KR101491675B1 - 롤 장치 - Google Patents

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히카루 사토
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오일레스고교 가부시키가이샤
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Abstract

롤 장치(1)는, 중공의 롤체(2)와, 롤체(2)의 중공부에 간극(3)을 두고 삽입 통과되어 있는 축체(4)와, 래디얼 방향에 관하여 롤체(2)를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체(2)와 축체(4) 사이에 개재되어 있는 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)과, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 자력에 의해 지지하는 자성 베어링 수단(9) 및 (10)을 구비하고 있다.

Description

롤 장치{Roll device}
본 발명은 플라스틱의 시트나 필름 등의 코팅, 필름 형태로 한 전자 디바이스 제조(롤투롤 방식)나 그 시트, 필름 등의 반송에 이용되는 롤 장치에 관한 것이다.
예를 들면 특허문헌 1 및 2에서는, 래디얼 방향 및 스러스트 방향에 관하여 정압(靜壓) 기체 베어링을 이용한 롤 장치가 제안되었다.
특허문헌 1：일본공개특허 평11-190338호 공보 특허문헌 2：일본공개특허 2010-25208호 공보
이러한 롤 장치에서는, 래디얼 방향 및 스러스트 방향 양쪽에 관하여 정압 기체 베어링을 이용하기 위해 정압 기체 베어링에 의한 베어링 간극(한쪽 간극 10~15㎛)를 관리해야 하며, 아울러 고정밀도의 베어링 간극 관리가 요구되므로 정압 기체 베어링도 고가의 것이 필요하여 장치의 저렴화를 꾀하기 어렵다. 또한 이러한 롤 장치에서는 래디얼 방향 및 스러스트 방향 양쪽의 베어링에 에어를 소비하기 때문에 장치의 가동 비용도 줄이기 어렵다.
상기 점들을 감안하여 본 출원인은 일본특허출원 2010-43375호에서, 중공의 롤체와, 롤체의 중공부에 간극을 두고 삽입 통과됨과 동시에 양단부가 롤체로부터 돌출되는 축체와, 래디얼 방향에 관해 롤체를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체와 축체 사이에 개재되어 있는 정압 기체 베어링과, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 자력(磁力)에 의해 지지하는 자성 베어링을 구비하고 있으며, 자성 베어링은 롤체의 일단부에 볼트를 통해 장착되어 있는 환형의 외측 자성체와, 외주면에서 외측 자성체의 내주면에 간극을 두고 대면함과 동시에 축체에 장착되어 있는 환형의 1쌍의 내측 자성체와, 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 영구자석의 자력에 기초하여 외측 자성체와 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있는 롤 장치를 제안하고 있으며, 이러한 롤 장치에 의하면 정압 기체 베어링에 의해 롤체를 래디얼 방향에 관하여 지지하는 한편, 자성 베어링에 의해 롤체를 스러스트 방향에 관하여 지지할 수 있고 이에 따라 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 꾀할 수 있다.
또 롤 장치의 부품수를 줄일 수 있어 조립 공정수를 감소시킬 수 있고 롤 장치의 외측 자성체 및 롤체간의 중심 어긋남 등에 기초하여 래디얼 방향의 자기에 의한 흡착력이 불균일해져 래디얼 방향의 부하 용량이 저하될 우려를 없앨 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 점들을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 꾀함과 동시에 부품수를 줄일 수 있어 조립 공정수를 감소시킬 수 있고, 또한 래디얼 방향의 자기에 의한 흡착력이 불균일해져 래디얼 방향의 부하 용량이 저하될 우려를 없앨 수 있는 롤 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 롤 장치는, 중공(中空)의 롤체와, 이 롤체의 중공부에 간극을 두고 삽입 통과되어 있는 축체와, 래디얼 방향에 관하여 롤체를 정압(靜壓) 기체에 의해 지지할 수 있도록 롤체와 축체 사이에 개재되어 있는 정압 기체 베어링 수단과, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 자력에 의해 지지하는 자성 베어링 수단을 구비하고 있으며, 롤체는 자성체로 이루어지고, 자성 베어링 수단은, 외주면에서 롤체의 내주면에 간극을 두고 대면함과 동시에 축체에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체와, 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 영구자석의 자력에 기초하여 롤체와 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있다.
