JP2017063524A - ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ部の発熱による温度上昇を抑制することが可能なローラを提供すること。
【解決手段】ローラ１は、ステータ２１及び該ステータ２１の径方向外側に対向配置されて相対回転するロータ２２を含むモータ部２と、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、ステータ２１が固定される筒状のトーションバー４２と、トーションバー４２の内壁との間に間隙を介して貫通され、トーションバー４２の軸方向の一方端を固定させる貫通シャフト４３と、軸方向にモータ部を間に挟む位置に配置され、ローラハウジング４１を回転自在に支持する軸受６，７と、を有し、少なくとも貫通シャフト４３の内部に冷媒を通流させるための冷却流路が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばフィルム搬送装置で用いられるローラに関する。

特許文献１及び特許文献２には、固定軸に対して回転自在に支持されたローラを回転駆動するモータが内蔵されたモータ内蔵ローラが記載されている。これら特許文献１及び特許文献２に記載されたモータ内蔵ローラは、ベルトコンベアやローラコンベア等に利用されることを前提としている。

特開２００３−１０２１４３号公報 特開２００５−１７６５８８号公報

例えば、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムの製造に用いられるフィルム搬送装置では、フィルムにスリップによる擦り傷や皺、変形等の欠陥を生じることなく、高速かつ適正張力でフィルムを搬送する必要がある。また、上記のような高機能フィルムは、一般に熱に弱いため、モータ部の発熱によりフィルムの品質低下を招く可能性がある。上記特許文献２には、ローラの内部にモータ軸と共に回転する冷却ファンを設けた構成が記載されているが、外気の流入経路の有無については明確な記載がなく、十分な冷却効率を得られない可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することが可能なローラを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、ローラは、ステータ及び該ステータの径方向外側に対向配置されて相対回転するロータを含むモータ部と、前記ロータと共に回転する円筒状のローラハウジングと、前記ステータが固定される筒状のトーションバーと、前記トーションバーの内壁との間に間隙を介して貫通され、前記トーションバーの軸方向の一方端を固定させる貫通シャフトと、軸方向に前記モータ部を間に挟む位置に配置され、前記ローラハウジングを回転自在に支持する軸受と、を有し、少なくとも前記貫通シャフトの内部に冷媒を通流させるための冷却流路が設けられている。

上記構成により、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することができるので、フィルム搬送装置におけるフィルムの品質低下が抑制されると共に、適正な張力制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記冷却流路が設けられる範囲は、少なくとも前記モータ部が設けられた軸方向範囲を含むのが好ましい。

上記構成により、モータ部の発熱による温度上昇を効率良く抑制することができる。

また、望ましい態様として、前記冷却流路は、前記貫通シャフトに設けられた管路を含んでいるのが好ましい。

上記構成により、管路を通流する冷媒によってモータ部の発熱を吸収することができる。

また、前記貫通シャフトは、前記トーションバーとの固定端側の端部に、前記管路に通流する前記冷媒の注入口及び排出口が設けられていても良い。

また、望ましい態様として、前記冷却流路は、前記間隙をさらに含んでいるのが好ましい。

上記構成により、貯留部から間隙に供給される冷媒によってモータ部の発熱をさらに効率良く吸収することができる。

また、望ましい態様として、前記トーションバーは、前記貫通シャフトとの固定端側の端部に、前記間隙に通流する前記冷媒の貯留部が設けられているのが好ましい。

上記構成により、間隙にかかる圧力を周方向に均一にすることができる。

また、前記貫通シャフトは、前記トーションバーとの固定端側の端部に、前記貯留部に通流する前記冷媒の注入口と、前記管路に通流する前記冷媒の排出口とが設けられていても良い。

また、望ましい態様として、前記トーションバーと前記貫通シャフトとの間にシール部材を有する構成であるのが好ましい。

上記構成により、冷媒が間隙から漏れ出すのを防ぐことができる。

また、前記シール部材はＯリングであっても良い。

また、望ましい態様として、前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、前記貫通シャフトに対する前記トーションバーの軸方向の他方端の相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、を有する構成であるのが好ましい。

