説明

ロール装置

【課題】装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得るロール装置を提供すること。
【解決手段】ロール装置1は、中空のロール体2と、ロール体2の中空部に隙間3をもって挿通されている軸体4と、ラジアル方向に関してロール体2を静圧気体によって支持すべくロール体2の両端部5及び6に夫々配されていると共にロール体2と軸体4との間に夫々介在されている一対の静圧気体軸受7及び8と、スラスト方向に関してロール体2を磁力によって支持する磁性軸受9とを具備している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラスチックのシートやフィルム等のコーティング、フィルム状にした電子デバイス製造(ロール・ツー・ロール方式)や、当該シート、フィルム等の搬送に用いられるロール装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献1及び2においては、ラジアル方向及びスラスト方向に関して静圧気体軸受を用いたロール装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平11−190338号公報
【特許文献2】特開2010−25208号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、斯かるロール装置は、ラジアル方向及びスラスト方向の双方に関して静圧気体軸受を用いるために、静圧気体軸受による軸受隙間(片側隙間10〜15μm)を管理しなければならず、また、高精度な軸受隙間の管理が求められるために静圧気体軸受も高価なものが必要となって装置の低廉化を図り難い。加えて、斯かるロール装置では、ラジアル方向及びスラスト方向の双方の軸受にエアを消費するために、装置のランニングコストも削減し難い。
【0005】
本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得るロール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のロール装置は、中空のロール体と、ロール体の中空部に隙間をもって挿通されていると共に両端部がロール体から突出している軸体と、ラジアル方向に関してロール体を静圧気体によって支持すべくロール体と軸体との間に介在されている静圧気体軸受と、スラスト方向に関してロール体を磁力によって支持する磁性軸受とを具備しており、磁性軸受は、ロール体の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関してロール体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっている。
【0007】
本発明のロール装置によれば、特に、磁性軸受は、ロール体の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関してロール体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっているために、静圧気体軸受によってロール体をラジアル方向に関して支持する一方、磁性軸受によってロール体をスラスト方向に関して支持することができ、而して、装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得る。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得るロール装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施の形態の例の一部省略断面説明図である。
【図2】図1に示す例の一部拡大説明図である。
【図3】図1に示す例のIII−III線断面矢視説明図である。
【図4】図1に示す例のIV−IV線断面矢視説明図である。
【図5】図1に示す例のV−V線断面矢視説明図である。
【図6】図1に示す例の一部の動作説明図である。
【図7】図4に示す例と異なる形態の磁性軸受の説明図である。
【図8】本発明の実施の形態の他の例の一部省略断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【実施例】
【0011】
図1から図6において、本例のロール装置1は、中空のロール体2と、ロール体2の中空部に隙間3をもって挿通されている軸体4と、ラジアル方向に関してロール体2を静圧気体によって支持すべくロール体2と軸体4との間に介在されている静圧気体軸受、本例ではロール体2の両端部5及び6に夫々配されていると共にロール体2と軸体4との間に夫々介在されている一対の静圧気体軸受7及び8と、スラスト方向に関してロール体2を磁力によって支持する磁性軸受9とを具備している。
【0012】
