JP4080122B2 - Induction heating roller device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導発熱ローラ装置、特にローラ本体の両端に設けたジャーナルの内部に、誘導発熱機構を支持する支持ロッドを挿通して構成する誘導発熱ローラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種装置において、内部を中空としたローラ本体の両端に一体的にジャーナルを連設し、そのジャーナルを軸受を介して機台に回転自在に支持し、またローラ本体の内部には、誘導コイルを備えた誘導発熱機構を配置し、これを支持ロッドによって支持するとともに、この支持ロッドをジャーナルに対して内部軸受によって支持することにより、誘導発熱機構をローラ本体の内部において宙吊りに支持するようにしたものが知られている。
【0003】
はその構成を示し、1は内部を中空としたローラ本体で、その両端に中空状のジャーナル2を一体的に備えており、ジャーナル2はその外側にある軸受3によって、固定の機台4に回転自在に支持されている。そして適当な駆動源(たとえばモータ)によってジャーナル2が回転されることによって、ローラ本体1が回転される。
【0004】
ローラ本体1の内部には、鉄心5およびこれに巻回された誘導コイル6からなる誘導発熱機構7を配置し、その両端を支持ロッド8によって支持する。支持ロッド8はジャーナル2に対して転がり軸受のような内部軸受9によって支持されてあり、これにより誘導発熱機構7はローラ本体1の内部において宙吊りに支持される。10は内部軸受9と支持ロッド8との間に必要に応じて設けられたスリーブ、11は誘導コイル6のリード線で、支持ロッド8の内部を通ってその端部から導出され、外部の励磁用の交流電源に接続されている。
【0005】
以上の構成において、誘導コイル6に交流電源を印加して励磁すると、ローラ本体1の周壁に電流を誘導し、この電流によりローラ本体1が誘導発熱する。ところでこのような構成において、内部軸受9が短期間のうちに損傷し、その寿命が著しく短縮することが起きた。その原因について多岐にわたって検討したところ、次のような原因によることが判明した。
【0006】
すなわち誘導コイル6を三分割し、そのそれぞれを三相交流電源に対してスター接続することがあるが、このような結線構成によると、誘導発熱機構7の両側(ローラ本体1の軸心方向に沿う両側)に交番電位が発生し、また誘導発熱機構に対して二次回路を構成しているローラ本体1の両側にも、前記交番電位とは極性が相反する交番電位が誘起することがわかった。図中丸印の中の符号+,−は誘起した電位の極性を示している。誘導コイルをデルタ結線した場合も同様である。
【0007】
たとえば誘導発熱機構7の両側にある支持ロッド8に図に示すような極性の交番電位が発生するときがあり、一方これに対して同じ時期にローラ本体1の両側にあるジャーナル2には、支持ロッド8に誘起している電位とは逆極性の交番電位が誘起する。
【0008】
このような交番電位の発生はおよそ次のような理由によるものと考えられている。すなわち前記のように誘導コイル6を三分割し、これを図のようにローラ本体1の軸心方向に沿って並べるとともに、分割された各誘導コイル6を三相交流電源の各相に対してスター接続した場合、分割された各誘導コイルの力率がすべて等しく平衡しているときは問題は生じなかった。
【0009】
しかし誘導コイルの力率にアンバランスがあると、スター結線の中性点の電位が変化してしまい、そのために誘導発熱機構7の両側に交番電位(浮遊電位)が発生し、またローラ本体1は誘導発熱機構7に対して二次回路を構成しているので、ローラ本体1の両側にも、誘導発熱機構7の両側に発生した電位とは逆極性の交番電位が発生すると考えられる。
【0010】
このような交番電位によっては大きな電力を発生するものではないが、この電位に基づく電流が、ジャーナル2、ローラ本体1、支持ロッド8を経由して図中矢印で示すように流れ、この電流は内部軸受9を流れる。そして内部軸受9として転がり軸受を使用した場合、転がり軸受を構成しているボールの転動により、ボールの表面と転がり面との間の潤滑油あるいは潤滑グリスの油膜が途切れたりすることがある。そのためボールの表面と転がり面との間で通電と断絶とが繰り返され、そのためにスパークが発生する。
【0011】
このようなスパークが発生すると、潤滑油なり潤滑グリースが劣化するとともに、内部軸受9の転動面なり、ボール(またはコロ)の表面が損傷して荒れる。表面が荒れてくると軸受としての転がりが阻害される。また潤滑油なり潤滑グリースの劣化とあいまって、このように転がりが悪くなると転がり抵抗が大きくなり発熱する。これらの結果内部軸受9の寿命が短縮してしまうことが判明した。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ローラ本体、支持ロッドに誘起する浮遊電位による内部軸受の損傷の発生を防ぐことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部を中空としたローラ本体の両端に一体的にジャーナルを連設し、前記ローラ本体の内部に配置されてあって、三相交流電源により励磁される誘導コイルを備えた誘導発熱機構を支持する支持ロッドを前記ジャーナルに挿通し、支持ロッドを前記ジャーナルに対して内部軸受によって支持してなる誘導発熱ローラ装置において、支持ロッドとジャーナルとの間に介在している内部軸受への電流の流れを阻止する絶縁機構を設けたことを特徴とする。また内部軸受を短絡するように、支持ロッドとジャーナルとの間に短絡用の導電刷子を設けたことを特徴とする。
【0014】
