JP4502994B2 - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

Description

本発明は誘導発熱ローラ装置に関する。

たとえばプラスチックフイルム、紙、布、不織布、金属箔などのシート材あるいはウエブ材の連続熱処理工程において、適度の温度に誘導発熱して回転するローラが使用されることは、すでによく知られており、具体的には、内部を中空としたローラの両側に一体的にジャーナルを取り付け、このジャーナルと一体の駆動軸を機台に対して回転自在に支持するとともに、ローラの内部に誘導発熱機構を配置し、駆動軸に対して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の内部において宙吊り状態で支持することにより構成されている。

このような誘導発熱ローラ装置の従来例を示したのが図９である。この構成を説明すると、１はローラ、２Ａ，２Ｂはローラ１の両側に取り付けられたジャーナル、３Ａ，３Ｂは各ジャーナル２Ａ，２Ｂに一体であって、かつ中空の駆動軸で、これは軸受４Ａ，４Ｂを介して機台５に回転自在に支持されている。６は誘導発熱機構で、筒状のホルダー７の外周に支持されている筒状の鉄心８と、その外周に巻装されている誘導コイル９とによって構成されている。

１０Ａ，１０Ｂはホルダー７の各端部に一体的に延びるように取り付けられた支持ロッドで、各支持ロッドはそれぞれ駆動軸３Ａ，３Ｂの内部に挿通されてあり、軸受１１Ａ，１１Ｂを介して駆動軸３Ａ，３Ｂに対して支持されている。これにより誘導発熱機構６は、ローラ１の内部において宙吊り状態で支持されることになる。１２は誘導コイル９に接続されるリード線で、一方の支持ロッド１０Ｂ内を通り、その外端から外部に導出され、所要の交流電源に接続されている。１３は支持ロッド１０Ｂがローラ１の回転に連れられて回転することのないようにするための回り止め具である。

このような従来構成によると、各駆動軸３Ａ，３Ｂの外周は軸受４を介して機台５に回転自在に支持され、内周には軸受１１Ａ，１１Ｂを介して支持ロッド１０Ａ，１０Ｂが配置されているので、各駆動軸の内周の軸心と外周の軸心とが一致していないと、ローラ１の回転時において支持ロッドの軸心が周期的に偏心してしまい、これにより支持ロッドとともに誘導発熱機構６が振動する。いずれか一方のみならず両方の駆動軸の内周と外周との軸心が一致していない場合でも誘導発熱機構６は振動する。更に両側の駆動軸の内周同志の軸心、および外周同志の軸心が一致していないと、その振動は更に顕著となる。

このような振動の発生を回避するために、駆動軸の内周と外周との軸心が一致するように駆動軸を加工する必要がある。そのため具体的には、まずジャーナルとこれに一体の駆動軸を単体で加工を仕上げる。次にこれをローラに組付けてローラの外周を仕上げ加工し、またこのとき駆動軸の外周も同じように仕上げ加工して、ローラの外周の軸心と駆動軸の外周の軸心とを一致させる。このあとローラが組付けられている状態で、駆動軸の内周を仕上げ加工して、その内周と外周の軸心を一致させる。このような加工作業は両駆動軸において必要であるし、また両駆動軸の内外周の軸心が互いに一致するように仕上げなければならない。このように誘導発熱機構、支持ロッドの振動を回避するためには、精度の高い加工が要求されるし、また調整加工が必要となる。

また誘導発熱機構がローラの内部において宙吊り状態にあるとき、誘導発熱機構にたわみが生じたり、あるいは支持ロッドにたわみが生じたりすると、軸受１１Ａ，１１Ｂに不規則な負荷が加わるため、駆動軸およびローラの回転が不安定となり、滑らかな回転が得られないようになる。これを回避するため従来では、支持ロッドならびにホルダー７として機械的強度の大きいものを使用していた。

本発明は、駆動軸の内周の仕上げ加工に要する手間を低減するとともに、誘導発熱機構の宙吊り状態にたわみが発生しても、ローラが滑らかに回転できるようにすることを目的とする。

本発明は、回転するローラと、前記ローラの各端部に連なる駆動軸と、前記ローラの内部に配置される誘導発熱機構と、前記誘導発熱機構の各端部を支持する支持ロッドとを備え、前記支持ロッドの一方を、その支持ロッドに対して軸心方向に沿ってスライド自在とした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し、前記支持ロッドの他方を、前記駆動軸の他方より外部に導出し、導出された前記支持ロッドを、機台に連結具を介して固定されたリングにはめ込んで固定支持してなる誘導発熱ローラ装置であって、前記軸受機構の一方または両方の端面と前記一方の支持ロッドとの間に、前記誘導発熱機構の前記ローラに対する軸心方向の予め設定した相対位置関係に安定させるバネを設けたことを主な特徴とする。