본 발명의 롤 장치에 의하면, 특히, 자성 베어링 수단은, 외주면에서 롤체의 내주면에 간극을 두고 대면함과 동시에 축체에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체와, 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 영구자석의 자력에 기초하여 롤체와 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있기 때문에, 정압 기체 베어링 수단에 의해 롤체를 래디얼 방향에 관하여 지지하는 한편, 자성 베어링 수단에 의해 롤체를 스러스트 방향에 관하여 지지할 수 있고, 이에 따라, 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 도모할 수 있고, 또 롤체 자체가 내측 자성체에 대면하는 외측 자성체로서의 기능을 가지고 있는 자성체로 이루어지기 때문에, 내측 자성체에 대면하는 외측 자성체를 별개로 롤체에 설치하지 않아도 되도록 하여 부품수를 줄일 수 있고, 롤 장치의 조립 공정수를 감소시킬 수 있고, 나아가 예컨대 조립시에 외측 자성체와 롤체간에 중심 어긋남이 발생하지 않도록 하여 래디얼 방향의 자기에 의한 흡착력이 불균일해져 래디얼 방향의 부하 용량이 저하될 우려를 없앨 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 롤 장치는, 중공의 롤체와, 이 롤체의 중공부에 간극을 두고 삽입 통과되어 있는 축체와, 래디얼 방향에 관하여 롤체를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체와 축체 사이에 개재되어 있는 정압 기체 베어링 수단과, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 자력에 의해 지지하는 자성 베어링 수단을 구비하고 있으며, 자성 베어링 수단은 롤체의 내주면에 끼움장착된 외측 자성체와, 외주면에서 외측 자성체의 내주면에 간극을 두고 대면함과 동시에 축체에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체와, 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 영구자석의 자력에 기초하여 외측 자성체와 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있다.
본 발명의 다른 형태의 롤 장치에 의하면, 특히, 자성 베어링 수단은, 롤체의 내주면에 끼움장착된 외측 자성체와, 외주면에서 외측 자성체의 내주면에 간극을 두고 대면함과 동시에 축체에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체와, 1쌍의 내측 자성체간에 개재되어 있는 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 영구자석의 자력에 기초하여 외측 자성체와 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있기 때문에, 정압 기체 베어링 수단에 의해 롤체를 래디얼 방향에 관하여 지지하는 한편, 자성 베어링 수단에 의해 롤체를 스러스트 방향에 관하여 지지할 수 있고, 이에 따라, 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 꾀할 수 있고, 또 외측 자성체가 롤체의 내주면에 끼움장착되어 있기 때문에 외측 자성체를 미리 롤체에 끼움장착하여 일체물로 해둘 수 있어 롤체에 대한 축체, 정압 기체 베어링 수단 및 자성 베어링 수단의 조립 공정수를 감소시킬 수 있고, 아울러 롤체 및 외측 자성체의 중심 맞추기를 미리 정확하게 할 수 있어 조립시에 외측 자성체와 롤체와의 중심 어긋남 발생을 방지하고, 래디얼 방향의 자기에 의한 흡착력이 불균일해져 래디얼 방향의 부하 용량이 저하될 우려를 없앨 수 있다.
본 발명의 또다른 형태의 롤 장치는, 중공의 롤체와, 이 롤체의 중공부에 간극을 두고 삽입 통과되어 있는 축체와, 래디얼 방향에 관하여 롤체를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체와 축체 사이에 개재되어 있는 정압 기체 베어링 수단과, 스러스트 방향에 관하여 롤체와 자력에 의해 지지하는 자성 베어링 수단을 구비하고 있으며, 자성 베어링 수단은, 롤체의 단부에 장착된 외측 자성체와, 외주면에서 외측 자성체의 내주면에 간극을 두고 대면함과 동시에 축체에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체와, 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 영구자석의 자력에 기초하여 외측 자성체와 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있으며, 정압 기체 베어링 수단은 롤체의 내주면에 대해 환형의 베어링 간극을 두고 대면하고 있는 래디얼 베어링면을 가짐과 동시에 축체에 고착되어 있는 원통형 베어링체와, 래디얼 베어링면으로부터 베어링 간극에 공급해야 할 기체를 급기할 수 있도록 베어링체에 형성되어 있는 급기 통로와, 축체에 형성됨과 동시에 급기 통로에 기체를 공급할 수 있도록 상기 급기 통로에 연통(連通)된 공급 통로를 구비하고 있다.
본 발명의 또다른 형태의 롤 장치에 의하면, 특히, 자성 베어링 수단은, 롤체의 단부에 장착된 외측 자성체와, 외주면에서 외측 자성체의 내주면에 간극을 두고 대면함과 동시에 축체에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체와, 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 영구자석의 자력에 기초하여 외측 자성체와 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있기 때문에, 정압 기체 베어링 수단에 의해 롤체를 래디얼 방향에 관하여 지지하는 한편, 자성 베어링 수단에 의해 롤체를 스러스트 방향에 관하여 지지할 수 있고, 이에 따라, 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 꾀할 수 있고, 또 정압 기체 베어링 수단은, 롤체의 내주면에 대해 환형의 베어링 간극을 두고 대면하고 있는 래디얼 베어링면을 가짐과 동시에 축체에 고착되어 있는 원통형 베어링체와, 래디얼 베어링면으로부터 베어링 간극으로 공급해야 할 기체를 급기할 수 있도록 베어링체에 형성되어 있는 급기 통로와, 축체에 형성됨과 동시에 급기 통로에 기체를 공급할 수 있도록 상기 급기 통로에 연통된 공급 통로를 구비하고 있기 때문에, 예를 들어 정압 기체 베어링 수단의 베어링 본체의 한쪽 단면에서 개구되도록 상기 베어링 본체에 기체의 공급 통로를 설치한 경우에 비해, 자성 베어링 수단을 롤체의 양 단면에 설치할 수 있게 되어 스러스트 방향의 부하 용량을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 상술한 롤 장치 및 다른 형태의 롤 장치에서는, 정압 기체 베어링 수단은, 롤체의 내주면에 대해 환형의 베어링 간극을 두고 대면하고 있는 래디얼 베어링면을 가짐과 동시에 축체에 고착되어 있는 원통형 베어링체와, 래디얼 베어링면으로부터 베어링 간극으로 공급해야 할 기체를 급기할 수 있도록 베어링체에 형성되어 있는 급기 통로와, 축체에 형성됨과 동시에 급기 통로에 기체를 공급할 수 있도록 상기 급기 통로에 연통된 공급 통로를 구비하고 있어도 좋다.
