(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の端部にテーパ嵌合して前記ローラ本体の端部を閉塞する駆動軸を設けたフランジと、前記ローラ本体の温度を検出する第１の温度センサと、前記ローラ本体と前記フランジで囲まれた中空内部に配置され前記ローラ本体を発熱する第１の誘導発熱機構および前記ローラ本体とフランジのテーパ嵌合部を発熱する第２の誘導発熱機構と、前記テーパ嵌合部の温度を検出する第２の温度センサとを備え、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの検出信号の偏差により、前記フランジの温度を前記ローラ本体の温度とほぼ同一となるように前記第１および第２の誘導発熱機構による発熱を制御してなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導発熱ローラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように誘導発熱ローラ装置は、中空のローラと、鉄心に誘導コイルを巻装して構成された誘導発熱機構とを備え、ローラの中空内部に誘導発熱機構を配置し、鉄心とローラとからなる磁気回路を形成して構成されている。そして、誘導コイルに交流電流を印加することにより、磁気回路に交番磁束が発生し、この交番磁束によってローラに誘導電流が発生し、この誘導電流によってローラはジュール発熱して加熱される。
【０００３】
図３はこのような誘導発熱ローラ装置の一例の構成を示す断面図で、この図において、１は円筒状のローラ本体、２ａ，２ｂはローラ本体１の端部を閉塞するフランジ、３ａ，３ｂは中空の駆動軸（フランジ２ａ，２ｂとそれぞれ一体に形成されている。）、４ａ，４ｂはボルト、７は鉄心５とこの鉄心５に巻回された誘導コイル６とからなる誘導発熱機構、８は誘導発熱機構７を固定支持する支持ロッド、９ａ，９ｂは軸受、１０は止め輪、１１はローラ本体１の表面温度を検出する温度センサ、１２は温度信号検出装置、１３は信号線、１４は誘導コイル６から引き出された電源リード線である。
【０００４】
ローラは、ローラ本体１の一端に駆動軸３ａが一体形成されたフランジ２ａを、他端に駆動軸３ｂが一体形成されたフランジ２ｂを嵌合し、ボルト４ａ、４ｂにより締結して組み立てられている。使用の際、駆動軸３ａ，３ｂが図示しない機台に回転自在に支持され、駆動軸３ａまたは３ｂに回転力が伝達される。
【０００５】
誘導発熱機構７は、駆動軸３ａ，３ｂを挿通し軸受９ａ，９ｂを介してローラに支持される支持ロッド８に支持されてローラ本体１の中空内に配置され、使用の際、支持ロッド８は図示しない機台に固定される。これによりローラは機台および誘導発熱機構７に対して回転自在となっている。
【０００６】
このように構成された誘導発熱ローラ装置は、電源リード線１４が交流電源に接続されると、誘導コイル６に交流電流が流れ、この交流電流により誘導コイル６と鎖交する鉄心５とローラ本体１からなる磁気回路に交番磁束が発生して前述のようにローラ本体１が発熱する。この発熱によるローラ本体１の表面温度を温度センサ１１で検出し、その温度は温度信号検出装置１２を介して信号線１３により取り出される。この温度検出信号により例えば電圧調整器を操作して交流電源の出力を制御して誘導コイル６に流れる電流を制御し、ローラ本体１の表面温度を所定の温度に維持する。
【０００７】
ところで、この種の誘導発熱ローラ装置は、紙、不織布、鉄板などのシートに模様を付けるための加工に使用されることがある。この場合、ローラ本体１の外周表面に所望の模様の彫刻を施して使用される。したがって、異なる模様を加工する場合には、その模様の彫刻を施した別のローラ本体１を用意し、ローラ本体１を交換する必要がある。
【０００８】
この場合のローラ本体１の交換は、誘導発熱ローラ装置を適当な台の上に載せ、まず図３の左側の駆動軸３ａにつき、ボルト４ａを取り外してフランジ２ａ、駆動軸３ａとローラ本体１との連結を解き、および止め輪１０を除去し、フランジ２ａ、駆動軸３ａをローラ本体１より左側に移動させ、ローラ本体１より分離する。
【０００９】
