JP2019018508A - 両面転写式シート・フィルム成形ロール装置、両面転写式シート・フィルム成形方法 - Google Patents

両面転写式シート・フィルム成形ロール装置、両面転写式シート・フィルム成形方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ギヤマーク(横縞)の発生を未然に抑制しつつ、同時に、シート(フィルム)の両面のパターンのズレを防止することで、一定品質のシート(フィルム)を製造(成形)する技術を提供する。【解決手段】パターンが構成された第1ロール12及び第2ロール13、各ロールを回転させる第1モータ56及び第2モータ57、第2動力伝達機構95(中間軸部94、軸継手74)を有し、更に、第2ロールが回転可能な状態において、第2ロールを軸方向に支持する軸方向支持機構120と、軸方向支持機構を軸方向に移動させる軸方向位置調整機構121とを有する。これにより、第2モータの回転軸の姿勢は、常に、一定に維持されると共に、第2ロールを第1ロールに沿って軸方向に移動させることで、第1ロール及び第2ロールの双方のパターンP1,P2の軸方向の位置が調整される。【選択図】図24

Description

本発明は、ギヤマーク(横縞)を発生させること無く、両面にパターンが転写されたシート又はフィルムを製造(成形)するための技術に関する。
シート・フィルム製造(成形)技術において、例えば、Tダイから溶融樹脂を薄く広げて吐出する。吐出した溶融樹脂を、向かい合って回転する2つのロールの相互間に供給する。ロール相互の間隔を制御する。かくして、使用目的ないし用途に応じたシート又はフィルムが連続的に製造(成形)される。ここで、シート・フィルム製造(成形)技術に関連する装置が開示された特許文献1〜4が知られている。
特許文献1の装置において、基準ロール、及び、基準ロールの両側に配置された従動ロールは、それぞれ、軸継手及び減速機を介して、精密制御電動機により駆動制御される。各ロールが安定して回転する。かくして、シートの光学特性の向上が図られる。換言すると、シートのレターデーション(retardation)が小さくなる。
特許文献2の装置において、シート状物を、向かい合って回転する第1ロールと第2ロールとの間で加圧した後、第3ロールにより冷却する。第1〜第3ロールの表面温度、第3ロールからのシートの引き取り速度を、予め設定した範囲に制御する。かくして、表面状態が良好で、かつ、ソリの無い平板性に優れたポリカーボネートシートが得られる。
特許文献3の装置において、歯車式減速機に代えて、歯車を必要としない遊星ローラ式減速機が適用されている。歯車構造特有のバックラッシュを発生させること無く、プラスチックシートが製造(成形)される。かくして、シート面上に、当該シートの送り方向を横断する方向に沿って複数のギヤマーク(横縞)が発生するのが抑制される。
特許文献4の装置において、ロールの駆動系として、所謂ダイレクトドライブ方式の駆動機構が適用されている。かかる駆動機構では、歯車式ないし遊星ローラ式を含めて一切の減速機が除外された状態で、モータ(ロータ)が、ロール(駆動軸部)に対してダイレクトに連結(即ち、直接連結)されている。かくして、ロール(駆動軸部)の回転中心軸が一定の姿勢に維持されている状態、換言すると、モータ(ロータ)の回転中心軸が一定の姿勢に維持されている状態において、ギヤマーク(横縞)を発生させること無く、シート又はフィルムが製造(成形)される。
特開平10−249909号公報 特開平8−25458号公報 実開昭62−35815号公報 特開2005−1170号公報
しかしながら、特許文献1,2の装置は、成形条件や運転条件が制限される。即ち、使用目的ないし用途が限定される。このため、当該装置の多様性が欠ける。特許文献3の装置は、遊星ローラ式減速機の設置場所を広く確保する必要がある。即ち、遊星ローラ式減速機は、その構造が複雑である。よって、装置全体を大型化せざるを得ない。このため、装置全体のコンパクト化には一定の限界がある。
更に、特許文献4の装置に関し、本発明者らが鋭意研究開発する過程で、以下のような課題のあることが判明した。特許文献4の装置は、モータに直接連結されたロールを回転させる仕様となっている。
ところで、モータの作動中、当該モータには、トルクリップル(torque ripple)が発生している。トルクリップルとは、モータに電流を流してステータとロータとを相対回転させた際に、ステータとロータとの間の磁束の相互作用によって生じる脈動現象を指す。
この場合、トルクリップル(脈動現象)を形成する各周波数成分(波長成分)のうち、ある周波数成分(波長成分)の大きさが、例えば閾値を超えたとき、その周波数成分(波長成分)の大きさに対応した大きさのギヤマーク(横縞)が発生する場合がある。
特許文献4の仕様では、Tダイから吐出させた溶融樹脂を、向かい合って回転する2つのロールの相互間に供給する。このとき、例えば、ロール相互の間隔調整、モータの回転制御などの運転条件や成形条件を設定する。かくして、ギヤマーク(横縞)を発生させること無くシート又はフィルムが連続的に製造(成形)される。
かかる製造(成形)プロセス中に、例えば、成形品の厚さ調整や外乱修正を行うために、一方のロールに対する他方のロールの押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を変化させる。このとき、他方のロールの押し付け状態の影響、即ち、一方のロールの変化状態が、ダイレクトにモータに伝わる。換言すると、双方のロールの撓み状態が変化し、その変化した撓み状態がモータにダイレクトに伝わる。これにより、当該モータの回転中心軸の姿勢が変化する。モータの回転中心軸の姿勢が変化すると、それに対応して、上記したトルクリップル(脈動現象)の大きさが変化する。
トルクリップル(脈動現象)の大きさの変化は、回転中のモータから発生する各種の周波数成分(波長成分)のそれぞれの大きさの変化に対応している。ここで、ある周波数成分(波長成分)の大きさが、例えば閾値を超えたとき、換言すると、他方のロールの押し付け状態の大きさの程度によっては、その大きさ(周波数成分(波長成分)の大きさ)に対応したギヤマーク(横縞)が発生する場合がある。
このとき、単一の周波数成分(波長成分)に基づくギヤマーク(横縞)だけでなく、複数の周波数成分(波長成分)が重なり合った結果に基づくギヤマーク(横縞)が発生する場合もある。かくして、シート(フィルム)の表面には、当該シート(フィルム)の送り方向を横断する方向に沿って複数のギヤマーク(横縞)が発生する。
図21には、複数のギヤマーク(横縞)を撮影した画像データが示されている。画像データにおいて、シート(フィルム)の表面に、当該シート(フィルム)の送り方向を横断する方向に沿って複数のギヤマーク(横縞)が発生している。図21には一例として、所定の規則性ないし周期性を有する複数のギヤマーク(横縞)が示されている。これら複数のギヤマーク(横縞)の発生タイミング(周期、間隔(ピッチ))は、大凡30mm以下となっている。
かかるギヤマーク(横縞)は、シート(フィルム)の外観や光学的特性を劣化させる要因となる。このため、一方のロールに対する他方のロールの押し付け状態を変化させた場合でも、モータの回転中心軸の姿勢を一定に維持可能な技術、換言すると、他方のロールの押し付け状態の影響、即ち、一方のロールの変化状態がモータに伝わらない技術、が求められている。
加えて、上記したギヤマーク(横縞)は、両面にパターンが転写されたシート(フィルム)を製造(成形)する際にも問題となる。例えば、ギヤマーク(横縞)によってシート(フィルム)の厚さが微妙に変化した場合、その変化量の程度によっては、パターンの転写深さを一定に維持することができなくなったり、或いは、光学的な均質性が損なわれたりしてしまう。
更に、シート(フィルム)の両面にパターンを転写する仕様では、例えば、転写面にパターンが構成された2つのロールが用いられる。即ち、シート(フィルム)の表面にパターンを転写するロールと、当該シート(フィルム)の裏面にパターンを転写するロールである。
ところで、装置稼動中に、ロール相互が軸方向に相対的に変位する場合がある。この場合、当該変位は、シート(フィルム)の両面のパターンのズレとなって現れる。ここで、当該パターンのズレ量の程度によっては、一定品質のシート(フィルム)を製造(成形)することができない。そこで、かかる不具合の発生を防止すべく、パターンの転写開始前ないし転写中において、2つのロール(パターン)相互の軸方向の位置を調整する技術が求められている。
本発明の目的は、ギヤマーク(横縞)の発生を未然に抑制しつつ、同時に、シート(フィルム)の両面のパターンのズレを防止することで、一定品質のシート(フィルム)を製造(成形)する技術を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、パターンが構成された第1ロール及び第2ロール、各ロールを回転させる第1モータ及び第2モータ、第2動力伝達機構(中間軸部、2つの軸継手)を有し、更に、第2ロールが回転可能な状態において、第2ロールを軸方向に支持する軸方向支持機構、及び、軸方向支持機構を軸方向に移動させる軸方向位置調整機構を有する。これにより、第2モータの回転軸の姿勢は、常に、一定に維持されると共に、第2ロールを第1ロールに沿って軸方向に移動させることで、第1ロール及び第2ロールの双方のパターンの軸方向の位置が調整される。
本発明によれば、ギヤマーク(横縞)の発生を未然に抑制しつつ、同時に、シート(フィルム)の両面のパターンのズレを防止することで、一定品質のシート(フィルム)を製造(成形)する技術を実現することができる。
第1実施形態に係るシート・フィルム製造装置の基本構成を概略的に示す斜視図。 図1のシート・フィルム製造装置の平面図。 図2の第1及び第3動力伝達機構の構成を示す側面図。 第2実施形態に係るシート・フィルム製造装置の平面図。 第2実施形態の他の構成に係るシート・フィルム製造装置の平面図。 図5の第1及び第3動力伝達機構の構成を示す側面図。 狭圧(compression)状態に係る第1及び第2ロールの断面図。 押圧(press)状態に係る第1及び第2ロールの断面図。 接圧(touch、contact)状態に係る第1及び第2ロールの断面図。 油圧サーボ型の押引機構の構成を示すブロック図。 永久磁石を用いたモータの内部構成を示す断面図。 モータに嵌合可能な回転軸部の構成を示す斜視図。 モータに取り付け可能な回転軸部の構成を示す斜視図。 モータに一体的に構成された回転軸部の構成を示す斜視図。 第2動力伝達機構の構成を示す斜視図。 第3実施形態に係るシート・フィルム製造装置の平面図。 図16の第1及び第3動力伝達機構の構成を示す斜視図。 第4実施形態に係るシート・フィルム製造装置の平面図。 ギヤマーク(横縞)の発生試験に際し、第2ロールに向けて第1ロールを往復動させることで、溶融樹脂の厚さを変動させている状態を示す図。 図19の溶融樹脂の厚さ変動の様子を模式的に示す図。 ギヤマーク(横縞)が発生した従来サンプルの画像図。 ギヤマーク(横縞)が抑制された本発明サンプルの画像図。 第5実施形態に係るシート・フィルム製造装置の基本構成を概略的に示す斜視図。 図23のシート・フィルム製造装置の平面図。 油圧サーボ型の位置調整機構の構成を示すブロック図。 第1ロールと第2ロールとの接地点の構成を一部拡大して示す断面図。 軸方向に支持するスラスト軸受機構の構成を示す断面図。
「本発明に至るまでの経緯」
全ての減速機が除外された状態で、モータ(ロータ)とロール(駆動軸部)とを連結させたシート・フィルム製造(成形)技術について、本発明者らが鋭意技術研究を行ったところ、下記(1)〜(6)の如く本発明の開発に至った。
(1)当該技術研究では、モータに直接連結させたロール構造を適用する。即ち、第1ロールに第1モータを直接連結させる。第2ロールに第2モータを直接連結させる。第1ロールと第2ロールとを、向かい合わせて回転させる。ギヤマーク(横縞)が発生しないように運転条件や成形条件を設定する。かかる状態において、溶融樹脂を第1ロールと第2ロールとの相互間に供給する。
(2)シート(フィルム)の製造(成形)中に、例えば、成形品の厚さ調整や外乱修正を行うために、第2ロールに対する第1ロールの押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を変化させる。そうすると、ギヤマーク(横縞)に類似した複数の縞模様が発生した。かかる縞模様(即ち、ギヤマーク(横縞))の発生タイミング(周期、間隔(ピッチ))は、第2モータのトルクリップルの発生タイミング(周期、間隔(ピッチ))に、ほぼ一致している。この場合、縞模様(ギヤマーク(横縞))の発生について、第1モータのトルクリップルの影響は比較的小さい。
(3)縞模様(ギヤマーク(横縞))の発生タイミング(周期、間隔(ピッチ))は、コギング現象によって発生するトルクリップルの影響が大きい。コギング現象とは、モータに電流を流さないでステータ(コイル)とロータ(永久磁石)とを相対回転させた際に、ステータ(コイル)とロータ(永久磁石)との間の磁気抵抗の変化によって生じる脈動現象を指す。
(4)第2ロールに対する第1ロールの押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を変化させる。このとき、第1ロールの押し付け状態の影響、即ち、第2ロールの変化状態(例えば、第2ロールの回転中心軸の姿勢の変化状態)が、第2モータのロータに対してダイレクトに作用する。換言すると、第1及び第2ロールの撓み状態が変化し、その変化した撓み状態が第2モータ(ロータ)にダイレクトに伝わる。そうすると、ロータの回転中心軸の姿勢が変化する。これにより、ステータとロータとを相対回転させた際に、ステータとロータとの隙間は、周方向に沿って一定に維持されない状態、換言すると、周方向に沿って不規則に変化した状態となる。かかる状態において、ステータとロータとの間の磁気抵抗が、周方向に沿って不規則に変化する。この結果、第2モータを一定速度で円滑に回転させることができなくなる。
