回転ロール
【課題】クラックなどの部分的な破損が生じたとしても、完全には折損し難い、耐久性の優れたシャフト部を備えた回転ロールを簡単かつ低コストで提供する。
【解決手段】ロール本体１１と、該ロール本体１１の少なくとも一端に嵌入され、ロール本体１１に固定されたシャフト部１２とを備えた回転ロール１０において、シャフト部１２は、外層材１３と、該外層材１３内に軸方向に沿って配設され、前記外層材１３よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材１４とを備える。
【解決手段】ロール本体１１と、該ロール本体１１の少なくとも一端に嵌入され、ロール本体１１に固定されたシャフト部１２とを備えた回転ロール１０において、シャフト部１２は、外層材１３と、該外層材１３内に軸方向に沿って配設され、前記外層材１３よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材１４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば樹脂フィルムなどの長尺なシート状物の搬送、巻取りなどに使用される産業用の回転ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば樹脂フィルムなどのシート状物の製造工程や加工工程においては、巻き取りロール、ガイドロール、ニップロールなどの各種回転ロールが採用されている。また、鋼鈑の熱間圧延工程などでも、鋼鈑を搬送する搬送ロールなどが用いられている。
【０００３】
このような産業用の回転ロールは、一般に、回転体であるロール本体と、その両端部に位置するシャフト部とを備えた構成になっている。このような回転ロールのシャフト部においては、使用期間の経過とともに、磨耗や金属疲労による折損が認められる場合があった。このようなシャフト部の折損は、回転ロールの落下につながり、安全上好ましくない。
そこで、例えば特許文献１には、ロール軸部（シャフト部）のクラッチ部を特定の材質にして、クラッチ部の耐摩耗性などを改善する方法が記載されている。また、特許文献２には、オンラインでのクラック（亀裂）検査を導入し、ロール軸部の疲労折損を予見する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０４６１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、クラッチ部を黒鉛鋳鉄で鋳継ぎして、ロールを製造する方法であり、製造に手間がかかる。
また、特許文献２に記載の方法は、オンラインでクラック検査する必要があり、検査装置を別途用意する必要があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、クラックなどの部分的な破損が生じたとしても、完全には折損し難い、耐久性の優れたシャフト部を備えた回転ロールを簡単かつ低コストで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転ロールは、ロール本体と、該ロール本体の少なくとも一端に嵌入され、前記ロール本体に固定されたシャフト部とを備えた回転ロールにおいて、前記シャフト部は、外層材と、該外層材内に軸方向に沿って配設され、前記外層材よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材とを備えることを特徴とする。
前記芯材は、前記シャフト部の軸線上の位置、および、前記軸線に対して互いに対称な位置の少なくとも一方に配設されていることが好ましい。
前記シャフト部は、穿設形成された前記外層材の中空部に、前記芯材が内挿されて得られたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クラックなどの部分的な破損が生じたとしても、完全には折損し難い、耐久性の優れたシャフト部を備えた回転ロールを簡単かつ低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の回転ロールの一例を示す（ａ）部分断面側面図と、（ｂ）（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う断面図である。
【図２】本発明の回転ロールの他の一例を示す径方向断面図である。
【図３】本発明の回転ロールの他の一例を示す径方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の回転ロールについて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態例として、樹脂フィルムを延伸する縦延伸機に備えられたニップロールなどの回転ロール１０を図示するものであり、（ａ）部分断面側面図と、（ｂ）（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う断面図（径方向断面図）である。
