JP6507966B2 - roller - Google Patents
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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。 The present invention relates to a roller used, for example, in a film transport apparatus.
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。
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。また、上記のような高機能フィルムは、一般に熱に弱いため、モータ部の発熱によりフィルムの品質低下を招く可能性がある。上記特許文献2には、ローラの内部にモータ軸と共に回転する冷却ファンを設けた構成が記載されているが、外気の流入経路の有無については明確な記載がなく、十分な冷却効率を得られない可能性がある。
For example, in a film transport apparatus used for producing a high-performance film such as a liquid crystal film or an organic EL film used for a flexible substrate or a curved surface display, the film can be processed at high speed without causing defects such as scratches, wrinkles and deformation due to slip. It is necessary to transport the film under proper tension. In addition, since the above-described high-performance film is generally weak to heat, the heat generation of the motor portion may cause deterioration of the quality of the film. Although the structure which provided the cooling fan which rotates with a motor shaft inside a roller is described in the said
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することが可能なローラを提供することを目的とする。 This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at providing the roller which can suppress the temperature rise by heat_generation | fever of a motor part.
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軸受と、を有し、少なくとも前記貫通シャフトの内部に冷媒を通流させるための冷却流路が設けられている。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, the roller includes a motor portion including a stator and a rotor that is disposed to face the radial outer side of the stator so as to face each other, and cylindrical roller housing that rotates with the rotor A cylindrical torsion bar to which the stator is fixed, and a through shaft which is penetrated through a gap between the inner wall of the torsion bar and which fixes one axial end of the torsion bar in the axial direction; And a bearing which is disposed at a position sandwiching the motor unit and rotatably supports the roller housing, and at least a cooling flow passage for flowing a refrigerant is provided inside the through shaft. .
上記構成により、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することができるので、フィルム搬送装置におけるフィルムの品質低下が抑制されると共に、適正な張力制御が可能となる。 According to the above configuration, since the temperature rise due to the heat generation of the motor unit can be suppressed, it is possible to suppress the quality deterioration of the film in the film conveyance device and to perform appropriate tension control.
また、望ましい態様として、前記冷却流路が設けられる範囲は、少なくとも前記モータ部が設けられた軸方向範囲を含むのが好ましい。 As a desirable mode, the range in which the cooling channel is provided preferably includes at least an axial range in which the motor unit is provided.
上記構成により、モータ部の発熱による温度上昇を効率良く抑制することができる。 According to the above configuration, it is possible to efficiently suppress the temperature rise due to the heat generation of the motor unit.
また、望ましい態様として、前記冷却流路は、前記貫通シャフトに設けられた管路を含んでいるのが好ましい。 As a desirable mode, it is preferred that the above-mentioned cooling channel contains a channel provided in the above-mentioned penetration shaft.
上記構成により、管路を通流する冷媒によってモータ部の発熱を吸収することができる。 With the above configuration, the refrigerant flowing through the pipe can absorb the heat generation of the motor unit.
また、前記貫通シャフトは、前記トーションバーとの固定端側の端部に、前記管路に通流する前記冷媒の注入口及び排出口が設けられていても良い。 In addition, the through shaft may be provided with an inlet and an outlet of the refrigerant flowing through the pipe at an end portion on the fixed end side with the torsion bar.
また、望ましい態様として、前記冷却流路は、前記間隙をさらに含んでいるのが好ましい。 As a desirable mode, the cooling channel preferably further includes the gap.
上記構成により、貯留部から間隙に供給される冷媒によってモータ部の発熱をさらに効率良く吸収することができる。 With the above configuration, the heat generated by the motor unit can be absorbed more efficiently by the refrigerant supplied from the storage unit to the gap.
また、望ましい態様として、前記トーションバーは、前記貫通シャフトとの固定端側の端部に、前記間隙に通流する前記冷媒の貯留部が設けられているのが好ましい。 Moreover, as a desirable aspect, it is preferable that the storage part of the said refrigerant | coolant which flows through the said clearance gap is provided in the end part by the side of a fixed end with the said penetration shaft as for the said torsion bar.
上記構成により、間隙にかかる圧力を周方向に均一にすることができる。 By the above configuration, the pressure applied to the gap can be made uniform in the circumferential direction.
また、前記貫通シャフトは、前記トーションバーとの固定端側の端部に、前記貯留部に通流する前記冷媒の注入口と、前記管路に通流する前記冷媒の排出口とが設けられていても良い。 Further, the penetration shaft is provided at an end portion on the fixed end side with the torsion bar, with an inlet for the refrigerant flowing to the storage portion and an outlet for the refrigerant flowing to the pipe. May be
また、望ましい態様として、前記トーションバーと前記貫通シャフトとの間にシール部材を有する構成であるのが好ましい。 Moreover, as a desirable mode, it is preferable to be a structure which has a sealing member between the said torsion bar and the said penetration shaft.
