JPH07218130A - ヒートローラ及びその製造方法 - Google Patents

ヒートローラ及びその製造方法

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JPH07218130A
JPH07218130A JP6007006A JP700694A JPH07218130A JP H07218130 A JPH07218130 A JP H07218130A JP 6007006 A JP6007006 A JP 6007006A JP 700694 A JP700694 A JP 700694A JP H07218130 A JPH07218130 A JP H07218130A
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JP
Japan
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roller
roller body
thin film
film layer
heat
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Pending
Application number
JP6007006A
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English (en)
Inventor
Isao Nagao
勲 長尾
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Murata Machinery Ltd
Original Assignee
Murata Machinery Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07218130A publication Critical patent/JPH07218130A/ja
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J13/00Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
    • D02J13/005Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass by contact with at least one rotating roll

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温加熱の効率向上及び軽量化を図る。 【構成】 高周波電流をコイルに流してその誘導加熱で
昇温するヒートローラである。良好な熱伝導性を有した
非磁性体で成るローラ本体2と、磁性体で成りコイルに
臨むローラ本体2の内壁に一体的に形成された薄膜層3
とを備える。この薄膜層3は、層厚0.3 〜2.0mm として
よい。この薄膜層3を製造するに際しては、例えばアル
ミにてローラ本体2を成形した後、ローラ本体2の内壁
に鉄を溶射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、糸条の延伸工程や染色
布の乾燥工程等で使用されるヒートローラに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ヒートローラは、例えば合成繊維製造プ
ロセスにおける延伸工程に採用されており、そのローラ
表面に巻回された糸条を短時間で高温熱処理(80〜250
℃)し、複数のローラ間の周速比に応じて延伸させるよ
うになっている。従来のヒートローラは、固定されたヒ
ータとそのヒータを覆い回転する筒状のローラ本体とで
成り、ヒータの放射熱でローラ表面を昇温させるように
なっていた。ただしこの構造では、ヒータとローラ本体
との間に間隔があるため熱の伝播性が悪く、熱効率や温
度制御の応答性がよくなかった。このため近来にあって
は、電磁誘導作用の原理を利用して、ローラ本体を鉄等
の磁性体(誘導加熱体)で成形し、その内部に固定コイ
ルを設けて交番電流を流すことで、ローラ本体に二次電
流を発生させてローラ自体を発熱させ、熱の伝播性の問
題を解消していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記誘導加熱
式のヒートローラにあっては、固定コイルの電源として
低周波である商用周波数(50〜60Hz)の電流を使用し
ていた。この低周波による電磁誘導は、対象の被加熱物
に二次電流を充分生成させるために比較的肉厚(6mm 以