そうなると、第2モータから発生する各種の周波数成分(波長成分)の大きさ(即ち、トルクリップルの大きさ)が変化する。このとき、ある周波数成分(波長成分)のトルクリップルの大きさの程度によっては、その周波数成分(波長成分)の大きさに対応したギヤマーク(横縞)が発生し易くなる。
(5)第2ロールに対する第1ロールの押し付け状態の程度によっては、第2ロールと第2モータとの連結状態が不安定になるような場合、第2ロールと第2モータとを直接連結させる構造は、必ずしも有効とはいえない。そこで、第2モータの回転中心軸の姿勢が一定に維持されると共に、第1ロールの押し付け状態の影響、即ち、第2ロールの変化状態が、第2モータに伝わらないようにする技術が求められる。
(6)かかる技術を実現すべく、例えば、回転軸部と、動力伝達機構と、を用意する。回転軸部を、第2モータ(ロータ)に連結する。動力伝達機構を、ロール(駆動軸部)と第2モータ(ロータ)との間に配置する。即ち、動力伝達機構の一端側にロール(駆動軸部)を連結する。動力伝達機構の他端側に第2モータ(ロータ)を連結する。
この構成によれば、第2ロールに対する第1ロールの押し付け状態の影響、即ち、第2ロールの変化状態が、第2モータに伝わることは無い。この場合、第2モータに連結された回転軸部は、常に一定の姿勢に維持される。第2モータ(ロータ)の回転中心軸の姿勢も、常に一定に維持される。これにより、第2モータ(ロータ)を、常に一定速度で円滑に回転させることができる。この結果、第2モータのトルクリップルを、ギヤマーク(横縞)の発生しない範囲(レベル)に維持できる。
「第1実施形態に係るシート・フィルム製造装置1」
図1〜図3に示すように、シート・フィルム製造装置1は、シート・フィルム成形ロール装置と、吐出ユニット2と、温度調節ユニット4と、を有している。シート・フィルム成形ロール装置は、ロールユニット3と、押し引きユニット5と、駆動ユニット6と、を有して構成されている。
吐出ユニット2は、溶融樹脂7aを薄く広げて吐出可能に構成されている。ロールユニット3は、吐出された溶融樹脂7aを、後述する複数のロール(第1ロール12、第2ロール13、第3ロール14)によって、用途に応じた形態(例えば、形状、厚さ)に成形可能に構成されている。温度調節ユニット4は、各ロール12,13,14の温度を調節可能に構成されている。押し引きユニット5は、第2ロール13に対する第1及び第3ロール12,14の押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を変化可能に構成されている。駆動ユニット6は、各ロール12,13,14の回転状態を制御可能に構成されている。以下、具体的に説明する。
「吐出ユニット2」
図1に示すように、吐出ユニット2は、押出機8と、Tダイ9と、を有している。押出機8とTダイ9とは、連結管10を通して互いに連結されている。押出機8は、シリンダ(図示しない)と、ホッパ11と、を備えている。なお、押出機8、Tダイ9、連結管10は、予め設定された温度に加熱され、その設定温度に保たれている。設定温度は、後述する各ロール12,13,14の設定温度よりも高い温度になっている。
シリンダは、1及び複数のスクリュ(図示しない)が回転可能に挿通されている。1つのスクリュがシリンダに挿通される仕様では、単軸押出機が構成される。複数(例えば、2つ)のスクリュがシリンダに挿通される仕様では、2軸押出機が構成される。
ホッパ11は、シリンダに樹脂原料を投入可能に構成されている。例えば、ペレット状の樹脂原料をホッパ11から投入する。投入された樹脂原料は、シリンダ内において、回転するスクリュによって溶融されて混練される。溶融・混練された樹脂原料は、溶融状態でシリンダの先端に搬送される。
シリンダの先端まで搬送された溶融樹脂は、連結管10からTダイ9に供給される。Tダイ9は、供給された溶融樹脂を広げて吐出可能に構成されている。Tダイ9から吐出された溶融樹脂7aは、ロールユニット3に供給される。溶融樹脂7aの供給方法の一例として、図面には、Tダイ9から重力(垂直)方向に沿って溶融樹脂7aを吐出する仕様が示されている。
「ロールユニット3」
図1、図2、図7〜図9に示すように、ロールユニット3は、第1ロール12(押付けロール)と、第2ロール13(基準ロール)と、第3ロール14(引離しロール)と、を有している。第1〜第3ロール12〜14は、後述する温度調節ユニット4によって、それぞれ個別に温度調節することが可能に構成されている。ここで、第1〜第3ロール12〜14の軸方向とは、後述する第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに沿った方向として規定されている。
第1ロール12は、一本の第1回転中心軸12rを有している。第1ロール12の両側には、当該第1ロール12と共に回転可能な軸部(第1駆動軸部12a、第2駆動軸部12b)が設けられている。第1及び第2駆動軸部12a,12bは、第1回転中心軸12rと同心円状に構成されている。第1駆動軸部12aは、第1軸受機構15に回転可能に支持されている。第2駆動軸部12bは、第2軸受機構16に回転可能に支持されている。かくして、第1ロール12は、その両側の軸部12a,12bが軸受機構15,16で支持されつつ、第1回転中心軸12rを中心に回転可能となっている。
更に、第1ロール12は、円筒形状の第1転写面12sを有している。第1転写面12sは、鏡面仕上げとなっている。第1ロール12(第1転写面12s)は、押し引きユニット5によって、後述する第2ロール13(第2転写面13s)に押し付けたり、第2ロール13(第2転写面13s)から引き離したりすることが可能に構成されている。
第2ロール13は、一本の第2回転中心軸13rを有している。第2ロール13の両側には、当該第2ロール13と共に回転可能な軸部(例えば、第3駆動軸部13a、第4駆動軸部13b)が設けられている。第3及び第4駆動軸部13a,13bは、第2回転中心軸13rと同心円状に構成されている。第3駆動軸部13aは、第3軸受機構17に回転可能に支持されている。第4駆動軸部13bは、第4軸受機構18に回転可能に支持されている。かくして、第2ロール13は、その両側の軸部13a,13bが軸受機構17,18で支持されつつ、第2回転中心軸13rを中心に回転可能となっている。
ここで、第3及び第4軸受機構17,18は、後述する固定部29を介してベース30に固定されている。これにより、第3及び第4軸受機構17,18で回転可能に支持された第3及び第4駆動軸部13a,13bを有する第2ロール13は、予め設定された定位置に常時固定された状態に維持されている。
更に、第2ロール13は、円筒形状の第2転写面13sを有している。第2転写面13sは、鏡面仕上げとなっている。第2転写面13sは、Tダイ9から重力(垂直)方向に沿って吐出された溶融樹脂7aを、予め設定されたシート(フィルム)の送り方向Fdに沿って案内可能に構成されている。
第3ロール14は、一本の第3回転中心軸14rを有している。第3ロール14の両側には、当該第3ロール14と共に回転可能な軸部(第5駆動軸部14a、第6駆動軸部14b)が設けられている。第5及び第6駆動軸部14a,14bは、第3回転中心軸14rと同心円状に構成されている。第5駆動軸部14aは、第5軸受機構19に回転可能に支持されている。第6駆動軸部14bは、第6軸受機構20に回転可能に支持されている。かくして、第3ロール14は、その両側の軸部14a,14bが軸受機構19,20で支持されつつ、第3回転中心軸14rを中心に回転可能となっている。
更に、第3ロール14は、円筒形状の送り面14sを有している。送り面14sは、必ずしも鏡面仕上げとなっていなくてもよい。例えば、後述する第5実施形態の変形例で説明するように、当該送り面14sに対して、予め設定されたパターンを構成してもよい。更に、送り面14sは、後述する溶融樹脂7bを送り方向Fdに沿って案内可能に構成されている。
この場合、第1〜第3ロール12,13,14は、互いに同一の回転状態(例えば、回転速度、回転数)となるように制御されている。例えば、第2ロール13の回転状態を基準として、第1ロール12及び第3ロール14の回転状態を制御する。かくして、第1ロール12及び第3ロール14は、第2ロール13に同期させて回転可能となる。
第1〜第3ロール12,13,14のレイアウトの一例として、図面には、第1〜第3ロール12,13,14が横配置されている仕様が示されている。横配置において、第1〜第3ロール12,13,14(即ち、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14r)は、水平方向に沿って互いに平行かつ同一高さに配置されている。
更に、第1〜第3ロール12,13,14は、互いに同一の直径を有して構成してもよいし、或いは、互いに異なる直径を有して構成してもよい。互いに異なる直径を有する第1〜第3ロール12,13,14を構成した場合、第1ロール12の直径を第2ロール13の直径よりも小さく設定することが好ましい。これにより、当該第1ロール12の応答性ないし追従性を向上或いは一定に維持させることができる。
ここで、第1ロール12の応答性とは、例えば、第1ロール12を第2ロール13に押し付ける際の反応速度を指す。第1ロール12の追従性とは、例えば、第1ロール12を第2ロール13に押し付けた状態における当該第1ロール12の回転追従速度を指す。
かかる構成において、吐出ユニット2(Tダイ9)から、重力(垂直)方向に沿って、薄く広げられて吐出された溶融樹脂7aは、第1ロール12と第2ロール13の間(接地点G1(図1参照))を通過する。当該接地点G1を通過した溶融樹脂7aは、第2ロール13の第2転写面13sに沿って押し出される間に冷却され、その表面のみが固化した溶融樹脂7bとなる。溶融樹脂7bは、第2ロール12と第3ロール13との間(接地点G2(図1参照))を通った後、その全体が可撓性を有する固化状態のシート(フィルム)7cとなる。かくして、シート(フィルム)7cは、矢印方向Fdに送られる。このとき、シート(フィルム)7cは、用途に応じた形態(例えば、形状、厚さ)となっている。
更に、第1〜第3ロール12,13,14の全長は、互いに同一寸法に設定されている。ロール12,13,14の全長とは、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに平行な方向(長手方向)に沿った長さとして規定される。換言すると、ロール12,13,14の全長とは、ロール12,13,14の両端の相互間の距離として規定される。この場合、第1〜第3ロール12,13,14を横配置させた状態において、ロール12,13,14の両端は、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに直交する方向に沿って直線状に整列する。
ここで、第1〜第3ロール12,13,14の第1〜第6駆動軸部12a,12b,13a,13b,14a,14bを回転可能に支持する第1〜第6軸受機構15,16,17,18,19,20において、第1軸受機構15と第3軸受機構17と第5軸受機構19は、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに直交する方向に沿って直線状に整列している。同様に、第2軸受機構と第4軸受機構と第6軸受機構は、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに直交する方向に沿って直線状に整列している。要するに、ロール12,13,14を回転可能に支持する位置は、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに直交する方向に沿って、相互に同一位置に設定されている。
なお、第1〜第3ロール12,13,14のレイアウトとしては、上記した横配置に代えて、特に図示しないが、縦配置や傾斜配置を適用してもよい。縦配置では、第1〜第3ロール12,13,14(即ち、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14r)を、重力(垂直)方向に沿って互いに平行に配置させる。また、傾斜配置では、第2ロール13(第2回転中心軸13r)を中心に、その両側の第1ロール12(第1回転中心軸12r)及び第3ロール14(第3回転中心軸14r)を、傾斜させて配置させる。
更に、第1及び第2回転中心軸12r,13rと同一平面上に、第3回転中心軸14rが位置付けられないように、第1〜第3ロール12,13,14を配置してもよい。また、第2ロール13の外周に沿って、第1及び第3ロール12,14が移動可能となるように、第1〜第3ロール12,13,14を配置してもよい。
更に、例えば、溶融樹脂の冷却不足を補うために、第3ロール14の下流側に、第4ロール(図示しない)を設けてもよい。また、第3ロール14については、本実施形態のロールユニット3の構成品としているが、例えば、使用目的や使用環境に応じて、当該第3ロール14を別のユニット(図示しない)の構成品としてもよい。
なお、図7〜図9には、第1ロール12(第1転写面12s)と第2ロール13(第2転写面13s)との接触状態(例えば、接触圧)に対応した各ロール12,13,14の内部構造が示されている。かかる接触状態(接触圧)は、例えば、樹脂の種類、シート(フィルム)の厚さや用途などに応じて設定されている。接触状態(接触圧)の設定に際し、例えば、後述する押し引きユニット5によって、第2ロール13に対する第1ロール12の押し付け状態が調節される。
図7には、狭圧(compression)状態に係る第1及び第2ロール12,13の内部構造が示されている。第1ロール12は、第1内筒21の外側に第1外筒22を配置させて構成されている。第2ロール13は、第2内筒23の外側に第2外筒24を配置させて構成されている。第1外筒22及び第2外筒24の厚さt1は、共に、30mm≦t1≦60mmに設定されている。狭圧状態の接触圧(線圧)は、30kgf/cm〜100kgf/cmの範囲に設定されている。
