(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及び該ステータの径方向外側に対向配置されて相対回転するロータを含むモータ部と、
前記ロータと共に回転する円筒状のローラハウジングと、
前記ステータが固定される筒状のトーションバーと、
前記トーションバーの内壁との間に間隙を介して貫通され、前記トーションバーの軸方向の一方端を固定させる貫通シャフトと、
軸方向に前記モータ部を間に挟む位置に配置され、前記ローラハウジングを回転自在に支持する軸受と、
前記ローラハウジングの外周面に沿って着脱可能に設けられ、前記ロータと共に回転する円筒状の外筒ローラと、
を有する、ローラ。
【請求項２】
前記外筒ローラは、前記ローラハウジングと回り止め且つ抜け止めされて軸方向にはめ合わされると共に、軸方向の一方端が前記ローラハウジングに固定されている、請求項１に記載のローラ。
【請求項３】
前記ローラハウジングと前記外筒ローラとのはめ合わせ面の軸方向の少なくとも一部区間が前記トーションバーと前記貫通シャフトとの固定端に向かい小径となるテーパー形状を呈している、請求項２に記載のローラ。
【請求項４】
前記ローラハウジングの外周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部と前記外筒ローラの内周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部とが軸方向にはめ合わされている、請求項２に記載のローラ。
【請求項５】
前記ローラハウジングと前記外筒ローラとのはめ合わせ面の軸方向の一部区間の径が他区間の径と異なっている、請求項２に記載のローラ。
【請求項６】
前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、
前記貫通シャフトに対する前記トーションバーの軸方向の他方端の相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、
を有する、
請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラ。
【請求項７】
前記第１の回転検出器は、前記モータ部よりも軸方向の一方端側に設けられた、請求項６に記載のローラ。
【請求項８】
前記第１の回転検出器は、前記モータ部と前記第２の回転検出器との間に設けられた、請求項６に記載のローラ。
【請求項９】
前記第１の回転検出器は、前記第２の回転検出器よりも軸方向の他方端側に設けられた、請求項６に記載のローラ。
【請求項１０】
前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、
前記トーションバーの軸方向の他方端に対する前記ローラハウジングの相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、
を有する、
請求項１乃至５の何れか一項に記載のローラ。
【請求項１１】
前記第１の回転検出器は、前記モータ部よりも軸方向の一方端側に設けられた、請求項１０に記載のローラ。
【請求項１２】
前記第１の回転検出器は、前記第２の回転検出器よりも軸方向の他方端側に設けられた、請求項１０に記載のローラ。
【請求項１３】
前記第１の回転検出器及び前記第２の回転検出器の少なくとも一方はレゾルバである、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばフィルム搬送装置で用いられるローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２には、固定軸に対して回転自在に支持されたローラを回転駆動するモータが内蔵されたモータ内蔵ローラが記載されている。これら特許文献１及び特許文献２に記載されたモータ内蔵ローラは、ベルトコンベアやローラコンベア等に利用されることを前提としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０２１４３号公報
【特許文献２】特開２００５−１７６５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムの製造に用いられるフィルム搬送装置では、フィルムにスリップによる擦り傷や皺、変形等の欠陥を生じることなく、高速かつ適正張力でフィルムを搬送する必要がある。従来、このようなフィルム搬送装置においては、フィルムにかかる張力を検出するためのローラを別途設け、張力検出用のローラにかかる荷重を検出して張力を算出し、その値をフィードバックして張力制御を行っている。このようなフィルム搬送装置において用いられるローラは、フィルム搬送装置において搬送対象となるフィルムの素材や種類によって、ローラの外周面の構造や必要な摩擦係数が異なっている。また、ローラ外周面の摩耗や構造物の破損等によってメンテナンスが必要となる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多様な帯状搬送物に対応可能であり、且つ、メンテナンス性の高いローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、ローラは、ステータ及び該ステータの径方向外側に対向配置されて相対回転するロータを含むモータ部と、前記ロータと共に回転する円筒状のローラハウジングと、前記ステータが固定される筒状のトーションバーと、前記トーションバーの内壁との間に間隙を介して貫通され、前記トーションバーの軸方向の一方端を固定させる貫通シャフトと、軸方向に前記モータ部を間に挟む位置に配置され、前記ローラハウジングを回転自在に支持する軸受と、前記ローラハウジングの外周面に沿って着脱可能に設けられ、前記ロータと共に回転する円筒状の外筒ローラと、を有する。
【０００７】
上記構成により、外筒ローラを交換することで多様な帯状搬送物に対応可能となる。また、帯状搬送物との接触面の摩耗や構造物の破損等が生じたとき、外筒ローラを交換することで対応可能となり、メンテナンス性の高いローラを得ることができる。
【０００８】
また、望ましい態様として、前記外筒ローラは、前記ローラハウジングと回り止め且つ抜け止めされて軸方向にはめ合わせられると共に、軸方向の一方端が前記ローラハウジングに固定されているのが好ましい。
【０００９】
上記構成により、ローラハウジングと外筒ロータとの間の軸方向のガタツキを抑制することができる。
【００１０】
