JP2006297786A

JP2006297786A - 賦形シート成形装置およびその回転位相差制御方法

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Publication number: JP2006297786A
Application number: JP2005123749A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kushima; 孝之久島; Tsutomu Natsume; 勉夏目
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: TWI295624B; KR20060110808A; JP4390742B2; TW200706349A; US20060236878A1; CN1853909B; CN1853909A; KR100760767B1; US7587975B2

Abstract

【課題】両面賦形シートの表裏の賦形位相を精度よく合わせ、機構自らの持つ賦形精度を乱すような機械的繰返し変位を吸収して高精度な両面賦形シートを生産できるようにすること。
【解決手段】第２賦形ロール１１を軸方向に移動させる位相調整手段（３３、４３）と、賦形シート成形装置によって成形された両面賦形シート１００の表面の賦形形状を検出する上側賦形形状検出器７４と、両面賦形シート１００の裏面の賦形形状を検出する下側賦形形状検出器７５と、上側賦形形状検出器７４の検出信号と下側賦形形状検出器７５の検出信号とを比較し、両面賦形シート１００の表面の賦形形状と裏面の賦形形状との賦形位相差をシート幅方向について算出する表裏面移送差演算手段７６と、表裏面移送差演算手段７６より賦形位相差を表す位相差値信号を入力し、位相差がゼロになるように位相調整手段（３３、４３）へ指令を出力する位相合わせ制御処理手段７７とを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、賦形シート成形装置およびその回転位相差制御方法に関し、特に、光学用高精度両面賦形シートを成形する賦形シート成形装置およびその回転位相差制御方法に関するものである。

リアプロジェクタ用スクリーンで使用されるレンティキュラシートのように、表裏両面に凹凸パターンを賦形される光学用高精度両面賦形シートの賦形成形は、各々の外周面に模様を彫刻された２つの賦形ロールが互いに平行に対峙して設けられた賦形シート成形装置を用いて押出成形法により行われている（例えば、特許文献１）。

この賦形シート成形装置においては、２つの賦形ロールの各々のロール速度の変動により、連続運転において、２つの賦形ロールの速度比（ドロー比）が変化する。このことにより、２つの賦形ロール間の回転方向の位相が変動する。この回転位相の変動（回転位相ずれ）によって、両面賦形シートの表裏のロール軸方向、つまりシート幅方向の賦形位相に、図５（ａ）に示されているような、うねり状のずれが生じる。

図５（ａ）において、符号ＬＰｓ１は両面賦形シートの上面のロール軸方向の賦形位相を、符号ＬＰｓ２は賦形シートの下面のロール軸方向の賦形位相を、符号ＡはＬＰｓ１位相とＬＰｓ２位相の合成位相差を示している。合成位相差Ａが示すように、表裏のシート幅方向の賦形位相差が、周期的に大きく変動する。

このため、従来技術では、レンティキュラシート等の光学用高精度両面賦形シートの成形において、表裏の賦形位相ずれが許容値内に収まった高精度な両面賦形シートを成形することが難しい。

特開２００４−１４２１８２号公報

この発明が解決しようとする課題は、２つの賦形ロール間の回転位相の変動に起因して両面賦形シート表裏に大きい賦形位相ずれが周期的に生じることを解消し、表裏の賦形位相ずれが許容値内に収まる高精度な両面賦形シートを成形することである。

この発明による賦形シート成形装置は、互いに平行に対峙して設けられた第１賦形ロールと第２賦形ロールを含み、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールによって両面賦形シートを成形する賦形シート成形装置において、前記第１賦形ロールの回転原点位置を検出する第１ロール回転原点位置検出手段と、前記第２賦形ロールの回転原点位置を検出する第２ロール回転原点位置検出手段と、前記第１ロール回転原点位置検出手段によって検出された前記第１賦形ロールの回転原点位置と前記第２ロール回転原点位置検出手段によって検出された前記第２賦形ロールの回転原点位置との差分に相当する回転位相差を演算する回転位相差演算手段と、前記回転位相差演算手段によって演算された回転位相差の変化が生じた場合には、当該回転位相差の変化をキャンセルするようにように、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールの回転速度比を補正する補正量を演算する回転位相差補正量演算手段とを有し、前記回転位相差補正量演算手段によって演算された補正量に基づいて前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールの回転速度比の補正が行われる。