つぎに右側の駆動軸３ｂにつき、ボルト４ｂを取り外してフランジ２ｂ、駆動軸３ｂとローラ本体１との連結を解き、および止め輪１０を除去し、フランジ２ｂ、駆動軸３ｂをローラ本体１より右側に移動させ、ローラ本体１より分離する。そのあと、誘導発熱機構７を支持ロッド８とともにローラ本体１より引き出す。これによって、ローラ本体１は他の構成部品と分離されることになり、ここで別に用意されている他のローラ本体１と交換し、分離したときとは逆の手順で各構成部品を組み立てることにより行われる。
【００１０】
ところで、このような誘導発熱ローラ装置では、フランジ２ａ，２ｂがローラ本体１に対して密に嵌合されていないと、駆動軸３ａ，３ｂを基準としたときのローラ本体１の偏心が発生し、この偏心は模様付け加工では特に嫌われる。
【００１１】
また、ローラ本体１を昇温し、所定の温度に維持制御されるとき、ローラ本体１からフランジ２ａ，２ｂには伝導伝熱はあるものの、フランジ２ａ，２ｂの温度はローラ本体１の温度よりも低く、その熱膨張差によって嵌合部に隙間を生じ、偏心が発生したり、またローラ本体１への外圧としてのニップ圧が作用したときには、ローラ本体１とフランジ２ａ，２ｂとを固定しているボルト４ａ，４ｂに過大な荷重が作用して切損するといった不具合を発生する。
【００１２】
この偏心や不具合を避ける対策としてローラ本体１を加熱して予め高温にしておき、熱膨張代を得たうえでフランジ２ａ，２ｂを挿入するという焼き嵌めという手段が考えられる。しかし、この手段では、フランジ２ａ，２ｂがローラ本体１に対して高い接触圧力を持って密に嵌合されるものの、前記のような分離手順による各フランジ２ａ，２ｂのローラ本体１からの引き外しは容易ではない。またローラ本体１を交換したあとの組立てに際しても、焼き嵌めという手段を取らなければならず、きわめて面倒である。
【００１３】
この面倒を緩和するために、ローラ本体１とフランジ２ａ，２ｂとをテーパ嵌合によって締結することが提案（特開平６−６０９７５号）されている。この提案によれば、フランジ２ａ，２ｂの僅かな移動によって締結が解除され、フランジ２ａ，２ｂはローラ本体１から容易に分離でき、また組立ての際も、フランジ２ａ，２ｂをローラ本体１に僅かに嵌合させれば、その締結によって両者は密に嵌合される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、テーパ嵌合によっても、前記のローラ本体１の温度とフランジ２ａ，２ｂの温度の差に起因する熱膨脹差による隙間の発生と、それに伴う偏心やボルトへの過荷重の発生を防止するには、テーパ嵌合部を強く押し込む必要があり、この場合に焼き嵌めと同様の作用である圧入嵌合をもたらすことは可能となり、組立ての際の焼き嵌め作業が省略されるものの、分離の際に押し込み分を引き抜くことが必要となり、未だその分離は容易でないという問題がある。
【００１５】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、円筒状のローラ本体の温度とローラ本体の両端部を閉塞するフランジの温度の差に起因する熱膨脹差による隙間の発生を防止し、かつローラ本体とフランジとの着脱を容易に行うことのできる誘導発熱ローラ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘導発熱ローラ装置において、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の端部にテーパ嵌合して前記ローラ本体の端部を閉塞する駆動軸を設けたフランジと、前記ローラ本体の温度を検出する第１の温度センサと、前記ローラ本体と前記フランジで囲まれた中空内部に配置され前記ローラ本体を発熱する第１の誘導発熱機構および前記ローラ本体とフランジのテーパ嵌合部を発熱する第２の誘導発熱機構と、前記テーパ嵌合部の温度を検出する第２の温度センサとを備え、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの検出信号の偏差により、前記フランジの温度を前記ローラ本体の温度とほぼ同一となるように前記第１および第２の誘導発熱機構による発熱を制御してなることを特徴とする。
【００１７】
この特徴により、フランジの温度をローラ本体の温度とほぼ同一にすることができ、ローラ本体とフランジとの温度の差が減少して常にローラ本体とフランジとは密に締結した状態が維持され、両者の温度の差に起因する熱膨脹差による隙間の発生を防止することができる。
【００１８】
