JP6881730B2 - Induction heating roller device - Google Patents
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Description
本発明は、誘導発熱ローラ装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating roller device.
従来、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線(糸)材等の連続材の連続熱処理工程等には、回転するローラ本体の内部に誘導発熱機構を配置し、これによりローラ本体の周壁部を誘導電流によって発熱させる誘導発熱ローラ装置が用いられている。 Conventionally, for example, in a continuous heat treatment step of a sheet material such as a plastic film, paper, cloth, non-woven fabric, synthetic fiber, metal foil or a continuous material such as a web material or a wire (thread) material, the induction is performed inside a rotating roller body. An induction heating roller device is used in which a heat generating mechanism is arranged and the peripheral wall portion of the roller body is heated by an induced current.
この誘導発熱ローラ装置では、特許文献1に示すように、誘導発熱機構を支持する支持部材がローラ本体の内部に設けられており、支持部材は転がり軸受を介してローラ本体に支持されている。具体的には、支持部材の外側周面とローラ本体のジャーナル部の内側周面との間に転がり軸受が設けられている。 In this induction heating roller device, as shown in Patent Document 1, a support member for supporting the induction heat generation mechanism is provided inside the roller body, and the support member is supported by the roller body via a rolling bearing. Specifically, a rolling bearing is provided between the outer peripheral surface of the support member and the inner peripheral surface of the journal portion of the roller body.
しかしながら、誘導発熱機構及び/又は支持部材が高温に晒されることによる経時変化によってそれらの自重により撓んでしまうという問題がある。特に小径長尺のローラ本体の場合には、誘導発熱機構及び/又は支持部材の経時的な撓み変形が生じやすい。そして、誘導発熱機構及び/又は支持部材が撓んでしまうと、誘導発熱機構及び/又は支持部材がローラ本体の内側周面と接触して、地絡事故が発生したり、誘導発熱機構がローラ本体と共回りして誘導コイルのリード線が断線したりして、運転できなくなってしまう。 However, there is a problem that the induction heating mechanism and / or the support member is bent by its own weight due to a change with time due to exposure to a high temperature. In particular, in the case of a roller body having a small diameter and a long length, the induction heating mechanism and / or the support member is likely to be bent and deformed with time. When the induction heat generation mechanism and / or the support member is bent, the induction heat generation mechanism and / or the support member comes into contact with the inner peripheral surface of the roller body, causing a ground fault, or the induction heat generation mechanism is the roller body. The lead wire of the induction coil is broken due to the rotation with the coil, which makes it impossible to operate.
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、誘導発熱機構及び/又は支持部材における経時変化の自重による撓み変形(例えば熱によるクリープ変形)を抑制することをその主たる課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and its main problem is to suppress bending deformation (for example, creep deformation due to heat) due to its own weight of the induction heating mechanism and / or the support member with time. Is what you do.
すなわち本発明に係る誘導発熱ローラ装置は、回転自在に支持された中空のローラ本体と、少なくとも誘導コイルを有する誘導発熱機構を支持し、前記中空内において軸方向両端に亘って設けられた支持部材と、前記支持部材を所定の角度範囲で往復回転させる往復回転機構とを備えることを特徴とする。 That is, the induction heating roller device according to the present invention supports a hollow roller body rotatably supported and an induction heating mechanism having at least an induction coil, and a support member provided across both ends in the axial direction in the hollow. The support member is provided with a reciprocating rotation mechanism that reciprocates the support member within a predetermined angle range.