支持ロッドをローラ本体に対して支持している内部軸受は、支持ロッドあるいはジャーナルに対して電気的に絶縁されているので、ローラ本体に誘起する浮遊電位による電流は、内部軸受には流れないようになり、このため軸受内においてスパークが発生するようなことはなく、したがって軸受の損傷は回避される。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1により説明する。なお図5と同じ符号を附した部分は、同一または対応する部分を示す。図1はスリーブ10を使用した場合の詳細な構成を示し、スリーブ10は止め輪15により支持ロッド8に固定されるとともに、転がり軸受からなる内部軸受9は、止め輪16によりスリーブ10に、止め輪17によりジャーナル2に固定されている。
【0017】
図の例は内部軸受9と支持ロッド8との間を絶縁する場合を示し、そのためにスリーブ10の内面と、内部軸受9に向かいあう外面とに、例えばセラミックコーティングによる絶縁被膜17、18を形成する(図2参照。)。またスリーブ10の各端面には絶縁リング19、20を、更に内部軸受9の各端面に向かいあう位置に絶縁リング21、22を設置する。
【0018】
このようにしてスリーブ10、内部軸受9を、支持ロッド8とジャーナル2との間に取り付けたときは、内部軸受9と支持ロッドとの間は、絶縁被膜17、18と、絶縁リング19〜22により電気的に絶縁されることになり、したがって浮遊電位による電流の、内部軸受9への流れは阻止されることになる。
【0019】
図3に本発明の別の実施態様を示す。この例はスリーブ10を使用しない場合を示し、内部軸受9の、支持ロッド8の外面に向かいあう内面に、絶縁被膜23を形成する。また内部軸受9を支持ロッド8に固定するための止め輪24を設けるが、内部軸受9の両端面に、絶縁リング25、26を設置する。
【0020】
このようにして内部軸受9を支持ロッド8とジャーナル2との間に取り付けたときは、内部軸受9と支持ロッド8との間は、絶縁被膜23と絶縁リング25、26とにより電気的に絶縁されることになり、内部軸受9への浮遊電位による電流の流れは阻止されることになる。なお図1、図3に示す構成は、内部軸受9と支持ロッド8との間を絶縁するようにしているが、これに代えて内部軸受9とジャーナル2との間を絶縁する構成としてもよい。
【0021】
図4は本発明の更に別の実施態様を示す。この構成は内部軸受9を短絡して浮遊電位による電流を導電刷子によりバイパスするようにしたもので、導電刷子27を備えた導電性の刷子ホルダー28をジャーナル2側に取付け、導電刷子27の先端が支持ロッド8の外周面に接するようにする。これによれば浮遊電位による電流は、導電刷子27を介してジャーナル2と支持ロッド8との間を流れ、内部軸受9には流れないようになる。
【0022】
以上の各実施態様はいずれも内部軸受9として、スパークが発生しやすいボールを用いた転がり軸受を使用した例であるが、ボールならびに潤滑油類を使用しない軸受、すなわちすべり軸受を内部軸受として使用した場合においても、スパークの発生による軸受の損傷を確実に回避することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ローラ本体の内部に配置される誘導発熱機構を支持する支持ロッドを、ローラ本体に連なるジャーナルに内部軸受を介して支持する構成において、支持ロッドとジャーナルとの間に介在している内部軸受への浮遊電位による電流の流れを阻止するようにしたので、内部軸受の損傷による劣化を防止し、又は内部軸受としてすべり軸受を使用したので、この種内部軸受の長寿命化を可能とする効果を効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す部分断面図である。
【図2】図1におけるスリーブの断面図である。
【図3】本発明の他の実施態様を示す部分断面図である。
【図4】本発明の更に他の実施態様を示す部分断面図である。
【図5】誘導発熱ローラ装置の断面図である。
【符号の説明】
1 ローラ本体
2 ジャーナル
7 誘導発熱機構
8 支持ロッド
9 内部軸受
10 スリーブ
17 絶縁被膜
18 絶縁被膜
19〜22 絶縁リング
23 絶縁被膜
25〜26 絶縁リング
27 導電刷子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating roller device, and more particularly to an induction heating roller device configured by inserting support rods that support an induction heating mechanism into journals provided at both ends of a roller body.
[0002]
[Prior art]
In this type of device, a journal is integrally provided at both ends of a roller body having a hollow interior, the journal is rotatably supported on a machine base via a bearing, and an induction coil is provided inside the roller body. An induction heat generating mechanism with a support rod is arranged and supported by a support rod, and the support rod is supported by an internal bearing with respect to the journal so that the induction heat generation mechanism is suspended in the interior of the roller body. Is known.
[0003]