この発明による賦形シート成形装置は、好ましくは、前記第１賦形ロールを回転駆動する回転位置検出器付きの第１ロール駆動モータと、前記第２賦形ロールを回転駆動する回転位置検出器付きの第２ロール駆動モータとを有し、前記回転位相差演算手段は、前記第１ロール駆動モータあるいは前記第２ロール駆動モータの前記回転位置検出器より回転位置検出信号を入力し、前記第１ロール回転原点位置検出手段によって前記第１賦形ロールの回転原点位置が検出された時点から前記第２ロール回転原点位置検出手段によって前記第２賦形ロールの回転原点位置が検出された時点までの前記回転位置検出信号によって前記回転位相差を演算する。

この発明による賦形シート成形装置は、好ましくは、前記回転位相差補正量演算手段は、基準値設定時における前記回転位相差の平均値を基準値とし、当該基準値と回転位相差補正時期における前記回転位相差との偏差を前記回転位相差の変化量として算出し、変化量に基づいて前記補正量を演算する。

この発明による賦形シート成形装置は、好ましくは、前記回転位相差補正量演算手段は、前記回転位相差の変化量に補正係数を掛けた値を前記補正量とする。

この発明による賦形シート成形装置の回転位相差制御方法は、互いに平行に対峙して設けられた第１賦形ロールと第２賦形ロールを含み、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールによって両面賦形シートを成形する賦形シート成形装置の回転位相差制御方法において、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールとの回転位相差を検出し、当該回転位相差に変化が生じた場合には、当該回転位相差の変化をキャンセルするようにように、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールの回転速度比を補正する。

この発明による賦形シート成形装置では、回転位相差演算手段が記第１ロール回転原点位置検出手段によって検出された第１賦形ロールの回転原点位置と前記第２ロール回転原点位置検出手段によって検出された第２賦形ロールの回転原点位置との差分に相当する回転位相差を演算し、回転位相差の変化が生じた場合には、回転位相差補正量演算手段が当該回転位相差の変化をキャンセルするようにように、第１賦形ロールと第２賦形ロールの回転速度比を補正する補正量を演算し、この補正量に基づいて第１賦形ロールと第２賦形ロールの回転速度比の補正が行われるから、第１賦形ロールと第２賦形ロールとの間の回転位相が変動することが回避される。

これにより、第１賦形ロールと第２賦形ロールとの間の回転位相の変動に起因して両面賦形シート表裏に大きい賦形位相ずれが周期的に生じることが回避され、表裏の賦形位相ずれが許容値内に収まる高精度な両面賦形シートが成形されるようになる。

この発明による賦形シート成形装置の一つの実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。

賦形シート成形装置は基台をなすフレーム１０を有する。フレーム１０の操作側１０Ａと駆動側１０Ｂの各々に、ロール軸受箱１２、１３が固定装着されている。

ロール軸受箱１２、１３は、第２賦形ロール１１の両端に一体形成されたロール軸１４、１５を、各々ころがりラジアル軸受１６、１７によって、ロール中心軸線周りに回転可能に、且つ軸方向（図にて左右方向）に移動可能に支持している。

フレーム１０の操作側１０Ａと駆動側１０Ｂの各々に、ロール径方向のリニアガイド４４、４５によって、ロール軸受箱４６、４７が第２賦形ロール１１に対して径方向に離接する方向（図１で見て上下方向）に移動可能に設けられている。

