JP4587986B2 - Heat roller - Google Patents
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Description
本発明は、肉厚部分に気液二相の熱媒体を封入するジャケット室を設けた熱ローラ、詳細にはジャケット室の気密封止に関するものである。 The present invention relates to a heat roller provided with a jacket chamber that encloses a gas-liquid two-phase heat medium in a thick portion, and more particularly, to a hermetic seal of the jacket chamber.
たとえばプラスチックフイルム、不織布、金属箔などのシート材、あるいはウエブ材などの被処理材を連続して熱処理する工程において、回転しつつ発熱するローラを使用することはよく知られている。その典型的な例を図7以降の各図に示す誘導発熱機構を熱源とする誘導発熱ローラ装置により説明する。1はローラ、2,3はローラ1の両端に一体的に連結されているジャーナルで、そのそれぞれの外端は駆動軸部2A,3Aとされ、これらが軸受4,5を介して機台6に回転自在に支持されている。そして外部から与えられる駆動力によって回転される。
For example, it is well known to use a roller that generates heat while rotating in a process of continuously heat-treating a material to be treated such as a plastic film, a nonwoven fabric, or a metal foil, or a material to be treated such as a web material. A typical example will be described with an induction heating roller device using the induction heating mechanism shown in each of FIGS. 1 is a roller, 2 and 3 are journals integrally connected to both ends of the roller 1, and the outer ends of the journals are drive
7は誘導発熱機構で、ホルダー8の外周に支持されている筒状の鉄心9と、その外周に巻装されている誘導コイル10とによって構成されている。誘導コイル10を交流電源により励磁することにより、交番磁束が発生し、この交番磁束によりローラ1が誘導発熱することは周知のとおりである。11,12は誘導発熱機構7の両端部のそれぞれから一体的に延びる支持ロッドで、そのそれぞれはジャーナル2,3のそれぞれの内部に挿通され、軸受13,14を介して駆動軸部2A,3Aに対して支持されている。これにより誘導発熱機構7は、ローラ1の内部において宙吊り状態で支持されることになる。
15は誘導コイル10に接続されるリード線で、一方の支持ロッド12の中を通り、その外端から外部に導出され、励磁用の交流電源に接続される。16は支持ロッド12がローラ1の回転につられて回転することのないようにするための回り止め具である。17はローラ1の温度を検出するための温度検出器で、ローラ1の周壁の肉厚部分に挿通されている。18はそのリード線で、図のようにジャーナル3、駆動軸部3Aの中を通り、回転トランス19の回転側線輪20に接続されている。回転トランス19の固定側線輪21は出力端子22に接続されている。温度検出器17が検出した温度信号は、回転トランス19を経て、外部に取りだされる。
A lead wire 15 is connected to the
このような構成の熱ローラ装置においては、ローラ1の外周の温度分布が均一になるようにするため、ローラ1の周壁にその軸心方向に沿って貫通している、複数のジャケット室25が設けられる。ジャケット室25はローラ1の肉厚部にドリル加工によつて孔を設けることによって構成される。そしてその内部には気液二相の熱媒体が気密に封入される。また各ジャケット室25は互いに連通されることがある。
In the heat roller device having such a configuration, in order to make the temperature distribution on the outer periphery of the roller 1 uniform, a plurality of
従来のローラ1は、ローラ本体1Aと、その各端面に向かいあうリング27,28とからなる。すなわち各リング27,28はローラ本体に溶接によって一体化され、ジャケット室を気密に封止している。各ジャケット室を連通する必要があるときは、リングの端面にその円周方向に沿って環状溝29を形成しておき、その環状溝29がジャケット室25の端部に向かいあうように、各リング27,28をローラ本体1Aの端面に突き合わせる。
The conventional roller 1 includes a roller main body 1A and
そして、その突き合わせ部分の内周および外周を溶接して、ローラ本体1Aとリング27,28とを一体化し、ジャケット室を気密に封止する。30はその溶接個所を示す。各リング27,28はボルト31によつて、ジャーナル2,3に固定される(図7参照。)。環状溝29が各ジャケット室25の開口端部と向かいあうことにより、各ジャケット室25は前記のように互いに連通することになる。
And the inner periphery and outer periphery of the butted part are welded, the roller main body 1A and the
しかし、リングを溶接するためには、溶接に先立って、その溶接個所に、開先加工を施しておかなければならない。また溶接によるとき、ローラ本体1Aの外周における溶接作業は容易であるとしても、内周における溶接に際しては、溶接機をローラ本体1Aの内部にまで入れ込む必要があり、特にローラ本体1Aの径が小さいときは困難であり、ジャケット室の封入が不完全となることがある。 However, in order to weld the ring, it is necessary to give a groove to the welded part prior to welding. Further, when welding is performed on the outer periphery of the roller main body 1A, it is necessary to insert the welding machine into the roller main body 1A, especially when the diameter of the roller main body 1A is large. When it is small, it is difficult and the enclosure of the jacket chamber may be incomplete.
