JPH0823094B2

JPH0823094B2 - 加熱ローラ装置

Info

Publication number: JPH0823094B2
Application number: JP17981288A
Authority: JP
Inventors: 隆美杉岡; 茂直樹; 洋酒井
Original assignee: 帝人製機株式会社
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH0233344A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、糸条あるいはフィルム等を加熱、延伸する
加熱ローラ装置に関し、詳しくはその回転軸および軸受
の冷却手段を工夫した加熱ローラ装置に関する。

（従来の技術）従来、この種の加熱ローラ装置としては、例えば実開
昭55−151881号公報に記載されたものがある。

このものにおいては、回転軸に止着された回転部材に
よって回転軸を軸支する軸受部に油溜め内の油を飛散さ
せて給油を促すとともに、油溜め内に配設した冷却水管
に冷却水を通して油を冷却することにより加熱ヒータか
らの熱が伝わる軸受部を冷却している。

また、この他に回転軸に止着されたファンあるいは冷
却水や冷却風を送って軸受部を冷却する別設の冷却手段
等によって冷却するものも知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、回転軸の回転を利用して軸受部を冷却
する従来の加熱ローラ装置にあっては、加熱ローラが回
転している時には軸受部が冷却されるが、加熱ローラが
停止した直後等に加熱ローラやヒータからの熱によって
回転軸および軸受が加熱され、この熱のために軸受を潤
滑する潤滑剤が劣化したり炭化したりしていた。すなわ
ち、軸受の耐久性が著しく低下し、加熱ローラ装置の正
常な運転が不可能になるという問題があった。

また、別設の冷却手段を用いる従来の加熱ローラ装置
にあっては、加熱ローラの回転、停止状態に拘らず装置
の使用中に常時冷却風や冷却水を送って軸受部を冷却す
るために、不要なエネルギーを浪費してランニングコス
トが高くなるばかりか、例えば加熱ローラ装置の設定温
度が低くて冷却が必要でない場合も冷却手段が作動し、
極めて不経済なものであった。

（発明の目的）そこで本発明は、冷却手段を、回転時あるいは軸受の
温度が所定温度以上の時にのみ作動させることにより軸
受部分の加熱状態に応じて冷却手段を作動、停止させ、
軸受の耐久性を向上させるとともにエネルギーの浪費を
防止することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記の目的を達成するために、軸受によっ
て軸支された回転軸と、軸受の近傍で回転軸に固定され
た加熱ローラと、加熱ローラの内側に収装された加熱手
段と、回転軸および軸受を冷却する冷却手段と、を備え
た加熱ローラ装置において、前記回転軸および軸受のう
ち少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段を設
け、回転軸および軸受を冷却する冷却手段と、温度検出
手段の検出温度が所定温度以上のときにのみ作動するよ
うにしたことを特徴とするものである。

（作用）本発明では、温度検出手段によって回転軸あるいは軸
受の温度が検出され、該検出温度が所定温度以上のとき
にのみ冷却手段によって回転軸および軸受が冷却され
る。したがって、回転軸および軸受の加熱状態に応じて
冷却手段が適宜に作動、停止され、軸受の耐久性が向上
するとともにエネルギーの浪費が防止される。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第１図において、１は有底円
筒状の加熱ローラであり、加熱ローラ１内には加熱手段
としての電磁誘導加熱用コイル２がコア３に巻回されて
収納されている。加熱ローラ１は前後一対の軸受４、５
により駆動源であるモータ６のハウジング７に軸支され
た回転軸８に軸受４近傍の前端で固定され、モータ６に
よって駆動される。モータ６は、ハウジング７内に装着
された固定子９と回転軸８に固定子９と対向するよう装
着された回転子11とを有しており、後述するコントロー
ラからの出力信号に応じて作動するようになっている。
軸受４は、ハウジング７に装着されて軸受４に隣接した
潤滑用のノズル12を通して供給されるオイルミストによ
り潤滑され、同様に軸受５は、ハウジング７に装着され
て軸受５に隣接する潤滑用のノズル13を通して供給され
るオイルミストにより潤滑されるようになっている。

