JP6597413B2 - 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。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。

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。

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第１間隙を介し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第２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、前記トーションバーと前記ローラハウジングとの間の空気を前記モータ部の軸方向の一方端側の空間から他方端側の空間に通流させ、前記モータ部で発生した熱を吸熱する吸熱経路が設けられ、前記吸熱経路に、前記トーションバーよりも外径が大きい円盤部が設けられ、前記円盤部の外周面と前記ローラハウジングの内周面との間に所定の間隙が設けられている。

上記構成により、モータ部を駆動した際にモータ部で発生した熱を、周方向の全周に亘り均一化して吸熱することができ、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。これにより、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。

また、望ましい態様として、前記円盤部は、前記トーションバーと前記貫通シャフトとの固定端側に設けられているのが好ましい。

上記構成により、吸熱経路内のモータ部に対し、周方向に均一に空気を供給することができ、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。

また、望ましい態様として、前記円盤部は、前記トーションバーと前記貫通シャフトとの固定端側に設けられた第１円盤部と、前記トーションバーの開放端側に設けられた第２円盤部と、を含み、前記第１円盤部の外周面と前記ローラハウジングの内周面との間に第３間隙が設けられ、前記第２円盤部の外周面と前記ローラハウジングの内周面との間に第４間隙が設けられているのがより好ましい。

上記構成により、第１円盤部と第２円盤部との間の空間に設けられたモータ部で発生した熱を、周方向の全周に亘り均一に吸排熱することができ、より効率的にモータ部を駆動した際の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。

また、前記吸熱経路は、前記トーションバーに設けられた吸気路を含んでいても良い。

また、望ましい態様として、前記吸気路は、周方向に複数個均等配置されて設けられているのが好ましい。

上記構成により、ローラハウジング内部の空気の圧力の偏りを抑制することができる。

また、前記貫通シャフトは、前記吸気路に連通する吸気口が設けられていても良い。

また、前記吸熱経路において前記モータ部で発生した熱を吸熱した空気を排熱する排熱経路が設けられていても良い。

また、前記排熱経路は、前記貫通シャフトに設けられた排気路を含んでいても良い。

また、前記貫通シャフトは、前記排気路に連通する排気口が設けられていても良い。

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、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。

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に係るローラにおける貫通シャフトを図１に示すＡ矢視方向に見た平面図である。 図３は、実施形態１に係るローラにおけるトーションバーを図１に示すＡ矢視方向に見た平面図である。 図４は、実施形態１に係るローラの図１に示すＢ−Ｂ矢示断面図である。 図５は、実施形態１に係るローラの図１に示すＣ−Ｃ矢示断面図である。 図６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７は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。 図８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９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１０は、実施形態２に係るローラの図９に示すＣ’−Ｃ’矢示断面図である。

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（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。

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と貫通シャフト４３との固定端」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。

本実施形態に係るローラ１は、トーションバー４２とローラハウジング４１との間の空気をモータ部２の軸方向の一方端側の空間から他方端側の空間に通流させ、モータ部２で発生した熱を吸熱する吸熱経路と、吸熱経路においてモータ部２で発生した熱を吸熱した空気を排熱する排熱経路とが設けられている。また、本実施形態に係るローラ１は、吸熱経路に第１円盤部（円盤部）４２Ｉが設けられている。

第１円盤部４２Ｉは、トーションバー４２の固定端側に設けられている。第１円盤部４２Ｉの外径ｒ２は、トーションバー４２の円筒部４２Ｂの外径ｒ１よりも大きい（ｒ１＜ｒ２）。また、第１円盤部４２Ｉの外周面とローラハウジング４１の内周面との間に、第３間隙ｇ３が設けられている。

本実施形態に係るローラ１において、モータ部２は、第１円盤部４２Ｉと、トーションバー４２の開放端側に設けられた通流口４２Ｈとの間に設けられている。

なお、第１円盤部４２Ｉは、トーションバー４２と一体成型されていても良いし、トーションバー４２とは別の部材であっても良い。

図２は、実施形態１に係るローラにおける貫通シャフトを図１に示すＡ矢視方向に見た平面図である。図２に示すように、貫通シャフト４３の端部には、複数の吸気口４３Ｄ、及び排気口４３Ｅが設けられている。図２に示す例では、回転軸ＡＸを中心として排気口４３Ｅを設け、その排気口４３Ｅの周囲に吸気口４３Ｄを６等配した例を示している。本実施形態では、吸引ポンプ（図示せず）を排気口４３Ｅに接続し、吸引ポンプを作動させることによって内部の空気を排気する。なお、吸気口４３Ｄ及び排気口４３Ｅの位置や数は、これに限るものではない。また、吸引ポンプと排気口４３Ｅとの接続手法としては、例えば、排気口４３Ｅの内周に設けられた内ネジに吸引ポンプの吸引管をねじ込んで接続するようにすれば良い。吸引ポンプと排気口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。