【００１１】
この例の回転ロール１０は、円筒状のロール本体１１と、ロール本体１１と軸線が一致するように、ロール本体１１の長手方向の両端に設けられた一対のシャフト部１２とを備えて構成されている。
ロール本体１１は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ）などの材質から形成されている。
【００１２】
各シャフト部１２は、ロール本体１１の端部に、長手方向の途中までが嵌入された状態でロール本体１１に固定されている。この例では、各シャフト部１２のうち、ロール本体１１の端部に嵌入され、ロール本体１１の内周面に固定された固定部Ｆは、ロール本体１１の端部から外方に突出している突出部Ｐよりも、径が大きく形成されている。突出部Ｐは、この回転ロール１０が例えば巻き取りロールなどとして工場などに設置される場合において、図示略の軸受けに軸支される部分である。
【００１３】
このシャフト部１２は、シャフト部１２の外表面を含む部分を構成する外層材１３と、外層材１３内に軸方向に沿って配設された１本の芯材１４とを備えている。この例のシャフト部１２は、長手方向に沿って中空部１３ａが穿設形成された管状の外層材１３の該中空部１３ａに、１本の棒状の芯材１４が内挿され、芯材１４が固定されることにより形成されている。芯材１４は、シャフト部１２の軸線上の位置に、シャフト部１２の全長に亘って配設されている。
そして、芯材１４は、外層材１３よりも引張り強度の大きな材料から形成されている。
【００１４】
外層材１３と芯材１４の材質は、芯材１４の引張り強度が外層材１３よりも大きくなるように、組み合わされていればよい。例えば、外層材１３の材質を炭素鋼とし、芯材１４の材質をチタン合金とする組み合わせなどが挙げられる。炭素鋼およびチタン合金には、組成が異なる複数種がそれぞれ存在するため、芯材１４の引張り強度が外層材１３よりも大きくなるようにこれらを適宜選択し、組み合わせればよい。その他には、外層材１３の材質を炭素鋼とし、芯材１４の材質をクロムモリブデン鋼とする組み合わせなどが挙げられる。
【００１５】
このようにシャフト部１２が、このシャフト部１２の外表面を含む部分を構成する外層材１３と、外層材１３内に軸方向に沿って配設され、外層材１３よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材１４とを備えた２重構造になっていると、シャフト部１２にクラックなどの部分的な破損が発生したとしても、完全には折損し難い、耐久性の優れたシャフト部１２とすることができる。完全には折損し難いシャフト部１２を備えることによって、回転ロール１０の落下を未然に防止することができる。
【００１６】
すなわち、仮にシャフト部がこのような芯材を具備しておらず、単一の部材から形成されている場合に、シャフト部において金属疲労などにより部分的な破損が一旦生じてしまうと、その破損は連続的に進行、拡大し、その結果、シャフトが完全に折損し、回転ロールが軸受けから落下してしまう可能性がある。
これに対して、図１の例のように、外層材１３の内側に、外層材１３よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材１４が配設されたシャフト部１２の場合には、金属疲労などによる破損は、まず、芯材１４よりも引張り強度の小さい外層材１３において、外表面のクラックなどとして生じる。このように外層材１３に生じたクラックは、シャフト部１２の中心側に向かって拡大し、外層材１３と芯材１４との境界部分にまでは到達しやすいものと考えられる。しかしながら、芯材１４は、外層材１３よりも引張り強度が大きい材料から形成されているために、外層材１３と芯材１４との境界部分にまで到達したクラックが、引張り強度の大きな芯材１４にまで、連続的に及ぶことはない。
よって、作業者は、外層材１３に生じたクラックを目視などで確認した後、クラックが芯材１４にまで及ぶ前に、回転ロール１０の稼動を停止することができる。これにより、芯材１４までが完全に折損し、回転ロール１０が軸受けから落下してしまうことを未然に防止することができる。
【００１７】
図１の例のシャフト部１２は、例えば、芯材を備えていない従来の中実部材からなるシャフトに、ドリルなどで中空部１３ａを穿設形成して外層材１３とし、ついで、形成された中空部１３ａに、中空部１３ａとほぼ同径の芯材１４を内挿する方法などで製造できる。中空部１３ａと芯材１４とは、いわゆる「焼き嵌め」などにより固定することが好ましい。
このような製造方法は、既存のシャフトを改良する方法であるため、簡単かつ低コストで、耐久性の優れたシャフト部１２を得ることができる。
【００１８】
図１では、シャフト部１２として、１本の芯材１４がシャフト部１２の軸線上の位置に配設された形態を例示したが、芯材１４は１本に限定されず、複数本配設されていてもよい。
