JP2022110444A - Roller device for heat treatment - Google Patents

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孝次 北野
Koji Kitano
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Abstract

To suppress heat transfer to a drive shaft and furthermore to enable both ends of the drive shaft to follow thermal deformation of a roller body.SOLUTION: A roller device for heat treatment comprises: a hollow cylindrical roller body; drive shafts 41 provided at both ends of the roller body respectively and rotatably supported; and thermal deformation follow-up mechanisms 42 each of which is interposed between the roller body and the drive shaft 41 and follows thermal deformation of the roller body, the thermal deformation follow-up mechanisms 42 include a plurality of spring elements 421 provided along the circumferential direction of the drive shaft 41, and follow the thermal deformation of the roller body by deformation of the plurality of spring elements 421.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、熱処理用ローラ装置に関するものである。 The present invention relates to a heat treatment roller device.

誘導発熱ローラ装置などの熱処理用ローラ装置は、熱処理物が外側周面に接触する中空円筒状のローラ本体を有しており、当該ローラ本体の両端部には軸受により回転自在に支持される駆動軸が設けられている。ここで、従来の熱処理用ローラ装置では、ローラ本体の両端部には、駆動軸に設けられたフランジ状の端板が固定されている。 A roller device for heat treatment such as an induction heating roller device has a hollow cylindrical roller body in which a heat-treated object contacts the outer peripheral surface, and a drive shaft is rotatably supported by bearings at both ends of the roller body. An axis is provided. Here, in the conventional heat-treating roller device, flange-like end plates provided on the drive shaft are fixed to both ends of the roller body.

この熱処理用ローラ装置では、ローラ本体の両端部が端板によって拘束される構成に加えて、端板とローラ本体の中央部との温度差による熱膨張差によって、ローラ本体の両端部は、ローラ本体の中央部に比べて小径化してしまう。その結果、熱処理物に対してニップ圧が低下する等の悪影響を及ぼしてしまう。 In this heat-treating roller device, in addition to the configuration in which both ends of the roller body are constrained by the end plates, the thermal expansion difference due to the temperature difference between the end plates and the central portion of the roller body causes the both ends of the roller body to The diameter is reduced compared to the central portion of the main body. As a result, adverse effects such as a decrease in nip pressure are exerted on the heat-treated object.

ここで、特許文献1に示すように、ローラ本体の両端部における中空内に補助加熱装置を設けることによって、ローラ本体の中央部と端板との温度差による熱膨張差を解消する誘導発熱ローラ装置が考えられている。その他、特許文献1では、端板の形状を円錐形状にして可撓性を持たせる構成にもしている。 Here, as shown in Patent Document 1, by providing an auxiliary heating device in the hollow at both ends of the roller body, the induction heating roller eliminates the difference in thermal expansion due to the temperature difference between the central portion of the roller body and the end plates. device is considered. In addition, in Patent Document 1, the shape of the end plate is conical to provide flexibility.

しかしながら、ローラ装置に補助加熱装置を設ける必要があり、装置のコストアップに繋がるだけでなく、駆動軸が補助加熱装置により加熱されることになり、当該駆動軸を支持する軸受への熱影響が問題となってしまう。なお、端板の形状を円錐形状にすると、その分、ローラ装置の軸方向寸法が大きくなり、設置スペースの自由度が低下してしまう。 However, it is necessary to provide an auxiliary heating device in the roller device, which not only leads to an increase in the cost of the device, but also the driving shaft is heated by the auxiliary heating device, which causes a thermal effect on the bearings that support the driving shaft. It becomes a problem. If the end plate has a conical shape, the axial dimension of the roller device is correspondingly increased, and the flexibility of the installation space is reduced.

特許第3556287号公報Japanese Patent No. 3556287

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、駆動軸への熱伝導を抑えつつ、ローラ本体の熱変形に対して両端部を追従できるようすることをその主たる課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main object is to enable both ends to follow the thermal deformation of the roller body while suppressing heat conduction to the drive shaft. It is.

すなわち本発明に係る熱処理用ローラ装置は、中空円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の両端部に設けられ、回転自在に支持される駆動軸と、前記ローラ本体と前記駆動軸との間に介在し、前記ローラ本体の熱変形に追従する熱変形追従機構とを備え、前記熱変形追従機構は、前記駆動軸の円周方向に沿って設けられた複数のばね要素を有し、前記複数のばね要素が変形することによって前記ローラ本体の熱変形に追従することを特徴とする。 That is, the heat-treating roller device according to the present invention includes a hollow cylindrical roller body, drive shafts provided at both ends of the roller body and rotatably supported, and a drive shaft between the roller body and the drive shaft. a thermal deformation follow-up mechanism intervening to follow thermal deformation of the roller body, wherein the thermal deformation follow-up mechanism has a plurality of spring elements provided along the circumferential direction of the drive shaft; The thermal deformation of the roller body is followed by the deformation of the spring element.

