JP2022117818A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受に調心機能を設けることなく支持軸の撓みを吸収しつつ、駆動軸内における支持軸の外径を大きくする。【解決手段】誘導発熱機構３を支持する支持軸５を、ローラ本体２に固定された駆動軸４１の内部に挿通して、支持軸５を軸受機構６を介して駆動軸４１の内側周面に支持することにより、誘導発熱機構３をローラ本体２の内部に保持する誘導発熱ローラ装置１００であって、軸受機構６は、駆動軸４１及び支持軸５の間に介在するスリーブ６１と、駆動軸４１及びスリーブ６１の間又は支持軸５及びスリーブ６１の間の一方に設けられる自動調心軸受６２と、駆動軸４１及びスリーブ６１の間又は支持軸５及びスリーブ６１の間の他方に設けられる１又は複数の転がり軸受６３ａ、６３ｂとを有し、自動調心軸受６２と１又は複数の転がり軸受６３ａ、６３ｂとは軸方向にずれて配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、誘導発熱ローラ装置に関するものである。

従来の誘導発熱ローラ装置としては、特許文献１に示すように、回転するローラと、当該ローラの各端部に連なる駆動軸と、ローラの内部に配置される誘導発熱機構と、当該誘導発熱機構の各端部を支持する支持ロッドを備え、支持ロッドの一方を自動調心機能を有する軸受機構を介して、前記駆動軸の一方の内面に支持する誘導発熱ローラ装置が考えられている。この軸受機構は、駆動軸の内側周面と支持ロッドの外側周面との間に設けられており、自動調心軸受と、当該自動調心軸受の外側又は内側に設けられた転がり軸受とから構成されている。

しかしながら、この軸受機構を用いた場合には、駆動軸を基準にすると、支持ロッドが細くなってしまい、支持ロッド内を通る誘導発熱機構に接続されたリード線が細くなってしまう。その結果、誘導発熱機構に所望の電力を供給することができず、ローラ本体の加熱温度が制約されてしまう。なお、自動調心軸受と転がり軸受とを一体化した特殊軸受を用いることも考えられるが、高価になってしまい、実用的ではない。

特許第３９２００８２号公報

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、転がり軸受に調心機能を設けることなく支持軸の撓みを吸収しつつ、駆動軸内における支持軸の外径を大きくすることをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る誘導発熱ローラ装置は、誘導発熱機構を支持する支持軸を、ローラ本体に固定された駆動軸の内部に挿通して、前記支持軸を軸受機構を介して前記駆動軸の内側周面に支持することにより、前記誘導発熱機構を前記ローラ本体の内部に保持する誘導発熱ローラ装置であって、前記軸受機構は、前記駆動軸及び前記支持軸の間に介在するスリーブと、前記駆動軸及び前記スリーブの間又は前記支持軸及び前記スリーブの間の一方に設けられる自動調心軸受と、前記駆動軸及び前記スリーブの間又は前記支持軸及び前記スリーブの間の他方に設けられる１又は複数の転がり軸受とを有し、前記自動調心軸受と前記１又は複数の転がり軸受とは軸方向にずれて配置されていることを特徴とする。

このようなものであれば、駆動軸及び支持軸の間に設けたスリーブを介して自動調心軸受と１又は複数の転がり軸受とを軸方向にずらして配置しているので、自動調心軸受と転がり軸受とを径方向に配置した従来構成に比べて、駆動軸及び支持軸の間における軸受機構が径方向寸法を小さくすることができる。その結果、転がり軸受に調心機能を設けることなく支持軸の撓みを吸収しつつ、駆動軸内における支持軸の外径を大きくすることができる。また、転がり軸受に調心機能を設けることなく支持軸の撓みを吸収できるので、転がり軸受に支持軸の撓み（曲げ変形）が加わりにくくなり、転がり軸受を長寿命化することができる。さらに、支持軸の外径を大きくできるので、支持軸の内部を通じて外部に導出されるリード線を太くすることができ、誘導発熱機構に十分な電力を供給することができる。したがって、小径のローラ本体の加熱温度が制約されてしまうことを防ぐことができる。その他、自動調心軸受と転がり軸受とを一体化した特殊軸受を用いる必要がないので、コスト増大を抑えることができる。

自動調心軸受及び転がり軸受の具体的な配置の態様としては、前記自動調心軸受は、前記支持軸及び前記スリーブの間に設けられ、前記１又は複数の転がり軸受は、前記駆動軸及び前記スリーブの間に設けられていることが望ましい。この構成であれば、支持軸の撓みがまず自動調心軸受により吸収されるので、転がり軸受に加わる支持軸の撓みをより一層低減することができる。

