(57)【要約】【課題】永久磁石を用いて静止部材を静止状態で保持する構成において、簡単な構成によりローラ本体に対して静止部材を定位置に留まらせる。【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３１２を有し、ローラ本体２の中空内に静止状態で配置される静止部材３と、ローラ本体２及び静止部材３の一端側に設けられ、永久磁石４１、４２同士を非接触で対向させてそれらの磁気吸引力により静止部材３を浮上支持する磁気支持機構４と、ローラ本体２及び静止部材３の他端側に設けられ、磁気吸引力に対抗して静止部材３を保持する保持機構５とを備える。【選択図】図１
2019216053.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し、前記ローラ本体内に静止状態で配置される静止部材と、
前記ローラ本体及び前記静止部材の一端側に設けられ、永久磁石同士を非接触で対向させてそれらの磁気吸引力により前記静止部材を浮上支持する磁気支持機構と、
前記ローラ本体及び前記静止部材の他端側に設けられ、前記磁気吸引力に対抗して前記静止部材を保持する保持機構とを備える、誘導発熱ローラ装置。
【請求項２】
前記磁気支持機構は、前記ローラ本体の一端部において中心軸上に設けられた回転側永久磁石と、前記静止部材の一端部において中心軸上に設けられた静止側永久磁石とを有する、請求項１記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項３】
前記静止側永久磁石は、前記静止部材の一端部において中心軸に沿って位置調整可能である、請求項２記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項４】
前記静止側永久磁石は、前記静止部材の一端部においてボルトによって連結されており、当該ボルトの捩じ込み量によって前記中心軸に沿って位置調整されるものである、請求項３記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項５】
前記静止側永久磁石は、前記ボルトに対して回動可能に構成されている、請求項４記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項６】
前記保持機構は、前記ローラ本体の外部に設けられ、前記支持部材の他端部が固定されるものである、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。
【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】
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ジュール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、ローラ本体の内部に誘導発熱機構を支持する支持体が設けられている。この支持体は、ローラ本体の回転に関わらず静止状態となるように構成されている。
【０００４】
従来、転がり軸受を用いることなくローラ本体の内部に支持体を静止状態で保持する構成としては、特許文献１に示すように、磁気軸受を用いたものがある。この磁気軸受を用いた構成は、ローラ本体の内面及び支持体の外面のそれぞれに設けられた永久磁石を互いに反発し合うように配置して、支持体を静止状態で保持するものである。
【０００５】
しかしながら、上記のように磁気反発力を利用した構成では、永久磁石の同一極性を接近させると磁気反発力が強くなる一方で、軸心から逃げる力も強くなってしまう。このため、支持体をローラ本体に対して定位置に留まらせることが難しい。なお、磁気反発力を用いた構成において支持体をローラ本体に対して定位置に留まらせるためには、磁石の構成が複雑となり、組み立て等の作業工数が多くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−４５８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、永久磁石を用いて静止部材を静止状態で保持する構成において、簡単な構成によりローラ本体に対して静止部材を定位置に留まらせ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】
【０００８】