上記構成により、第１の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報と、第２の回転検出器により検出されるトーションバーの軸方向の他方端の角度変位とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部を出力制御することで、帯状搬送物を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、前記トーションバーの軸方向の他方端に対する前記ローラハウジングの相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、を有する構成であるのが好ましい。

上記構成により、第１の回転検出器により検出される位置情報と、第１の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報と第２の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部を出力制御することで、帯状搬送物を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記第１の回転検出器及び前記第２の回転検出器の少なくとも一方はレゾルバであるのが好ましい。

上記構成により、振動に強く、また、高温環境下での用途に適したローラを得ることができる。

本発明によれば、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することが可能なローラを提供することができる。

図１は、実施形態１に係るローラの一例を示す断面図である。 図２は、実施形態１に係るローラにおいて帯状搬送物にかかる張力とトルクとの関係を説明する図である。 図３は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。 図４は、実施形態２に係るローラの一例を示す断面図である。 図５は、実施形態２に係るローラにおける貫通シャフトを図４のＡ矢視方向に見た平面図である。 図６は、実施形態２に係るローラにおけるトーションバーを図４のＡ矢視方向に見た平面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るローラの一例を示す断面図である。図１に示す例において、ローラ１は、減速機構を介さずに、発生した動力を対象物にダイレクトに伝達するダイレクトドライブモータである。図１に示すように、ローラ１は、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムを一例とする帯状搬送物を搬送するための動力を発生するモータ部２と、モータ部２の回転を検出する回転検出器３と、モータ部２及び回転検出器３を保持するハウジング４と、ローラ１で発生するトルクを検出するためのトルク検出器５とを備えている。モータ部２、回転検出器３、及びトルク検出器５は、それぞれ図示せぬ制御装置に電気的に接続されており、ローラ１は、この制御装置によって制御される。

モータ部２は、ステータ２１と、ステータ２１に対して回転可能なロータ２２とを有する。ロータ２２は、回転軸ＡＸを中心に回転する。以下、回転軸ＡＸと平行な方向を「軸方向」ともいう。

本実施形態において、モータ部２は、アウターロータ型のモータである。ロータ２２は、ステータ２１の周囲に配置される。回転軸ＡＸに対して、ロータ２２は、ステータ２１の外側に配置される。

ステータ２１は、ステータコア２１Ａと、ステータコア２１Ａに支持されるコイル２１Ｂとを有する。ステータコア２１Ａは、回転軸ＡＸの周囲において、等間隔で複数配置されるティースを有する。コイル２１Ｂは、複数設けられる。コイル２１Ｂは、ステータコア２１Ａの複数のティースのそれぞれに支持される。

ロータ２２は、回転軸ＡＸの周囲において、等間隔で複数配置された永久磁石を含む。ステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２とは、間隙ｇ１を介して対向する。

本実施形態において、回転検出器３は、レゾルバステータ３１とレゾルバロータ３２とを含むレゾルバであり、モータ部２におけるロータ２２の回転速度、回転方向、及び回転角度の少なくとも一つを含む位置情報を検出する。

本実施形態において、トルク検出器５は、レゾルバステータ５１とレゾルバロータ５２とを含むレゾルバである。このトルク検出器５については後述する。

ハウジング４は、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、トーションバー４２と、貫通シャフト４３と、円盤部材４５とを含む。

貫通シャフト４３は、トーションバー４２を貫通して設けられている。貫通シャフト４３の軸方向の一方端は、トーションバー４２の軸方向の一方端が固定されると共に、設備（図示せず）に対してインロウによる位置決めを行うための嵌合部４３Ａが設けられている。貫通シャフト４３は、トーションバー４２との固定部から軸方向の他方端に向けて、トーションバー４２と間隙ｇ２を介して対向している。貫通シャフト４３の軸方向の他方端は、円盤部材４５を貫通しており、ナット４３Ｂで円盤部材４５に固定されている。

