JP5835766B2

JP5835766B2 - Roll device

Info

Publication number: JP5835766B2
Application number: JP2010043375A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　光; 光佐藤
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: JP2011179568A

Description

本発明は、プラスチックのシートやフィルム等のコーティング、フィルム状にした電子デバイス製造（ロール・ツー・ロール方式）や、当該シート、フィルム等の搬送に用いられるロール装置に関する。 The present invention relates to coating of plastic sheets and films, manufacturing of electronic devices in a film form (roll-to-roll method), and a roll apparatus used for conveying the sheets, films and the like.

例えば特許文献１及び２においては、ラジアル方向及びスラスト方向に関して静圧気体軸受を用いたロール装置が提案されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 propose a roll device using a static pressure gas bearing in the radial direction and the thrust direction.

特開平１１−１９０３３８号公報JP 11-190338 A 特開２０１０−２５２０８号公報JP 2010-25208 A

ところで、斯かるロール装置は、ラジアル方向及びスラスト方向の双方に関して静圧気体軸受を用いるために、静圧気体軸受による軸受隙間（片側隙間１０〜１５μｍ）を管理しなければならず、また、高精度な軸受隙間の管理が求められるために静圧気体軸受も高価なものが必要となって装置の低廉化を図り難い。加えて、斯かるロール装置では、ラジアル方向及びスラスト方向の双方の軸受にエアを消費するために、装置のランニングコストも削減し難い。 By the way, in order to use a static pressure gas bearing about both a radial direction and a thrust direction, such a roll apparatus must manage the bearing clearance (one side clearance 10-15 micrometers) by a static pressure gas bearing, Since accurate bearing clearance management is required, an expensive hydrostatic gas bearing is required, making it difficult to reduce the cost of the apparatus. In addition, in such a roll device, air is consumed in both the radial and thrust bearings, so it is difficult to reduce the running cost of the device.

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得るロール装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to provide a roll apparatus that can reduce the cost of the apparatus and reduce air consumption.

本発明のロール装置は、中空のロール体と、ロール体の中空部に隙間をもって挿通されていると共に両端部がロール体から突出している軸体と、ラジアル方向に関してロール体を静圧気体によって支持すべくロール体と軸体との間に介在されている静圧気体軸受と、スラスト方向に関してロール体を磁力によって支持する磁性軸受とを具備しており、磁性軸受は、ロール体の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関してロール体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっている。 The roll device of the present invention includes a hollow roll body, a shaft body that is inserted through the hollow portion of the roll body with a gap and both ends projecting from the roll body, and the roll body is supported by a static pressure gas in the radial direction. Preferably, a static pressure gas bearing interposed between the roll body and the shaft body and a magnetic bearing for supporting the roll body by magnetic force in the thrust direction are provided, and the magnetic bearing is provided at one end of the roll body. An annular outer magnetic body that is mounted, a pair of annular inner magnetic bodies that face the inner peripheral surface of the outer magnetic body with a gap on the outer peripheral surface, and that are mounted on the shaft body, and a pair of inner magnetic bodies A permanent magnet interposed between the outer magnetic body and the pair of inner magnetic bodies based on the magnetic force of the permanent magnet to support the roll body in the thrust direction. It has become the jar.

本発明のロール装置によれば、特に、磁性軸受は、ロール体の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関してロール体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっているために、静圧気体軸受によってロール体をラジアル方向に関して支持する一方、磁性軸受によってロール体をスラスト方向に関して支持することができ、而して、装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得る。 According to the roll device of the present invention, in particular, the magnetic bearing faces the annular outer magnetic body attached to one end of the roll body, and the outer peripheral surface faces the inner peripheral surface of the outer magnetic body with a gap. A pair of annular inner magnetic bodies mounted on the shaft body and a permanent magnet interposed between the pair of inner magnetic bodies are provided, and the magnetic force of the permanent magnet is used to support the roll body in the thrust direction. Since the outer magnetic body and the pair of inner magnetic bodies generate a pulling force to each other, the roll body is supported by the static pressure gas bearing in the radial direction, while the roll body is supported by the magnetic bearing in the thrust direction. Therefore, it is possible to reduce the cost of the apparatus and reduce the air consumption.

本発明によれば、装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得るロール装置を提供し得る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the roll apparatus which can aim at the cost reduction of an apparatus and reduction of air consumption can be provided.

本発明の実施の形態の例の一部省略断面説明図である。It is a partially-omitted cross-sectional explanatory drawing of the example of embodiment of this invention. 図１に示す例の一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of the example shown in FIG. 図１に示す例のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面矢視説明図である。FIG. 3 is an explanatory view taken along the line III-III of the example shown in FIG. 1. 図１に示す例のＩＶ−ＩＶ線断面矢視説明図である。It is IV-IV sectional view explanatory drawing of the example shown in FIG. 図１に示す例のＶ−Ｖ線断面矢視説明図である。It is VV sectional view explanatory drawing of the example shown in FIG. 図１に示す例の一部の動作説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of part of the operation illustrated in FIG. 1. 図４に示す例と異なる形態の磁性軸受の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic bearing of a form different from the example shown in FIG. 本発明の実施の形態の他の例の一部省略断面説明図である。It is a partially-omitted cross-sectional explanatory drawing of the other example of embodiment of this invention.