FIG. 5 shows the structure, 1 is a roller body having a hollow inside, and is integrally provided with hollow journals 2 at both ends thereof, and the journal 2 is fixed by a bearing 3 on the outside thereof. 4 is rotatably supported. The roller body 1 is rotated by rotating the journal 2 with an appropriate drive source (for example, a motor).
[0004]
Inside the roller body 1, an induction heating mechanism 7 including an iron core 5 and an induction coil 6 wound around the iron core 5 is arranged, and both ends thereof are supported by support rods 8. The support rod 8 is supported by an internal bearing 9 such as a rolling bearing with respect to the journal 2, whereby the induction heating mechanism 7 is supported suspended in the roller body 1. Reference numeral 10 denotes a sleeve provided between the internal bearing 9 and the support rod 8 as required. Reference numeral 11 denotes a lead wire of the induction coil 6 which is led out from the end through the inside of the support rod 8 and is externally excited. It is connected to an AC power source.
[0005]
In the above configuration, when an AC power supply is applied to the induction coil 6 and excited, a current is induced in the peripheral wall of the roller body 1, and the roller body 1 generates heat by induction. By the way, in such a configuration, the internal bearing 9 was damaged in a short period of time, and the life thereof was remarkably shortened. After extensive examination of the cause, it was found that it was caused by the following causes.
[0006]
That is, the induction coil 6 may be divided into three parts, and each of them may be star-connected to a three-phase AC power source. However, according to such a connection configuration, both sides of the induction heating mechanism 7 (in the axial direction of the roller body 1). An alternating potential is generated on both sides), and an alternating potential having a polarity opposite to that of the alternating potential is also induced on both sides of the roller body 1 constituting a secondary circuit for the induction heating mechanism 7 . all right. In the figure, symbols + and − in circles indicate the polarity of the induced potential. The same applies when the induction coil is delta-connected.
[0007]
For example there is when the polarity of the alternating voltage, as shown in figure support rod 8 on each side of the induction heating mechanism 7 is generated, whereas the journal 2 in the same time on both sides of the roller body 1 with respect to this, An alternating potential having a polarity opposite to the potential induced in the support rod 8 is induced.
