專利名稱：感應發(fā)熱輥裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及感應發(fā)熱輥裝置。
背景技術：
以往，在例如對塑料薄膜、紙、布、無紡布、合成纖維、金屬箔等薄片材料或織物材料、線(絲)材等連續(xù)材料進行連續(xù)熱處理的工序等中，如專利文獻I所示，使用輥主體被加熱的熱輥裝置。
該熱輥裝置包括輥主體、配置在該輥主體內(nèi)部的磁鐵以及驅動該磁鐵相對于輥主體轉動的驅動機構，在因所述磁鐵的轉動產(chǎn)生的交變磁場內(nèi)，輥主體被感應加熱。
可是，在該熱輥裝置中，由于來自磁鐵的磁通在半徑方向上貫通輥主體的側周壁，所以與輥主體交鏈的磁通數(shù)量隨時間的變化與輥主體的轉速密切相關。因此，由于由交鏈磁通數(shù)量隨時間的變化所決定的感應電流按照輥主體的轉動速度改變，所以存在不能與輥主體的轉動速度無關地對由所述感應電流決定的輥主體的發(fā)熱溫度進行設定的問題。此夕卜，為了使輥主體的發(fā)熱溫度均勻，需要沿輥主體的整個內(nèi)側周面配置磁鐵，但在輥主體的結構方面實現(xiàn)該點是困難的。因此存在輥主體的發(fā)熱溫度會產(chǎn)生不均勻的問題。
專利文獻1:日本專利公開公報特開平5-121157號發(fā)明內(nèi)容
于是，鑒于所述的問題，本發(fā)明的主要目的是提供一種感應發(fā)熱輥裝置，可以與輥主體的轉動速度無關地設定發(fā)熱溫度，并且使輥主體的溫度均勻。
即，本發(fā)明的感應發(fā)熱輥裝置，在以轉動自如的方式被支承的輥主體內(nèi)部，將磁通產(chǎn)生機構與所述輥主體同軸地配置，所述磁通產(chǎn)生機構具有圓筒形鐵芯和纏繞在該圓筒形鐵芯外周上的感應線圈。
按照所述的感應發(fā)熱輥裝置，由于與輥主體同軸地配置由圓筒形鐵芯和感應線圈構成的磁通產(chǎn)生機構，所以由該磁通產(chǎn)生機構產(chǎn)生的磁通沿轉動軸方向通過輥主體的側周壁，從而在輥主體上產(chǎn)生感應電流，通過該感應電流使輥主體產(chǎn)生焦耳熱。因此，可以與輥主體的轉動速度無關地設定發(fā)熱溫度，并且可以使輥主體的溫度均勻。
作為用于把磁通產(chǎn)生機構配置在輥主體內(nèi)部的具體結構，優(yōu)選的是，通過支承構件支承所述磁通產(chǎn)生機構，所述支承構件設置在所述圓筒形鐵芯的軸向兩端部的至少一端上。
為了提高磁通產(chǎn)生機構中的感應線圈的占空系數(shù)，優(yōu)選的是，所述感應線圈是將扁線以扁立繞法纏繞而成的扁立纏繞線圈(二 7 7 4 4 >)。
為了使輥主體的側周壁溫度更均勻，優(yōu)選的是，在所述輥主體的側周壁的內(nèi)部，設置有封入了氣液兩相的熱介質(zhì)的密閉空間。
鐵芯存在能夠使用的最高溫度的限度。即，鐵芯有居里點(非磁化溫度)，隨著越接近該溫度，相對磁導率越接近1，作為鐵芯的性能降低，難以使輥發(fā)熱，所以輥能夠使用的最高溫度受到限制。此外存在下述問題:當感應線圈也在高溫下使用時，從電線的氧化和絕緣材料的耐熱性的角度考慮，也會使感應線圈的壽命變短，由于防止電線氧化的措施和必須提高絕緣材料的耐熱性，會導致成本提高。為了解決所述的問題，優(yōu)選的是，冷卻介質(zhì)流動的流路配置在所述鐵芯的內(nèi)周一側或外周一側。
優(yōu)選的是，所述感應線圈是具有中空結構的導體(中空線圈導體)，使冷卻介質(zhì)在所述中空線圈導體的中間空間內(nèi)流動。由此，導體自身被冷卻，可以避免其溫度升高。此外，鐵芯通過被冷卻的導體而快速冷卻。由此可以高效地冷卻感應線圈和鐵芯。