このようなものであれば、ローラ本体と駆動軸との間に介在してローラ本体の熱変形に追従する熱変形追従機構を備え、この熱変形追従機構が、駆動軸の円周方向に沿って設けられた複数のばね要素を有しているので、複数のばね要素が変形することによってローラ本体の熱変形に追従することができる。その結果、ローラ本体の熱変形に対して両端部を追従できるようすることができる。つまり、ローラ本体の中央部と両端部とを同じように熱変形させることができ、熱処理物に対してニップ圧が低下する等の問題を解消することができる。また、ローラ本体と駆動軸とが周方向において複数のばね要素により接続される構成となり、ローラ本体からの熱が駆動軸に伝わる経路が制約されることになり、駆動軸への熱伝導を抑えることができる。さらに、従来のように端板を円錐形状にする必要がないので、設置スペースの自由度が低下することもない。 In such a device, a thermal deformation follow-up mechanism is interposed between the roller body and the drive shaft to follow the thermal deformation of the roller body, and the thermal deformation follow-up mechanism extends along the circumferential direction of the drive shaft. Since it has a plurality of spring elements provided at the same position, it is possible to follow the thermal deformation of the roller body by deforming the plurality of spring elements. As a result, both ends can follow the thermal deformation of the roller body. That is, the central portion and both ends of the roller body can be thermally deformed in the same manner, and problems such as a decrease in nip pressure with respect to the heat-treated object can be resolved. In addition, the roller body and the drive shaft are connected in the circumferential direction by a plurality of spring elements, restricting the path through which heat from the roller body is transferred to the drive shaft, thereby suppressing heat transfer to the drive shaft. be able to. Furthermore, since the end plate does not need to be conical as in the prior art, the flexibility of the installation space does not decrease.

複数のばね要素の具体的な実施の態様としては、前記複数のばね要素は、径方向外側に行くに連れて周方向に折れ曲がっている部分を有することが望ましい。ここで、周方向に折れ曲がる態様としては、径方向外側に行くにつれて周方向に湾曲している構成の他、屈曲している構成であっても良い。 As a specific embodiment of the plurality of spring elements, it is desirable that the plurality of spring elements have portions bent in the circumferential direction as they go radially outward. Here, as a mode of bending in the circumferential direction, in addition to a configuration in which the member is curved in the circumferential direction as it goes radially outward, a configuration in which the member is bent may be used.

ローラ本体の熱変形に対して周方向全体に亘って均一に追従するためには、前記複数のばね要素は、周方向において対称形状となるように設けられていることが望ましい。 In order to uniformly follow the thermal deformation of the roller body over the entire circumferential direction, it is desirable that the plurality of spring elements be provided so as to have a symmetrical shape in the circumferential direction.

複数のばね要素に所定の剛性を持たせるためには、前記複数のばね要素は、前記駆動軸の軸方向に所定の幅を有する板状体であることが望ましい。 In order to give a predetermined rigidity to the plurality of spring elements, it is desirable that the plurality of spring elements be plate-like bodies having a predetermined width in the axial direction of the drive shaft.

前記複数のばね要素の駆動軸側は、径方向内側に行くに連れて幅寸法が大きくなることが望ましい。この構成であれば、曲げ剛性に対する強度を確保することができる。 It is desirable that the width dimension of the plurality of spring elements on the drive shaft side increases toward the inner side in the radial direction. With this configuration, it is possible to ensure strength against bending rigidity.

ばね要素の構成を簡単にするためには、前記複数のばね要素は、円環状をなすリング状部材から構成されることが望ましい。このようにばね要素をリング状部材から構成した場合、所定管径の円管を切断することによって各ばね要素を形成することができ、加工コストを削減することができる。 In order to simplify the construction of the spring elements, it is desirable that the plurality of spring elements be constructed of annular ring-shaped members. When the spring elements are formed of ring-shaped members in this manner, each spring element can be formed by cutting a circular tube having a predetermined diameter, and the processing cost can be reduced.

前記駆動軸は、軸受により支持される軸受け部と、前記複数のばね要素が接合される接合部とを有し、前記接合部は、前記軸受け部よりも径が大きいことが望ましい。この構成であれば、軸受の構成を従来通りとしつつ、複数のばね要素の設置スペースを小さくすることができる。また、曲げ剛性に対する強度も確保することができる。 The drive shaft preferably has a bearing portion supported by a bearing and a joint portion to which the plurality of spring elements are joined, and the joint portion preferably has a larger diameter than the bearing portion. With this configuration, the installation space for the plurality of spring elements can be reduced while maintaining the conventional bearing configuration. In addition, strength against bending rigidity can be ensured.

複数のばね要素が回転することによって、騒音及び放熱の問題が生じる恐れがある。この問題を好適に解決するためには、前記複数のばね要素の軸方向外側に、前記ローラ本体の両端部の開口を塞ぐ端面板が設けられていることが望ましい。 Rotating multiple spring elements can cause noise and heat dissipation problems. In order to preferably solve this problem, it is desirable that end plates are provided outside the plurality of spring elements in the axial direction to close the openings at both ends of the roller body.