また、ハウジング７には軸受４近傍の回転軸８および
軸受４（以下、軸受部という）を冷却するための冷却風
を導入する給気通路14が形成されており、給気通路14は
ハウジング７の後端側から前端側に亘って延在してい
る。給気通路14の前端部を形成する外周壁はコア３と軸
受４の間に位置する隔離壁15となっており、隔離壁15は
軸受部をコア３内に輻射される加熱用コイル２の輻射熱
から遮断する。16は排気通路であり、排気通路16はコア
３および隔離壁15の間に画成された環状の通路16aと、
この通路16aに開口するようコア３をハウジング７に固
定するフランジ17に形成された通路16bとからなる。コ
ア３内に位置する排気通路16の開口端は給気通路14の下
流端に連通し、回転軸８に固定されて給気通路14の下流
端に配設された冷却ファン18によってコア３内の前方側
と略区画されている。冷却フィン18は外周部でコア３に
近接するフランジ部18aおよびねじ状のフィン部18bを有
し、回転軸８の回転時に回転軸８に伝導された熱を放熱
しながら排気通路16を通した排気を促進するとともに給
気通路14からの冷却風が加熱用コイル２側に通じないよ
うにすることができる。なお、この冷却風は、回転時８
の後端側に固定された冷却ファン19により回転軸８の回
転時にハウジング７に取り付けられたカバー20とハウジ
ング７の間の通路21を通して給気通路14に供給される。
具体的には、通路21はハウジング７に放射方向に形成さ
れた複数の放熱フィン（図示せず）によって回転軸８の
軸方向に延在する複数の通路（詳細図示せず）として形
成されており、この通路のうち数本を通して給気通路14
に冷却風が供給されるとともに残数本を通る冷却風がモ
ータ６を冷却しながら外部へ排出されるようにしてい
る。すなわち、給気通路14、排気通路16、冷却フィン1
8、冷却ファン19および通路21等は主にモータ６を冷却
するモータ冷却手段22を構成している。このモータ冷却
手段22は必要に応じて設ければ良い。また、冷却ファン
19は回転軸８に止着せず別の駆動手段で駆動しても良
い。

一方、軸受４の近傍には温度検出手段であるセンサ23
が設けられており、センサ23は例えばPR（構成材料：白
金ロジウム−白金）、CA（クロメル−アルメル）、CRC
（クロメル−コンスタンタン）等の熱電対あるいは白金
測温抵抗体からなる測温素子を有する。第２図に示すよ
うに、センサ23は例えばハウジング７にねじ結合したス
リット付のテーパねじ24により緊締保持されて軸受４の
外輪部に当接あるいは近傍し、軸受部の温度変化に対応
する熱起電力を発生することによりこの熱起電力を検出
情報としてコントローラ25に与えるようになっている。
コントローラ25はCPU26、RAM27、ROM28およびインター
フェイス29等から構成されており、ROM28にはCPU26を制
御するプログラムが記憶されている。CPU26はROM28に記
憶されたプログラムに従ってインターフェイス29より必
要な外部情報入力を取り込んだりRAM27との間でデータ
を授受したりしながら演算処理を行い、必要に応じて処
理データをインターフェイス29に出力する。また、イン
ターフェイス29は、上述したセンサ23と、加熱用コイル
２およびモータ６を起動させるヒータ起動信号およびモ
ータ起動信号を出力あるいは出力停止する外部入力手段
31と、回転軸８の後端に固定された歯車32の歯が接近お
よび離隔することによって回転軸８の回転速度に応じた
パルスをサンプリングする回転数センサとしてのピック
アップ33と、加熱ローラ１の温度を検出するセンサ34
と、軸受部の限界温度T₁、軸受部の冷却基準温度T₂およ
び加熱ローラ１の設定温度を設定する設定器35等からの
各種入力情報を入力することができ、設定器35で設定さ
れた各温度および加熱ローラ１の回転数を表示する表示
器36と、加熱用コイル２の通電を制御する整流回路37
と、モータ６の固定子９に通電するインバータ38と、給
気通路14の上流端に設けられた冷却ファン39と、図示し
ないアラーム等に必要な出力信号を出力することができ
る。そして、コントローラ25によりモータ６が駆動され
て加熱用コイル２による加熱ローラ１の加熱が促される
とき、センサ23からの検出情報である検出温度Ｔを入力
するコントローラ25は、軸受部の温度が冷却基準温度T₂
より高い場合に冷却ファン39を駆動させるとともに該温
度が冷却基準温度T₂より低い場合に冷却ファン39を停止
させ、さらに、軸受部の温度である検出温度Ｔが限界温
度T₁より高くなったとき、加熱用コイル２の通電をカッ
トするとともにモータ６を停止させるようになってい
る。すなわち、冷却ファン39はセンサ23の検出温度Ｔが
所定温度以上のときのみに給気通路14を介して軸受４お
よび回転軸８を冷却する冷却手段となっている。