図8には、押圧(press)状態に係る第1及び第2ロール12,13の内部構造が示されている。第1ロール12は、第1内筒21の外側に第1外筒22を配置させて構成されている。第2ロール13は、第2内筒23の外側に第2外筒24を配置させて構成されている。第1外筒22及び第2外筒24の厚さt2は、共に、10mm≦t2≦50mmに設定されている。押圧状態の接触圧(線圧)は、20kgf/cm〜60kgf/cmの範囲に設定されている。
図9には、接圧(touch、contact)状態に係る第1及び第2ロール12,13の内部構造が示されている。第1ロール12は、第1内筒21の外側に第1外筒22を配置させて構成されている。第2ロール13は、第2内筒23の外側に第2外筒24を配置させて構成されている。
ここで、第1外筒22が弾性を有している場合、第1外筒22の厚さt3は、1mm≦t3≦10mmに設定され、第2外筒24の厚さt4は、10mm≦t4≦60mmに設定されている。接圧状態の接触圧(線圧)は、5kgf/cm〜50kgf/cmの範囲に設定されている。
また、第1外筒22が薄肉である場合、第1外筒22の厚さt3は、0.1mm≦t4≦1mmに設定され、第2外筒24の厚さt4は、10mm≦t4≦60mmに設定されている。接圧状態の接触圧(線圧)は、1kgf/cm〜10kgf/cmの範囲に設定されている。
「温度調節ユニット4」
図2、図7〜図9に示すように、温度調節ユニット4は、第1〜第3ロール12,13,14を、それぞれ個別に、予め設定された温度に調節し、その設定温度に維持可能に構成されている。第1〜第3ロール12,13,14の設定温度としては、例えば、溶融樹脂を溶融させない温度で、かつ、当該溶融樹脂が固化しつつ有軟性を維持可能な温度を想定する。
温度調節ユニット4は、第1配管4aと、第2配管4bと、第3配管4cと、を有している。第1〜第3配管4a,4b,4cには、供給源(図示しない)から温度調節媒体が供給されるようになっている。温度調節媒体の一例として、液体(例えば、水、油)や冷媒などを想定することができる。
第1配管4aは、例えば、第2駆動軸部12bから第1ロール12の内部に亘って構成されている。第1ロール12の内部において、第1配管4aは、第1環状エリア12pに連続している。第1環状エリア12pは、第1内筒21と第1外筒22との間に周方向に沿って連続して構成されている。かかる構成において、第1配管4aに供給された温度調節媒体は、第1ロール12の内部から第1環状エリア12pを流れた後、再び、第1配管4aを通って回収される。これにより、第1ロール12(第1転写面12s)の温度が予め設定された温度に調節され、その設定温度に維持される。
第2配管4bは、例えば、第4駆動軸部13bから第2ロール13の内部に亘って構成されている。第2ロール13の内部において、第2配管4bは、第2環状エリア13pに連続している。第2環状エリア13pは、第2内筒23と第2外筒24との間に周方向に沿って連続して構成されている。かかる構成において、第2配管4bに供給された温度調節媒体は、第2ロール13の内部から第2環状エリア13pを流れた後、再び、第2配管4bを通って回収される。これにより、第2ロール13(第2転写面13s)の温度が予め設定された温度に調節され、その設定温度に維持される。
第3配管4cは、例えば、第6駆動軸部14bから第3ロール14の内部に亘って構成されている。第3ロール14の内部において、第3配管4cは、第3環状エリア(図示しない)に連続している。第3環状エリアは、図示しない第3内筒と第3外筒との間に周方向に沿って連続して構成されている。かかる構成において、第3配管4cに供給された温度調節媒体は、第3ロール14の内部から第3環状エリアを流れた後、再び、第3配管4cを通って回収される。これにより、第3ロール14(送り面14s)の温度が予め設定された温度に調節され、その設定温度に維持される。
「押し引きユニット5」
図2〜図3、図10に示すように、押し引きユニット5は、第1〜第4押し引き機構5a,5b,5c,5dと、支持板25,34と、リニアガイド26〜28,35〜37と、を有している。
「第1及び第2押し引き機構5a,5b」
第1押し引き機構5a、及び、第2押し引き機構5bは、例えば、第1ロール12の両側に1つずつ配置されている。
第1押し引き機構5aは、第1軸受機構15に対して押圧力及び牽引力を作用可能に構成されている。第1軸受機構15は、支持板25に支持されている。支持板25には、後述する第1駆動機構53(駆動ユニット6)が搭載されている。支持板25は、例えば、2つのリニアガイド26,27に沿って移動可能に構成されている。2つのリニアガイド26,27は、互いに平行に対向させて配置されている。当該リニアガイド26,27は、第2ロール13の第2回転中心軸13r(図1参照)を直交する方向に沿って構成されている。
第2押し引き機構5bは、第2軸受機構16に対して押圧力及び牽引力を作用可能に構成されている。第2軸受機構16は、例えば、1つのリニアガイド28に沿って移動可能に構成されている。当該リニアガイド28は、第2ロール13の第2回転中心軸13rを直交する方向に沿って構成されている。
この場合、上記した3つのリニアガイド26,27,28は、互いに平行に対向させて配置されている。これら3つのリニアガイド26,27,28は、例えば、3つの固定部29に1つずつ固定されている。各々の固定部29は、ベース30に設けられている。ベース30は、取付機構31(図3参照)によって、予め設定した場所32に取り付け可能に構成されている。なお、予め設定した場所32とは、第1〜第3ロール12,13,14を、上記した横配置、縦配置、傾斜配置にレイアウトすることが可能な場所が想定される。
かかる構成において、第1軸受機構15に押圧力又は牽引力を作用させる。そのときの作用力は、当該第1軸受機構15から支持板25に伝達される。当該作用力によって、支持板25が、リニアガイド26,27に沿って移動する。支持板25の移動に追従して、第1軸受機構15が、第1駆動機構53(駆動ユニット6)と共に移動する。一方、第2軸受機構16に押圧力又は牽引力を作用させる。そのときの作用力によって、当該第2軸受機構16が、リニアガイド28に沿って移動する。
なお、第1及び第2押し引き機構5a,5bによって、第1及び第2軸受機構15,16に押圧力又は牽引力を作用させる部分(即ち、圧力作用部33)としては、例えば、第1ロール12の第1回転中心軸12rを交差ないし直交し、かつ、リニアガイド26の真上に対向する部分(位置)に設定することが好ましい。
例えば、第1〜第3ロール12,13,14が、水平方向に沿って互いに平行かつ同一高さに配置(即ち、横配置)されている仕様(図2参照)であれば、第1回転中心軸12rを直交する方向に沿って、水平方向から第1及び第2軸受機構15,16に押圧力又は牽引力を作用させればよい。なお、図3には、第1軸受機構15の圧力作用部33が示されている。
上記したように、第1軸受機構15には、第1ロール12の第1駆動軸部12aが支持されている。第2軸受機構16には、第1ロール12の第2駆動軸部12bが支持されている。従って、第1及び第2軸受機構15,16を移動させると、当該移動に追従して、第1及び第2駆動軸部12a,12bが移動する。このとき、当該第1及び第2駆動軸部12a,12bと共に、第1ロール12が移動する。かくして、第1ロール12を、第2ロール13に近付けたり、遠ざけたりすることができる。
このとき、第1及び第2軸受機構15,16に押圧力又は牽引力を作用させるタイミングを制御する。例えば、第1軸受機構15に押圧力を作用させると共に、第2軸受機構16に牽引力を作用させる。第1軸受機構15に牽引力を作用させると共に、第2軸受機構16に押圧力を作用させる。第1軸受機構15及び第2軸受機構16に押圧力を作用させたり、或いは、第1軸受機構15及び第2軸受機構16に牽引力を作用させたりする。これにより、第2ロール13に対する第1ロール12の押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を高精度かつ高精細に調節することができる。
「第3及び第4押し引き機構5c,5d」
第3押し引き機構5c、及び、第4押し引き機構5dは、例えば、第3ロール14の両側に1つずつ配置されている。
第3押し引き機構5cは、第5軸受機構19に対して押圧力及び牽引力を作用可能に構成されている。第5軸受機構19は、支持板34に支持されている。支持板34には、後述する第3駆動機構55(駆動ユニット6)が搭載されている。支持板34は、例えば、2つのリニアガイド35,36に沿って移動可能に構成されている。2つのリニアガイド35,36は、互いに平行に対向させて配置されている。当該リニアガイド35,36は、第2ロール13の第2回転中心軸13r(図1参照)を直交する方向に沿って構成されている。
第4押し引き機構5dは、第6軸受機構20に対して押圧力及び牽引力を作用可能に構成されている。第6軸受機構20は、例えば、1つのリニアガイド37に沿って移動可能に構成されている。当該リニアガイド37は、第2ロール13の第2回転中心軸13rを直交する方向に沿って構成されている。
この場合、上記した3つのリニアガイド35,36,37は、互いに平行に対向させて配置されている。これら3つのリニアガイド35,36,37は、上記した3つの固定部29に1つずつ固定されている。
かかる構成において、第5軸受機構19に押圧力又は牽引力を作用させる。そのときの作用力は、当該第5軸受機構19から支持板34に伝達される。当該作用力によって、支持板34が、リニアガイド35,36に沿って移動する。支持板34の移動に追従して、第5軸受機構19が、第3駆動機構55(駆動ユニット6)と共に移動する。一方、第6軸受機構20に押圧力又は牽引力を作用させる。そのときの作用力によって、当該第6軸受機構20が、リニアガイド37に沿って移動する。
なお、第3及び第4押し引き機構5c,5dによって、第5及び第6軸受機構19,20に押圧力又は牽引力を作用させる部分(即ち、圧力作用部)としては、特に図示しないが例えば、第3ロール14の第3回転中心軸14rを交差ないし直交し、かつ、リニアガイド35の真上に対向する部分(位置)に設定することが好ましい。
例えば、第1〜第3ロール12,13,14が、水平方向に沿って互いに平行かつ同一高さに配置(即ち、横配置)されている仕様(図2参照)であれば、第3回転中心軸14rを直交する方向に沿って、水平方向から第5及び第6軸受機構19,20に押圧力又は牽引力を作用させればよい。
上記したように、第5軸受機構19には、第3ロール14の第5駆動軸部14aが支持されている。第6軸受機構20には、第3ロール14の第6駆動軸部14bが支持されている。従って、第5及び第6軸受機構19,20を移動させると、当該移動に追従して、第5及び第6駆動軸部14a,14bが移動する。このとき、当該第5及び第6駆動軸部14a,14bと共に、第3ロール14が移動する。かくして、第3ロール14を、第2ロール13に近付けたり、遠ざけたりすることができる。
このとき、第5及び第6軸受機構19,20に押圧力又は牽引力を作用させるタイミングを制御する。例えば、第5軸受機構19に押圧力を作用させると共に、第6軸受機構20に牽引力を作用させる。第5軸受機構19に牽引力を作用させると共に、第6軸受機構20に押圧力を作用させる。第5軸受機構19及び第6軸受機構20に押圧力を作用させたり、或いは、第5軸受機構19及び第6軸受機構20に牽引力を作用させたりする。これにより、第2ロール13に対する第3ロール14の押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を高精度かつ高精細に調節することができる。
「第1〜第4押し引き機構5a,5b,5c,5dの装置構成」
上記した第1〜第4押し引き機構5a,5b,5c,5dは、互いに同一の装置構成を適用可能である。図10には一例として、第2押し引き機構5bの装置構成が示されている。当該押し引き機構5bは、油圧サーボ方式のアクチュエータ38と、制御装置39と、を有している。アクチュエータ38は、第2軸受機構16に対して押圧力及び牽引力を作用可能に構成されている。制御装置39は、アクチュエータ38を制御可能に構成されている。以下、具体的に説明する。
図10に示すように、アクチュエータ38は、シリンダ本体40と、連結筒体41と、支持フレーム42と、ピストン43と、ピストンロッド44と、を有している。シリンダ本体40には、その内部に、シリンダ45が構成されている。シリンダ本体40には、連結筒体41が連結されている。連結筒体41は、支持フレーム42に支持されている。即ち、シリンダ本体40は、連結筒体41を介して、支持フレーム42に支持されている。
シリンダ本体40のシリンダ45には、ピストン43が収容されている。ピストン43は、シリンダ45に沿って往復移動可能に構成されている。シリンダ45には、ピストン43の両側に、前進チャンバ45aと後退チャンバ45bとが構成されている。
ピストンロッド44は、後退チャンバ45bからシリンダ本体40及び連結筒体41を貫通して構成されている。ピストンロッド44の基端は、ピストン43に接続され、ピストンロッド44の先端は、上記した圧力作用部33(図3参照)に接続されている。
ここで、制御装置39によって、前進チャンバ45aを加圧すると同時に、後退チャンバ45bを減圧する。このとき、ピストン43が前進する。ピストンロッド44の先端から圧力作用部33に押圧力が作用する。第2軸受機構16に押圧力が作用する。これにより、第2軸受機構16をリニアガイド28に沿って前進移動させることができる。
これに対して、制御装置39によって、前進チャンバ45aを減圧すると同時に、後退チャンバ45bを加圧する。このとき、ピストン43が後退する。ピストンロッド44の先端から圧力作用部33に牽引力が作用する。第2軸受機構16に牽引力が作用する。これにより、第2軸受機構16をリニアガイド28に沿って後退移動させることができる。