前記ローラ本体の肉厚内に、気液二相の熱媒体が封入されたジャケット室が形成されていることが望ましい。この構成であれば、ローラ本体の軸方向の温度が均一になるので、熱変形追従機構を設けた構成と相俟って、ローラ本体の中央部と両端部とを同じように熱変形させることができる。 It is desirable that a jacket chamber in which a gas-liquid two-phase heat medium is enclosed is formed within the thickness of the roller body. With this configuration, the temperature in the axial direction of the roller body becomes uniform, so that the central portion and both ends of the roller body can be thermally deformed in the same manner in conjunction with the configuration provided with the thermal deformation follow-up mechanism. can be done.

本発明の適用例としては、前記ローラ本体の内部に設けられ、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構をさらに備える誘導発熱ローラ装置とすることが望ましい。 As an application example of the present invention, it is preferable that the induction heating roller device further includes an induction heating mechanism that is provided inside the roller body and causes the roller body to generate heat by induction.

このように構成した本発明によれば、駆動軸への熱伝導を抑えつつ、ローラ本体の熱変形に対して両端部を追従できるようにすることができる。 According to the present invention configured in this way, it is possible to enable both ends to follow thermal deformation of the roller body while suppressing heat conduction to the drive shaft.

本発明の一実施形態の熱処理用ローラ装置の構成を模式的に示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows typically the structure of the roller apparatus for heat processing of one Embodiment of this invention. 同実施形態の熱変形追従機構を主として示す斜視図及び側面図である。3A and 3B are a perspective view and a side view mainly showing a thermal deformation follow-up mechanism of the same embodiment; FIG. 同実施形態のサポートフランジの固定構造を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the fixing structure of the support flange of the same embodiment. 本発明の熱変形追従機構の変形例を模式的に示す断面図及び斜視図である。FIG. 5 is a cross-sectional view and a perspective view schematically showing a modification of the thermal deformation follow-up mechanism of the present invention; 本発明の熱変形追従機構の変形例を模式的に示す断面図及び側面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view and a side view schematically showing a modification of the thermal deformation follow-up mechanism of the present invention; 本発明の熱変形追従機構の変形例を模式的に示す断面図及び側面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view and a side view schematically showing a modification of the thermal deformation follow-up mechanism of the present invention; 本発明の熱変形追従機構の変形例を模式的に示す斜視図及び側面図である。FIG. 10 is a perspective view and a side view schematically showing a modification of the thermal deformation follow-up mechanism of the present invention; 本発明の熱変形追従機構の変形例を模式的に示す斜視図及び側面図である。FIG. 10 is a perspective view and a side view schematically showing a modification of the thermal deformation follow-up mechanism of the present invention; 本発明の熱変形追従機構の変形例を模式的に示す斜視図及び側面図である。FIG. 10 is a perspective view and a side view schematically showing a modification of the thermal deformation follow-up mechanism of the present invention;

<本発明の一実施形態>
以下に本発明に係る熱処理用ローラ装置100の一実施形態について図面を参照して説明する。
<One embodiment of the present invention>
An embodiment of a heat-treating roller device 100 according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

この熱処理用ローラ装置100は、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線(糸)材等の連続材の連続熱処理工程等において用いられるものである。 The heat-treating roller device 100 is used in a continuous heat-treating process for sheet materials such as plastic films, paper, cloth, non-woven fabrics, synthetic fibers, metal foils, web materials, and continuous materials such as wire (thread) materials. be.

本実施形態の熱処理用ローラ装置100は、誘導発熱ローラ装置であり、図1に示すように、回転自在に支持された中空円筒状のローラ本体2と、このローラ本体2の内部に設けられた誘導発熱機構3とを備えている。 The heat-treating roller device 100 of this embodiment is an induction heating roller device, and as shown in FIG. An induction heating mechanism 3 is provided.

ローラ本体2の両端部には中空の駆動軸41を有するジャーナル4が設けられており、当該駆動軸41は、転がり軸受等の軸受8を介して機台9に回転自在に支持されている。なお、ジャーナル4は、駆動軸41と、当該駆動軸41に設けられた熱変形追従機構42と、ローラ本体2の軸方向端部に固定されるサポートフランジ43とを有している。これらの詳細は後述する。そして、ローラ本体2は、例えばモータ等の回転駆動機構(不図示)により外部から与えられる駆動力によって回転されるように構成されている。また、本実施形態のローラ本体2の側周壁には、長手方向(回転軸方向)に延びる気液二相の熱媒体を封入するジャケット室2Aが、周方向に複数且つ等間隔に形成されている。 A journal 4 having a hollow drive shaft 41 is provided at both ends of the roller body 2, and the drive shaft 41 is rotatably supported by a machine base 9 via a bearing 8 such as a rolling bearing. The journal 4 has a drive shaft 41 , a thermal deformation following mechanism 42 provided on the drive shaft 41 , and a support flange 43 fixed to the axial end of the roller body 2 . Details of these will be described later. The roller body 2 is configured to be rotated by a driving force externally applied by a rotation driving mechanism (not shown) such as a motor. Further, in the side peripheral wall of the roller body 2 of the present embodiment, a plurality of jacket chambers 2A enclosing a gas-liquid two-phase heat medium extending in the longitudinal direction (rotational axis direction) are formed at regular intervals in the circumferential direction. there is

誘導発熱機構3は、円筒形状をなす円筒状鉄心31と、当該円筒状鉄心31の外側周面に巻装された誘導コイル32とを備えている。 The induction heating mechanism 3 includes a cylindrical iron core 31 having a cylindrical shape and an induction coil 32 wound around the outer peripheral surface of the cylindrical iron core 31 .