例えば、図２に示すように、シャフト部１２の軸線に対して互いに対称な位置に偶数本の芯材１４が配設された形態や、図３に示すように、シャフト部１２の軸線に対して互いに対称な位置に配設された偶数本の芯材１４と、シャフト部１２の軸線上の位置に配設された１本の芯材１４との合計奇数本の芯材１４を備えた形態などが挙げられる。図２および図３のように複数本の芯材１４を配置すると、シャフト部１２の耐久性がより向上する。また、これら図示例では、シャフト部１２の軸線に対して芯材１４が対称配置されているため、芯材１４の配設による偏心のおそれもない。また、各芯材１４の径は、偏心が生じない限り、同径でなくてもよい。
【００１９】
なお、図１では、シャフト部１２として、ロール本体１１の端部に嵌入されてロール本体１１に固定された固定部Ｆの径が、ロール本体１１の端部から外方に突出している突出部Ｐの径よりも大きい形態を例示したが、これらは同径であってもよく、特に制限はない。
【００２０】
また、図１では、回転ロール１０として、ロール本体１１の両方の端部に一対のシャフト部１２が設けられた両持ち式の回転ロールを例示したが、ロール本体の一方の端部のみにシャフト部が設けられた片持ち式の回転ロールであってもよい。
また、ロール本体１１としては、全長に亘って円筒状のものを例示したが、シャフト部１２が少なくとも一端に嵌入され得る形態である限り、その形態には何ら制限はない。
【００２１】
また、回転ロール１０の用途としては、例えば樹脂フィルムなどの長尺なシート状物の製造工程や加工工程において使用される巻き取りロール、ガイドロール、ニップロールや、鋼鈑の熱間圧延工程などで使用される鋼鈑搬送用の搬送ロールなど各種産業ロールが挙げられ、特に制限はない。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 回転ロール
１１ ロール本体
１２ シャフト部
１３ 外層材
１３ａ 中空部
１４ 芯材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば樹脂フィルムなどの長尺なシート状物の搬送、巻取りなどに使用される産業用の回転ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば樹脂フィルムなどのシート状物の製造工程や加工工程においては、巻き取りロール、ガイドロール、ニップロールなどの各種回転ロールが採用されている。また、鋼鈑の熱間圧延工程などでも、鋼鈑を搬送する搬送ロールなどが用いられている。
【０００３】
このような産業用の回転ロールは、一般に、回転体であるロール本体と、その両端部に位置するシャフト部とを備えた構成になっている。このような回転ロールのシャフト部においては、使用期間の経過とともに、磨耗や金属疲労による折損が認められる場合があった。このようなシャフト部の折損は、回転ロールの落下につながり、安全上好ましくない。
そこで、例えば特許文献１には、ロール軸部（シャフト部）のクラッチ部を特定の材質にして、クラッチ部の耐摩耗性などを改善する方法が記載されている。また、特許文献２には、オンラインでのクラック（亀裂）検査を導入し、ロール軸部の疲労折損を予見する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０４６１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、クラッチ部を黒鉛鋳鉄で鋳継ぎして、ロールを製造する方法であり、製造に手間がかかる。
また、特許文献２に記載の方法は、オンラインでクラック検査する必要があり、検査装置を別途用意する必要があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、クラックなどの部分的な破損が生じたとしても、完全には折損し難い、耐久性の優れたシャフト部を備えた回転ロールを簡単かつ低コストで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転ロールは、ロール本体と、該ロール本体の少なくとも一端に嵌入され、前記ロール本体に固定されたシャフト部とを備えた回転ロールにおいて、前記シャフト部は、外層材と、該外層材内に軸方向に沿って配設され、前記外層材よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材とを備えることを特徴とする。
前記芯材は、前記シャフト部の軸線上の位置、および、前記軸線に対して互いに対称な位置の少なくとも一方に配設されていることが好ましい。
前記シャフト部は、穿設形成された前記外層材の中空部に、前記芯材が内挿されて得られたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クラックなどの部分的な破損が生じたとしても、完全には折損し難い、耐久性の優れたシャフト部を備えた回転ロールを簡単かつ低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の回転ロールの一例を示す（ａ）部分断面側面図と、（ｂ）（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う断面図である。