次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。 Next, the present invention will be described in more detail based on an example of a preferred embodiment shown in the drawings. The present invention is not limited to these examples.

図１から図６において、本例のロール装置１は、中空のロール体２と、ロール体２の中空部に隙間３を形成して挿通されている軸体４と、ラジアル方向に関してロール体２を静圧気体によって支持すべくロール体２と軸体４との間に介在されている静圧気体軸受、本例ではロール体２のスラスト方向の両端部５及び６に夫々配されていると共にロール体２と軸体４との間に夫々介在されている一対の静圧気体軸受７及び８と、スラスト方向に関してロール体２を磁力によって支持する磁性軸受９とを具備している。 1 to 6, the roll apparatus 1 of this example includes a hollow roll body 2, a shaft body 4 inserted through a hollow portion of the roll body 2 with a gap 3 formed therein, and a roll body 2 in the radial direction. Are disposed between the roll body 2 and the shaft body 4, and in this example, both ends 5 and 6 in the thrust direction of the roll body 2. A pair of static pressure gas bearings 7 and 8 respectively interposed between the roll body 2 and the shaft body 4 and a magnetic bearing 9 for supporting the roll body 2 by magnetic force in the thrust direction are provided.

ロール体２は、円筒状本体１１と、外周面１３が円筒状本体１１の一端部５における内周面１２の部位に固着されていると共に内周面１４が静圧気体軸受７に対して軸受隙間３１をもって対面している円筒体１５と、外周面１６が円筒状本体１１の他端部６における内周面１２の部位に固着されていると共に内周面１７が静圧気体軸受８に対して軸受隙間９１をもって対面している円筒体１８とを具備している。円筒体１５及び１８の肉厚は互いに等しい。 In the roll body 2, a cylindrical main body 11 and an outer peripheral surface 13 are fixed to a portion of the inner peripheral surface 12 in one end portion 5 of the cylindrical main body 11, and an inner peripheral surface 14 is a bearing with respect to the static pressure gas bearing 7. The cylindrical body 15 facing with a gap 31 and the outer peripheral surface 16 are fixed to a portion of the inner peripheral surface 12 at the other end 6 of the cylindrical main body 11 and the inner peripheral surface 17 is against the static pressure gas bearing 8. And a cylindrical body 18 facing each other with a bearing gap 91 therebetween. The thicknesses of the cylinders 15 and 18 are equal to each other.

円柱状若しくは円筒状の軸体４は、円筒状本体１１、円筒体１５及び１８に対して隙間３をもってロール体２に挿通されている。軸体４の一端部２１及び他端部２２の夫々は、ロール体２の一端部５及び他端部６から突出しており、当該両端部２１及び２２でフレーム等に固定支持されている。軸体４は、当該軸体４の長手方向に関して円筒体１５及び１８間に位置する大径軸部２３と、大径軸部２３の両側に位置する小径軸部２４及び２５と、大径軸部２３と小径軸部２４及び２５の夫々との連結部に形成されている段部２７及び２８とを具備している。小径軸部２４及び２５の径は、本例では互いに等しいが、異なっていてもよい。 The columnar or cylindrical shaft body 4 is inserted into the roll body 2 with a gap 3 with respect to the cylindrical main body 11 and the cylindrical bodies 15 and 18. One end portion 21 and the other end portion 22 of the shaft body 4 protrude from the one end portion 5 and the other end portion 6 of the roll body 2, respectively, and are fixedly supported on the frame or the like by the both end portions 21 and 22. The shaft body 4 includes a large diameter shaft portion 23 positioned between the cylindrical bodies 15 and 18 with respect to the longitudinal direction of the shaft body 4, small diameter shaft portions 24 and 25 positioned on both sides of the large diameter shaft portion 23, and a large diameter shaft. Step portions 27 and 28 formed at the connecting portion between the portion 23 and the small diameter shaft portions 24 and 25 are provided. The diameters of the small diameter shaft portions 24 and 25 are equal to each other in this example, but may be different from each other.

静圧気体軸受７は、内周面１４に対して軸受隙間３１をもって対面しているラジアル軸受面３２を有していると共に軸体４に固着されている円筒状の軸受体３６と、ラジアル軸受面３２から軸受隙間３１に供給すべき気体を給気することができるように、軸受体３６に形成されている給気通路４４とを具備している。 The hydrostatic gas bearing 7 has a radial bearing surface 32 facing the inner peripheral surface 14 with a bearing gap 31 and a cylindrical bearing body 36 fixed to the shaft body 4, and a radial bearing. An air supply passage 44 formed in the bearing body 36 is provided so that a gas to be supplied from the surface 32 to the bearing gap 31 can be supplied.