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し、前記ローラ本体内に静止状態で配置される静止部材と、前記ローラ本体及び前記静止部材の一端側に設けられ、永久磁石同士を非接触で対向させてそれらの磁気吸引力により前記静止部材を浮上支持する磁気支持機構と、前記ローラ本体及び前記静止部材の他端側に設けられ、前記磁気吸引力に対抗して前記静止部材を保持する前記保持機構とを備えることを特徴とする。
【０００９】
永久磁石同士を非接触で対向させる構成では、永久磁石同士にはそれらの中心へ向かう求心力が働くことになり、永久磁石同士はその中心で引き合うことになる。このため、保持機構により静止部材を保持して永久磁石同士を非接触で対向させているので、ローラ本体及び静止部材の一端側においては、永久磁石の磁気吸引力及び求心力によって静止部材が浮上する。これにより、静止部材がラジアル荷重（誘導コイル等の磁束発生機構の重量）を受けても、ラジアル方向において定位置に維持することができる。このように本発明の誘導発熱ローラ装置は、永久磁石により静止部材の自動調心機能を有する。また、本発明は、永久磁石の磁気反発力を用いた構成ではないので、ローラ本体に対して定位置に留まらせるために磁石の構成を複雑にする必要がなく、その組み立て等の作業工数が多くなることもない。さらに、静止部材をローラ本体に対して非接触することができ、ローラ本体の内部に設けられる転がり軸受のメンテナンスを不要にすることができる。
【００１０】
前記磁気支持機構は、前記ローラ本体の一端部において中心軸上に設けられた回転側永久磁石と、前記静止部材の一端部において中心軸上に設けられた静止側永久磁石とを有することが望ましい。
この構成であれば、回転側永久磁石と静止側永久磁石との求心力によってローラ本体と静止部材とを同軸上に配置しやすくできる。
【００１１】
静止部材の重量や熱変形などに対して柔軟に対応して好適な磁気吸引力を発揮できるようにするためには、前記静止側永久磁石は、前記静止部材の一端部において中心軸に沿って位置調整可能であることが望ましい。
この構成であれば、回転側永久磁石と静止側永久磁石との距離を可変にできるので、磁気吸引力及び求心力を調整することができる。
【００１２】
前記静止側永久磁石は、前記静止部材の一端部においてボルトによって連結されており、当該ボルトの捩じ込み量によって前記中心軸に沿って位置調整されるものであることが望ましい。
【００１３】
静止部材がローラ本体の回転軸に対して傾斜した場合には、静止側永久磁石の対向面が回転側永久磁石の対向面に対して傾斜することになり、磁気吸引力及び求心力が充分に作用しない恐れがある。
この問題を好適に解決するためには、前記静止側永久磁石は、前記ボルトに対して傾動可能に構成されていることが望ましい。
この構成であれば、静止側永久磁石がボルトに対して傾動可能に構成されているので、静止部材の一端部が傾いた場合でも回転側永久磁石の対向面と静止側永久磁石の対向面とが平行状態で対向し、磁気吸引力及び求心力が充分に作用することになる。
【００１４】
ローラ本体の内部の構造を簡略化するとともに、ローラ本体の小径化を妨げないようにするためには、前記保持機構は、前記ローラ本体の外部に設けられ、前記支持部材の他端部が固定されるものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
このように構成した本発明によれば、永久磁石を用いて静止部材を静止状態で保持する構成において、簡単な構成によりローラ本体に対して静止部材を定位置に留まらせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】同実施形態の磁気支持機構の詳細を示す断面図である。
【図３】同実施形態の静止側永久磁石の位置調整を示す模式図である。
【図４】同実施形態の静止側永久磁石が傾動した状態を示す模式図である。
【図５】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断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、このローラ本体２の中空内に静止状態で配置される静止部材３と、ローラ本体２及び静止部材３の一端側において静止部材３を浮上支持する磁気支持機構４と、ローラ本体２及び静止部材３の他端側に設けられ、静止部材３を保持する保持機構５とを備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