図３は、実施形態１に係るローラにおけるトーションバーを図１に示すＡ矢視方向に見た平面図である。図３に示すように、トーションバー４２には、貫通シャフト４３が挿通される貫通穴４２Ｋが設けられている。また、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吸気口４３Ｄの軸方向位置に対応して、後述する吸気路４２Ｃが設けられている。なお、図２及び図３に示す例では、吸気路４２Ｃ及び吸気口４３Ｄが周方向に６個均等配置された構成を示したが、吸気路４２Ｃ及び吸気口４３Ｄの数はこれに限るものではなく、４個の吸気路４２Ｃ及び吸気口４３Ｄが均等配置された構成であっても良いし、２個、３個、５個あるいはそれ以上の吸気路４２Ｃ及び吸気口４３Ｄが均等配置された構成であっても良い。

本実施形態において、排気路４３Ｃは、トーションバー４２と貫通シャフト４３と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、排熱経路を構成する排気路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。

排気路４３Ｃは、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側で貫通シャフト４３の端部に設けられた排気口４３Ｅに連通している。

トーションバー４２の円盤部４２Ａには、吸気路４２Ｃが設けられている。この吸気路４２Ｃと、貫通シャフト４３の端部に設けられた吸気口４３Ｄとが連通している。

図４は、実施形態１に係るローラの図１に示すＢ−Ｂ矢示断面図である。上述したように、第１円盤部４２Ｉの外周面とローラハウジング４１の内周面との間には、第３間隙ｇ３が設けられている。

図５は、実施形態１に係るローラの図１に示すＣ−Ｃ矢示断面図である。図１及び図５に示すように、トーションバー４２は、トーションバー４２の開放端側に、貫通シャフト４３に設けられた排気路４３Ｃに連通する複数個の通流口４２Ｈが設けられている。なお、図５に示す例では、通流口４２Ｈが周方向に６個均等配置された構成を示したが、通流口４２Ｈの数はこれに限るものではなく、４個の通流口４２Ｈが均等配置された構成であっても良いし、２個、３個、５個あるいはそれ以上の通流口４２Ｈが均等配置された構成であっても良い。

実施形態１に係るローラ１の構成において、吸熱経路は、吸気口４３Ｄ、吸気路４２Ｃ、第３間隙ｇ３を含み構成される。また、排熱経路は、通流口４２Ｈ、排気路４３Ｃ、排気口４３Ｅを含み構成される。

上述した実施形態１に係るローラ１の構成において、排気口４３Ｅに接続された吸引ポンプ（図示せず）を作動させると、吸気口４３Ｄから流入した空気は、吸気路４２Ｃ及び第３間隙ｇ３を介して、モータ部２に供給される。すなわち、本実施形態では、ローラハウジング４１の内周面と第１円盤部４２Ｉとの間に設けられた第３間隙ｇ３から、周方向の全周に亘り均一に空気がモータ部２に供給される。

また、モータ部２に供給された空気は、トーションバー４２に設けられた通流口４２Ｈ及び貫通シャフト４３に設けられた排気路４３Ｃを介して、排気口４３Ｅから吸引排気される。本実施形態では、複数個の通流口４２Ｈを周方向に均等配置することで、ローラハウジング４１内部の空気の圧力の偏りを抑制することができる。

これにより、モータ部２を駆動した際にモータ部２で発生した熱を、周方向の全周に亘り均一化して吸熱することができ、モータ部２の発熱によるローラ１の温度上昇を抑制することができる。

次に、図１、図６、及び図７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６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７は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。

図６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７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、第２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との間に第２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との間に介在する第１間隙ｇ１の誤差範囲が大きくなる。ここで、第１間隙ｇ１と第２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、第１間隙ｇ１と第２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と貫通シャフト４３と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。

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。

（変形例）
図８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。なお、上述した図１の構成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。

実施形態１の変形例におけるローラ１ａにおいて、吸熱経路及び排熱経路の構成については、図１に示す例と同様である。

図８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８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。

実施形態１の変形例では、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、図８に示す変形例では、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、上述したように、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、図８に示す変形例では、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。

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の径方向外側に第１間隙ｇ１を介し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の内壁との間に第２間隙ｇ２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２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、を有している。また、トーションバー４２とローラハウジング４１との間の空気をモータ部２の軸方向の一方端側の空間から他方端側の空間に通流させ、モータ部２で発生した熱を吸熱する吸熱経路が設けられ、吸熱経路に、トーションバー４２よりも外径が大きい第１円盤部４２Ｉが設けられ、第１円盤部４２Ｉの外周面とローラハウジング４１の内周面との間に第３間隙ｇ３が設けられている。