ロール体2は、円筒状本体11と、外周面13が円筒状本体11の一端部5における内周面12の部位に固着されていると共に内周面14が静圧気体軸受7に対して軸受隙間31をもって対面している円筒体15と、外周面16が円筒状本体11の他端部6における内周面12の部位に固着されていると共に内周面17が静圧気体軸受8に対して軸受隙間91をもって対面している円筒体18とを具備している。円筒体15及び18の肉厚は互いに等しい。
【0013】
円柱状若しくは円筒状の軸体4は、円筒状本体11、円筒体15及び18に対して隙間3をもってロール体2に挿通されている。軸体4の一端部21及び他端部22の夫々は、ロール体2の一端部5及び他端部6から突出しており、当該両端部21及び22でフレーム等に固定支持されている。軸体4は、当該軸体4の長手方向に関して円筒体15及び18間に位置する大径軸部23と、大径軸部23の両側に位置する小径軸部24及び25と、大径軸部23と小径軸部24及び25の夫々との連結部に形成されている段部27及び28とを具備している。小径軸部24及び25の径は、本例では互いに等しいが、異なっていてもよい。
【0014】
静圧気体軸受7は、内周面14に対して軸受隙間31をもって対面しているラジアル軸受面32を有していると共に軸体4に固着されている円筒状の軸受体36と、ラジアル軸受面32から軸受隙間31に供給すべき気体を給気することができるように、軸受体36に形成されている給気通路44とを具備している。
【0015】
軸受体36は、内周面51で小径軸部24に固着されていると共に大径軸部23側の端面53で段部27に固着されている円筒状の本体55と、本体55の外周面52に接合されている多孔質体としての円筒状の多孔質金属焼結層56とを具備している。
【0016】
多孔質金属焼結層56は、その全表面の無秩序な多数の部位で開口すると共に無秩序に互いに連通する多数の細孔を内部に有している。ラジアル軸受面32は、多孔質金属焼結層56の支持すべき円筒体15に対面して露出する外周面からなる。
【0017】
多孔質金属焼結層56は、4重量%以上10重量%以下の錫と、10重量%以上40重量%以下のニッケルと、0.1重量%以上0.5重量%未満の燐と、2重量%以上10重量%以下の無機物質粒子と、残部が銅とからなっていてもよい。多孔質金属焼結層に分散含有される無機物質粒子は、黒鉛、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素及び炭化ケイ素のうちの少なくとも一つからなっていてもよい。
【0018】
給気通路44は、本体55の外周面52に形成された複数の環状通路71、72及び73と、環状通路71、72及び73に連通していると共に本体55の端面53で開口して当該本体55に形成されている連通路76とを具備している。斯かる給気通路44では、前記開口から供給される気体(圧縮気体)を連通路76を介して環状通路71から73の夫々に流入させ、当該流入した気体を多孔質金属焼結層56に供給し、而して、軸受隙間31に気体を供給する。
【0019】
静圧気体軸受8は、内周面17に対して軸受隙間91をもって対面しているラジアル軸受面92を有していると共に軸体4に固着されている軸受体93と、軸受体93のラジアル軸受面92から軸受隙間91に供給すべき気体を給気することができるように、当該軸受体93に形成されている給気通路94とを具備している。
【0020】
軸受体93は、内周面101で小径軸部25に固着されていると共に大径軸部23側の端面103で段部28に固着されている円筒状の本体105と、本体105の外周面102に接合されている多孔質体としての円筒状の多孔質金属焼結層106とを具備している。ラジアル軸受面92は、多孔質金属焼結層106の支持すべき円筒体18に対面して露出する外周面からなる。多孔質金属焼結層106は、多孔質金属焼結層56と同様に形成されている。
【0021】
給気通路94は、特に図1に示すように、本体105の外周面102に形成された複数の環状通路111、112及び113と、環状通路111から113の夫々に連通していると共に本体105の他端部22側の端面104で開口するように本体105に形成されている連通路114とを具備している。斯かる給気通路94では、前記開口から供給される気体(圧縮気体)を連通路114を介して環状通路111から113の夫々に流入させ、当該流入した気体を多孔質金属焼結層106の夫々に供給し、而して、軸受隙間91に気体を供給する。
【0022】
連通路114は、本体105の静圧気体軸受7側の端面103でも開口しており、当該開口は管115を介して連通路76の開口に連結されている。
【0023】
尚、ロール装置1は、静圧気体軸受7及び8間の空間と外側空間とを連通する排気通路95を具備していてもよく、斯かる排気通路95は、例えば図1に示すように静圧気体軸受8に形成されてもよい。
【0024】