ロール軸受箱４６、４７は、第１賦形ロール４８の両端に一体形成されたロール軸４９、５０を、各々ころがりラジアル軸受５１、５２、ころがりスラスト軸受５４（スラスト軸受は片側のロール軸受箱４７のみ）によって、自身の中心軸線周りに回転可能に、軸方向（図にて左右方向）には移動不能に支持している。

第１賦形ロール４８と第２賦形ロール１１は、互いに平行に対峙しており、賦形成形用のロールとして、各々の外周面に周溝状の賦形模様（図示省略）を彫刻されている。

第２賦形ロール１１の駆動側のロール軸１５は第２ロール測定基準リング７８を有する。フレーム１０には第２ロール測定基準リング７８に近接した位置に近接スイッチ等による第２ロール回転原点位置センサ（第２ロール回転原点位置検出手段）７５が設けられている。第２ロール回転原点位置センサ７５は、第２ロール測定基準リング７８に設けられている回転原点位置検出用のマグネット７６に感応し、第２賦形ロール１１の回転原点位置を検出する。

ロール軸１５の軸端はカップリング（フランジ継手）１８によってロール駆動軸１９に同軸接続されている。ロール駆動軸１９は、フレーム１０の駆動側１０Ｂに固定配置された歯車箱２０および歯車箱２０内にころがりラジアル軸受２１によって回転可能に設けられた中空歯車軸２２をロール軸方向に貫通している。

ロール駆動軸１９は、滑りキー、スプライン２３等によって、中空歯車軸２２に、ロール軸方向に変位可能なトルク伝達関係で、接続されている。中空歯車軸２２は駆動歯車２４を支持している。歯車箱２０には減速機付きの第２ロール駆動モータ（サーボモータ）２５が取り付けられている。

第２ロール駆動モータ２５の出力軸２６には出力歯車２７が取り付けられており、出力歯車２７は駆動歯車２４に噛合している。第２ロール駆動モータ２５には第２ロール駆動モータ２５のモータ回転位置検出を行うパルスジェネレータ（回転位置検出器）７２が取り付けられている。

第２ロール駆動モータ２５の回転力は、モータ軸２６、出力歯車２７、駆動歯車２４、中空歯車軸２２、滑りキーあるいはスプライン２３、ロール駆動軸１９、カップリング１８によってロール軸１５に伝達され、この回転力伝達によって第２賦形ロール１１が自身の中心軸線周りに回転する。

ロール駆動軸１９の軸端は回転滑りカップリング２８によってロール軸方向（製品幅方向）の位相調整手段３３の変位部材３４と接続されている。回転滑りカップリング２８は、ロール駆動軸１９の軸端を固定接続された回転ケース２９と、ロール駆動軸１９と同一軸線上に配置されたカップリング軸３２とを含んでいる。カップリング軸３２は、回転ケース２９内に配置されたラジアルころがり軸受３０とスラストころがり軸受３１により、回転ケース２９に対して軸線方向（ロール軸方向）には変位不能で、相対回転可能に軸支されている。

回転滑りカップリング２８は、上述のラジアルころがり軸受３０とスラストころがり軸受３１の組合せにより、ロール駆動軸１９の回転が変位部材３４の側に伝わることを遮断し、変位部材３４よりの軸力をロール駆動軸１９に伝達する。なお、スラストころがり軸受３１は、予荷重を与えられ、ロール軸方向のがたつきを含むことなく回転ケース２９とカップリング軸３２とを接続している。

位相調整手段３３の変位部材３４は、スライドベース３５と、スライドベース３５に回転止め固定されたボールナット部材３６とを含み、フレーム１０の駆動側１０Ｂに取り付けられたリニアガイド３７によってロール軸方向と同一方向に変位可能になっている。ボールナット部材３６は第２賦形ロール１１の中心軸線と同一軸線上に配置されており、ボールナット部材３６にはボールねじ棒３８がねじ係合している。

ボールねじ棒３８は、軸受箱３９に設けられたラジアルころがり軸受４０とスラストころがり軸受４１によって軸受箱３９より回転可能に支持され、軸継手４２によって位相調整用減速機モータ（サーボモータ）４３の出力軸（図示省略）と駆動連結されている。

