JP6507965B2 - ローラ - Google Patents

Description

本発明は、例えばフィルム搬送装置で用いられるローラに関する。

特許文献１及び特許文献２には、固定軸に対して回転自在に支持されたローラを回転駆動するモータが内蔵されたモータ内蔵ローラが記載されている。これら特許文献１及び特許文献２に記載されたモータ内蔵ローラは、ベルトコンベアやローラコンベア等に利用されることを前提としている。

特開２００３−１０２１４３号公報 特開２００５−１７６５８８号公報

例えば、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムの製造に用いられるフィルム搬送装置では、フィルムにスリップによる擦り傷や皺、変形等の欠陥を生じることなく、高速かつ適正張力でフィルムを搬送する必要がある。一般に、モータ内蔵ローラは、少なくともローラの両端に軸受を設ける必要があるが、両端の軸受がそれぞれラジアル荷重とモーメント荷重の双方を受ける構造である場合には、軸受の寿命が短くなる。また、軸方向あるいは径方向にガタツキが発生して適正張力を得られなくなり、搬送時に弛みが発生してフィルムに皺等の欠陥を生じる可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軸方向及び径方向のガタツキの発生を抑制して軸受の長寿命化を実現することが可能なローラを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、ローラは、ステータ及び該ステータの径方向外側に対向配置されて相対回転するロータを含むモータ部と、前記ロータと共に回転する円筒状のローラハウジングと、前記ステータが固定される筒状のトーションバーと、前記トーションバーの内壁との間に間隙を介して貫通され、前記トーションバーの軸方向の一方端を固定させる貫通シャフトと、軸方向に前記モータ部を間に挟む位置に配置され、前記ローラハウジングを回転自在に支持する第１軸受及び第２軸受と、前記第１軸受及び前記第２軸受の少なくとも一方に予圧を加える予圧機構と、を有する。

上記構成により、軸方向及び径方向のガタツキを抑制することができるので、軸受の長寿命化を実現すると共に、フィルム搬送装置における適正な張力制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記予圧機構は、前記貫通シャフトと、前記トーションバーの前記貫通シャフトとの固定端に設けられ、外周に前記第１軸受の内輪が固定された円盤部と、前記貫通シャフトの軸方向の他方端に設けられ、外周に前記第２軸受の内輪が固定された円盤部材と、前記円盤部材に対し、前記貫通シャフトの一方端に向かう軸方向に平行な方向に付勢力を与える弾性部材と、を含むことが望ましい。

上記構成により、第１軸受及び第２軸受の双方に対して予圧を加えることができる。

また、前記弾性部材は、前記貫通シャフトの他方端に設けられた調整部材と前記円盤部材との間に設けられた皿ばねであっても良い。

また、望ましい態様として、前記弾性部材は、前記貫通シャフトの他方端に設けられた調整部材と前記円盤部材との間に設けられた圧縮コイルばねであるのが好ましい。

上記構成により、高温環境下やローラの内部温度と外部温度との差が大きい場合でも、定圧予圧状態を維持することが可能となる。

また、望ましい態様として、前記予圧機構は、前記第１軸受及び前記第２軸受の少なくとも一方を構成する組み合わせ軸受であるのが好ましい。

上記構成により、回転精度が高いローラを得ることができる。

また、望ましい態様として、前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、前記貫通シャフトに対する前記トーションバーの軸方向の他方端の相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、を有する構成であるのが好ましい。

上記構成により、第１の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報と、第２の回転検出器により検出されるトーションバーの軸方向の他方端の角度変位とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部を出力制御することで、帯状搬送物を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、前記トーションバーの軸方向の他方端に対する前記ローラハウジングの相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、を有する構成であるのが好ましい。

上記構成により、第１の回転検出器により検出される位置情報と、第１の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報と第２の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部を出力制御することで、帯状搬送物を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