また、温度検出器17をローラ本体の肉厚部分のうち、ジャケット室25より外側に設置しようとするときは、その設置個所に温度検出器を挿入するための孔を設けなければならない。しかしローラ本体1Aの外周には溶接個所30が存在しているので、この部分を避けて温度検出器を挿入するための孔を設ける必要がある。そのためジャケット室25とローラ本体1Aの外周との間を、十分な肉厚とし、溶接個所30の底部とジャケット室25との間を十分な厚さとしておかなければならず、そのためローラ本体1Aが大型化する欠点がある。これを避けるためには図4に示すように温度検出器をジャケット室の中に挿入すればよいが、そのためにはパイプ32を設けて、ジャケット室の気密を保持しなければならず、そのため構成が複雑かつ面倒となるといった問題があった。
When the
本発明が解決しようとする課題は、ローラ本体の径に左右されることなく、ローラ本体の端面で開口する気液二相の熱媒体を封入するジャケット室となる複数の孔を確実に封止するとともに、ローラ本体のジャケット室から外表面までの肉厚を薄くした熱ローラを提供し、斯かる問題を解消する点にある。 The problem to be solved by the present invention is to reliably seal a plurality of holes serving as a jacket chamber that encloses a gas-liquid two-phase heat medium that opens at the end face of the roller body, regardless of the diameter of the roller body. In addition, a heat roller having a reduced thickness from the jacket chamber to the outer surface of the roller main body is provided to solve such a problem.
本発明は、肉厚部分に気液二相の熱媒体を封入するジャケット室となる複数の孔が軸心方向に沿って貫通して設けた中空円筒状のローラ本体の中空内に熱源を設け表面に当接する被処理物を熱処理する熱ローラにおいて、前記ローラ本体の両側の端面に開口する前記複数の孔を、前記ローラ本体と同径で中実の環状のリングの端面、または、前記ローラ本体の端面の一方を前記リングの端面で、他方の端面を前記ローラ本体の端面に当接するジャーナルの端面の摩擦圧接による面接合によって気密に封止するとともに、前記摩擦圧接による面接合部を貫通し、前記ローラ本体の外周面近傍の肉厚内部に伸びる温度センサ挿入用の細孔を形成してなることを主な特徴とする。 In the present invention, a heat source is provided in the hollow of a hollow cylindrical roller body in which a plurality of holes serving as a jacket chamber for enclosing a gas-liquid two-phase heat medium in a thick part are provided along the axial direction. In the heat roller for heat-treating the workpiece to be in contact with the surface, the plurality of holes opened on both end surfaces of the roller main body are the end surfaces of a solid annular ring having the same diameter as the roller main body , or the roller One end surface of the main body is hermetically sealed by surface welding by friction welding of the end surface of the journal that abuts the end surface of the ring and the other end surface is in contact with the end surface of the roller body, and penetrates the surface bonding portion by friction welding. The main feature is that a hole for inserting a temperature sensor extending into the wall thickness in the vicinity of the outer peripheral surface of the roller body is formed .