更に、制御装置39は、コントローラ46と、サーボモータ47と、双方向ポンプ48と、第1計測器49と、第2計測器50と、ロードセル51と、圧力センサ52と、を有している。ここでは一例として、油圧によってアクチュエータ38を作動させる制御装置39を想定する。
コントローラ46は、後述する出力信号(計測結果)に基づいて、サーボモータ47を制御可能に構成されている。サーボモータ47は、双方向ポンプ48を駆動することで、前進チャンバ45a及び後退チャンバ45bに作用させる圧力を選択的に制御可能に構成されている。
油圧サーボ方式において、前進チャンバ45aを加圧する場合、双方向ポンプ48から前進チャンバ45aに油を供給し、当該前進チャンバ45a内の油圧を上昇させる。かくして、上記したように第2軸受機構16に押圧力を作用させることができる。これに対して、後退チャンバ45bの加圧する場合、双方向ポンプ48から後退チャンバ45bに油を供給し、当該後退チャンバ45b内の油圧を上昇させる。かくして、上記したように第2軸受機構16に牽引力を作用させることができる。
第2軸受機構16に押圧力又は牽引力を作用させる際に、第1計測器49、第2計測器50、ロードセル51、圧力センサ52からの出力信号(計測結果)に基づいて、コントローラ46は、サーボモータ47によって、双方向ポンプ48を制御する。例えば、前進チャンバ45a又は後退チャンバ45bに油を供給するタイミング、油圧の増加量などを制御する。
ここで、第1計測器49は、シリンダ本体40(シリンダ45)内のピストン43の位置を計測し、その計測結果を出力可能に構成されている。第2計測器50は、第2軸受機構16の位置を計測し、その計測結果を出力可能に構成されている。ロードセル51は、連結筒体41に作用する荷重を計測し、その計測結果を出力可能に構成されている。圧力センサ52は、前進チャンバ45a及び後退チャンバ45b内の油圧を計測し、その計測結果を出力可能に構成されている。
これにより、第2軸受機構16に対して押圧力及び牽引力を精度よく作用させることができる。この結果、第2ロール13に対する第1ロール12の押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を高精度に変化させることができる。
なお、第1〜第4押し引き機構5a,5b,5c,5dとしては、上記した油圧サーボ方式に代えて、特に図示しないが例えば、ネジやクサビを前進又は後退させることで、第2ロール13に対する第1及び第3ロール12,14の押し付け状態(例えば、姿勢、角度)を変化させる方式を適用してもよい。また、上記した支持板25,34は、必ずしも必要な構成ではない。第1及び第5軸受機構15,19の移動に、後述する第1及び第3駆動機構53,55(駆動ユニット6)が追従可能な構造であればよい。
「駆動ユニット6」
図1〜図3、図11〜図14に示すように、駆動ユニット6は、第1駆動機構53と、第2駆動機構54と、第3駆動機構55と、を有している。なお、駆動ユニット6は、後述する第1〜第3モータ56,57,58を制御するコントローラ(図示しない)を有している。これにより、第1〜第3ロール12,13,14の回転状態(例えば、回転数、回転速度)を、一括ないし個別に制御することができる。以下、具体的に説明する。
「第1〜第3モータ56,57,58」
第1〜第3モータ56,57,58としては、複数の永久磁石を用いた多極モータが適用される。この場合、インナーロータタイプ、或いは、アウターロータタイプのいずれのタイプのモータも適用可能である。インナーロータタイプでは、ステータの内側にロータが回転可能に配置されている。アウターロータタイプでは、ステータの外側にロータが回転可能に配置されている。いずれのタイプのモータも、例えば、ステータに複数のコイルを配置し、ロータに複数の永久磁石を配置して構成することができる。
図11には、第1〜第3モータ56,57,58の一例として、極数が8でスロット数が15のインナーロータタイプの多極モータが示されている。多極モータは、ロータ59(回転部)がステータ60の内側で回転可能に構成されている。ロータ59(回転部)の外周には、周方向に沿って複数の永久磁石61が配置されている。ロータ59(回転部)の外周に沿って、S極とN極とが交互に配列されている。ステータ60の内周には、周方向に沿って複数のコイル62が配置されている。かかる構成において、コントローラによって多極モータを制御する。かくして、ロータ59(回転部)をステータ60の内側で回転させることができる。
ここで、第2ロール13の回転に直接寄与する第2モータ57については、低速回転で高トルクを発生可能な仕様とするのが好ましい。この場合、第2モータ57を、極数が8以上でスロット数が15以上に設定することが好ましい。より好ましくは、第2モータ57を、極数が20以上でスロット数が24以上に設定する。これにより、特定の電源仕様において、第2モータ57は、極数が増えるに従って低速回転となり、高トルクを発生させるようになる。
なお、第1モータ56及び第3モータ58については、高速回転で低トルクを発生可能な第1仕様としてもよいし、或いは、第2モータ57と同様に、低速回転で高トルクを発生可能な第2仕様としてもよい。なお、第1仕様においては、別途、減速機を設ける必要がある。
本実施形態のシート・フィルム製造装置1において、第2ロール13の実用回転数は、0rpm〜100rpmの範囲である。かかる低速回転域で、溶融樹脂7a(図1参照)を、第1ロール12と第2ロール13の間(接地点G1)を通過させて矢印Fd方向に送っている。このため、かかる送りに充分な回転トルクを第2ロール13に付与する必要がある。これに応えるための第2モータ57の構造上の要件として、永久磁石61の極数は、20以上に設定することが好ましい。
この場合、スロット数は、24以上に設定することが好ましい。なお、スロット数の算出方法としては、例えば、WO2011/114574「永久磁石モータ」(出願人:三菱電機)には、
Z/{3(相)×2P}=2/5(又は2/7)
Z:スロット数
2P:極数(P:自然数)
なる関係式が示されている。かかる関係式に極数20を代入する。そうすると、スロット数が24と算出される。これにより、第2ロール13の実用回転数(0〜100rpm)の範囲において、最適な回転トルクを発生させることができる。
「第1〜第3回転軸部64,65,66の配置仕様」
ここで、図12〜図14には、後述する第1〜第3回転軸部64,65,66を、第1〜第3モータ56,57,58の回転部(ロータ59)に配置する仕様が示されている。
図12の仕様において、回転部は、中空円筒部63として構成されている。中空円筒部63は、ロータ59(図11参照)の回転中心を同心円状に窪ませて構成されている。かかる中空円筒部63(回転部)に第1〜第3回転軸部64,65,66を嵌合する。
この状態において、第1〜第3回転軸部64,65,66及び回転部(ロータ59)の回転中心は、1本の回転中心軸67上で相互に一致する。かくして、第1〜第3回転軸部64,65,66が、回転部(ロータ59)と共に、回転可能となる。よって、第1〜第3回転軸部64,65,66を通して、第1〜第3モータ56,57,58の回転状態(モータ出力、回転運動)を外部に伝達可能となる。
図13の仕様において、回転部は、円環状の取付面68(図12、図14参照)として設定されている。取付面68は、ロータ59の回転中心軸67から同心円状に広がって構成されている。かかる取付面68(回転部)に第1〜第3回転軸部64,65,66を同心円状に取り付ける。取付方法としては、ボルトで締結する方法などを想定することができる。
図面には一例として、ボルト締結方法が示されている。例えば、第1〜第3回転軸部64,65,66の一端に、円板状フランジ部69を設ける。フランジ部69と取付面68(回転部)の双方に、ボルト70を挿通可能な複数の固定孔71(図12、図14参照)を構成する。フランジ部69を、取付面68(回転部)に対向させて接触させる。フランジ部69から取付面68(回転部)にボルト70を通して固定する。
この状態において、第1〜第3回転軸部64,65,66及び回転部(ロータ59)の回転中心は、1本の回転中心軸67上で相互に一致する。かくして、第1〜第3回転軸部64,65,66が、回転部(ロータ59)と共に、回転可能となる。
図14の仕様において、第1〜第3回転軸部64,65,66は、回転部(ロータ59)に一体的に構成されている。この状態において、第1〜第3回転軸部64,65,66及び回転部(ロータ59)の回転中心は、1本の回転中心軸67上で相互に一致する。かくして、第1〜第3回転軸部64,65,66が、回転部(ロータ59)と共に、回転可能となる。
「第1駆動機構53」
図1〜図3に示すように、第1駆動機構53は、第1ロール12の第1駆動軸部12aに連結されている。第1駆動機構53は、第1ロール12の回転状態を制御可能に構成されている。第1駆動機構53は、第1回転軸部64と、第1モータ56と、第1動力伝達機構72と、を有している。
第1回転軸部64は、第1モータ56の回転部に配置されている。回転部は、ロータ59(図11参照)と共に回転可能に構成されている。第1回転軸部64の回転中心と、回転部の回転中心と、第1モータ56(ロータ59)の回転中心とは、1本の回転中心軸67上で相互に一致している。かかる状態において、第1モータ56の回転状態(モータ出力、回転運動)は、損失されること無く、第1回転軸部64を通して外部に伝達可能となる。
第1動力伝達機構72は、動力伝達方向の一方側に入力部が構成されていると共に、動力伝達方向の他方側に出力部が構成されている。第1動力伝達機構72は、第1モータ56と第1ロール12との間に配置されている。第1動力伝達機構72の一方側(入力部)には、第1モータ56の第1回転軸部64が連結されている。第1動力伝達機構72の他方側(出力部)には、第1ロール12の第1駆動軸部12aが連結されている。
第1動力伝達機構72は、固定カップリング(軸継手)73と、撓みカップリング(軸継手)74と、減速機75と、を備えている。支持板25において、固定カップリング73と、撓みカップリング74は、減速機75の両側に1つずつ配置されている。図面では一例として、固定カップリング73は、第1モータ56と減速機75との間に配置され、撓みカップリング74は、減速機75と第1軸受機構15との間に配置されている。
固定カップリング73は、第1ハブフランジ76と、第2ハブフランジ77と、を備えている。第1及び第2ハブフランジ76,77は、互いに同一の形状及び大きさを有している。
第1ハブフランジ76は、円板状の第1フランジ部78と、円筒状の第1取付部79と、を備えている。第1フランジ部78は、第1取付部79の片端に一体的に構成されている。第1フランジ部78と第1取付部79とは、同心円状に配置されている。
第2ハブフランジ77は、円板状の第2フランジ部80と、円筒状の第2取付部81と、を備えている。第2フランジ部80は、第2取付部81の片端に一体的に構成されている。第2フランジ部80と第2取付部81とは、同心円状に配置されている。
この場合、例えば、双方のフランジ部78,80を対向させて接触させた状態で、複数のボルト(図示しない)によってフランジ部78,80を相互に固定する。かくして、第1取付部79及び第2取付部81が両側に突出した固定カップリング73が構成されている。第1取付部79には、第1回転軸部64が連結されている。第2取付部81と減速機75とは、連結軸82で相互に連結されている。
撓みカップリング74は、第1ハブフランジ83と、第2ハブフランジ84と、板バネユニット85と、を備えている。第1及び第2ハブフランジ83,84は、互いに同一の形状及び大きさを有している。
第1ハブフランジ83は、円板状の第1フランジ部86と、円筒状の第1取付部87と、を備えている。第1フランジ部86は、第1取付部87の片端に一体的に構成されている。第1フランジ部86と第1取付部87とは、同心円状に配置されている。
第2ハブフランジ84は、円板状の第2フランジ部88と、円筒状の第2取付部89と、を備えている。第2フランジ部88は、第2取付部89の片端に一体的に構成されている。第2フランジ部88と第2取付部89とは、同心円状に配置されている。
板バネユニット85は、複数の板バネ90を積層させて構成されている(図15参照)。図面では一例として、板バネ90は、平板状かつ矩形状を有している。板バネ90は、その中央部分に、円形の貫通孔90hが構成されている。これにより、軽量でかつバネ性に優れた板バネ90が構成されている。
この場合、例えば、双方のフランジ部86,88を対向させて配置させると共に、フランジ部86,88相互間に板バネユニット85を配置させる。複数のボルト91、ワッシャ92、ナット93(図15参照)によって、板バネユニット85と共にフランジ部86,88を相互に固定する。かくして、第1取付部87及び第2取付部89が両側に突出した撓みカップリング74が構成されている。第1取付部87と減速機75とは、連結軸82で相互に連結されている。第2取付部89には、第1軸受機構15に支持された第1駆動軸部12aが連結されている。
なお、例えば図15には、スペーサ94(中間軸部)を備えた撓みカップリング74の一例が示されている。この場合、スペーサ94を除いた状態で、両側のハブフランジ83,84(フランジ部86,88)によって板バネユニット85を挟み込む。板バネユニット85と共に、フランジ部86,88相互をボルト91等で固定する。これにより、当該撓みカップリング74を構成することができる。
かかる構成によれば、第1モータ56は、第1回転軸部64から第1動力伝達機構72ないし第1駆動軸部12aを介して、第1ロール12に連結されている。ここで、コントローラ(図示しない)で第1モータ56を制御する。第1モータ56の回転状態(モータ出力、回転運動)が、第1回転軸部64から第1動力伝達機構72を通って、第1駆動軸部12aに伝達される。第1駆動軸部12aが回転すると共に、第2駆動軸部12bが回転する。かくして、第1ロール12の回転状態(例えば、回転数、回転速度)が制御可能となる。この場合、第1モータ56の回転状態(モータ出力、回転運動)は、第1動力伝達機構72(減速機75)により、回転速度を減速させ、かつ、トルクを増加させた状態で、第1ロール12に伝達される。