円筒状鉄心31の両端部は、フランジ部材33を介して支持軸34に支持されており、当該支持軸34は、それぞれ駆動軸41の内部に挿通されて、転がり軸受等の軸受10を介して駆動軸41に回転自在に支持されている。これにより、誘導発熱機構3は、回転するローラ本体2の内部において、機台9(固定側)に対して静止状態に保持される。 Both ends of the cylindrical iron core 31 are supported by a support shaft 34 via a flange member 33. The support shafts 34 are inserted through the drive shafts 41, respectively, via bearings 10 such as rolling bearings. It is rotatably supported by the drive shaft 41 . As a result, the induction heating mechanism 3 is held stationary with respect to the base 9 (fixed side) inside the rotating roller body 2 .

また、誘導コイル32には、外部リード線L1が接続されており、この外部リード線L1には、商用周波数(50Hz又は60Hz)の交流電圧などを印加するための電源回路5が接続されている。 An external lead wire L1 is connected to the induction coil 32, and a power supply circuit 5 for applying an AC voltage of a commercial frequency (50 Hz or 60 Hz) is connected to the external lead wire L1. .

このような誘導発熱機構3により、誘導コイル32に交流電圧が印加されると交番磁束が発生し、その交番磁束はローラ本体2の側周壁を通過する。この通過によりローラ本体2に誘導電流が発生し、その誘導電流でローラ本体2はジュール発熱する。また、ジャケット室2Aにより、ローラ本体2の側周壁の回転軸方向の温度分布が均一となる。 When an AC voltage is applied to the induction coil 32 , an alternating magnetic flux is generated by the induction heating mechanism 3 , and the alternating magnetic flux passes through the side wall of the roller body 2 . Due to this passage, an induced current is generated in the roller body 2, and the induced current causes the roller body 2 to generate Joule heat. Moreover, the jacket chamber 2A makes the temperature distribution of the side peripheral wall of the roller body 2 uniform in the rotation axis direction.

しかして、本実施形態の熱処理用ローラ装置100において軸方向両端部それぞれのジャーナル4は、図2及び図3に示すように、ローラ本体2と駆動軸41との間に介在し、ローラ本体2の熱変形に追従する熱変形追従機構42を備えている。 Thus, in the heat treatment roller device 100 of this embodiment, the journals 4 at both ends in the axial direction are interposed between the roller main body 2 and the drive shaft 41 as shown in FIGS. A thermal deformation follow-up mechanism 42 is provided to follow the thermal deformation.

熱変形追従機構42は、駆動軸41の円周方向(ローラ本体2の回転方向)に沿って設けられた複数のばね要素421を有し、複数のばね要素421が変形することによってローラ本体2の径方向に沿った熱変形に追従するように構成されている。 The thermal deformation follow-up mechanism 42 has a plurality of spring elements 421 provided along the circumferential direction of the drive shaft 41 (rotational direction of the roller body 2 ). It is configured to follow thermal deformation along the radial direction of the.

具体的に複数のばね要素421は、径方向外側に行くに連れて周方向に折れ曲がっている部分を有する。また、複数のばね要素421は、周方向において対称形状となるように設けられている。 Specifically, the plurality of spring elements 421 have portions bent in the circumferential direction as they go radially outward. Also, the plurality of spring elements 421 are provided so as to be symmetrical in the circumferential direction.

本実施形態の複数のばね要素421は、駆動軸41の軸方向に所定の幅を有する帯状体であり、より詳細には、軸方向から見た側面視において円環状をなすリング状部材から構成されている。 The plurality of spring elements 421 of the present embodiment are belt-shaped bodies having a predetermined width in the axial direction of the drive shaft 41, and more specifically, are configured from ring-shaped members that form an annular shape when viewed from the side in the axial direction. It is

複数のばね要素421は、駆動軸41の外側周面に接触した状態で固定される複数の第1リング状部材421aと、ローラ本体2の軸方向端部に固定されるサポートリング43の内側周面に接触した状態で固定される複数の第2リング状部材421bとを有している。また、複数の第1リング状部材421aと複数の第2リング状部材421bとも互いに接触した状態で固定される。なお、固定の方法としては、ねじ固定としても良いし、溶接固定としても良いが、複数のばね要素421を交換可能に構成するにはねじ固定が望ましい。 The plurality of spring elements 421 includes a plurality of first ring-shaped members 421 a fixed in contact with the outer peripheral surface of the drive shaft 41 and an inner peripheral portion of the support ring 43 fixed to the axial end of the roller body 2 . and a plurality of second ring-shaped members 421b fixed in contact with the surface. Also, the plurality of first ring-shaped members 421a and the plurality of second ring-shaped members 421b are fixed in contact with each other. As a fixing method, screw fixation or welding fixation may be used, but screw fixation is desirable in order to configure the plurality of spring elements 421 to be replaceable.

