JP2005108475A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素化な構成で軸受の過熱を抑制することのできる誘導発熱ローラ装置を提供すること。
【解決手段】 ローラ本体１とその中空内部に配置された磁束発生機構５を備え、ローラ本体１がモータ２の回転軸３に固定され、磁束発生機構５が、一端がモータ２に固定された筒状の支持体１４に固定されてなる誘導発熱ローラ装置であって、支持体１４は基部１４ａと磁束発生機構５を固定する固定部１４ｂを有し、磁束発生機構５をローラ本体１の開口面から離れた位置に配置するとともに、支持体１４の基部１４ａに空気を通流する貫通孔１４ｃを設け、軸受が配置された基部１４ａ内の加熱空気を貫通孔１４ｃから外部へ放出し、スペーサ１５の間隙から外部の低温空気を基部１４ａ内に導入する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘導発熱ローラ装置、詳しくはローラ本体の中空内部の冷却構造に関するものである。

ローラ本体と、ローラ本体の内部に配置された鉄心に誘導コイルを巻回した磁束発生機構とを備え、モータの回転軸の先端をローラ本体に連結することによりローラ本体を片持式に支持してモータにより直接回転させるようにした誘導発熱ローラ装置がある。この場合ローラ本体の内部の磁束発生機構はモータに対して一体的に取り付けられる。

図３は、このような誘導発熱ローラ装置の一例の構成を示すもので、１は底部１ａの中央部に軸嵌合部１ｂを有する有底円筒状のローラ本体、２はモータである。モータ２の回転軸３はモータ２の一方の端面から外部に導出され、ローラ本体１の軸心を通り、先端においてローラ本体１の軸嵌合部１ｂに嵌合させてナット４によって連結される。これによりローラ本体１はモータ２によって直接回転されるようになる。５はローラ本体１の内部にあって回転軸３を囲むように配置された磁束発生機構で、円筒状の鉄心６とその外周に巻装された円筒状の誘導加熱コイル７とにより主として構成されている。

８はフランジで、ローラ本体１の開放端面を覆うように配置され、かつモータ２と一体的に連結されている。このフランジ８はその内面中央から一体的に突き出た軸受ハウジング９を有し、この軸受ハウジング９はローラ本体１の軸心方向に沿う内部にまで延長させてある。この軸受ハウジング９に磁束発生機構５が取付金具１０によって固定されている。軸受ハウジング９の内部には回転軸３が挿通されている。１１はモータ２を冷却するためのフアンを収納しているフアン室である。

このような構成において、モータ２によってローラ本体１は直接回転し、また磁束発生機構５の誘導コイル７が交流電源によって励磁されることにより、ローラ本体１は通常の誘導発熱ローラ装置と同様に誘導発熱するようになる。このようにローラ本体を片持式に支持してモータにより直接回転させる誘導発熱ローラ装置は、そのローラ本体に糸を添纏させつつ移行させ、その過程でその糸を加熱するのに使用するが、その運転に際して、ローラ本体１を８７００ｒｐｍ程度で高速回転させることがある。そこでこのような高速回転に対処するため、軸受ハウジング９をローラ本体１の中空内部に挿入し、その先端側の内面と回転軸３との間に軸受１２を設置し、この軸受１２により回転軸３を、軸受ハウジング９に対して回転自在に支持するようにしている。つまり軸受１２をローラ本体１の重心部に配置し機械的振動などを抑制する構成としている。

なお、この例では軸受ハウジング９がローラ本体１の軸心方向に沿う内部にまで延長しており、磁束発生機構５はこの軸受ハウジング９に取付金具１０によって固定されている、すなわち軸受ハウジング９を磁束発生機構の支持体としているが、軸受ハウジングをローラ本体１の内部にまで延長させない場合もある。この場合、フランジ８にその内面中央から一体的に突き出た筒状の支持体を設け、この支持体の外周面に磁束発生機構５が固定される。

ところで、磁束発生機構５はローラ本体１の軸心方向のほぼ全長にまたがって配置されているため、円筒状の磁束発生機構５で囲まれる内部空間は、磁束発生機構５の銅損や鉄損により発生する熱により高温となり、ローラ本体１の内部あるいは近接位置に配置された軸受けが、それ自体が発生する熱と相乗して軸受機能が低下するという問題がある。その問題を解消するため従来では軸受ハウジング内に冷却ジャケットを設け、ここに外部から循環ポンプにより冷却油を循環させて冷却するようにしている。また、回転軸３の内部に、軸受１２の設置位置からモータ２を冷却するフアンの設置位置に対応する部分に孔を形成し、その孔に気液二相の熱媒体を封入し潜熱移動により軸受１２を冷却することも考えられている。
特開２０００−１７３７５８号公報 特開平１１−２５１０５２号公報