トーションバー４２は、貫通シャフト４３に固定された軸方向の一方端に設けられた円盤部４２Ａと、貫通シャフト４３との間に間隙ｇ２を介しつつ、円盤部４２Ａから軸方向の他方端に延びる円筒部４２Ｂとを含む。トーションバー４２の円盤部４２Ａには、設備（図示せず）への取付け面が設けられている。トーションバー４２の円筒部４２Ｂの外周面には、ステータ２１のステータコア２１Ａ及び回転検出器３のレゾルバステータ３１が設けられている。円筒部４２Ｂの軸方向の他方端には、支持部材４４が設けられている。以下、トーションバー４２が貫通シャフト４３に固定された軸方向の一方端を、「トーションバー４２の固定端」ともいう。また、円筒部４２Ｂの軸方向の他方端を、「トーションバー４２の開放端」ともいう。

支持部材４４は、トーションバー４２の開放端に固定される円盤部４４Ａと、円盤部４４Ａの外周部から軸方向の他方端側に延びる円筒部４４Ｂとを含む。支持部材４４の円筒部４４Ｂの内周面には、トルク検出器５のレゾルバロータ５２が設けられており、貫通シャフト４３には、レゾルバロータ５２と対向する位置にトルク検出器５のレゾルバステータ５１が設けられている。

ローラハウジング４１は、軸方向の一方端が軸受６を介してトーションバー４２の円盤部４２Ａの外周部で支持され、軸方向の他方端が軸受７を介して円盤部材４５の外周部で支持されている。軸受６は、内輪がトーションバー４２の円盤部４２Ａに支持され、外輪がローラハウジング４１の内周面に支持されている。軸受７は、内輪が円盤部材４５に支持され、外輪がローラハウジング４１の内周面に支持されている。ローラハウジング４１の内周面には、モータ部２のステータ２１に対向する位置にモータ部２のロータ２２が設けられ、回転検出器３のレゾルバステータ３１に対向する位置に回転検出器３のレゾルバロータ３２が設けられている。

本実施形態では、モータ部２を駆動したときに発生する熱を吸収するために、貫通シャフト４３の内部に冷媒を通流するための冷却流路を構成する管路４３Ｃが設けられている。

この冷却流路が設けられる範囲は、少なくともトーションバー４２の円筒部４２Ｂにモータ部２が設けられた軸方向範囲を含んでいる。より具体的には、管路４３Ｃは、貫通シャフト４３の端部に設けられた冷媒の注入口４３Ｄ及び排出口４３Ｅに連通して設けられており、トーションバー４２の開放端付近で折り返している。すなわち、冷却流路を構成する管路４３Ｃは、トーションバー４２の円筒部４２Ｂにモータ部２のステータ２１が設けられている軸方向の位置を含み、軸方向に延びている。注入口４３Ｄには、冷媒の注入管（図示せず）が接続される。排出口４３Ｅには、冷媒の排出管（図示せず）が接続される。なお、冷媒の注入管と注入口４３Ｄとの接続手法としては、例えば、注入口４３Ｄの内周に設けられた内ネジに注入管をねじ込んで接続するようにすれば良い。また、冷媒の排出管と排出口４３Ｅとの接続手法としては、例えば、排出口４３Ｅの内周に設けられた内ネジに排出管をねじ込んで接続するようにすれば良い。これら注入管と注入口４３Ｄとの接続手法、及び、排出管と排出口４３Ｅとの接続手法により、本発明が限定されるものではない。

この構成において、注入口４３Ｄから冷媒を注入することで、モータ部２で発生した熱を管路４３Ｃで冷媒に吸収させ、吸熱した冷媒が排出口４３Ｅから排出される。これにより、モータ部２を駆動した際のモータ部２の発熱による温度上昇を抑制することができる。

次に、図１乃至図３を用いて、実施形態１に係るローラ１の動作について説明する。図２は、実施形態１に係るローラにおいて帯状搬送物にかかる張力とトルクとの関係を説明する図である。図３は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。