また、望ましい態様として、前記第１の回転検出器及び前記第２の回転検出器の少なくとも一方はレゾルバであるのが好ましい。

上記構成により、振動に強く、また、高温環境下での用途に適したローラを得ることができる。

本発明によれば、軸方向及び径方向のガタツキの発生を抑制して軸受の長寿命化を実現することが可能なローラを提供することができる。

図１は、実施形態１に係るローラの一例を示す断面図である。 図２は、実施形態１に係るローラにおいて帯状搬送物にかかる張力とトルクとの関係を説明する図である。 図３は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。 図４は、実施形態１の変形例に係るローラの一例を示す断面図である。 図５は、実施形態２に係るローラの一例を示す断面図である。 図６は、実施形態２の変形例に係るローラの一例を示す断面図である。 図７は、実施形態３に係るローラの一例を示す断面図である。 図８は、実施形態３における外輪押え部材の一例を示す図である。 図９は、実施形態３における内輪押え部材の一例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るローラの一例を示す断面図である。図１に示す例において、ローラ１は、減速機構を介さずに、発生した動力を対象物にダイレクトに伝達するダイレクトドライブモータである。図１に示すように、ローラ１は、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムを一例とする帯状搬送物を搬送するための動力を発生するモータ部２と、モータ部２の回転を検出する回転検出器３と、モータ部２及び回転検出器３を保持するハウジング４と、ローラ１で発生するトルクを検出するためのトルク検出器５とを備えている。モータ部２、回転検出器３、及びトルク検出器５は、それぞれ図示せぬ制御装置に電気的に接続されており、ローラ１は、この制御装置によって制御される。

モータ部２は、ステータ２１と、ステータ２１に対して回転可能なロータ２２とを有する。ロータ２２は、回転軸ＡＸを中心に回転する。以下、回転軸ＡＸと平行な方向を「軸方向」ともいう。

本実施形態において、モータ部２は、アウターロータ型のモータである。ロータ２２は、ステータ２１の周囲に配置される。回転軸ＡＸに対して、ロータ２２は、ステータ２１の外側に配置される。

ステータ２１は、ステータコア２１Ａと、ステータコア２１Ａに支持されるコイル２１Ｂとを有する。ステータコア２１Ａは、回転軸ＡＸの周囲において、等間隔で複数配置されるティースを有する。コイル２１Ｂは、複数設けられる。コイル２１Ｂは、ステータコア２１Ａの複数のティースのそれぞれに支持される。

ロータ２２は、回転軸ＡＸの周囲において、等間隔で複数配置された永久磁石を含む。ステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２とは、間隙ｇ１を介して対向する。

本実施形態において、回転検出器３は、レゾルバステータ３１とレゾルバロータ３２とを含むレゾルバであり、モータ部２におけるロータ２２の回転速度、回転方向、及び回転角度の少なくとも一つを含む位置情報を検出する。

本実施形態において、トルク検出器５は、レゾルバステータ５１とレゾルバロータ５２とを含むレゾルバである。このトルク検出器５については後述する。

ハウジング４は、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、トーションバー４２と、貫通シャフト４３と、円盤部材４５とを含む。

貫通シャフト４３は、トーションバー４２を貫通して設けられている。貫通シャフト４３の軸方向の一方端は、トーションバー４２の軸方向の一方端が固定されると共に、設備１００に対してインロウによる位置決めを行うための嵌合部４３Ａが設けられている。貫通シャフト４３は、トーションバー４２との固定部から軸方向の他方端に向けて、トーションバー４２と間隙ｇ２を介して対向している。貫通シャフト４３の軸方向の他方端は、円盤部材４５を貫通しており、ナット４３Ｂで弾性部材である皿ばね４３Ｃを介して円盤部材４５に機械的に接続されている。

トーションバー４２は、貫通シャフト４３に固定された軸方向の一方端に設けられた円盤部４２Ａと、貫通シャフト４３との間に間隙ｇ２を介しつつ、円盤部４２Ａから軸方向の他方端に延びる円筒部４２Ｂとを含む。トーションバー４２の円盤部４２Ａには、ネジ１０１で設備１００に固定するためのネジ穴４２Ｃと、設備１００への取付け面とが設けられている。トーションバー４２の円筒部４２Ｂの外周面には、ステータ２１のステータコア２１Ａ及び回転検出器３のレゾルバステータ３１が設けられている。円筒部４２Ｂの軸方向の他方端には、支持部材４４が設けられている。以下、トーションバー４２が貫通シャフト４３に固定された軸方向の一方端を、「トーションバー４２の固定端」ともいう。また、円筒部４２Ｂの軸方向の他方端を、「トーションバー４２の開放端」ともいう。

支持部材４４は、トーションバー４２の開放端に固定される円盤部４４Ａと、円盤部４４Ａの外周部から軸方向の他方端側に延びる円筒部４４Ｂとを含む。支持部材４４の円筒部４４Ｂの内周面には、トルク検出器５のレゾルバロータ５２が設けられており、貫通シャフト４３には、レゾルバロータ５２と対向する位置にトルク検出器５のレゾルバステータ５１が設けられている。