ここで、図2においては、複数の第1リング状部材421aは、互いに隣り合うもの同士も接触した状態で固定される構成としているが、互いに離れた構成としても良い。また、複数の第2リング状部材421bは、互いに隣り合うもの同士が互いに離れた構成としているが、互いに接触した状態で固定された構成としても良い。 Here, in FIG. 2, the plurality of first ring-shaped members 421a are configured to be fixed in a state in which adjacent ones are also in contact with each other, but may be configured to be separated from each other. In addition, although the plurality of second ring-shaped members 421b are configured so that adjacent ones are separated from each other, they may be configured to be fixed while being in contact with each other.

なお、複数の第1リング状部材421aは、所定の同一管径の円管を所定軸長に切断することによって形成される。また、複数の第2リング状部材421bは、所定の同一管径の円管を所定軸長に切断することによって形成される。本実施形態では、第2リング状部材421bの管径が第1リング状部材421aの管径よりも大きい構成としているが、大小関係が逆であっても良いし、互いに同一管径であっても良い。 The plurality of first ring-shaped members 421a are formed by cutting a circular pipe having the same predetermined diameter into a predetermined axial length. Also, the plurality of second ring-shaped members 421b are formed by cutting a circular pipe having the same predetermined diameter into a predetermined axial length. In this embodiment, the diameter of the second ring-shaped member 421b is larger than that of the first ring-shaped member 421a. Also good.

サポートフランジ43は、図3に示すように、ローラ本体2の軸方向端部に対して嵌合されており、ローラ本体2にボルト46によって固定される。また、サポートフランジ43は、ローラ本体2の軸方向端部に対して被さるように嵌合する態様としてある。この構成により、ローラ本体2の軸方向端部が熱変形した場合に、サポートフランジ43がその変形を受けることになり、複数のばね要素421による追従機能が発揮される。 The support flange 43 , as shown in FIG. 3 , is fitted to the axial end of the roller body 2 and fixed to the roller body 2 with bolts 46 . Further, the support flange 43 is fitted so as to cover the axial end of the roller body 2 . With this configuration, when the axial end of the roller body 2 is thermally deformed, the support flange 43 receives the deformation, and the follow-up function of the plurality of spring elements 421 is exhibited.

また、本実施形態では、複数のばね要素421の軸方向外側に、ローラ本体2の両端部の開口を塞ぐ端面板44が設けられている。具体的に端面板44は、円環状をなすサポートフランジ43の外側開口を塞ぐように設けられることによって、ローラ本体2の両端部の開口を塞ぐように構成されている。 Further, in this embodiment, end plates 44 are provided outside the plurality of spring elements 421 in the axial direction to close the openings at both ends of the roller body 2 . Specifically, the end plates 44 are provided so as to close the outer openings of the annular support flanges 43 , thereby closing the openings at both ends of the roller body 2 .

<本実施形態の効果>
このように構成した熱処理用ローラ装置100によれば、ローラ本体2と駆動軸41とを接続し、ローラ本体2の熱変形に追従する熱変形追従機構42を備え、この熱変形追従機構42が、駆動軸41の円周方向に沿って設けられた複数のばね要素421を有しているので、複数のばね要素421が変形することによってローラ本体2の熱変形に追従することができる。その結果、ローラ本体2の熱変形に対して両端部を追従できるようすることができる。つまり、ローラ本体2の中央部と両端部とを同じように熱変形させることができ、熱処理物に対してニップ圧が低下する等の問題を解消することができる。また、ローラ本体2と駆動軸41とが周方向において複数のばね要素421により接続される構成となり、ローラ本体2からの熱が駆動軸41に伝わる経路が制約されることになり、駆動軸41への熱伝導を抑えることができる。さらに、従来のように端板を円錐形状にする必要がないので、設置スペースの自由度が低下することもない。
<Effects of this embodiment>
According to the heat treatment roller device 100 configured as described above, the roller main body 2 and the drive shaft 41 are connected to each other, and the thermal deformation follow-up mechanism 42 for following the thermal deformation of the roller main body 2 is provided. Since the driving shaft 41 has a plurality of spring elements 421 provided along the circumferential direction, the deformation of the plurality of spring elements 421 can follow the thermal deformation of the roller body 2 . As a result, both ends can follow the thermal deformation of the roller body 2 . That is, the central portion and both ends of the roller body 2 can be thermally deformed in the same manner, and problems such as a decrease in nip pressure with respect to the heat-treated object can be resolved. Further, since the roller body 2 and the drive shaft 41 are connected in the circumferential direction by a plurality of spring elements 421, the path through which the heat from the roller body 2 is transferred to the drive shaft 41 is restricted. can suppress heat conduction to Furthermore, since the end plate does not need to be conical as in the prior art, the flexibility of the installation space does not decrease.

また、本実施形態では、複数のばね要素421をリング状部材から構成しているので、ばね要素421の製作が簡単であり、特に小ロットの製造においてコストを低減することができる。加えて、熱変形追従機構42の軸長寸法を従来の端板構成と同じにすることができるので、ローラ本体2における誘導発熱機構3の設置スペースを小さくすることもない。 In addition, in this embodiment, since the plurality of spring elements 421 are formed of ring-shaped members, the spring elements 421 can be easily manufactured, and the cost can be reduced particularly in small-lot manufacturing. In addition, since the axial length of the thermal deformation follow-up mechanism 42 can be made the same as that of the conventional end plate structure, the installation space for the induction heating mechanism 3 in the roller body 2 is not reduced.