図２に示すように、ローラ１におけるローラハウジング４１の半径をｒとし、帯状搬送物２００にかかる張力をＦとすると、回転軸ＡＸ周りに働くトルクＴは、Ｔ＝Ｆ×ｒで表される。これを張力Ｆについて変形すると、以下の（１）式のように表される。つまり、トルクＴを検出することにより、張力Ｆを求めることができる。

Ｆ＝Ｔ／ｒ …（１）

ここで、本実施形態において、貫通シャフト４３の回転方向に対する剛性は、モータ部２の駆動力により生じるトルクに対して十分に大きく、トーションバー４２の回転方向に対する剛性は、貫通シャフト４３の回転方向に対する剛性よりも小さいものとする。

図３に示すように、モータ部２を駆動してローラハウジング４１をＡ矢示方向に回転させると、ステータ２１のステータコア２１Ａが固定されたトーションバー４２の円筒部４２ＢにＢ矢示方向の反力が作用し、貫通シャフト４３に対して相対的な捩れが生じる。

本実施形態では、回転検出器３を第１の回転検出器とし、トルク検出器５として、例えば、１度以下の角度変位を検出可能な第２の回転検出器を用いて、モータ部２を駆動したときのトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）を検出する。このトーションバー４２の開放端の角度変位をトルクＴに換算することで、（１）式に示す張力Ｆを求めることができる。すなわち、回転検出器３（第１の回転検出器）により検出されるモータ部２の位置情報と、トルク検出器５（第２の回転検出器）により検出されるトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

なお、間隙ｇ２は、モータ部２の駆動時におけるトーションバー４２の捩れを阻害しない程度に狭いのが好ましく、より具体的には、例えば、０．０５ｍｍ乃至０．２ｍｍ程度であることが望ましい。また、トーションバー４２の円筒部４２Ｂと貫通シャフト４３との間に間隙ｇ２を設けることで、ステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２との間に介在する間隙ｇ１の誤差範囲が大きくなる。ここで、間隙ｇ１と間隙ｇ２との関係がｇ１≦ｇ２である場合、モータ部２の駆動時においてステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２とが接触する可能性がある。このため、間隙ｇ１と間隙ｇ２との関係は、ｇ１＞ｇ２であるのが望ましい。

また、図１に示す例では、回転検出器３とモータ部２との相互間の磁気干渉を防ぐ遮蔽板８を設けているが、回転検出器３とモータ部２とが相互間の磁気干渉による影響を受けない程度に離れて配置される場合には、遮蔽板８を設けなくても良い。また、磁気遮蔽効果を有する強磁性体の部材で支持部材４４を構成することで、トルク検出器５とモータ部２との相互間の磁気干渉を防ぐことが可能であり、図１に示す例では、トルク検出器５とモータ部２との間には遮蔽板を設けていないが、支持部材４４を樹脂やアルミニウム等の部材で構成する場合には、トルク検出器５とモータ部２との間に遮蔽板を設けて相互間の磁気干渉を防ぐようにしても良い。

なお、図１に示す例では、回転検出器３をモータ部２よりもトーションバー４２の固定端側に配置した例を示しているが、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きく、回転検出器３を設ける軸方向の位置によって回転検出器３の検出精度に与える影響は小さい。このため、例えば、回転検出器３をモータ部２とトルク検出部５との間に配置しても良い。この場合、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対する回転検出器３のレゾルバステータ３１の回転方向位置における捩れが図１に示す例よりも大きくなるが、上述したように、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きいため、回転検出器３のトーションバー４２上における位置によって回転検出器３の検出精度に与える影響を無視することができる。あるいは、回転検出器３をトルク検出器５よりも軸方向の他方端側に配置しても良い。この場合、回転検出器３のレゾルバステータ３１は、トーションバー４２よりも回転方向の剛性が大きい貫通シャフト４３に設けられる。このため、モータ部２を駆動したときの回転検出器３の検出精度が貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れによる影響を受けることがない。