次に、作用を説明する。

第３図はコントローラ25によって実行されるプログラ
ムを示すフローチャートであり、このプログラムは所定
時間毎に繰り返し実行される。

まず、P₁でプログラムがスタートされ、P₂で軸受部の
限界温度T₁、冷却基準温度T₂、加熱ローラ１の設定温度
および加熱ローラ１の回転数等のデータが入力される。
次いで、P₃で軸受部の温度であるセンサ23の検出温度Ｔ
がサンプリングされ、P₄で検出温度Ｔと限界温度T₁が比
較される。このとき、何らかの異常により検出温度Ｔが
限界温度T₁よ大きければ、P₅で加熱用コイル２およびモ
ータ６の通電がカットされ、加熱ローラ１の加熱および
回転が停止される。P₄において検出温度Ｔが限界温度T₁
以下であると、P₆で検出温度Ｔと冷却基準温度T₂が比較
される。このとき、検出温度Ｔが冷却基準温度T₂より大
きければP₇で冷却ファン39が駆動され、一方、検出温度
Ｔが冷却基準温度T₂以下であればP₈で冷却ファン39が停
止される。

次いで、P₉で外部入力手段31からのモータ起動信号入
力があるか否かが判別され、モータ起動信号が入力され
ていなければモータ６が停止され、モータ起動信号が入
力されていればモータ６が駆動される。このとき、加熱
ローラ１が回転するとともにモータ冷却手段22が作動し
て、軸受４およびモータ６の冷却が促される。次いで、
P₁₀でピックアップ33からの回転速度情報に基づき、イ
ンバータ38を介してモータ６の回転数が公知のPI制御さ
れ、加熱ローラ１が設定された回転数で回転する。次い
で、P₁₁で外部入力手段31からのヒータ起動信号がある
か否かが判別され、ヒータ起動信号が入力されていなけ
れば加熱用コイル２の通電がカットされる。P₁₁でヒー
タ起動信号が入力されていれば加熱用コイル２の通電が
促され、P₁₂でセンサ34からの温度情報に基づき整流回
路37によって加熱用コイル２の通電が制御され、加熱ロ
ーラ１の温度が制御される。次いでP₂へ戻り、上述の制
御が繰り返し実行されるが、P₂で入力データの変更があ
れば、変更されたデータに基づいて同様な制御が行われ
る。

いま、軸受部が加熱され、検出温度Ｔが限界温度T₁よ
り小さく冷却基準温度T₂より大きくなったとすると、冷
却ファン39が駆動されて冷却手段が作動され、検出温度
Ｔが冷却基準温度T₂以下になるまで軸受部が比較的急冷
却される。そして、検出温度Ｔが冷却基準温度T₂以下に
なると、冷却ファン39が停止され、冷却のための電力エ
ネルギーが節約される。何らかの異常によりこのような
急冷却によっても軸受部の温度が低下せず、検出温度Ｔ
が限界温度T₁より大きくなると、加熱ローラ１の加熱お
よび回転が停止されるとともにアラームが作動されて警
報音が発生し、一方、検出温度Ｔが冷却基準温度T₂以下
になるまで冷却ファン39による軸受部の冷却が促され
る。

