JP2013167434A - ヒートパイプ式加熱ロール - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートパイプ取付用深穴を加工する。
【解決手段】隣り合うヒートパイプ同士をシェル両端の中心に対して左右両側に一定の距離オフセットさせた穴加工基準面までシェルの両側から加工することにより、加熱ロールの長さが著しく長い場合や、ロールの材料が非常に硬い場合でもヒートパイプ取付け穴２ｂの加工が可能となった。ヒートパイプもシェルの両端から穴加工基準面まで挿入し、拡管してヒートパイプ取付け穴２ｂに密着させ、ヒートパイプの先端を隣り合ったヒートパイプ同士でバランス良く交互に重なり合った状態にすることにより、ヒートパイプ分割による温度分布のばらつきを抑制し、ロール表面温度分布の精度の確保が可能となった。
【選択図】図７

Description

本発明は、加熱ロールのヒートパイプ取付け用深穴加工及びヒートパイプ取付け構造に関するものである。

加熱ロールはロール表面温度対して温度分布の精度の要求が厳しい場合、加熱ロール本体にヒートパイプを挿入した均熱ロール構造とすることが行われている。シェルの有効長が長いものが要求される場合、このヒートパイプを挿入するための穴は、穴径は小さく深い穴加工にする必要がある。

ヒートパイプが挿入される深い穴の加工はガンドリルにより加工されている。しかしながら、ヒートパイプを挿入する穴径が１５〜２５ｍｍ程度で、穴深さが１３００〜３０００ｍｍ程度の長いロールの場合や加熱ロールの材料が非常に硬い材料が要求される場合はヒートパイプ取付け用深穴加工が困難な作業となっていた。

特許文献１は深穴加工の進行段階に応じて、クーラントの圧力を高圧、通常圧に切り換えたり、クーラントの流量を大容量に切り換えたり、ガンドリルの内部を通して送るクーラントやガンドリルの外部からクーラントを噴出する外部クーラントを使い分けるようにして、クーラントの飛散を防止するとともに、切り屑を効率よく排出することを可能にする深穴加工方法および装置である。

特許文献２は難削材に深穴加工をする際にＹＡＧレーザ光を用いて深穴のガイド用微細長尺孔を形成した後、このガイド用の微細長尺孔をガイドとして機械的穴加工を行って難削材に深穴を形成している。
これらの装置や機械を使用し、かつ、上記の加工手順により難削材に対する高精度の深穴加工が可能となっている。

特開２００８−２１３０６４（Ｐ２００８−２１３０６４Ａ） 特開平６−６３８３１

従来のガンドリルの深穴加工および特許文献１においても穴径が小さく深さが１３００ｍｍを超えるような場合の深穴加工は極めて困難な作業となっていた。また、非常に硬い材料が要求される場合においても深穴加工の難易度は高く、歩留りも悪くなっていた。特許文献２においては加工工程がＹＡＧレーザ光によるガイド用の微細長尺孔の加工、その後の機械加工が必要となるため作業工程が多くなり、長時間の準備作業が必要となる。さらに、高価な加工装置が必要になりトータルの加工コストが極めて高価になっていた。

加熱ロールにおいて高い温度分布精度が要求される場合、ヒートパイプ取付け用穴径は１５〜２５ｍｍ、穴深さが１３００〜３０００ｍｍ程度のものが要求される。

図１は本発明の対象となる加熱ロールの外形図、図２は本発明の対象となる加熱ロールの断面図を示す。図１０は一般的な加熱ロール外形図の一例を示し、図１１は一般的な加熱ロール断面図の一例を示す。

発明の目的

本発明は穴径１５〜２５ｍｍ、穴深さが １３００〜３０００ｍｍ程度の長いロールやロール本体の材料が非常に硬い材料が要求される場合でも従来のガンドリルで上記の加工が可能となる方法を提供することを目的とする。
また、従来のガンドリルによる深穴加工でも要求されたロール表面温度分布の精度が確保できるヒートパイプの取付け方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

図７および図８に示すとおりシェル両端に対する中心より左右両方に一定距離オフセットした穴加工基準面に対し左右両側から加工し、穴の先端が少し重なるように加工する。この加工により加工長を従来方式に比べて約半分に低減できるので上記のような長いロールやロール本体の材料が非常に硬い材料が要求される場合でも深穴加工が可能となる。
しかし、左右両側より加工した穴の先端は加工誤差、ガンドリルの撓みによる偏心等があるため、加工穴の先端は一致しない状態となる。したがって、この状態ではヒートパイプ取付け穴を貫通してヒートパイプを取付けすることができない。この対策として、図９に示すとおりヒートパイプをロールの左右両側から穴加工に合わせて挿入する構造とした。
このヒートパイプがロール中央で分割されたままの状態では、ロール表面の温度分布にばらつきが生じる恐れがある。この対策として、図４に示すとおりヒートパイプの先端と隣り合ったヒートパイプ本体をバランス良く交互に重なり合った状態にすることにより、ロール表面温度のばらつきを抑制し、ロール表面温度の均熱化を図っている。