以上のように、回転検出器３により検出される位置情報は、回転検出器３のレゾルバステータ３１をトーションバー４２の円筒部４２Ｂに配置したとしても、回転検出器３のレゾルバステータ３１を貫通シャフト４３に配置した場合と等価と見做すことができる。すなわち、回転検出器３は、貫通シャフト４３に対するローラハウジング４１の位置情報を検出しているものと見做すことができる。

なお、本実施形態では、上述したように、回転検出器３を第１の回転検出器とし、トルク検出器５として、例えば、１度以下の角度変位を検出可能な第２の回転検出器を用いて、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）を検出する構成である。すなわち、トルク検出器５（第２の回転検出器）としては、モータ部２の位置情報を検出する回転検出器３（第１の回転検出器）よりも高分解能な回転検出器を用いることが好ましく、より具体的には、モータ部２の最大トルク発生時におけるトーションバー４２の捩れ量を１としたとき、１／１００よりも小さい分解能を有しているのが望ましい。

また、本実施形態において、トルク検出器５は、例えばトーションバー４２に設けた歪ゲージであっても良い。この場合、モータ部２を駆動したときの歪ゲージの抵抗値変動量を検出し、この歪ゲージの抵抗値変動量をトルクＴに換算することで、（１）式に示す張力Ｆを求めることができ、上述したように、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

以上説明したように、実施形態１に係るローラ１は、ステータ２１及び該ステータ２１の径方向外側に対向配置されて相対回転するロータ２２を含むモータ部２と、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、ステータ２１が固定される筒状のトーションバー４２と、トーションバー４２の内壁との間に間隙を介して貫通され、トーションバー４２の軸方向の一方端を固定させる貫通シャフト４３と、軸方向にモータ部を間に挟む位置に配置され、ローラハウジング４１を回転自在に支持する軸受６，７と、を有し、少なくとも貫通シャフト４３の内部に冷媒を通流させるための冷却流路が設けられている。冷却経路が設けられるは、少なくともモータ部２が設けられた軸方向範囲を含む。冷却流路は、貫通シャフト４３に設けられた管路４３Ｃを含んでいる。

この構成において、管路４３Ｃに冷媒を通流することで、モータ部２で発生した熱を管路４３Ｃで冷媒に吸収させる。これにより、モータ部２の発熱による温度上昇を抑制することができるので、帯状搬送物２００（フィルム搬送装置におけるフィルム）の品質低下が抑制されると共に、適正な張力制御が可能となる。

また、実施形態１に係るローラ１は、ローラハウジング４１の回転を検出する回転検出器３（第１の回転検出器）と、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の軸方向の他方端の相対的な回転を検出するトルク検出器５（第２の回転検出器）と、を有している。

この構成において、回転検出器３（第１の回転検出器）により検出されるモータ部２の位置情報と、トルク検出器５（第２の回転検出器）により検出されるトーションバー４２の軸方向の他方端の角度変位（微小角度θ）とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

（実施形態２）
図４は、実施形態２に係るローラの一例を示す断面図である。なお、上述した実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態におけるローラ１ａでは、貫通シャフト４３に設けられた管路４３Ｃに加え、トーションバー４２と貫通シャフト４３との間の間隙ｇ２を冷却流路とする構成としている。

図５は、実施形態２に係るローラにおける貫通シャフトを図４のＡ矢視方向に見た平面図である。図５に示すように、貫通シャフト４３の端部には、複数の冷媒の注入口４３Ｄ、及び冷媒の排出口４３Ｅが設けられている。図５に示す例では、回転軸ＡＸを中心として排出口４３Ｅを設け、その排出口４３Ｅの周囲に注入口４３Ｄを６等配した例を示している。なお、注入口４３Ｄ及び排出口４３Ｅの位置や数は、これに限るものではない。また、冷媒の注入管（図示せず）と注入口４３Ｄとの接続手法、及び、冷媒の排出管（図示せず）と排出口４３Ｅとの接続手法としては、実施形態１と同様に、例えば、注入口４３Ｄの内周に設けられた内ネジに注入管をねじ込んで接続し、排出口４３Ｅの内周に設けられた内ネジに排出管をねじ込んで接続するようにすれば良い。これら注入管と注入口４３Ｄとの接続手法、及び、排出管と排出口４３Ｅとの接続手法により、本発明が限定されるものではない。