また、前記ローラハウジングと前記外筒ローラとのはめ合わせ面の軸方向の少なくとも一部区間が前記トーションバーと前記貫通シャフトとの固定端に向かい小径となるテーパー形状を呈していても良い。
【００１１】
また、前記ローラハウジングの外周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部と前記外筒ローラの内周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部とが軸方向にはめ合わされていても良い。
【００１２】
また、前記ローラハウジングと前記外筒ローラとのはめ合わせ面の軸方向の一部区間の径が他区間の径と異なっていても良い。
【００１３】
また、望ましい態様として、前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、前記貫通シャフトに対する前記トーションバーの軸方向の他方端の相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、を有する構成であるのが好ましい。
【００１４】
上記構成により、第１の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報と、第２の回転検出器により検出されるトーションバーの軸方向の他方端の角度変位とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部を出力制御することで、帯状搬送物を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。
【００１５】
また、前記第１の回転検出器は、前記モータ部よりも軸方向の一方端側に設けられていても良い。
【００１６】
また、前記第１の回転検出器は、前記モータ部と前記第２の回転検出器との間に設けられていても良い。
【００１７】
また、前記第１の回転検出器は、前記第２の回転検出器よりも軸方向の他方端側に設けられていても良い。
【００１８】
また、望ましい態様として、前記ローラハウジングの回転を検出する第１の回転検出器と、前記トーションバーの軸方向の他方端に対する前記ローラハウジングの相対的な回転を検出する第２の回転検出器と、を有する構成であるのが好ましい。
【００１９】
上記構成により、第１の回転検出器により検出される位置情報と、第１の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報と第２の回転検出器により検出されるモータ部の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部を出力制御することで、帯状搬送物を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。
【００２０】
また、前記第１の回転検出器は、前記モータ部よりも軸方向の一方端側に設けられていても良い。
【００２１】
また、前記第１の回転検出器は、前記第２の回転検出器よりも軸方向の他方端側に設けられていても良い。
【００２２】
また、望ましい態様として、前記第１の回転検出器及び前記第２の回転検出器の少なくとも一方はレゾルバであるのが好ましい。
【００２３】
上記構成により、振動に強く、また、高温環境下での用途に適したローラを得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、多様な帯状搬送物に対応可能であり、且つ、メンテナンス性の高いローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施形態１に係るローラの一例を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るローラのロータハウジングと外筒ローラとのはめ合わせ部の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るローラにおいて帯状搬送物にかかる張力とトルクとの関係を説明する図である。
【図４】図４は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態１の変形例１に係るローラの一例を示す断面図である。
【図６】図６は、実施形態１の変形例２に係るローラの一例を示す断面図である。
【図７】図７は、実施形態１の変形例３に係るローラの一例を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態２に係るローラの一例を示す断面図である。
【図９】図９は、実施形態２の変形例１に係るローラの一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態２の変形例２に係るローラの一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態２の変形例３に係るローラの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るローラの一例を示す断面図である。図１に示す例において、ローラ１は、減速機構を介さずに、発生した動力を対象物にダイレクトに伝達するダイレクトドライブモータである。図１に示すように、ローラ１は、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムを一例とする帯状搬送物を搬送するための動力を発生するモータ部２と、モータ部２の回転を検出する回転検出器３と、モータ部２及び回転検出器３を保持するハウジング４と、ローラ１で発生するトルクを検出するためのトルク検出器５とを備えている。モータ部２、回転検出器３、及びトルク検出器５は、それぞれ図示せぬ制御装置に電気的に接続されており、ローラ１は、この制御装置によって制御される。
【００２８】
モータ部２は、ステータ２１と、ステータ２１に対して回転可能なロータ２２とを有する。ロータ２２は、回転軸ＡＸを中心に回転する。以下、回転軸ＡＸと平行な方向を「軸方向」ともいう。
【００２９】
本実施形態において、モータ部２は、アウターロータ型のモータである。ロータ２２は、ステータ２１の周囲に配置される。回転軸ＡＸに対して、ロータ２２は、ステータ２１の外側に配置される。
【００３０】
ステータ２１は、ステータコア２１Ａと、ステータコア２１Ａに支持されるコイル２１Ｂとを有する。ステータコア２１Ａは、回転軸ＡＸの周囲において、等間隔で複数配置されるティースを有する。コイル２１Ｂは、複数設けられる。コイル２１Ｂは、ステータコア２１Ａの複数のティースのそれぞれに支持される。