上記構成により、冷媒が間隙から漏れ出すのを防ぐことができる。 The above configuration can prevent the refrigerant from leaking out of the gap.
また、前記シール部材はOリングであっても良い。 Further, the seal member may be an O-ring.
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。 As a desirable mode, a first rotation detector which detects rotation of the roller housing, and a second rotation detector which detects relative rotation of the other end of the torsion bar in the axial direction with respect to the penetration shaft It is preferable that it is the structure which has ,.
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。 According to the above configuration, the target is obtained using position information of the motor unit detected by the first rotation detector and the angular displacement of the other end of the torsion bar in the axial direction detected by the second rotation detector. By controlling the output of the motor unit so that tension can be obtained, tension control can be performed to convey the band-like conveyed object with an appropriate tension.
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。 Also, as a desirable mode, a first rotation detector for detecting the rotation of the roller housing, and a second rotation detector for detecting the relative rotation of the roller housing with respect to the other axial end of the torsion bar It is preferable that it is the structure which has ,.
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。 With the above configuration, position information detected by the first rotation detector, position information of the motor unit detected by the first rotation detector, and position information of the motor unit detected by the second rotation detector By controlling the output of the motor unit so as to obtain a target tension by using the difference of the above, it is possible to perform tension control for conveying the band-like conveyed object with an appropriate tension.
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。 As a desirable mode, at least one of the first rotation detector and the second rotation detector is preferably a resolver.
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。 According to the above configuration, it is possible to obtain a roller that is resistant to vibration and that is suitable for use in high temperature environments.
本発明によれば、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することが可能なローラを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a roller capable of suppressing a temperature rise due to heat generation of the motor unit.
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。 A mode (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. Further, the components described below include those which can be easily conceived by those skilled in the art and those which are substantially the same. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate.
(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。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a roller according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
In the present embodiment, the
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。
The
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。
The
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。
In the present embodiment, the
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。
In the present embodiment, the
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。
The
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(図示せず)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で円盤部材45に固定されている。
The
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、設備(図示せず)への取付け面が設けられている。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。
The
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。
The
ローラハウジング41は、軸方向の一方端が軸受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、軸方向の他方端が軸受7を介して円盤部材45の外周部で支持されている。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。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。
One end of the
本実施形態では、モータ部2を駆動したときに発生する熱を吸収するために、貫通シャフト43の内部に冷媒を通流するための冷却流路を構成する管路43Cが設けられている。
In the present embodiment, in order to absorb the heat generated when the
この冷却流路が設けられる範囲は、少なくともトーションバー42の円筒部42Bにモータ部2が設けられた軸方向範囲を含んでいる。より具体的には、管路43Cは、貫通シャフト43の端部に設けられた冷媒の注入口43D及び排出口43Eに連通して設けられており、トーションバー42の開放端付近で折り返している。すなわち、冷却流路を構成する管路43Cは、トーションバー42の円筒部42Bにモータ部2のステータ21が設けられている軸方向の位置を含み、軸方向に延びている。注入口43Dには、冷媒の注入管(図示せず)が接続される。排出口43Eには、冷媒の排出管(図示せず)が接続される。なお、冷媒の注入管と注入口43Dとの接続手法としては、例えば、注入口43Dの内周に設けられた内ネジに注入管をねじ込んで接続するようにすれば良い。また、冷媒の排出管と排出口43Eとの接続手法としては、例えば、排出口43Eの内周に設けられた内ネジに排出管をねじ込んで接続するようにすれば良い。これら注入管と注入口43Dとの接続手法、及び、排出管と排出口43Eとの接続手法により、本発明が限定されるものではない。
The range in which the cooling flow path is provided includes at least the axial range in which the