ローラハウジング４１は、軸方向の一方端が第１軸受６を介してトーションバー４２の円盤部４２Ａの外周部で支持され、軸方向の他方端が第２軸受７を介して円盤部材４５の外周部で支持されている。第１軸受６は、内輪がトーションバー４２の円盤部４２Ａに支持され、外輪がローラハウジング４１の内周面に支持されている。第２軸受７は、内輪が円盤部材４５に支持され、外輪がローラハウジング４１の内周面に支持されている。ローラハウジング４１の内周面には、モータ部２のステータ２１に対向する位置にモータ部２のロータ２２が設けられ、回転検出器３のレゾルバステータ３１に対向する位置に回転検出器３のレゾルバロータ３２が設けられている。

貫通シャフト４３と、トーションバー４２の円盤部４２Ａと、円盤部材４５と、皿ばね４３Ｃとは、第１軸受６及び第２軸受７に予圧を加える予圧機構を構成している。

第１軸受６は、外輪の角部がローラハウジング４１の段差４１Ａに当接し、内輪の角部がトーションバー４２の円盤部４２Ａの段差４２Ｄに当接した状態で軸方向に挟持される。第２軸受７は、外輪の角部がローラハウジング４１の段差４１Ｂに当接し、内輪の角部が円盤部材４５の段差４５Ｃに当接した状態で軸方向に挟持される。この状態で、皿ばね４３Ｃを介してナット４３Ｂを締め込み、皿ばね４３Ｃが自然長よりも短いＬ１に圧縮されることで、第１軸受６及び第２軸受７の双方に予圧を加えることができる。これにより、軸方向及び径方向のズレが抑制され、モータ部２を駆動した際の軸方向及び径方向のガタツキの発生を抑制することができる。

次に、図１乃至図３を用いて、実施形態１に係るローラ１の動作について説明する。図２は、実施形態１に係るローラにおいて帯状搬送物にかかる張力とトルクとの関係を説明する図である。図３は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。

図２に示すように、ローラ１におけるローラハウジング４１の半径をｒとし、帯状搬送物２００にかかる張力をＦとすると、回転軸ＡＸ周りに働くトルクＴは、Ｔ＝Ｆ×ｒで表される。これを張力Ｆについて変形すると、以下の（１）式のように表される。つまり、トルクＴを検出することにより、張力Ｆを求めることができる。

Ｆ＝Ｔ／ｒ …（１）

ここで、本実施形態において、貫通シャフト４３の回転方向に対する剛性は、モータ部２の駆動力により生じるトルクに対して十分に大きく、トーションバー４２の回転方向に対する剛性は、貫通シャフト４３の回転方向に対する剛性よりも小さいものとする。

図３に示すように、モータ部２を駆動してローラハウジング４１をＡ矢示方向に回転させると、ステータ２１のステータコア２１Ａが固定されたトーションバー４２の円筒部４２ＢにＢ矢示方向の反力が作用し、貫通シャフト４３に対して相対的な捩れが生じる。

本実施形態では、回転検出器３を第１の回転検出器とし、トルク検出器５として、例えば、１度以下の角度変位を検出可能な第２の回転検出器を用いて、モータ部２を駆動したときのトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）を検出する。このトーションバー４２の開放端の角度変位をトルクＴに換算することで、（１）式に示す張力Ｆを求めることができる。すなわち、回転検出器３（第１の回転検出器）により検出されるモータ部２の位置情報と、トルク検出器５（第２の回転検出器）により検出されるトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

なお、間隙ｇ２は、モータ部２の駆動時におけるトーションバー４２の捩れを阻害しない程度に狭いのが好ましく、より具体的には、例えば、０．０５ｍｍ乃至０．２ｍｍ程度であることが望ましい。また、トーションバー４２の円筒部４２Ｂと貫通シャフト４３との間に間隙ｇ２を設けることで、ステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２との間に介在する間隙ｇ１の誤差範囲が大きくなる。ここで、間隙ｇ１と間隙ｇ２との関係がｇ１≦ｇ２である場合、モータ部２の駆動時においてステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２とが接触する可能性がある。このため、間隙ｇ１と間隙ｇ２との関係は、ｇ１＞ｇ２であるのが望ましい。