静止部材３は、ローラ本体２のシェル部２１を誘導発熱させるための誘導発熱機構３１と、当該誘導発熱機構３１を支持するための軸状をなす支持体３２とを有している。
【００２２】
誘導発熱機構３１は、円筒形状をなす円筒状鉄心３１１と、当該円筒状鉄心３１１の外側周面に巻装された誘導コイル３１２とから構成されている。そして、円筒状鉄心３１１の両端部それぞれに、支持体３２が取り付けられている。支持体３２は、それぞれ駆動軸２２２の内部に挿通されており、磁気支持機構４及び保持機構５により、駆動軸２２２に対して回転自在に支持されている。これにより、誘導発熱機構３１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の回転に関わらず静止状態に保持される。誘導コイル３１２には、リード線Ｌが接続されており、このリード線Ｌ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。
【００２３】
このような誘導発熱機構３１により、誘導コイル３１２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。なお、シェル部２１での均温性を向上させるために、シェル部２１には、気液二相の熱媒体が封入されたジャケット室２Ｓを形成しても良い。
【００２４】
磁気支持機構４は、永久磁石４１、４２同士を非接触で対向させてそれらの磁気吸引力により静止部材３を浮上支持するものである。永久磁石４１、４２同士は、互いに対向する対向面が異なる極性となるように設けられている。
【００２５】
具体的に磁気支持機構４は、ローラ本体２に設けられた回転側永久磁石４１と、静止部材３の支持体３２に設けられた静止側永久磁石４２とを有する。
【００２６】
回転側永久磁石４１は、例えば回転体形状をなすものであり、ローラ本体２の一端側のジャーナル部２２において、ローラ本体２の中心軸と同軸上に設けられている。回転側永久磁石４１は、例えばネオジウム磁石を用いている。その他、回転側永久磁石４１としては、アルニコ磁石やフェライト磁石を用いても良い。そして、回転側永久磁石４１は、ジャーナル部２２に固定するための取付部材４３にボルト４４により固定されている。この取付部材４３は、ジャーナル部２２の開口を塞ぐように設けられている。
【００２７】
回転側永久磁石４１には、ボルト４４の頭部を収容するための座繰り穴４１１が形成されている。この座繰り穴４１１が形成された端面４１ｘが、静止側永久磁石４２に対向する対向面となる。本実施形態では、端面４１ｘはＳ極である。
【００２８】
静止側永久磁石４２は、回転側永久磁石４１と同様に例えば回転体形状をなすものであり、静止部材３の支持体３２の一端部において、支持体３２の中心軸と同軸上に設けられている。静止側永久磁石４２は、例えばネオジウム磁石を用いている。その他、静止側永久磁石４２としては、アルニコ磁石やフェライト磁石を用いても良い。そして、静止側請求磁石４２はボルト４５により、支持体３２により固定されている。
【００２９】
静止側永久磁石４２には、ボルト４５の頭部を収容するための座繰り穴４２１が形成されている。この座繰り穴４２１が形成された端面４２ｘが、回転側永久磁石４１に対向する対向面となる。本実施形態では、端面４２ｘはＮ極である。なお、磁気吸引力及び求心力を充分に発揮させるためには、回転側永久磁石４１の端面４１ｘと、静止側永久磁石４２の端面４２ｘとは、略同一形状であることが望ましい。
【００３０】
保持機構５は、永久磁石４１、４２同士の磁気吸引力に対抗して静止部材３をローラ本体２の回転軸方向において定位置に保持するものである。
【００３１】
具体的に保持機構５は、ローラ本体２の外部に設けられており、ローラ本体２のジャーナル部２２から外部に延出した支持体３２の他端部を固定するものである。また、保持機構５は、支持体３２の他端部がラジアル方向において定位置に維持するものである。本実施形態の保持機構５は、ジャーナル部２２の外側周面に設けられた転がり軸受６１の静止側又は機台６２に固定された固定部材５１により構成されている。
【００３２】
このように構成された誘導発熱ローラ装置１００において、静止側永久磁石４２は、図２及び図３に示すように、静止部材３の一端部において中心軸に沿って位置調整可能である。具体的に静止側永久磁石４２は、前記ボルト４５の捩じ込み量によって中心軸に沿って位置調整可能とされている。