본 발명에 의하면, 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 도모함과 동시에 부품수를 삭감할 수 있어 조립 공정수를 감소시킬 수 있고, 또한 래디얼 방향의 자기에 의한 흡착력이 불균일해져 래디얼 방향의 부하 용량이 저하될 우려를 없앨 수 있는 롤 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태의 예를 정면에서 본 일부 단면 전체 설명도이다
도 2는, 도 1에 도시한 예의 일부 단면 설명도이다.
도 3은, 도 1에 도시한 예의 Ⅲ-Ⅲ선 단면 설명도이다.
도 4는, 도 1에 도시한 예의 Ⅳ-Ⅳ선 단면 설명도이다.
도 5는, 도 1에 도시한 예의 Ⅴ-Ⅴ선 단면 설명도이다.
도 6은, 도 1에 도시한 예의 Ⅵ-Ⅵ선 단면 설명도이다.
도 7은, 도 1에 도시한 예의 주로 자성 베어링 수단의 확대 설명도이다.
도 8은, 본 발명의 실시형태의 다른 예의 단면 설명도이다.
다음으로 본 발명을, 도면에 도시한 바람직한 실시형태의 예에 기초하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명은 이들 예로 한정되지는 않는다.
<실시예>
도 1 내지 도 7에서 본 예의 롤 장치(1)는, 중공의 롤체(2)와, 롤체(2)의 중공부에 간극(3)을 두고 삽입 통과되어 있는 축체(4)와, 래디얼 방향에 관하여 롤체(2)를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체(2)와 축체(4) 사이에 개재되어 있는 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)과, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 자력에 의해 지지하는 자성 베어링 수단(9) 및 (10)을 구비하고 있다.
정압 기체 베어링 수단(7) 및 자성 베어링 수단(9)은 롤체(2)의 일단부(5)측에, 정압 기체 베어링 수단(8) 및 자성 베어링 수단(10)은 롤체(2)의 타단부(6)측에 각각 배치되어 있다. 정압 기체 베어링 수단(7) 및 자성 베어링 수단(9)은 정압 기체 베어링 수단(8) 및 자성 베어링 수단(10)과 각각 마찬가지로 형성되어 있기 때문에 이하 일단부(5)측에 배치된 정압 기체 베어링 수단(7) 및 자성 베어링 수단(9)에 대해 상세히 설명하고, 타단부(6)측에 배치된 정압 기체 베어링 수단(8) 및 자성 베어링 수단(10)에 대해서는 도 1에 적절히 부호 a를 붙이고 이들의 상세한 설명을 생략한다. 아울러 자성 베어링 수단(9)은 그 자성 베어링 수단(9)에 인접한 정압 기체 베어링 수단(7)에 대해 일단부(5)측에 배치되어 있고, 자성 베어링 수단(10)은 그 자성 베어링 수단(10)에 인접한 정압 기체 베어링 수단(8)에 대해 타단부(6)측에 배치되어 있다.
롤체(2)는 원통형 자성체로 이루어지고 그 내주면(12)에서 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)과 자성 베어링 수단(9) 및 (10)에 대해 환형의 베어링 간극(31) 및 환형의 간극(64)을 두고 대면하고 있다.
축체(4)는 원기둥형으로서, 그 일단부(21)가 롤체(2)의 일단부(5)로부터 돌출되어 있으며 상기 일단부(21)에서 지지 프레임(15)등에 고정 지지되어 있다. 축체(4)의 타단부(22)는 롤체(2)의 타단부(6)로부터 돌출되어 있으며 상기 타단부(22)에서 지지 프레임(15)등에 고정 지지되어 있다. 축체(4)는 본 예에서는 지지 프레임(15)등에 양쪽 지지되어 있는데, 예를 들면 일단부(21) 또는 타단부(22)만 한쪽 지지되어 있어도 좋다. 축체(4)에는 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)과 자성 베어링 수단(9) 및 (10)이 장착되어 있다. 축체(4)의 외주면(20)은 롤체(2)의 내주면(12)에 대해 간극(3)을 두고 대면하고 있다. 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8) 사이에 위치하는 축체(4)의 외주 부분은 직경확대되어 있다.