自動調心軸受及び転がり軸受を駆動軸及び支持軸の間に配置した場合に、それら軸受の径方向における配置スペースを小さくするためには、前記スリーブは、内側周面に前記自動調心軸受が固定される大径部と、外側周面に前記１又は複数の転がり軸受が固定される小径部とを有することが望ましい。

また、自動調心軸受及び転がり軸受を駆動軸及び支持軸の間に配置した場合に、それら軸受の径方向における配置スペースを小さくするためには、前記自動調心軸受の外径に対して前記１又は複数の転がり軸受の内径が同じか又は小さい径を有することが望ましい。

転がり軸受の交換を容易にするためには、前記支持軸において、軸方向内側に前記自動調心軸受が設けられ、軸方向外側に２つの前記転がり軸受が設けられている構成とすることが考えられる。この構成において、２つの転がり軸受が受ける荷重を小さくして転がり軸受を長寿命化するためには、前記２つの転がり軸受の間の距離は、前記自動調心軸受と当該自動調心軸受に隣接する前記転がり軸受との間の距離に対して同じか又は大きいことが望ましい。

自動調心軸受により支持軸の撓みを吸収しつつ、転がり軸受により支持軸を安定して支持するためには、前記支持軸において、前記自動調心軸受を挟むように２つの前記転がり軸受が設けられていることが望ましい。

前記自動調心軸受の具体的な実施の態様としては、外側周面を球面とする内輪と、当該内輪の外側周面に対してスライド自在の球面を内側周面に有する外輪とを有する滑り軸受とすることが考えられる。

このように構成した本発明によれば、転がり軸受に調心機能を設けることなく支持軸の撓みを吸収しつつ、駆動軸内における支持軸の外径を大きくすることができる。

本発明の一実施形態の誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す断面図である。 同実施形態の誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す部分断面図である。 変形実施形態の誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す部分断面図である。 変形実施形態の誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す部分断面図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下に本発明に係る誘導発熱ローラ装置１００の一実施形態について図面を参照して説明する。

この誘導発熱ローラ装置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）材等の連続材の熱処理工程等において用いられるものである。

本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、図１及び図２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。

ローラ本体２の両端部それぞれには中空の駆動軸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、ローラ本体２の軸方向端部に固定されるフランジ部４２とを有している。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。

誘導発熱機構３は、円筒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。

誘導発熱機構３の円筒状鉄心３１の両端部は、支持軸５により支持されており、ローラ本体２に固定された駆動軸４１の内部に挿通されて、軸受機構６を介して駆動軸４１の内側周面に回転自在に支持されている。なお、軸受機構６の詳細構成については、後述する。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。

また、誘導コイル３２には、給電用のリード線Ｌ１が接続されており、このリード線Ｌ１は、軸方向一方側（図１では右側）の支持軸の内部に挿通されて外部に導出されている。また、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（不図示）が接続されている。

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。

＜軸受機構６の詳細構成＞
本実施形態の軸受機構６は、リード線Ｌ１が導出される一方の支持軸側（リード線導出側）と、リード線Ｌ１が導出されない他方の支持軸側（反リード線導出側）とで構成が異なる。

リード線導出側の軸受機構６は、図２に示すように、駆動軸４１及び支持軸５の間に介在する円筒状のスリーブ６１と、支持軸５及びスリーブ６１の間に設けられる自動調心軸受６２と、駆動軸４１及びスリーブ６１の間に設けられる自動調心機能を有さない１又は複数の転がり軸受６３ａ、６３ｂとを有している。なお、図２では、２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂを有する構成を図示しているが、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。

そして、自動調心軸受６２と２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂとは軸方向にずれて配置されている。具体的には、自動調心軸受６２と２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂとは軸方向において互いに重ならないように配置されており、本実施形態では、軸方向内側から外側に向かって順に自動調心軸受６２及び２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂが配置されている。

自動調心軸受６２は、外側周面を球面とする内輪６２１と、当該内輪６２１の外側周面に対してスライド自在の球面を内側周面に有する外輪６２２とを有する滑り軸受である。この自動調心軸受６２は、支持軸５の外側周面に嵌合して設けられるとともに、スリーブ６１の内側周面に嵌合して設けられる。また、２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂは、スリーブ６１の外側周面に嵌合して設けられるとともに、駆動軸４１の内側周面に嵌合して設けられる。