[0008]
The generation of such an alternating potential is considered to be due to the following reason. That is, the induction coil 6 is divided into three parts as described above, and this is arranged along the axial direction of the roller body 1 as shown in the figure, and the divided induction coils 6 are arranged for each phase of the three-phase AC power source. In the case of star connection, there was no problem when the power factors of the divided induction coils were all equally balanced.
[0009]
However, if there is an imbalance in the power factor of the induction coil, the potential at the neutral point of the star connection changes, so that an alternating potential (floating potential) is generated on both sides of the induction heating mechanism 7, and the roller body 1 Since a secondary circuit is configured with respect to the induction heating mechanism 7, it is considered that an alternating potential having a polarity opposite to the potential generated on both sides of the induction heating mechanism 7 is also generated on both sides of the roller body 1.
[0010]
Such an alternating potential does not generate a large amount of power, but a current based on this potential flows as indicated by the arrow in the figure via the journal 2, the roller body 1, and the support rod 8, and this current is Flows through the internal bearing 9. When a rolling bearing is used as the internal bearing 9, the lubricating oil or the lubricating grease film between the surface of the ball and the rolling surface may be interrupted by the rolling of the ball constituting the rolling bearing. Therefore, energization and disconnection are repeated between the surface of the ball and the rolling surface, and therefore sparks are generated.
[0011]
When such a spark is generated, the lubricating oil or lubricating grease deteriorates, and the inner bearing 9 becomes a rolling surface and the surface of the ball (or roller) is damaged and roughened. When the surface becomes rough, rolling as a bearing is hindered. In addition, when the rolling resistance is deteriorated in this way, the rolling resistance is increased and heat is generated. As a result, it has been found that the life of the internal bearing 9 is shortened.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to prevent occurrence of damage to an internal bearing due to a floating potential induced in a roller body and a support rod.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an induction heat generation comprising a journal integrally provided at both ends of a roller body having a hollow inside, an induction coil disposed inside the roller body and excited by a three-phase AC power source. In an induction heating roller device in which a support rod for supporting a mechanism is inserted into the journal and the support rod is supported by the internal bearing with respect to the journal, the internal bearing interposed between the support rod and the journal is connected to the journal. It is characterized by providing an insulating mechanism for preventing current flow. Also, a short-circuit conductive brush is provided between the support rod and the journal so as to short-circuit the internal bearing.
[0014]
Since the internal bearing that supports the support rod with respect to the roller body is electrically insulated from the support rod or the journal, current due to floating potential induced in the roller body does not flow to the internal bearing. Therefore, no spark is generated in the bearing, and therefore damage to the bearing is avoided.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5 indicate the same or corresponding portions. FIG. 1 shows a detailed configuration when a sleeve 10 is used. The sleeve 10 is fixed to the support rod 8 by a retaining ring 15, and the internal bearing 9 composed of a rolling bearing is secured to the sleeve 10 by a retaining ring 16. It is fixed to the journal 2 by a ring 17.
[0017]
The example in the figure shows a case where the inner bearing 9 and the support rod 8 are insulated, and for this purpose, insulating coatings 17 and 18 made of, for example, ceramic coating are formed on the inner surface of the sleeve 10 and the outer surface facing the inner bearing 9. (See FIG. 2). Insulating rings 19 and 20 are installed on the end faces of the sleeve 10, and insulating rings 21 and 22 are installed at positions facing the end faces of the internal bearing 9.
[0018]
Thus, when the sleeve 10 and the internal bearing 9 are attached between the support rod 8 and the journal 2, the insulating coatings 17 and 18 and the insulating rings 19 to 22 are provided between the internal bearing 9 and the support rod. Therefore, the flow of electric current due to the floating potential to the internal bearing 9 is prevented.
[0019]
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. This example shows a case where the sleeve 10 is not used, and an insulating coating 23 is formed on the inner surface of the inner bearing 9 facing the outer surface of the support rod 8. A retaining ring 24 for fixing the internal bearing 9 to the support rod 8 is provided. Insulating rings 25 and 26 are provided on both end faces of the internal bearing 9.