本発明では、ローラ本体に設けられたジャケット室の両側端部の複数の開口孔を、環状の中実リングまたはそのリングとジャーナルを摩擦圧接による面接合によって気密に封止するので、溶接にさきだって必要とした開先加工は不要であり、その分封止に要する作業が溶接作業に比較して簡単であり、作業時間が短縮できるとともにその作業手間を削減することができる。またローラ本体の径および肉厚に左右されることなく完全な封止が得られ、ジャケット室内の液漏れのない信頼性の高い熱ローラとなる。さらには、溶接による場合の開先加工分の肉厚を薄くすることができ、ローラ本体として小型のもので足り、さらにまた、温度検出器をローラ本体の外周面近傍の肉厚内部に設置するので、ローラ本体の表面温度を的確に検出できるといった効果を奏する。 In the present invention, since a plurality of opening holes at both end portions of the jacket chamber provided in the roller body are hermetically sealed by surface joining of the annular solid ring or the ring and the journal by friction welding, before welding. Therefore, the required groove processing is unnecessary, and the work required for sealing is simpler than the welding work, so that the work time can be shortened and the labor for the work can be reduced. In addition, complete sealing can be obtained regardless of the diameter and thickness of the roller body, and the heat roller can be highly reliable without leakage of liquid in the jacket chamber. Furthermore, it is possible to reduce the wall thickness of the beveling portion of the case by welding, Ri foot of a small size as a roller body, furthermore, the inside wall thickness in the vicinity of the outer peripheral surface of the roller body temperature detector Since it is installed, there is an effect that the surface temperature of the roller body can be accurately detected .
ローラ本体の径に左右されることなく、ローラ本体の端面で開口する気液二相の熱媒体を封入するジャケット室となる複数の孔を確実に封止するとともに、ローラ本体1Aのジャケット室から外表面までの肉厚を薄くした熱ローラを提供する目的を、ローラ本体の端面で開口するジャケット室となる複数の孔を、ローラ本体と同径で中実の環状のリングの摩擦圧接による面接合によって気密に封止することにより実現した。以下、本発明の実施例に係る熱ローラを図1以降の各図によって説明する。 Regardless of the diameter of the roller body, the plurality of holes serving as a jacket chamber for enclosing the gas-liquid two-phase heat medium that opens at the end face of the roller body are securely sealed, and from the jacket chamber of the roller body 1A For the purpose of providing a heat roller with a reduced wall thickness to the outer surface, a plurality of holes serving as jacket chambers opened at the end face of the roller body are formed by surface contact by friction welding of a solid annular ring having the same diameter as the roller body. This was realized by hermetically sealing. Hereinafter, a heat roller according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の実施例に係る熱ローラ装置の断面図、図2および図3は要部を分解して示す拡大斜視図である。なお、図7以降の各図の符号と同じ符号を付した部分は、同一または対応する部分を示す。図1および図2に示すように、ローラ本体1Aの少なくとも一方の端面に、ローラ本体1Aと同径で中実の環状のリング27の端面を直接向い合わせる。ジャケット室25を連通する必要があるときは、リング27のローラ本体1Aの端面に向いあう端面に、環状の連通溝29を設ける。