【００３１】
ロータ２２は、回転軸ＡＸの周囲において、等間隔で複数配置された永久磁石を含む。ステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２とは、間隙ｇ１を介して対向する。
【００３２】
本実施形態において、回転検出器３は、レゾルバステータ３１とレゾルバロータ３２とを含むレゾルバであり、モータ部２におけるロータ２２の回転速度、回転方向、及び回転角度の少なくとも一つを含む位置情報を検出する。
【００３３】
本実施形態において、トルク検出器５は、レゾルバステータ５１とレゾルバロータ５２とを含むレゾルバである。このトルク検出器５については後述する。
【００３４】
ハウジング４は、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、トーションバー４２と、貫通シャフト４３と、円盤部材４５とを含む。
【００３５】
貫通シャフト４３は、トーションバー４２を貫通して設けられている。貫通シャフト４３の軸方向の一方端は、トーションバー４２の軸方向の一方端が固定されている。貫通シャフト４３は、トーションバー４２との固定部から軸方向の他方端に向けて、トーションバー４２と間隙ｇ２を介して対向している。貫通シャフト４３の軸方向の他方端は、円盤部材４５を貫通しており、ナット４３Ｂで弾性部材である皿ばね４３Ｃを介して円盤部材４５に機械的に接続されている。
【００３６】
トーションバー４２は、貫通シャフト４３に固定された軸方向の一方端に設けられた円盤部４２Ａと、貫通シャフト４３との間に間隙ｇ２を介しつつ、円盤部４２Ａから軸方向の他方端に延びる円筒部４２Ｂとを含む。トーションバー４２の円筒部４２Ｂの外周面には、ステータ２１のステータコア２１Ａ及び回転検出器３のレゾルバステータ３１が設けられている。円筒部４２Ｂの軸方向の他方端には、支持部材４４が設けられている。以下、トーションバー４２が貫通シャフト４３に固定された軸方向の一方端を、「トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端」ともいう。また、円筒部４２Ｂの軸方向の他方端を、「トーションバー４２の開放端」ともいう。なお、図１に示す例において、設備との取り付け面は、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の面となる。
【００３７】
支持部材４４は、トーションバー４２の開放端に固定される円盤部４４Ａと、円盤部４４Ａの外周部から軸方向の他方端側に延びる円筒部４４Ｂとを含む。支持部材４４の円筒部４４Ｂの内周面には、トルク検出器５のレゾルバロータ５２が設けられており、貫通シャフト４３には、レゾルバロータ５２と対向する位置にトルク検出器５のレゾルバステータ５１が設けられている。
【００３８】
ローラハウジング４１は、軸方向の一方端が第１軸受６を介してトーションバー４２の円盤部４２Ａの外周部で支持され、軸方向の他方端が第２軸受７を介して円盤部材４５の外周部で支持されている。第１軸受６は、内輪がトーションバー４２の円盤部４２Ａに支持され、外輪がローラハウジング４１の内周面に支持されている。第２軸受７は、内輪が円盤部材４５に支持され、外輪がローラハウジング４１の内周面に支持されている。
【００３９】
本実施形態では、ローラハウジング４１の外周面に沿って、円筒状の外筒ローラ９が設けられている。
【００４０】
図１に示すように、外筒ローラ９は、ローラハウジング４１の外周面に沿って設けられる円筒部９１と、ローラハウジング４１のトーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側に当接して設けられる円盤部９１とを含み、ネジ穴４３Ｄにネジ１０１が軸方向にねじ込まれることで、回り止め且つ抜け止めされてローラハウジング４１と外筒ローラ９の円盤部９２とが固定される。ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の構成については後述する。
【００４１】
ローラハウジング４１の内周面には、モータ部２のステータ２１に対向する位置にモータ部２のロータ２２が設けられ、回転検出器３のレゾルバステータ３１に対向する位置に回転検出器３のレゾルバロータ３２が設けられている。
【００４２】
なお、図１に示す例では、回転検出器３をモータ部２よりもトーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側に配置した例を示している。
【００４３】
貫通シャフト４３と、トーションバー４２の円盤部４２Ａと、円盤部材４５と、皿ばね４３Ｃとは、第１軸受６及び第２軸受７に予圧を加える予圧機構を構成している。
【００４４】
第１軸受６は、外輪の角部がローラハウジング４１の段差４１Ａに当接し、内輪の角部がトーションバー４２の円盤部４２Ａの段差４２Ｄに当接した状態で軸方向に挟持される。第２軸受７は、外輪の角部がローラハウジング４１の段差４１Ｂに当接し、内輪の角部が円盤部材４５の段差４５Ｃに当接した状態で軸方向に挟持される。この状態で、皿ばね４３Ｃを介してナット４３Ｂを締め込み、皿ばね４３Ｃが自然長よりも短いＬに圧縮されることで、第１軸受６及び第２軸受７の双方に予圧を加えることができる。これにより、軸方向及び径方向のズレが抑制され、モータ部２を駆動した際の軸方向及び径方向のガタツキの発生を抑制することができる。
【００４５】
図２は、実施形態１に係るローラのロータハウジングと外筒ローラとのはめ合わせ部の構成例を示す図である。
【００４６】
上述したように、本実施形態では、ローラハウジング４１の外周面に沿って、円筒状の外筒ローラ９が設けられている。この外筒ローラ９は、ローラハウジング４１に対して着脱可能に設けられ、ロータ２２と共に回転する。本実施形態に係るローラ１は、ローラハウジング４１に対して着脱可能な外筒ローラ９を設けることで、帯状搬送物の種類に応じた外筒ローラ９に交換可能となる。また、帯状搬送物との接触面の摩耗や構造物の破損等が生じたとき、外筒ローラ９を交換することで対応可能であり、メンテナンス性の高いローラ１を得ることができる。この外筒ロータ９をローラハウジング４１にはめ合わせさせる際、ローラハウジング４１と外筒ロータ９との間の軸方向のガタツキを抑制する必要がある。
【００４７】
ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面は、例えば、図２（ａ）に示すように、軸方向の全区間がトーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端に向かい小径となるテーパー形状を呈する構成であっても良い。
【００４８】
また、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面は、例えば、図２（ｂ）に示すように、軸方向の少なくとも一部区間（図２（ｂ）に示す例では、区間Ｂ）がトーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端に向かい小径となるテーパー形状を呈する構成であっても良い。
【００４９】
図２（ｂ）に示す例では、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の区間Ａにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ１は、トーションバー４２の開放端側の区間Ｃにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ２よりも小さく、区間Ａと区間Ｃとの間の区間Ｂにおいて、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端に向かい小径となるテーパー形状を呈している例を示しているが、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端に向かい小径となるテーパー形状を呈する区間は、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の区間Ａであっても良いし、トーションバー４２の開放端側の区間Ｃであっても良い。
【００５０】
また、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面は、例えば、図２（ｃ）に示すように、ローラハウジング４１の外周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部４１ａと外筒ローラ９の円筒部９１の内周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部９１ａとが軸方向にはめ合う構成であっても良い。
【００５１】
図２（ｃ）に示す例では、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の区間Ｄにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ３は、トーションバー４２の開放端側の区間Ｅにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ４よりも小さくなっている例を示している。すなわち、図２（ｃ）に示すように、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の軸方向の一部区間（図２（ｃ）に示す例では、区間Ｄ）の直径ｒ３は、他区間（図２（ｃ）に示す例では、区間Ｅ）の直径ｒ４とは異なる構成であっても良い。
【００５２】
また、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面は、例えば、図２（ｄ）に示すように、ローラハウジング４１の外周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部４１ａ１と外筒ローラ９の円筒部９１の内周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部９１ａ１とが軸方向にはめ合うと共に、ローラハウジング４１の外周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部４１ａ２と外筒ローラ９の円筒部９１の内周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部９１ａ２とが軸方向にはめ合う構成であっても良い。
【００５３】
図２（ｄ）に示す例では、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の区間Ｆにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ３と、トーションバー４２の開放端側の区間Ｈにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ３とが等しく、区間Ｆと区間Ｈとの間の区間Ｇにおいて、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ４が区間Ｆ及び区間Ｈにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ３よりも大きくなっている例を示している。すなわち、図２（ｄ）に示す例では、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の軸方向の一部区間（図２（ｄ）に示す例では、区間Ｇ）の直径ｒ４は、他区間（図２（ｄ）に示す例では、区間Ｆ及び区間Ｈ）の直径ｒ３よりも大きい。
【００５４】
また、図２（ｅ）に示す例では、ローラハウジング４１の外周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部４１ａ３と外筒ローラ９の円筒部９１の内周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部９１ａ３とが軸方向にはめ合うと共に、ローラハウジング４１の外周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部４１ａ４と外筒ローラ９の円筒部９１の内周面の軸方向の所定位置に設けられた段差部９１ａ４とが軸方向にはめ合う構成であり、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の区間Ｆにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ３と、トーションバー４２の開放端側の区間Ｈにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ３とが等しく、区間Ｆと区間Ｈとの間の区間Ｇにおいて、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ５が区間Ｆ及び区間Ｈにおけるローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の直径ｒ３よりも小さくなっている例を示している。すなわち、図２（ｅ）に示す例では、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の軸方向の一部区間（図２（ｄ）に示す例では、区間Ｇ）の直径ｒ５は、他区間（図２（ｄ）に示す例では、区間Ｆ及び区間Ｈ）の直径ｒ３よりも小さい。