軸受体３６は、内周面５１で小径軸部２４に固着されていると共に大径軸部２３側の端面５３で段部２７に固着されている円筒状の本体５５と、本体５５の外周面５２に接合されている多孔質体としての円筒状の多孔質金属焼結層５６とを具備している。 The bearing body 36 is fixed to the small diameter shaft portion 24 at the inner peripheral surface 51 and is fixed to the step portion 27 at the end surface 53 on the large diameter shaft portion 23 side, and the outer peripheral surface of the main body 55. And a cylindrical porous metal sintered layer 56 as a porous body joined to 52.

多孔質金属焼結層５６は、その全表面の無秩序な多数の部位で開口すると共に無秩序に互いに連通する多数の細孔を内部に有している。ラジアル軸受面３２は、多孔質金属焼結層５６の支持すべき円筒体１５に対面して露出する外周面からなる。 The porous metal sintered layer 56 has a large number of pores which open at a large number of random sites on the entire surface and communicate with each other in a random manner. The radial bearing surface 32 is composed of an outer peripheral surface exposed to face the cylindrical body 15 to be supported by the porous metal sintered layer 56.

多孔質金属焼結層５６は、４重量％以上１０重量％以下の錫と、１０重量％以上４０重量％以下のニッケルと、０．１重量％以上０．５重量％未満の燐と、２重量％以上１０重量％以下の無機物質粒子と、残部が銅とからなっていてもよい。多孔質金属焼結層に分散含有される無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなっていてもよい。 The porous metal sintered layer 56 includes 4% by weight to 10% by weight tin, 10% by weight to 40% by weight nickel, 0.1% by weight to less than 0.5% by weight phosphorus, 2 The inorganic substance particles of not less than 10% by weight and not more than 10% by weight and the balance may be made of copper. The inorganic substance particles dispersedly contained in the porous metal sintered layer may be composed of at least one of graphite, boron nitride, graphite fluoride, calcium fluoride, aluminum oxide, silicon oxide, and silicon carbide.

給気通路４４は、本体５５の外周面５２に形成された複数の環状通路７１、７２及び７３と、環状通路７１、７２及び７３に連通していると共に本体５５の端面５３で開口して当該本体５５に形成されている連通路７６とを具備している。斯かる給気通路４４では、前記開口から供給される気体（圧縮気体）を連通路７６を介して環状通路７１から７３の夫々に流入させ、当該流入した気体を多孔質金属焼結層５６に供給し、而して、軸受隙間３１に気体を供給する。 The air supply passage 44 communicates with the plurality of annular passages 71, 72, and 73 formed on the outer peripheral surface 52 of the main body 55, and the annular passages 71, 72, and 73 and opens at the end surface 53 of the main body 55. And a communication passage 76 formed in the main body 55. In such an air supply passage 44, the gas (compressed gas) supplied from the opening is caused to flow into each of the annular passages 71 to 73 via the communication passage 76, and the inflowed gas flows into the porous metal sintered layer 56. Then, gas is supplied to the bearing gap 31.

静圧気体軸受８は、内周面１７に対して軸受隙間９１をもって対面しているラジアル軸受面９２を有していると共に軸体４に固着されている軸受体９３と、軸受体９３のラジアル軸受面９２から軸受隙間９１に供給すべき気体を給気することができるように、当該軸受体９３に形成されている給気通路９４とを具備している。 The hydrostatic gas bearing 8 has a radial bearing surface 92 facing the inner peripheral surface 17 with a bearing gap 91 and is fixed to the shaft body 4, and a radial of the bearing body 93. An air supply passage 94 formed in the bearing body 93 is provided so that a gas to be supplied from the bearing surface 92 to the bearing gap 91 can be supplied.

軸受体９３は、内周面１０１で小径軸部２５に固着されていると共に大径軸部２３側の端面１０３で段部２８に固着されている円筒状の本体１０５と、本体１０５の外周面１０２に接合されている多孔質体としての円筒状の多孔質金属焼結層１０６とを具備している。ラジアル軸受面９２は、多孔質金属焼結層１０６の支持すべき円筒体１８に対面して露出する外周面からなる。多孔質金属焼結層１０６は、多孔質金属焼結層５６と同様に形成されている。 The bearing body 93 is fixed to the small diameter shaft portion 25 at the inner peripheral surface 101 and is fixed to the step portion 28 at the end surface 103 on the large diameter shaft portion 23 side, and the outer peripheral surface of the main body 105. And a cylindrical porous metal sintered layer 106 as a porous body joined to 102. The radial bearing surface 92 is composed of an outer peripheral surface exposed to face the cylindrical body 18 to be supported by the porous metal sintered layer 106. The porous metal sintered layer 106 is formed in the same manner as the porous metal sintered layer 56.