そして、スリーブ６１は、内側周面に自動調心軸受６２が固定される大径部６１１と、外側周面に２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂが間隔を空けて並んで固定される小径部６１２とを有する。また、スリーブ６１の大径部６１１の外側周面は、大径部６１１が駆動軸４１の内側周面に接触しないように、駆動軸４１の内側周面との間で隙間を空けて設けられている。さらに、スリーブ６１の小径部６１２の内側周面は、支持軸５が撓んでも接触しないように、支持軸５の外側周面との間で隙間を空けて設けられている。つまり、スリーブ６１の内側周面は、周方向全体において支持軸５の外側周面との間で隙間を有し、スリーブ６１の外側周面は、周方向全体において駆動軸４１の内側周面と隙間を有している。

このように大径部６１１の内側周面に固定される自動調心軸受６２と小径部６１２の外側周面に固定される転がり軸受６３ａ、６３ｂとは、自動調心軸受６２の外径に対して転がり軸受６３ａ、６３ｂの内径が同じか又は小さい径を有する構成とされている。

また、本実施形態では、支持軸５において、軸方向内側に自動調心軸受６２が設けられ、軸方向外側に２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂが設けられる構成であり、２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂの中心間の距離Ｘ２は、自動調心軸受６２と自動調心軸受６２に隣接する転がり軸受６３ａとの中心間の距離Ｘ１に対して同じか又は大きい構成としてある。この構成により、２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂが受ける荷重を小さくして転がり軸受６３ａ、６３ｂを長寿命化することができる。

さらに、本実施形態では、２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂにおいて、自動調心軸受６２に近い転がり軸受６３ａの方が大きい荷重を受けることになるため、自動調心軸受６２に近い転がり軸受６３ａを円筒コロ軸受とし、自動調心軸受６２から遠い転がり軸受６３ｂを深溝玉軸受としている。なお、２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂはこれらに限られず、種々の転がり軸受を用いることができる。

反リード線導出側の軸受機構６は、図１に示すように、自動調心軸受６４と転がり軸受６５とが軸方向において同じ位置に設けられている。図１では、支持軸５の外側周面に自動調心軸受６４が嵌合しており、当該自動調心軸受６４の外側周面に転がり軸受６５が嵌合している。また、転がり軸受６５の外側周面は駆動軸４１の内側周面に嵌合している。このように反リード線導出側の軸受機構６は、自動調心軸受６４と転がり軸受６５とが径方向に配置されているので、支持軸５は、リード線導出側よりも細くなっている。なお、反リード線導出側の軸受機構６も、リード線導出側の軸受機構６と同様の構成としても良い。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した誘導発熱ローラ装置１００によれば、駆動軸４１及び支持軸５の間に設けたスリーブ６１を介して自動調心軸受６２と１又は複数の転がり軸受６３ａ、６３ｂとを軸方向にずらして配置しているので、自動調心軸受６２と転がり軸受６３ａ、６３ｂとを径方向に配置した従来構成に比べて、駆動軸４１及び支持軸５の間における軸受機構６が径方向寸法を小さくすることができる。その結果、転がり軸受６３ａ、６３ｂに調心機能を設けることなく支持軸５の撓みを吸収しつつ、駆動軸４１内における支持軸５の外径を大きくすることができる。また、転がり軸受６３ａ、６３ｂに調心機能を設けることなく支持軸５の撓みを吸収できるので、転がり軸受６３ａ、６３ｂに支持軸５の撓み（曲げ変形）が加わりにくくなり、転がり軸受６３ａ、６３ｂを長寿命化することができる。さらに、支持軸５の外径を大きくできるので、支持軸５の内部を通じて外部に導出されるリード線Ｌ１を太くすることができ、誘導発熱機構３に十分な電力を供給することができる。したがって、ローラ本体２の加熱温度が制約されてしまうことを防ぐことができる。その他、自動調心軸受６２と転がり軸受６３ａ、６３ｂとを一体化した特殊軸受を用いる必要がないので、コスト増大を抑えることができる。

本実施形態では、自動調心軸受６２を支持軸５及びスリーブ６１の間に設け、転がり軸受６３ａ、６３ｂを駆動軸４１及びスリーブ６１の間に設けているので、支持軸５の撓みがまず自動調心軸受６２により吸収されることになり、転がり軸受６３ａ、６３ｂに加わる支持軸５の撓みをより一層低減することができる。

さらに本実施形態では、自動調心軸受６２の外径に対して転がり軸受６３ａ、６３ｂの内径が同じか又は小さい径を有する構成としているので、自動調心軸受６２及び転がり軸受６３ａ、６３ｂを駆動軸４１及び支持軸５の間に配置した場合に、それら軸受６２、６３ａ、６３ｂの径方向における配置スペースを小さくすることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られず、以下の態様であっても良い。