しかしこのような冷却構成では、軸受ハウジングに冷却ジャケットを形成したり、回転軸に長孔を形成する必要があるので、軸受ハウジングや回転軸の構成が複雑となる。また循環させる冷却油を冷却するための熱交換器、配管を必要とするほか、冷却油を循環させるためのポンプと、その電源も必要となる。そのため冷却機構全体が複雑となり、かつ製作費が高騰するばかりでなく、これらの保守、点検が煩雑となる問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、ローラ本体に与える影響を抑制し、かつ、その中空内部の冷却効果を高め、軸受の冷却のための軸受ハウジングや回転軸の構成を簡素化するとともに、冷却油の循環を必要とせずに軸受の温度上昇を抑制し、斯かる問題を解消する点である。

本発明は、底部中央部に軸嵌合部を有する有底円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の中空内部に挿入され先端部が前記ローラ本体の軸嵌合部に嵌合締結された回転軸を有するモータと、前記ローラ本体の内周面に沿って配置された前記ローラ本体を発熱する円筒状の磁束発生機構とを備え、前記磁束発生機構を、一端を前記モータに固定し、前記ローラ本体の中空内部に伸びる支持体に固定してなる誘導発熱ローラ装置において、前記磁束発生機構を前記ローラ本体の開口面から離れた位置に配置するとともに、前記支持体の前記磁束発生機構へ伸びる位置に空気を通流する貫通孔を設けてなることを最も主要な特徴とする。

本発明に係る誘導発熱ローラ装置は、磁束発生機構をローラ本体の開口面から離れた位置に配置し、支持体にその離れた位置に伸びる間に空気を通流する貫通孔を設けているので、回転軸の軸受周辺の加熱空気は磁束発生機構に阻害されることなく、その貫通孔とローラ本体の開口端の隙間を経て外部に放出され、この放出により軸受の過熱を抑制する。したがって、軸受を冷却するための構成が簡素となり誘導発熱ローラ装置の製造に要するコストの低減が図れ、更には保守、点検がきわめて容易になるといった効果を奏する。また、ローラ本体内に導出する回転軸にフィンを固定すると、回転軸の回転でフィンが回転し、熱の放出効果をより一増高めることができる。

軸受ハウジングや回転軸の構成を簡素化するとともに、冷却油の循環を必要とせずに軸受の過熱を抑制する目的を、ローラ本体の中空内に設置する磁束発生機構をローラ本体の開口面から離れた位置に配置するとともに、磁束発生機構を支持する支持体に空気を通流する貫通孔を設けることにより実現した。

図１は本発明の実施例に係る誘導発熱ローラ装置の構成を示す断面図である。なお、図３に示す部分と対応する部分には同一の符号を付している。図１において、１３はフランジ、１４は磁束発生機構５を支持する支持体、１５はスペーサである。フランジ１３は、ローラ本体１の開放端面１ｃを覆うように配置され、モータ２と間隔を隔てて配置した複数のスペーサ１５を介して連結固定されている。このフランジ１３はその内面中央から一体的に突き出た円筒状の支持体１４を有し、この支持体１４は外径を大きくした基部１４ａと外径を小さくした固定部１４ｂを有し、固定部１４ｂを先端にしてローラ本体１の軸心方向に沿い、ローラ本体１の底面近傍位置まで延長している。

磁束発生機構５は支持体１４の固定部１４ｂに嵌合固定され、ローラ本体１の開放面から支持体１４の基部１４ａの長さ分離れた位置に配置されている。支持体１４の基部１４ａには、周方向に複数の貫通孔１４ｃが形成されている。この実施例では、モータ２に固定された軸受ハウジング９が支持体１４の基部１４ａの内部に伸びて配置され、回転軸３を回転自在に支持する図示しない軸受はローラ本体１の重心の近傍に位置し、機械的振動などを抑制する構成としている。