また、図１に示す例では、回転検出器３とモータ部２との相互間の磁気干渉を防ぐ遮蔽板８を設けているが、回転検出器３とモータ部２とが相互間の磁気干渉による影響を受けない程度に離れて配置される場合には、遮蔽板８を設けなくても良い。また、磁気遮蔽効果を有する強磁性体の部材で支持部材４４を構成することで、トルク検出器５とモータ部２との相互間の磁気干渉を防ぐことが可能であり、図１に示す例では、トルク検出器５とモータ部２との間には遮蔽板を設けていないが、支持部材４４を樹脂やアルミニウム等の部材で構成する場合には、トルク検出器５とモータ部２との間に遮蔽板を設けて相互間の磁気干渉を防ぐようにしても良い。

なお、図１に示す例では、回転検出器３をモータ部２よりもトーションバー４２の固定端側に配置した例を示しているが、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きく、回転検出器３を設ける軸方向の位置によって回転検出器３の検出精度に与える影響は小さい。このため、例えば、回転検出器３をモータ部２とトルク検出部５との間に配置しても良い。この場合、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対する回転検出器３のレゾルバステータ３１の回転方向位置における捩れが図１に示す例よりも大きくなるが、上述したように、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きいため、回転検出器３のトーションバー４２上における位置によって回転検出器３の検出精度に与える影響を無視することができる。あるいは、回転検出器３をトルク検出器５よりも軸方向の他方端側に配置しても良い。この場合、回転検出器３のレゾルバステータ３１は、トーションバー４２よりも回転方向の剛性が大きい貫通シャフト４３に設けられる。このため、モータ部２を駆動したときの回転検出器３の検出精度が貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れによる影響を受けることがない。

以上のように、回転検出器３により検出される位置情報は、回転検出器３のレゾルバステータ３１をトーションバー４２の円筒部４２Ｂに配置したとしても、回転検出器３のレゾルバステータ３１を貫通シャフト４３に配置した場合と等価と見做すことができる。すなわち、回転検出器３は、貫通シャフト４３に対するローラハウジング４１の位置情報を検出しているものと見做すことができる。

（変形例）
図４は、実施形態１の変形例に係るローラの一例を示す断面図である。図４に示すローラ１ａでは、設備１００ａに対してインロウによる位置決めを行うための嵌合部４５Ａが円盤部材４５ａ側に設けられている。

円盤部材４５ａには、ネジ１０１で設備１００ａに固定するためのネジ穴４５Ｂと、設備１００ａへの取付け面とが設けられている。

図４に示す構成では、設備１００ａに調整孔１０２を開口することで、設備１００ａ側からナット４３Ｂにアクセス可能であり、予圧調整等のメンテナンス作業が容易となる。また、モータ部２、回転検出器３、及びトルク検出器５が軸方向の設備１００ａ側に寄せて配置されることで、ローラ１ａの軸方向の重心位置が設備１００ａ側に近い位置となり、設備１００ａとの接続部にかかる負荷を小さくすることができる。

なお、本実施形態では、上述したように、回転検出器３を第１の回転検出器とし、トルク検出器５として、例えば、１度以下の角度変位を検出可能な第２の回転検出器を用いて、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）を検出する構成である。すなわち、トルク検出器５（第２の回転検出器）としては、モータ部２の位置情報を検出する回転検出器３（第１の回転検出器）よりも高分解能な回転検出器を用いることが好ましく、より具体的には、モータ部２の最大トルク発生時におけるトーションバー４２の捩れ量を１としたとき、１／１００よりも小さい分解能を有しているのが望ましい。

また、本実施形態において、トルク検出器５は、例えばトーションバー４２に設けた歪ゲージであっても良い。この場合、モータ部２を駆動したときの歪ゲージの抵抗値変動量を検出し、この歪ゲージの抵抗値変動量をトルクＴに換算することで、（１）式に示す張力Ｆを求めることができ、上述したように、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