上記構成により、モータ部２を駆動した際にモータ部２で発生した熱を、吸熱経路内において周方向の全周に亘り均一化して吸熱することができ、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。これにより、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。

また、実施形態１に係るローラ１，１ａにおいて、第１円盤部４２Ｉは、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側に設けられている。これにより、吸熱経路内のモータ部２に対し、周方向に均一に空気を供給することができ、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。

また、実施形態１に係るローラ１，１ａにおいて、吸熱経路は、トーションバー４２に設けられた吸気路４２Ｃを含んでいる。吸気路４２Ｃは、周方向に複数個均等配置されて設けられている。貫通シャフト４３は、吸気路４２Ｃに連通する吸気口４３Ｄが設けられている。

上記構成により、ローラハウジング４１内部の空気の圧力の偏りを抑制することができる。

また、実施形態１に係るローラ１，１ａは、吸熱経路においてモータ部２で発生した熱を吸熱した空気を排熱する排熱経路が設けられている。排熱経路は、貫通シャフト４３に設けられた排気路４３Ｃを含んでいる。貫通シャフト４３は、排気路４３Ｃに連通する排気口４３Ｅが設けられている。

この構成において、排気口４３Ｅに吸引ポンプ（図示せず）を接続し、吸引ポンプ（図示せず）を作動させると、吸気路４２Ｃから流入した空気は、第３間隙ｇ３を介して、ローラハウジング４１内部における第１円盤部４２Ｉと第２円盤部４２Ｊとの間の空間に空気が流入する。すなわち、本実施形態では、ローラハウジング４１の内周面と第１円盤部４２Ｉとの間に周方向の全周に亘り均一に設けられた第３間隙ｇ３から、周方向の全周に亘り均一に空気が流入し、貫通シャフト４３に設けられた排気路４３Ｃから吸引排気される。

これにより、モータ部２を駆動した際にモータ部２で発生した熱を、ローラハウジング４１の周方向の全周に亘り均一に排熱することができ、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。

また、複数個の通流口４２Ｈを周方向に均等配置することで、ローラハウジング４１内部の空気の圧力の偏りを抑制することができる。

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。

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。

また、実施形態１の変形例に係るローラ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。

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２）
図９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。

本実施形態に係るローラ１ｂは、第１円盤部（円盤部）４２Ｉに加え、吸熱経路に第２円盤部（円盤部）４２Ｊが設けられている。

第２円盤部４２Ｊは、トーションバー４２の開放端側に設けられている。第２円盤部４２Ｊの外径ｒ２’は、トーションバー４２の円筒部４２Ｂの外径ｒ１よりも大きく（ｒ１＜ｒ２’）、第２円盤部４２Ｊの外周面とローラハウジング４１の内周面との間に第４間隙ｇ４が設けられている。なお、第４間隙ｇ４の径方向の大きさΔｒ’は、第１円盤部（円盤部）４２Ｉの外周面とローラハウジング４１の内周面との間に設けられる第３間隙ｇ３の径方向の大きさΔｒと同一であっても良いし（Δｒ＝Δｒ’）、異なる大きさであっても良い（Δｒ≠Δｒ’）。

本実施形態に係るローラ１ｂにおいて、モータ部２は、第１円盤部４２Ｉと第２円盤部４２Ｊとの間に設けられている。

なお、第２円盤部４２Ｊは、第１円盤部４２Ｉと同様に、トーションバー４２と一体成型されていても良いし、トーションバー４２とは別の部材であっても良い。

本実施形態に係るローラ１ｂにおいて、モータ部２は、トーションバー４２の固定端側に設けられた第１円盤部４２Ｉと、トーションバー４２の開放端側に設けられた第２円盤部４２Ｊとの間の空間に設けられている。

図１０は、実施形態２に係るローラの図１に示すＣ’−Ｃ’矢示断面図である。上述したように、第２円盤部４２Ｊの外周面とローラハウジング４１の内周面との間には、第４間隙ｇ４が設けられている。

実施形態２に係るローラ１ｂの構成において、吸熱経路は、吸気口４３Ｄ、吸気路４２Ｃ、第３間隙ｇ３、第４間隙ｇ４を含み構成される。また、排熱経路は、通流口４２Ｈ、排気路４３Ｃ、排気口４３Ｅを含み構成される。