本発明では、誘導発熱機構の各端部を支持する支持ロッドのうち一方の支持ロッドを、その支持ロッドに対して軸心方向に沿ってスライド自在とした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し、他方の支持ロッドを、駆動軸の他方より外部に導出し、導出された前記支持ロッドを、機台に連結具を介して固定されたリングにはめ込んで固定支持するので、一方の駆動軸については、その内外周の軸心を必ずしも高精度に仕上げる必要はなくなり、駆動軸の内周の仕上げ加工に要する手間を低減することができる。また、支持ロッド、誘導発熱機構にたわみが生じても、また、熱による伸縮が発生しても、軸受機構に異常な荷重が加わらずローラは常に滑らかに回転し、支持ロッド、誘導発熱機構に大きな機械的強度を付与する必要がなくなる。さらに、軸受機構の一方または両方の端面と一方の支持ロッドとの間に、誘導発熱機構のローラに対する軸心方向の予め設定した相対位置関係に安定させるバネを設けているので、誘導発熱機構の熱膨張による損傷を常に防ぐことができるといった効果を奏する。

駆動軸の内周の仕上げ加工に要する手間を低減するとともに、誘導発熱機構の宙吊り状態にたわみが発生しても、ローラが滑らかに回転できるようにする目的を、回転するローラの内部に配置する誘導発熱機構の各端部を支持ロッドで支持し、その一方の支持ロッドを、その支持ロッドに対して軸心方向に沿ってスライド自在とした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し、他方の支持ロッドを、駆動軸の他方より外部に導出し、導出された支持ロッドを、機台に連結具を介して固定されたリングにはめ込んで固定支持することにより実現した。

本発明の実施例を図１によって説明する。なお、図９と同じ符号を付した部分は、同一または対応する部分を示す。本発明にしたがい、一方の支持ロッド１０Ａと駆動軸３Ａとの間に、従来の軸受１１Ａに代えて、自動調心機能を有する軸受機構２１を介在させる。図示する軸受機構２１は、自動調心軸受２２と、その外側に設けられたころがり軸受２３とによって構成されている。

軸受機構２１を図２により説明すると、自動調心軸受２２は、外周面を球面とする内輪２４と、内輪２４の外周面に対してスライド自在の球面を内周面に有する外輪２５と、外輪２５を支持する軸受スリーブ２６と、外輪２５を軸受スリーブ２６に固定するスペーサ２７、リング２８とにより構成されている。内輪２４は支持ロッドの外周に取り付けられてあり、ころがり軸受２３は軸受スリーブ２６と駆動軸３Ａの内周との間に介在し、ころがり軸受２３の外輪は駆動軸３Ａの内周に取り付けられている。

内輪２４と外輪２５の球面において滑りが生じ、自動調心機能が生じる。したがって支持ロッド１０Ａが傾いたり、たわむことがあっても、駆動軸３Ａは滑らかに回転する。またたわみがあっても、円滑な回転が可能であることから、誘導発熱機構６を強固にホールドする必要はなくなるので、図９に示すようなホルダー７を省略することができる。そして、内輪２４は支持ロッド１０Ａに対して軸方向にスライド自在にはめ込まれている。５１はそのスライド面である（図２参照。）。

支持ロッド１０Ｂは駆動軸３Ｂより外部に導出され、その導出端部は固定部、たとえば機台５に連結具３０を介して支持されている。具体的には支持ロッド１０Ｂの導出端部の外周にはめこまれたリング３１が、連結具３０に固着されている。この例では図３に示すように、支持ロッド１０Ｂの外周に、軸心方向に延びる溝５３が設けてあり、この溝５３内にリング３１と一体となっている突起部３３がはめ込まれ（これにより支持ロッド１０Ｂの回転が拘束される）、リング３１が固定リング７１によって支持ロッド１０Ｂに、その軸心方向に沿う移動が固定されている。なお、この連結具３０に支持ロッド１０Ｂを上下左右に位置調整できる機構を付加するようにしてもよい。

ローラ１の発熱にともなって誘導発熱機構６、支持ロッドなどが熱膨張するとき、支持ロッド１０Ｂはリング３１により拘束されているので、誘導発熱機構６、支持ロッドなどは一体となって軸受機構２１側に向かって膨張していく。この過程で軸受機構２１の内輪２４に対して支持ロッド１０Ａがスライド面５１に沿ってスライドすることにより、熱膨張を吸収する。このようにして支持ロッド１０Ｂが駆動軸３Ｂより外部に導出され外部で固定された構成であっても、熱膨張の吸収は円滑に行なわれる。したがって各部分の機械的損傷はなんら生じない。

この構成では、自動調心軸受２２を設置する側の駆動軸１０Ａについては、従来と同様にその内周と外周の軸心が一致するように修正加工が必要であるが、他方の駆動軸１０Ｂについては、その修正加工は不要である。したがってそれだけ修正加工が簡略化される。

なお、図１において、４１はローラ１の周壁の温度を測定するための温度センサで、この温度センサ４１により検出された温度信号は、リード線４２を経て回転トランス４３に送られる。回転トランス４３は、駆動軸３Ｂと一体の回転側コイル４４と、支持ロッド１０Ｂと一体の固定側コイル４５とによって構成されている。固定側コイル４５に誘起する温度信号は、端子４６から取りだされる。