そしてこの向かいあう端面同志を摩擦圧接によって一体的に面接合する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat roller device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are enlarged perspective views showing an essential part in an exploded manner. In addition, the part which attached | subjected the code | symbol same as the code | symbol of each figure after FIG. 7 shows the part which is the same or respond | corresponds. As shown in FIGS. 1 and 2, the end surface of a solid
具体的には、ローラ本体1Aを固定しておいてから、その端面にリング27の端面を圧接させた状態で回転させ、そのとき発生する摩擦熱によって両者を面接合する。この接合によってローラ本体1Aの端面で開口するジャケット室25となる複数の孔の開口を一挙に気密に封止することができる。図1の符号40はその面接合部を示している。また、リング27をローラ本体1Aに面接合したとき、連通溝29がジャケット室25の開口端面に向かいあい、これによりジャケット室25を互いに連通する。
Specifically, after the roller main body 1A is fixed, the roller main body 1A is rotated in a state where the end face of the
ローラ本体1Aの他方の端面は、図1および図3に示すように、ジャーナル3の端面を直接向い合わせる。ジャケット室25を連通する必要があるときは、ジャーナル3のローラ本体1Aの端面と向いあう端面に、環状の連通溝29Aを設ける。そしてこの向かいあう端面同志を摩擦圧接によって一体的に面接合する。具体的には、リング27の面接合と同様に、ローラ本体1Aを固定しておいてから、その端面にジャーナル3の端面を圧接させた状態で回転させ、そのとき発生する摩擦熱によって両者を面接合する。図1の符号40Aはその面接合部を示す。また、ジャーナル3をローラ本体1Aに面接合したとき、連通溝29Aがジャケット室25の開口端面に向かいあい、これによりジャケット室25を互いに連通する。
The other end face of the roller main body 1A directly faces the end face of the
このように、ローラ本体1Aの端面にリング27とジャーナル3を面接合したあと、リング27側から誘導発熱機構7およびこれと一体の支持ロッド11,12などをローラ本体1Aの内部に設置してから、ジャーナル2をリング27にボルト31の締付(図1を参照。)により固定する。図1は、このようにして完成されたローラ装置を示している。
In this way, after the
温度検出器17を設置するときは、図4、図5に示すようにローラ本体1Aの肉厚部分における、ジャケット室25とローラ本体1Aの外周との間に細孔42を、ジャーナル3を通して設ける。そしてここに温度検出器17を挿入して設置する。この場合従来のような溶接個所が存在していないので、ジャケット室25とローラ本体1Aの外周との間の肉厚部分は、細孔42を形成するだけの厚さがあればよく、したがって従来のものよりも肉厚の薄い、すなわち外径の小さいローラとすることができる。なお、細孔42をジャーナル2とリング27を通して設けるようにしても、従来のものよりも肉厚の薄い、すなわち外径の小さいローラとすることができる。結局、その細孔42はローラ本体1Aの外周面近傍の肉厚内部に形成することとなる。
When the
以上の実施例では、図6の(A)に示すように、連通溝29または29Aを、リング27またはジャーナル3側に設けているが、これに代えて図6の(B)に示すように、ローラ本体1Aの一方の端面または両端面に、連通溝29´または29A´を設けてもよい。更には図6の(C)に示すように、連通溝29または29Aをリング27またはジャーナル3側に設けた構成に加えて、図8の(C)に示すように、連通溝29または29Aに向かいあうように、ローラ1Aの一方の端面または両端面に、連通溝29″または29A″を設けてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 6A, the
なお、各実施例では、ローラ本体1Aの一方の端面にローラ本体1Aと同径で中実の環状のリング27を面接合し、他方の端面にジャーナル3を面接合し、 ローラ本体1Aの肉厚内に形成したローラ本体1Aの端面で開口するジャケット室となる複数の孔の開口25を気密に封止しているが、多少手間がかかるもののこのジャーナル3に代え他方の端面も一方の端面と同様に、中実の環状のリング27を摩擦圧接することにより気密に封止するようにしてもよい。この場合には、ジャーナル3をリング27にボルト31の締付により固定する。
In each embodiment, combined interview a solid
1 ローラ
1A ローラ本体
7 誘導発熱機構
2、3 ジャーナル
17 温度検出器
25 ジャケット室
27 リング
29、29A 連通溝
40、40A 面接合部
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