この構成において、注入口43Dから冷媒を注入することで、モータ部2で発生した熱を管路43Cで冷媒に吸収させ、吸熱した冷媒が排出口43Eから排出される。これにより、モータ部2を駆動した際のモータ部2の発熱による温度上昇を抑制することができる。
In this configuration, by injecting the refrigerant from the
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。
Next, the operation of the
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。
As shown in FIG. 2, assuming that the radius of the
F=T/r …(1) 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。
Here, in the present embodiment, the rigidity of the penetrating
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。
As shown in FIG. 3, when the
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。
In the present embodiment, the
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。
The gap g2 is preferably narrow enough not to inhibit the twisting of the
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。
Further, in the example shown in FIG. 1, the shielding
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。
In the example shown in FIG. 1, the
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。
As described above, even if the
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。
In the present embodiment, as described above, the
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。
Further, in the present embodiment, the
以上説明したように、実施形態1に係るローラ1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軸受6,7と、を有し、少なくとも貫通シャフト43の内部に冷媒を通流させるための冷却流路が設けられている。冷却経路が設けられるは、少なくともモータ部2が設けられた軸方向範囲を含む。冷却流路は、貫通シャフト43に設けられた管路43Cを含んでいる。
As described above, the
この構成において、管路43Cに冷媒を通流することで、モータ部2で発生した熱を管路43Cで冷媒に吸収させる。これにより、モータ部2の発熱による温度上昇を抑制することができるので、帯状搬送物200(フィルム搬送装置におけるフィルム)の品質低下が抑制されると共に、適正な張力制御が可能となる。
In this configuration, the refrigerant generated in the
また、実施形態1に係るローラ1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。
In the
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。
In this configuration, position information of the
(実施形態2)
図4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。
Second Embodiment
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a roller according to
本実施形態におけるローラ1aでは、貫通シャフト43に設けられた管路43Cに加え、トーションバー42と貫通シャフト43との間の間隙g2を冷却流路とする構成としている。
In the roller 1a according to the present embodiment, in addition to the
図5は、実施形態2に係るローラにおける貫通シャフトを図4のA矢視方向に見た平面図である。図5に示すように、貫通シャフト43の端部には、複数の冷媒の注入口43D、及び冷媒の排出口43Eが設けられている。図5に示す例では、回転軸AXを中心として排出口43Eを設け、その排出口43Eの周囲に注入口43Dを6等配した例を示している。なお、注入口43D及び排出口43Eの位置や数は、これに限るものではない。また、冷媒の注入管(図示せず)と注入口43Dとの接続手法、及び、冷媒の排出管(図示せず)と排出口43Eとの接続手法としては、実施形態1と同様に、例えば、注入口43Dの内周に設けられた内ネジに注入管をねじ込んで接続し、排出口43Eの内周に設けられた内ネジに排出管をねじ込んで接続するようにすれば良い。これら注入管と注入口43Dとの接続手法、及び、排出管と排出口43Eとの接続手法により、本発明が限定されるものではない。
FIG. 5 is a plan view of the through shaft of the roller according to the second embodiment as viewed in the direction of arrow A in FIG. As shown in FIG. 5, at the end of the through
図6は、実施形態2に係るローラにおけるトーションバーを図4のA矢視方向に見た平面図である。図6に示すように、トーションバー42の円盤部42Aには、貫通シャフト43の端部に設けられた注入口43Dの軸方向位置に対応して、後述する貯留部42Cに連通する連通路42Dが設けられている。連通路42Dの周囲には、溝部42Eが設けられており、図4に示すように、溝部42Eにシール部材であるOリング42Fが取り付けられている。
6 is a plan view of the torsion bar in the roller according to the second embodiment as viewed in the direction of arrow A in FIG. As shown in FIG. 6, in the
本実施形態において、管路43Cは、トーションバー42の固定端から開放端に向けて軸方向に延びて設けられている。すなわち、冷却流路を構成する管路43Cは、トーションバー42の円筒部42Bにモータ部2のステータ21が設けられている軸方向の位置を含み、軸方向に延びている。
In the present embodiment, the
管路43Cは、トーションバー42の固定端側で貫通シャフト43の端部に設けられた排出口43Eに連通している。また、管路43Cは、トーションバー42の開放端側で間隙g2に連通して設けられている。
The
貫通シャフト43は、トーションバー42の開放端付近に周方向に溝部43Fが設けられており、この溝部43Fにシール部材であるOリング43Gが取り付けられている。
The
また、貫通シャフト43の直径は、Oリング43Gの取り付け位置からトーションバー42の固定端に至るまでの範囲でトーションバー42の開放端よりも小さくなっている。これによって間隙g2が大きくなり、冷媒流路が構成される。すなわち、冷却流路を構成する間隙g2は、トーションバー42の円筒部42Bにモータ部2のステータ21が設けられている軸方向の位置を含み、軸方向に延びている。
Further, the diameter of the
トーションバー42の円盤部42Aには、間隙g2と連通する冷媒の貯留部42Cが設けられている。この貯留部42Cと、貫通シャフト43の端部に設けられた注入口43Dとが、トーションバー42の円盤部42Aに設けられた連通路42Dで連通している。
The
この構成において、注入口43Dから冷媒を注入することで、モータ部2で発生した熱を間隙g2及び管路43Cで冷媒に吸収させ、吸熱した冷媒が排出口43Eから排出される。これにより、モータ部2を駆動した際のモータ部2の発熱による温度上昇を抑制することができる。
In this configuration, by injecting the refrigerant from the
本実施形態では、上述したように、間隙g2を冷却流路としている。このため、モータ部2を構成するステータ21のステータコア21Aが接するトーションバー42の円筒部42Bから効率良く吸熱することができる。これにより、実施形態1よりもモータ部2の冷却効果を高めることができ、モータ部2を駆動した際のモータ部2の発熱による温度上昇の抑制効果を高めることができる。
In the present embodiment, as described above, the gap g2 is used as the cooling channel. Therefore, heat can be efficiently absorbed from the
また、図4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。
Further, in the example shown in FIG. 4, the relative position information of the
図4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。
In the example shown in FIG. 4, the
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。
The amount of twist in the rotational direction of the
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。