上)の磁性体を必要とする。従って熱伝導の悪い部位を
高温にするという効率の悪い加熱となり、均熱性に問題
があった。また回転部分の重量が大となって振動が発生
し易くなり、高速回転制御が困難になるという問題があ
った。
【0004】そこで本発明は、上記事情に鑑み、高温加
熱の均熱性向上及び軽量化が図れるヒートローラ及びそ
の製造方法を提供すべく創案されたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波電流を
コイルに流してその誘導加熱で昇温するヒートローラで
あって、良好な熱伝導性を有した非磁性体で成るローラ
本体と、磁性体で成り上記コイルに臨むローラ本体の内
壁に一体的に形成された薄膜層とを備えたものである。
上記薄膜層は、層厚0.3 〜2.0mm としてよい。
【0006】また本発明は、上記構成のヒートローラを
製造するための方法であって、非磁性体で且つ熱伝導性
の良い素材にてローラ本体を成形した後、該ローラ本体
の内壁に磁性体の素材を溶射して薄膜層を成形するもの
である。
【0007】
【作用】高周波電流の電磁誘導による二次電流は、対象
となる磁性体の極く表面に生じる。従って、上記構成に
おいてコイルに高周波電流が与えられると、薄膜層に二
次電流が生成されて加熱され、その熱はローラ本体の表
面に速やかに伝播されて、所定の加熱温度まで昇温す
る。
【0008】また上記方法によって、ローラ本体との密
着度が高く、強固で均一な薄膜層が得られる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
【0010】図1及び図2は、本発明に係わるヒートロ
ーラの一実施例を示したものである。このヒートローラ
は、モータ1により高速回転する略円筒状のローラ本体
2と、ローラ本体2に形成された薄膜層3とにより構成
され、ローラ本体2の内部には、高周波誘導加熱を行う
ための固定コイル4が設けられている。
【0011】ローラ本体2は、非磁性体であり且つ良好
な熱伝導性を有するアルミ(アルミ合金)製で成り、糸
条等が巻き掛けられる外筒部5と、外筒部5の一方の軸
端に形成された円環板状の端面部6と、端面部6の軸心
位置から内方に所定の長さだけ延出された中空軸部7と
で構成されている。外筒部5の他方の軸端8は段状に拡
径されている。中空軸部7は、先端側の軸孔9がテーパ
ー状に形成され、その基端側には小段部10が形成され
ている。モータ1の回転出力軸11には中空軸部の軸孔
9に嵌入される円錐台部12が設けられ、その先端には
ねじロッド13が取り付けられている。そしてねじロッ
ド13に遊嵌させた円環状の当接部材14を、ナット1
5により中空軸部7の小段部10に締め付けることで、
ローラ本体2をモータ1と同軸上に連結させるようにな
っている。
【0012】モータ1のハウジング16は軸受17,1
8を介して回転出力軸11を保持していると共に、その
端面に、外筒部5の軸端8を囲む鍔部材19と、外筒部
5と中空軸部7との間に伸びた円筒状のコア20とが取
り付けられている。固定コイル4は、このコア20の外
周に適宜なピッチにて巻回された撚線21にて形成され
ている。固定コイル4とコア20との間には軸心側へ磁
界が形成されるのを妨げるためのフェライト板22が設
けられている。
【0013】そして薄膜層3は、固定コイル4が巻回さ
れている範囲に亘って、外筒部5の内壁に一体的に形成
されている。薄膜層3は磁性体である鉄を成分とし、層
厚tが0.5mm 前後に成形されている。この層厚tは、固
定コイル4に高周波電流が印加されたときに二次電流が
発生し得る範囲で設定すべきものであり、しかも過度に
肉厚とならないようにt=0.3 〜2.0mm 、望ましくはt
=0.5 〜1.0mm の範囲とするのが適当である。
【0014】またこのヒートローラには、固定コイル4
による誘導加熱を調節するための温度制御機構が備えら
れている。すなわち図3に示すように、回転側Aにはロ
ーラ本体2の温度を検出するための温度センサー23
と、温度センサー23の検出値を計測する温度計測回路
24と、温度計測回路24の電源となる安定化ローカル
電源25と、温度計測回路24の計測データをパルス変
調して固定側Bに伝達するための光送受信器26とが設
けられ、固定側Bには回転側Aからの温度計測データを
受ける光送受信器27と、その温度計測データ及び温度
設定値が入力される温度調節回路28と、温度調節回路
28からの信号29により商用電源30の周波数を制御
するインバータ回路31とが設けられている。従って、
温度調節回路28が温度計測データと温度設定値との差
に応じたインバータ電圧制御信号29を出力すると、イ
ンバータ回路31の電圧が制御され、50〜60Hzの交番
