DE112010002031T5

DE112010002031T5 - Spannvorrichtung zum Halten eines dünnen zylindrischenWerkstückes, Verfahren zum Verarbeiten eines dünnenzylindrischen Werkstückes, und Folienfilmausbildungsrolle

Info

Publication number: DE112010002031T5
Application number: DE112010002031T
Authority: DE
Inventors: Tadamasa FURUYA; Takayoshi Sano
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2012-08-02
Also published as: JP2010269377A; US20150209873A1; JP5366651B2; CN102427903B; US9227249B2; TWI391225B; CN102427903A; US20150202725A1; KR101333400B1; US20120065041A1; TW201107110A; WO2010134453A1; KR20120012474A; US8973304B2; US9375792B2

Abstract

Eine Haltespannvorrichtung (1, 2, 3) für ein dünnes zylindrisches Werkstück (W) mit einem Haltebauteil (10, 10A, 10B), welches das Werkstück (W) von einer Innenumfangsseite hält, und einer Durchmesserveränderungseinheit (25, 27), die einen Durchmesser des Haltebauteils (10, 10A, 10B) verändert. Das Haltebauteil (10, 10A, 10B) ist aus Metall gefertigt und weist eine Zylindergestalt und einen elastisch expandierbaren oder kontrahierbaren Durchmesser auf. Das Haltebauteil (10, 10A, 10B) ist mit einem Außendurchmesser des Haltebauteils (10, 10A, 10B) eingerichtet, der kleiner gehalten wird als ein Innendurchmesser des Werkstücks (W) zu einer Zeit eines Einführens in einen Innenumfang des Werkstücks (W), und der, nachdem sie in den Innenumfang des Werkstücks (W) eingeführt wurde, expandiert wird, um das Werkstück (W) von einer Innenumfangsseite des Werkstücks (W) mit einer Außenumfangsfläche in einer engen Anlage mit einer gesamten Innenumfangsfläche des Werkstücks (W) zu halten. Die Durchmesserveränderungseinheit (25, 27) bringt zumindest entweder eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung oder eine axiale externe Kraft in einer Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils (10, 10A, 10B) auf, um den Durchmesser des Haltebauteils (10, 10A, 10B) zu verändern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück, die zum Bearbeiten eines dünnen zylindrischen Werkstückes verwendet wird, ein Verfahren zum Verarbeiten des Werkstückes unter Verwendung der Haltespannvorrichtung, und eine Folienfilmausbildungsrolle.
Stand der Technik
Eine Ausbildungsrolle mit einer Doppelzylinderstruktur ist als eine der Ausbildungsrollen zum Ausbilden von Plastikfolien, Filmen und Ähnlichem bekannt. Wie in der Patentliteratur 1 offenbart, weist die Ausbildungsrolle einer Doppelzylinderstruktur einen hochsteifen metallischen inneren Zylinder auf, der innerhalb und koaxial zu einem flexiblen, dünnen, metallischen externen Zylinder mit einem Raum zum Zirkulieren eines zwischen dem inneren und externen Zylinder vorgesehenen Kühlmittels angeordnet ist.
Die Patentliteratur 1 offenbart, dass die sehr zweckmäßige Dicke eines dünnen Zylinderkörpers, der als der dünne metallische externe Zylinder der Ausbildungsrolle dieser Art verwendet wird, innerhalb eines Bereichs von einer unteren Grenze von 2 mm aufgrund von Bearbeitungsgrenzen bis zu einer oberen Grenze von 5 mm verwendet wird.
Allerdings gab es in den vergangenen Jahren striktere Anforderungen, dass der dünne Zylinderkörper dünner sein sollte und eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit erlangen sollte, um bessere Plastikfolien und -filme auszubilden. Demnach muss ein Halten des dünnen Zylinderkörpers bei einer Bearbeitung vollkommen auf die Anforderungen reagieren.
Als Haltespannvorrichtungen zum Halten eines dünnen zylindrischen Körpers dieser Art (hiernach als ein „dünnes zylindrisches Werkstück” bezeichnet) bei der Bearbeitung sind Haltespannvorrichtungen, die in der Patentliteratur 2 und 3 beschrieben sind, bekannt. In jeder der Haltespannvorrichtungen, die in Patentliteratur 2 und 3 beschrieben sind, ist ein aus Gummi oder Ähnlichem hergestelltes elastisches Bauteil zwischen einem Außenumfang eines Haltebauteils, das an einem Innenumfang eines Werkstücks eingeführt wird, und einen Innenumfang des Werkstücks vorgesehen, und eine Kraft zum Halten des Werkstückes wird durch Komprimieren des elastischen Bauteils in einer Axialrichtung und hierdurch expandieren des elastischen Bauteil in einer Radialrichtung erzeugt.
In diesem Fall wird das elastische Bauteil aus einem nachgiebigen Material, wie Gummi, hergestellt. Wenn das Material in der Axialrichtung über die gesamte Länge verwendet wird, wird eine Kompressionskraft nicht über das gesamte elastische Bauteil verteilt, selbst wenn eine solche Kraft von beiden Enden des elastischen Bauteils aufgebracht wird. Deshalb sind die elastischen Bauteile und Abstandshalter alternierend angeordnet.
Literaturliste
Patentliteratur

PLT 1: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 11-235747
PLT 2: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 8-243815
PLT 3: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-322015

Gegenstand der Erfindung
Technisches Problem
Allerdings wird sich das aus einem nachgiebigen Material, wie Gummi, hergestellte und zwischen das Werkstück und das Haltebauteil eingefügte elastische Bauteil bei der Verarbeitung aufgrund eines Drucks voraussichtlich verformen. Demnach gibt es ein Problem, dass die strikten Verarbeitungsanforderungen nicht erfüllt werden können. Falls die Abstandshalter und die elastischen Bauteile alternierend angeordnet sind, sind darüber hinaus Positionen zum Stützen des Innenumfangs des Werkstücks nicht kontinuierlich, so dass sich die elastischen Bauteile durch den Druck bei der Verarbeitung voraussichtlich eher verformen. Demnach gibt es ein Problem, dass die strikten Verarbeitungsanforderungen nicht ausreichend erfüllt werden können. Heutzutage muss zum Beispiel im Falle der Verarbeitung einer dünnen Rolle für eine Extrusion eine Außendurchmesserfläche des Werkstückes im Mikrometerbereich (für eine Zylindrizität) oder im Submikrobereich (für eine Oberflächenrauigkeit) fertig bearbeitet werden, und deshalb bestehen Bedenken, dass eine gewünschte Verarbeitungsgenauigkeit nicht eingehalten werden kann.
Im Hinblick auf die zuvor genannten Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück bereitzustellen, die ein Werkstück als ein Ganzes von einer Innenumfangsseite vollständig stützen kann, eine derart starke Haltekraft ausüben kann, um dem Verarbeitungsdruck zu widerstehen, einer Verformung widersteht, selbst wenn eine starke Verarbeitungskraft lokal aufgebracht wird, und ein Bearbeiten mit hoher Genauigkeit erlaubt (wie zum Beispiel Schneiden des Außenumfangs, Schleifen des Außenumfangs oder Musterausbilden), ein Verfahren zum Verarbeiten eines zylindrischen Werkstückes unter Verwendung der Haltespannvorrichtung bereitzustellen, und eine Folienfilmausbildungsrolle als einen äußeren Zylinder eines dünnen zylindrischen Werkstückes bereitzustellen, die durch das Verarbeitungsverfahren gehandhabt wird.