「第2駆動機構54」
図1〜図3に示すように、第2駆動機構54は、第2ロール13の第3駆動軸部13aに連結されている。第2駆動機構54は、第2ロール13の回転状態を制御可能に構成されている。第2駆動機構54は、第2回転軸部65と、第2モータ57と、第2動力伝達機構95と、を有している。
第2回転軸部65は、第2モータ57の回転部に配置されている。回転部は、ロータ59(図11参照)と共に回転可能に構成されている。第2回転軸部65の回転中心と、回転部の回転中心と、第2モータ57(ロータ59)の回転中心とは、1本の回転中心軸67上で相互に一致している。かかる状態において、第2モータ57の回転状態(モータ出力、回転運動)は、損失されること無く、第2回転軸部65を通して外部に伝達可能となる。
第2動力伝達機構95は、動力伝達方向の一方側に入力部が構成されていると共に、動力伝達方向の他方側に出力部が構成されている。第2動力伝達機構95は、第2モータ57と第2ロール13との間に配置されている。第2動力伝達機構95の一方側(入力部)には、第2モータ57の第2回転軸部65が連結されている。第2動力伝達機構95の他方側(出力部)には、第2ロール13の第3駆動軸部13aが連結されている。
第2動力伝達機構95は、撓みカップリング74を備えている。撓みカップリング74は、第2モータ57と第3軸受機構17との間に配置されている。撓みカップリング74は、第1ハブフランジ83と、第2ハブフランジ84と、板バネユニット85と、を備えている。第1及び第2ハブフランジ83,84は、互いに同一の形状及び大きさを有している。
第2動力伝達機構95の撓みカップリング74において、第2モータ57と第3軸受機構17との間の距離に応じて、第1取付部87及び第2取付部89が長尺化されている。第1取付部87には、第2回転軸部65が連結されている。第2取付部89には、第3軸受機構17に支持された第3駆動軸部13aが連結されている。それ以外の構成は、上記した第1動力伝達機構72の撓みカップリング74と同一である。よって、同一の構成には、同一符号を付して、その説明は省略する。
かかる構成によれば、第2モータ57は、第2回転軸部65から第2動力伝達機構95ないし第3駆動軸部13aを介して、第2ロール13に連結されている。ここで、コントローラ(図示しない)で第2モータ57を制御する。第2モータ57の回転状態(モータ出力、回転運動)が、第2回転軸部65から第2動力伝達機構95を通って、第3駆動軸部13aに伝達される。第3駆動軸部13aが回転すると共に、第4駆動軸部13bが回転する。かくして、第2ロール13の回転状態(例えば、回転数、回転速度)が制御可能となる。
この場合、第2モータ57の回転状態(モータ出力、回転運動)は、第2動力伝達機構95によって、当該回転状態(モータ出力、回転運動)を変化させること無く(例えば、回転速度を減速させること無く)、かつ、そのまま第2ロール13に伝達される。この結果、第2ロール13を、第2モータ57の回転状態(モータ出力、回転運動)と同じタイミングで回転させることができる。なお、本明細書において、同じタイミングとは、同一の回転数、同一の回転速度、同一の角速度、同一の角加速度などの上位概念を意味する。
「第3駆動機構55」
図1〜図3に示すように、第3駆動機構55は、第3ロール14の第5駆動軸部14aに連結されている。第3駆動機構55は、第3ロール14の回転状態を制御可能に構成されている。第3駆動機構55は、第3回転軸部66と、第3モータ58と、第3動力伝達機構96と、を有している。
第3回転軸部66は、第3モータ58の回転部に配置されている。回転部は、ロータ59(図11参照)と共に回転可能に構成されている。第3回転軸部66の回転中心と、回転部の回転中心と、第3モータ58(ロータ59)の回転中心とは、1本の回転中心軸67上で相互に一致している。かかる状態において、第3モータ58の回転状態(モータ出力、回転運動)は、損失されること無く、第3回転軸部66を通して外部に伝達可能となる。
第3動力伝達機構96は、動力伝達方向の一方側に入力部が構成されていると共に、動力伝達方向の他方側に出力部が構成されている。第3動力伝達機構96は、第3モータ58と第3ロール14との間に配置されている。第3動力伝達機構96の一方側(入力部)には、第3モータ58の第3回転軸部66が連結されている。第3動力伝達機構96の他方側(出力部)には、第3ロール14の第5駆動軸部14aが連結されている。
第3動力伝達機構96は、固定カップリング73と、撓みカップリング74と、減速機75と、を備えている。この場合、第3動力伝達機構96の配置構成は、上記した第1動力伝達機構72と同一である。よって、同一の構成には、同一符号を付して、その説明は省略する。
かかる構成において、第3モータ58は、第3回転軸部66から第3動力伝達機構96ないし第5駆動軸部14aを介して、第3ロール14に連結されている。ここで、コントローラ(図示しない)で第3モータ58を制御する。第3モータ58の回転状態(モータ出力、回転運動)が、第3回転軸部66から第3動力伝達機構96を通って、第5駆動軸部14aに伝達される。第5駆動軸部14aが回転すると共に、第6駆動軸部14bが回転する。かくして、第3ロール14の回転状態(例えば、回転数、回転速度)が制御可能となる。この場合、第3モータ58の回転状態(モータ出力、回転運動)は、第3動力伝達機構96(減速機75)により、回転速度を減速させ、かつ、トルクを増加させた状態で、第3ロールに伝達される。
「第1実施形態の効果」
本実施形態によれば、第2モータ57と第2ロール13との間に、撓みカップリング74を備えた第2動力伝達機構95を配置する。即ち、撓みカップリング74を備えた第2動力伝達機構95を介して、第2モータ57と第2ロール13とを相互に連結する。これにより、第2ロール13に対する第1ロール12の押し付け状態を変化させた際に、第2ロール13に生じた変化状態は、その全てが、撓みカップリング74によって完全に吸収されて除去される。
ここで、第2ロール13に生じた変化状態とは、第1ロール12を、第2ロール13に近付けたり、遠ざけたりする際に生じた第2ロール13の回転軸の変化状態、例えば、第2回転中心軸13rの偏心や偏角などの「角度ずれ」が想定される。かかる角度ずれ(偏心、偏角)が発生した場合でも、当該角度ずれ(偏心、偏角)の大きさの程度に応じて、撓みカップリング74(板バネユニット85)が弾性変形する。これにより、当該角度ずれ(偏心、偏角)は、その全てが完全に吸収されて除去される。そうすると、第2ロール13に対する第1ロール12の押し付け状態の影響、即ち、第2ロール13の変化状態が、第2モータ57(第2回転軸部65)に伝わることは無い。
更に、撓みカップリング74(板バネユニット85)が弾性変形することで、第2モータ57(ロータ59)ないし第2回転軸部65の姿勢、即ち、回転中心軸67の姿勢は、常に、一定に維持される。同時に、第2モータ57の回転状態(モータ出力、回転運動)は、第2動力伝達機構95により、当該回転状態(モータ出力、回転運動)を変化させること無く(例えば、回転速度を減速させること無く)、かつ、そのまま第2ロール13に伝達される。この結果、第2ロール13を、第2モータ57の回転状態(モータ出力、回転運動)と同じタイミングで回転させることができる。
このとき、第2モータ57のトルクリップル(脈動現象)は、ギヤマーク(横縞)が発生しないレベルに維持される。この結果、ギヤマーク(横縞)の発生を未然に抑制することができる。かくして、ギヤマーク(横縞)を発生させること無く、シート(フィルム)を製造(成形)することができる。
更に、本実施形態によれば、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに沿って平行な方向(長手方向)で見て、ロールユニット3(第1〜第3ロール12,13,14)の一方側に温度調節ユニット4を配置し、他方側に駆動ユニット6を配置する。これにより、双方のユニット4,6に対するメンテナンスのし易さを向上させることができる。更に、温度調節ユニット4の各配管4a,4b,4cのメンテナンスを行う際に、例えば、液体や冷媒などが、漏洩したり、滴下したりした場合でも、駆動ユニット6の電気回路などに影響を及ぼすことはない。
更に、本実施形態によれば、第2ロール13の回転に直接寄与する第2モータ57について、極数が8以上でスロット数が15以上、好ましくは、極数が20以上でスロット数が24以上に設定する。これにより、第2ロール13の実用回転数(0〜100rpm)の範囲において、最適な回転トルクを発生させることができる。即ち、低速回転で高トルクを発生可能な第2モータ57を実現することができる。この結果、第2モータ57の過負荷によってシート(フィルム)7cの成形ができなくなるといった事態の発生を未然に防止することができる。
「ギヤマーク(横縞)の発生試験」
図21〜図22には、本実施形態のシート・フィルム製造装置1の試験結果が示されている。試験では、2種類のシート・フィルム製造装置を用意する。双方の装置のスペックを同一に設定する。この場合、一方の装置の駆動ユニットには、撓みカップリング74を備えた第2動力伝達機構95を適用し、これを本願発明に係る装置とする。他方の装置の駆動ユニットには、撓みカップリングを備えていない動力伝達機構を適用し、これを従来技術に係る装置とする。装置の動作タイミングを同一に設定し、試験を行った。
試験結果から明らかなように、従来サンプル(図21参照)では、ギヤマーク(横縞)が発生したが、本願発明サンプル(図22参照)では、ギヤマーク(横縞)の発生が抑制されている。なお、図中の矢印は、シート(フィルム)の送り方向Fdである。
更に、かかる発生試験において、後述する関係式(M≧π×D/T)を満足させるための波長T(mm)の範囲が設定される。当該設定方法では、図19に示すように、第2ロール13に向けて第1ロール12を往復動させることで、シート(フィルム)状の溶融樹脂の厚さを変動させる。
このとき、第1ロール12を往復動させる押込み周期をH、第1ロール12と第2ロール13との間を通過する溶融樹脂の通過速度(周速度)をSとする。そうすると、溶融樹脂には、当該溶融樹脂の流れ方向に沿って、P=S×Hなるタイミング(波長、ピッチ)で周期的な変化が現れる。即ち、溶融樹脂には、P=S×Hなるタイミング(波長、ピッチ)で厚さ変動が生じる。
図20には、溶融樹脂に生じる厚さ変動の発生モデルが示されている。当該発生モデルには、第1モータ56の回転トルクをΔTmax〜ΔTminの間で周期的に変動させたことにより、第1ロール12が周期的に変動した結果が示されている。
回転トルクが高いとき(ΔTmax)、単位回転Δθ当たりの溶融樹脂の押圧量ないし送り量が大きくなる(ΔVmax)。これにより、溶融樹脂の厚みが厚くなる。第1ロール12に対する溶融樹脂の反力が大きくなる。この結果、回転中心の軌跡(O,O,O11,O15)から明らかなように、第1ロール12は、僅かに後退(変位ないし変形)する。
回転トルクが低いとき(ΔTmin)、単位回転Δθ当たりの溶融樹脂の押圧量ないし送り量が小さくなる(ΔVmin)。これにより、溶融樹脂の厚みが薄くなる。第1ロール12に対する溶融樹脂の反力が小さくなる。この結果、回転中心の軌跡(O,O,O,O13)から明らかなように、第1ロール12は、僅かに前進(変位ないし変形)する。
本発明者らは、溶融樹脂の厚さ変動のタイミング(波長、ピッチ)(即ち、P=S×H)について、鋭意研究を行った。ここで、例えば、第1ロール12が1回転する間に、溶融樹脂の流れ方向に沿って、P(=S×H)≦5mmなるタイミング(波長、ピッチ)で厚さ変動を生じさせた。このとき、厚さ変動の幅は、0.3μm以下である。かかる厚さ変動は、溶融樹脂の粘弾性特性によって吸収されて除去される。この結果、ギヤマーク(横縞)を発生させること無く、シート(フィルム)を製造(成形)することができることが確認された。
更に、本発明者らが鋭意研究を行った結果、P(=S×H)≦3mmなるタイミング(波長、ピッチ)で厚さ変動を生じさせた場合には、より効果的にギヤマーク(横縞)の発生が抑制されることが確認された。
このような厚さ変動は、第2モータ57のコギング現象に起因した短周期振動の発生タイミングに一致している。そして、かかる短周期振動は、第2モータと同じタイミングで回転する第2ロールの外周面に沿って、同一タイミングで生じる。そうすると、後述する波長T(mm)の範囲は、P≦5mm(好ましくは、3mm)なる関係を満足させる振動発生タイミング、即ち、位相を等しくする2点間の距離として規定することができる。
なお、後述する波長T(mm)の範囲が、P>5mmである場合、溶融樹脂の粘弾性特性によって吸収されない「厚さ変動」が発生する。例えば、P=13mmのとき、厚さ変動の幅は、10μmとなる。この場合、ギヤマーク(横縞)の発生を抑制することができず、その結果、製造(成形)されたシート(フィルム)には、ギヤマーク(横縞)が残留する。
「溶融樹脂の特性に基づく第2モータ57の仕様」
シート・フィルム製造装置1の起動後(スタートアップ後)であって、完成品の製造(成形)に至る前段階において、当該シート(フィルム)7c(図1参照)の表面にギヤマーク(横縞)が発生する場合がある。このとき、例えば、成形条件や運転条件を調整しても、当該ギヤマーク(横縞)の発生を抑制することができない。
この場合、本発明者らの鋭意技術研究によれば、上記したロールユニット3に沿って送られている溶融樹脂に対して、特定の周期で変動を与えたところ、シート(フィルム)上に発生する厚さ変動のピッチ、言い換えると、シート(フィルム)上での波長が5mm以下となる短周期振動に対しては、溶融樹脂の粘弾性特性により変動が吸収され、当該溶融樹脂の変動の影響が現れないことが判明した。