磁性軸受9は、ロール体2の一端部5に装着されている環状の外側磁性体61と、外周面62で外側磁性体61の内周面63に環状の隙間64をもって対面していると共に軸体4に装着されている環状の一対の内側磁性体65及び66と、一対の内側磁性体65及び66間に介在されている永久磁石、本例では円周方向に等間隔をもって配された複数の永久磁石67とを具備している。環状の隙間64は軸受隙間31に隣接配置されている。
【0025】
外側磁性体61は、ロール体2の一端部5における環状の端面19にボルトを介して連結された円筒状の磁性体本体81と、内側磁性体65に向かって突出して磁性体本体81の内周面63に形成された環状凸部82と、内側磁性体66に向かって突出して磁性体本体81の内周面63に形成された環状凸部83とを具備している。
【0026】
環状凸部82及び83は互いに同形状であり、環状凸部82は環状凸部83に対して一端部21側に位置している。本例の環状凸部82及び83には面取りが施されているが、面取りが施されていなくてもよい。環状凸部82及び83の内側磁性体65及び66の外周面62に対面する面は平坦面からなっていてもよい。
【0027】
内側磁性体65は、内側磁性体66に対して一端部21側に位置しており、内側磁性体65の外周面62は環状凸部82に、内側磁性体66の外周面62は環状凸部83に夫々隙間64をもって対面している。
【0028】
内側磁性体65及び66の夫々は、中空円板状であり、中空部において軸体4の小径軸部24に夫々固着されている。内側磁性体65及び66の夫々の外周面62には面取りが施されているが、面取りが施されていなくてもよい。内側磁性体65及び66の外周面62は、平坦面からなっていてもよい。尚、内側磁性体66は、環状スペーサ80を介して静圧気体軸受7の本体55の端面54に取り付けられている。
【0029】
複数の永久磁石67の夫々は、例えば図4に示すように円柱体85からなり、上述のように円周方向に等間隔をもって複数配されている。円柱体85の一端面86は内側磁性体65の環状面87に、円柱体85の他端面88は内側磁性体66の環状面89に夫々固着されている。
【0030】
複数の永久磁石67の夫々は、一端面86がN極、他端面88がS極となっている。内側磁性体65及び66は、当該複数の永久磁石67の磁力に基づいて磁性を帯び、これにより、内側磁性体65の外周面62がN極、内側磁性体66の外周面62がS極となる。外側磁性体61は、当該複数の永久磁石67の磁力に基づいて磁性を帯び、これにより、環状凸部82がS極、環状凸部83がN極となる。従って、磁性軸受9には、例えば図2に示すように磁束68が生じて、環状凸部82と内側磁性体65の外周面62との間に引き合い力が生じると共に環状凸部83と内側磁性体66の外周面62との間に引き合い力が生じる。斯かる引き合い力は、ロール体2の軸体4に対する図6に示すスラスト方向の変位に伴って増大するため、ロール体2はスラスト方向に関して磁力によって支持されることになる。このように、磁性軸受9は、スラスト方向に関してロール体2を支持すべく永久磁石67の磁力に基づいて外側磁性体61と一対の内側磁性体65及び66とが互いに引き合う力を生じさせるようになっている。
【0031】
磁性軸受9は、本例では複数の永久磁石67を具備しているが、これに代えて、例えば図7に示すように、一つの環状の永久磁石69を具備していてもよい。
【0032】
尚、符号120は、ボルト121の締め込みによって軸体4に圧接するスリット付の緊締具であり、緊締具120の夫々は静圧気体軸受7及び8の夫々を軸体4に固着するために用いられる。
【0033】
斯かるロール装置1では、給気通路44及び94から多孔質金属焼結層56及び106の夫々に給気されることによりラジアル軸受面32及び92の夫々から軸受隙間31及び91の夫々に気体が供給され、而して、静圧気体軸受7及び8によりロール体2を非接触にてR方向に回転自在に支持する。また、ロール体2は、上述のように、磁性軸受9の磁力により横方向に関して非接触にてR方向に回転自在に支持され、これにより、ロール体2の軸体4に対する横方向の位置ずれは禁止される。尚、軸受隙間31及び91の夫々に供給された気体は、排気通路95から排気される。ロール装置1では、スラスト方向に関するロール体2の支持におけるエア消費は生じないので、ロール体2を支持する際のエア消費量を抑えることができる。
【0034】
本例のロール装置1によれば、中空のロール体2と、ロール体2の中空部に隙間3をもって挿通されていると共に両端部21及び22がロール体2から突出している軸体4と、ラジアル方向に関してロール体2を静圧気体によって支持すべくロール体2と軸体4との間に介在されている静圧気体軸受7及び8と、スラスト方向に関してロール体2を磁力によって支持する磁性軸受9とを具備しており、磁性軸受9は、ロール体2の一端部5に装着されている環状の外側磁性体61と、外周面62で外側磁性体61の内周面63に隙間をもって対面していると共に軸体4に装着されている環状の一対の内側磁性体65及び66と、内側磁性体65及び66間に介在されている永久磁石67とを具備しており、スラスト方向に関してロール体2を支持すべく永久磁石67の磁力に基づいて外側磁性体61と内側磁性体65及び66とが互いに引き合う力を生じさせるようになっているために、静圧気体軸受7及び8によってロール体2をラジアル方向に関して支持する一方、磁性軸受9によってロール体2をスラスト方向に関して支持することができ、而して、スラスト方向の支持に関して高価な静圧気体軸受を用いずに装置の低廉化、エア消費量の削減を図り得る。