また、両者の温度差による隙間の発生を考慮することなく、ローラ本体とフランジとをテーパ嵌合によって締結できるので、フランジまたはローラ本体の僅かの移動によって簡単に両者の締結が解除されて分離でき、さらに、組立ての際もフランジをローラ本体に強く押し込むことなく嵌合させればよいので、ローラ本体とフランジとの着脱を容易に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。図１は実施の形態に係る誘導発熱ローラ装置の断面図、図２は図１の誘導発熱ローラ装置のローラ分離状態の断面図である。なお、図３に示した従来の誘導発熱ローラ装置と対応する部分には同一の符号を付している。
【００２０】
図１および図２において、１は円筒状のローラ本体、２ａ，２ｂはローラ本体１の端部を閉塞するフランジ、３ａ，３ｂは中空の駆動軸（フランジ２ａ，２ｂとそれぞれ一体に形成されている。）、４ａ，４ｂはボルト、７は鉄心５とこの鉄心５に巻回された誘導コイル６とからなる第１の誘導発熱機構、８は誘導発熱機構７を固定支持する支持ロッド、９ａ，９ｂは軸受、１０は止め輪、１１はローラ本体１の表面温度を検出する第１の温度センサ、１２ｂは温度信号検出装置、１３ａは信号線、１４は誘導コイル６から引き出された電源リード線であり、これらは、図３に示した従来の誘導発熱ローラ装置と同様に配置構成されている。
【００２１】
この実施の形態における円筒状のローラ本体１は、一方の端部（図示左側）の内周面に外側に向かって小径化するテーパ面１ａが形成され、他方の端部（図示右側）の内周面に外側に向かって大径化するテーパ面１ｂが形成されている。
【００２２】
ローラ本体１の一方の端部を閉塞するフランジ２ａは、その縁部周囲が突出する嵌合部２２ａに形成され、その外周面にローラ本体１のテーパ面１ａと合致する外側に向かって小径化するテーパ面２２ｃが形成されており、また、ローラ本体１の他方の端部を閉塞するフランジ２ｂは、その縁部周囲が突出する嵌合部２２ｂに形成され、その外周面にローラ本体１のテーパ面１ｂと合致する外側に向かって大径化するテーパ面２２ｄが形成されている。
【００２３】
そして、ローラ本体１の一方の端部にフランジ２ａを嵌合し、互いのテーパ面２２ｃ，１ａを当接させて締結し、ボルト４ａで両者を固定している。また、ローラ本体１の他方の端部にフランジ２ｂを嵌合し、互いのテーパ面２２ｄ，１ｂを当接させて締結し、ボルト４ｂで両者を固定している。すなわち、ローラ本体１と各フランジ２ａ，２ｂはテーパ嵌合されている。
【００２４】
このようなテーパ嵌合によりローラ本体１の交換などで取り外すときには、ボルト４ａ，４ｂを外し、図２に示すように、ローラ本体１を引き抜けばよい。その際、ローラ本体１を僅かに移動すると直ちに締結が解除され、簡単にローラ本体１を取り外すことができる。また、ローラ本体１を組み立てるときには分離したときとは逆の手順で行えばよい。その際、各フランジ２ａ，２ｂをローラ本体１に強く押し込むことなく嵌合させればよい。したがって、ローラ本体１と各フランジ２ａ，２ｂとの着脱を容易に行うことのできる。
【００２５】
なお、ローラ本体１の一方の端部（図示左側）の内周面に形成されたテーパ面１ａも他方の端部のテーパ面１ｂと同様に外側に向かって大径化するテーパ面にし、この端部に嵌合するフランジ２ａの外周面のテーパ面２２ｃも外側に向かって大径化するテーパ面に形成してもよい。この場合、ローラ本体１の交換などで取り外すとき、ローラ本体１を引き抜く方向に位置するフランジを取り外せばよい。
【００２６】
１７ａは、鉄心１５ａとこの鉄心１５ａに巻回された誘導コイル１６ａとからなる第２の誘導発熱機構で、この鉄心１５ａとフランジ２ａとからなる誘導コイル１６ａによる磁気回路を形成し、誘導コイル１６ａに交流電流を印加することにより、フランジ２ａに誘導電流を発生させて発熱加熱する。同様に１７ｂは、鉄心１５ｂとこの鉄心１５ｂに巻回された誘導コイル１６ｂとからなる第２の誘導発熱機構で、この鉄心１５ｂとフランジ２ｂとからなる誘導コイル１６ｂによる磁気回路を形成し、誘導コイル１６ｂに交流電流を印加することにより、フランジ２ｂに誘導電流を発生させて発熱加熱する。２５ａ，２５ｂは第２の誘導発熱機構１７ａ，１７ｂの誘導コイル１６ａ，１６ｂから引き出された電源リード線である。
【００２７】