これにより、ロールが1回転する間の短周期振動の回数が、ロールの外周長を波長5mmで除した値以上のとき、短周期振動が当該溶融樹脂に及ぼす影響は無いことが分かる。
コギング現象は、モータ(ロータ)が1回転する間に、極数とスロット数の最小公倍数に相当する回数だけ発生する。
そこで、第2モータ57の極数とスロット数の最小公倍数をM、第2ロール13の直径をD(mm)、上記した波長をT(mm)とすると、下記の関係式が成り立つ。
M=π×D/T (π:円周率)
上記したように、シート(フィルム)上での波長が5mm以下(T≦5)となる短周期振動に対しては、溶融樹脂の粘弾性特性により変動が吸収され、当該溶融樹脂の変動の影響が現れないことが判明した。そこで、第2モータ57の極数とスロット数の最小公倍数Mを、下記の関係式を満足させるように構成する。
M≧π×D/T (T=5)
即ち、M≧π×D/5
これにより、コギング現象に基づくトルクリップル(脈動現象)は、溶融樹脂の粘弾性特性によって吸収される。この結果、ギヤマーク(横縞)を発生させること無く、シート(フィルム)を製造(成形)することができる。
「第2実施形態に係るシート・フィルム製造装置1(図4〜図6)」
駆動ユニット6(第2駆動機構54)の第2モータ57において、低速回転で高トルクを発生させるために、極数を増加させる。当該極数の増加に伴って、第2モータ57の外形寸法が大きくなる。このとき、極数の増加の程度によっては、第2モータ57の外形寸法が、第2ロール13の直径よりも大きくなる場合がある。そうなると、第2モータ57を、第1モータ56と第3モータ58との間に配置させることが困難になってしまう。
具体的に説明すると、例えば、成形品の厚さ調整や外乱修正を行うために、第1ロール12を第2ロール13に向けて押し付ける際に、第1ロール12に追従して、第1モータ56が第2モータ57に向けて移動する。このとき、第2ロール13の直径の程度ないし第2モータ57の外形寸法の程度によっては、第2モータ57に第1モータ56が接触してしまう。そうなると、成形品の厚さ調整や外乱修正を行うことができなくなる。この結果、完成品としてのシート(フィルム)の品質を一定に維持することができなくなってしまう。
かかる不具合を解消する方策としては、例えば、第1モータ56を回避した位置に第2モータ57を配置すればよい。かかる配置方法の一例としては、第2モータ57と第2ロール13との間隔よりも、第1モータ56と第1ロール12との間隔を小さくする第1方法、或いは、第2モータ57と第2ロール13との間隔を、第1モータ56と第1ロール12との間隔よりも大きくする第2方法を想定することができる。
また、上記したように、第1軸受機構15と第3軸受機構17と第5軸受機構19は、第1〜第3回転中心軸12r,13r,14rに直交する方向に沿って直線状に整列している。そこで、当該軸受機構15,17,19を基準に上記した配置方法を想定する。
例えば、第2モータ57と第3軸受機構17との間隔よりも、第1モータ56と第1軸受機構15との間隔を小さくする第1方法、或いは、第2モータ57と第3軸受機構17との間隔を、第1モータ56と第1軸受機構15との間隔よりも大きくする第2方法を想定することができる。
図4には一例として、上記した第1方法に係る配置が示されている。即ち、第2モータ57と第2ロール13(第3軸受機構17)との間隔よりも、第1モータ56と第1ロール12(第1軸受機構15)との間隔が小さく設定されている。なお、第1モータ56と第1ロール12(第1軸受機構15)との間隔、及び、第3モータ58と第3ロール14(第5軸受機構19)との間隔は、互いに同一の間隔に設定されている。また、第1及び第3モータ56,58と第1及び第3ロール12,14との間に配置された第1及び第3動力伝達機構72,96は、第1実施形態(図2〜図3参照)と同一であるため、同一構成には同一符号を付して、その説明は省略する。
ここで、第2モータ57と第2ロール13(第3軸受機構17)との間には、第2動力伝達機構95が配置されている。第2動力伝達機構95は、2つの撓みカップリング74と、スペーサ94(中間軸部)と、を備えている。スペーサ94の全長は、第2モータ57と第2ロール13(第3軸受機構17)との間の距離に応じて設定される。例えば、後述するスペーサ94の中継部94pの長さを調節することで、第2動力伝達機構95を、第2モータ57と第2ロール13(第3軸受機構17)との間に高精度に配置させることができる。
図15に示すように、スペーサ94は、円筒状の中継部94pと、円板状の第1フランジ部97と、円板状の第2フランジ部98と、を有している。第1フランジ部97は、中継部94pの一端に同心円状に一体的に構成されている。第2フランジ部98は、中継部94pの他端に同心円状に一体的に構成されている。第1フランジ部97と第2フランジ部98とは、互いに平行に対向させて配置されている。
更に、第1フランジ部97と第2フランジ部98とは、互いに同一の形状及び大きさを有している。この場合、当該スペーサ94の第1及び第2フランジ部97,98と、第1及び第2撓みカップリング74の第1及び第2フランジ部と86,88は、互いに同一の形状及び大きさを有している。
2つの撓みカップリング74は、スペーサ94の両側にそれぞれ1つずつ設けられている。スペーサ94(第1フランジ部97)と、第2モータ57(第1回転軸部65)との間に、一方の第1撓みカップリング74が配置されている。スペーサ94(第2フランジ部98)と、第2ロール13(第3駆動軸部13a)との間に、他方の第2撓みカップリング74が配置されている。
一方の第1撓みカップリング74は、上記した第1ハブフランジ83と、上記したスペーサ94(第1フランジ部97)との間に、上記した板バネユニット85とを備えて構成されている。この場合、第1ハブフランジ83の第1フランジ部86と、スペーサ94の第1フランジ部97の相互間に板バネユニット85を配置させる。複数のボルト91等によってフランジ部86,97を相互に固定する。かくして、一方の第1撓みカップリング74を構成することができる。
他方の第2撓みカップリング74は、上記した第2ハブフランジ84と、上記したスペーサ94(第2フランジ部98)との間に、上記した板バネユニット85とを備えて構成されている。この場合、第2ハブフランジ84の第2フランジ部88と、スペーサ94の第2フランジ部98の相互間に板バネユニット85を配置させる。複数のボルト91等によってフランジ部88,98を相互に固定する。かくして、他方の第2撓みカップリング74を構成することができる。
ここで、図15では一例として、中間軸部(スペーサ)94は、一体化された1つ(1本)の軸部材(即ち、中継部94p)で構成されている。しかしながら、かかる中間軸部(スペーサ)94の構成は、これに限定されることはない。例えば、複数の軸部材(中継部94p)を相互に連結させたもので、1つ(1本)の中間軸部(スペーサ)94を構成するようにしてもよい。
具体的には、複数の軸部材(中継部94p)を用意し、これら軸部材(中継部94p)の相互を第1撓みカップリング74で撓み可能に連結する。かくして、複数の軸部材(中継部94p)を相互に連結させた1つ(1本)の中間軸部(スペーサ)94を構成することができる。
かかる構成によれば、第1ロール12を、第2ロール13に近付けたり、遠ざけたりする際に生じた第2ロール13の回転軸の変化状態、例えば、第2回転中心軸13rの偏心や偏角などの「角度ずれ」は、一方の軸継手(第2モータ57寄りの軸継手74)を基点として、中間軸部(スペーサ)94ないし中継部94pが傾斜することで吸収されて除去される。これにより、第2モータ57の回転軸(回転中心)の姿勢は、常に、一定に維持される。
なお、図5〜図6には、上記した第2実施形態の他の構成に係るシート・フィルム製造装置1が示されている。第1及び第3動力伝達機構72,96は、上記した第2動力伝達機構95と同様の構成を有している。第1及び第3動力伝達機構72,96は、第2動力伝達機構95のスペーサ94(中継部94p)の長さを短くさせて構成されている。かかる構成によれば、より確実に、ギヤマーク(横縞)を発生させること無く、シート(フィルム)を製造(成形)することができる。
「第2実施形態の効果」
第1モータ56と第1ロール12(第1軸受機構15)との間隔が長くなると、捩じり剛性が低下するだけでなく、間隔が長くなった分だけ重量(質量)が増加する。そうすると、上記したように、第1ロール12の応答性ないし追従性が低下する虞がある。
しかしながら、本実施形態のように、第2モータ57と第2ロール13(第3軸受機構17)との間隔よりも、第1モータ56と第1ロール12(第1軸受機構15)との間隔を小さく設定する。そうすると、捩じり剛性を維持ないし向上させることができると共に、間隔が短くなった分だけ重量(質量)を軽減させることができる。
これにより、第1ロール12の応答性ないし追従性を向上或いは一定に維持させることができる。この結果、完成品としてのシート(フィルム)の品質を一定に維持することができる。なお、その他の効果は、上記した第1実施形態の効果と同一であるため、その説明は省略する。
「第3実施形態に係るシート・フィルム製造装置1(図16〜図17)」
本実施形態は、上記した第2実施形態(図4〜図6)の改良である。第1及び第3動力伝達機構72,96として、市販のリンク式カップリング99(シュミット(schmidt)カップリング)が適用されている。かかるカップリング99は、第1〜第3動力伝達機構72,95,96のいずれにも適用可能であるが、以下、第1及び第3動力伝達機構72,96に適用した場合について説明する。
図16〜図17に示すように、第1及び第3動力伝達機構72,96に適用したカップリング99は、相互に同一の構成を有している。カップリング99は、第1ディスク100と、第2ディスク101と、中間ディスク102と、リンク機構(第1〜第4リンク103〜106、第1〜第4ピン107〜110)と、を有している。カップリング99は、第1連結具111と第2連結具112との相互間に配置構成されている。
第1動力伝達機構72の両側の連結具111,112は、第1モータ56の第1回転軸部64、及び、第1ロール12の第1駆動軸部12aにそれぞれ1つずつ取り付けられている。即ち、第1ディスク100は、連結具111を介して、第1回転軸部64に連結されている。更に、第2ディスク101は、連結具112を介して、第1駆動軸部12aに連結されている。
第3動力伝達機構96の両側の連結具111,112は、第3モータ58の第3回転軸部66、及び、第3ロール14の第5駆動軸部14aにそれぞれ1つずつ取り付けられている。即ち、第1ディスク100は、連結具111を介して、第3回転軸部66に連結されている。更に、第2ディスク101は、連結具112を介して、第5駆動軸部14aに連結されている。
第1ディスク100と、第2ディスク101と、中間ディスク102とは、互いに同一の形状及び大きさを有している。第1ディスク100、第2ディスク101、中間ディスク102は、中空の円板形状を有している。第1ディスク100と、第2ディスク101と、中間ディスク102とは、互いに平行に対向させて配置されている。中間ディスク102は、第1ディスク100と、第2ディスク101との間に配置されている。
中間ディスク102の両側には、互いに平行に対向した第1及び第2中間面102a,102bが構成されている。第1ディスク100は、中間ディスク102の第1中間面102aに対向させて配置されている。第1ディスク100には、第1中間面102aに平行に対向する第1面100aを有している。
第1面100aと第1中間面102aとの間にリンク機構が構成されている。即ち、第1面100aには、2つの第1ピン107が設けられている。2つの第1ピン107は、第1中間面102aに向かって互いに平行に突出している。第1中間面102aには、2つの第2ピン108が設けられている。2つの第2ピン108は、第1面100aに向かって互いに平行に突出している。
第1ピン107と第2ピン108とは、第1及び第2リンク103,104を介して相互に連結されている。第1及び第2リンク103,104には、それぞれ、2つの連結孔113,114が構成されている。連結孔113,114には、ベアリング(図示しない)が収容されている。第1及び第2リンク103,104において、第1ピン107は、一方の連結孔113に回転可能に連結されている。第2ピン108は、他方の連結孔114に回転可能に連結されている。
一方、第2ディスク101は、中間ディスク102の第2中間面102bに対向させて配置されている。第2ディスク101には、第2中間面102bに平行に対向する第2面101aを有している。
第2面101aと第2中間面102bとの間にリンク機構が構成されている。即ち、第2中間面102bには、2つの第3ピン109が設けられている。2つの第3ピン109は、第2面101aに向かって互いに平行に突出している。第2面101aには、2つの第4ピン110が設けられている。2つの第4ピン110は、第2中間面102bに向かって互いに平行に突出している。
第3ピン109と第4ピン110とは、第3及び第4リンク105,106を介して相互に連結されている。第3及び第4リンク105,106には、それぞれ、2つの連結孔115,116が構成されている。連結孔115,116には、ベアリング(図示しない)が収容されている。第3及び第4リンク105,106において、第3ピン109は、一方の連結孔115に回転可能に連結されている。第4ピン110は、他方の連結孔116に回転可能に連結されている。
なお、上記したカップリング99を、第2動力伝達機構95に適用する場合、第1ディスク100を、連結具111を介して、第2回転軸部65に連結すると共に、第2ディスク101を、連結具112を介して、第3駆動軸部13aに連結する。これにより、上記した第1実施形態と同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
「第3実施形態の効果」