図６は、実施形態２に係るローラにおけるトーションバーを図４のＡ矢視方向に見た平面図である。図６に示すように、トーションバー４２の円盤部４２Ａには、貫通シャフト４３の端部に設けられた注入口４３Ｄの軸方向位置に対応して、後述する貯留部４２Ｃに連通する連通路４２Ｄが設けられている。連通路４２Ｄの周囲には、溝部４２Ｅが設けられており、図４に示すように、溝部４２Ｅにシール部材であるＯリング４２Ｆが取り付けられている。

本実施形態において、管路４３Ｃは、トーションバー４２の固定端から開放端に向けて軸方向に延びて設けられている。すなわち、冷却流路を構成する管路４３Ｃは、トーションバー４２の円筒部４２Ｂにモータ部２のステータ２１が設けられている軸方向の位置を含み、軸方向に延びている。

管路４３Ｃは、トーションバー４２の固定端側で貫通シャフト４３の端部に設けられた排出口４３Ｅに連通している。また、管路４３Ｃは、トーションバー４２の開放端側で間隙ｇ２に連通して設けられている。

貫通シャフト４３は、トーションバー４２の開放端付近に周方向に溝部４３Ｆが設けられており、この溝部４３Ｆにシール部材であるＯリング４３Ｇが取り付けられている。

また、貫通シャフト４３の直径は、Ｏリング４３Ｇの取り付け位置からトーションバー４２の固定端に至るまでの範囲でトーションバー４２の開放端よりも小さくなっている。これによって間隙ｇ２が大きくなり、冷媒流路が構成される。すなわち、冷却流路を構成する間隙ｇ２は、トーションバー４２の円筒部４２Ｂにモータ部２のステータ２１が設けられている軸方向の位置を含み、軸方向に延びている。

トーションバー４２の円盤部４２Ａには、間隙ｇ２と連通する冷媒の貯留部４２Ｃが設けられている。この貯留部４２Ｃと、貫通シャフト４３の端部に設けられた注入口４３Ｄとが、トーションバー４２の円盤部４２Ａに設けられた連通路４２Ｄで連通している。

この構成において、注入口４３Ｄから冷媒を注入することで、モータ部２で発生した熱を間隙ｇ２及び管路４３Ｃで冷媒に吸収させ、吸熱した冷媒が排出口４３Ｅから排出される。これにより、モータ部２を駆動した際のモータ部２の発熱による温度上昇を抑制することができる。

本実施形態では、上述したように、間隙ｇ２を冷却流路としている。このため、モータ部２を構成するステータ２１のステータコア２１Ａが接するトーションバー４２の円筒部４２Ｂから効率良く吸熱することができる。これにより、実施形態１よりもモータ部２の冷却効果を高めることができ、モータ部２を駆動した際のモータ部２の発熱による温度上昇の抑制効果を高めることができる。

また、図４に示す例では、第２の回転検出器５によってトーションバー４２の開放端に対するローラハウジング４１の相対的な位置情報を検出する構成としている。

図４に示す例では、第２の回転検出器５がトーションバー４２の開放端に設けられ、第１の回転検出器３は、第２の回転検出器５に対し、モータ部２を挟んでトーションバー４２の固定端側に設けられている。より具体的には、第２の回転検出器５のレゾルバステータ５１がトーションバー４２の開放端に設けられ、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１がモータ２よりもトーションバー４２の固定端寄りに設けられている。第１の回転検出器３のレゾルバロータ３２は、ロータ４１の内周面において第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１に対向する位置に設けられ、第２の回転検出器５のレゾルバロータ５２は、ロータ４１の内周面において第２の回転検出器５のレゾルバステータ５１に対向する位置に設けられている。