【００５５】
つまり、図２（ｄ）及び図２（ｅ）に示すように、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面の軸方向の一部区間（図２（ｄ）に示す例では、区間Ｇ）の直径ｒ５は、他区間（図２（ｄ）に示す例では、区間Ｆ及び区間Ｈ）の直径ｒ３とは異なる構成であっても良い。
【００５６】
上述したように、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円筒部９１とのはめ合わせ面を、図２に示す各構成例とすることで、ローラハウジング４１と外筒ロータ９との間の軸方向のガタツキを抑制することができる。
【００５７】
次に、図１、図３、及び図４を用いて、実施形態１に係るローラ１の動作について説明する。図３は、実施形態１に係るローラにおいて帯状搬送物にかかる張力とトルクとの関係を説明する図である。図４は、実施形態１に係るローラの動作例を示す図である。
【００５８】
図３に示すように、ローラ１におけるローラハウジング４１の半径をｒとし、帯状搬送物２００にかかる張力をＦとすると、回転軸ＡＸ周りに働くトルクＴは、Ｔ＝Ｆ×ｒで表される。これを張力Ｆについて変形すると、以下の（１）式のように表される。つまり、トルクＴを検出することにより、張力Ｆを求めることができる。
【００５９】
Ｆ＝Ｔ／ｒ  …（１）
【００６０】
ここで、本実施形態において、貫通シャフト４３の回転方向に対する剛性は、モータ部２の駆動力により生じるトルクに対して十分に大きく、トーションバー４２の回転方向に対する剛性は、貫通シャフト４３の回転方向に対する剛性よりも小さいものとする。
【００６１】
図４に示すように、モータ部２を駆動してローラハウジング４１をＡ矢示方向に回転させると、ステータ２１のステータコア２１Ａが固定されたトーションバー４２の円筒部４２ＢにＢ矢示方向の反力が作用し、貫通シャフト４３に対して相対的な捩れが生じる。
【００６２】
本実施形態では、回転検出器３を第１の回転検出器とし、トルク検出器５として、例えば、１度以下の角度変位を検出可能な第２の回転検出器を用いて、モータ部２を駆動したときのトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）を検出する。このトーションバー４２の開放端の角度変位をトルクＴに換算することで、（１）式に示す張力Ｆを求めることができる。すなわち、回転検出器３（第１の回転検出器）により検出されるモータ部２の位置情報と、トルク検出器５（第２の回転検出器）により検出されるトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。
【００６３】
なお、間隙ｇ２は、モータ部２の駆動時におけるトーションバー４２の捩れを阻害しない程度に狭いのが好ましく、より具体的には、例えば、０．０５ｍｍ乃至０．２ｍｍ程度であることが望ましい。また、トーションバー４２の円筒部４２Ｂと貫通シャフト４３との間に間隙ｇ２を設けることで、ステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２との間に介在する間隙ｇ１の誤差範囲が大きくなる。ここで、間隙ｇ１と間隙ｇ２との関係がｇ１≦ｇ２である場合、モータ部２の駆動時においてステータ２１のステータコア２１Ａとロータ２２とが接触する可能性がある。このため、間隙ｇ１と間隙ｇ２との関係は、ｇ１＞ｇ２であるのが望ましい。
【００６４】
また、図１に示す例では、回転検出器３とモータ部２との相互間の磁気干渉を防ぐ遮蔽板８を設けているが、回転検出器３とモータ部２とが相互間の磁気干渉による影響を受けない程度に離れて配置される場合には、遮蔽板８を設けなくても良い。また、磁気遮蔽効果を有する強磁性体の部材で支持部材４４を構成することで、トルク検出器５とモータ部２との相互間の磁気干渉を防ぐことが可能であり、図１に示す例では、トルク検出器５とモータ部２との間には遮蔽板を設けていないが、支持部材４４を樹脂やアルミニウム等の部材で構成する場合には、トルク検出器５とモータ部２との間に遮蔽板を設けて相互間の磁気干渉を防ぐようにしても良い。
【００６５】
（変形例１）
図５は、実施形態１の変形例１に係るローラの一例を示す断面図である。図５に示すローラ１ａでは、回転検出器３をモータ部２とトルク検出部５との間に配置している。
【００６６】
（変形例２）
図６は、実施形態１の変形例２に係るローラの一例を示す断面図である。図６に示すローラ１ｂでは、回転検出器３をトルク検出器５よりも軸方向の他方端側に設けている。
【００６７】
モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きい。このため、回転検出器３を設ける軸方向の位置によって回転検出器３の検出精度に与える影響は小さい。
【００６８】
図５に示す変形例１では、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対する回転検出器３のレゾルバステータ３１の回転方向位置における捩れが図１に示す例よりも大きくなるが、上述したように、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きいため、回転検出器３のトーションバー４２上における位置によって回転検出器３の検出精度に与える影響を無視することができる。
【００６９】
また、図６に示す変形例２では、回転検出器３のレゾルバステータ３１は、トーションバー４２よりも回転方向の剛性が大きい貫通シャフト４３に設けられる。このため、モータ部２を駆動したときの回転検出器３の検出精度が貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れによる影響を受けることがない。
【００７０】