発明の効果

本発明によれば、ヒートパイプ取付け穴（２ｂ）は特殊な装置や機械を使用しないで汎用のガンドリルで深穴加工が可能となる。また、深穴加工の歩留りも良くなり材料の削減、加工コストの削減が可能となる。
また、図４に示すとおりヒートパイプ（２ｃ）の先端と隣り合ったヒートパイプ本体をバランス良く交互に重なり合った状態にすることにより、ロール表面温度のばらつきを抑制し、ロール表面温度の均熱化を図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態であるシェル（２ａ）の外径が２００ｍｍ、長さが１３９０ｍｍ、ヒートパイプ取付け穴（２ｂ）の直径がφ１６．１ｍｍの場合について説明する。

図１は本発明の対象となる加熱ロール（１）の外形図、図２は本発明の対象となる加熱ロール（１）の断面図を示す。図３〜図９は本発明の一実施形態である加熱ロール（１）のシェル（２ａ）の直径がφ２００ｍｍ、長さが１３９０ｍｍの場合の深穴加工およびヒートパイプ取付け構造を示す。図１０は一般的な加熱ロール（１）の外形図を示し、図１１は一般的な加熱ロール（１）の断面図を示す。

図５に示すようにヒートパイプ取付け穴（２ｂ）はシェル（２ａ）の両側よりガンドリルで加工され、シェル（２ａ）の中心より左右両方に２００ｍｍオフセットした穴加工基準面に対して両側からの穴加工が３ｍｍずつ重なるように加工されている。図４および図５に示すとおり隣り合ったヒートパイプ取付け穴（２ｂ）の先端はシェル（２ａ）の中心より２００ｍｍオフセットした穴加工基準面の深さまで交互に千鳥状に加工されている。例えばヒートパイプ取付け穴番▲２▼に対して穴番号▲１▼と▲３▼、穴番号▲３▼に対して番号▲２▼と▲４▼が隣り合ったヒートパイプ取付け穴（２ｂ）となる。以下同様となっている。また、本実施形態では穴加工基準面はシェル両端面の中心に対して左右同じ２００ｍｍの位置に設定している。

図９に示すようにヒートパイプ（２ｃ）は両側より挿入し、シェル（２ａ）の中心より２００ｍｍの基準面まで入れた状態で拡管し、シェル（２ａ）のヒートパイプ取付け穴（２ｂ）に密着させている。穴加工と同じパターンで隣り合ったヒートパイプ（２ｃ）の先端は、シェル（２ａ）の中心に対して交互に千鳥状の状態となっている。したがって、ヒートパイプ（２ｃ）の先端が同じ穴加工基準面に集中しないように配置することにより、ロール表面の温度分布にばらつきを抑制し、ロール表面温度の均熱化を図った構造となっている。

ガンドリルによる深穴加工の先端の穴加工基準面は加熱ロールの温度、直径、長さ等を考慮してロール表面の温度分布にばらつきが生じにくい最適な位置に穴加工基準面を設定することができる。

本発明が対象となる加熱ロールの外形図の一例 本発明が対象となる加熱ロールの断面図の一例 本発明の実施形態の一例となるシェル部の断面図および側面図 上記のヒートパイプの取付け穴を円周方向に展開した説明図 上記のシェル部の側面図 上記のヒートパイプ取付け穴の加工要領説明図 上記のガンドリルによる左側からおよび右側からの加工要領説明図 上記のガンドリルによる両側から加工した状態の説明図 上記のヒートパイプ取付け要領図および円周方向に展開した説明図 一般的な加熱ロール外形図の一例 一般的な加熱ロール断面図の一例

１ 加熱ロール
２ａ シェル
２ｂ ヒートパイプ取付け穴
２ｃ ヒートパイプ
３ａ ジャーナル（左側）
３ｂ ジャーナル（右側）
４ ヒータ部

Claims (2)

1. ヒートパイプをシェルの両端面側からそれぞれ加工されたに穴に合わせて挿入する構造としたことを特徴とするヒートパイプ取付け用深穴加工方法およびヒートパイプ取付け構造。
2. 隣り合ったヒートパイプ本体のロール中央側の部分を交互に重なり合った状態にすることにより、温度分布のばらつきを抑制し、ロール表面温度の均熱化を図ったことを特徴とする請求事項１に記載の加熱ロール。

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