[0020]
When the internal bearing 9 is mounted between the support rod 8 and the journal 2 in this way, the internal bearing 9 and the support rod 8 are electrically insulated by the insulating coating 23 and the insulating rings 25 and 26. As a result, the flow of current due to the floating potential to the internal bearing 9 is blocked. 1 and 3 is configured to insulate between the internal bearing 9 and the support rod 8, but may be configured to insulate between the internal bearing 9 and the journal 2 instead. .
[0021]
FIG. 4 shows yet another embodiment of the present invention. In this configuration, the internal bearing 9 is short-circuited so that a current due to the floating potential is bypassed by the conductive brush. A conductive brush holder 28 having a conductive brush 27 is attached to the journal 2 side, and the tip of the conductive brush 27 Is in contact with the outer peripheral surface of the support rod 8. According to this, the current due to the floating potential flows between the journal 2 and the support rod 8 via the conductive brush 27 and does not flow to the internal bearing 9.
[0022]
Each of the above embodiments is an example in which a rolling bearing using a ball that is likely to generate sparks is used as the internal bearing 9, but a bearing that does not use a ball and lubricating oil, that is, a sliding bearing is used as the internal bearing. Even in this case, damage to the bearing due to the occurrence of sparks can be reliably avoided.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the configuration in which the support rod that supports the induction heating mechanism disposed inside the roller body is supported by the journal that is connected to the roller body via the internal bearing, the support rod, the journal, This prevents the flow of current due to the floating potential to the internal bearing that is interposed between them. This has the effect of enabling a longer life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the sleeve in FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial sectional view showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an induction heating roller device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roller body 2 Journal 7 Induction heating mechanism 8 Support rod 9 Internal bearing 10 Sleeve 17 Insulating film 18 Insulating film 19-22 Insulating ring 23 Insulating film 25-26 Insulating ring 27 Conductive brush

Claims (2)

内部を中空としたローラ本体の両端に一体的にジャーナルを連設し、前記ローラ本体の内部に配置されてあって、三相交流電源により励磁される誘導コイルを備えた誘導発熱機構を支持する支持ロッドを前記ジャーナルに挿通し、前記内部軸受を導電性とするとともに、前記支持ロッドと前記導電性軸受との間、又は前記ジャーナルと前記導電性軸受との間に絶縁機構を設け、前記ローラ本体の両側間で発生する電位差に基づく前記支持ロッドに流れる電流を前記絶縁機構により遮断してなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。Journals are integrally connected to both ends of a roller body having a hollow inside, and are arranged inside the roller body to support an induction heating mechanism having an induction coil excited by a three-phase AC power source. The support rod is inserted into the journal, the internal bearing is made conductive, and an insulating mechanism is provided between the support rod and the conductive bearing, or between the journal and the conductive bearing, and the roller An induction heating roller device characterized in that a current flowing through the support rod based on a potential difference generated between both sides of the main body is interrupted by the insulating mechanism . 内部を中空としたローラ本体の両端に一体的にジャーナルを連設し、前記ローラ本体の内部に配置されてあって、三相交流電源により励磁される誘導コイルを備えた誘導発熱機構を支持する支持ロッドを前記ジャーナルに挿通し、前記支持ロッドを前記ジャーナルに対して内部軸受によって支持してなる誘導発熱ローラ装置において、前記支持ロッドと前記ジャーナルとの間に導電刷子を設け、前記ローラ本体の両側間で発生する電位差に基づく前記支持ロッドに流れる電流を前記導電刷子により短絡してなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。Journals are integrally connected to both ends of a roller body having a hollow inside, and are arranged inside the roller body to support an induction heating mechanism having an induction coil excited by a three-phase AC power source. In an induction heating roller device in which a support rod is inserted into the journal and the support rod is supported by an internal bearing with respect to the journal, a conductive brush is provided between the support rod and the journal , An induction heating roller device , wherein a current flowing through the support rod based on a potential difference generated between both sides is short-circuited by the conductive brush .
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