電流が30kHz以上の高周波電流に適宜変換されて、固
定コイル4に印加されることになる。
【0015】なお回転側Aの温度制御機構としては、図
2に示したように、温度センサー23をローラ本体2の
外筒部5に埋設させ、温度計測回路24を含む回路モジ
ュール32を端面部6に取り付け、光送受信器26を回
転出力軸11と反対側のモータ端部(図示せず)に設け
て、これらをリード線(図示せず)にて結線するように
すればよい。
【0016】次に本実施例の作用を説明する。
【0017】稼動開始時にはローラ本体2は常温になっ
ており、温度調節回路28がインバータ回路31に最大
出力を要求する。インバータ回路31はこの信号29に
より固定コイル4に高周波(例えは30kHz)の電流を
与える。この高周波電流による電磁誘導で、薄膜層3に
二次電流が生成されて発熱し、その熱は直ちにローラ本
体5に伝播されて表面温度が上昇する。この昇温の度合
は、図4の実験データに示すように制御周波数の大小に
より異なるが、極めて速やかに所定の温度に到達する。
図中では150 ℃までしか昇温過程を示していないが、例
えば延伸工程においては200 〜250 ℃まで加熱を行う。
昇温した後は、温度調節回路28が温度計測データに基
づいてインバータ回路31の電圧を制御し、誘導加熱を
設定値に制御する。
【0018】このように、高周波の電磁誘導による二次
電流は被加熱物の極めて浅い表面に生じることに着目し
て、アルミ製のローラ本体2の内壁に鉄製の薄膜層3を
設け、固定コイル4に高周波電流を流すことにより薄膜
層3を誘導加熱するようにしたので、効率よく所定の温
度まで昇温させることができ、変電・送電設備及び配線
容量を小さくすることができる。また回転する部位が軽
量なアルミでほとんど成形されていることから、低速回
転から高速回転まで広い範囲で振動の発生がなくなり、
より高速の回転制御の実現に貢献できる。そして薄膜層
3に生じた熱は、アルミの熱伝導特性に従って直ちにロ
ーラ表面まで伝播されるので、熱制御の応答性の向上が
達成される。
【0019】次に本発明に係わるヒートローラの製造方
法の一実施例を説明する。
【0020】まずローラ本体2を、純アルミ或いはアル
ミ合金を素材として、精密鋳造等により所定の形状にな
るように一体成形する。この一体成形では、先に外筒部
5のみを鋳造して、別体で成形した端面部6及び中空軸
部7をこれに接合することも考えられる。次に図5に示
すように、金属溶射を行うガス溶射機のトーチ32を外
筒部5の内方に挿入して、そのノズル33を内壁34に
対向させ、鉄の溶融噴霧35を吹き付ける。ローラ本体
2とトーチ32とは相対的に周方向及び軸方向に適宜移
動させる。例えばトーチ32を固定しておいて、ローラ
本体2を自転させつつ軸方向に移動させる。この移動速
度及び溶射量は、薄膜層3が所定の層厚tになるように
調節する。
【0021】図6に示すように、ノズル33は、中央に
金属(鉄)ワイヤ36を導く軸孔37を有し、その外側
にアセチレン等の可撚性ガス及び酸素を供給するための
ガス通路38が形成され、さらにその外側に圧縮空気を
通すための空気通路39が形成されている。そしてワイ
ヤ送り機構(搬線歯車)40によりワイヤ36を送り出
しつつ、ガスを熱源としてこれを溶融させると共に、圧
縮空気によりその溶融鉄を噴霧状に吹き飛ばすものであ
る。これで鉄の小粒子が順次外筒部5の内壁34に堆積
して、所定の厚さの薄膜層3が形成される。
【0022】このように溶射を行うことで、鉄の溶融粒
子はアルミ製のローラ本体2の内壁34の表面に密着
し、剥離のない強固な薄膜層3が形成され、均一でバラ
ンスのよいヒートローラを得ることができる。すなわち
高速回転性能が良好になる。また溶射被膜が鉄粒子の多
層構造となっていることで、高温時におけるアルミと鉄
との熱膨張差を適宜吸収でき、耐久性の向上が達成され
る。なおノズル33への鉄の供給は粉末で行うものでも
よく、また熱源が電気(火花)の溶射機を用いてもよ
い。さらに公知のプラズマ溶射法にて溶射するようにし
てもよい。
【0023】なお薄膜層3を成形する他の方法として
は、上記実施例のような溶射の他に、鋳込み、圧入等が
考えられる。鋳込みの場合は、鉄製の薄い円筒をローラ
本体の鋳型に組み込んでおき、アルミの高温な溶湯を流
し込むことになるが、この鋳造の過程で熱膨張率の差に
起因する歪み等を小さく抑えることが必要である。
【0024】そして以上の実施例では、ローラ本体をア
ルミで成形するものとしたが、他の良好な熱伝導性を有
した非磁性体の金属、例えば銅を使用することも考えら
れる。
【0025】図7は本発明のヒートローラの具体的な適
用例を示したもので、合成繊維の紡糸システムにおい