以上説明したように、実施形態１に係るローラ１，１ａは、ステータ２１及び該ステータ２１の径方向外側に対向配置されて相対回転するロータ２２を含むモータ部２と、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、ステータ２１が固定される筒状のトーションバー４２と、トーションバー４２の内壁との間に間隙を介して貫通され、トーションバー４２の軸方向の一方端を固定させる貫通シャフト４３と、軸方向にモータ部を間に挟む位置に配置され、ローラハウジング４１を回転自在に支持する第１軸受６及び第２軸受７と、第１軸受６及び第２軸受７の少なくとも一方に予圧を加える予圧機構と、を有している。予圧機構は、貫通シャフト４３と、トーションバー４２の貫通シャフト４３との固定端に設けられ、外周に第１軸受６の内輪が固定された円盤部４２Ａと、貫通シャフト４３の軸方向の他方端に設けられ、外周に第２軸受７の内輪が固定された円盤部材４５と、円盤部材４５に対し、貫通シャフト４３の一方端に向かう軸方向に平行な方向に付勢力を与える弾性部材である皿ばね４３Ｃと、を含んでいる。

この構成により、軸方向及び径方向のガタツキを抑制することができるので、軸受の長寿命化を実現すると共に、フィルム搬送装置における適正な張力制御が可能となる。

また、実施形態１に係るローラ１，１ａは、ローラハウジング４１の回転を検出する回転検出器３（第１の回転検出器）と、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の軸方向の他方端の相対的な回転を検出するトルク検出器５（第２の回転検出器）と、を有している。

この構成において、回転検出器３（第１の回転検出器）により検出されるモータ部２の位置情報と、トルク検出器５（第２の回転検出器）により検出されるトーションバー４２の軸方向の他方端の角度変位（微小角度θ）とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係るローラの一例を示す断面図である。なお、上述した実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態におけるローラ１ｂでは、実施形態１の構成とは異なり、弾性部材として圧縮コイルばね４３Ｄを用いている。

実施形態１と同様に、第１軸受６は、外輪の角部がローラハウジング４１の段差４１Ａに当接し、内輪の角部がトーションバー４２の円盤部４２Ａの段差４２Ｄに当接した状態で軸方向に挟持される。第２軸受７は、外輪の角部がローラハウジング４１の段差４１Ｂに当接し、内輪の角部が円盤部材４５の段差４５Ｃに当接した状態で軸方向に挟持される。この状態で、圧縮コイルばね４３Ｄを介してナット４３Ｂを締め込み、圧縮コイルばね４３Ｄが自然長よりも短いＬ２に圧縮されることで、第１軸受６及び第２軸受７の双方に予圧を加えることができる。弾性部材として圧縮コイルばね４３Ｄを用いることにより、弾性部材として皿ばねを用いた実施形態１に対し、高温環境下やローラ１ｂの内部温度と外部温度との差が大きい場合でも、定圧予圧状態を維持することが可能となる。

また、図５に示す例では、第２の回転検出器５によってトーションバー４２の開放端に対するローラハウジング４１の相対的な位置情報を検出する構成としている。

図５に示す例では、第２の回転検出器５がトーションバー４２の開放端に設けられ、第１の回転検出器３は、第２の回転検出器５に対し、モータ部２を挟んでトーションバー４２の固定端側に設けられている。より具体的には、第２の回転検出器５のレゾルバステータ５１がトーションバー４２の開放端に設けられ、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１がモータ２よりもトーションバー４２の固定端寄りに設けられている。第１の回転検出器３のレゾルバロータ３２は、ロータ４１の内周面において第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１に対向する位置に設けられ、第２の回転検出器５のレゾルバロータ５２は、ロータ４１の内周面において第２の回転検出器５のレゾルバステータ５１に対向する位置に設けられている。

モータ部２を駆動したときにトーションバー４２が受ける反力によって生じる貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の回転方向の捩れ量は、トーションバー４２の固定端では０となり、軸方向にトーションバー４２の開放端に向かうに従い大きくなる。すなわち、第１の回転検出器３が配置されるトーションバー４２の軸方向位置における回転方向の捩れ量は、第２の回転検出器５が配置されるトーションバー４２の開放端における回転方向の捩れ量よりも小さい。換言すると、第１の回転検出器３により検出される位置情報は、第２の回転検出器５により検出される位置情報よりもトーションバー４２の回転方向の捩れによる影響をより受け難い。

本実施形態では、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分をとり、この差分をトーションバー４２の回転方向の捩れによる角度変位としてトルクＴに換算する。これにより、実施形態１の（１）式に示す張力Ｆを求めることができる。すなわち、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報と第２の回転検出器５により検出されるモータ部２の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