【図２】本発明の回転ロールの他の一例を示す径方向断面図である。
【図３】本発明の回転ロールの他の一例を示す径方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の回転ロールについて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態例として、樹脂フィルムを延伸する縦延伸機に備えられたニップロールなどの回転ロール１０を図示するものであり、（ａ）部分断面側面図と、（ｂ）（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿う断面図（径方向断面図）である。
【００１１】
この例の回転ロール１０は、円筒状のロール本体１１と、ロール本体１１と軸線が一致するように、ロール本体１１の長手方向の両端に設けられた一対のシャフト部１２とを備えて構成されている。
ロール本体１１は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ）などの材質から形成されている。
【００１２】
各シャフト部１２は、ロール本体１１の端部に、長手方向の途中までが嵌入された状態でロール本体１１に固定されている。この例では、各シャフト部１２のうち、ロール本体１１の端部に嵌入され、ロール本体１１の内周面に固定された固定部Ｆは、ロール本体１１の端部から外方に突出している突出部Ｐよりも、径が大きく形成されている。突出部Ｐは、この回転ロール１０が例えば巻き取りロールなどとして工場などに設置される場合において、図示略の軸受けに軸支される部分である。
【００１３】
このシャフト部１２は、シャフト部１２の外表面を含む部分を構成する外層材１３と、外層材１３内に軸方向に沿って配設された１本の芯材１４とを備えている。この例のシャフト部１２は、長手方向に沿って中空部１３ａが穿設形成された管状の外層材１３の該中空部１３ａに、１本の棒状の芯材１４が内挿され、芯材１４が固定されることにより形成されている。芯材１４は、シャフト部１２の軸線上の位置に、シャフト部１２の全長に亘って配設されている。
そして、芯材１４は、外層材１３よりも引張り強度の大きな材料から形成されている。
【００１４】
外層材１３と芯材１４の材質は、芯材１４の引張り強度が外層材１３よりも大きくなるように、組み合わされていればよい。例えば、外層材１３の材質を炭素鋼とし、芯材１４の材質をチタン合金とする組み合わせなどが挙げられる。炭素鋼およびチタン合金には、組成が異なる複数種がそれぞれ存在するため、芯材１４の引張り強度が外層材１３よりも大きくなるようにこれらを適宜選択し、組み合わせればよい。その他には、外層材１３の材質を炭素鋼とし、芯材１４の材質をクロムモリブデン鋼とする組み合わせなどが挙げられる。
【００１５】
このようにシャフト部１２が、このシャフト部１２の外表面を含む部分を構成する外層材１３と、外層材１３内に軸方向に沿って配設され、外層材１３よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材１４とを備えた２重構造になっていると、シャフト部１２にクラックなどの部分的な破損が発生したとしても、完全には折損し難い、耐久性の優れたシャフト部１２とすることができる。完全には折損し難いシャフト部１２を備えることによって、回転ロール１０の落下を未然に防止することができる。
【００１６】
すなわち、仮にシャフト部がこのような芯材を具備しておらず、単一の部材から形成されている場合に、シャフト部において金属疲労などにより部分的な破損が一旦生じてしまうと、その破損は連続的に進行、拡大し、その結果、シャフトが完全に折損し、回転ロールが軸受けから落下してしまう可能性がある。
これに対して、図１の例のように、外層材１３の内側に、外層材１３よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材１４が配設されたシャフト部１２の場合には、金属疲労などによる破損は、まず、芯材１４よりも引張り強度の小さい外層材１３において、外表面のクラックなどとして生じる。このように外層材１３に生じたクラックは、シャフト部１２の中心側に向かって拡大し、外層材１３と芯材１４との境界部分にまでは到達しやすいものと考えられる。しかしながら、芯材１４は、外層材１３よりも引張り強度が大きい材料から形成されているために、外層材１３と芯材１４との境界部分にまで到達したクラックが、引張り強度の大きな芯材１４にまで、連続的に及ぶことはない。
よって、作業者は、外層材１３に生じたクラックを目視などで確認した後、クラックが芯材１４にまで及ぶ前に、回転ロール１０の稼動を停止することができる。これにより、芯材１４までが完全に折損し、回転ロール１０が軸受けから落下してしまうことを未然に防止することができる。
【００１７】
