(57)【要約】【課題】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。【解決手段】回転自在に支持された中空のローラ本体２と、少なくとも誘導コイル３２を有する誘導発熱機構３を支持し、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、支持部材４を所定の角度範囲で往復回転させる往復回転機構６とを備える。【選択図】図２
2018088353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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誘導発熱ローラ装置。
【請求項２】
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、請求項１記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項３】
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、請求項２記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記ローラ本体に対して軸受を介して支持されたものであり、
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。
【請求項５】
前記負荷検出部は、前記往復駆動部がモータを有する場合に、当該モータを流れる電流を検出するものであり、
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。
【請求項６】
前記所定の角度範囲は１８０度以上である、請求項１乃至５の何れか一項に記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項７】
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、請求項１乃至６の何れか一項に記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項８】
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、請求項１乃至６の何れか一項に記載の誘導発熱ローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導発熱ローラ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
この誘導発熱ローラ装置では、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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０９３１４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】同実施形態の往復回転機構の構成を模式的に示す図である。
【図３】同実施形態のローラ本体の往復回転運動を示す模式図である。
【図４】変形実施形態の誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
＜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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
＜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。
【００４２】
＜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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
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
【図１】
2018088353.tif 000003
【図２】
2018088353.tif 000004
【図３】
2018088353.tif 000005
【図４】
2018088353.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月1日(2016.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７７２４５号公報