【0035】
本例のロール装置1は、多孔質金属焼結層56及び106を夫々有した静圧気体軸受7及び8を具備しているが、これらに代えて、例えば図8に示すように、自成絞り型の静圧気体軸受7a及び8aを具備していてもよい。
【0036】
静圧気体軸受7aは、多孔質金属焼結層56及び給気通路44を除いて静圧気体軸受7と同様に形成されており、静圧気体軸受8aは、多孔質金属焼結層106及び給気通路94を除いて静圧気体軸受8と同様に形成されているので、図に適宜同符号を付して前記同様に形成されている部分の詳細な説明を省略する。
【0037】
静圧気体軸受7a及び8aの軸受体36及び93の外周面は、円筒体15及び18の内周面14及び17に対して軸受隙間31及び91をもって夫々対面するラジアル軸受面32及び92からなる。尚、静圧気体軸受7a及び8aは多孔質金属焼結層56及び106を有していない。
【0038】
静圧気体軸受7aは、その軸受体36のラジアル軸受面32に形成された複数の環状通路71a、72a及び73a並びに環状通路71a、72a及び73aに連通していると共に軸受体36の端面53で開口して当該軸受体36に形成されている連通路76aを有した給気通路44aを具備している。連通路76aは、軸受体36に円周方向に並んで配設された軸方向(軸体4の軸方向)に伸びた複数の直通路201と、複数の直通路201を互いに連通させている環状通路202と、複数の直通路201を環状通路71a、72a及び73aに連通させている複数の自成絞り通路71b、72b及び73bとを具備している。複数の直通路201のうちの一つの直通路201は、端面53で開口しており、管115を介して静圧気体軸受8aに連結されている。斯かる静圧気体軸受7aでは、管115を介して給気通路44aに圧縮気体が供給されると、当該圧縮気体は自成絞り通路71b、72b及び73bを通じて環状通路71a、72a及び73aに供給され、而して、軸受隙間31に静圧気体が供給されて円筒体15をラジアル方向に関して非接触支持する。
【0039】
静圧気体軸受8aの軸受体93は、静圧気体軸受7aの軸受体36と同様に形成されており、また、静圧気体軸受8aは、静圧気体軸受7aの給気通路44aと同様に形成された給気通路を具備しているので、図に適宜同符号を付してこれらの詳細な説明を省略する。尚、静圧気体軸受8aの複数の直通路201のうちの一つの直通路201は、端面103及び104で開口しており、端面103側の開口は管115を介して静圧気体軸受7aに連結されており、端面104側の開口には圧縮気体が供給される給気口として構成されている。斯かる静圧気体軸受8aは、静圧気体軸受7aと同様に作動して円筒体18をラジアル方向に関して非接触支持する。
【符号の説明】
【0040】
1 ロール装置
2 ロール体
4 軸体
7、7a 静圧気体軸受
8、8a 静圧気体軸受
9 磁性軸受
61 外側磁性体
64 隙間
65、66 内側磁性体
67 永久磁石
31、91 軸受隙間
32、92 ラジアル軸受面
44、94 給気通路
95 排気通路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中空のロール体と、ロール体の中空部に隙間をもって挿通されていると共に両端部がロール体から突出している軸体と、ラジアル方向に関してロール体を静圧気体によって支持すべくロール体と軸体との間に介在されている静圧気体軸受と、スラスト方向に関してロール体を磁力によって支持する磁性軸受とを具備しており、磁性軸受は、ロール体の一端部に装着されている環状の外側磁性体と、外周面で外側磁性体の内周面に隙間をもって対面していると共に軸体に装着されている環状の一対の内側磁性体と、一対の内側磁性体間に介在されている永久磁石とを具備しており、スラスト方向に関してロール体を支持すべく永久磁石の磁力に基づいて外側磁性体と一対の内側磁性体とが互いに引き合う力を生じさせるようになっているロール装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−179568(P2011−179568A)
【公開日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−43375(P2010−43375)
【出願日】平成22年2月26日(2010.2.26)
【出願人】(000103644)オイレス工業株式会社 (384)
【Fターム(参考)】