このようなものであれば、往復回転機構により支持部材を所定の角度範囲で往復移動させているので、誘導発熱機構及び/又は支持部材の自重が特定の部位に加わることにより生じる経時的な撓み変形を抑制することができる。したがって、誘導発熱機構又は支持部材がローラ本体の内側周面に接触することを防止することができ、地絡事故の発生や誘導発熱機構及びローラ本体の共回りによる誘導コイルのリード線の断線を防ぐことができる。また、支持部材を所定の角度範囲で往復回転させているので、誘導発熱機構から外部に延出するリード線に加わる捩れ量を所定範囲に収めることができ、リード線の破損や破断を防止することができる。 In such a case, since the support member is reciprocated within a predetermined angle range by the reciprocating rotation mechanism, the induction heat generation mechanism and / or the support member's own weight is applied to a specific part, resulting in deformation over time. Deformation can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the induction heat generation mechanism or the support member from coming into contact with the inner peripheral surface of the roller body, and the lead wire of the induction coil is broken due to the occurrence of a ground fault or the co-rotation of the induction heat generation mechanism and the roller body. Can be prevented. Further, since the support member is reciprocally rotated within a predetermined angle range, the amount of twist applied to the lead wire extending to the outside from the induction heating mechanism can be kept within the predetermined range, and damage or breakage of the lead wire can be prevented. be able to.
往復移動機構の具体的な実施の態様としては、前記往復回転機構は、前記支持部材側に設けられた歯車及び当該歯車にかみ合うラックからなるラックアンドピニオンと、前記ラックを往復移動させる往復駆動部とを有することが考えられる。 As a specific embodiment of the reciprocating mechanism, the reciprocating rotation mechanism includes a rack and pinion composed of a gear provided on the support member side and a rack that meshes with the gear, and a reciprocating drive unit that reciprocates the rack. It is conceivable to have.
往復駆動部の具体的な実施の態様としては、前記往復駆動部は、前記ローラ本体の外部に設けられたモータと、当該モータと前記ラックとの間に介在し、前記モータの回転を往復直進運動に変換するスライダクランクとを有することが望ましい。このようにスライダクランクを用いた構成であれば、使用するモータとして一方向回転のモータを用いることができるとともに、ラックの往復直進運動の制御を簡単にすることができる。 As a specific embodiment of the reciprocating drive unit, the reciprocating drive unit is interposed between a motor provided outside the roller body and the motor and the rack, and reciprocates the rotation of the motor in a straight line. It is desirable to have a slider crank that translates into motion. With the configuration using the slider crank as described above, a unidirectional rotation motor can be used as the motor to be used, and the control of the reciprocating straight motion of the rack can be simplified.
前記支持部材が、前記ローラ本体に対して軸受を介して支持されたものの場合には、当該軸受の故障又は劣化によって、誘導発熱機構がローラ本体と共回りする場合がある。軸受の故障又は劣化を検出することにより、共回りを未然に防ぐためには、誘導発熱ローラ装置が、前記往復駆動部における負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部により得られた負荷が所定値以上の場合に前記軸受の異常を判断する異常判断部とをさらに備えることが望ましい。 When the support member is supported by the roller body via a bearing, the induction heating mechanism may rotate together with the roller body due to a failure or deterioration of the bearing. In order to prevent co-rotation by detecting bearing failure or deterioration, the induction heating roller device uses a load detection unit that detects the load in the reciprocating drive unit and a load obtained by the load detection unit. It is desirable to further include an abnormality determination unit for determining an abnormality of the bearing when the value is equal to or more than a predetermined value.
前記往復駆動部がモータを有する場合には、前記負荷検出部がモータを流れる電流を検出することによって、軸受の故障又は劣化を検出することができる。具体的には、前記異常判断部が、前記負荷検出部が検出した電流が所定値以上の場合に、前記軸受の異常を判断するものであることが望ましい。 When the reciprocating drive unit has a motor, the load detection unit can detect the failure or deterioration of the bearing by detecting the current flowing through the motor. Specifically, it is desirable that the abnormality determining unit determines an abnormality of the bearing when the current detected by the load detecting unit is equal to or higher than a predetermined value.