정압 기체 베어링 수단(7)은, 롤체(2)의 내주면(12)에 대해 환형의 베어링 간극(31)을 두고 대면하고 있는 래디얼 베어링면(32)을 가짐과 동시에 축체(4)에 고착되어 있는 원통형 베어링체(36)와, 래디얼 베어링면(32)으로부터 베어링 간극(31)에 공급해야 할 기체를 급기할 수 있도록 베어링체(36)에 형성되어 있는 급기 통로(44)와, 급기 통로(44)에 기체를 공급할 수 있도록 상기 급기 통로(44)에 연통되어 축체(4)에 형성되어 있는 공급 통로(45)를 구비하고 있다.
베어링체(36)는, 내주면(51)에서 축체(4)의 외주면(20)에 고착되어 있는 원통형의 본체(55)와, 본체(55)의 외주면(52)에 접합되어 있는 다공질체로서의 원통형의 다공질 금속 소결층(56)을 구비하고 있다.
다공질 금속 소결층(56)은, 그 전체 표면의 무질서한 다수의 부위에서 개구됨과 동시에 무질서하게 서로 연통되는 다수의 미세공을 내부에 가지고 있다. 래디얼 베어링면(32)은 다공질 금속 소결층(56)을 지지하기 위한 롤체(2)의 내주면(12)에 대면하여 노출되는 외주면으로 이루어진다.
다공질 금속 소결층(56)은, 4중량% 이상 10중량% 이하의 주석과, 10중량% 이상 40중량% 이하의 니켈과, 0.1중량% 이상 0.5중량% 미만의 인과, 2중량% 이상 10중량% 이하의 무기물질 입자와, 잔부가 구리로 이루어져 있어도 좋다. 다공질 금속 소결층에 분산 함유되는 무기물질 입자는 흑연, 질화붕소, 불화흑연, 불화칼슘, 산화알루미늄, 산화규소 및 탄화규소 중 적어도 하나로 이루어져 있어도 좋다.
급기 통로(44)는, 베어링체(36)의 본체(55)의 외주면(52)에 형성된 복수의 환형 통로(71) 및 (72)와, 축방향으로 연장되어 본체(55)내에 형성되어 있고, 환형 통로(71) 및 (72)에 연통됨과 동시에 공급 통로(45)에 연통되는 연통로(76)를 구비하고 있다. 공급 통로(45)는, 축방향으로 연장되어 축체(4)내에 형성되어 있고 일단부(21)에서 개구됨과 동시에 연통로(76)에 연통되어 있다. 이러한 급기 통로(44)에서는, 일단부(21)로부터 공급 통로(45)를 통해 공급되는 기체(압축 기체)가 연통로(76)에 공급되고, 연통로(76)에 공급된 기체가 환형 통로(71) 및 (72)에 유입되고, 그 유입된 기체를 다공질 금속 소결층(56)에 공급함으로써 베어링 간극(31)에 기체를 공급한다. 아울러 롤체(2)의 일단부(5)측에 설치된 정압 기체 베어링 수단(7)의 공급 통로(45)와 롤체(2)의 타단부(6)측에 설치된 정압 기체 베어링 수단(8)의 공급 통로(미도시)는 서로 연통되어 있다.
본 예의 롤 장치(1)는, 다공질 금속 소결층(56) 및 (56a)을 각각 가진 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)을 구비하고 있는데, 이들 대신에 예를 들면 베어링체(36) 및 (36a)에 형성된 자성(自成) 스로틀(throttle) 통로를 통해 정압 기체를 베어링 간극(31)에 공급하여 롤체(2)를 래디얼 방향에 관하여 비접촉 지지하는 자성 스로틀형 정압 기체 베어링 수단을 구비하고 있어도 좋다.
자성 베어링 수단(9)은, 외주면(62)에서 롤체(2)의 내주면(12)에 환형의 간극(64)을 두고 대면함과 동시에 축체(4)에 장착되어 있는 환형의 1쌍의 내측 자성체(65) 및 (66)와, 1쌍의 내측 자성체(65) 및 (66) 사이에 개재되어 있는 영구자석, 본 예에서는 중공 원판형의 1개의 영구자석(67)을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 지지하기 위해 영구자석(67)의 자력에 기초하여 롤체(2)와 1쌍의 내측 자성체(65) 및 (66)이 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있다. 간극(64)은 베어링 간극(31)에 인접 배치되어 있다.
롤체(2)에는, 그 일단부(5)측에서 내측 자성체(65)를 향해 돌출되어 상기 롤체(2)의 내주면(12)에 형성된 환형 볼록부(82)와, 그 일단부(5)측에서 내측 자성체(66)를 향해 돌출되어 상기 롤체(2)의 내주면(12)에 형성된 환형 볼록부(83)가 형성되어 있다.