給気通路９４は、特に図１に示すように、本体１０５の外周面１０２に形成された複数の環状通路１１１、１１２及び１１３と、環状通路１１１から１１３の夫々に連通していると共に本体１０５の他端部２２側の端面１０４で開口するように本体１０５に形成されている連通路１１４とを具備している。斯かる給気通路９４では、前記開口から供給される気体（圧縮気体）を連通路１１４を介して環状通路１１１から１１３の夫々に流入させ、当該流入した気体を多孔質金属焼結層１０６の夫々に供給し、而して、軸受隙間９１に気体を供給する。 As shown in FIG. 1 in particular, the air supply passage 94 communicates with each of the plurality of annular passages 111, 112, and 113 formed on the outer peripheral surface 102 of the main body 105, and the annular passages 111 to 113, and the main body 105. And a communication passage 114 formed in the main body 105 so as to open at the end face 104 on the other end 22 side. In such an air supply passage 94, the gas (compressed gas) supplied from the opening is caused to flow into each of the annular passages 111 to 113 through the communication passage 114, and the introduced gas is supplied to the porous metal sintered layer 106. Then, the gas is supplied to the bearing gap 91.

連通路１１４は、本体１０５の静圧気体軸受７側の端面１０３でも開口しており、当該開口は管１１５を介して連通路７６の開口に連結されている。 The communication path 114 is also opened on the end surface 103 of the main body 105 on the static pressure gas bearing 7 side, and the opening is connected to the opening of the communication path 76 via the pipe 115.

尚、ロール装置１は、静圧気体軸受７及び８間の空間と外側空間とを連通する排気通路９５を具備していてもよく、斯かる排気通路９５は、例えば図１に示すように静圧気体軸受８に形成されてもよい。軸受隙間３１及び軸受隙間９１に連通した隙間３は、円筒体１５及び軸受体３６のスラスト方向の一方の端面と、円筒体１８及び軸受体９３のスラスト方向の一方の端面と、軸体４の大径軸部２３の外周面と、円筒状本体１１の内周面１２とで規定されていると共に、軸受体９３のスラスト方向の端面１０３及び軸受体９３のスラスト方向の端面１０４で夫々隙間３及び外側空間に開口して、軸受体９３に形成された排気通路９５を介して外側空間に連通している。 The roll apparatus 1 may include an exhaust passage 95 that communicates the space between the static pressure gas bearings 7 and 8 and the outer space. The exhaust passage 95 is, for example, as shown in FIG. The pressure gas bearing 8 may be formed. The gap 3 communicating with the bearing gap 31 and the bearing gap 91 includes one end face in the thrust direction of the cylindrical body 15 and the bearing body 36, one end face in the thrust direction of the cylindrical body 18 and the bearing body 93, and the shaft body 4. The outer circumferential surface of the large-diameter shaft portion 23 and the inner circumferential surface 12 of the cylindrical main body 11 are defined, and a gap 3 is formed between the thrust surface end surface 103 of the bearing body 93 and the thrust surface end surface 104 of the bearing body 93. And it opens to the outer space and communicates with the outer space via an exhaust passage 95 formed in the bearing body 93.

磁性軸受９は、ロール体２の一端部５に装着されている環状の外側磁性体６１と、外周面６２で外側磁性体６１の内周面６３に環状の隙間６４をもって対面していると共に軸体４のスラスト方向の一端部２１に装着されている環状の一対の内側磁性体６５及び６６と、一対の内側磁性体６５及び６６間に介在されている永久磁石、本例では円周方向に等間隔をもって配された複数の永久磁石６７とを具備している。環状の隙間６４はスラスト方向において軸受隙間３１に隣接配置されている。 The magnetic bearing 9 faces the annular outer magnetic body 61 mounted on one end portion 5 of the roll body 2, and the outer circumferential surface 62 faces the inner circumferential surface 63 of the outer magnetic body 61 with an annular gap 64. A pair of annular inner magnetic bodies 65 and 66 attached to one end portion 21 in the thrust direction of the body 4 , and a permanent magnet interposed between the pair of inner magnetic bodies 65 and 66, in this example in the circumferential direction And a plurality of permanent magnets 67 arranged at equal intervals. The annular gap 64 is disposed adjacent to the bearing gap 31 in the thrust direction.

外側磁性体６１は、ロール体２の一端部５における環状の端面１９にボルトを介して連結された円筒状の磁性体本体８１と、内側磁性体６５に向かって突出して磁性体本体８１の内周面６３に形成された環状凸部８２と、内側磁性体６６に向かって突出して磁性体本体８１の内周面６３に形成された環状凸部８３とを具備している。 The outer magnetic body 61 includes a cylindrical magnetic body 81 connected to the annular end surface 19 of the one end portion 5 of the roll body 2 via a bolt, and protrudes toward the inner magnetic body 65 so that the inner side of the magnetic body 81 An annular convex portion 82 formed on the peripheral surface 63 and an annular convex portion 83 projecting toward the inner magnetic body 66 and formed on the inner peripheral surface 63 of the magnetic body main body 81 are provided.

環状凸部８２及び８３は互いに同形状であり、環状凸部８２は環状凸部８３に対して一端部２１側に位置している。本例の環状凸部８２及び８３には面取りａ及びｂが施されているが、面取りが施されていなくてもよい。環状凸部８２及び８３の内側磁性体６５及び６６の外周面６２に対面する面は平坦面からなっていてもよい。 The annular protrusions 82 and 83 have the same shape, and the annular protrusion 82 is located on the one end 21 side with respect to the annular protrusion 83. Although chamfering a and b are given to the annular convex parts 82 and 83 of this example, chamfering may not be given. The surfaces of the annular convex portions 82 and 83 facing the outer peripheral surface 62 of the inner magnetic bodies 65 and 66 may be flat surfaces.