誘導発熱機構及び支持部材の周方向全体に自重が分散して加わるようにするためには、往復回転における所定の角度範囲は180度以上であることが望ましい。前記角度範囲が180度以上であれば、自重が周方向全体に分散されることになるが、角度範囲が大きくなりすぎると、誘導発熱機構から外部に延出するリード線に加わる捩れ量が過度に大きくなってしまう。このため、角度範囲は、リード線の長さや強度などにも依るが、例えば360度以下であることが考えられる。 In order to disperse and apply its own weight to the entire circumferential direction of the induction heating mechanism and the support member, it is desirable that the predetermined angle range in the reciprocating rotation is 180 degrees or more. If the angle range is 180 degrees or more, the weight is dispersed in the entire circumferential direction, but if the angle range is too large, the amount of twist applied to the lead wire extending to the outside from the induction heating mechanism is excessive. It grows big. Therefore, the angle range is considered to be 360 degrees or less, for example, although it depends on the length and strength of the lead wire.
誘導発熱機構及び支持部材の自重が所定の角度範囲内において均等に加わるようにするためには、前記往復回転機構は、前記支持部材を連続的に往復回転させるものであることが望ましい。この連続的な往復回転は、誘導発熱ローラ装置の稼働中(具体的には、ローラ本体の回転中)において連続的に往復回転することが考えられる。 In order to ensure that the weights of the induction heating mechanism and the support member are evenly applied within a predetermined angle range, it is desirable that the reciprocating rotation mechanism continuously reciprocates the support member. It is conceivable that this continuous reciprocating rotation continuously reciprocates while the induction heating roller device is in operation (specifically, while the roller body is rotating).
支持部材を往復回転させるための電力を低減するためには、前記往復回転機構は、前記支持部材を間欠的に往復回転させるものであることが望ましい。この場合、所定の時間間隔をおいて所定時間往復回転させるようにしても良いし、所定のトリガ(例えばオペレータからの入力)があった場合に所定時間往復回転させるようにしても良い。 In order to reduce the electric power for reciprocating the support member, it is desirable that the reciprocating rotation mechanism intermittently reciprocates the support member. In this case, it may be reciprocated for a predetermined time at a predetermined time interval, or may be reciprocated for a predetermined time when there is a predetermined trigger (for example, input from an operator).
このように構成した本発明によれば、支持部材を所定の角度範囲で往復移動させているので、誘導発熱機構及び/又は支持部材における経年変化の自重による撓みを抑制することができる。 According to the present invention configured as described above, since the support member is reciprocated within a predetermined angle range, it is possible to suppress the bending of the induction heating mechanism and / or the support member due to its own weight due to aging.
以下に本発明に係る誘導発熱ローラ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the induction heating roller device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<装置構成>
本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置100は、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線(糸)材等の連続材の連続熱処理工程等において用いられるものである。
<Device configuration>
The induction
具体的にこの誘導発熱ローラ装置100は、図1に示すように、回転自在に支持された中空円筒状のローラ本体2と、ローラ本体2の中空内に設けられる誘導発熱機構3と、当該誘導発熱機構3を支持して中空内において軸方向両端に亘って設けられた支持部材4とを備えている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the induction
ローラ本体2は、円筒状をなすシェル部21と、当該シェル部21の両端部に設けられた一対のジャーナル部22とを有している。このジャーナル部22は、シェル部21の端部開口を覆うフランジ部221と、当該フランジ部221に一体形成された中空の駆動軸222とを有している。また、駆動軸222は、転がり軸受等の軸受61を介して機台62に回転自在に支持されている。そして、ローラ本体2は、例えばモータ等により外部から与えられる駆動力によって回転されるように構成されている。