以上のように、回転検出器３により検出される位置情報は、回転検出器３のレゾルバステータ３１をトーションバー４２の円筒部４２Ｂに配置したとしても、回転検出器３のレゾルバステータ３１を貫通シャフト４３に配置した場合と等価と見做すことができる。すなわち、回転検出器３は、貫通シャフト４３に対するローラハウジング４１の位置情報を検出しているものと見做すことができる。
【００７１】
（変形例３）
図７は、実施形態１の変形例３に係るローラの一例を示す断面図である。図７に示すローラ１ｃでは、設備との取り付け面は、トーションバー４２の開放端側の面となる。
【００７２】
円盤部材４５ａには、ネジで設備に固定するためのネジ穴４５Ｂが設けられている。
【００７３】
図７に示す構成では、設備に調整孔を開口することで、設備側からナット４３Ｂにアクセス可能であり、メンテナンス作業が容易となる。また、モータ部２、回転検出器３、及びトルク検出器５が軸方向の設備側に寄せて配置されることで、ローラ１ｃの軸方向の重心位置が設備側に近い位置となり、設備との接続部にかかる負荷を小さくすることができる。
【００７４】
また、図７に示す構成では、設備との取り付け面（トーションバー４２の開放端側の面）とは反対側の面（トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の面）で、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円盤部９２とが固定される。このため、設備からローラ１ｃを取り外すことなく、外筒ローラ９の交換作業が可能となる。この構成によって、よりメンテナンス性の高いローラ１ｃを得ることができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、上述したように、回転検出器３を第１の回転検出器とし、トルク検出器５として、例えば、１度以下の角度変位を検出可能な第２の回転検出器を用いて、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の開放端の角度変位（微小角度θ）を検出する構成である。すなわち、トルク検出器５（第２の回転検出器）としては、モータ部２の位置情報を検出する回転検出器３（第１の回転検出器）よりも高分解能な回転検出器を用いることが好ましく、より具体的には、モータ部２の最大トルク発生時におけるトーションバー４２の捩れ量を１としたとき、１／１００よりも小さい分解能を有しているのが望ましい。
【００７６】
また、本実施形態において、トルク検出器５は、例えばトーションバー４２に設けた歪ゲージであっても良い。この場合、モータ部２を駆動したときの歪ゲージの抵抗値変動量を検出し、この歪ゲージの抵抗値変動量をトルクＴに換算することで、（１）式に示す張力Ｆを求めることができ、上述したように、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。
【００７７】
以上説明したように、実施形態１に係るローラ１，１ａ，１ｂ，１ｃは、ステータ２１及び該ステータ２１の径方向外側に対向配置されて相対回転するロータ２２を含むモータ部２と、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、ステータ２１が固定される筒状のトーションバー４２と、トーションバー４２の内壁との間に間隙ｇ１を介して貫通され、トーションバー４２の軸方向の一方端を固定させる貫通シャフト４３と、軸方向にモータ部２を間に挟む位置に配置され、ローラハウジング４１を回転自在に支持する第１軸受６及び第２軸受７と、ローラハウジング４１の外周面に沿って着脱可能に設けられ、ロータ２２と共に回転する円筒状の外筒ローラ９と、を有している。
【００７８】
上記構成により、外筒ローラ９を交換することで多様な帯状搬送物２００に対応可能となる。また、帯状搬送物２００との接触面の摩耗や構造物の破損等が生じたとき、外筒ローラ９を交換することで対応可能となり、メンテナンス性の高いローラ１，１ａ，１ｂ，１ｃを得ることができる。
【００７９】
また、外筒ローラ９は、ローラハウジング４１と回り止め且つ抜け止めされて軸方向にはめ合わされていると共に、軸方向の一方端がローラハウジング４１に固定されている。
【００８０】
上記構成により、ローラハウジング４１と外筒ロータ９との間の軸方向のガタツキを抑制することができる。
【００８１】
また、実施形態１に係るローラ１，１ａ，１ｂ，１ｃは、ローラハウジング４１の回転を検出する回転検出器３（第１の回転検出器）と、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の軸方向の他方端の相対的な回転を検出するトルク検出器５（第２の回転検出器）と、を有している。
【００８２】
この構成において、回転検出器３（第１の回転検出器）により検出されるモータ部２の位置情報と、トルク検出器５（第２の回転検出器）により検出されるトーションバー４２の軸方向の他方端の角度変位（微小角度θ）とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。これにより、張力検出用のローラが不要となり、フィルム搬送経路で使用する総ローラ数を減らすことが可能となる。
【００８３】
（実施形態２）
図８は、実施形態２に係るローラの一例を示す断面図である。なお、上述した実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８４】
本実施形態におけるローラ１ｄにおいて、ロータハウジング４１と外筒ローラ９とのはめ合わせ部の構成については、上述した実施形態１と同様である。
【００８５】
本実施形態におけるローラ１ｄでは、実施形態１の構成とは異なり、第２の回転検出器５によってトーションバー４２の開放端に対するローラハウジング４１の相対的な位置情報を検出する構成としている。
【００８６】
図８に示す例では、第２の回転検出器５がトーションバー４２の開放端に設けられ、第１の回転検出器３は、第２の回転検出器５に対し、モータ部２を挟んでトーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側に設けられている。より具体的には、第２の回転検出器５のレゾルバステータ５１がトーションバー４２の開放端に設けられ、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１がモータ２よりもトーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端寄りに設けられている。第１の回転検出器３のレゾルバロータ３２は、ロータ４１の内周面において第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１に対向する位置に設けられ、第２の回転検出器５のレゾルバロータ５２は、ロータ４１の内周面において第２の回転検出器５のレゾルバステータ５１に対向する位置に設けられている。
