JP4948242B2 - 電源装置付熱処理ローラ - Google Patents

Description

本発明は、電源装置付熱処理ローラに関するものである。

ローラ本体の中空内部に誘導コイルを配置した誘導発熱ローラやローラ本体の中空内に熱流体を通流するローラなどの熱処理ローラでは、ローラの肉厚内に温度検知器を配置し、その温度検知器で検出したローラの表面温度検出信号に基づいて誘導コイルに流す電流や熱流体の温度を制御し、ローラの表面温度を所定の温度に維持するようにする場合がある。この場合、温度検知器で検出したローラの表面温度検出信号は、ローラのジャーナルに設置した回転トランスを介して地上側、すなわち固定側に配置した温度制御装置に送られる。回転側に配置されて温度検知器などへの電力は、固定側に配置した交流電源から回転トランスを介して供給されている。
特開２００３−１７８８６２号公報 特開２００４−１９５８８８号公報 特開２００２−０９３５６７号公報

しかし、回転側に配置されて温度検知器の検出信号を、回転トランスを介して固定側の温度制御装置に送る構成では、検知精度の高い温度検知器を用いても、回転変圧器の伝達精度などに左右されローラの表面温度の変動を±０．１℃以内に収めることができないという欠点があった。この欠点を解消する手段として回転側に配置されて温度検知器の検出信号を無線で固定側の温度制御装置に送ることが、発明者らによって提案されている（特願２００６−３８７８６号）。

図４は、この提案に係る熱処理ローラ用温度検出装置の回路ブロック図である。この図４において、Ａはローラの回転側、Ｂはステータなどの固定側を示し、回転側Ａには、ローラの表面温度を検知する白金（Ｐｔ）１００Ωからなる温度検知器１、信号変換回路２、アナログ・デジタル変換器３、マイクロコンピュータ４、送信回路５および送信アンテナ６が配置され、固定側には受信アンテナ７および受信回路８、マイクロコンピュータ９、デジタル・アナログ変換器１０が配置され、デジタル・アナログ変換器１０のアナログ出力は温度検知器１の検出信号として図示しない温度制御装置へ送られる。

信号変換回路２は、温度検知器１に一定電流（１ｍＡ）を流し、降下電圧を５０倍増幅し、０〜２Ｖの変化を０〜１００℃の変化に対応させて出力する。アナログ・デジタル変換器３は１００ｍＳごとに信号変換回路２の出力であるアナログ信号をサンプリングし、その出力を１６ビットに換算してデジタル信号（数値信号）に変換してマイクロコンピュータ４に送る。マイクロコンピュータ４は、温度検知器１の特性がリニア（線形）でなく約０．３℃の誤差が発生するため、入力したデジタル信号をリニアライズ（線形化）して約０．０１９℃の誤差に修正し、修正した１６ビットのデジタル信号を２．４ＧＨｚ域の電流信号にデジタル変調して送信回路５に送り、送信回路５はデジタル変調した電流信号を、アンテナ６を介して、固定側に送信する。

回転側のアンテナ６から送信された信号を固定側のアンテナ７を介して受信回路８で受信し、受信した信号をマイクロコンピュータ９に送る。マイクロコンピュータ９は１６ビットのデジタル電流信号を読み取り、そのデジタル信号をデジタル・アナログ変換器１０に送り、デジタル・アナログ変換器１０で変換したアナログ信号を図示しない温度制御装置へ送る。

このように構成した熱処理ローラ用温度検出装置では ローラの回転側で温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換後の信号を温度検知器の特性による誤差を修正して無線送信し、固定側で送信されたデジタル信号を受信しアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を温度検知器の温度検出信号として温度制御装置に入力するので、回転側で温度検知器の検知信号を固定側に送るための回転変圧器を要さず、また、温度検知器の特性による誤差を修正した信号であることと相俟ってきわめて精度の高い温度検出信号を得ることができる。