優(yōu)選的是，所述輥主體以轉動自如的方式支承在機座上，在配置在所述輥主體內(nèi)部的所述磁通產(chǎn)生機構的兩端部上設置支承構件，軸承介于所述支承構件和所述輥主體之間。由此，可以通過輥主體支承磁通產(chǎn)生機構的負荷，并且可以在保持使磁通產(chǎn)生機構靜止的狀態(tài)下使輥主體轉動。
為了對輥主體的溫度進行管理，優(yōu)選的是，具有插入所述輥主體的側周壁的內(nèi)部的溫度傳感器。為了通過簡單的結構把來自設在作為轉動件的輥主體上的溫度傳感器的檢測信號向固定一側輸出，優(yōu)選的是，具有溫度輸出機構，該溫度輸出機構以非接觸的方式把來自所述溫度傳感器的檢測信號從所述輥主體一側傳送到固定一側，所述溫度輸出機構把所述棍主體的溫度向固定一側輸出。
此外，可以考慮在固定一側設置用于檢測輥主體的溫度的溫度傳感器，而不設置所述溫度輸出機構，在這種情況下，優(yōu)選的是，通過把溫度傳感器插入在所述輥主體的軸向端面上形成的、且沿著 圓周方向的槽中，來檢測所述輥主體的溫度。
為了防止因感應線圈的過度升溫導致的燒損，優(yōu)選的是，設置檢測所述感應線圈溫度的溫度傳感器，對感應線圈的溫度進行管理。
按照所述結構的本發(fā)明，可以與輥主體的轉動速度無關地設定發(fā)熱溫度，并且可以使輥主體的溫度均勻。


圖1是本發(fā)明一個實施方式的感應發(fā)熱輥裝置的剖視圖。
圖2是詳細表示支承構件和感應線圈的剖視圖。
圖3是詳細表示支承構件和感應線圈的剖視圖。
圖4是變形實施方式的感應發(fā)熱輥裝置的剖視圖。
圖5是變形實施方式的感應發(fā)熱輥裝置的剖視圖。
圖6是變形實施方式的感應發(fā)熱輥裝置的剖視圖。
圖7是表示感應線圈的變形例的剖視圖。
圖8是表示檢測輥主體的表面溫度的變形例的剖視圖。
圖9是表示檢測感應線圈溫度的剖視圖。
附圖標記說明
100…感應發(fā)熱輥裝置
2…輥主體
21...側周壁
21A…密閉空間
3…磁通產(chǎn)生機構
31…圓筒形鐵芯
32…感應線圈
52…機座
6…支承構件
7…軸承
Tl…輥一側溫度傳感器
8…溫度輸出機構
2M …槽
T2…固定一側溫度傳感器
T3…線圈用溫度傳感器具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的感應發(fā)熱輥裝置的一個實施方式進行說明。
本實施方式的感應發(fā)熱輥裝置100例如用于塑料薄膜、紙、布、無紡布、合成纖維、金屬箔等薄片材料或織物材料、線(絲)材等的連續(xù)熱處理工序等中，如圖1所示，感應發(fā)熱輥裝置100包括:中空圓筒形的輥主體2，以轉動自如的方式被支承；以及磁通產(chǎn)生機構3，容納在所述輥主體2內(nèi)。
輥主體2是金屬制的，為圓筒形，具有在內(nèi)部配置磁通產(chǎn)生機構3的中空部，軸頸41安裝在輥主體2的兩端部。軸頸41與中空的驅動軸42構成一體，驅動軸42通過滾動軸承等軸承51，以轉動自如的方式被支承在機座52上。輥主體2利用由例如電動機(圖中沒有表示)等從外部提供的驅動力轉動。
此外，在輥主體2的側周壁21上，在周向上等間隔地形成有多個密閉空間(封套室)21A,所述封套室21A沿長邊方向(中心軸方向)延伸，封入氣液兩相的熱介質(zhì)，各封套室21A內(nèi)的端部與環(huán)形孔21B連續(xù)，各封套室21A是相互連通的。利用封入所述封套室21A內(nèi)的氣液兩相的熱介質(zhì)的潛熱輸送，使輥主體2的表面溫度均勻。此外，多個封套室21A也可以不相互連通，而是相互獨立地形成，也可以把多個封套室21A分成多組，通過連通槽等連通各個組的封 套室21A之間。
此外，在輥主體2上設置有輥一側溫度傳感器Tl，該輥一側溫度傳感器Tl例如由熱電偶構成，用于檢測輥主體2的溫度。在本實施方式中，在輥主體2中，在封套室21A和輥主體2的外周面之間貫穿有細孔，通過把輥一側溫度傳感器Tl插入該細孔，把輥一側溫度傳感器Tl設置在輥主體2上。此外，附圖標記“LI”是用于把來自輥一側溫度傳感器Tl的信號取到外部的引線。