上述した実施形態２に係るローラ１ｂの構成において、排気口４３Ｅに接続された吸引ポンプ（図示せず）を作動させると、吸気口４３Ｄから流入した空気は、吸気路４２Ｃ及び第３間隙ｇ３を介して、モータ部２が設けられた第１円盤部４２Ｉと第２円盤部４２Ｊとの間の空間に空気が流入する。

また、第１円盤部４２Ｉと第２円盤部４２Ｊとの間の空間の空気は、第４間隙４、トーションバー４２に設けられた通流口４２Ｈ、及び貫通シャフト４３に設けられた排気路４３Ｃを介して、排気口４３Ｅから吸引排気される。すなわち、本実施形態では、ローラハウジング４１の内周面と第２円盤部４２Ｊとの間に周方向の全周に亘り均一に設けられた第４間隙ｇ４から、周方向の全周に亘り均一に空気が吸引排気される。

これにより、第１円盤部４２Ｉと第２円盤部４２Ｊとの間の空間に設けられたモータ部２で発生した熱を、周方向の全周に亘り均一に吸排熱することができ、より効率的にモータ部２を駆動した際のモータ部２の発熱によるローラ１ｂの温度上昇を抑制することができる。

以上説明したように、実施形態２に係るローラ１ｂは、第１円盤部（円盤部）４２Ｉに加え、トーションバー４２の開放端側に、トーションバー４２よりも外径が大きい第２円盤部４２Ｊが設けられ、第１円盤部４２Ｉの外周面とローラハウジング４１の内周面との間に第４間隙ｇ４が設けられている。

これにより、第１円盤部４２Ｉと第２円盤部４２Ｊとの間の空間に設けられたモータ部２で発生した熱を、周方向の全周に亘り均一に吸排熱することができ、実施形態１よりも効率的にモータ部２を駆動した際のモータ部２の発熱によるローラ１ｂの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）の品質低下がより抑制されると共に、より適正な張力制御が可能となる。

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し、例えばホールＩＣ等の一般的なセンサでも良いことはいうまでもない。

また、上述した実施形態１，２では、モータ部２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、実施形態１に係るローラ１，１ａ、及び実施形態２に係るローラ１ｂは、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、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１に係るローラ１，１ａ、及び実施形態２に係るローラ１ｂ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 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 吸気路
４２Ｈ 通流口
４２Ｉ 第１円盤部（円盤部）
４２Ｊ 第２円盤部
４２Ｋ 貫通穴
４３ 貫通シャフト
４３Ａ 嵌合部
４３Ｂ ナット
４３Ｃ 排気路
４３Ｄ 吸気口
４３Ｅ 排気口
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 第１間隙
ｇ２ 第２間隙
ｇ３ 第３間隙
ｇ４ 第４間隙

Claims (12)

1. ステータ及び該ステータの径方向外側に第１間隙を介し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第２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、
   前記トーションバーと前記ローラハウジングとの間の空気を前記モータ部の軸方向の一方端側の空間から他方端側の空間に通流させ、前記モータ部で発生した熱を吸熱する吸熱経路が設けられ、
   前記吸熱経路に、前記トーションバーよりも外径が大きい円盤部が設けられ、
   前記円盤部の外周面と前記ローラハウジングの内周面との間に所定の間隙が設けられている、
   ローラ。
2. 前記円盤部は、前記トーションバーと前記貫通シャフトとの固定端側に設けられている、
   請求項１に記載のローラ。
3. 前記円盤部は、
   前記トーションバーと前記貫通シャフトとの固定端側に設けられた第１円盤部と、
   前記トーションバーの開放端側に設けられた第２円盤部と、
   を含み、
   前記第１円盤部の外周面と前記ローラハウジングの内周面との間に第３間隙が設けられ、
   前記第２円盤部の外周面と前記ローラハウジングの内周面との間に第４間隙が設けられている、
   請求項１に記載のローラ。
4. 前記吸熱経路は、前記トーションバーに設けられた吸気路を含む、
   請求項１乃至請求項３に記載のローラ。
5. 前記吸気路は、周方向に複数個均等配置されて設けられている、
   請求項４に記載のローラ。
6. 前記貫通シャフトは、前記吸気路に連通する吸気口が設けられている、
   請求項４又は請求項５に記載のローラ。
7. 前記吸熱経路において前記モータ部で発生した熱を吸熱した空気を排熱する排熱経路が設けられている、
   請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のローラ。
8. 前記排熱経路は、前記貫通シャフトに設けられた排気路を含む、
   請求項７に記載のローラ。
9. 前記貫通シャフトは、前記排気路に連通する排気口が設けられている、
   請求項８に記載のローラ。
10. 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乃至請求項９の何れか一項に記載のローラ。
11. 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乃至請求項９の何れか一項に記載のローラ。
12. 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１０又は請求項１１に記載のローラ。

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