なお、実施形態１において、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きく、第１の回転検出器３を設ける軸方向の位置によって第１の回転検出器３の検出精度に与える影響は小さいものとして説明したが、本実施形態では、上述したように、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分をとり、この差分をトーションバー４２の回転方向の捩れによる角度変位としてトルクＴに換算することを意図した構成である。このため、実施形態２における第１の回転検出器３及び第２の回転検出器５としては、実施形態１におけるトルク検出器５（第２の回転検出器）と同等の高分解能な回転検出器を用いることが好ましく、より具体的には、モータ部２の最大トルク発生時におけるトーションバー４２の捩れ量を１としたとき、１／１００よりも小さい分解能を有しているのが望ましい。

また、実施形態１において説明したように、モータ部２を駆動したときに第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きい。従って、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１を貫通シャフト４３に配置した場合と等価と見做すことができる。すなわち、第１の回転検出器３は、貫通シャフト４３に対するローラハウジング４１の位置情報を検出しているものと見做すことができる。

一方、本実施形態では、第１の回転検出器３により検出される位置情報と第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分が大きいほど、後段の制御精度を向上させることができる。このため、第１の回転検出器３を第２の回転検出器５よりも軸方向の他方端側に設けるのが好ましい。この場合、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１は、トーションバー４２よりも回転方向の剛性が大きい貫通シャフト４３に設けられる。このため、モータ部２を駆動したときの第１の回転検出器３の検出精度が貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れによる影響を受けない。このため、第１の回転検出器３により検出される位置情報と第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分を大きくすることができる。

（変形例）
図６は、実施形態２の変形例に係るローラの一例を示す断面図である。図６に示すローラ１ｃでは、設備１００ａに対してインロウによる位置決めを行うための嵌合部４５Ａが円盤部材４５ａ側に設けられている。

円盤部材４５ａには、ネジ１０１で設備１００ａに固定するためのネジ穴４５Ｂと、設備１００ａへの取付け面とが設けられている。

図６に示す構成では、設備１００ａに調整孔１０２を開口することで、設備１００ａ側からナット４３Ｂにアクセス可能であり、予圧調整等のメンテナンス作業が容易となる。また、モータ部２、回転検出器３、及びトルク検出器５が軸方向の設備１００ａ側に寄せて配置されることで、ローラ１ｃの軸方向の重心位置が設備１００ａ側に近い位置となり、設備１００ａとの接続部にかかる負荷を小さくすることができる。

以上説明したように、実施形態２に係るローラ１ｂ，１ｃは、実施形態１における皿ばねに代えて、弾性部材として圧縮コイルばね４３Ｄを用いている。これにより、弾性部材として皿ばねを用いた実施形態１に対し、高温環境下やローラ１ｂの内部温度と外部温度との差が大きい場合でも、定圧予圧状態を維持することが可能となる。

また、実施形態２に係るローラ１ｂ，１ｃは、ローラハウジング４１の回転を検出する第１の回転検出器３と、トーションバー４２の軸方向の他方端に対するローラハウジング４１の相対的な回転を検出する第２の回転検出器５と、を有している。

この構成において、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報と第２の回転検出器５により検出されるモータ部２の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。

（実施形態３）
図７は、実施形態３に係るローラの一例を示す断面図である。なお、上述した実施形態１，２と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態におけるローラ１ｄでは、実施形態１の構成とは異なり、弾性部材である皿ばね、あるいは圧縮コイルばねを有しておらず、第１軸受６Ａとして背面組み合わせ軸受を用いている。本実施形態では、第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａが予圧機構を構成している。

第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの外輪は、一方の角部がローラハウジング４１の段差４１Ａに当接し、他方の角部が外輪押え部材４１Ｃに当接することで、軸方向に挟持される。また、第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの内輪は、一方の角部がトーションバー４２の円盤部４２Ａの段差４２Ｃに当接し、他方の角部が内輪押え部材４２Ｅに当接することで、軸方向に挟持される。

ここで、背面組み合わせ軸受や正面組み合わせ軸受等の組み合わせ軸受は、２つの軸受が組み合わされた状態で予圧設定がされており、実施形態１，２において説明した弾性部材による予圧が不要である。また、このような組み合わせ軸受を用いることで、回転精度が高いローラ１ｄを得ることができる。