The roller
誘導発熱機構3は、ローラ本体2のシェル部21を誘導発熱させるものであり、円筒形状をなす円筒状鉄心31と、当該円筒状鉄心31の外側周面に巻装された誘導コイル32とから構成されている。そして、円筒状鉄心31の両端部それぞれから軸方向に沿って支持部材4が延びている。
The
支持部材4は、誘導発熱機構3を支持する軸状をなすものであり、ローラ本体2のぞれぞれの駆動軸222の内部に挿通されている。この支持部材4は、ローラ本体2の回転軸Cと同軸上に配置されている。そして、支持部材4は、転がり軸受等の軸受5により、駆動軸222に対して回転自在に支持されている。
The
これにより、誘導発熱機構3は、ローラ本体2の内部において宙づり状態で支持され、ローラ本体2の回転とは無関係に保持される。誘導コイル32には、リード線33が接続されており、このリード線33は、支持部材4の内部を通って外部に延出されている。そしてこのリード線33には、交流電圧を印加するための交流電源(不図示)が電力調整装置(不図示)を介して接続されている。
As a result, the
このような誘導発熱機構3により、誘導コイル32に交流電圧が印加されると交番磁束が発生し、その交番磁束はローラ本体2のシェル部21を通過する。この通過によりシェル部21に誘導電流が発生し、その誘導電流でシェル部21はジュール発熱する。
When an AC voltage is applied to the
そして、本実施形態の誘導発熱ローラ装置100は、図2に示すように、誘導発熱機構3及び支持部材4を所定の角度範囲でローラ本体2の回転軸Cの周りで往復回転させる往復回転機構7を備えている。
Then, as shown in FIG. 2, the induction
往復回転機構7は、ローラ本体2の外部に設けられており、支持部材4側に設けられた歯車711及び当該歯車711にかみ合うラック712からなるラックアンドピニオン71と、ラック712を往復直進移動させる往復駆動部72とを有している。
The
歯車711は、支持部材4においてローラ本体2の一方の駆動軸222よりも外部に延び出た部分に設けられている。なお、ローラ本体2の他方の駆動軸222には、ローラ本体2を回転するためのモータ(不図示)が接続されている。
The
ラック712は、ラック712の移動をガイドするガイド部材73により摺動自在に設けられている。このガイド部材73によって、ラック712は、歯車711にかみ合いながら移動する。
The
往復駆動部72は、ラック712をガイド部材73に沿って往復直進移動させるものであり、ローラ本体2の外部に設けられたモータ721と、当該モータ721とラック712との間に介在して回転運動を往復直進運動に変換するスライダクランク722と、モータ721とスライダクランク722との間に介在する1又は複数の歯車723(本実施形態では2つの歯車723a、723b)とを有する。
The
本実施形態のモータ721は、一方向回転のモータである。このモータ721は、図示しない制御機器によってその回転が制御される。モータ721の出力軸(シャフト)721sには、歯車723aが設けられている。この歯車723aには、歯車723bが噛み合っている。
The
スライダクランク722は、モータ721の回転により回転する歯車723bとともに回転するクランク部722aと、ラック712の一端部に接続されるスライダ722bと、クランク部722aとスライダ722bとを連結するリンク部材722cとを有している。なお、符号722dは、スライダ722bの移動方向を規定するガイドである。
The slider crank 722 includes a
なお、本実施形態では、ラック712の他端部には、ラック712がガイド部材73から外れないようにその移動範囲を規制する移動範囲規制機構74が設けられている。この移動範囲規制機構74は、ラック712の他端部に一端部が接続されるリンクアーム741と、当該リンクアーム741の他端部を静止側に固定するための固定部742とを有している。
In the present embodiment, the other end of the
この往復回転機構7において、モータ721が一方向に回転すると、スライダクランク722によってラック712が所定の範囲内で往復直進移動する。そうすると、ラック712に噛み合った歯車711が時計回りの回転及び反時計回りの回転を繰り返すことになり、当該歯車711が接続された支持部材4が所定の角度範囲で往復回転する。本実施形態では、往復回転機構7による支持部材4の往復回転の角度範囲が180度以上となるように設定されている。
In this
例えば、角度範囲が180度に設定された場合には、図3に示すように、時計回りから反時計回りに折り返す第1折り返し位置Xにおける誘導発熱機構3(支持部材4)の下端に位置する部位をAとすると、反時計回りから時計回りに折り返す第2折り返し位置Yにおいて、誘導発熱機構3(支持部材4)の部位Aは、誘導発熱機構3(支持部材4)の上端に位置することになる。このように第1折り返し位置X及び第2折り返し位置Yの間で、誘導発熱機構3(支持部材4)の部位Aが、下端と上端との間で回転移動する。 For example, when the angle range is set to 180 degrees, as shown in FIG. 3, it is located at the lower end of the induction heating mechanism 3 (support member 4) at the first folding position X that turns back from clockwise to counterclockwise. Assuming that the part is A, the part A of the induction heating mechanism 3 (support member 4) is located at the upper end of the induction heating mechanism 3 (support member 4) at the second folding position Y that turns back from counterclockwise to clockwise. become. In this way, the portion A of the induction heating mechanism 3 (support member 4) rotates and moves between the lower end and the upper end between the first folding position X and the second folding position Y.