例えば、図３に示すように、支持軸５において、自動調心軸受６２を挟むように２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂを設けた構成であっても良い。この構成において、円筒状のスリーブ６１の軸方向中央部において、内側周面に自動調心軸受６２が固定される大径部６１１が形成され、スリーブ６１の軸方向両端部において、外側周面に転がり軸受６３ａ、６３ｂが固定される小径部６１２が形成されている。この構成では、２つの転がり軸受６３ａ、６３ｂに加わる荷重を等配して、それら転がり軸受６３ａ、６３ｂを長寿命化させるためには、各転がり軸受６３ａ、６３ｂと自動調心軸受６２との距離を等しくすることが望ましい。また、スリーブ６１は、中央部に形成された大径部６１１に自動調心軸受６２を設けるための構成として、周方向において複数に分割された分割要素６１ａ、６１ｂから構成されることが考えられる。図３においては、周方向において２分割した構成を示している。

また、前記実施形態では、支持軸５とスリーブ６１との間に自動調心軸受６２を設け、駆動軸４１とスリーブ６１との間に転がり軸受６３ａ、６３ｂを設けた構成であったが、図４に示すように、駆動軸４１とスリーブ６１との間に自動調心軸受６２を設け、支持軸５とスリーブ６１との間に転がり軸受６３ａ、６３ｂを設けた構成としても良い。この場合、スリーブ６１の小径部６１２の外側周面と駆動軸４１の内側周面との間に自動調心軸受６２が設けられ、スリーブ６１の大径部６１１の内側周面と支持軸５の外側周面との間に転がり軸受６３ａ、６３ｂが設けられる。

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。

１００・・・誘導発熱ローラ装置
２ ・・・ローラ本体
３ ・・・誘導発熱機構
４１ ・・・駆動軸
５ ・・・支持軸
６ ・・・軸受機構
６１ ・・・スリーブ
６１１・・・大径部
６１２・・・小径部
６２ ・・・自動調心軸受
６２１・・・内輪
６２２・・・外輪
６３ａ・・・転がり軸受
６３ｂ・・・転がり軸受

Claims (7)

1. 誘導発熱機構を支持する支持軸を、ローラ本体に固定された駆動軸の内部に挿通して、前記支持軸を軸受機構を介して前記駆動軸の内側周面に支持することにより、前記誘導発熱機構を前記ローラ本体の内部に保持する誘導発熱ローラ装置であって、
   前記軸受機構は、前記駆動軸及び前記支持軸の間に介在するスリーブと、前記駆動軸及び前記スリーブの間又は前記支持軸及び前記スリーブの間の一方に設けられる自動調心軸受と、前記駆動軸及び前記スリーブの間又は前記支持軸及び前記スリーブの間の他方に設けられる１又は複数の転がり軸受とを有し、
   前記自動調心軸受と前記１又は複数の転がり軸受とは軸方向にずれて配置されている、誘導発熱ローラ装置。
2. 前記自動調心軸受は、前記支持軸及び前記スリーブの間に設けられ、
   前記１又は複数の転がり軸受は、前記駆動軸及び前記スリーブの間に設けられている、請求項１に記載の誘導発熱ローラ装置。
3. 前記スリーブは、内側周面に前記自動調心軸受が固定される大径部と、外側周面に前記１又は複数の転がり軸受が固定される小径部とを有する、請求項２に記載の誘導発熱ローラ装置。
4. 前記自動調心軸受の外径に対して前記１又は複数の転がり軸受の内径が同じか又は小さい径を有する、請求項２又は３に記載の誘導発熱ローラ装置。
5. 前記支持軸において、軸方向内側に前記自動調心軸受が設けられ、軸方向外側に２つの前記転がり軸受が設けられており、
   前記２つの転がり軸受の間の距離は、前記自動調心軸受と当該自動調心軸受に隣接する前記転がり軸受との間の距離に対して同じか又は大きい、請求項１乃至４の何れか一項に記載の誘導発熱ローラ装置。
6. 前記支持軸において、前記自動調心軸受を挟むように２つの前記転がり軸受が設けられている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の誘導発熱ローラ装置。
7. 前記自動調心軸受は、外側周面を球面とする内輪と、当該内輪の外側周面に対してスライド自在の球面を内側周面に有する外輪とを有する滑り軸受である、請求項１乃至６の何れか一項に記載の誘導発熱ローラ装置。

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