Lösung des Problems
Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen, ist ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück, wobei die Haltespannvorrichtung aufweist: ein Haltebauteil, das aus Metall gefertigt ist und eine zylindrische Gestalt und einen elastisch expandierbaren und kontrahierbaren Durchmesser aufweist, wobei das Haltebauteil mit einem Außendurchmesser des Haltebauteils versehen ist, der zum Einführen des Haltebauteils in einen Innenumfang des Werkstückes kleiner gehalten wird als ein Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstückes, und der nach einem Einführen des Haltebauteils in den Innenumfang des Werkstückes expandiert wird, um das Werkstück von einer Innenumfangsseite des Werkstückes mit einer Außenumfangsfläche des Haltebauteils in engem Kontakt mit einer Gesamtinnenumfangsfläche des Werkstückes zu halten, und eine Durchmesserveränderungseinheit, die zumindest entweder eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung oder eine axiale externe Kraft in einer Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils zu verändern.
Gemäß dem ersten Aspekt wird, wenn das dünne zylindrische Werkstück von der Innenumfangsseite mit dem metallischen Zylinderhaltebauteil gehalten wird, das Werkstück gehalten, wobei die Außenumfangsfläche des metallischen Zylinderhaltebauteils im Wesentlichen die gesamte Innenumfangsfläche des Werkstückes berührt. Deshalb ist es möglich, das Werkstück als ein Ganzes vollständig von der Innenumfangsflächenseite zu stützen und eine starke Haltekraft auszuüben, um dem Verarbeitungsdruck zu widerstehen. Darüber hinaus wird das Werkstück kaum verformt, wenn es eine starke Verarbeitungskraft lokal erfährt, anders als beim Fall des Haltens des Werkstücks unter Verwendung eines aus einem Gummi oder Ähnlichem hergestellten, konventionellen elastischen Körpers. Demnach ist es möglich, ein Bearbeiten mit hoher Genauigkeit auszuführen und hierdurch eine Zylindrizität und eine Oberflächenrauigkeit des Werkstückes zu verbessern.
Der Außendurchmesser des Haltebauteils kann kleiner sein als der Innendurchmesser des Werkstückes in einem natürlichen Zustand, in dem keine axiale externe Kraft vom Haltebauteil aufgebracht wird, und die Durchmesserveränderungseinheit kann einen Durchmesserexpansionsmechanismus aufweisen, der die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils nach dem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu expandieren.
Gemäß diesem Aufbau ist der Außendurchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils etwas kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstückes in einem natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht aufgebracht wird. Demnach ist es möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil auf den Innenumfang des Werkstückes einzuführen, während der natürliche Zustand beibehalten wird. Darüber hinaus wird im eingeführten Zustand die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils unter Verwendung des Durchmesserexpansionsmechanismus aufgebracht, der als die Durchmesserveränderungseinheit vorgesehen wird, um den Durchmesser des metallischen Zylinderhaltebauteils zu expandieren. Demnach ist es möglich, die Außenumfangsfläche des metallischen Zylinderhaltebauteils nahe an der Innenumfangsfläche des dünnen zylindrischen Werkstückes anliegen zu lassen und das dünne zylindrische Werkstück stabil zu halten.
Der Außendurchmesser des Haltebauteils kann größer sein als der Innendurchmesser des Werkstückes in einem natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht auf dem Haltebauteil aufgebracht wird, und die Durchmesserveränderungseinheit kann einen Durchmesserkontraktionsmechanismus aufweisen, der die axiale externe Kraft in der Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils vor einem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu kontrahieren.
Gemäß diesem Aufbau ist der Außendurchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils etwas größer ausgebildet als der Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstückes im natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht aufgebracht wird. Demnach ist es möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil an den Innenumfang des Werkstückes zuerst durch Aufbringen der axialen externen Kraft in der Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils einzuführen, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils zu kontrahieren. Dann, in einem eingeführten Zustand, ist es möglich, den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils auf den Durchmesser in einem freien Zustand zurückzubringen (zu expandieren), indem die axiale externe Kraft (die Zugkraft), die vom Durchmesserkontraktionsmechanismus aufgebracht wird, der als die Durchmesserveränderungseinheit bereitgestellt wird, entfernt wird. Demnach ist es möglich, die Außendurchmesserfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils eng an der Innenumfangsfläche des dünnen zylindrischen Werkstückes anliegen zu lassen und das dünne zylindrische Werkstück stabil zu halten.
Der Außendurchmesser des Haltebauteils kann vom Innendurchmesser des Werkstückes in einem natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht am Haltebauteil aufgebracht wird, verschieden sein, und die Durchmesserveränderungseinheit kann aufweisen: einen Durchmesserkontraktionsmechanismus, der die axiale externe Kraft in der Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils vor einem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu kontrahieren, und einen Durchmesserexpansionsmechanismus, der die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils nach einem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu expandieren.
Gemäß diesem Aufbau ist es möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil zum Innenumfang des Werkstückes zuerst einzuführen, indem die axiale externe Kraft in der Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils unter Verwendung des Durchmesserkontraktionsmechanismus aufgebracht wird, der als die Durchmesserveränderungseinheit vorgesehen wird, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils zu kontrahieren. Dann wird in einem eingeführten Zustand die axiale externe Kraft (die Zugkraft), die vom Durchmesserkontraktionsmechanismus aufgebracht wird, freigegeben, und die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung wird an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils unter Verwendung des Durchmesserexpansionsmechanismus aufgebracht, der als die Durchmesserveränderungseinheit vorgesehen ist, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils zu expandieren. Folglich ist es möglich, die Außendurchmesserfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils eng an die Innenumfangsfläche des dünnen zylindrischen Werkstückes anliegen zu lassen und das dünne zylindrische Werkstück stabil zu halten.
Die Haltespannvorrichtung kann ferner ein Paar kreisförmiger Seitenplatten aufweisen, von denen jede einen Wellenabschnitt aufweist, der koaxial mit dem Haltebauteil ist und an einer Außenseitenfläche der kreisförmigen Seitenplatte gelegen ist, wobei das Paar der Seitenplatten Außenumfangsabschnitte aufweist, die an den beiden Enden des Haltebauteils entsprechend fixiert sind, die Durchmesserveränderungseinheit zwischen dem Paar der Seitenplatten vorgesehen ist, und die Durchmesserveränderungseinheit aufweist: Stangen, die zwischen dem Paar der Seitenplatten vorgesehen sind, und einen Schraubmechanismus, der durch eine Rotation einer Schraube entweder eine Zugkraft oder eine Kompressionskraft an jeder der Stangen aufbringen kann, um entweder die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung oder die axiale externe Kraft in der Zugrichtung an den beiden Enden des Haltebauteils über die Seitenplatten mittels einer Reaktionskraft von entweder der Zugkraft oder der Kompressionskraft aufzubringen.
Gemäß diesem Aufbau ist es durch Aufbringen von entweder der Zugkraft oder der Kompressionskraft an den Stangen durch Anziehen der Schrauben möglich, entweder die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung oder die axiale externe Kraft in der Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils über die Seitenplatten aufzubringen, und hierdurch das Werkstück von der Innenumfangsseite unter Verwendung des metallischen zylindrischen Haltebauteils zu halten. Darüber hinaus ist es möglich, die Außenumfangsflächen des Werkstücks durch Halten des Werkstückes, wie zuvor beschrieben, mit einer hohen Genauigkeit zu bearbeiten, und das Werkstück zu drehen, während die Wellenabschnitte gehalten werden, die hervorstehend an beiden Seitenplatten vorgesehen sind.
Zumindest eine der beiden Außenregionen des Haltebauteils außerhalb einer Werkstückhalteregion, die an einem Mittenabschnitt des Haltebauteils in einer axialen Richtung gelegen ist, die einer Länge des Werkstückes in der axialen Richtung entspricht, kann entweder eine konische Gestalt oder eine stufenförmige Gestalt mit einem kleineren Durchmesser als einem Durchmesser der Werkstückhalteregion aufweisen, und zumindest eine der Seitenplatten kann an einem Ende eines Abschnitts fixiert sein, der den kleineren Durchmesser aufweist als den Durchmesser der Werkstückhalteregion.