以上のように構成した誘導発熱ローラ装置は、モータ２によってローラ本体１は直接回転し、また磁束発生機構５の誘導コイル７が交流電源によって励磁されることにより、ローラ本体１は通常の誘導発熱ローラ装置と同様に誘導発熱するようになる。同時に磁束発生機構５も発熱し、これらの熱は円筒状の支持体１４内の空気を加熱する。しかし、支持体１４内の加熱された空気は、支持体１４の基部１４ａに形成された貫通孔１４ｃ、ローラ本体１と支持体１４およびフランジ１３の隙間を経て外部に放出され、一方、外部の温度の低い空気がスペーサ１５間の間隙から支持体１４内に導入される。この空気の流れにより、軸受ハウジング９が冷却される。

なお、この実施例は、円筒状の支持体１４を金属板で形成し、その基部１４ａに空気を通流する貫通孔１４ｃ形成しているので、ローラ本体１および磁束発生機構５の軸受ハウジング９に向かう輻射熱を遮り、この輻射熱による軸受ハウジング９の加熱を抑制することができるが、支持体１４を構成する部材は金属板に限らず、たとえば棒状あるいは幅狭の板状の部材を適宜間隔を設けて配列して構成してもよい。この場合、その隙間を貫通孔とすることができる。

図２は本発明の他の実施例に係る誘導発熱ローラ装置の構成を示す断面図である。なお、図１に示す部分と同一の部分には同一の符号を付している。図２において、１６はフイン、１７は通流板である。フイン１６は貫通孔１４ｃとほぼ対向する位置で、軸受ハウジング９から導出された回転軸３に固定され、回転軸３の回転で回転し、支持体１４内の空気の貫通孔１４ｃからの放出を促進し、支持体１４内の空気の流れを促進する。通流板１７は支持体１４の基部１４ａの内側端部、すなわち貫通孔１４ｃを越える先端側に形成され、支持体１４の基部１４ａ内の空気を貫通孔１４ｃへ案内する。この通流板１７により支持体１４内、特に支持体１４の基部１４ａ内の空気を貫通孔１４ｃへ集中し、支持体１４内の空気の流れを促進する。

なお、この実施例では、回転軸３の回転で回転するフイン１６と通流板１７との両者を用いており、支持体１４内の加熱された空気が支持体１４の基部１４ａに形成された貫通孔１４ｃ、ローラ本体１と支持体１４およびフランジ１３の隙間を経て外部に放出され、外部の温度の低い空気がスペーサ１５間の間隙から支持体１４内に導入されることによる空気の流れを速め、軸受ハウジング９の冷却効果を高めているが、必要に応じてフイン１６と通流板１７のいずれか一方を用いるようにしてもよい。

以上、各実施例では、軸受ハウジング９をローラ本体１の軸心方向に沿う内部にまで延長させているが、軸受ハウジング９をこのように延長せず、ローラ本体１から外れてモータ２の端部に配置した場合においても本発明は適用できる。この場合、支持体１４の基部１４ａの軸方向の長さを短くすることができ、磁束発生機構５の軸方向の長さを長くすることができる。

本発明に係る誘導発熱ローラ装置の構成を示す断面図である。（実施例１） 本発明に係る誘導発熱ローラ装置の構成を示す断面図である。（実施例２） 従来の誘導発熱ローラ装置の一部断面で示す構成図である。

符号の説明

１ ローラ本体
２ モータ
３ 回転軸
５ 磁束発生機構
６ 鉄心
７ 誘導加熱コイル
９ 軸受ハウジング
１３ フランジ
１４ 支持体
１４ａ 基部
１４ｂ 固定部
１４ｃ 貫通孔
１５ スペーサ
１６ フイン
１７ 通流板

Claims (3)

1. 底部中央部に軸嵌合部を有する有底円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の中空内部に挿入され先端部が前記ローラ本体の軸嵌合部に嵌合締結された回転軸を有するモータと、前記ローラ本体の内周面に沿って配置された前記ローラ本体を発熱する円筒状の磁束発生機構とを備え、前記磁束発生機構を、一端を前記モータに固定し、前記ローラ本体の中空内部に伸びる支持体に固定してなる誘導発熱ローラ装置において、前記磁束発生機構を前記ローラ本体の開口面から離れた位置に配置するとともに、前記支持体の前記磁束発生機構へ伸びる位置に空気を通流する貫通孔を設けてなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
2. 前記ローラ本体の中空内に位置する回転軸に、前記貫通孔に空気を通流させるフィンを取付けてなることを特徴とする請求項１記載の誘導発熱ローラ装置。
3. 前記支持体に、前記貫通孔に空気の流れを案内する通流板を設けてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の誘導発熱ローラ装置。

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