位相調整用減速機モータ４３によってボールねじ棒３８が回転駆動されることにより、ボールナット部材３６を含む変位部材３４がロール軸方向と同方向に変位する。この変位は回転滑りカップリング２８によってロール駆動軸１９、ロール軸１５に伝達され、第２賦形ロール１１が軸線方向に移動する。この軸線方向移動によってロール軸方向の位相調整が行われる。

第１賦形ロール４８の軸受箱４６、４７は、各々ロール間間隙調整用モータ５６、５７によって駆動される送りねじ５８、５９によってロール間間隙方向（ロール径方向）に平行移動する。この移動により、第２賦形ロール１１と第１賦形ロール４８とのロール間間隙の調整が行われる。

第１賦形ロール４８の駆動側のロール軸５０は第１ロール測定基準リング７７を有する。フレーム１０には第１ロール測定基準リング７７に近接した位置に近接スイッチ等による第１ロール回転原点位置センサ（第１ロール回転原点位置検出手段）７３が設けられている。第１ロール回転原点位置センサ７３は、第１ロール測定基準リング７６に設けられている回転原点位置検出用のマグネット７４に感応し、第１賦形ロール４８の回転原点位置を検出する。

ロール軸５０の軸端はシュミットカップリング等による等速自在継手６０によって第１ロール駆動モータ（サーボモータ）６１のモータ軸６２と駆動連結されている。

第１ロール駆動モータ６１は減速機付きのものであり、第１ロール駆動モータ６１の回転力は、モータ軸６２、等速自在継手６０によってロール軸５０に伝達され、この回転力伝達によって第１賦形ロール４８が自身の中心軸線周りに回転する。第１ロール駆動モータ６１には第１ロール駆動モータ６１のモータ回転位置検出を行うパルスジェネレータ（回転位置検出器）７１が取り付けられている。

第２賦形ロール１１と第１賦形ロール４８との間隙部の真上位置には、Ｔダイ（図示省略）が配置されている。Ｔダイは、賦形シート成形の樹脂を、溶融状態で、第２賦形ロール１１と第１賦形ロール４８との間隙部に供給する。Ｔダイから第２賦形ロール１１と第１賦形ロール４８との間隙部に供給された溶融樹脂は、押出成形法によってロール間でシート状に成形され、シート両面に賦形された賦形シート（製品）になり、次工程に移る。

つぎに、この発明による賦形シート成形装置の回転位相差制御のための制御系の一つの実施形態を、図４を参照して説明する。

賦形シート成形装置の回転位相差制御は、マイクロコンピュータ８０により行われる。マイクロコンピュータ８０は、各種演算処理を行うＣＰＵ８１と、オペレーションシーケンスやコンピュータプログラム等を格納したＲＯＭ８２と、ワーキングメモリ等として用いられるＲＡＭ８３と、液晶ディスプレイ８４と、タッチパネル８５と、Ｄ／Ａ変換器８６、８８と、入出力ポート（インターフェース）９０とを有する。

Ｄ／Ａ変換器８６には第１ロール駆動モータ６１のモータドライバ８７が接続されている。Ｄ／Ａ変換器８７には第２ロール駆動モータ２５のモータドライバ８９が接続されている。

モータドライバ８７は、マイクロコンピュータ８０より第１賦形ロール回転の指令値を入力し、パルスジェネレータ７１より第１ロール駆動モータ６１のモータ回転位置検出のパルス信号を入力し、フィードバック制御式に、第１ロール駆動モータ６１の駆動、つまり、第１賦形ロール４８の回転を制御する。

モータドライバ８９は、マイクロコンピュータ８０より第２賦形ロール回転の指令値を入力し、パルスジェネレータ７２より第２ロール駆動モータ２５のモータ回転位置検出のパルス信号を入力し、フィードバック制御式に、第１ロール駆動モータ６１の駆動、つまり、第２賦形ロール１１の回転を制御する。