Gemäß diesem Aufbau ist der Abschnitt, der als konische Gestalt oder gestufte Gestalt ausgebildet ist, damit er den kleineren Durchmesser aufweist als denjenigen der Werkstückhalteregion, außerhalb der Werkstückhalteregion vorgesehen. Demnach ist es möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil leicht in das Werkstück einzuführen oder hiervon zu entfernen.
Eine Dicke der Umfangswand des Werkstückes kann gleich oder weniger als 2 mm sein.
Gemäß diesem Aufbau ist es durch Halten eines Werkstückes mit einer dünneren Umfangswand (Dicke) als derjenigen gemäß dem Stand der Technik (ein Werkstück mit der Dicke der Umfangswand gleich oder weniger als 2 mm) möglich, eine Werkstückverarbeitung durchzuführen, die vormals unter Verwendung einer konventionellen Haltespannvorrichtung schwierig war, und hierdurch bessere Plastikfolien und -filme auszubilden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines dünnen zylindrischen Werkstückes, wobei das Verfahren aufweist: Halten des dünnen zylindrischen Werkstückes unter Verwendung einer Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück, wobei die Haltespannvorrichtung aufweist: ein Haltebauteil, das aus Metall gefertigt ist und eine zylindrische Gestalt und einen elastisch expandierbaren oder kontrahierbaren Durchmesser aufweist, wobei das Haltebauteil mit einem Außendurchmesser des Haltebauteils konfiguriert ist, der zum Einführen des Haltebauteils in einen Innenumfang des Werkstückes kleiner gehalten wird als ein Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstückes, und nach einem Einführen des Haltebauteils in den Innenumfang des Werkstückes expandiert wird, wobei das Werkstück von einer Innenumfangsseite des Werkstückes mit einer Außenumfangsfläche des Haltebauteils in engem Kontakt mit einer gesamten Innenumfangsfläche des Werkstückes gehalten wird; und einer Durchmesserveränderungseinheit, die zumindest entweder eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung oder eine axiale externe Kraft in einer Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils zu verändern; und Bearbeiten einer Außenumfangsfläche des gehaltenen Werkstückes.
Gemäß dem zweiten Aspekt ist es möglich, eine Verarbeitung mit hoher Genauigkeit durch Bearbeiten des dünnen zylindrischen Werkstückes auszuführen, während das Werkstück mit der Haltespannvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt gehalten wird.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Folienfilmausbildungsrolle, die aufweist: ein dünnes zylindrisches Werkstück, das als ein externer Zylinder verwendet wird, wobei das Werkstück durch ein Verfahren zum Verarbeiten eines dünnen zylindrischen Werkstückes mit Halten des dünnen zylindrischen Werkstückes unter Verwendung einer Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück verarbeitet wird und eine Außenumfangsfläche des gehaltenen Werkstückes bearbeitet wird, wobei die Haltespannvorrichtung aufweist: ein Haltebauteil, das aus Metall gefertigt ist und eine zylindrische Gestalt und einen elastisch expandierbaren oder kontrahierbaren Durchmesser aufweist, wobei das Haltebauteil mit einem Außendurchmesser des Haltebauteils konfiguriert ist, der für ein Einführen des Haltebauteils in einen Innenumfang des Werkstückes kleiner gehalten wird als ein Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstückes, und nach einem Einführen des Haltebauteils in den Innenumfang des Werkstückes expandiert wird, um das Werkstück von einer Innenumfangsseite des Werkstückes mit einer Außenumfangsfläche des Haltebauteils in engem Kontakt mit einer gesamten Innenumfangsfläche des Werkstückes zu halten, und eine Durchmesserveränderungseinheit, die zumindest entweder eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung oder eine axiale externe Kraft in einer Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils zu verändern.
Die Folienfilmausbildungsrolle kann ferner aufweisen: einen inneren Zylinder, der innerhalb des externen Zylinders gelegen ist und eine Mittenachse mit dem externen Zylinder teilt, wobei ein Wärmemedium zwischen dem externen Zylinder und dem internen Zylinder strömt, und das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, eine Umfangswand mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm aufweist, und eine Außenumfangsfläche mit einer maximalen Oberflächenrauigkeit gleich oder weniger als 1 μm.
Das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, kann einem Balligdrehen unterworfen werden.
Die Folienfilmausbildungsrolle kann ferner aufweisen: einen inneren Zylinder, der innerhalb des externen Zylinders gelegen ist und eine Mittenachse mit dem externen Zylinder teilt, wobei ein Wärmemedium zwischen dem externen Zylinder und dem inneren Zylinder strömt, und das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, eine Umfangswand mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm aufweist, und eine Außenumfangsfläche mit einem Transkriptionsmuster mit feinen Unregelmäßigkeiten aufweist.
Die Folienfilmausbildungsrolle kann ferner aufweisen: einen inneren Zylinder, der innerhalb des externen Zylinders gelegen ist und eine Mittenachse mit dem externen Zylinder teilt, wobei ein Wärmemedium zwischen dem externen Zylinder und dem inneren Zylinder strömt, und das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, eine Umfangswand mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm und eine Außenumfangsfläche mit einem Birnenhaut-ähnlichen Transkriptionsmuster aufweist.
Gemäß dem dritten Aspekt ist es möglich, hochgenaue Folien und Filme herzustellen, weil das genau hergestellte dünne zylindrische Werkstück als der externe Zylinder verwendet wird.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück bereitzustellen, die zuverlässig ein Werkstück als ein ganzes von einer Innenumfangsseite vollständig stützen kann, eine starke Haltekraft ausüben kann, um einem Verarbeitungsdruck zu widerstehen, einer Verformung widersteht, selbst wenn eine starke Verarbeitungskraft lokal aufgebracht wird, und ein Bearbeiten mit hoher Genauigkeit gewährleistet, um ein Verfahren zum Verarbeiten eines dünnen zylindrischen Werkstücks unter Verwendung der Haltespannvorrichtung bereitzustellen, und eine Folienfilmausbildungsrolle unter Verwendung eines dünnen zylindrischen Werkstücks, die durch das Verarbeitungsverfahren verarbeitet wird, als einen externen Zylinder bereitzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 1(a) und 1(b) sind Aufbaudarstellungen einer Haltespannvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1(a) ist eine Seitenschnittansicht. 1(b) ist eine entlang eines Pfeils X in 1(a) betrachtete Darstellung.
2 2(a) und 2(b) sind vereinfachte Darstellungen zum Erklären eines Betriebs der Haltespannvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 2(a) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Haltespannvorrichtung gerade an einen Innenumfang eines Werkstückes eingeführt wird. 2(b) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück gehalten wird, wobei ein Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils mittels einer Kompression in einer Axialrichtung an beiden Enden nach dem Einführen expandiert ist.
3 3(a) und 3(b) sind Aufbaudarstellungen einer Haltespannvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3(a) ist eine Seitenschnittansicht. 3(b) ist eine Darstellung, die entlang eines Pfeils X in 3(a) betrachtet wird.
4 4(a) und 4(b) sind vereinfachte Darstellungen zum Erklären eines Betriebs der Haltespannvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. 4(a) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, wo die Haltespannvorrichtung gerade an einen Innenumfang eines Werkstücks eingeführt wird, während ein Durchmesser eines metallischen zylindrischen Haltebauteils mittels einer Spannung kontrahiert wird, die in einer Axialrichtung an beiden Enden aufgebracht wird. 4(b) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück gehalten wird, wobei der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils nach dem Einführen zu seinem Anfangsdurchmesser zurückgebracht (expandiert) wird, indem die Spannung in der Axialrichtung an beiden Enden freigegeben wird.