モータ部２を駆動したときにトーションバー４２が受ける反力によって生じる貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の回転方向の捩れ量は、トーションバー４２の固定端では０となり、軸方向にトーションバー４２の開放端に向かうに従い大きくなる。すなわち、第１の回転検出器３が配置されるトーションバー４２の軸方向位置における回転方向の捩れ量は、第２の回転検出器５が配置されるトーションバー４２の開放端における回転方向の捩れ量よりも小さい。換言すると、第１の回転検出器３により検出される位置情報は、第２の回転検出器５により検出される位置情報よりもトーションバー４２の回転方向の捩れによる影響をより受け難い。

本実施形態では、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分をとり、この差分をトーションバー４２の回転方向の捩れによる角度変位としてトルクＴに換算する。これにより、実施形態１の（１）式に示す張力Ｆを求めることができる。すなわち、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報と第２の回転検出器５により検出されるモータ部２の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

なお、実施形態１において、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きく、第１の回転検出器３を設ける軸方向の位置によって第１の回転検出器３の検出精度に与える影響は小さいものとして説明したが、本実施形態では、上述したように、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分をとり、この差分をトーションバー４２の回転方向の捩れによる角度変位としてトルクＴに換算することを意図した構成である。このため、実施形態２における第１の回転検出器３及び第２の回転検出器５としては、実施形態１におけるトルク検出器５（第２の回転検出器）と同等の高分解能な回転検出器を用いることが好ましく、より具体的には、モータ部２の最大トルク発生時におけるトーションバー４２の捩れ量を１としたとき、１／１００よりも小さい分解能を有しているのが望ましい。

また、実施形態１において説明したように、モータ部２を駆動したときに第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きい。従って、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１を貫通シャフト４３に配置した場合と等価と見做すことができる。すなわち、第１の回転検出器３は、貫通シャフト４３に対するローラハウジング４１の位置情報を検出しているものと見做すことができる。

一方、本実施形態では、第１の回転検出器３により検出される位置情報と第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分が大きいほど、後段の制御精度を向上させることができる。このため、第１の回転検出器３を第２の回転検出器５よりも軸方向の他方端側に設けるのが好ましい。この場合、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１は、トーションバー４２よりも回転方向の剛性が大きい貫通シャフト４３に設けられる。このため、モータ部２を駆動したときの第１の回転検出器３の検出精度が貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れによる影響を受けることがない。このため、第１の回転検出器３により検出される位置情報と第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分を大きくすることができる。

以上説明したように、実施形態２に係るローラ１ａは、貫通シャフト４３に設けられた管路４３Ｃに加え、トーションバー４２と貫通シャフト４３との間の間隙ｇ２を冷却流路とする構成としている。これにより、貫通シャフト４３に設けられた管路４３Ｃのみを冷却流路とした実施形態１よりも、モータ部２の冷却効果を高めることができ、モータ部２を駆動した際のモータ部２の発熱による温度上昇の抑制効果を高めることができる。

また、実施形態２に係るローラ１ａは、ローラハウジング４１の回転を検出する第１の回転検出器３と、トーションバー４２の軸方向の他方端に対するローラハウジング４１の相対的な回転を検出する第２の回転検出器５と、を有している。

この構成において、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報と第２の回転検出器５により検出されるモータ部２の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

なお、上述した実施形態１，２では、回転検出器としてレゾルバを用いる例について説明した。レゾルバのような磁気式センサは、振動に強く、また、高温環境下での用途に適しているが、より高精度な制御を行う必要がある場合には、回転検出器として光学式のエンコーダを用いても良いことはいうまでもない。

また、上述した実施形態１，２では、モータ部に永久磁石を用いたＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型のモータを用いる例について説明したが、ＶＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）型モータを用いた構成であっても良い。ＰＭ型モータは、より滑らかな回転が可能であるが、高温環境下での用途としては、ＶＲ型モータが適しており、モータ部としてＶＲ型のモータを用いても良いことはいうまでもない。