【００８７】
モータ部２を駆動したときにトーションバー４２が受ける反力によって生じる貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の回転方向の捩れ量は、トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端では０となり、軸方向にトーションバー４２の開放端に向かうに従い大きくなる。すなわち、第１の回転検出器３が配置されるトーションバー４２の軸方向位置における回転方向の捩れ量は、第２の回転検出器５が配置されるトーションバー４２の開放端における回転方向の捩れ量よりも小さい。換言すると、第１の回転検出器３により検出される位置情報は、第２の回転検出器５により検出される位置情報よりもトーションバー４２の回転方向の捩れによる影響をより受け難い。
【００８８】
本実施形態では、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分をとり、この差分をトーションバー４２の回転方向の捩れによる角度変位としてトルクＴに換算する。これにより、実施形態１の（１）式に示す張力Ｆを求めることができる。すなわち、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報と第２の回転検出器５により検出されるモータ部２の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。
【００８９】
なお、実施形態１において、モータ部２を駆動したときに回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きく、第１の回転検出器３を設ける軸方向の位置によって第１の回転検出器３の検出精度に与える影響は小さいものとして説明したが、本実施形態では、上述したように、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分をとり、この差分をトーションバー４２の回転方向の捩れによる角度変位としてトルクＴに換算することを意図した構成である。このため、実施形態２における第１の回転検出器３及び第２の回転検出器５としては、実施形態１におけるトルク検出器５（第２の回転検出器）と同等の高分解能な回転検出器を用いることが好ましく、より具体的には、モータ部２の最大トルク発生時におけるトーションバー４２の捩れ量を１としたとき、１／１００よりも小さい分解能を有しているのが望ましい。
【００９０】
（変形例１）
図９は、実施形態２の変形例１に係るローラの一例を示す断面図である。図９に示すローラ１ｅでは、第１の回転検出器３を図８に示す例よりもトーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端に近い位置に配置している。
【００９１】
（変形例２）
図１０は、実施形態２の変形例２に係るローラの一例を示す断面図である。図１０に示すローラ１ｆでは、第１の回転検出器３を第２の回転検出器５よりも軸方向の他方端側に設けている。
【００９２】
実施形態１において説明したように、モータ部２を駆動したときに第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報の変化範囲は、貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れに対して十分に大きい。従って、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１を貫通シャフト４３に配置した場合と等価と見做すことができる。すなわち、第１の回転検出器３は、貫通シャフト４３に対するローラハウジング４１の位置情報を検出しているものと見做すことができる。
【００９３】
一方、本実施形態では、第１の回転検出器３により検出される位置情報と第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分が大きいほど、後段の制御精度を向上させることができる。
【００９４】
図９に示す変形例１では、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対する第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１の回転方向位置における捩れが図１に示す例よりも小さくなる。すなわち、モータ部２を駆動したときの貫通シャフト４３に対する第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１の回転方向位置における捩れによって第１の回転検出器３の検出精度に与える影響を小さくすることができ、第１の回転検出器３により検出される位置情報と第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分を図８に示す例よりも大きくすることができる。
【００９５】
図１０に示す変形例２では、第１の回転検出器３のレゾルバステータ３１は、トーションバー４２よりも回転方向の剛性が大きい貫通シャフト４３に設けられる。このため、モータ部２を駆動したときの第１の回転検出器３の検出精度が貫通シャフト４３に対するトーションバー４２の円筒部４２Ｂの相対的な捩れによる影響を受けることがなく、第１の回転検出器３により検出される位置情報と第２の回転検出器５により検出される位置情報との差分を図９に示す例よりもさらに大きくすることができる。
【００９６】
（変形例３）
図１１は、実施形態２の変形例３に係るローラの一例を示す断面図である。図１０に示すローラ１ｇでは、設備との取り付け面は、トーションバー４２の開放端側の面となる。
【００９７】
円盤部材４５ａには、ネジで設備に固定するためのネジ穴４５Ｂが設けられている。
【００９８】
図１１に示す構成では、設備に調整孔を開口することで、設備側からナット４３Ｂにアクセス可能であり、メンテナンス作業が容易となる。また、モータ部２、回転検出器３、及びトルク検出器５が軸方向の設備側に寄せて配置されることで、ローラ１ｇの軸方向の重心位置が設備側に近い位置となり、設備との接続部にかかる負荷を小さくすることができる。
【００９９】