5 5(a) und 5(b) sind vereinfachte Darstellungen zum Erklären eines Betriebs der Haltespannvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. 5(a) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Haltespannvorrichtung gerade an einen Innenumfang eines Werkstücks eingeführt wird, während ein Durchmesser eines metallischen zylindrischen Haltebauteils mittels einer Spannung kontrahiert wird, die in einer Axialrichtung an beiden Enden aufgebracht wird. 5(b) ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Werkstück gehalten wird, wobei der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils expandiert wird, indem die Spannung in der Axialrichtung an beiden Enden nach dem Einführen freigegeben wird und indem eine Kompressionskraft in der Axialrichtung an beiden Enden aufgebracht wird.
6 6(a) und 6(b) sind Ansichten, die Beispiele der Gestalten eines Endabschnitts von allen metallischen zylindrischen Haltebauteilen gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 6(a) ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel zum Reduzieren eines Durchmessers durch Ausbilden des Endabschnitts in eine konische Gestalt zeigt. 6(b) ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel zum Reduzieren des Durchmessers durch Ausbilden des Endabschnitts in eine stufenförmige Gestalt zeigt.
7 7(a) bis 7(c) sind Ansichten, die Modifikationen einer Fixierstruktur zwischen dem Endabschnitt des metallischen zylindrischen Haltebauteils und einer Seitenplatte in der Haltespannvorrichtung gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 7(a) ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel zum Herstellen einer Fixierung durch Eingreifen eines Außenumfangs der Seitenplatte an einem Innenumfang des Endabschnitts des metallischen zylindrischen Haltebauteils zeigt. 7(b) ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel zum Herstellen einer Fixierung durch Ausbilden eines stufenförmigen Abschnitts an einem Außenumfangsabschnitt der Seitenplatte und durch in Eingriff bringen des stufenförmigen Abschnitts am Endabschnitt des metallischen zylindrischen Haltebauteils zeigt. 7(c) ist eine Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel zum Herstellen einer Fixierung zeigt, indem eine Seitenfläche der Seitenplatte und eine Endfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils aneinander angelegt werden.
Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine Haltespannvorrichtung 1, die in 1(a) und 1(b) gezeigt ist, wird an einen Innenumfang eines dünnen zylindrischen Werkstücks W eingeführt (siehe 2), wenn hauptsächlich eine Außenumfangsfläche des Werkstücks W bearbeitet wird, um das Werkstück W von einer Innenumfangsseite zu halten.
Das darin angenommene Werkstück W ist eine Hülse (metallischer externer Zylinder), das zum Beispiel in einer Ausbildungsrolle für Plastikfilme oder Ähnliches verwendet wird, die in ein Produkt mit einer Dicke einer Umfangswand (Wanddicke) gleich oder weniger als 2 mm (oder weniger als 2 mm, um präzise zu sein), einer Zylindrizität gleich oder weniger als 50 μm, und einer maximalen Rauigkeit Rmax an einer Außenumfangsfläche gleich oder weniger als 1 μm verarbeitet wird. Das Werkstück W wird in einer Ausbildungsrolle einer Dualzylinderstruktur verwendet, bei der das Werkstück W als ein externer Zylinder dient, ein inneres zylindrisches Bauteil koaxial in einer Innenumfangsseite des Werkstücks W angeordnet ist, und ein Raum zum Zuführen eines Wärmemediums zwischen dem inneren Zylinderbauteil und dem externen Zylinder sichergestellt wird. Die Außenumfangsfläche des Werkstücks W kann mit einem Transkriptionsmuster, wie einer Birnenhaut-ähnlichen Textur (zum Beispiel eine feine Verarbeitung bei einem Niveau von 0,025 mm) vorgesehen sein oder – soweit erforderlich – ballig gedreht werden.
Die Haltespannvorrichtung 1 dieser Ausführungsform weist ein metallisches zylindrisches Haltebauteil 10 (Haltebauteil) mit einer hohlen Zylindergestalt auf, die eine schmale Dicke aufweist, damit sie einen Durchmesser leicht und elastisch expandieren und kontrahieren kann, ein rechtes und ein linkes Paar kreisförmiger Seitenplatten 11 und 12 mit Mittenabschnitten, die mit entsprechenden Wellenabschnitten 13 und 14 versehen sind, die koaxial mit dem zylindrischen Haltebauteil 10 hervorstehen, und Außenumfangsflächen, die an beiden Enden in einer Axialrichtung des metallischen Zylinderhaltebauteils 10 durch Schweißen 40 oder Ähnliches fixiert sind, und einen Durchmesserexpansionsmechanismus (eine Durchmesserveränderungseinheit) 25, die zwischen dem Paar der Seitenplatten 11 und 12 vorgesehen ist und einen Durchmesser des metallischen Zylinderhaltebauteils 10 expandieren kann, indem eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 über beide Seitenplatten 11 und 12 aufgebracht wird.
Das metallische zylindrische Haltebauteil 10 ist ein rechter Zylinder mit einer Dicke von ungefähr 1,5% bis 8% eines Radius hiervon, oder bevorzugt von ungefähr 2% bis 5% des Radius, und ist aus einem Stahlrohr mit einem weiten Bereich einer zugelastischen Verformung hergestellt, wie STKM16A oder S45C.
Ein Außendurchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 in der Haltespannvorrichtung 1 wird etwas kleiner festgelegt (kleiner in der Größenordnung von zum Beispiel mehreren Zehntel Mikrometern) als ein Innendurchmesser des Werkstücks W in einem natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht aufgebracht wird. Demnach ist es möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil 10 im natürlichen Zustand zu einem Innenumfang des Werkstücks W einzuführen. Nachdem es auf den Innenumfang des Werkstücks W eingeführt ist, wird der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 durch den Durchmesserexpansionsmechanismus 25 expandiert. Demnach kann das metallische zylindrische Haltebauteil 10 den Außenumfang eng an der Innenumfangsfläche des Werkstücks W anliegen haben, und somit das Werkstück W von der Innenumfangsseite halten.
Der Durchmesserexpansionsmechanismus 25 hat die Funktion, eine axiale externe Kraft B in einer Kompressionsrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 aufzubringen, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 zu expandieren. Der Durchmesserexpansionsmechanismus 25 weist mehrere Stangen 15 auf, die in einer Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen um die Wellenabschnitte 13 und 14 angeordnet sind, und einen Schraubmechanismus 26, der für die entsprechenden Stangen 15 vorgesehen ist.
Ein Endabschnitt (ein rechter Endabschnitt in 1(a)) jeder der Stangen 15 wird durch eine Durchgangsausnehmung 12a der Seitenplatte 12 an der rechten Seite eingepasst und eingeführt, und die Stange 15 wird an der Seitenplatte 12 fixiert, während ein Kopfabschnitt 16 hiervon an der Außenseite mit der Außenseitenfläche 12b in Eingriff steht.
Ein weiterer Endabschnitt (ein linker Endabschnitt in 1(a)) der Stange 15 wird gleitbar in eine Durchgangsausnehmung 11a der Seitenplatte 11 an der linken Seite eingeführt, und wird auf eine solche Länge festgelegt, dass eine Endfläche 15b hiervon innerhalb der Durchgangsausnehmung 11a verbleibt. Eine Gewindeausnehmung 17 ist an der Endfläche 15b des anderen Endabschnitts der Stange 15 vorgesehen, die so angeordnet ist, dass sie innerhalb dieser Durchgangsausnehmung 11a verbleibt.
Eine Backenplatte 18 ist an der Außenseitenfläche 11b der Seitenplatte 11 an der linken Seite unter Verwendung einer nicht gezeigten Schraube fixiert, und ein Schaftabschnitt einer Einstellschraube 20 ist in eine Einführausnehmung 18a der Backenplatte 18 eingeführt. Ein Gewindeabschnitt 20a an einer Spitze des Schaftabschnitts der Einstellschraube 20 ist in die Gewindeausnehmung 17 an der Endfläche 15b der Stange 15 eingeschraubt, während der Kopfabschnitt 20b der Einstellschraube 20 an der Außenseitenfläche 18c der Backenplatte 18 anliegt.