マイクロコンピュータ８０の入出力ポート９０には、モータドライバ８７、８９と、第１ロール回転原点位置センサ７３と、第２ロール回転原点位置センサ７５が接続されている。これにより、マイクロコンピュータ８０は、パルスジェネレータ７１、７２が出力するパルス信号（回転位置検出信号）と、第１ロール回転原点位置センサ７３が出力する第１賦形ロール４８の回転原点位置信号と、第２ロール回転原点位置センサ７５が出力する第２賦形ロール１１の回転原点位置信号を入力する。

マイクロコンピュータ８０のＣＰＵ８１は、コンピュータプログラムを実行することにより、回転位相差演算手段１０１と、回転位相差補正量演算手段１０２を具現化する。

回転位相差演算手段１０１は、第１ロール回転原点位置センサ７３によって検出された第１賦形ロール４８の回転原点位置と第２ロール回転原点位置センサ７５によって検出された第２賦形ロール１１の回転原点位置との回転方向の差分に相当する回転位相差ΔＰを演算するものであり、第１ロール回転原点位置センサ７３によって第１賦形ロール４８の回転原点位置が検出された時点から、第２ロール回転原点位置センサ７５によって第２賦形ロール１１の回転原点位置が検出された時点までの、パルスジェネレータ７１、７２の何れか一方、この実施形態では、パルスジェネレータ７２が出力するパルス信号（ＰＧ分周パルス）をカウントすることにより、回転位相差ΔＰを演算する。

回転位相差補正量演算手段１０２は、回転位相差演算手段に１０１よって演算された回転位相差ΔＰの変化が生じた場合には、その回転位相差の変化をキャンセルするようにように、第１賦形ロール４８と第２賦形ロール１１の回転速度比（ドロー比）を補正するドロー比補正量Ｃｄを演算するものであり、回転位相差補正量演算手段１０２は、基準値設定時における回転位相差ΔＰの平均値を基準値ΔＰｄとし、当該基準値ΔＰｄと回転位相差補正時期における回転位相差ΔＰｒとの偏差（ΔＰｒ−ΔＰｄ）を回転位相差ΔＰの変化量として算出し、変化量（ΔＰｒ−ΔＰｄ）に補正係数（％／ｄｅｇ．）を掛けてドロー比補正量Ｃｄを演算する。補正係数（％／ｄｅｇ．）は、タッチパネル８５によるオペレータ操作によって、パラメータ設定される。

回転位相差ΔＰの基準値ΔＰｄを設定する基準値設定時は、タッチパネル８５に設定されるプリセットボタンがオペレータによって押された時点とすることができる。回転位相差補正時期は、指定秒間隔あるいは指定回転毎等、周期的に行われる。

マイクロコンピュータ８０は、回転位相差補正量演算手段１０２によって演算されたドロー比補正量Ｃｄに基づいて第１賦形ロール４８と第２賦形ロール１１の回転速度比の補正を行う。

この回転速度比の補正により、回転位相差の変化（ΔＰｒ−ΔＰｄ）がキャンセルされ、第１賦形ロール４８と第２賦形ロール１１との間の回転位相が変動することが回避（補償）される。

これにより、第１賦形ロール４８と第２賦形ロール１１との間の回転位相の変動に起因して両面賦形シート表裏に大きい賦形位相ずれが周期的に生じることが回避され、表裏の賦形位相ずれが許容値内に収まる高精度な両面賦形シートが成形されるようになる。

図５（ｂ）は、この実施形態の賦形シート成形装置による両面賦形シートの上面のロール軸方向の賦形位相ＬＰｓ１と下面のロール軸方向の賦形位相ＬＰｓ２との合成位相差Ｂを示している。合成位相差Ｂが示すように、表裏のシート幅方向の賦形位相差が、周期的に大きく変動することがなくなり、表裏の賦形位相ずれが許容値内に収まるようになる。