In the present embodiment, the difference between the position information detected by the
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。
In the first embodiment, the change range of the position information of the
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。
Further, as described in the first embodiment, the change range of the position information of the
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ることがない。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。
On the other hand, in the present embodiment, as the difference between the position information detected by the
以上説明したように、実施形態2に係るローラ1aは、貫通シャフト43に設けられた管路43Cに加え、トーションバー42と貫通シャフト43との間の間隙g2を冷却流路とする構成としている。これにより、貫通シャフト43に設けられた管路43Cのみを冷却流路とした実施形態1よりも、モータ部2の冷却効果を高めることができ、モータ部2を駆動した際のモータ部2の発熱による温度上昇の抑制効果を高めることができる。
As described above, the roller 1a according to the second embodiment is configured to use the gap g2 between the
また、実施形態2に係るローラ1a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。
The roller 1a according to the second embodiment detects the relative rotation of the
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。
In this configuration, position information detected by the
なお、上述した実施形態1,2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。 In the first and second embodiments described above, the example in which the resolver is used as the rotation detector has been described. A magnetic sensor such as a resolver is resistant to vibration and suitable for use in high-temperature environments, but if more precise control needs to be performed, an optical encoder can be used as a rotation detector. Needless to say, it may be used.
また、上述した実施形態1,2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。 In the first and second embodiments described above, an example in which a PM (Permanent Magnet) type motor using a permanent magnet is used for the motor unit has been described, but a configuration using a VR (Variable Reluctance) type motor is also described. good. Although PM motors can rotate more smoothly, it is needless to say that VR motors are suitable for applications under high temperature environments, and VR motors may be used as the motor section. .
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。 Moreover, when using a resolver as a rotation detector, the magnetic pole position estimation operation | movement at the time of starting can be abbreviate | omitted by matching the number of teeth of a resolver with the number of teeth of a motor part.
上述したように、本実施形態に係るローラ1,1aは、モータ部の発熱による温度上昇を抑制することができ、帯状搬送物200の品質低下を抑制すると共に、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。
As described above, the
1,1a 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 軸受
7 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
42 トーションバー
42A 円盤部
42B 円筒部
42C 貯留部
42D 連通路
42E 溝部
42F Oリング(シール部材)
43 貫通シャフト
43A 嵌合部
43B ナット
43C 管路
43D 注入口
43E 排出口
43F 溝部
43G Oリング(シール部材)
44 支持部材
44A 円盤部
44B 円筒部
45 円盤部材
200 帯状搬送物
AX 回転軸
g1,g2 間隙
1,
4
DESCRIPTION OF
43 through
44
Claims (12)
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軸受と、
を有し、
少なくとも前記貫通シャフトの内部に冷媒を通流させるための冷却流路が設けられている、ローラ。 A motor portion including a stator and a rotor which is disposed to face the radially outer side of the stator so as to rotate relative to each other;
A cylindrical roller housing that rotates with the rotor;
A cylindrical torsion bar to which the stator is fixed;
A penetration shaft which is penetrated through a gap between the torsion bar and the inner wall of the torsion bar and which fixes one axial end of the torsion bar;
A bearing disposed at a position sandwiching the motor portion in the axial direction and rotatably supporting the roller housing;
Have
A roller provided with a cooling flow passage for flowing a refrigerant at least inside the through shaft.
請求項6に記載のローラ。 The penetration shaft is provided at an end portion on the fixed end side with the torsion bar, with an inlet for the refrigerant flowing to the reservoir and an outlet for the refrigerant flowing to the pipe. ,
The roller according to claim 6.
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9の何れか一項に記載のローラ。 A first rotation detector for detecting rotation of the roller housing;
A second rotation detector that detects relative rotation of the other axial end of the torsion bar with respect to the penetration shaft;
Have
A roller according to any one of the preceding claims.
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9の何れか一項に記載のローラ。 A first rotation detector for detecting rotation of the roller housing;
A second rotation detector that detects relative rotation of the roller housing with respect to the other axial end of the torsion bar;
Have
A roller according to any one of the preceding claims.
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