환형 볼록부(82) 및 (83)은 서로 같은 형상이며, 환형 볼록부(82)는 환형 볼록부(83)에 대해 일단부(5)측에 위치하고 있다. 환형 볼록부(82) 및 (83) 사이와 환형 볼록부(83) 및 베어링체(36) 사이의 각각에는 환형의 오목홈(84) 및 (85)이 형성되어 있다. 오목홈(84)은 영구자석(67)에 대면하고 있으며, 오목홈(85)은 후술의 환형 스페이서(80)에 대면하고 있다. 본 예의 환형 볼록부(82) 및 (83)에는 예를 들어 모따기 처리되어 있어도 좋다. 환형 볼록부(82) 및 (83)의 내측 자성체(65) 및 (66)의 외주면(62)에 대면하는 면은 평탄면으로 이루어져 있어도 좋다.
내측 자성체(65)는 내측 자성체(66)에 대해 일단부(5)측에 위치하고 있으며, 내측 자성체(65)의 외주면(62)은 환형 볼록부(82)에, 내측 자성체(66)의 외주면(62)은 환형 볼록부(83)에 각각 환형의 간극(64)을 가지고 대면하고 있다.
내측 자성체(65) 및 (66)의 각각은 중공 원판형이며, 중공부에서 축체(4)에 각각 고착되어 있다. 내측 자성체(65) 및 (66) 각각의 외주면(62)에는 모따기 처리되어 있어도 좋다. 내측 자성체(65) 및 (66) 각각의 외주면(62)은 환형 볼록부(82) 및 (83) 각각에 간극(64)을 두고 대면하는 평탄면으로 이루어져 있어도 좋다. 아울러 내측 자성체(66)는 환형 스페이서(80)를 통해 베어링체(36)에 장착되어 있다.
영구자석(67)은 일단면(86)이 N극, 타단면(88)이 S극으로 되어 있다. 내측 자성체(65) 및 (66)은 상기 영구자석(67)의 자력에 기초하여 자성을 띠고, 이로써 내측 자성체(65)의 외주면(62)이 N극, 내측 자성체(66)의 외주면(62)이 S극이 된다. 롤체(2)의 일단부(5)는 상기 복수의 영구자석(67)의 자력에 기초하여 자성을 띠고, 이로써 환형 볼록부(82)가 S극, 환형 볼록부(83)이 N극이 된다. 따라서 자성 베어링 수단(9)에는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이 자속(68)이 생겨 환형 볼록부(82)와 내측 자성체(65)의 외주면(62) 사이에 끌어당기는 힘이 생김과 동시에 환형 볼록부(83)와 내측 자성체(66)의 외주면(62) 사이에 끌어당기는 힘이 생긴다. 이러한 끌어당기는 힘은 롤체(2)의 축체(4)에 대한 스러스트 방향의 변위와 함께 증대되기 때문에, 롤체(2)는 스러스트 방향에 관하여 자력(磁力)에 의해 지지를 받게 된다. 이와 같이 자성 베어링 수단(9)은, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 지지하기 위해 영구자석(67)의 자력에 기초하여 롤체(2)의 일단부(5)와 1쌍의 내측 자성체(65) 및 (66)이 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있다. 아울러 자성 베어링 수단(10)도 또, 자성 베어링 수단(9)과 마찬가지로, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 지지할 수 있도록 영구자석(67a)의 자력에 기초한 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있다.
자성 베어링 수단(9) 및 (10)은 1개의 중공 원판형의 영구자석(67) 및 (67a)을 각각 구비하고 있는데, 그 대신에 예를 들어 원주 방향으로 나열된 복수의 영구자석을 구비하고 있어도 좋다.
이러한 롤 장치(1)에서는, 각각의 급기 통로(44)으로부터 다공질 금속 소결층(56) 및 (56a)에 급기됨으로써 래디얼 베어링면(32) 및 (32a)으로부터 베어링 간극(31) 및 (31a)에 기체가 공급되고 또 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)에 의해 롤체(2)를 비접촉으로 R방향으로 회전이 자유롭게 지지한다. 또 롤체(2)는, 상술한 바와 같이 자성 베어링 수단(9) 및 (10)의 자력에 의해 횡방향에 관하여 비접촉으로 R방향으로 회전이 자유롭게 지지되고, 이로써 롤체(2)의 축체(4)에 대한 횡방향의 위치 어긋남은 금지된다. 롤 장치(1)에서는 스러스트 방향에 관한 롤체(2)의 지지시에 에어 소비는 발생하지 않기 때문에 롤체(2)를 지지할 때의 에어 소비량을 억제할 수 있다.