しかし、回転側のローラに配置された温度検知器、信号変換、Ａ／Ｄコンバータ、マイコン、送信ＩＣへ供給する電力は、固定側のコイル１１と回転側コイル１２−１，１２−２との磁気結合により供給され、固定側のコイル１１はローラから離れて配置された交流電源から伸びる電線と接続されている。そのために、ローラへの電線が多く、ローラの周辺が煩雑であるとともに、ローラを固定側の温度制御装置などの機器と離して離し配置することができないといった問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、熱処理ローラの肉厚内に設置された温度検知器と、前記温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換して、前記ローラ外に配置された温度制御装置に無線伝送する前記ローラに設置された信号変換送信回路とを備えた熱処理ローラにおいて、回転側のローラに設置した温度検知器および信号変換送信回路に電力を供給するための、固定側からローラまでの配線を削減し、斯かる問題を解消する点にある。

本発明は、熱処理ローラの肉厚内に設置された温度検知器と、前記温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換して、前記ローラ外に配置された温度制御装置に無線伝送する前記ローラに設置された信号変換送信回路とを備えた熱処理ローラであって、前記ローラのジャーナルに前記温度検知器および信号変換送信回路に電力を供給する電源装置を設けたことを主な特徴とする。

本発明によれば、ローラの表面温度の検知信号をローラ外に配置された温度制御装置に無線伝送するとともに、ローラに設置された信号変換送信回路への電源をローラに設けているので、ローラの周辺を簡素、かつローラを温度検出用の電力供給線の配置に左右されず独立して任意の位置に配置することができる。

熱処理ローラの肉厚内に設置された温度検知器と、前記温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換して、前記ローラ外に配置された温度制御装置に無線伝送する前記ローラに設置された信号変換送信回路とを備えた熱処理ローラにおいて、回転側のローラに設置した温度検知器および信号変換送信回路に電力を供給するための、固定側からローラまでの配線を削減する目的を、ローラ自体に電源装置を設けることにより実現した。

図１は一実施例に係る熱処理用ローラの概略を示す構成図、図２は図１に示す熱処理用ローラの電源部の構成を示す断面図、図３は本発明の実施例に係るローラ用温度検出装置の全体構成を示すブロック回路図である。なお、図３において、図４に示す先行例のローラ用温度検出装置と同一部分には同一の符号を付し、重複する部分の説明は省略する。

図１において、２０はローラシェル、２１は誘導コイル、２２は鉄心、２３は支持軸、２４ａ、２４ｂはローラシェル２０の両端部にそれぞれで一体的に固定したジャーナルであり、誘導コイル２１は円筒状の鉄心２２に巻回され、支持軸２３に固定されている。支持軸２３の一端は機台２５に固定され他端はジャーナル２４ａの内面で軸受け２５を介して支持されている。ジャーナル２４ａと２４ｂはそれぞれ軸受け２７ａと２７ｂを介して機台２５に回転自在に支持され、図示しないモータの回転により回転する。ローラシェル２０には気液二相の熱媒体を封入する複数の密閉室２０ａとＰｔ（白金）１００Ωの温度検知器１を挿入する孔２０ｂが形成されている。

温度検知器１は、ジャーナル２４ａに固定した信号変換送信回路２９（図３に示す信号変換回路１、Ａ／Ｄコンバータ３、マイコン４、送信ＩＣ５、アンテナ６）に接続され、温度検知器１で検出した温度検出信号は、この信号変換送信回路２９を経て受信回路３０（図３に示すアンテナ７、受信ＩＣ８、マイコン、Ｄ／Ａコンバータ）に無線送信され、受信回路３０に接続した温度制御装置３１に送られる。温度制御装置３１は、送信された温度検出信号とローラの表面温度設定値と比較し、その偏差に応じてサイリスタユニットからなる電力調節器３２により誘導コイル２１に流れる電流を調節する。