Die Schraubmechanismen 26 weisen die Einstellschrauben 20 auf, die für die entsprechenden Stangen 15 vorgesehen sind, und die Gewindeausnehmungen 17 an den Stangenendflächen 15b, in denen die Gewindeabschnitte 20a der entsprechenden Einstellschrauben 20 eingeschraubt sind. Durch Aufbringen einer Zugkraft in Richtungen der Pfeile A an den entsprechenden Stangen 15 durch Anziehen der Einstellschrauben 20 ist es möglich, die axiale externe Kraft in der mit den Pfeilen B angezeigten Kompressionsrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 über die Seitenplatten 11 und 12 mittels einer Reaktionskraft hierzu aufzubringen.
Als nächstes werden Verfahren zum Halten des Werkstücks W mit der Haltespannvorrichtung 1 unter Verwendung der 2(a) und 2(b) beschrieben.
Bei der Haltespannvorrichtung 1 ist der Außendurchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 etwas kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser des Werkstücks im natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht aufgebracht wird. Demnach ist es wie in 2(a) gezeigt möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil 10 auf den Innenumfang des Werkstücks W einzuführen, während der natürliche Zustand beibehalten wird.
Dann, in einem Zustand, in dem das metallische zylindrische Haltebauteil 10 auf den Innenumfang des Werkstücks W eingeführt ist, wird der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 wie durch die Pfeile D angezeigt expandiert, indem der Durchmesserexpansionsmechanismus 25, der als die Durchmesserveränderungseinheit vorgesehen ist, die axiale externe Kraft (die externe Kraft, die durch die Pfeile B indiziert ist) in der Kompressionsrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 aufbringt, wie in 2(b) gezeigt. Auf diese Weise ist es möglich, die Außenumfangsfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils eng und fest an der Innenumfangsfläche des Werkstücks W anliegen zu lassen und hierdurch das Werkstück W zu halten.
In diesem Fall hält die Außenumfangsfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 das Werkstück W, während es im Wesentlichen an der gesamten Innenumfangsfläche des Werkstücks W eng anliegt. Demnach ist es möglich, das Werkstück W als ein Ganzes von der Innenumfangsflächenseite vollständig zu stützen, und hierdurch eine starke Haltekraft auszuüben, um dem Verarbeitungsdruck zu widerstehen. Darüber hinaus wird das Werkstück kaum verformt, wenn es eine starke Verarbeitungskraft lokal empfängt, anders als in dem Fall, wo das Werkstück unter Verwendung eines konventionellen elastischen Körpers, der aus Gummi oder Ähnlichem gefertigt ist, gehalten wird. Aus diesem Grund ist es durch Halten des Werkstücks W wie zuvor beschrieben und durch Drehen des Werkstücks W, während es die Wellenabschnitte 13 und 14 gestützt, die hervorstehend an den entsprechenden Seitenplatten 11 und 12 vorgesehen sind, möglich, die Außenumfangsfläche des Werkstücks W mit hoher Genauigkeit zu bearbeiten (wie zum Beispiel Schneiden des Außenumfangs, Schleifen des Außenumfangs oder Musterausbilden), und die Zylindrizität und die Oberflächenrauigkeit des Werkstücks W zu verbessern.
Nach dem Bearbeiten ist es möglich, den ursprünglichen Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 im natürlichen Zustand wieder herzustellen (den Durchmesser des ursprünglichen Zustands zu kontrahieren), indem die Einstellschrauben 20 gelöst werden, wodurch die Haltespannvorrichtung vom Werkstück W abgenommen werden kann.
Wie zuvor beschrieben ist es möglich, eine Anbringung und ein Abnehmen zuverlässig und einfach durchzuführen, weil der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 expandiert und kontrahiert werden kann, indem der Anziehbetrieb und der Lösebetrieb der Einstellschrauben 20 durchgeführt wird.
(Zweite Ausführungsform)
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird eine in den 3(a) und 3(b) gezeigte Haltespannvorrichtung 2 ebenso zu einem Innenumfang eines dünnen zylindrischen Werkstücks W eingeführt (siehe 4), wenn hauptsächlich eine Außenumfangsfläche des Werkstücks W bearbeitet wird, um das Werkstück W von der Innenumfangsseite zu halten.
Die Haltespannvorrichtung 2 weist ein metallisches zylindrisches Haltebauteil 10A (Haltebauteil) auf, das eine hohle zylindrische Gestalt aufweist, die eine schmale Dicke hat, damit es einen Durchmesser etwas und elastisch expandieren und kontrahieren kann, das rechte und linke Paar der kreisförmigen Seitenplatten 11 und 12, die Mittenabschnitte aufweisen, die mit den entsprechenden Wellenabschnitten 13 und 14 versehen sind, die koaxial hervorstehen, wobei das metallische zylindrische Haltebauteil 10A und die Außenumfangsflächen an beiden Enden in der Axialrichtung des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A fixiert sind, und einen Durchmesserkontraktionsmechanismus (Durchmesserveränderungseinheit) 27, der zwischen dem Paar der Seitenplatten 11 und 12 vorgesehen ist und den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A durch Aufbringen einer axialen externen Kraft in einer Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A über beide Seitenplatten 11 und 12 kontrahieren kann.
Das metallische zylindrische Haltebauteil 10A ist ein rechter Zylinder mit der Dicke von ungefähr 1,5% bis 8% eines Radius hiervon, und bevorzugt ungefähr 2% bis 5% des Radius, und ist aus einem Stahlrohr mit einem weiten Bereich der elastischen zug-elastischen Deformation gefertigt, wie STKM16A oder S45C.
Ein Außendurchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A in der Haltespannvorrichtung 2 ist etwas größer festgelegt (größer in der Größenordnung von zum Beispiel mehreren Zehntel Mikrometern) als der Innendurchmesser des Werkstücks W im natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht aufgebracht ist. Demnach kann das metallische zylindrische Haltebauteil 10A nicht auf den Innenumfang des Werkstücks W im natürlichen Zustand eingeführt werden. Allerdings ist es möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil 10A auf den Innenumfang des Werkstücks W einzuführen, indem der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A unter Verwendung des Durchmesserkontraktionsmechanismus 27 kontrahiert wird.
Das metallische zylindrische Haltebauteil 10A wird zeitweise im Durchmesser kontrahiert, damit es auf den Innenumfang des Werkstücks W eingeführt werden kann, und dann den ursprünglichen Durchmesser wiederherstellt (den Durchmesser expandiert), indem die Kontraktion freigegeben wird. Auf diese Weise kann das metallische zylindrische Haltebauteil 10A den Außenumfang eng an der Innenumfangsfläche des Werkstücks W anliegen lassen, und kann somit das Werkstück W von der Innenumfangsseite halten.
Der Durchmesserkontraktionsmechanismus 27 weist eine Funktion auf, um eine axiale externe Kraft F in der Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A so aufzubringen, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A zu kontrahieren. Der Durchmesserkontraktionsmechanismus 27 weist mehrere Stangen 15 auf, die in der Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen um die Wellenabschnitte 13 und 14 angeordnet sind, und weist den Schraubmechanismus 28 auf, der für die entsprechenden Stangen 15 vorgesehen ist.