内側磁性体６５は、内側磁性体６６に対して一端部２１側に位置しており、内側磁性体６５の外周面６２は環状凸部８２に、内側磁性体６６の外周面６２は環状凸部８３に夫々隙間６４をもって対面している。 The inner magnetic body 65 is positioned on the one end 21 side with respect to the inner magnetic body 66, the outer peripheral surface 62 of the inner magnetic body 65 is an annular convex portion 82, and the outer peripheral surface 62 of the inner magnetic body 66 is an annular convex portion. 83 face each other with a gap 64.

内側磁性体６５及び６６の夫々は、中空円板状であり、中空部において軸体４の小径軸部２４に夫々固着されている。内側磁性体６５及び６６の夫々の外周面６２には面取りｃが施されているが、面取りが施されていなくてもよい。内側磁性体６５及び６６の外周面６２は、平坦面からなっていてもよい。尚、内側磁性体６６は、環状スペーサ８０を介して静圧気体軸受７の本体５５の端面５４に取り付けられている。 Each of the inner magnetic bodies 65 and 66 has a hollow disk shape, and is fixed to the small-diameter shaft portion 24 of the shaft body 4 in the hollow portion. The outer peripheral surface 62 of each of the inner magnetic bodies 65 and 66 is chamfered c , but it may not be chamfered. The outer peripheral surface 62 of the inner magnetic bodies 65 and 66 may be a flat surface. The inner magnetic body 66 is attached to the end face 54 of the main body 55 of the static pressure gas bearing 7 via an annular spacer 80.

複数の永久磁石６７の夫々は、例えば図４に示すように円柱体８５からなり、上述のように円周方向に等間隔をもって複数配されている。円柱体８５の一端面８６は内側磁性体６５の環状面８７に、円柱体８５の他端面８８は内側磁性体６６の環状面８９に夫々固着されている。 Each of the plurality of permanent magnets 67 is formed of, for example, a cylindrical body 85 as shown in FIG. 4, and a plurality of permanent magnets 67 are arranged at equal intervals in the circumferential direction as described above. One end surface 86 of the cylindrical body 85 is fixed to the annular surface 87 of the inner magnetic body 65, and the other end surface 88 of the cylindrical body 85 is fixed to the annular surface 89 of the inner magnetic body 66.

複数の永久磁石６７の夫々は、一端面８６がＮ極、他端面８８がＳ極となっている。内側磁性体６５及び６６は、当該複数の永久磁石６７の磁力に基づいて磁性を帯び、これにより、内側磁性体６５の外周面６２がＮ極、内側磁性体６６の外周面６２がＳ極となる。外側磁性体６１は、当該複数の永久磁石６７の磁力に基づいて磁性を帯び、これにより、環状凸部８２がＳ極、環状凸部８３がＮ極となる。従って、磁性軸受９には、例えば図２に示すように磁束６８が生じて、環状凸部８２と内側磁性体６５の外周面６２との間に引き合い力が生じると共に環状凸部８３と内側磁性体６６の外周面６２との間に引き合い力が生じる。斯かる引き合い力は、ロール体２の軸体４に対する図６に示すスラスト方向の変位に伴って増大するため、ロール体２はスラスト方向に関して磁力によって支持されることになる。このように、磁性軸受９は、スラスト方向に関してロール体２を支持すべく永久磁石６７の磁力に基づいて外側磁性体６１と一対の内側磁性体６５及び６６とが互いに引き合う力を生じさせるようになっている。 Each of the plurality of permanent magnets 67 has one end face 86 as an N pole and the other end face 88 as an S pole. The inner magnetic bodies 65 and 66 are magnetized based on the magnetic force of the plurality of permanent magnets 67, whereby the outer peripheral surface 62 of the inner magnetic body 65 is N-pole and the outer peripheral surface 62 of the inner magnetic body 66 is S-pole. Become. The outer magnetic body 61 is magnetized based on the magnetic force of the plurality of permanent magnets 67, whereby the annular protrusion 82 becomes the S pole and the annular protrusion 83 becomes the N pole. Therefore, in the magnetic bearing 9, for example, as shown in FIG. 2, a magnetic flux 68 is generated, and an attractive force is generated between the annular convex portion 82 and the outer peripheral surface 62 of the inner magnetic body 65, and the annular convex portion 83 and the inner magnetic member 9. An attractive force is generated between the body 66 and the outer peripheral surface 62. Since such an attractive force increases with the displacement in the thrust direction shown in FIG. 6 with respect to the shaft body 4 of the roll body 2, the roll body 2 is supported by a magnetic force in the thrust direction. Thus, the magnetic bearing 9 generates a force that attracts the outer magnetic body 61 and the pair of inner magnetic bodies 65 and 66 to each other based on the magnetic force of the permanent magnet 67 so as to support the roll body 2 in the thrust direction. It has become.