さらに本実施形態の誘導発熱ローラ装置100は、往復駆動部72における負荷を検出する負荷検出部8と、負荷検出部8により得られた負荷が所定値以上の場合に軸受5の異常を判断する異常判断部9とをさらに備えている。
Further, the induction
具体的に負荷検出部8は、モータ721を流れる電流を往復駆動部72の負荷として検出するものであり、モータ721の電源回路に設けられている。モータ721を流れる電流は、軸受5の故障や劣化による回転抵抗増加に応じて大きくなるため、モータ721を流れる電流によって軸受5の故障や劣化の判断材料となる。
Specifically, the
また、異常判断部9は、負荷検出部8により得られたモータ電流が予め定められた所定値以上となった場合に、軸受5が異常であると判断する。そして、この異常判断部9により異常と判断された場合には、誘導発熱ローラ装置100又はその制御装置に設けられたディスプレイ等の表示部、スピーカ等の発音部又はLED等の発光部といった報知手段により異常であることが報知される。
Further, the
さらに往復回転機構7の制御機器(本実施形態ではモータ721の制御機器)は、支持部材4が連続的に往復回転するように、往復回転機構7(モータ721)を制御する。具体的に制御機器は、誘導発熱ローラ装置100の稼働中(具体的にはローラ本体2の回転中)において支持部材4を連続的に往復回転させることが考えられる。このとき、往復回転の周期は、ローラ本体2の回転周期よりも長い周期である。
このように連続的に往復回転させることによって、誘導発熱機構3及び支持部材4の自重が所定の角度範囲内において均等に加わるようにすることができる。
Further, the control device of the reciprocating rotation mechanism 7 (the control device of the
By continuously reciprocating in this way, the weights of the
また、往復回転機構7の制御機器(本実施形態ではモータ721の制御機器)は、支持部材4が間欠的に往復回転するように、往復回転機構7(モータ721)を制御しても良い。具体的に制御機器は、支持部材4が複数回の往復回転からなる一連の動作を間欠的に行うように制御することや、支持部材4が時計回りの回転と反時計回りの回転とを間欠的に行うように制御することが考えられる。また、間欠的に往復回転することには、予め定められた所定の時間間隔をおいて往復回転することや、所定のトリガ(例えばオペレータからの入力)があった場合往復回転することが考えられる。
Further, the control device of the reciprocating rotation mechanism 7 (the control device of the
<本実施形態の効果>
このように構成した誘導発熱ローラ装置100によれば、往復回転機構7により支持部材を所定の角度範囲で往復移動させているので、誘導発熱機構3及び/又は支持部材4の自重が特定の部位に加わることにより生じる経時的な撓み変形(例えば熱によるクリープ変形)を抑制することができる。したがって、誘導発熱機構3又は支持部材4がローラ本体2の内側周面に接触することを防止することができ、地絡事故の発生や誘導発熱機構3及びローラ本体2の共回りによる誘導コイル32のリード線33の断線を防ぐことができる。また、支持部材4を所定の角度範囲で往復回転させているので、誘導発熱機構3から外部に延出するリード線33に加わる捩れ量を所定範囲に収めることができ、リード線33の破損や破断を防止することができる。
<Effect of this embodiment>
According to the induction
<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態の往復駆動部は、ラックを往復移動させる構成としてモータ及びスライドクランクを用いたものであったが、その他、モータ及びボールねじを用いてラックを往復移動させるものであっても良いし、エアシリンダを用いてラックを往復移動させるものであっても良い。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, the reciprocating drive unit of the above embodiment uses a motor and a slide crank as a configuration for reciprocating the rack, but other reciprocating drive units may also use a motor and a ball screw to reciprocate the rack. Alternatively, the rack may be reciprocated using an air cylinder.