図８は、実施形態３における外輪押え部材の一例を示す図である。図８（ａ）は、外輪押え部材４１Ｃを図７のＡ矢視方向に見た平面図である。図８（ｂ）は、外輪押え部材４１Ｃを図８（ａ）のＢ矢視方向に見た平面図である。なお、図８に示す例では、外輪押え部材４１Ｃを治具（図示せず）で保持するための治具穴４１Ｅを周方向に４等配した例を示しているが、治具穴４１Ｅの位置や数は、これに限るものではない。

図８に示すように、外輪押え部材４１Ｃは、外周面に外ネジが設けられ、第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの外輪に当接する凸部４１Ｄが設けられた円環状の部材であり、治具（図示せず）に設けられた突起を治具穴４１Ｅに嵌め込み、外ネジをローラハウジング４１に設けられた内ネジに回し込むことで、凸部４１Ｄが第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの外輪に当接し、第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの外輪が軸方向に挟持される。

図９は、実施形態３における内輪押え部材の一例を示す図である。図９（ａ）は、内輪押え部材４２Ｅを図７のＣ矢視方向に見た平面図である。図９（ｂ）は、内輪押え部材４２Ｅを図９（ａ）のＤ矢視方向に見た平面図である。なお、図９に示す例では、内輪押え部材４２Ｅをネジ４２Ｆでトーションバー４２の円盤部４２Ａに固定するためのネジ穴４２Ｈを周方向に６等配した例を示しているが、ネジ穴４２Ｈの位置や数は、これに限るものではない。

図９に示すように、内輪押え部材４２Ｅは、第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの内輪に当接する段差４２Ｇ及びネジ穴４２Ｈが設けられた円環状の部材であり、内輪押え部材４２Ｅとトーションバー４２とを複数本（ここでは、ネジ穴４２Ｈの数：６本）のネジ４２Ｆで固定することで、段差４２Ｇが第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの内輪に当接し、第１軸受（背面組み合わせ軸受）６Ａの内輪が軸方向に挟持される。

このように、第１軸受６Ａとして、予圧設定された背面組み合わせ軸受等の組み合わせ軸受を用いることで、第２軸受７としては、例えば深溝玉軸受等のバックアップ用の軸受を用いればよい。

また、第１軸受６Ａを背面組み合わせ軸受とすることで、軸方向及び径方向のガタツキが抑制されるので、第２軸受７の軸方向の位置に対する許容範囲は大きくなる。このため、必ずしもローラハウジング４１の段差４１Ｂと円盤部材４５の段差４５Ｃとで軸方向に挟持する必要はない。

なお、図７に示す例では、第１軸受を背面組み合わせ軸受とした例を示したが、第２軸受を背面組み合わせ軸受とした構成であっても良く、第１軸受及び第２軸受の双方を背面組み合わせ軸受とした構成であっても良いことは言うまでもない。また、予圧機構として用いる組み合わせ軸受としては、背面組み合わせ軸受に限るものではなく、例えば正面組み合わせ軸受であっても良い。背面組み合わせ軸受を用いた場合には、軸方向に働く曲げモーメントに対する剛性を高くすることが可能である。すなわち、ローラハウジングの軸方向中央部に対し回転軸ＡＸに直交する方向に加わるモーメント荷重に対して高い剛性を得ることができる。一方、曲げモーメントが大きい（例えば、ローラが軸方向に長い）と、軸受にかかる負荷が大きくなるため、軸方向に働く曲げモーメントに対する剛性が高い背面組み合わせ軸受では、寿命が短くなる可能性がある。従って、想定されるモーメント荷重によっては、背面組み合わせ軸受よりも軸方向に働く曲げモーメントに対する剛性が低い正面組み合わせ軸受を用いた方が、長寿命化に対して有利となる場合がある。

以上説明したように、実施形態３に係るローラ１ｄは、予圧機構として、第１軸受及び第２軸受の少なくとも一方を構成する組み合わせ軸受を用いている。この構成により、実施形態１，２のような弾性部材を用いた予圧機構を設ける必要がなく、メンテナンス性に優れた構成とすることができる。また、組み合わせ軸受を用いることで、回転精度が高いローラ１ｄを得ることができる。

なお、上述した実施形態１乃至３では、回転検出器としてレゾルバを用いる例について説明した。レゾルバのような磁気式センサは、振動に強く、また、高温環境下での用途に適しているが、より高精度な制御を行う必要がある場合には、回転検出器として光学式のエンコーダを用いても良いことはいうまでもない。