また、回転検出器としてレゾルバを用いる場合には、レゾルバの歯数をモータ部の歯数と合わせることで、起動時における磁極位置推定動作を省略することができる。

上述したように、本実施形態に係るローラ１，１ａは、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することができ、帯状搬送物２００の品質低下を抑制すると共に、適正な張力制御が可能となるので、この実施形態に係るローラ１，１ａは、例えば、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムの製造に用いられるフィルム搬送装置に用いるのに適している。

１，１ａ ローラ
２ モータ部
３ 回転検出器（第１の回転検出器）
４ ハウジング
５ トルク検出器（第２の回転検出器）
６ 軸受
７ 軸受
８ 遮蔽板
２１ ステータ
２１Ａ ステータコア
２１Ｂ コイル
２２ ロータ
４１ ローラハウジング
４２ トーションバー
４２Ａ 円盤部
４２Ｂ 円筒部
４２Ｃ 貯留部
４２Ｄ 連通路
４２Ｅ 溝部
４２Ｆ Ｏリング（シール部材）
４３ 貫通シャフト
４３Ａ 嵌合部
４３Ｂ ナット
４３Ｃ 管路
４３Ｄ 注入口
４３Ｅ 排出口
４３Ｆ 溝部
４３Ｇ Ｏリング（シール部材）
４４ 支持部材
４４Ａ 円盤部
４４Ｂ 円筒部
４５ 円盤部材
２００ 帯状搬送物
ＡＸ 回転軸
ｇ１，ｇ２ 間隙

Claims (12)

1. ステータ及び該ステータの径方向外側に対向配置されて相対回転するロータを含むモータ部と、
   前記ロータと共に回転する円筒状のローラハウジングと、
   前記ステータが固定される筒状のトーションバーと、
   前記トーションバーの内壁との間に間隙を介して貫通され、前記トーションバーの軸方向の一方端を固定させる貫通シャフトと、
   軸方向に前記モータ部を間に挟む位置に配置され、前記ローラハウジングを回転自在に支持する軸受と、
   を有し、
   少なくとも前記貫通シャフトの内部に冷媒を通流させるための冷却流路が設けられている、ローラ。
2. 前記冷却流路が設けられる範囲は、少なくとも前記モータ部が設けられた軸方向範囲を含む、請求項１に記載のローラ。
3. 前記冷却流路は、前記貫通シャフトに設けられた管路を含む、請求項２に記載のローラ。
4. 前記貫通シャフトは、前記トーションバーとの固定端側の端部に、前記管路に通流する前記冷媒の注入口及び排出口が設けられている、請求項３に記載のローラ。
5. 前記冷却流路は、前記間隙をさらに含む、請求項３に記載のローラ。
6. 前記トーションバーは、前記貫通シャフトとの固定端側の端部に、前記間隙に通流する前記冷媒の貯留部が設けられている、請求項５に記載のローラ。
7. 前記貫通シャフトは、前記トーションバーとの固定端側の端部に、前記貯留部に通流する前記冷媒の注入口と、前記管路に通流する前記冷媒の排出口とが設けられている、
   請求項６に記載のローラ。
8. 前記トーションバーと前記貫通シャフトとの間にシール部材を有する、請求項５乃至７の何れか一項に記載のローラ。
9. 前記シール部材はＯリングである、請求項８に記載のローラ。
10. 前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、
    前記貫通シャフトに対する前記トーションバーの軸方向の他方端の相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、
    を有する、
    請求項１乃至９の何れか一項に記載のローラ。
11. 前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、
    前記トーションバーの軸方向の他方端に対する前記ローラハウジングの相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、
    を有する、
    請求項１乃至９の何れか一項に記載のローラ。
12. 前記第１の回転検出器及び前記第２の回転検出器の少なくとも一方はレゾルバである、請求項１０または１１に記載のローラ。

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