磁性軸受９は、本例では複数の永久磁石６７を具備しているが、これに代えて、例えば図７に示すように、一つの環状の永久磁石６９を具備していてもよい。 The magnetic bearing 9 includes a plurality of permanent magnets 67 in this example, but may instead include one annular permanent magnet 69 as shown in FIG.

尚、符号１２０は、ボルト１２１の締め込みによって軸体４に圧接するスリット付の緊締具であり、緊締具１２０の夫々は静圧気体軸受７及び８の夫々を軸体４に固着するために用いられる。 Reference numeral 120 denotes a tightening tool with a slit that presses against the shaft body 4 by tightening a bolt 121, and each of the tightening tools 120 is used to fix the static pressure gas bearings 7 and 8 to the shaft body 4. Used.

斯かるロール装置１では、給気通路４４及び９４から多孔質金属焼結層５６及び１０６の夫々に給気されることによりラジアル軸受面３２及び９２の夫々から軸受隙間３１及び９１の夫々に気体が供給され、而して、静圧気体軸受７及び８によりロール体２を非接触にてＲ方向に回転自在に支持する。また、ロール体２は、上述のように、磁性軸受９の磁力により横方向に関して非接触にてＲ方向に回転自在に支持され、これにより、ロール体２の軸体４に対する横方向の位置ずれは禁止される。尚、軸受隙間３１及び９１の夫々に供給された気体は、排気通路９５から排気される。ロール装置１では、スラスト方向に関するロール体２の支持におけるエア消費は生じないので、ロール体２を支持する際のエア消費量を抑えることができる。 In such a roll apparatus 1, gas is supplied from the radial bearing surfaces 32 and 92 to the bearing gaps 31 and 91, respectively, by being supplied to the porous metal sintered layers 56 and 106 from the supply passages 44 and 94. Thus, the roll body 2 is supported by the static pressure gas bearings 7 and 8 so as to be rotatable in the R direction without contact. Further, as described above, the roll body 2 is supported by the magnetic force of the magnetic bearing 9 so as to be rotatable in the R direction in a non-contact manner with respect to the lateral direction, whereby the lateral displacement of the roll body 2 with respect to the shaft body 4 is achieved. Is forbidden. The gas supplied to each of the bearing gaps 31 and 91 is exhausted from the exhaust passage 95. In the roll device 1, air consumption in supporting the roll body 2 in the thrust direction does not occur, so that it is possible to suppress the air consumption when supporting the roll body 2.

本例のロール装置１によれば、中空のロール体２と、ロール体２の中空部に隙間３をもって挿通されていると共に両端部２１及び２２がロール体２から突出している軸体４と、ラジアル方向に関してロール体２を静圧気体によって支持すべくロール体２と軸体４との間に介在されている静圧気体軸受７及び８と、スラスト方向に関してロール体２を磁力によって支持する磁性軸受９とを具備しており、磁性軸受９は、ロール体２の一端部５に装着されている環状の外側磁性体６１と、外周面６２で外側磁性体６１の内周面６３に隙間をもって対面していると共に軸体４に装着されている環状の一対の内側磁性体６５及び６６と、内側磁性体６５及び６６間に介在されている永久磁石６７とを具備しており、スラスト方向に関してロール体２を支持すべく永久磁石６７の磁力に基づいて外側磁性体６１と内側磁性体６５及び６６とが互いに引き合う力を生じさせるようになっているために、静圧気体軸受７及び８によってロール体２をラジアル方向に関して支持する一方、磁性軸受９によってロール体２をスラスト方向に関して支持することができ、而して、スラスト方向の支持に関して高価な静圧気体軸受を用いずに装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得る。 According to the roll apparatus 1 of this example, the hollow roll body 2 and the shaft body 4 that is inserted through the hollow portion of the roll body 2 with a gap 3 and both end portions 21 and 22 project from the roll body 2; Static pressure gas bearings 7 and 8 interposed between the roll body 2 and the shaft body 4 to support the roll body 2 with a static pressure gas in the radial direction, and magnetism for supporting the roll body 2 with a magnetic force in the thrust direction. The magnetic bearing 9 includes an annular outer magnetic body 61 attached to one end portion 5 of the roll body 2 and a gap between the outer peripheral surface 62 and the inner peripheral surface 63 of the outer magnetic body 61. A pair of annular inner magnetic bodies 65 and 66 facing each other and mounted on the shaft body 4 and a permanent magnet 67 interposed between the inner magnetic bodies 65 and 66 are provided, and the thrust direction is concerned. Roll body 2 Since the outer magnetic body 61 and the inner magnetic bodies 65 and 66 are attracted to each other based on the magnetic force of the permanent magnet 67 to hold, the roll body 2 is moved by the static pressure gas bearings 7 and 8. While supporting in the radial direction, the roll body 2 can be supported in the thrust direction by the magnetic bearing 9, thus reducing the cost of the apparatus without using an expensive hydrostatic gas bearing for supporting in the thrust direction and air consumption. The amount can be reduced.