さらに、複数のばね要素421が固定されるサポートフランジ43がローラ本体2の軸方向端部に被せて嵌合させているので、ローラ本体2の熱膨張によりローラ本体2とサポートフランジ43との間に隙間が生じず、逆に締まり勝手となり構造体として堅牢性を維持し、加熱状態においても高精度を維持することができる。 Furthermore, since the support flange 43 to which the plurality of spring elements 421 are fixed is fitted over the axial end of the roller body 2 , the thermal expansion of the roller body 2 causes the gap between the roller body 2 and the support flange 43 to move. There is no gap between them, and on the contrary, it becomes tighter, so that the structure maintains robustness and high precision can be maintained even in a heated state.

<本発明の変形例1>
図4に本発明の変形例を示す。図4に示す熱処理用ローラ装置100は、前記実施形態とは、複数のばね要素421の構成が異なる。
<Modification 1 of the present invention>
FIG. 4 shows a modification of the invention. The heat-treating roller device 100 shown in FIG. 4 differs from the above embodiment in the configuration of the plurality of spring elements 421 .

具体的にこの熱処理用ローラ装置100は、複数のばね要素421の駆動軸側は、径方向内側に行くに連れて幅寸法が大きくなるように構成されている。図4の例では、第1リング状部材421aのローラ本体2とは反対側の端面を傾斜面にすることによって、径方向内側に行くに連れて幅寸法が大きくなるように構成されている。この第1リング状部材421aは、軸長が最長となる外側周面を駆動軸41の外側周面に正接した状態で固定される。このように構成することで、曲げ剛性を確保することができ、ローラ本体2から受ける曲げ荷重に対する強度を確保することができる。 Specifically, the heat-treating roller device 100 is configured such that the drive shaft side of the plurality of spring elements 421 increases in width as it goes radially inward. In the example of FIG. 4, the end surface of the first ring-shaped member 421a on the side opposite to the roller body 2 is formed as an inclined surface so that the width increases toward the inner side in the radial direction. The first ring-shaped member 421 a is fixed in a state in which the outer peripheral surface having the longest axial length is in tangential contact with the outer peripheral surface of the drive shaft 41 . By configuring in this way, bending rigidity can be ensured, and strength against the bending load received from the roller body 2 can be ensured.

<本発明の変形例2>
図5に本発明の変形例を示す。図5に示す熱処理用ローラ装置100は、前記実施形態とは、複数のばね要素421の構成が異なる。つまり、前記実施形態では、第1リング状部材421a及び第2リング状部材421bの二重構成であったが、図5に示す熱処理用ローラ装置100は、単一のリング状部材からなる一重構成である。
<Modification 2 of the present invention>
FIG. 5 shows a modification of the invention. The heat-treating roller device 100 shown in FIG. 5 differs from the above embodiment in the configuration of the plurality of spring elements 421 . That is, in the above-described embodiment, the double structure of the first ring-shaped member 421a and the second ring-shaped member 421b was employed, but the heat treatment roller device 100 shown in FIG. is.

具体的にこの熱処理用ローラ装置100において、駆動軸41は、軸受8により支持される軸受け部41aと、複数のばね要素421である複数のリング状部材421cが接合される接合部41bとを有している。そして、接合部41bは、軸受け部41aよりも径が大きい鍔部とされている。このように構成することで、軸受8の構成を従来通りとしつつ、複数のばね要素421の設置スペースを小さくすることができる。また、曲げ剛性に対する強度も確保することができる。 Specifically, in this heat treatment roller device 100, the drive shaft 41 has a bearing portion 41a supported by the bearing 8, and a joint portion 41b to which a plurality of ring-shaped members 421c, which are a plurality of spring elements 421, are joined. is doing. The joint portion 41b is a collar portion having a diameter larger than that of the bearing portion 41a. With this configuration, the installation space for the plurality of spring elements 421 can be reduced while maintaining the configuration of the bearing 8 as in the conventional case. In addition, strength against bending rigidity can be ensured.

上記の構成に加えて、図6に示すように、複数のリング状部材421cの内側に複数のリング状部材421cが正接した状態で固定される内側サポートリング45を有していても良い。この内側サポートリング45の外側周面に複数のリング状部材421cが正接した状態で固定される。また、内側サポートリング45は、駆動軸41の接合部41bに着脱可能に嵌合されるとともにボルトによって固定される。なお、この内側サポートリング45を用いた構成は、前記実施形態にも適用可能であり、また、図4の構成にも適用可能である。 In addition to the above configuration, as shown in FIG. 6, an inner support ring 45 may be provided inside the plurality of ring-shaped members 421c and fixed in a state in which the plurality of ring-shaped members 421c are in tangential contact. A plurality of ring-shaped members 421c are fixed to the outer peripheral surface of the inner support ring 45 in a tangent state. The inner support ring 45 is detachably fitted to the joint portion 41b of the drive shaft 41 and fixed by bolts. The configuration using this inner support ring 45 can be applied to the above-described embodiment, and can also be applied to the configuration of FIG.