Ein Endabschnitt (ein rechter Endabschnitt in 3(a)) jeder der Stangen 15 wird auf die Durchgangsausnehmung 12a der Seitenplatte 12 an der rechten Seite eingepasst und eingeführt, und die Stange 15 wird an der Seitenplatte 12 fixiert, während der Kopfabschnitt 16 hiervon an der Außenseite mit der Außenseitenfläche 12b in Eingriff gebracht wird. Ein weiterer Endabschnitt (ein linker Endabschnitt in 3(a)) der Stange 15 ist gleitbar in die Durchgangsausnehmung 11a der Seitenplatte 11 an der linken Seite eingeführt, und die Stange 15 hat eine solche Länge, dass die Endfläche 15b hiervon innerhalb der Durchgangsausnehmung 11a verbleibt. Der eine Endabschnitt (der rechte Endabschnitt in 3(a)) der Stange 15 kann ähnlich zum anderen Endabschnitt (der linke Endabschnitt in 3(a)) der Stange 15 aufgebaut und eingerichtet sein.
Die Stange 15 weist eine Gewindeausnehmung 17 an der Endfläche 15b auf, damit sie entsprechend der Haltespannvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform ausgebildet ist. Allerdings wird die Gewindeausnehmung 17 in dieser Ausführungsform nicht verwendet. Stattdessen ist ein Abstandshalter 32 an der Endfläche 15b am anderen Endabschnitt der Stange 15 angeordnet. Der Abstandshalter 32 hat die Funktion, zu vermeiden, dass ein Gewindeschaftabschnitt 30a einer später zu beschreibenden Einstellschraube 30 in die Gewindeausnehmung 17 eintritt, und hierdurch sicher einen Druck vom Spitzenende der Einstellschraube 30 zur Stange 15 übertragen wird.
Die Backenplatte 18 ist an der Außenseitenfläche 11b der Seitenplatte 11 an der linken Seite unter Verwendung einer nicht gezeigten Schraube fixiert. Anstelle der Einführungsausnehmung 18a der ersten Ausführungsform ist eine Gewindeausnehmung 18b an der Backenplatte 18 ausgebildet und der Gewindeschaftabschnitt 30a, der sich von einem Bodenteil des Kopfabschnitts 30b der Einstellschraube 30 erstreckt, wird hierin eingeschraubt. Demnach ist es möglich, den Druck an der Endfläche 15b der Stange 15 über den Abstandshalter 32 durch Anziehen der Einstellschraube 30 aufzubringen.
Die Schraubmechanismen 27 weisen Einstellschrauben 30 auf, die für die entsprechenden Stangen 15 vorgesehen sind, und weisen die Gewindeausnehmungen 18b an den Backenplatten 18 auf, in die die Gewindeabschnitte 30a der entsprechenden Einstellschrauben 30 eingeschraubt werden. Durch Aufbringen des Druckes in den Richtungen der Pfeile E an den entsprechenden Stangen 15 durch Anziehen der Einstellschrauben 30 ist es möglich, die axiale externe Kraft in der durch die Pfeile F indizierte Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A über die Seitenplatten 11 und 12 mittels einer Reaktionskraft hierzu aufzubringen.
Als nächstes werden Verfahren zum Halten des Werkstücks W mit der Haltespannvorrichtung 2 unter Verwendung der 4(a) und 4(b) beschrieben.
In der Haltespannvorrichtung 2 ist der Außendurchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A etwas größer ausgebildet als der Innendurchmesser des Werkstücks W im natürlichen Zustand, wo keine axiale externe Kraft aufgebracht wird. Demnach wird vor einem Einführen die axiale externe Kraft F in der Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A unter Verwendung des Durchmesserkontraktionsmechanismus 27, der als die Durchmesserveränderungseinheit vorgesehen ist, so aufgebracht, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 wie durch die Pfeile G angezeigt zu kontrahieren. Dann wird das metallische zylindrische Haltebauteil 10A in diesem Zustand des kontrahierten Durchmessers auf den Innenumfang des Werkstücks W eingeführt. Als nächstes wird im eingeführten Zustand die vom Durchmesserkontraktionsmechanismus 27 aufgebrachte axiale externe Kraft (Zugkraft F) freigegeben. Demnach ist es möglich, den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10 auf den Durchmesser im freien Zustand zurückzubringen (zu expandieren). Auf diese Weise kann die Außenumfangsfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A eng an der Innenumfangsfläche des Werkstücks W anliegen und somit das Werkstück W halten.
In diesem Zustand hält die Außenumfangsfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A das Werkstück W, während es im Wesentlichen an der gesamten Innenumfangsfläche des Werkstücks W eng anliegt. Demnach ist es möglich, das Werkstück W als ein Ganzes von der Innenumfangsflächenseite vollständig zu stützen, und hierdurch eine starke Haltekraft auszuüben, um dem Verarbeitungsdruck zu widerstehen. Darüber hinaus kann das Werkstück kaum verformt werden, wenn es eine starke Verarbeitungskraft lokal empfängt, anders als in dem Fall, in dem das Werkstück unter Verwendung eines konventionellen elastischen Körpers gehalten wird, der aus einem Gummi oder Ähnlichem gefertigt ist. Aus diesem Grund ist es durch Halten des Werkstücks w wie zuvor beschrieben und durch Drehen des Werkstücks W, während die Wellenabschnitte 13 und 14, die von den entsprechenden Seitenplatten 11 und 12 hervorstehen, gestützt werden, möglich, die Außenumfangsfläche des Werkstücks W mit hoher Genauigkeit zu bearbeiten (wie Schneiden des Außenumfangs, Schleifen des Außenumfangs oder Musterausbilden), und die Zylindrizität und die Oberflächenrauigkeit des Werkstücks W zu verbessern.
Nach einem Bearbeiten wird der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A durch Anziehen der Einstellschrauben 30 wieder kontrahiert. Auf diese Weise kann die Haltespannvorrichtung 2 vom Werkstück W abgenommen werden.
Wie zuvor beschrieben ist es möglich, das Anbringen und Abnehmen zuverlässig und einfach durchzuführen, weil der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10A expandiert und kontrahiert werden kann, indem der Anziehbetrieb und der Lösebetrieb der Einstellschraube 30 durchgeführt wird.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Haltespannvorrichtung 3 gemäß einer dritten Ausführungsform weist sowohl den beschriebenen Durchmesserkontraktionsmechanismus 27 als auch den Durchmesserexpansionsmechanismus 25 auf. Ein Außendurchmesser eines metallischen zylindrischen Haltebauteils 10B (ein Haltebauteil) hat einen etwas anderen Durchmesser als den Innendurchmesser des Werkstücks W im natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht aufgebracht wird. Der Außendurchmesser kann auf einen ähnlichen Durchmesser zu demjenigen der zweiten Ausführungsform festgelegt werden.
Demnach, wie in 5(a) gezeigt, wird das metallische zylindrische Haltebauteil 10B auf den Innenumfang des Werkstücks W eingeführt, indem die axiale externe Kraft F vor einem Einführen auf das Werkstück W unter Verwendung des Durchmesserkontraktionsmechanismus 27, der als die Durchmesserveränderungseinheit vorgesehen ist, in der Zugrichtung an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10B aufgebracht wird, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10B wie durch die Pfeile G angezeigt zu kontrahieren. Dann, wie in 5(b) gezeigt, wird in einem eingeführten Zustand die axiale externe Kraft (Zugkraft), die vom Durchmesserkontraktionsmechanismus 27 aufgebracht wird, freigegeben, und die axiale externe Kraft B in der Kompressionsrichtung wird an beiden Enden des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10B unter Verwendung des Durchmesserexpansionsmechanismus 25 aufgebracht, der als die Durchmesserveränderungseinheit vorgesehen ist, um den Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10B wie mit den Pfeilen J angezeigt zu expandieren. Demnach wird die Außenumfangsfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10B eng an das Werkstück W angelegt, und somit wird das Werkstück W gehalten.
In diesem Fall ist es möglich, ein Einführen leicht durchzuführen, weil der Durchmesser des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10B zur Zeit des Einführens auf das Werkstück W kontrahiert ist. Indes ist es möglich, dass der metallische zylindrische Haltekörper 10B eine starke Haltekraft ausübt, weil der Durchmesser hiervon nach einem Einführen expandiert ist.