て、紡糸機(図示せず)と高速巻取機(テイクアップワ
インダー)41との間に設けられる延伸機構に使用した
場合を示している。この延伸機構は、互いに近接して上
下に並設された第一加熱ローラ42及び第一セパレータ
ローラ43から成る第一ローラ対44と、同様に並設さ
れた第二加熱ローラ45及び第二セパレータローラ46
から成る第二ローラ対47とで構成されており、加熱ロ
ーラ42,45に本発明のヒートローラが使用される。
第一ローラ対44は第二ローラ対47よりも下位に配置
され、上下左右に重ならないように互いに軸が適宜ずら
されている。各加熱ローラ42,45はセパレータロー
ラ43,46よりも径が大きく、セパレータローラ4
3,46と略等しい所定の巻き幅(軸方向長さ)M1
2 を有している。セパレータローラ43,46の軸は
加熱ローラ42,45に対して水平方向に若干傾斜して
いる。
【0026】紡糸機から紡出されて垂下される所定幅W
の糸群Yは、まず第一加熱ローラ42及び第一セパレー
タローラ43の一端から所定のピッチL1 で数回巻き回
された後、第一加熱ローラ42の他端から出て上方に折
り返され、同様にして所定のピッチL2 で第二加熱ロー
ラ45及び第二セパレータローラ46に巻き回される。
そして第二加熱ローラ45の他端から出た糸群Yは、案
内具(図示せず)により幅を広げられて巻取機41に導
入され、糸毎にパッケージに巻き取られる。ここで、加
熱ローラ42,45は誘導加熱により所定温度に制御さ
れており、糸群が上方に折り返される過程で、その周速
比に応じて糸群が延伸される。例えば第一加熱ローラ4
2と第二加熱ローラ45との周速比が1 :1.5 であるな
らば、これら加熱ローラ42,45間で紡出糸が1.5 倍
に延伸される。またセパレータローラ43,46にも本
発明のヒートローラを使用するようにしてもよい。
【0027】なお本発明のヒートローラは、上記適用例
の延伸工程に限らず、染色布の乾燥工程などにも広く適
用できるものである。
【0028】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0029】(1) 請求項1記載の構成によれば、効率よ
く誘導加熱を行うことができ、省エネルギー及び設備の
簡素化が達成される。
【0030】(2) 請求項2記載の構成によれば、確実に
誘導加熱が為され、且つ軽量化が達成される。
【0031】(3) 請求項3記載の方法によれば、ローラ
本体との密着度が高く、強固で均一な薄膜層が得られ、
歪みがなく耐久性の高いヒートローラとすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるヒートローラの一実施例を示し
た要部斜視図である。
【図2】図1の全体構成を示した断面図である。
【図3】図2の温度制御機構を示したブロック図であ
る。
【図4】図2の作用を説明するための昇温経過図であ
る。
【図5】本発明に係わるヒートローラの製造方法の一実
施例を説明するための断面図である。
【図6】図5のノズルを示した断面図である。
【図7】本発明のヒートローラの具体的な適用例を示し
た図であり、(a)は延伸機構の側面図、(b)はその
正面図である。
【符号の説明】
2 ローラ本体 3 薄膜層 4 コイル(固定コイル) 34 内壁 t 層厚

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波電流をコイルに流してその誘導加
    熱で昇温するヒートローラであって、良好な熱伝導性を
    有した非磁性体で成るローラ本体と、磁性体で成り上記
    コイルに臨むローラ本体の内壁に一体的に形成された薄
    膜層とを備えたことを特徴とするヒートローラ。
  2. 【請求項2】 上記薄膜層が、層厚0.3 〜2.0mm である
    請求項1記載のヒートローラ。
  3. 【請求項3】 非磁性体で且つ熱伝導性の良い素材にて
    ローラ本体を成形した後、該ローラ本体の内壁に磁性体
    の素材を溶射して薄膜層を成形することを特徴とするヒ
    ートローラの製造方法。
JP6007006A 1994-01-26 1994-01-26 ヒートローラ及びその製造方法 Pending JPH07218130A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016062681A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 トクデン株式会社 誘導発熱ローラ装置
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