<本発明の変形例3>
図7に本発明の変形例を示す。図7に示す熱処理用ローラ装置100は、前記実施形態とは、複数のばね要素421の構成が異なる。
<Modification 3 of the present invention>
FIG. 7 shows a modification of the invention. The heat-treating roller device 100 shown in FIG. 7 differs from the above embodiment in the configuration of the plurality of spring elements 421 .

具体的にこの熱処理用ローラ装置100において、複数のばね要素421は、駆動軸41の外側周面及びサポートフランジ43の内側周面の両方に正接した状態で固定される複数の主リング状部材421dと、互いに隣接するリング状部材421dの間に設けられ、それらに正接した状態で固定されるとともにサポートフランジ43の内側周面に正接した状態で固定される複数の副リング状部材421eとから構成される。 Specifically, in this heat-treating roller device 100, the plurality of spring elements 421 are a plurality of main ring-shaped members 421d that are fixed in contact with both the outer peripheral surface of the drive shaft 41 and the inner peripheral surface of the support flange 43. and a plurality of secondary ring-shaped members 421e provided between the ring-shaped members 421d adjacent to each other and fixed in tangential contact therewith and fixed in tangent contact with the inner peripheral surface of the support flange 43. be done.

<本発明の変形例4>
図8に本発明の変形例を示す。図8に示す熱処理用ローラ装置100は、前記実施形態とは、複数のばね要素421の構成が異なる。
<Modification 4 of the present invention>
FIG. 8 shows a modification of the invention. The heat-treating roller device 100 shown in FIG. 8 differs from the above embodiment in the configuration of the plurality of spring elements 421 .

具体的にこの熱処理用ローラ装置100において、複数のばね要素421は、円弧波型板形状をなすものであり、駆動軸41の外側周面に正接した状態で固定される複数の内側円弧部421fと、サポートフランジ43の内側周面に正接した状態で固定される複数の外側円弧部421gと、互いに隣接する内側円弧部421f及び外側円弧部421gを接続する接続部421hとから構成される。複数の内側円弧部421f及び複数の外側円弧部421gは、周方向に等間隔に設けられている。 More specifically, in the heat-treating roller device 100, the plurality of spring elements 421 have an arc-wave plate shape, and a plurality of inner arc portions 421f fixed in contact with the outer peripheral surface of the drive shaft 41. , a plurality of outer arcuate portions 421g fixed in a state of tangential contact with the inner peripheral surface of the support flange 43, and a connecting portion 421h connecting the inner arcuate portion 421f and the outer arcuate portion 421g adjacent to each other. The plurality of inner arc portions 421f and the plurality of outer arc portions 421g are provided at regular intervals in the circumferential direction.

<本発明の変形例5>
図9に第1実施形態の変形例を示す。図9に示す熱処理用ローラ装置100は、前記実施形態とは、複数のばね要素421の構成が異なる。
<Modification 5 of the present invention>
FIG. 9 shows a modification of the first embodiment. The heat-treating roller device 100 shown in FIG. 9 differs from the above embodiment in the configuration of the plurality of spring elements 421 .

具体的にこの熱処理用ローラ装置100において、複数のばね要素421は、径方向外側に向かって周方向に湾曲した板状をなすものであり、駆動軸41の外側周面とサポートフランジ43の内側周面とを接続する。図9に示すばね要素421は、側面視においてインボリュート曲線形状をなすものである。なお、ばね要素421の形状は、インボリュート曲線形状に限られず、円弧形状をなすものであっても良いし、一部に湾曲した形状をなすものであっても良い。その他、ばね要素421の形状は、周方向に屈曲した形状をなすものであっても良い。 Specifically, in the heat-treating roller device 100 , the plurality of spring elements 421 are plate-shaped and curved radially outward in the circumferential direction. Connect with the peripheral surface. The spring element 421 shown in FIG. 9 has an involute curve shape when viewed from the side. The shape of the spring element 421 is not limited to the involute curve shape, and may be an arc shape or a partially curved shape. Alternatively, the shape of the spring element 421 may be curved in the circumferential direction.

さらに、複数のばね要素421は、サポートフランジ43と内側サポートリング45とを連結するスポーク状をなすものであっても良い。このばね要素421は、例えば直線棒状をなすものであり、径方向に対して傾斜した状態でサポートフランジ43と内側サポートリング45とを連結する。これによっても、複数のばね要素421をローラ本体2の熱変形に追従させることができる。 Further, the plurality of spring elements 421 may be spoke-like connecting the support flange 43 and the inner support ring 45 . The spring element 421 is, for example, in the shape of a straight rod, and connects the support flange 43 and the inner support ring 45 while being inclined with respect to the radial direction. This also allows the plurality of spring elements 421 to follow the thermal deformation of the roller body 2 .