このように、本実施例においては、センサ23の検出温
度Ｔが所定温度以上のとき、冷却ファン39が駆動されて
冷却手段による軸受部の冷却能が高められ、検出温度Ｔ
が所定温度に達していないとき、冷却ファン39が停止さ
れて冷却のための電力エネルギーが節約される。すなわ
ち、軸受部の加熱状態に応じて冷却ファン39が作動、停
止し、軸受潤滑用の潤滑剤が熱劣化あるいは炭化したり
軸受が焼損したりするのが抑制されるとともに、冷却の
ためのエネルギーが節約される。この結果、軸受の耐久
性が向上するとともにエネルギーの浪費が防止される。

なお、本実施例においては、温度検出手段であるセン
サ23をスリット付のテーパねじ24によってハウジング７
に取り付ける構成としたが、第４図に示すように、セン
サ23をろう付等によってブラケット41に固定し、このブ
ラケット41をボルト42によりハウジング７に締結固定す
るようにしてもよく、センサ23が軸受４に当接しない位
置でハウジング７に埋設されてもよい。この他に、回転
軸８にセンサ取付用の孔を穿設してこの孔に例えば測温
抵抗体からなるセンサを取り付けるさともでき、この場
合には、測温抵抗体の抵抗値の変化を適当な変換回路を
用いて電圧に変換し、直流電圧信号として検出すること
が考えられる。

また、本実施例においては、軸及び軸受の冷却手段に
冷却ファン39を用いたが、この他の冷風源と冷却ファン
19からの冷却風の逆流を防止するよう給気通路14を開閉
する弁を使用し、検出温度Ｔが所定温度以上のとき、こ
の弁を開いて冷風源から給気通路14に冷却風を送るよう
にしてもよい。

さらに、本実施例においては、モータ６の起動時のみ
加熱用コイル２に通電するようにしているが、モータ６
が起動されない状態で加熱用コイル２に通電してもよい
ことはいうまでもない。

また、前述のごとく冷却ファン19は必要に応じて設け
れば良く、その駆動手段は回転軸８以外の別の駆動手段
によっても良い。

さらに冷却ファン39についても冷却ファンを別の冷却
媒体を供給する手段を設け、コントローラ25からの指示
により弁を開閉する様にしても良い。

（効果）本発明によれば、冷却手段によって回転軸および軸受
を冷却するとともに、温度検出手段によって回転軸ある
いは軸受の温度を検出し、該検出温度が所定温度以上の
ときにのみ第８冷却手段によって回転軸および軸受を冷
却するようにしているので、回転軸および軸受の加熱状
態に応じて冷却手段を適宜に作動、停止させ、潤滑油の
勢劣化を抑制して軸受の耐久性を向上させることができ
るとともに冷却のためのエネルギーの浪費を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明に係る加熱ローラ装置の一実施例を
示す図であり、第１図はその全体構成図、第２図はその
温度検出手段の構成を示す断面図、第３図はその加熱ロ
ーラ装置の制御プログラムを示すフローチャートであ
る。第４図は温度検出手段の他の態様を示す断面図であ
る。１……加熱ローラ、２……加熱用コイル（加熱手段）、４、５……軸受、８……回転軸、 22……モータ冷却手段、 23……センサ（温度検出手段）、 39……冷却ファン（冷却手段）、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受によって軸支された回転軸と、軸受の
近傍で回転軸に固定された加熱ローラと、加熱ローラの
内側に収装された加熱手段と、回転軸および軸受を冷却
する冷却手段と、を備えた加熱ローラ装置において、前
記回転軸および軸受のうち少なくとも一方の温度を検出
する温度検出手段を設け、回転軸および軸受を冷却する
冷却手段を、温風検出手段の検出温度が所定温度以上の
ときにのみ作動させるようにしたことを特徴とする加熱
ローラ装置。