本発明にしたがい本実施例では、発電機、過充電保護回路およびリチウムイオン電池（電気二重層コンデンサでもよい。）からなる電源装置３３をジャーナル２４ａの内部に設置しており、この電源装置３３で回転側（ローラ）に設けた温度検知器１および信号変換送信回路２９に電力を供給している。

具体的には、電源装置３３は図２に示すように構成されている。すなわち図２において、３４はジャーナル２４ａに固定され、ジャーナル２４ａの回転とともに回転する発電機ケース、３５は支持軸２３の端部に固定されたギアボックス、３６はジャーナル２４ａに固定され、ジャーナル２４ａの回転とともに回転するギア、３７は過充電保護回路およびリチウムイオン電池である。ギア３６の回転すなわちジャーナル２４ａの回転はギアボックス３５内のギアに伝達され、ジャーナル２４ａの回転よりも高速の回転を出力軸３８に伝達する。出力軸３８は発電機ケース３４を貫通し、端部に整流子（スリップリング）３４ｃが固定されている。発電機ケース３４内面には磁石３４ａが固定され、この磁石３４ａと対向する位置で出力軸３８にコイル（三極）３４ｂが固定され、コイル（三極）３４ｂの端部は整流子（スリップリング）３４ｃに接続されている。すなわち、磁石３４ａの回転速度とコイル（三極）３４ｂの回転速度との差によりコイル（三極）３４ｂに電圧が誘起される。

発電機ケース３４の端部にはブラシ３４ｄが固定され、ブラシ３４ｄは整流子３４ｃと接触する。すなわちコイル（三極）３４ｂに誘起された交流電圧は整流子３４ｃとブラシ３４ｄとで直流に変換して過充電保護回路およびリチウムイオン電池３７に送られリチウムイオン電池を充電する。回転側に設けた温度検知器１および信号変換送信回路２９への電力の供給は、過充電保護回路およびリチウムイオン電池３７から供給されるが、ローラの停止時は、発電機が発電しないのでリチウムイオン電池から供給される。３９は電力供給線である。なお、発電機とギアボックスとの組み合わせに代えギアードモータを使用するようにしてもよい。

以上の説明は、電源装置として発電機を使用するものであるが、電源は発電機に限らず、たとえば太陽電池であってもよい。また、実施例の熱処理ローラは熱源を誘導発熱機構とするものであるが、熱源は誘導発熱機構に限らず、熱媒流体であってもよい。

本発明の実施例に係る熱処理用ローラの概略を示す構成図である。 図１に示す熱処理用ローラの電源部の一例の構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係るローラ用温度検出装置の全体構成を示すブロック回路図である。 従来のローラ用温度検出装置の全体構成を示すブロック回路図である。

符号の説明

１ 温度検知器
２０ ローラシェル
２０ｂ 温度検知器挿入孔
２１ 誘導コイル
２２ 鉄心
２３ 支持軸
２４ａ、２４ｂ ジャーナル
２５ 機台
２９ 信号変換送信回路
３０ 受信回路
３１ 温度制御装置
３２ 電力調節器
３３ 電源装置
３４ 発電機ケース
３４ａ 磁石
３４ｂ コイル
３４ｃ 整流子
３４ｄ ブラシ
３５ ギアボックス
３６ ギア
３７ 過充電保護回路およびリチウムイオン電池
３８ 出力軸

Claims (2)

1. 熱処理ローラの肉厚内に設置された温度検知器と、前記温度検知器の検知信号をデジタル信号に変換して、前記ローラ外に配置された温度制御装置に無線伝送する前記ローラに設置された信号変換送信回路とを備えた熱処理ローラであって、前記ローラのジャーナルに前記温度検知器および信号変換送信回路に電力を供給する電源装置を設けたことを特徴とする電源装置付熱処理ローラ。
2. 電源装置は、ローラの回転により発電する発電機と前記発電機で発電した電力を蓄積する蓄積装置からなることを特徴とする請求項１に記載の電源装置付熱処理ローラ。

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