばステンレスよりなる薄肉円筒状のもので、ロール体５３の外皮５２の弾性を阻害せず、使用時に十分変形し、リリース時（ロール表面が帯状材等から離れた時）には外皮５２の弾性によって元の真円状に復帰する肉厚（例えば、０．２ｍｍ）に設定されている。このような被覆層５４としては、コンベアに使用されるいわゆる金属ベルトを流用することができる。なお、この金属ベルトには、薄板を溶接して円筒状にした安価なタイプ（継目の有るもの）と、電気鋳造等により継目無しに製造した高価なタイプがあるが、何れを使用してもよい。
また、中心軸５１と外皮５２、及び外皮５２と被覆層５４は、接着又は溶着によって相互に固定されている。
【００２０】
なお、以上説明した構成のロール５０は、一例として、例えば以下のような方法によって製造することができる。即ち、ロール体５３の外皮５２となる樹脂製の円筒体であって、被覆層５４の内径よりも適度に小さい外径と、中心軸５１の外径よりも適度に小さい内径を持つ円筒体を射出成型等によって製造する。次に、この円筒体を被覆層５４となる部材（例えば金属ベルト）の内側に装填した状態で、この円筒体の内側（中心の貫通孔）に中心軸５１となる軸部材を圧入して、中心軸５１を設けるとともに、この圧入によって上記円筒体（外皮５２）を拡径させて被覆層５４の内面に押し付ける。これにより、各部材が相互に密着するとともに、ロール外形の真円度がある程度得られ、その後、必要に応じてロール表面（被覆層５４の表面）を仕上げ加工（例えば研磨加工）すれば、必要な外形の真円度をもつロール５０が得られる。なお、中心軸５１と外皮５２、及び外皮５２と被覆層５４の固定は、上記円筒体の装填前或いは上記軸部材の圧入前に部材間に接着剤を塗布しておき、組立後（上記軸部材の圧入後）にこの接着剤を固化させる接着処理によって実現できる。
【００２１】
上記ロール５０は、次のような特長をもつ。
帯状材などに押し付ける加圧力を増加させても、従来の樹脂ロールと同程度の柔軟性をもってロール表面が変形し、帯状材などに対する大きな接触面積が得られるため、帯状材などにキズや圧延が発生し難い。
表面が金属よりなるため、油分が存在していても高い摩擦抵抗を確保でき、また磨耗や経時劣化が少なく耐久性が高い。
接触面積を大きく確保できるから、従来の金属ロールに比べて外径を小さくすることが可能であり、また、表面だけが金属であるため、従来の金属ロールに比べて大幅な軽量化と小型化が可能となる。
さらに、従来の金属ロールに比べて柔軟性があり、帯状材などに対する接触が滑らかになるため、騒音が低減できる。
【００２２】
また、以上説明した本形態例の設備では、フィードロール２３ａ，２３ｂとして上述のロール５０が使用されているため、次のような効果が得られる。
帯状材２にフィードロール２３ａ，２３ｂを押し付ける加圧力（挟みつける力）を増加させる必要のある高速運転時であっても、帯状材２にキズや圧延が発生し難く、プレス加工の高速化と、加工品質や歩留まりの向上が図れる。
また、帯状材２に油分が付着していても高い摩擦抵抗が得られるため、レベラフィーダ２０において帯状材２の滑りが発生し難く、帯状材２を正確に所定量だけ送り出すことができ、プレス加工の加工精度向上や信頼性向上が図れる。
従来の樹脂ロールを使用する場合に比べ、フィードロール２３ａ，２３ｂの耐久性が格段に向上するため、レベラフィーダ２０のメンテナンスが楽になる。
従来の金属ロールを使用する場合に比べ、フィードロール２３ａ，２３ｂの大幅な軽量化及び小型化が実現できるため、駆動系の負担が減り、例えばサーボモータ２３ｃの小型軽量化や省電力が可能となる。
また、フィードロール２３ａ，２３ｂの騒音低減により、レベラフィーダ２０の静音化が可能となる。
【００２３】
なお、上記ロール５０は、上述した設備における他のロール（マンドレル１２、コイル押えのロール１３ａ、矯正ロール２２ａ，２２ｂ、ピンチロール２１、或いはスレッディングロール３２ａなど）として使用して、同様の効果を奏することができる。即ち、コイル材１や帯状材２にキズや圧延を発生させることなく、高い加圧力や摩擦抵抗によって各ロールの機能を信頼性高く発揮でき、耐久性も向上できるといった効果（従来の金属ロールと樹脂ロールの長所を併せ持ったもの）が得られる。
なお、本例におけるマンドレル１２は、前述の隙間Ｓを形成すべく、円周方向に三分割されているが、このような部材（即ち、複数の円弧状部分に分割されたロール）にも本発明を適用できる。例えば、各ドラム部材１２ｂ（ロールの分割された円弧状部）の表面を金属の層で覆い、内側を樹脂によって構成すれば、同様の作用が得られるからである。
【００２４】
なお、本発明は上記形態例の態様に限られず、各種の変形や応用があり得る。例えば、プレス加工設備以外のロール（例えば、製紙工場における紙の搬送用ロールなど）にも本発明を適用できる。
また、レベラとフィーダが別体とされた設備に対しても本発明を適用できることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のロールによれば、コイル材又は板状材に接触させる加圧力を増加させても、従来の樹脂ロールと同程度の柔軟性をもってロール表面が変形し、大きな接触面積が得られるため、コイル材又は板状材にキズや圧延が発生し難い。また、表面が金属よりなるため、油分が存在していても高い摩擦抵抗を確保でき、また磨耗や経時劣化が少なく耐久性が高い。また、接触面積を大きく確保できるから、従来の金属ロールに比べて外径を小さくすることが可能であり、また、表面だけが金属であるため、従来の金属ロールに比べて大幅な軽量化と小型化が可能となる。さらに、従来の金属ロールに比べて柔軟性があり、コイル材又は板状材に対する接触が滑らかになるため、ロール動作時の騒音を低減できる。
【００２６】
また、請求項２記載の送り装置は、フィードロールとして本発明のロールを使用しているため、次のような効果が得られる。
板状材にフィードロールを押し付ける加圧力（挟みつける力）を増加させる必要のある高速運転時であっても、板状材にキズや圧延が発生し難く、装置の高速化と、品質等の向上が図れる。板状材に油分が付着していても高い摩擦抵抗が得られるため、板状材の滑りが発生し難く、板状材を正確に送り出すことができる。従来の樹脂ロールを使用する場合に比べ、フィードロールの耐久性が格段に向上するため、装置のメンテナンスが楽になる。従来の金属ロールを使用する場合に比べ、フィードロールの大幅な軽量化及び小型化が実現できるため、駆動系の負担が減り、フィードロールを駆動するモータの小型軽量化や省電力が可能となる。また、フィードロールの騒音低減により装置の静音化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】帯状材の送り装置を含む設備を示す側面図である。
【図２】同設備を示す平面図である。
【図３】送り装置のフィードロールとして使用されるロールを示す図である。
【符号の説明】
２３ａ，２３ｂ  フィードロール
５０  ロール
５１  中心軸（芯材）
５２  外皮
５３  ロール体
５４  被覆層
【図１】
2004168445.tif 000003
【図２】
2004168445.tif 000004
【図３】
2004168445.tif 000005