磁通產(chǎn)生機構3包括圓筒形的圓筒形鐵芯31以及感應線圈32，該感應線圈32由繞在該圓筒形鐵芯31外側周面上的導體構成。
在圓筒形鐵芯31的兩端部分別安裝有支承構件6。作為在圓筒形鐵芯31的兩端部形成支承構件6的方法，可以考慮如圖2所示，通過插入圓筒形鐵芯31的內(nèi)部并保持該圓筒形鐵芯31的線圈框架CH來形成支承構件6，或者如圖3所示，在圓筒形鐵芯31的兩端部一體地形成支承構件6。
如圖1所示，該支承構件6分別穿過驅動軸42的內(nèi)部，通過滾動軸承等軸承7以相對于驅動軸42轉動自如的方式被支承。由此,磁通產(chǎn)生機構3在輥主體2內(nèi)部以懸空狀態(tài)被支承。
感應線圈32是把扁線以扁立繞法纏繞而構成的扁立纏繞線圈。此外，圖2是一層構成的扁立纏繞線圈，圖3是兩層構成的扁立纏繞線圈。除此以外，感應線圈32也可以是三層以上構成的扁立纏繞線圈。引線L2連接在感應線圈32上，在該引線L2上連接有用于施加交流電壓的交流電源(圖中沒有表示)。
利用這樣的磁通產(chǎn)生機構3，在感應線圈32上施加交流電壓時，會產(chǎn)生交變磁通，該交變磁通通過輥主體2的側周壁21。因為該交變磁通通過輥主體2的側周壁21，所以在靠近輥主體2的側周壁21的內(nèi)周產(chǎn)生感應電流，通過該感應電流，輥主體2的整個側周壁21產(chǎn)生焦耳熱。
此外，如圖1所示，本實施方式的感應發(fā)熱輥裝置100具有溫度輸出機構8，該溫度輸出機構8把來自插入棍主體2的側周壁21內(nèi)部的棍一側溫度傳感器Tl的檢測信號，以非接觸的方式從輥主體一側(轉動一側)傳送到固定一側,從而把輥主體2的表面溫度向固定一側輸出。
溫度輸出機構8是使用旋轉變壓器構成的，溫度輸出機構8包括:轉子線圈81，構成固定在驅動軸42的一個端部上的旋轉變壓器；以及定子線圈82，構成以與所述轉子線圈81相對的方式固定在支承構件6的一個端部上的旋轉變壓器。定子線圈82連接在插座83上，通過與該插座83連接的插頭，通過外部引線L3與外部電連接。該外部引線L3連接在溫度控制裝置(圖中沒有表示)上，該溫度控制裝置通過控制所述交流電源把輥主體2的表面溫度控制成所希望的溫度。
按照所述結構的本實施方式的感應發(fā)熱輥裝置100，由于與輥主體2同軸地配置了由圓筒形鐵芯31和感應線圈32構成的磁通產(chǎn)生機構3，所以通過由該磁通產(chǎn)生機構3產(chǎn)生的磁通沿轉動軸方向通過輥主體2的側周壁21，從而在輥主體2中產(chǎn)生感應電流，通過該感應電流，輥主體2產(chǎn)生焦耳熱。因此，可以與輥主體2的轉動速度無關地設定發(fā)熱溫度，并且可以使輥主體2的溫度均勻。
此外，本發(fā)明不限于所述實施方式。例如，在所述實施方式中，對于輥主體的兩端部被支承的雙支承方式(両持6型)的感應發(fā)熱輥裝置進行了說明，但也可以適用于以轉動自如的方式僅兩點支承一個軸頸的感應發(fā)熱輥裝置。此外，如圖4所示，也可以適用于所謂的單支承方式(片持6型)的感應發(fā)熱輥裝置100。
該單支承方式的感應發(fā)熱輥裝置100包括:有底圓筒形的輥主體2，在底部中央部具有軸嵌合部2a ;電動機M，具有轉動軸Ml，該轉動軸Ml插入輥主體2的中間空間內(nèi)部，并且前端部與輥主體2的軸嵌合部2a嵌合連接；軸承座(機座)12，具有凸緣部12a和圓筒部12b，凸緣部12a固定有電動機M的外殼MH，圓筒部12b沿輥主體2的中間空間內(nèi)延伸，通過軸承11支承轉動軸Ml ；以及磁通產(chǎn)生機構3，沿輥主體2的內(nèi)周面固定在軸承座12的凸緣部12a上，使輥主體2發(fā)熱。在該單支承方式的感應發(fā)熱輥裝置中，把構成旋轉變壓器的轉子線圈81固定在轉動軸Ml的后端部上，把構成旋轉變壓器的定子線圈82以與所述轉子線圈81相對的方式固定在外殼MH的后端面上。