本例のロール装置１は、多孔質金属焼結層５６及び１０６を夫々有した静圧気体軸受７及び８を具備しているが、これらに代えて、例えば図８に示すように、自成絞り型の静圧気体軸受７ａ及び８ａを具備していてもよい。 Although the roll apparatus 1 of this example is equipped with the static pressure gas bearings 7 and 8 each having the porous metal sintered layers 56 and 106, it replaces with these, for example, as shown in FIG. The drawing type static pressure gas bearings 7a and 8a may be provided.

静圧気体軸受７ａは、多孔質金属焼結層５６及び給気通路４４を除いて静圧気体軸受７と同様に形成されており、静圧気体軸受８ａは、多孔質金属焼結層１０６及び給気通路９４を除いて静圧気体軸受８と同様に形成されているので、図に適宜同符号を付して前記同様に形成されている部分の詳細な説明を省略する。 The static pressure gas bearing 7a is formed in the same manner as the static pressure gas bearing 7 except for the porous metal sintered layer 56 and the air supply passage 44, and the static pressure gas bearing 8a includes the porous metal sintered layer 106 and Since it is formed in the same manner as the static pressure gas bearing 8 except for the air supply passage 94, the same reference numerals are given to the drawings, and detailed description of the portions formed in the same manner is omitted.

静圧気体軸受７ａ及び８ａの軸受体３６及び９３の外周面は、円筒体１５及び１８の内周面１４及び１７に対して軸受隙間３１及び９１をもって夫々対面するラジアル軸受面３２及び９２からなる。尚、静圧気体軸受７ａ及び８ａは多孔質金属焼結層５６及び１０６を有していない。 The outer peripheral surfaces of the bearing bodies 36 and 93 of the static pressure gas bearings 7a and 8a are composed of radial bearing surfaces 32 and 92 that face the inner peripheral surfaces 14 and 17 of the cylindrical bodies 15 and 18 with bearing clearances 31 and 91, respectively. . The static pressure gas bearings 7a and 8a do not have the porous metal sintered layers 56 and 106.

静圧気体軸受７ａは、その軸受体３６のラジアル軸受面３２に形成された複数の環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａ並びに環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａに連通していると共に軸受体３６の端面５３で開口して当該軸受体３６に形成されている連通路７６ａを有した給気通路４４ａを具備している。連通路７６ａは、軸受体３６に円周方向に並んで配設された軸方向（軸体４の軸方向）に伸びた複数の直通路２０１と、複数の直通路２０１を互いに連通させている環状通路２０２と、複数の直通路２０１を環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａに連通させている複数の自成絞り通路７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂとを具備している。複数の直通路２０１のうちの一つの直通路２０１は、端面５３で開口しており、管１１５を介して静圧気体軸受８ａに連結されている。斯かる静圧気体軸受７ａでは、管１１５を介して給気通路４４ａに圧縮気体が供給されると、当該圧縮気体は自成絞り通路７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂを通じて環状通路７１ａ、７２ａ及び７３ａに供給され、而して、軸受隙間３１に静圧気体が供給されて円筒体１５をラジアル方向に関して非接触支持する。 The static pressure gas bearing 7a communicates with the plurality of annular passages 71a, 72a and 73a and the annular passages 71a, 72a and 73a formed on the radial bearing surface 32 of the bearing body 36, and at the end face 53 of the bearing body 36. An air supply passage 44 a having a communication passage 76 a that is open and formed in the bearing body 36 is provided. The communication passage 76a allows the plurality of straight passages 201 extending in the axial direction (axial direction of the shaft body 4) arranged in the circumferential direction of the bearing body 36 and the plurality of straight passages 201 to communicate with each other. An annular passage 202 and a plurality of self-contained throttle passages 71b, 72b, and 73b that connect the plurality of straight passages 201 to the annular passages 71a, 72a, and 73a are provided. One straight passage 201 of the plurality of straight passages 201 opens at the end face 53 and is connected to the static pressure gas bearing 8 a through the pipe 115. In such a static pressure gas bearing 7a, when compressed gas is supplied to the supply passage 44a through the pipe 115, the compressed gas is supplied to the annular passages 71a, 72a and 73a through the self-contained throttle passages 71b, 72b and 73b. Thus, static pressure gas is supplied to the bearing gap 31 to support the cylindrical body 15 in a non-contact manner in the radial direction.

静圧気体軸受８ａの軸受体９３は、静圧気体軸受７ａの軸受体３６と同様に形成されており、また、静圧気体軸受８ａは、静圧気体軸受７ａの給気通路４４ａと同様に形成された給気通路を具備しているので、図に適宜同符号を付してこれらの詳細な説明を省略する。尚、静圧気体軸受８ａの複数の直通路２０１のうちの一つの直通路２０１は、端面１０３及び１０４で開口しており、端面１０３側の開口は管１１５を介して静圧気体軸受７ａに連結されており、端面１０４側の開口には圧縮気体が供給される給気口として構成されている。斯かる静圧気体軸受８ａは、静圧気体軸受７ａと同様に作動して円筒体１８をラジアル方向に関して非接触支持する。 The bearing body 93 of the static pressure gas bearing 8a is formed similarly to the bearing body 36 of the static pressure gas bearing 7a, and the static pressure gas bearing 8a is similar to the air supply passage 44a of the static pressure gas bearing 7a. Since the formed air supply passage is provided, the same reference numerals are given to the drawings, and detailed description thereof will be omitted. One of the plurality of straight passages 201 of the static pressure gas bearing 8a is open at the end faces 103 and 104, and the opening on the end face 103 side is connected to the static pressure gas bearing 7a via the pipe 115. It is connected, and the opening on the end face 104 side is configured as an air supply port to which compressed gas is supplied. The static pressure gas bearing 8a operates in the same manner as the static pressure gas bearing 7a and supports the cylindrical body 18 in a non-contact manner in the radial direction.