４７はシール機構で、内周端が支持ロッド１０Ａに固定されてあり、外周端が駆動軸３Ａの内周面をスライド自在とされているリングからなり、誘導コイル８から発生するガス、蒸気が軸受機構２１側に流れてきて軸受機能の低下を起こさないようにするためのものである。４８はローラ１の周壁の内部に設けられたジャケット室で、内部に気液二相の熱媒体が封入されている。４９は軸受４を駆動軸３Ａと機台５との間に固定するための固定リングである。

図２に示す構成では、支持ロッド１０Ａがその軸心方向に沿ってスライド可能としてあるので、支持ロッド１０Ｂを固定具３０を介して機台５に固定するまでは、誘導発熱機構６とローラ１との位置関係が定まらない。すなわち両者の位置関係は安定していない。これを解決するためには、図４，図５に示す構成を採用するとよい。これらの図において、支持ロッド１０Ａのスライド５１に段部５５と固定リング５６を設ける。内輪２４は段部５５と固定リング５６との間でスライドする。そして内輪２４と段部５６との間に皿バネ、コイルバネなどのバネ（図ではコイルバネ）５７を介在させる。

コイルバネ５７のバネ力は内輪２４と段部５５との間を拡張するように作用している。これにより内輪２４は固定リング５６に押しつけられ、支持ロッド１０Ａはその軸心方向に沿ってバイアスされる。この状態で支持ロッド１０Ａの位置は安定する。この位置で誘導発熱機構６とローラ１とは予め設定された相対的位置関係にあるようにしてある。運転状態に入って、誘導発熱機構６が熱膨張すると、支持ロッド１０Ｂがリング３１により固定具３０に固定されているので、支持ロッド１０Ａがコイルバネ５７を圧縮するようにスライドして移動する。これにより熱膨張は吸収される。

図４，図５に示す構成による相対的位置関係は、コイルバネ５７のバネ力によって一義的に定まってしまうが、図６，図７に示すように内輪２４と固定リング５６との間に更に別のコイルバネ５８を介在させると、内輪２４には両コイルバネ５７，５８の拡がりバネ力が作用し、両バネ力がバランスする状態まで支持ロッド１０Ａがバイアスされて安定する。この状態では支持ロッドは左右方向に沿う移動が可能となり、前記した相対的位置関係の調整が容易となる。ここでは熱膨張が発生すると、両コイルバネ５７，５８が圧縮され、そのときの熱膨張を吸収する。

図８に別の軸受機構２１を示す。ここに示す軸受機構２１は自動調心ころ軸受であり、支持ロッド１０Ａに対してスライド自在としたものである。この構成を説明すると、内周面が球面とされた外輪６１と、外周面が球面とされた内輪６２と、両輪の間に介在するころ６３とによって主として構成されている。外輪６１はキャップ６４により段部６５に押しつけられ、固定されている。内輪６２は支持ロッド１０Ａの周面においてスライド自在とされている。ころ６３によって駆動軸３Ａの回転に対して支持ロッド１０Ａは静止状態を保つし、両輪６１，６２の球面によって、支持ロッド１０Ａの傾きに対しても駆動軸３Ａの回転を安定に保つ。なお６６はオイルシールである。

本発明の実施例を示す断面図である。 図１の一部の拡大断面図である。 図１の他の一部の拡大断面図である。 本発明の別の実施例を示す断面図である。 図４の一部の拡大断面図である。 本発明の更に別の実施例を示す断面図である。 図６の一部の拡大断面図である。 自動調心機能を備えた軸受機構の他の例を示す断面図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１ ローラ
３Ａ 駆動軸
３Ｂ 駆動軸
５ 固定部（機台）
６ 誘導発熱機構
１０Ａ 支持ロッド
１０Ｂ 支持ロッド
２１ 自動調心機能を備えた軸受機構
２４ 内輪
３０ 連結具
３１ 固定リング
５１ 支持ロッドのスライド面
５７ バネ

Claims (2)

1. 回転するローラと、前記ローラの各端部に連なる駆動軸と、前記ローラの内部に配置される誘導発熱機構と、前記誘導発熱機構の各端部を支持する支持ロッドとを備え、前記支持ロッドの一方を、その支持ロッドに対して軸心方向に沿ってスライド自在とした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し、前記支持ロッドの他方を、前記駆動軸の他方より外部に導出し、導出された前記支持ロッドを、機台に連結具を介して固定されたリングにはめ込んで固定支持してなる誘導発熱ローラ装置であって、前記軸受機構の一方または両方の端面と前記一方の支持ロッドとの間に、前記誘導発熱機構の前記ローラに対する軸心方向の予め設定した相対位置関係に安定させるバネを設けたことを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
2. 前記軸受機構は、外周面を球面とする内輪と、前記内輪の外周面に対してスライド自在の球面を内周面に有する外輪とを備えた自動調心軸受と、前記自動調心軸受の外側または内側に設けられたころがり軸受とからなる請求項１に記載の誘導発熱ローラ装置。

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