본 예의 롤 장치(1)에 의하면, 중공의 롤체(2)와 롤체(2)의 중공부에 간극(3)을 두고 삽입 통과되어 있는 축체(4)와, 래디얼 방향에 관하여 롤체(2)를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체(2)와 축체(4) 사이에 개재되어 있는 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)과, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 자력에 의해 지지하는 자성 베어링 수단(9) 및 (10)을 구비하고 있으며, 롤체(2)는 자성체로 이루어지고, 자성 베어링 수단(9)은 외주면(62)에서 롤체(2)의 외주면(12)에 환형의 간극(64)을 두고 대면함과 동시에 축체(4)에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체(65) 및 (66)와, 1쌍의 내측 자성체(65) 및 (66) 사이에 개재되어 있는 영구자석(67)을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 지지하기 위해 영구자석(67)의 자력에 기초하여 롤체(2)와 1쌍의 내측 자성체(65) 및 (66)가 서로 끌어당기는 힘를 일으키도록 되어 있고, 자성 베어링 수단(10)은 외주면(62)에서 롤체(2)의 내주면(12)에 간극(3)을 두고 대면함과 동시에 축체(4)에 장착되어 있는 1쌍의 내측 자성체(65a) 및 (66a)와, 1쌍의 내측 자성체(65a) 및 (66a) 사이에 개재되어 있는 영구자석(67a)을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체(2)를 지지하기 위해 영구자석(67a)의 자력에 기초하여 롤체(2)와 1쌍의 내측 자성체(65a) 및 (66a)가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있기 때문에, 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)에 의해 롤체(2)를 래디얼 방향에 관하여 지지하는 한편, 자성 베어링 수단(9) 및 (10)에 의해 롤체(2)를 스러스트 방향에 관하여 지지할 수 있고, 이에 따라, 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 꾀할 수 있고, 또 롤체(2) 자체가 내측 자성체(65) 및 (66)와 내측 자성체(65a) 및 (66a)에 대면하는 외측 자성체로서의 기능을 가지고 있는 자성체로 이루어지기 때문에 내측 자성체(65) 및 (66)와 내측 자성체(65a) 및 (66a)에 대면하는 외측 자성체를 롤체(2)와는 별개로 롤체(2)에 설치할 필요가 없도록 하여 부품수를 삭감할 수 있어, 롤 장치(1)의 조립 공정수를 감소시킬 수 있고, 또한 조립시에 외측 자성체와 롤체(2)의 중심 어긋남 발생을 방지하여, 래디얼 방향의 자기에 의한 흡착력이 불균일해져 래디얼 방향의 부하 용량이 저하될 우려를 없앨 수 있다.
본 예의 다른 형태의 도 8에 도시한 롤 장치(101)는, 롤체(2)를 제외하고 롤 장치(1)와 마찬가지로 형성되어 있고, 비자성체로 이루어진 중공의 롤체(102)를 구비하고 있다. 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(9)은, 롤체(102)의 일단부(5)에서의 내주면(12) 부위에 끼움장착된 외측 자성체(103)를 더 구비하고 있으며, 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(10)은, 상술한 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(9)과 마찬가지로, 롤체(102)의 타단부(6)에서의 내주면(12) 부위에 끼움장착된 외측 자성체(미도시)를 더 구비하고 있다.
롤체(102)의 내주면(12)은 그 일단부(5) 및 타단부(6)에서 직경확대되어 있으며, 외측 자성체(103)는 상기 직경확대된 일단부(5)에, 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(10)의 외측 자성체는 상기 직경확대된 타단부(6)에 각각 끼움장착되어 있다.
외측 자성체(103)에는, 상술한 환형 볼록부(82) 및 (83)와 오목홈(84) 및 (85)이 형성되어 있다. 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(10)의 외측 자성체는 외측 자성체(103)와 마찬가지로 형성되어 있다.
이러한 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(9) 및 (10)은, 스러스트 방향에 관하여 롤체(102)를 지지하기 위해 영구자석(67) 및 (67a)의 자력에 기초하여 외측 자성체(103) 및 상기 자성 베어링 수단(10)의 외측 자성체와 내측 자성체(65) 및 (66)과 (65a) 및 (66a)가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있다.
롤 장치(101)에 의하면, 롤 장치(1)와 마찬가지로, 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)에 의해 롤체(102)를 래디얼 방향에 관하여 지지하는 한편, 자성 베어링 수단(9) 및 (10)에 의해 롤체(102)를 스러스트 방향에 관하여 지지할 수 있고, 이에 따라, 장치의 저렴화, 에어 소비량의 삭감을 꾀할 수 있고, 또 외측 자성체(103) 및 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(10)의 외측 자성체가 롤체(102)의 내주면(12)에 끼움장착되어 있기 때문에, 외측 자성체(103) 및 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(10)을 미리 롤체(102)에 끼움장착시켜 일체물로 해 둘 수 있어 롤체(102)에 대한 축체(4), 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)과 자성 베어링 수단(9) 및 (10)의 조립 공정수를 감소시킬 수 있고, 추가로 롤체(102)와 외측 자성체(103) 및 롤 장치(101)의 자성 베어링 수단(10)의 외측 자성체의 중심 맞추기를 미리 간단하고 정확하게 할 수 있어 조립시에 외측 자성체와 롤체의 중심 어긋남 발생을 방지하고 래디얼 방향의 자기에 의한 흡착력이 불균일해져 래디얼 방향의 부하 용량이 저하될 우려를 없앨 수 있다.