この発明による賦形シート成形装置の一つの実施形態を示す平面図である。この発明による賦形シート成形装置の一つの実施形態の軸方向位相調整側のロールの正面図である。この発明による賦形シート成形装置の一つの実施形態の軸方向位相調整側のロールの駆動系、位相調整系のスケルトン図である。この発明による賦形シート成形装置の制御系の一つの実施形態を示すブロック図である。（ａ）従来の賦形シート成形装置による両面賦形シートの合成位相差を、（ｂ）この発明による賦形シート成形装置による両面賦形シートの合成位相差を示すグラフである。

符号の説明

１０フレーム
１１第２賦形ロール
１４、１５ロール軸
１９ロール駆動軸
２０回転滑りカップリング
２５第２ロール駆動モータ
２９回転ケース
３０ラジアルころがり軸受
３１スラストころがり軸受３
３２カップリング軸
３３位相調整手段
３４変位部材
３６ボールナット部材
３８ボールねじ棒
４３位相調整用減速機モータ
４８第１賦形ロール
４９、５０ロール軸
５６、５７ロール間間隙調整用モータ
６１第１ロール駆動モータ
７１、７２パルスジェネレータ
７３第１ロール回転原点位置センサ
７４マグネット
７５第２ロール回転原点位置センサ
７６マグネット
７７第１ロール測定基準リング
７８第２ロール測定基準リング

Claims

互いに平行に対峙して設けられた第１賦形ロールと第２賦形ロールを含み、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールによって両面賦形シートを成形する賦形シート成形装置において、
前記第１賦形ロールの回転原点位置を検出する第１ロール回転原点位置検出手段と、
前記第２賦形ロールの回転原点位置を検出する第２ロール回転原点位置検出手段と、
前記第１ロール回転原点位置検出手段によって検出された前記第１賦形ロールの回転原点位置と前記第２ロール回転原点位置検出手段によって検出された前記第２賦形ロールの回転原点位置との差分に相当する回転位相差を演算する回転位相差演算手段と、
前記回転位相差演算手段によって演算された回転位相差の変化が生じた場合には、当該回転位相差の変化をキャンセルするようにように、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールの回転速度比を補正する補正量を演算する回転位相差補正量演算手段とを有し、
前記回転位相差補正量演算手段によって演算された補正量に基づいて前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールの回転速度比の補正が行われる賦形シート成形装置。
前記第１賦形ロールを回転駆動する回転位置検出器付きの第１ロール駆動モータと、前記第２賦形ロールを回転駆動する回転位置検出器付きの第２ロール駆動モータとを有し、
前記回転位相差演算手段は、前記第１ロール駆動モータあるいは前記第２ロール駆動モータの前記回転位置検出器より回転位置検出信号を入力し、前記第１ロール回転原点位置検出手段によって前記第１賦形ロールの回転原点位置が検出された時点から前記第２ロール回転原点位置検出手段によって前記第２賦形ロールの回転原点位置が検出された時点までの前記回転位置検出信号によって前記回転位相差を演算する請求項１記載の賦形シート成形装置。
前記回転位相差補正量演算手段は、基準値設定時における前記回転位相差の平均値を基準値とし、当該基準値と回転位相差補正時期における前記回転位相差との偏差を前記回転位相差の変化量として算出し、変化量に基づいて前記補正量を演算する請求項１または２記載の賦形シート成形装置。
前記回転位相差補正量演算手段は、前記回転位相差の変化量に補正係数を掛けた値を前記補正量とする請求項１〜３の何れか１項記載の賦形シート成形装置。
互いに平行に対峙して設けられた第１賦形ロールと第２賦形ロールを含み、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールによって両面賦形シートを成形する賦形シート成形装置の回転位相差制御方法において、
前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールとの回転位相差を検出し、当該回転位相差に変化が生じた場合には、当該回転位相差の変化をキャンセルするようにように、前記第１賦形ロールと前記第２賦形ロールの回転速度比を補正する賦形シート成形装置の回転位相差制御方法。