此外，如圖5所示，也可以在圓筒形鐵芯31的內(nèi)周一側設置內(nèi)側配管9，該內(nèi)側配管9形成冷卻介質(zhì)流動的流路。在圓筒形鐵芯31的內(nèi)周面上，以環(huán)狀的方式設置有多個內(nèi)側配管9，把各內(nèi)側配管9通過連接管IOa相互連接。此外，在位于左右最外側的內(nèi)側配管9上分別連接有冷卻介質(zhì)供給配管10b，該冷卻介質(zhì)供給配管IOb用于分別使水、油、氣體等冷卻介質(zhì)在內(nèi)側配管9中循環(huán)。例如，如果從連接在最右側的內(nèi)側配管9上的冷卻介質(zhì)供給配管IOb提供冷卻介質(zhì)，則在最右側的內(nèi)側配管9中轉一周后，通過連接管IOa流入左側的下一個內(nèi)側配管9中。在該內(nèi)側配管9中轉一周后，通過連接管IOa流入左側的下一個內(nèi)側配管9中。反復在所述的內(nèi)側配管9中流動后，流入最左側的最后的內(nèi)側配管9中的冷卻介質(zhì)通過連接在該最左側的內(nèi)側配管9上的冷卻介質(zhì)供給配管IOb,排出到棍主體2外部。此外，也可以把多個內(nèi)側配管9設置成沿圓筒形鐵芯31的中心軸方向延伸，通過連接管IOa把各內(nèi)側配管9的例如中心軸方向的端部相互連接。在此，可以考慮在輥主體2的內(nèi)周面上，例如在周向上等間隔地設置多個內(nèi)側配管9。這樣的話，可以冷卻圓筒形鐵芯31，并可以解決圓筒形鐵芯31的性能降低等問題。此外，除了設置多個內(nèi)側配管以外，也可以把一個內(nèi)側配管9螺旋狀地配置在圓筒形鐵芯31的內(nèi)周面上。
此外，如圖6所示，也可以在圓筒形鐵芯31的外周一側設置外側配管16，該外側配管16形成水、油、氣體等冷卻介質(zhì)流動的流路。該外側配管16設置在圓筒形鐵芯31和感應線圈32之間，沿圓筒形鐵芯31的中心軸方向設置，并且在圓筒形鐵芯31的周向上，例如等間隔地設置多個外側配管16。此外，也可以在圓筒形鐵芯31的外周面上，在周向上以環(huán)狀的方式設置多個外側配管16。
此外，如圖7所示，感應線圈32由具有中空結構的導體13 (中空線圈導體)構成，可以使水、油、氣體等冷卻介質(zhì)在中空線圈導體13的中間空間14內(nèi)流動。此外，在圖7中，附圖標記“15”是使相鄰的導體13之間絕緣的絕緣材料。由此，可以冷卻導體自身，避免其溫度升高。此外，圓筒形鐵芯31通過被冷卻的導體可以快速冷卻。由此，可以高效地冷卻感應線圈32和圓筒形鐵芯31。
如圖8所示，也可以通過把固定一側溫度傳感器T2插入在輥主體2的軸向端面上形成的、沿著周向的環(huán)形槽2M中，來檢測輥主體2的表面溫度。此時，由于固定一側溫度傳感器T2被固定在固定一側(機座一側)，所以可以不需要溫度輸出機構。在圖8中表示了固定一側溫度傳感器T2適用于單支承方式的感應發(fā)熱輥裝置的情況，但也可以適用于雙支承方式的感應發(fā)熱輥裝置。
如圖9所示，也可以設置檢測感應線圈32溫度的線圈用溫度傳感器T3。在此，線圈用溫度傳感器T3除了設置在圖9所示的感應線圈32的外表面上以外，也可以設置在感應線圈32的內(nèi)部(具體地說設置在導線之間)、或者設置在感應線圈32和圓筒形鐵芯31之間、或者沿著圓筒形鐵芯31的內(nèi)部或內(nèi)周面設置。此外，通過設置通向輥主體2外部的保護管(圖中沒有表示)，并在該保護管內(nèi)部插入線圈用溫度傳感器T3，把該線圈用溫度傳感器T3設置在所述的任意部位，從而使線圈用溫度傳感器T3插拔自如，可以容易地更換線圈用溫度傳感器T3。由此，可以對感應線圈32的溫度進行管理，從而可以防止因感應線圈32的過度升溫導致的燒損。