【００３３】
回転側永久磁石４１及び静止側永久磁石４２の磁気吸引力は、静止部材３のおよそ半分の重量を支持できればよく、この磁気吸引力は、永久磁石４１、４２の磁力とそれらのクリアランス（離間寸法）を調整すれば良い。
【００３４】
また、静止側永久磁石４２は、図２及び図４に示すように、ボルト４５に対して回動可能に構成されている。具体的には、静止側永久磁石４２に形成されたボルト挿し込み孔４２２とボルト４５との間にクリアランスが設けられるとともに、静止側永久磁石４２の座繰り穴４２１の底面が球面状をなしている。また、ボルト４５の頭部４５１の下面は、座繰り穴４２１の底面の形状と対応した球面状をなしている。これにより、支持体３２の一端部が下側に変位してローラ本体２の回転中心に対して傾斜した場合や、静止部材３が撓んでローラ本体２の回転中心に対して傾斜した場合であっても、静止側永久磁石４２は、ボルト４５に対して傾動して、その端面４２ｘが回転側永久磁石４１の端面４１ｘに平行となる。これにより、静止部材３の一端部が傾いた場合でも回転側永久磁石４１の対向面４１ｘと静止側永久磁石４２の対向面４２ｘとが平行状態で対向し、磁気吸引力及び求心力が充分に作用することになる。
【００３５】
＜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、保持機構５により静止部材３を回転軸方向において定位置に保持して永久磁石４１、４２同士を非接触で対向させているので、ローラ本体２及び静止部材３の一端側においては、永久磁石４１、４２の磁気吸引力及び求心力によって静止部材３が浮上することになり、静止部材３がラジアル荷重を受けても、ラジアル方向において定位置に維持することができる。これら永久磁石４１、４２により静止部材３の自動調心機能を有することになる。このように本実施形態では、永久磁石４１、４２の磁気反発力を用いた構成ではないので、ローラ本体２に対して定位置に留まらせるために磁石の構成を複雑にする必要がなく、その組み立て等の作業工数が多くなることもない。また、静止部材３をローラ本体２に対して非接触することができ、ローラ本体２の内部に設けられる転がり軸受のメンテナンスを不要にすることができる。
【００３６】
＜本発明の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００３７】
例えば前記実施形態では、回転側永久磁石４１及び静止側永久磁石４２がローラ本体２のジャーナル部２２内に配置される構成であったが、図５に示すように、回転側永久磁石４１及び静止側永久磁石４２をジャーナル部２２の外部に設ける構成としても良い。この場合、ジャーナル部２２の外側に永久磁石設置部６を設けて、当該永久磁石設置部６内に回転側永久磁石４１及び静止側永久磁石４２を配置する。永久磁石設置部は、ジャーナル部２２の端部に接続されるとともに回転側永久磁石４１が固定されるケーシング６１を有する。また、静止部材３の支持体３２の一端部はケーシング６１内に延びており、当該一端部に静止側永久磁石４２が取り付けられることにより、静止側永久磁石４２がケーシング６１内に収容される。
【００３８】
なお、図５では、回転側永久磁石４１は、ケーシング６１に対して頭なしネジで固定されており、静止側永久磁石４２は、支持体３２の外側周面に形成されたネジ部に螺合されて固定される例を示している。これらの固定構造は、前記実施形態と同様であっても良い。
【００３９】
このように回転側永久磁石４１及び静止側永久磁石４２をジャーナル部２２の外側に設けることによって、ジャーナル部２２及びローラ本体２を大径化することなく、永久磁石４１、４２の外径を大きくすることで磁気吸引力を強くし、より重量の重い誘導発熱機構を支持できるようになる。
【００４０】
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】
【００４１】
１００・・・誘導発熱ローラ装置
２    ・・・ローラ本体
３１２・・・誘導コイル
３    ・・・静止部材
４    ・・・磁気支持機構
４１  ・・・回転側永久磁石
４２  ・・・静止側永久磁石
４５  ・・・ボルト
５    ・・・保持機構
【図１】
2019216053.tif 000003
【図２】
2019216053.tif 000004
【図３】
2019216053.tif 000005
【図４】
2019216053.tif 000006
【図５】
2019216053.tif 000007