本実施形態によれば、第1及び第3モータ56,58の回転状態(モータ出力、回転運動)は、第1及び第3回転軸部64,66から連結具111を介して、第1ディスク100に伝達される。このとき、第1ディスク100の回転運動は、第1及び第2リンク103,104から中間ディスク102に伝達された後、第3及び第4リンク105,106から第2ディスク101に伝達される。このとき、第2ディスク101の回転運動は、連結具112から第1及び第5駆動軸部12a,14aを介して第1及び第3ロール12,14に伝達される。かくして、第1及び第3モータ56,58の回転状態(モータ出力、回転運動)と同じタイミングで、第1及び第3ロール12,14を回転させることができる。
更に、第1ロール12を、第2ロール13に近付けたり、遠ざけたりする際に生じた第2ロール13の変化状態は、上記したリンク機構によって吸収されて除去される。これにより、第1及び第3回転軸部64,66の姿勢を、常に、一定に維持することができる。なお、その他の構成は、第2実施形態と同一であるため、同一構成には同一符号を付して、その説明は省略する。更に、その他の効果は、上記した第1及び第2実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
「第4実施形態に係るシート・フィルム製造装置1(図18)」
本実施形態は、上記した第2実施形態(図4〜図6)の改良である。第1及び第3動力伝達機構72,96として、市販のボールジョイント117が適用されている。ボールジョイント117は、シャフト118の両側に、ゴム製ブーツ119で覆われたジョイント機構(図示しない)を備えて構成されている。ジョイント機構は、特に図示しないが、球面状の滑り面が形成されたソケットと、ソケット(滑り面)に沿って回転可能な金属球と、を備えている。そして、金属球に、第1及び第3モータ56,58の第1及び第3回転軸部64,66(図4参照)、及び、第1及び第3ロール12,14の第1駆動軸部12a及び第5駆動軸部14aが連結されている。
「第4実施形態の効果」
本実施形態によれば、金属球がソケット(滑り面)に沿って回転及び旋回することで、第1及び第3モータ56,58の回転状態(モータ出力、回転運動)と同じタイミングで、第1及び第3ロール12,14を回転させることができる。なお、その他の構成は、第2実施形態と同一であるため、同一構成には同一符号を付して、その説明は省略する。更に、本実施形態の効果は、上記した第1及び第2実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
なお、ここでは一例として、第1及び第3動力伝達機構72,96の軸継手としてボールジョイント117を適用した仕様について説明したが、これに限定されることは無く、かかるボールジョイント117を、上記した第2動力伝達機構95の軸継手として適用してもよい。例えば、上記した図2に係る実施形態では、第2動力伝達機構95の軸継手として、撓みカップリング74が適用されているが、これに代えて、ボールジョイント117を適用する。
「第5実施形態に係るシート・フィルム製造装置1(図23〜図27)」
図23〜図27には、上記した第1〜第4実施形態の改良に係るシート・フィルム製造装置1(シート・フィルム成形ロール装置)の具体的な構成が示されている。ここで、第1〜第4実施形態に係る第1及び第2ロール12,13は、鏡面仕上げとなった円筒形状の第1及び第2転写面12s,13sを有しているのに対して、本実施形態に係る第1及び第2ロール12,13において、円筒形状の第1及び第2転写面12s,13sには、予め設定されたパターンP1,P2(図26参照)が構成されている。
なお、パターンP1,P2としては、例えば、パターンレイアウトが軸方向に沿って規則的に繰り返される規則的仕様と、パターンレイアウトが軸方向に沿って不規則的に繰り返される不規則的仕様が想定される。更に、当該パターンレイアウトが、当該ロール表面の全体に亘って構成される全体仕様と、当該パターンレイアウトが、当該ロール表面の一部にのみ構成される局部仕様が想定される。加えて、当該パターンレイアウトが、1種類の凹凸形状(輪郭)で構成される単一仕様と、当該パターンレイアウトが、複数種類の凹凸形状(輪郭)で構成される多種仕様が想定される。
そして、上記した各仕様相互の組み合せから成る仕様が想定される。例えば、ロール表面の一部分に凹部(又は、凸部)がレイアウトされ、他の部分はフラットな表面形状(輪郭)となった仕様である。
本実施形態において、第1回転中心軸12rに沿った方向を軸方向12rと規定し、第2回転中心軸13rに沿った方向を軸方向13rと規定し、更に、第3回転中心軸14rに沿った方向を軸方向14rと規定する。
図面には一例として、第1ロール12の第1転写面12sには、周方向に連続する一連の円弧溝12gを軸方向12rに沿って連続的に複数配置させた第1パターンP1が構成されている。各円弧溝12gは、第1転写面12sを周方向に沿って円弧状に窪ませて構成されている。換言すると、第1転写面12sには、軸方向に直交する径方向に向けて先細り状に突出した複数の突起部12tが構成されている。
一方、第2ロール13の第2転写面13sには、周方向に連続する一連の矩形溝13gを軸方向13rに沿って断続的に複数配置させた第2パターンP2が構成されている。各矩形溝13gは、第2転写面13sを周方向に沿って矩形状に窪ませて構成されている。矩形溝13gの軸方向13rのピッチは、上記した突起部12tの軸方向12rのピッチに一致させて構成されている。
ここで、装置の初期設定に際し、第1ロール12と第2ロール13の軸方向12r,13rの位置を調整する。このとき、第1ロール12と第2ロール13の接地点G1では、突起部12tと矩形溝13gとが1つずつ互いに対向して配置される。この状態において、第1及び第2ロール12,13を回転させる。かくして、上記した吐出ユニット2から連続的に吐出された溶融樹脂7aには、接地点G1を通過する際に、第1パターンP1と第2パターンP2が両面転写される。
図26には一例として、接地点G1を通過した際の溶融樹脂7bの断面の一部が示されている。溶融樹脂7bの表面7s−1に第1パターンP1が転写され、裏面7s−2に第2パターンP2が転写されている。このとき、シート(フィルム)の両面において、双方のパターンP1,P2の相対的なズレは生じていない。
これに対して、装置稼動中に、ロール12,13相互が軸方向12r,13rに相対的に変位する場合がある。この場合、当該変位は、シート(フィルム)の両面のパターンP1,P2のズレとなって現れる。ここで、当該パターンP1,P2のズレ量の程度によっては、一定品質のシート(フィルム)を製造(成形)することができない。
そこで、本実施形態のシート・フィルム成形ロール装置は、2つのロール12,13(パターンP1,P2)相互の軸方向12r,13rの位置を調整可能に構成されている。軸方向12r,13rの位置調整タイミングとしては、例えば、装置初期設定時(即ち、パターンP1,P2の転写開始前)、及び、装置稼動中(即ち、パターンP1,P2の転写中)を想定することができる。
シート・フィルム成形ロール装置は、第1〜第4実施形態の構成に加えて、軸方向支持機構120と、軸方向位置調整機構121と、を有している。軸方向支持機構120は、第2ロール13が回転可能な状態において、当該第2ロール13を軸方向(第2回転中心軸13r方向)に支持可能に構成されている。軸方向位置調整機構121は、軸方向支持機構120を軸方向13rに移動させることで、第2ロール13を第1ロール12に沿って軸方向13rに移動させる。以下、具体的に説明する。
「軸方向支持機構120」
図23〜図25、図27に示すように、軸方向支持機構120は、第2ロール13の軸部(第3駆動軸部13a、第4駆動軸部13b)を支持可能に構成されている。図面では一例として、軸方向支持機構120によって、第3駆動軸部13aが軸方向13rにズレないように回転自在に支持されている。更に、軸方向支持機構120としては、例えば、スラスト軸受ユニット、アンギュラ軸受ユニットなどを想定することができる。図面では一例として、軸方向支持機構120として、スラスト軸受ユニット(図27参照)が適用されている。
スラスト軸受ユニット(軸方向支持機構)120は、環状段差部122と、軸受筐体123と、2つのスラスト軸受(第1スラスト軸受124、第2スラスト軸受125)と、留め具126と、を備えている。環状段差部122は、第3駆動軸部13aの一部を縮径させた状態において、環状に残留した部分を指している。かかる部分(即ち、環状段差部122)は、第3駆動軸部13aを軸方向13rに沿ってスラスト軸受ユニット120に挿入させた際に、例えば、後述する第2スラスト軸受125の第4軌道盤125bに接触可能に構成されている。
軸受筐体123は、後述する軸方向位置調整機構121(調整プレート127)によって、軸方向13rに移動可能に構成されている。軸受筐体123は、その中央部分に、中空円環状のストッパ123pを備えている。ストッパ123pは、第2ロール13の第3駆動軸部13aを挿通可能に構成されている。
軸受筐体123は、ストッパ123pの軸方向13rの一方側に、第1スラスト軸受124を配置可能に構成されている。軸受筐体123は、ストッパ123pの軸方向13rの他方側に、第2スラスト軸受125を配置可能に構成されている。第1及び第2スラスト軸受124,125がストッパ125pの両側に配置された状態において、第1及び第2スラスト軸受124,125は、互いに平行に対向して位置付けられる。
第1スラスト軸受124は、互いに対向させて配置される一対の軌道盤(第1軌道盤124a、第2軌道盤124b)と、軌道盤124a,124bの相互間に沿って転動自在に配置される複数の転動体124c(例えば、玉、ころ)と、を備えている。かかる構成において、軌道盤124a,124bの相互間に沿って転動体124cが転動することで、双方の軌道盤124a,124bを相対的に回転させることができる。
第2スラスト軸受125は、互いに対向させて配置される一対の軌道盤(第3軌道盤125a、第4軌道盤125b)と、軌道盤125a,125bの相互間に沿って転動自在に配置される複数の転動体125c(例えば、玉、ころ)と、を備えている。かかる構成において、軌道盤125a,125bの相互間に沿って転動体125cが転動することで、双方の軌道盤125a,125bを相対的に回転させることができる。
この場合、第1及び第2スラスト軸受124,125をストッパ123pの両側に配置させた状態において、第2軌道盤124bと第3軌道盤125aがストッパ123pに接触して位置付けられる。ここで、第3駆動軸部13aを、第2スラスト軸受125(軌道盤125a,125b)から第1スラスト軸受124(軌道盤124a,124b)を通して挿入する。第3駆動軸部13aの環状段差部122を、第2スラスト軸受125の第4軌道盤125bに接触させる。
この状態において、第1スラスト軸受124(軌道盤124a,124b)に向けて留め具126(例えば、ナット)を装着させる。例えば、第3駆動軸部13aに構成されたネジ部(図示しない)に沿って、留め具(ナット)126を締め込んで、第1スラスト軸受124の第1軌道盤124aに接触させる。
このとき、ストッパ123pの両側の第1及び第2スラスト軸受124,125は、環状段差部122と留め具(ナット)126との間に挟み込まれた状態となる。同時に、第2軌道盤124bと第3軌道盤125aによってストッパ123pが挟持される。かくして、第2ロール13が回転可能な状態を維持しつつ、当該第2ロール13を軸方向13rに支持可能な軸方向支持機構120が構築される。
「軸方向位置調整機構121」
図23〜図25に示すように、軸方向位置調整機構121は、調整プレート127と、リニアガイド128と、油圧式アクチュエータ129と、プリロード機構130と、を有している。調整プレート127は、第2駆動機構54(第2回転軸部65、第2モータ57、第2動力伝達機構95)、及び、軸方向支持機構120(軸受筐体123)を一体的に搭載し、軸方向13rに移動可能に構成されている。
リニアガイド128は、ベース30と調整プレート127との間に構成されている。リニアガイド128は、ベース30に配置されたガイドレール128aと、調整プレート127に配置されたスライダ128bと、を備えている。ガイドレール128aは、上記した軸方向13rに沿って設けられている。スライダ128bは、ガイドレール128aに沿って移動可能に構成されている。かくして、調整プレート127は、後述する油圧式アクチュエータ129によって、軸方向13rに沿って、前進S1及び後退S2させることが可能となる。
油圧式アクチュエータ129は、オペレータが操作部131に入力することで、調整プレート127に対して押圧力及び牽引力を作用可能に構成されている。図面では一例として、アクチュエータ129は、シリンダ132と、ピストン133と、ピストンロッド134と、ピストン133の位置を計測可能な計測器135と、サーボモータ136と、双方向ポンプ137と、を有している。
シリンダ132には、ピストン133が収容されている。ピストン133は、シリンダ132に沿って往復移動可能に構成されている。シリンダ132には、ピストン133の両側に、前進チャンバ132aと後退チャンバ132bが構成されている。ピストンロッド134は、後退チャンバ132bからシリンダ132を貫通して構成されている。ピストンロッド134の基端は、ピストン133に接続されている。ピストンロッド134の先端は、調整プレート127に接続されている。
ここで、オペレータが操作部131に入力する。操作部131は、計測器135からの計測データ(例えば、ピストン133の位置情報)に基づいて、サーボモータ136を制御する。サーボモータ136は、双方向ポンプ137を駆動する。このとき、前進チャンバ132a及び後退チャンバ132bに作用させる圧力が選択的に制御される。