본 예의 또다른 형태의 롤 장치(미도시)는, 비자성체로 이루어진 롤체의 양단부에 외측 자성체가 장착되어 있고, 이러한 사항을 제외하고는 롤 장치(1) 및 (101)와 마찬가지로 형성되어 있다. 이러한 롤 장치와 롤 장치(1) 및 (101) 각각에 의하면, 특히, 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)은 롤체(2)(102)의 내주면(12)에 대해 환형의 베어링 간극(31) 및 (31a)을 두고 대면하고 있는 래디얼 베어링면(32) 및 (32a)을 가짐과 동시에 축체(4)에 고착되어 있는 원통형 베어링체(36) 및 (36a)와, 래디얼 베어링면(32) 및 (32a)으로부터 베어링 간극(31) 및 (31a)에 공급해야 할 기체를 급기할 수 있도록 베어링체(36) 및 (36a)에 형성되어 있는 급기 통로(44)(정압 기체 베어링 수단(8)의 급기 통로는 도시하지 않음)와, 축체(4)에 형성됨과 동시에 급기 통로(44)에 기체를 공급할 수 있도록 상기 급기 통로(44)에 연통된 공급 통로(45)(정압 기체 베어링 수단(8)의 공급 통로는 도시하지 않음)를 구비하고 있기 때문에, 예를 들어 정압 기체 베어링 수단(7) 및 (8)의 베어링체(36) 및 (36a) 중 어느 한쪽에 기체의 공급 통로를 설치한 경우에 비해, 정압 기체 베어링 수단(7)의 일단부(5)측에 설치되어 있는 자성 베어링 수단(9)에 추가하여 자성 베어링 수단(9)과 마찬가지로 형성됨과 동시에 정압 기체 베어링 수단(8)의 타단부(6)측에 인접하여 설치된 자성 베어링 수단(10)을 구비할 수 있게 된다.
또 롤 장치(1) 및 (101)과 상기 본 예의 또다른 형태의 롤 장치는, 상술한 사항에 추가하여, 정압 기체 베어링 수단(7)의 일단부(5)측에 인접하여 설치된 자성 베어링 수단(9)과 마찬가지로 형성됨과 동시에, 상기 정압 기체 베어링 수단(7)의 타단부측에 인접하여 설치된 다른 자성 베어링 수단(미도시)과, 정압 기체 베어링 수단(8)의 일단부(6)측에 인접하여 설치된 자성 베어링 수단(10)과 마찬가지로 형성됨과 동시에, 상기 정압 기체 베어링 수단(8)의 타단부측에 인접하여 설치된 다른 자성 베어링 수단(미도시)을 더 구비하고 있어도 좋고, 이러한 경우에는 스러스트 방향의 부하 용량을 더욱 증대시킬 수 있다.
1,101 롤 장치
2,102 롤체
4 축체
7,8 정압 기체 베어링 수단
9,10 자성 베어링 수단
64 간극
65,66,65a,66a 내측 자성체
67,67a 영구자석
31,31a 베어링 간극
32,32a 래디얼 베어링면
44 급기 통로
45 공급 통로
103 외측 자성체

Claims (5)

  1. 중공(中空)의 롤체와, 이 롤체의 중공부에 간극을 두고 삽입 통과되어 있는 축체와, 롤체의 한쪽 단부측에 마련되어 있음과 동시에 래디얼 방향에 관하여 롤체를 정압(靜壓) 기체에 의해 지지할 수 있도록 롤체와 축체 사이에 제1 간극을 두고 개재되어 있는 제1 정압 기체 베어링 수단과, 롤체의 다른쪽 단부측에 마련되어 있음과 동시에 래디얼 방향에 관하여 롤체를 정압 기체에 의해 지지할 수 있도록 롤체와 축체 사이에 제2 간극을 두고 개재되어 있는 제2 정압 기체 베어링 수단과, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 자력(磁力)에 의해 지지함과 동시에 스러스트 방향에 관하여 롤체의 한쪽 단부측에 마련된 제1 자성 베어링 수단과, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 자력에 의해 지지함과 동시에 스러스트 방향에 관하여 롤체의 다른쪽 단부측에 마련된 제2 자성 베어링 수단을 구비하고 있으며, 롤체는 자성체로 이루어지고, 제1 자성 베어링 수단은, 외주면에서 롤체의 내주면에 제3 간극을 두고 래디얼 방향에서 대면함과 동시에 스러스트 방향으로 나열되어 축체에 장착되어 있는 제1의 1쌍의 내측 자성체와, 스러스트 방향에서의 제1의 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 제1 영구자석을 구비하고 있으며, 제2 자성 베어링 수단은, 외주면에서 롤체의 내주면에 제4 간극을 두고 래디얼 방향에서 대면함과 동시에 스러스트 방향으로 나열되어 축체에 장착되어 있는 제2의 1쌍의 내측 자성체와, 스러스트 방향에서의 제2의 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 제2 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 제1 영구자석의 자력에 기초하여 롤체와 제1의 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 제2 영구자석의 자력에 기초하여 롤체와 제2의 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있으며, 제1 및 제2 정압 기체 베어링 수단은, 스러스트 방향에서 제1 및 제2 자성 베어링 수단의 사이에 위치하여 그 스러스트 방향에서 끼워져 있으며, 제1 및 제2 간극은 제3 및 제4 간극을 개재하여 외부로 연통되어 있는 롤 장치.