また、図１１に示す構成では、設備との取り付け面（トーションバー４２の開放端側の面）とは反対側の面（トーションバー４２と貫通シャフト４３との固定端側の面）で、ローラハウジング４１と外筒ローラ９の円盤部９２とが固定される。このため、設備からローラ１ｇを取り外すことなく、外筒ローラ９の交換作業が可能となる。この構成によって、よりメンテナンス性の高いローラ１ｇを得ることができる。
【０１００】
以上説明したように、実施形態２に係るローラ１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇは、実施形態１と同様に、ステータ２１及び該ステータ２１の径方向外側に対向配置されて相対回転するロータ２２を含むモータ部２と、ロータ２２と共に回転する円筒状のローラハウジング４１と、ステータ２１が固定される筒状のトーションバー４２と、トーションバー４２の内壁との間に間隙ｇ１を介して貫通され、トーションバー４２の軸方向の一方端を固定させる貫通シャフト４３と、軸方向にモータ部２を間に挟む位置に配置され、ローラハウジング４１を回転自在に支持する第１軸受６及び第２軸受７と、ローラハウジング４１の外周面に沿って着脱可能に設けられ、ロータ２２と共に回転する円筒状の外筒ローラ９と、を有している。
【０１０１】
上記構成により、外筒ローラ９を交換することで多様な帯状搬送物２００に対応可能となる。また、帯状搬送物２００との接触面の摩耗や構造物の破損等が生じたとき、外筒ローラ９を交換することで対応可能となり、メンテナンス性の高いローラ１，１ａ，１ｂ，１ｃを得ることができる。
【０１０２】
また、外筒ローラ９は、ローラハウジング４１と回り止め且つ抜け止めされて軸方向にはめ合わされていると共に、軸方向の一方端がローラハウジング４１に固定されている。
【０１０３】
上記構成により、ローラハウジング４１と外筒ロータ９との間の軸方向のガタツキを抑制することができる。
【０１０４】
また、実施形態２に係るローラ１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇは、ローラハウジング４１の回転を検出する第１の回転検出器３と、トーションバー４２の軸方向の他方端に対するローラハウジング４１の相対的な回転を検出する第２の回転検出器５と、を有している。
【０１０５】
この構成において、第１の回転検出器３により検出される位置情報と、第１の回転検出器３により検出されるモータ部２の位置情報と第２の回転検出器５により検出されるモータ部２の位置情報との差分とを用いて、目標とする張力が得られるようなトルクとなるようにモータ部２を出力制御することで、帯状搬送物２００を適正張力で搬送するための張力制御が可能となる。これにより、張力検出用のローラが不要となり、フィルム搬送経路で使用する総ローラ数を減らすことが可能となる。
【０１０６】
なお、上述した実施形態１，２では、回転検出器としてレゾルバを用いる例について説明した。レゾルバのような磁気式センサは、振動に強く、また、高温環境下での用途に適しているが、より高精度な制御を行う必要がある場合には、回転検出器として光学式のエンコーダを用いても良いし、例えばホールＩＣ等の一般的なセンサでも良いことはいうまでもない。
【０１０７】
また、上述した実施形態１，２では、モータ部に永久磁石を用いたＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）型のモータを用いる例について説明したが、ＶＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）型モータを用いた構成であっても良い。ＰＭ型モータは、より滑らかな回転が可能であるが、高温環境下での用途としては、ＶＲ型モータが適しており、モータ部としてＶＲ型のモータを用いても良いことはいうまでもない。
【０１０８】
また、回転検出器としてレゾルバを用いる場合には、レゾルバの歯数をモータ部の歯数と合わせることで、起動時における磁極位置推定動作を省略することができる。
【０１０９】
上述したように、本実施形態に係るローラ１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇを用いることで、張力検出用のローラを用いることなく帯状搬送物２００の張力制御が可能となるので、この実施形態に係るモータ１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇは、例えば、フレキシブル基板や曲面ディスプレイに用いられる液晶フィルムあるいは有機ＥＬフィルム等の高機能フィルムの製造に用いられるフィルム搬送装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【０１１０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ  ローラ
２  モータ部
３  回転検出器（第１の回転検出器）
４  ハウジング
５  トルク検出器（第２の回転検出器）
６  第１軸受
７  第２軸受
８  遮蔽板
９  外筒ローラ
２１  ステータ
２１Ａ  ステータコア
２１Ｂ  コイル
２２  ロータ
４１  ローラハウジング
４１Ａ  段差
４１ａ，４１ａ１，４１ａ２，４１ａ３，４１ａ４  段差部（ローラハウジング）
４２  トーションバー
４２Ａ  円盤部
４２Ｂ  円筒部
４２Ｄ  段差
４３  貫通シャフト
４３Ａ  はめ合わせ部
４３Ｂ  ナット
４３Ｄ  ネジ穴
４４  支持部材
４４Ａ  円盤部
４４Ｂ  円筒部
４５，４５ａ  円盤部材
４５Ｂ  ネジ穴
９１  円筒部（外筒ローラ）
９１ａ，９１ａ１，９１ａ２，９１ａ３，９１ａ４  段差部（外筒ローラ）
９２  円盤部（外筒ローラ）
１０１  ネジ
２００  帯状搬送物
ＡＸ  回転軸
ｇ１，ｇ２  間隙
【図１】
0006597398.tif 000002
【図２】
0006597398.tif 000003
【図３】
0006597398.tif 000004
【図４】
0006597398.tif 000005
【図５】
0006597398.tif 000006
【図６】
0006597398.tif 000007
【図７】
0006597398.tif 000008
【図８】
0006597398.tif 000009
【図９】
0006597398.tif 000010
【図１０】
0006597398.tif 000011
【図１１】
0006597398.tif 000012