また、往復回転機構はラックアンドピニオンを用いた構成の他に、図4に示すように、正逆回転可能なモータ75を用いて支持部材4を往復回転させる構成としても良い。この場合、モータ75の出力軸75s及び支持部材4の間に歯車を用いた回転伝達機構76を設ける構成とすることが考えられる。なお、モータ75の出力軸75sを支持部材4に接続する構成しても良い。
Further, in addition to the configuration using the rack and pinion, the reciprocating rotation mechanism may be configured to reciprocate the
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
100・・・誘導発熱ローラ装置
2 ・・・ローラ本体
3 ・・・誘導発熱機構
4 ・・・支持部材
5 ・・・軸受
7 ・・・往復回転機構
71 ・・・ラックアンドピニオン
711・・・歯車
712・・・ラック
72 ・・・往復駆動部
721・・・モータ
722・・・スライダクランク
8 ・・・負荷検出部
9 ・・・異常判断部
100 ・ ・ ・ Induction heat
Claims (9)
少なくとも誘導コイルを有する誘導発熱機構を支持し、前記中空内において軸方向両端に亘って設けられた支持部材と、
前記ローラ本体とは別に前記支持部材を所定の角度範囲で往復回転させて、前記支持部材の自重による撓み変形を抑制する往復回転機構とを備える誘導発熱ローラ装置。 A hollow roller body that is rotatably supported and
A support member that supports an induction heating mechanism having at least an induction coil and is provided across both ends in the axial direction in the hollow.
An induction heating roller device including a reciprocating rotation mechanism that reciprocates the support member within a predetermined angle range separately from the roller body to suppress bending deformation due to the weight of the support member.
前記往復駆動部における負荷を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部により得られた負荷が所定値以上の場合に前記軸受の異常を判断する異常判断部とをさらに備える、請求項2又は3記載の誘導発熱ローラ装置。 The support member is supported by a bearing with respect to the roller body.
A load detection unit that detects the load in the reciprocating drive unit and
The induction heating roller device according to claim 2 or 3, further comprising an abnormality determination unit for determining an abnormality of the bearing when the load obtained by the load detection unit is equal to or greater than a predetermined value.
前記異常判断部は、前記負荷検出部が検出した電流が所定値以上の場合に前記軸受の異常を判断するものである、請求項4記載の誘導発熱ローラ装置。 When the reciprocating drive unit has a motor, the load detection unit detects the current flowing through the motor.
The induction heating roller device according to claim 4, wherein the abnormality determination unit determines an abnormality of the bearing when the current detected by the load detection unit is equal to or higher than a predetermined value.
少なくとも誘導コイルを有する誘導発熱機構を支持し、前記中空内において軸方向両端に亘って設けられた支持部材と、 A support member that supports an induction heating mechanism having at least an induction coil and is provided across both ends in the axial direction in the hollow.
前記支持部材を所定の角度範囲で往復回転させる往復回転機構とを備え、 A reciprocating rotation mechanism for reciprocating the support member within a predetermined angle range is provided.
前記往復回転機構は、前記支持部材側に設けられた歯車及び当該歯車にかみ合うラックからなるラックアンドピニオンと、前記ラックを往復移動させる往復駆動部とを有する、誘導発熱ローラ装置。 The reciprocating rotation mechanism is an induction heating roller device having a rack and pinion including a gear provided on the support member side and a rack that meshes with the gear, and a reciprocating drive unit that reciprocates the rack.
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