  2. 중공의 롤체와, 이 롤체의 중공부에 간극을 두고 삽입 통과되어 있는 축체와, 롤체의 한쪽 단부측에 마련되어 있음과 동시에 래디얼 방향에 관하여 롤체를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체와 축체 사이에 제1 간극을 두고 개재되어 있는 제1 정압 기체 베어링 수단과, 롤체의 다른쪽 단부측에 마련되어 있음과 동시에 래디얼 방향에 관하여 롤체를 정압 기체에 의해 지지하기 위해 롤체와 축체 사이에 제2 간극을 두고 개재되어 있는 제2 정압 기체 베어링 수단과, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 자력에 의해 지지함과 동시에 스러스트 방향에 관하여 롤체의 한쪽 단부측에 마련된 제1 자성 베어링 수단과, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 자력에 의해 지지함과 동시에 스러스트 방향에 관하여 롤체의 다른쪽 단부측에 마련된 제2 자성 베어링 수단을 구비하고 있으며, 제1 자성 베어링 수단은 롤체의 한쪽 단부측에서의 내주면에 끼움장착된 제1 외측 자성체와, 외주면에서 제1 외측 자성체의 내주면에 제3 간극을 두고 래디얼 방향에서 대면함과 동시에 스러스트 방향으로 나열되어 축체에 장착되어 있는 제1의 1쌍의 내측 자성체와, 스러스트 방향에서의 제1의 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 제1 영구자석을 구비하고 있으며, 제2 자성 베어링 수단은 롤체의 다른쪽 단부측에서의 내주면에 끼움장착된 제2 외측 자성체와, 외주면에서 제2 외측 자성체의 내주면에 제4 간극을 두고 래디얼 방향에서 대면함과 동시에 스러스트 방향으로 나열되어 축체에 장착되어 있는 제2의 1쌍의 내측 자성체와, 스러스트 방향에서의 제2의 1쌍의 내측 자성체 사이에 개재되어 있는 제2 영구자석을 구비하고 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 제1 영구자석의 자력에 기초하여 제1 외측 자성체와 제1의 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있으며, 스러스트 방향에 관하여 롤체를 지지하기 위해 제2 영구자석의 자력에 기초하여 제2 외측 자성체와 제2의 1쌍의 내측 자성체가 서로 끌어당기는 힘을 일으키도록 되어 있으며, 제1의 1쌍의 내측 자성체에 대면하고 있는 롤체의 한쪽 단부측에서의 내주면 및 제2의 1쌍의 내측 자성체에 대면하고 있는 롤체의 다른쪽 단부측에서의 내주면은, 그 한쪽 단부측에서의 내주면 및 상기 다른쪽 단부측에서의 내주면을 제외한 롤체의 내주면에 대해 직경확대되어 있고, 제1 외측 자성체는 롤체의 한쪽 단부측에서의 상기 직경확대된 내주면에 끼움장착되어 있으며, 제2 외측 자성체는 롤체의 다른쪽 단부측에서의 상기 직경확대된 내주면에 끼움장착되어 있으며, 제1 및 제2 정압 기체 베어링 수단은, 스러스트 방향에서 제1 및 제2 자성 베어링 수단의 사이에 위치하여 그 스러스트 방향에서 끼워져 있으며, 제1 및 제2 간극은 제3 및 제4 간극을 개재하여 외부로 연통되어 있는 롤 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    제1 및 제2 정압 기체 베어링 수단은, 롤체의 내주면에 대해 환형의 베어링 간극을 두고 대면하고 있는 래디얼 베어링면을 가짐과 동시에 축체에 고착되어 있는 원통형 베어링체와, 래디얼 베어링면으로부터 베어링 간극으로 공급해야 할 기체를 급기할 수 있도록 베어링체에 형성되어 있는 급기 통로와, 축체에 형성됨과 동시에 급기 통로에 기체를 공급할 수 있도록 상기 급기 통로에 연통된 공급 통로를 구비하고 있는 롤 장치.
  5. 삭제
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