その上、前記実施形態では、ばね要素は、円環状をなすリング状部材から構成されているが、別の形状、例えば楕円形状をなすリング状部材であっても良いし、対角線が径方向に沿って配置されるひし形状又は矩形状をなすリング状部材であっても良い。 Moreover, in the above-described embodiment, the spring element is composed of a ring-shaped member having an annular shape, but it may be a ring-shaped member having another shape, such as an elliptical shape. It may be a ring-shaped member having a rhombus shape or a rectangular shape arranged along.

前記実施形態は、本発明を誘導発熱ローラ装置に適用した例を示したが、ローラ本体の内部に別の熱源を収容した熱処理用ローラ装置であっても良い。 Although the above embodiment shows an example in which the present invention is applied to an induction heating roller device, it may be a heat treatment roller device in which another heat source is accommodated inside the roller body.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

100・・・熱処理用ローラ装置(誘導発熱ローラ装置)
2 ・・・ローラ本体
2A ・・・ジャケット室
3 ・・・誘導発熱機構
41 ・・・駆動軸
42 ・・・熱変形追従機構
421・・・複数のばね要素
41a・・・軸受け部
41b・・・接合部
44 ・・・端面板
100... Roller device for heat treatment (induction heating roller device)
2 Roller main body 2A Jacket chamber 3 Induction heating mechanism 41 Drive shaft 42 Thermal deformation follow-up mechanism 421 Plural spring elements 41a Bearing portion 41b・Joint portion 44 ・・・End plate

Claims (10)

中空円筒状のローラ本体と、
前記ローラ本体の両端部に設けられ、回転自在に支持される駆動軸と、
前記ローラ本体と前記駆動軸との間に介在し、前記ローラ本体の熱変形に追従する熱変形追従機構とを備え、
前記熱変形追従機構は、前記駆動軸の円周方向に沿って設けられた複数のばね要素を有し、前記複数のばね要素が変形することによって前記ローラ本体の熱変形に追従する、熱処理用ローラ装置。
a hollow cylindrical roller body;
a drive shaft provided at both ends of the roller body and rotatably supported;
a thermal deformation follow-up mechanism interposed between the roller body and the drive shaft and following thermal deformation of the roller body,
The thermal deformation follow-up mechanism has a plurality of spring elements provided along the circumferential direction of the drive shaft, and follows the thermal deformation of the roller body by deformation of the plurality of spring elements. roller device.
前記複数のばね要素は、径方向外側に行くに連れて周方向に折れ曲がっている部分を有する、請求項1に記載の熱処理用ローラ装置。 2. The heat-treating roller device according to claim 1, wherein said plurality of spring elements have portions bent in the circumferential direction as they go radially outward. 前記複数のばね要素は、周方向において対称形状となるように設けられている、請求項1又は2に記載の熱処理用ローラ装置。 3. The heat-treating roller device according to claim 1, wherein said plurality of spring elements are provided so as to be symmetrical in the circumferential direction. 前記複数のばね要素は、前記駆動軸の軸方向に所定の幅を有する板状体である、請求項1乃至3の何れか一項に記載の熱処理用ローラ装置。 4. The thermal processing roller device according to claim 1, wherein said plurality of spring elements are plate-like bodies having a predetermined width in the axial direction of said drive shaft. 前記複数のばね要素の駆動軸側は、径方向内側に行くに連れて幅寸法が大きくなる、請求項4に記載の熱処理用ローラ装置。 5. The heat-treating roller device according to claim 4, wherein the plurality of spring elements on the drive shaft side have widths that increase radially inward. 前記複数のばね要素は、円環状をなすリング状部材から構成される、請求項1乃至5の何れか一項に記載の熱処理用ローラ装置。 6. The heat-treating roller device according to claim 1, wherein said plurality of spring elements are formed of annular ring-shaped members. 前記駆動軸は、軸受により支持される軸受け部と、前記複数のばね要素が接合される接合部とを有し、
前記接合部は、前記軸受け部よりも径が大きい、請求項1乃至6の何れか一項に記載の熱処理用ローラ装置。
The drive shaft has a bearing portion supported by a bearing and a joint portion to which the plurality of spring elements are joined,
The heat-treating roller device according to any one of claims 1 to 6, wherein the joint portion has a diameter larger than that of the bearing portion.
前記複数のばね要素の軸方向外側に、前記ローラ本体の両端部の開口を塞ぐ端面板が設けられている、請求項1乃至7の何れか一項に記載の熱処理用ローラ装置。 8. The heat-treating roller device according to claim 1, wherein end plates are provided outside the plurality of spring elements in the axial direction to close the openings at both ends of the roller body. 前記ローラ本体の肉厚内に、気液二相の熱媒体が封入されたジャケット室が形成されている、請求項1乃至8の何れか一項に記載の熱処理用ローラ装置。 9. The heat-treating roller device according to claim 1, wherein a jacket chamber in which a gas-liquid two-phase heat medium is enclosed is formed within the thickness of said roller body. 前記ローラ本体の内部に設けられ、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構をさらに備える、請求項1乃至9の何れか一項に記載の熱処理用ローラ装置。 10. The heat-treating roller device according to claim 1, further comprising an induction heating mechanism provided inside said roller body to cause said roller body to generate heat by induction.
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