図１の例のシャフト部１２は、例えば、芯材を備えていない従来の中実部材からなるシャフトに、ドリルなどで中空部１３ａを穿設形成して外層材１３とし、ついで、形成された中空部１３ａに、中空部１３ａとほぼ同径の芯材１４を内挿する方法などで製造できる。中空部１３ａと芯材１４とは、いわゆる「焼き嵌め」などにより固定することが好ましい。
このような製造方法は、既存のシャフトを改良する方法であるため、簡単かつ低コストで、耐久性の優れたシャフト部１２を得ることができる。
【００１８】
図１では、シャフト部１２として、１本の芯材１４がシャフト部１２の軸線上の位置に配設された形態を例示したが、芯材１４は１本に限定されず、複数本配設されていてもよい。
例えば、図２に示すように、シャフト部１２の軸線に対して互いに対称な位置に偶数本の芯材１４が配設された形態や、図３に示すように、シャフト部１２の軸線に対して互いに対称な位置に配設された偶数本の芯材１４と、シャフト部１２の軸線上の位置に配設された１本の芯材１４との合計奇数本の芯材１４を備えた形態などが挙げられる。図２および図３のように複数本の芯材１４を配置すると、シャフト部１２の耐久性がより向上する。また、これら図示例では、シャフト部１２の軸線に対して芯材１４が対称配置されているため、芯材１４の配設による偏心のおそれもない。また、各芯材１４の径は、偏心が生じない限り、同径でなくてもよい。
【００１９】
なお、図１では、シャフト部１２として、ロール本体１１の端部に嵌入されてロール本体１１に固定された固定部Ｆの径が、ロール本体１１の端部から外方に突出している突出部Ｐの径よりも大きい形態を例示したが、これらは同径であってもよく、特に制限はない。
【００２０】
また、図１では、回転ロール１０として、ロール本体１１の両方の端部に一対のシャフト部１２が設けられた両持ち式の回転ロールを例示したが、ロール本体の一方の端部のみにシャフト部が設けられた片持ち式の回転ロールであってもよい。
また、ロール本体１１としては、全長に亘って円筒状のものを例示したが、シャフト部１２が少なくとも一端に嵌入され得る形態である限り、その形態には何ら制限はない。
【００２１】
また、回転ロール１０の用途としては、例えば樹脂フィルムなどの長尺なシート状物の製造工程や加工工程において使用される巻き取りロール、ガイドロール、ニップロールや、鋼鈑の熱間圧延工程などで使用される鋼鈑搬送用の搬送ロールなど各種産業ロールが挙げられ、特に制限はない。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 回転ロール
１１ ロール本体
１２ シャフト部
１３ 外層材
１３ａ 中空部
１４ 芯材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール本体と、該ロール本体の少なくとも一端に嵌入され、前記ロール本体に固定されたシャフト部とを備えた回転ロールにおいて、
前記シャフト部は、外層材と、該外層材内に軸方向に沿って配設され、前記外層材よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材とを備えることを特徴とする回転ロール。
【請求項２】
前記芯材は、前記シャフト部の軸線上の位置、および、前記軸線に対して互いに対称な位置の少なくとも一方に配設されていることを特徴とする請求項１の回転ロール。
【請求項３】
前記シャフト部は、穿設形成された前記外層材の中空部に、前記芯材が内挿されて得られたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転ロール。
【請求項１】
ロール本体と、該ロール本体の少なくとも一端に嵌入され、前記ロール本体に固定されたシャフト部とを備えた回転ロールにおいて、
前記シャフト部は、外層材と、該外層材内に軸方向に沿って配設され、前記外層材よりも引張り強度の大きな材料からなる芯材とを備えることを特徴とする回転ロール。
【請求項２】
前記芯材は、前記シャフト部の軸線上の位置、および、前記軸線に対して互いに対称な位置の少なくとも一方に配設されていることを特徴とする請求項１の回転ロール。
【請求項３】
前記シャフト部は、穿設形成された前記外層材の中空部に、前記芯材が内挿されて得られたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１３２４８７（Ｐ２０１２−１３２４８７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３２１８（Ｐ２０１０−２８３２１８）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００１０６７２６）シーアイ化成株式会社 (267)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００１０６７２６）シーアイ化成株式会社 (267)
【Ｆターム（参考）】
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