１ロール装置
２ロール体
４軸体
７、７ａ静圧気体軸受
８、８ａ静圧気体軸受
９磁性軸受
６１外側磁性体
６４隙間
６５、６６内側磁性体
６７永久磁石
３１、９１軸受隙間
３２、９２ラジアル軸受面
４４、９４給気通路
９５排気通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roll apparatus 2 Roll body 4 Shaft body 7, 7a Static pressure gas bearing 8, 8a Static pressure gas bearing 9 Magnetic bearing 61 Outer magnetic body 64 Clearance 65, 66 Inner magnetic body 67 Permanent magnet 31, 91 Bearing clearance 32, 92 Radial Bearing surface 44, 94 Air supply passage 95 Exhaust passage

Claims

A hollow roll body, a shaft body that is inserted into the hollow portion of the roll body with a gap formed therein and both ends project from the roll body, and a roll to support the roll body with static pressure gas in the radial direction A pair of static pressure gas bearings disposed at both ends in the thrust direction of the body and interposed between the roll body and the shaft body, and a magnetic bearing for supporting the roll body by magnetic force in the thrust direction. The roll body includes a cylindrical main body and an outer peripheral surface fixed to an inner peripheral surface at one end in the thrust direction of the cylindrical main body, and the inner peripheral surface is one of a pair of static pressure gas bearings. A cylindrical body facing the static pressure gas bearing with a bearing clearance, and an outer peripheral surface is fixed to an inner peripheral surface at the other end in the thrust direction of the cylindrical body, and an inner peripheral surface is A pair of static air One other cylindrical body facing the other static pressure gas bearing of the bearings with another bearing gap, and one of the static pressure gas bearings of the pair of static pressure gas bearings The gas bearing has one radial bearing surface that is opposed to the inner peripheral surface of one cylindrical body with one bearing gap and is fixed to the shaft body, and this one. A single air supply passage formed in the one bearing body so that gas to be supplied to one bearing gap can be supplied from one radial bearing surface of the other bearing body. The other static pressure gas bearing of the pair of static pressure gas bearings has another radial bearing surface facing the inner peripheral surface of the other cylindrical body with another bearing clearance. Another bearing body which is fixed to the shaft body and another radius of the other bearing body In order to be able to supply the gas to be supplied from the bearing surface to the other one bearing gap, which comprises the other one of the supply passage formed in the bearing body of the other one, The clearance that communicates with one bearing gap and the other bearing gap includes one end face in the thrust direction of the one cylindrical body and the one bearing body, and the other one cylindrical body and the other one bearing body. One end face in the thrust direction, the outer peripheral face of the shaft body, and the inner peripheral face of the cylindrical body, and one end face in the thrust direction of the other bearing body and the other bearing The other end face in the thrust direction of the body opens to the gap and the outer space, respectively, and communicates with the outer space via an exhaust passage formed in the other bearing body. An annular outer magnetic body attached to one end in the thrust direction, and an inner peripheral surface of the outer magnetic body on the outer peripheral surface And a pair of annular inner magnetic bodies mounted at one end in the thrust direction of the shaft body, and the rotation direction of the roll body interposed between the pair of inner magnetic bodies. A plurality of permanent magnets arranged at equal intervals on each other, the annular gap is disposed adjacent to one bearing gap in the thrust direction, and the outer magnetic body is one end of the roll body in the thrust direction. A cylindrical magnetic body connected to the annular end surface of the magnetic body, and one annular protrusion formed on the inner peripheral surface of the magnetic body projecting toward one of the pair of inner magnetic bodies And another annular convex portion formed on the inner peripheral surface of the magnetic body main body that protrudes toward the other inner magnetic body of the pair of inner magnetic bodies. And the other annular projection is a flat surface. The one annular protrusion and the other annular protrusion are chamfered, and the outer peripheral surfaces of the pair of inner magnetic bodies are the flat surface of the one annular protrusion and the other annular ring, respectively. It consists of flat surfaces facing each of the flat surfaces of the convex portion with a gap, and the outer peripheral surfaces of the pair of inner magnetic bodies are chamfered, and the magnetic bearing supports the roll body in the thrust direction. Therefore, based on the magnetic force of the permanent magnet, one annular convex portion and the other annular convex portion of the outer magnetic body and the respective outer peripheral surfaces of the pair of inner magnetic bodies facing these annular convex portions are attracted to each other. A roll device designed to generate.