除此以外，本發(fā)明不限于所述實施方式，當然在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可以進行各種變形。
權利要求
1.一種感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，在以轉動自如的方式被支承的輥主體內(nèi)部，將磁通產(chǎn)生機構與所述輥主體同軸地配置，所述磁通產(chǎn)生機構具有圓筒形鐵芯和纏繞在該圓筒形鐵芯外周上的感應線圈。
2.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，通過支承構件支承所述磁通產(chǎn)生機構，所述支承構件設置在所述圓筒形鐵芯的軸向兩端部的至少一端上。
3.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，所述感應線圈是將扁線以扁立繞法纏繞而成的扁立纏繞線圈。
4.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，在所述輥主體的側周壁的內(nèi)部，設置有封入了氣液兩相的熱介質(zhì)的密閉空間。
5.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，冷卻介質(zhì)流動的流路配置在所述鐵芯的內(nèi)周一側。
6.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，冷卻介質(zhì)流動的流路配置在所述鐵芯的外周一側。
7.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，所述感應線圈是中空線圈導體，使冷卻介質(zhì)在所述中空線圈導體的中間空間內(nèi)流動。
8.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，所述輥主體以轉動自如的方式支承在機座上，在配置在所述輥主體內(nèi)部的所述磁通產(chǎn)生機構的兩端部上設置支承構件，軸承介于所述支承構件和所述輥主體之間。
9.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于， 所述感應發(fā)熱輥裝置包括: 溫度傳感器，插入在所述輥主體的側周壁的內(nèi)部；以及 溫度輸出機構，以非接觸的方式把來自所述溫度傳感器的檢測信號從所述輥主體一側傳送到固定一側， 所述溫度輸出機構把所述輥主體的溫度向固定一側輸出。
10.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，通過把溫度傳感器插入在所述輥主體的軸向端面上形成的、且沿著圓周方向的槽中，來檢測所述輥主體的溫度。
11.根據(jù)權利要求1所述的感應發(fā)熱輥裝置，其特征在于，具有檢測所述感應線圈溫度的溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種感應發(fā)熱輥裝置，可以與輥主體的轉動速度無關地設定發(fā)熱溫度，并且可以使輥主體的溫度均勻，其特征在于，在以轉動自如的方式被支承的輥主體(2)內(nèi)部，將磁通產(chǎn)生機構(3)與所述輥主體(2)同軸地配置，所述磁通產(chǎn)生機構(3)具有圓筒形鐵芯(31)和纏繞在該圓筒形鐵芯(31)外周上的感應線圈(32)。
文檔編號H05B6/36GK103108424SQ20111035348
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2011年11月9日
發(fā)明者北野良夫, 岡本幸三, 弘田成之, 吉村直義 申請人:特電株式會社