２４ａはフランジ２ａの嵌合部２２ａに設けられ、フランジ２ａの温度を検出する第２の温度センサで、フランジ２ａの温度を検出して温度信号検出装置１２ａを介して信号線１３ｂにより取り出される。同様に２４ｂはフランジ２ｂの嵌合部２２ｂに設けられ、フランジ２ｂの温度を検出する第２の温度センサで、フランジ２ｂの温度を検出して温度信号検出装置１２ｂを介して信号線１３ａにより取り出される。
【００２８】
そして、第１の温度センサ１１および第２の温度センサ２４ａ，２４ｂで検出された温度信号は、図示しない制御装置に入力され、第１の誘導発熱機構７の誘導コイル６および第２の誘導発熱機構１７ａ，１７ｂの誘導コイル１６ａ，１６ｂに流す電流をそれぞれ制御する。
【００２９】
このように構成された誘導発熱ローラ装置は、電源リード線１４が交流電源に接続されると、誘導コイル６に交流電流が流れ、この交流電流により誘導コイル６と鎖交する鉄心５とローラ本体１からなる磁気回路に交番磁束が発生して前述のようにローラ本体１が発熱する。この発熱によるローラ本体１の表面温度を第１の温度センサ１１で検出し、この温度検出信号により誘導コイル６に流れる電流を制御し、ローラ本体１の表面温度を所望の温度に維持する。
【００３０】
同時に電源リード線２５ａ，２５ｂが交流電源に接続されると、誘導コイル１６ａ，１６ｂに交流電流が流れ、この交流電流により誘導コイル１６ａと鎖交する鉄心１５ａとフランジ２ａ、および誘導コイル１６ｂと鎖交する鉄心１５ｂとフランジ２ｂからなる磁気回路に交番磁束が発生して各フランジ２ａ，２ｂが発熱する。
【００３１】
この発熱による各フランジ２ａ，２ｂの温度を温度センサ２４ａ，２４ｂで検出し、第１の温度センサ１１で検出された温度検出信号と比較し、この比較結果の信号により誘導コイル１６ａ，１６ｂに流れる電流を制御し、各フランジ２ａ，２ｂの温度をローラ本体１の温度とほぼ同一を維持するように制御する。なお、比較結果の信号により誘導コイル６に流れる電流を制御するようにしてもよい。
【００３２】
このフランジの加熱および温度制御により、ローラ本体１が温度によって膨脹、収縮しても、各フランジ２ａ，２ｂもその膨脹、収縮に追従して膨脹、収縮し、ローラ本体１と各フランジ２ａ，２ｂのテーパ嵌合部の接触圧力が大きく変化することもなく、嵌合部の隙間の発生を防止することができる。
【００３３】
これによりローラ本体１が偏心を発生しないし、ローラ本体１に外部から外力としてのニップ圧が作用してもボルト４ａ，４ｂに過大な荷重が作用することもなく、温度変動を伴うような運転においても安定して運転を行うことができ、さらに組立時、各フランジ２ａ，２ｂをローラ本体１に強く押し込むことなく嵌合できるので、ローラ本体１は容易に分離、再組立が可能となる。
【００３４】
なお、この実施の形態では第１の温度センサ１１をローラ本体１の肉厚内に挿入するようにしているが、ローラ本体１の外部に設置されてもよい。また、各フランジ２ａ，２ｂに第２の温度センサを設けているが、いずれか一方のフランジに設けるようにし、その第２の温度センサにより他方のフランジの温度も制御するようにしても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ローラの交換のための着脱作業をきわめて容易にすることができるとともに、ローラの偏心やボルトの切損を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る誘導発熱ローラ装置の断面図である。
【図２】図１の誘導発熱ローラ装置のローラの分離状態の断面図である。
【図３】従来の誘導発熱ローラ装置の断面図である。
【符号の説明】
１    円筒状のローラ本体
１ａ，１ｂ  テーパ面
２ａ，２ｂ  フランジ
３ａ，３ｂ  駆動軸
４ａ，４ｂ  ボルト
５，１５ａ，１５ｂ  鉄心
６，１６ａ，１６ｂ  誘導コイル
７    第１の誘導発熱機構
８    支持ロッド
１１  第１の温度センサ
１２ａ，１２ｂ  温度信号検出装置
１３ａ，１３ｂ  信号線
１４，２５ａ，２５ｂ  電源リード線
１７ａ，１７ｂ  第２の誘導発熱機構
２２ｃ，２２ｄ  テーパ面
２４ａ，２４ｂ  第２の温度センサ
【図１】
0003798140.tif 000002
【図２】
0003798140.tif 000003
【図３】
0003798140.tif 000004