また、上述した実施形態１乃至３では、モータ部に永久磁石を用いたＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型のモータを用いる例について説明したが、ＶＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）型モータを用いた構成であっても良い。ＰＭ型モータは、より滑らかな回転が可能であるが、高温環境下での用途としては、ＶＲ型モータが適しており、モータ部としてＶＲ型のモータを用いても良いことはいうまでもない。

また、回転検出器としてレゾルバを用いる場合には、レゾルバの歯数をモータ部の歯数と合わせることで、起動時における磁極位置推定動作を省略することができる。

上述したように、本実施形態に係るローラ１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、軸方向及び径方向のガタツキの発生を抑制して軸受の長寿命化を実現すると共に、帯状搬送物２００の適正な張力制御が可能となるので、この実施形態に係るローラ１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、例えば、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムの製造に用いられるフィルム搬送装置に用いるのに適している。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ ローラ
２ モータ部
３ 回転検出器（第１の回転検出器）
４ ハウジング
５ トルク検出器（第２の回転検出器）
６ 第１軸受
６Ａ 第１軸受（背面組み合わせ軸受）
７ 第２軸受
８ 遮蔽板
２１ ステータ
２１Ａ ステータコア
２１Ｂ コイル
２２ ロータ
４１ ローラハウジング
４１Ａ 段差
４１Ｂ 段差
４１Ｃ 外輪押え部材
４１Ｄ 凸部
４１Ｅ 治具穴
４２ トーションバー
４２Ａ 円盤部
４２Ｂ 円筒部
４２Ｃ ネジ穴
４２Ｄ 段差
４２Ｅ 内輪押え部材
４２Ｆ ネジ
４２Ｇ 段差
４２Ｈ ネジ穴
４３ 貫通シャフト
４３Ａ 嵌合部
４３Ｂ ナット
４３Ｃ 皿ばね（弾性部材）
４３Ｄ 圧縮コイルばね（弾性部材）
４４ 支持部材
４４Ａ 円盤部
４４Ｂ 円筒部
４５，４５ａ 円盤部材
４５Ａ 嵌合部
４５Ｂ ネジ穴
４５Ｃ 段差
１００，１００ａ 設備
１０１ ネジ
１０２ 調整孔
２００ 帯状搬送物
ＡＸ 回転軸
ｇ１，ｇ２ 間隙

Claims (8)

1. ステータ及び該ステータの径方向外側に対向配置されて相対回転するロータを含むモータ部と、
   前記ロータと共に回転する円筒状のローラハウジングと、
   前記ステータが固定される筒状のトーションバーと、
   前記トーションバーの内壁との間に間隙を介して貫通され、前記トーションバーの軸方向の一方端を固定させる貫通シャフトと、
   軸方向に前記モータ部を間に挟む位置に配置され、前記ローラハウジングを回転自在に支持する第１軸受及び第２軸受と、
   前記第１軸受及び前記第２軸受の少なくとも一方に予圧を加える予圧機構と、
   を有する、ローラ。
2. 前記予圧機構は、
   前記貫通シャフトと、
   前記トーションバーの前記貫通シャフトとの固定端に設けられ、外周に前記第１軸受の内輪が固定された円盤部と、
   前記貫通シャフトの軸方向の他方端に設けられ、外周に前記第２軸受の内輪が固定された円盤部材と、
   前記円盤部材に対し、前記貫通シャフトの一方端に向かう軸方向に平行な方向に付勢力を与える弾性部材と、
   を含む、請求項１に記載のローラ。
3. 前記弾性部材は、前記貫通シャフトの他方端に設けられた調整部材と前記円盤部材との間に設けられた皿ばねである、請求項２に記載のローラ。
4. 前記弾性部材は、前記貫通シャフトの他方端に設けられた調整部材と前記円盤部材との間に設けられた圧縮コイルばねである、請求項２に記載のローラ。
5. 前記予圧機構は、前記第１軸受及び前記第２軸受の少なくとも一方を構成する組み合わせ軸受である、請求項１に記載のローラ。
6. 前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、
   前記貫通シャフトに対する前記トーションバーの軸方向の他方端の相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、
   を有する、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラ。
7. 前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、
   前記トーションバーの軸方向の他方端に対する前記ローラハウジングの相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、
   を有する、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラ。
8. 前記第１の回転検出器及び前記第２の回転検出器の少なくとも一方はレゾルバである、請求項６または７に記載のローラ。

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