Als nächstes werden Beispiele der Gestalten der Endabschnitte der metallischen zylindrischen Haltebauteile 10, 10A, und 10B gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1(a) und 3(a) (für die dritte Ausführungsform nicht dargestellt) gezeigt, ist eine Werkstückhalteregion H1 zum Halten des Werkstücks W an einem Zwischenabschnitt in der axialen Richtung des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10, 10A oder 10B so vorgesehen, dass sie die Länge in der axialen Richtung des Werkstücks W abdeckt. Genauer gesagt ist die Länge in der axialen Richtung der Werkstückhalteregion H1 des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10, 10A oder 10B länger als die Länge in der axialen Richtung des Werkstücks W. Beide Enden des metallischen zylindrischen Halteabschnitts 10, 10A oder 10B sind durch die Seitenplatten 11 und 12 gebunden, und somit tritt eine Durchmesserveränderung wie eine Durchmesserexpansion oder eine Durchmesserkontraktion hier nicht auf. Demnach, wie in 6(a) oder 6(b) gezeigt, ist zumindest eine der zwei Außenregionen H2 der Werkstückhalteregion H1 in einer der ersten bis dritten Ausführungsform in eine konische Gestalt, wie in 6(a), oder eine stufenförmige Gestalt, wie in 6(b) gezeigt, ausgebildet, damit sie einen kleineren Durchmesser aufweist als denjenigen der Werkstückhalteregion H1. Darüber hinaus ist die Seitenplatte 12 an einem Endabschnitt von einer der zwei Außenregionen H fixiert, die den kleineren Durchmesser aufweisen als denjenigen der Werkstückhalteregion H1. Auf diese Weise ist es möglich, das metallische zylindrische Haltebauteil 10, 10A oder 10B leicht auf das Werkstück W einzuführen und hiervon abzunehmen.
An dieser Stelle wird die Relation zwischen der Länge in der axialen Richtung des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10, 10A oder 10B mit der Länge in der axialen Richtung des Werkstücks W weiter beschrieben. Insbesondere muss die Länge in der axialen Richtung der metallischen zylindrischen Haltebauteile 10, 10A oder 10B lediglich länger sein als die Länge in der axialen Richtung der tatsächlichen Verarbeitungsregion des Werkstücks W. Solange diese Bedingung erfüllt ist, kann die Länge in der axialen Richtung des Werkstücks W länger festgelegt werden als die Länge in der axialen Richtung der Werkstückhalteregion H1. In diesem Fall wird die Länge in der axialen Richtung des Werkstücks W kürzer angenommen als die Länge der metallischen zylindrischen Haltebauteile 10, 10A und 10B (H1 + H2 × 2), und die tatsächliche Verarbeitungsregion des Werkstücks W wird als an einem Zwischenabschnitt des Werkstücks W in der axialen Richtung des Werkstücks W vorliegend angenommen.
Eine Fixierungsstruktur zwischen dem Endabschnitt von einem der metallischen zylindrischen Haltebauteile 10, 10A und 10B in den Spannvorrichtungen 1 bis 3 und der Seitenplatte 12 gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Bezüglich der Struktur eines Fixierungsabschnitts zwischen dem metallischen zylindrischen Haltebauteils 10, 10A oder 10B und der Seitenplatte 12 können Modifikationen, wie in 7 gezeigt, implementiert werden. 7(a) zeigt ein Beispiel zum Herstellen einer Fixierung durch einfaches in Eingriffbringen eines Außenumfangs der Seitenplatte 12 mit einem Innenumfang des Endabschnitts des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10, 10A oder 10B. 7(b) zeigt ein Beispiel zum Herstellen einer Fixierung durch Ausbilden eines stufenförmigen Abschnitts 12d an einem Außenumfangsabschnitt der Seitenplatte 12 und in Eingriff bringen des stufenförmigen Abschnitts 12 mit dem Endabschnitt des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10, 10A oder 10B.
7(c) zeigt ein Beispiel zum Herstellen einer Fixierung, indem einfach eine Seitenfläche der Seitenplatte 12 und eine Endfläche des metallischen zylindrischen Haltebauteils 10, 10A oder 10B aneinander angelegt werden. Gleiches betrifft die Seitenplatte 11 an der gegenüberliegenden Seite.
Wie zuvor beschrieben kann das dünne zylindrische Werkstück W in einer Folienfilmausbildungsrolle verwendet werden.
Insbesondere kann das dünne zylindrische Werkstück W, das gemäß dem zuvor beschriebenen Verarbeitungsverfahren verarbeitet wurde, in der Folienfilmausbildungsrolle verwendet werden. Wie zum Beispiel in der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-83577 offenbart, ist die Folienfilmausbildungsrolle eine Vorrichtung, die eine Folie oder einen Film durch Winden der Folie oder des Films um einen Außenumfang eines externen Zylinders mit einer zylindrischen Gestalt ausbilden kann.
Das als der externe Zylinder dienende dünne zylindrische Werkstück W weist zum Beispiel eine Dicke der Umfangswand in einem Bereich von 0,5 mm bis 2 mm (zum Beispiel ausgenommen 2 mm) auf, und weist eine maximale Oberflächenrauigkeit Rmax der Außenumfangsfläche gleich oder weniger 1 μm auf. Währenddessen ist ein innerer Zylinder, der die Mittenachse mit dem externen Zylinder teilt, innerhalb des externen Zylinders so angeordnet, um zum Beispiel einen kontinuierlichen Strom eines Wärmemediums zu erlauben (wie eines Kühlmittels zum Kühlen der Folie oder des Films, die/der um den externen Zylinder gewunden ist und entlang der Drehrichtung des externen Zylinders bewegt wird).
Ferner kann das dünne zylindrische Werkstück W auch ballig gedreht werden. Insbesondere kann das als der externe Zylinder dienende dünne zylindrische Werkstück W in einer Trommelform ausgebildet sein, bei der der Außendurchmesser an den Endabschnitten in der axialen Richtung klein ist und schrittweise und sehr leicht in der axialen Richtung zum Mittenabschnitt ansteigt.
Indessen kann ein Transkriptionsmuster, das aus feinen Unregelmäßigkeiten (wie ein feines Transkriptionsmuster mit der Neigung und Niveau, die/das fast so klein ist wie eine Wellenläge des sichtbaren Lichts) an der Außenumfangsfläche des als der externe Zylinder dienenden dünnen zylindrischen Werkstücks W ausgebildet sein. Auf diese Weise wird das feine Muster auf eine der Flächen in einer Dickenrichtung der Folie oder des Films übertragen.
Indessen kann ein Birnenhaut-ähnliches Texturtranskriptionsmuster an der Außenumfangsfläche des dünnen zylindrischen Werkstücks W ausgebildet sein. Auf diese Weise ist eine der Flächen in der Dickenrichtung der Folie oder des Films als eine Birnenhaut-ähnliche Texturfläche ausgebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-83577 [0080]

Claims

Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück, wobei die Haltespannvorrichtung aufweist: ein Haltebauteil, das aus Metall gefertigt ist und eine zylindrische Gestalt und einen elastisch expandierbaren oder kontrahierbaren Durchmesser aufweist, wobei das Haltebauteil mit einem Außendurchmesser des Haltebauteils versehen ist, der kleiner gehalten wird als ein Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstücks für ein Einführen des Haltebauteils in einen Innenumfang des Werkstücks, und der nach einem Einführen des Haltebauteils in den Innenumfang des Werkstücks expandiert wird, um das Werkstück von einer Innenumfangsseite des Werkstücks mit einer Außenumfangsfläche des Haltebauteils in engem Kontakt mit einer gesamten Innenumfangsfläche des Werkstücks zu halten, und eine Durchmesserveränderungseinheit, die an beiden Enden des Haltebauteils zumindest entweder eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung oder eine axiale externe Kraft in einer Zugrichtung aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils zu verändern.
Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück gemäß Anspruch 1, bei der der Außendurchmesser des Haltebauteils kleiner ist als der Innendurchmesser des Werkstücks in einem natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht am Haltebauteil aufgebracht wird, und die Durchmesserveränderungseinheit einen Durchmesserexpansionsmechanismus aufweist, der an beiden Enden des Haltebauteils die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils nach einem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu expandieren.
Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück gemäß Anspruch 1, bei der der Außendurchmesser des Haltebauteils größer ist als der Innendurchmesser des Werkstücks in einem natürlichen Zustand, in dem die axiale externe Kraft nicht am Haltebauteil aufgebracht wird, und die Durchmesserveränderungseinheit einen Durchmesserkontraktionsmechanismus aufweist, der an beiden Enden des Haltebauteils die axiale externe Kraft in der Zugrichtung aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils vor einem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu kontrahieren.
Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück gemäß Anspruch 1, bei der der Außendurchmesser des Haltebauteils vom Innendurchmesser des Werkstücks in einem natürlichen Zustand verschieden ist, in dem die axiale externe Kraft nicht am Haltebauteil aufgebracht wird, und die Durchmesserveränderungseinheit aufweist: einen Durchmesserkontraktionsmechanismus, der an den beiden Enden des Haltebauteils die axiale externe Kraft in der Zugrichtung aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils vor einem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu kontrahieren, und einen Durchmesserexpansionsmechanismus, der an beiden Enden des Haltebauteils die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils nach einem Einführen des Haltebauteils in das Werkstück zu expandieren.
Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück gemäß Anspruch 1, wobei die Haltespannvorrichtung ferner aufweist: ein Paar kreisförmiger Seitenplatten, von denen jede einen Wellenabschnitt aufweist, der koaxial mit dem Haltebauteil ist und an einer Außenseitenfläche der kreisförmigen Seitenplatte gelegen ist, wobei das Paar der Seitenplatten Außenumfangsabschnitte aufweist, die entsprechend an den beiden Enden des Haltebauteils fixiert sind, die Durchmesserveränderungseinheit zwischen dem Paar der Seitenplatten vorgesehen ist, und die Durchmesserveränderungseinheit aufweist: Stangen, die zwischen dem Paar der Seitenplatten vorgesehen sind, und einen Schraubmechanismus, der entweder eine Zugkraft oder eine Kompressionskraft an jeder der Stangen durch Drehen einer Schraube so aufbringen kann, um an den beiden Enden des Haltebauteils entweder die axiale externe Kraft in der Kompressionsrichtung oder die axiale externe Kraft in der Zugrichtung über die Seitenplatten mittels einer Reaktionskraft von entweder der Zugkraft oder der Kompressionskraft aufzubringen.
Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück gemäß Anspruch 5, bei der zumindest eine der beiden Außenregionen des Haltebauteils außerhalb einer Werkstückhalteregion, die an einem Mittenabschnitt des Haltebauteils in einer Axialrichtung gelegen ist, die einer Länge eines Werkstücks in der Axialrichtung entspricht, entweder eine konische Gestalt oder eine stufenförmige Gestalt mit einem kleineren Durchmesser als einem Durchmesser der Werkstückhalteregion aufweist, und zumindest eine der Seitenplatten an einem Ende eines Abschnitts fixiert ist, der den kleineren Durchmesser als den Durchmesser der Werkstückhalteregion hat.
Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück gemäß Anspruch 1, bei der eine Dicke einer Umfangswand des Werkstücks gleich oder weniger als 2 mm ist.
Verfahren zum Verarbeiten eines dünnen zylindrischen Werkstücks, wobei das Verfahren aufweist: Halten des dünnen zylindrischen Werkstücks unter Verwendung einer Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück, wobei die Haltespannvorrichtung aufweist: ein Haltebauteil, das aus Metall gefertigt ist und eine zylindrische Gestalt und einen elastisch expandierbaren oder kontrahierbaren Durchmesser aufweist, wobei das Haltebauteil mit einem Außendurchmesser des Haltebauteils versehen ist, der für ein Einführen des Haltebauteils in einen Innenumfang des Werkstücks kleiner gehalten wird als ein Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstücks, und der nach einem Einführen des Haltebauteils in den Innenumfang des Werkstücks expandiert wird, um das Werkstück von einer Innenumfangsseite des Werkstücks mit einer Außenumfangsfläche des Haltebauteils in engem Kontakt mit einer gesamten Innenumfangsfläche des Werkstücks zu halten, und eine Durchmesserveränderungseinheit, die zumindest entweder eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung oder eine axiale externe Kraft in einer Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils zu verändern, und Bearbeiten einer Außenumfangsfläche des gehaltenen Werkstücks.
Folienfilmausbildungsrolle, aufweisend: ein dünnes zylindrisches Werkstück, das als ein externer Zylinder verwendet wird, wobei das Werkstück durch ein Verfahren zum Verarbeiten eines dünnen zylindrischen Werkstücks mit einem Halten des dünnen zylindrischen Werkstücks unter Verwendung einer Haltespannvorrichtung für ein dünnes zylindrisches Werkstück und mit einem Bearbeiten einer Außenumfangsfläche des gehaltenen Werkstücks verarbeitet wird, wobei die Haltespannvorrichtung aufweist: ein Haltebauteil, das aus Metall gefertigt ist und eine zylindrische Gestalt und einen elastisch expandierbaren oder kontrahierbaren Durchmesser aufweist, wobei das Haltebauteil mit einem Außendurchmesser des Haltebauteils versehen ist, der für ein Einführen des Haltebauteils in einen Innenumfang des Werkstücks kleiner gehalten wird als ein Innendurchmesser des dünnen zylindrischen Werkstücks, und der nach einem Einführen des Haltebauteils in den Innenumfang des Werkstücks expandiert wird, um das Werkstück von einer Innenumfangsseite des Werkstücks mit einer Außenumfangsfläche des Haltebauteils in engem Kontakt mit einer gesamten Innenumfangsfläche des Werkstücks zu halten, und eine Durchmesserveränderungseinheit, die zumindest entweder eine axiale externe Kraft in einer Kompressionsrichtung oder eine axiale externe Kraft in einer Zugrichtung an beiden Enden des Haltebauteils aufbringen kann, um den Durchmesser des Haltebauteils zu verändern.
Folienfilmausbildungsrolle gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: einen inneren Zylinder, der innerhalb des externen Zylinders gelegen ist und eine Mittenachse mit dem externen Zylinder teilt, wobei ein Wärmemedium zwischen dem externen Zylinder und dem inneren Zylinder strömt, und das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, eine Umfangswand mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm aufweist, und eine Außenumfangsfläche mit einer maximalen Oberflächenrauigkeit gleich oder weniger als 1 μm aufweist.
Folienfilmausbildungsrolle gemäß Anspruch 9 oder 10, bei der das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, ballig gedreht wird.
Folienfilmausbildungsrolle gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: einen inneren Zylinder, der innerhalb des externen Zylinders gelegen ist und eine Mittenachse mit dem externen Zylinder teilt, wobei ein Wärmemedium zwischen dem externen Zylinder und dem inneren Zylinder strömt, und das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, eine Umfangswand mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm aufweist, und eine Außenumfangsfläche mit einem Transkriptionsmuster mit feinen Unregelmäßigkeiten aufweist.
Folienfilmausbildungsrolle gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: einen inneren Zylinder, der innerhalb des externen Zylinders gelegen ist und eine Mittenachse mit dem externen Zylinder teilt, wobei ein Wärmemedium zwischen dem externen Zylinder und dem inneren Zylinder strömt, und das dünne zylindrische Werkstück, das als der externe Zylinder verwendet wird, eine Umfangswand mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm aufweist, und eine Außenumfangsfläche mit einem Birnenhaut-ähnlichen Transkriptionsmuster aufweist.