例えば、前進チャンバ132aを加圧する場合、双方向ポンプ137から前進チャンバ132aに油が供給される。前進チャンバ132a内の油圧が上昇する。ピストン133が押圧される。ピストンロッド134が前進する。調整プレート127に押圧力が作用する。これにより、調整プレート127を矢印S1方向に前進させることができる。このとき、調整プレート127と共に、軸方向支持機構120(軸受筐体123)が、矢印S1方向に前進する。第3駆動軸部13aも同方向S1に移動する。かくして、第2ロール13を、軸方向13rに沿って移動(前進)させることができる。
これに対して、後退チャンバ132bを加圧する場合、双方向ポンプ137から後退チャンバ132bに油が供給される。後退チャンバ132b内の油圧が上昇する。ピストン133が吸引される。ピストンロッド134が後退する。調整プレート127に牽引力が作用する。これにより、調整プレート127を後退S2させることができる。このとき、調整プレート127と共に、軸方向支持機構120(軸受筐体123)が、矢印S2方向に後退する。第3駆動軸部13aも同方向S2に移動する。かくして、第2ロール13を、軸方向13rに沿って移動(後退)させることができる。
更に、軸方向位置調整機構121には、油圧式アクチュエータ129に与圧を作用させるプリロード機構130が設けられている。プリロード機構130は、ベース30と調整プレート127との間に構成されている。プリロード機構130としては、例えば、スプリング、エアシリンダなどを想定することができる。図面では一例として、プリロード機構130には、スプリングが適用されている。スプリング(プリロード機構)130は、その一端が取付部138を介して調整プレート127に取り付けられ、その他端が固定部139を介してベース30に固定されている。
この場合、調整プレート127は、スプリング(プリロード機構)130からの押圧力が常時作用した状態に維持されている。例えば、調整プレート127は、常時、矢印S2方向に与圧されている。かかる圧力は、調整プレート127からピストンロッド134を経由してピストン133に作用する。これにより、アクチュエータ129の動作、即ち、ピストンロッド134(ピストン133)の往復動作を、レスポンス良く行うことができる。かくして、調整プレート127の移動、即ち、第2ロール13の移動(前進、後退)の高精度化を図ることができる。
「第5実施形態の作用・効果」
本実施形態によれば、例えば、装置の初期設定時(パターンP1,P2の転写開始前)、及び、装置稼動中(パターンP1,P2の転写中)において、シート(フィルム)7c(図23参照)の断面を目視観察する。両面のパターン相互にズレを確認した場合、モータ56,57,58(即ち、ロール12,13,14)の回転を停止させること無く、オペレータが操作部131に入力する。操作部131は、計測器135からの計測データ(ピストン133の位置情報)に基づいて、サーボモータ136を制御する。双方向ポンプ137から前進チャンバ132a又は後退チャンバ132bに油が供給される。
このとき、ピストン133と共にピストンロッド134が前進又は後退する。調整プレート127が、軸方向13rに沿って前進又は後退する。調整プレート127と共に、軸方向支持機構120(軸受筐体123)が、前進又は後退する。第3駆動軸部13aも同方向に移動する。
これにより、第2ロール13を、軸方向13r(第1ロール12)に沿って移動(前進又は後退)させることができる。この結果、第1ロール12及び第2ロール13の双方のパターンP1,P2の軸方向12r,13rの位置を調整することができる。よって、パターンP1,P2相互のズレを無くすることができる。かくして、両面にパターンP1,P2がズレ無く転写された一定品質のシート(フィルム)を製造(成形)することができる。
本実施形態によれば、油圧式アクチュエータ129に与圧を作用させるプリロード機構130が設けられている。プリロード機構130の押圧力は、常時、ピストンロッド134からピストン133に作用している。これにより、ピストンロッド134(ピストン133)の往復動作をレスポンス良く行うことができる。この結果、第2ロール13を高精度に移動(前進、後退)させることができる。かくして、パターンP1,P2相互の軸方向12r,13rの位置調整を高精細に行うことができる。なお、その他の作用・効果は、上記した第1〜第4実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
「第5実施形態の変形例(1)」
上記した第5実施形態では、第1及び第2ロール12,13にパターンP1,P2を構成した仕様を想定したが、これに代えて、第2ロール12及び第3ロール14にパターンを構成した仕様も、本発明の技術的範囲に含まれる。この場合、第2ロール13の第2転写面13s、及び、第3ロール14の送り面14sには、予め設定されたパターンが構成されている。第1ロール12の第1転写面12sは、鏡面仕上げとなっている。
本変形例によれば、例えば、吐出ユニット2(Tダイ9)から第1ロール12と第2ロール13との間に溶融樹脂7aを供給する。第1ロール12と第2ロール13の間(接地点G1(図1参照))を通過した溶融樹脂7bは、第2ロール13に沿って搬送された後、第2ロール13と第3ロール14を通過する。このとき、両面にパターンが転写されたシート(フィルム)7cが成形される。
なお、「溶融樹脂7bが、第2ロール13と第3ロール14を通過する」とは、同時パターン転写と、個別パターン転写の双方を含めた概念である。同時パターン転写は、上記した第1〜第5実施形態に適用され、向かい合って回転可能に構成された第2ロール13と第3ロール14との間を溶融樹脂7bが通過する際に、当該溶融樹脂7bの両面にパターンが同時に転写される。
個別パターン転写は、向かい合って回転可能に構成された第2ロール13と押圧ロール(図示しない)と、向かい合って回転可能に構成された第3ロール14と押圧ロール(図示しない)を備えて構成される。かかる構成によれば、第2ロール13と押圧ロールとの間を溶融樹脂7bが通過する際に、当該溶融樹脂7bの表面にパターンが転写される。続いて、第3ロール14と押圧ロールとの間を溶融樹脂7bが通過する際に、当該溶融樹脂7bの裏面にパターンが転写される。
ここで、シート(フィルム)7c(図23参照)の断面を目視観察した際に、両面のパターン相互にズレを確認した場合、オペレータが操作部131に入力する。このとき、アクチュエータ129によって、第2ロール13を、軸方向13r(第3ロール14)に沿って移動(前進又は後退)させることができる。この結果、第2ロール13及び第3ロール14の双方のパターンの軸方向13r,14rの位置を調整することができる。なお、その他の構成・作用・効果は、上記した第5実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
「第5実施形態の変形例(2)」
上記した第5実施形態及び変形例(1)では、シート(フィルム)7cの断面を目視観察することで、両面のパターン相互のズレを確認する仕様を想定したが、これに代えて、シート(フィルム)7cの両面のパターンを光学的に検出することで、両面のパターン相互のズレを確認する仕様も、本発明の技術的範囲に含まれる。
この場合、両面のパターンの光学的検出結果に基づいて、操作部131がアクチュエータ129を自動制御する。これにより、第2ロール13を、軸方向13rに沿って移動(前進又は後退)させることができる。かくして、第2ロール13及び第3ロール14(第1ロール12)の双方のパターンの軸方向13r,14r(12r)の位置を調整することができる。なお、その他の構成・作用・効果は、上記した第5実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
「第5実施形態の変形例(3)」
上記した第5実施形態及び変形例(1)(2)では、軸方向位置調整機構121に油圧式アクチュエータ129を適用した仕様を想定したが、これに代えて、他の方式のアクチュエータを適用した仕様も、本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、ピエゾ素子を伸縮させることで、調整プレート127を前進又は後退させる装置を適用してもよい。
更に、他の方式のアクチュエータとしては、例えば、モータによってネジを回転させることで、当該ネジに連結された調整プレートを前進又は後退させる装置(特開2004−142182号公報参照)や、モータによってネジを回転させることで、当該ネジに連結されたテーパーブロックを介して調整プレートを前進又は後退させる装置(特開平10−34748号公報、図7参照)などを適用することができる。
1…シート・フィルム製造装置、12…第1ロール、13…第2ロール、
56…第1モータ、57…第2モータ、74…軸継手(撓みカップリング)、
94…中間軸部(スペーサ)、95…第2動力伝達機構、120…軸方向支持機構、
121…軸方向位置調整機構、P1,P2…パターン。

Claims (9)

  1. 向かい合って回転可能に構成され、かつ、予め設定されたパターンが構成された第1ロール及び第2ロールを有し、前記第1ロールと前記第2ロールとの間に溶融樹脂を供給することで、両面に前記パターンが転写されたシート又はフィルムを成形する両面転写式シート・フィルム成形ロール装置であって、
    前記第1ロールを回転させるための第1モータと、
    複数の永久磁石が配置された回転部を有し、前記第2ロールを回転させるための第2モータと、
    前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりすることが可能な押し引きユニットと、
    前記第2モータと前記第2ロールとを連結する動力伝達機構と、を有し、
    前記動力伝達機構は、中間軸部と、2つの軸継手と、を備え、
    一方の前記軸継手は、前記第2モータと前記中間軸部とを連結し、
    他方の前記軸継手は、前記第2ロールと前記中間軸部とを連結し、
    前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりする際に生じた前記第2ロールの回転軸の変化状態は、一方の前記軸継手を基点として、前記中間軸部が傾斜することで吸収されて除去され、これにより、前記第2モータの回転軸の姿勢は、常に、一定に維持されると共に、
    前記両面転写式シート・フィルム成形ロール装置は、
    前記第2ロールが回転可能な状態において、前記第2ロールを軸方向に支持する軸方向支持機構と、
    前記軸方向支持機構を軸方向に移動させる軸方向位置調整機構と、を更に有し、
    前記軸方向支持機構の移動に伴って、前記第2ロールが前記第1ロールに沿って軸方向に移動し、これにより、前記第1ロール及び前記第2ロールの双方の前記パターンの軸方向の位置が調整される両面転写式シート・フィルム成形ロール装置。
  2. 向かい合って回転可能に構成された第1ロール及び第2ロール、並びに、前記第2ロールに同期させて回転可能な第3ロールを有し、前記第2ロール及び前記第3ロールには、予め設定されたパターンが構成され、かつ、前記第1ロールと前記第2ロールとの間に供給した溶融樹脂が、前記第2ロールと前記第3ロールを通過することで、両面に前記パターンが転写されたシート又はフィルムを成形する両面転写式シート・フィルム成形ロール装置であって、
    前記第1ロールを回転させるための第1モータと、
    複数の永久磁石が配置された回転部を有し、前記第2ロールを回転させるための第2モータと、
    前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりすることが可能な押し引きユニットと、
    前記第2モータと前記第2ロールとを連結する動力伝達機構と、を有し、
    前記動力伝達機構は、中間軸部と、2つの軸継手と、を備え、
    一方の前記軸継手は、前記第2モータと前記中間軸部とを連結し、
    他方の前記軸継手は、前記第2ロールと前記中間軸部とを連結し、
    前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりする際に生じた前記第2ロールの回転軸の変化状態は、一方の前記軸継手を基点として、前記中間軸部が傾斜することで吸収されて除去され、これにより、前記第2モータの回転軸の姿勢は、常に、一定に維持されると共に、
    前記両面転写式シート・フィルム成形ロール装置は、
    前記第2ロールが回転可能な状態において、前記第2ロールを軸方向に支持する軸方向支持機構と、
    前記軸方向支持機構を軸方向に移動させる軸方向位置調整機構と、を更に有し、
    前記軸方向支持機構の移動に伴って、前記第2ロールが前記第3ロールに沿って軸方向に移動し、これにより、前記第2ロール及び前記第3ロールの双方の前記パターンの軸方向の位置が調整される両面転写式シート・フィルム成形ロール装置。
  3. 前記軸方向位置調整機構は、前記軸方向支持機構に加えて、前記第2モータ及び前記動力伝達機構を一体的に軸方向に移動させるための調整プレートを有している請求項1又は2に記載の両面転写式シート・フィルム成形ロール装置。
  4. 前記軸方向位置調整機構は、油圧によって前記調整プレートを前進及び後退させる油圧式アクチュエータを有している請求項3に記載の両面転写式シート・フィルム成形ロール装置。
  5. 前記軸方向位置調整機構は、前記油圧式アクチュエータに与圧を作用させるプリロード機構を有している請求項4に記載の両面転写式シート・フィルム成形ロール装置。
  6. 前記中間軸部は、一体化された1つの軸部材で、又は、複数の軸部材を相互に連結させたもので、構成されている請求項1又は2に記載のシート・フィルム成形ロール装置。
  7. 前記軸継手は、撓みカップリング、又は、ボールジョイントである請求項1又は2に記載のシート・フィルム成形ロール装置。
  8. 向かい合って回転可能に構成され、かつ、予め設定されたパターンが構成された第1ロール及び第2ロールを有し、前記第1ロールと前記第2ロールとの間に溶融樹脂を供給することで、両面に前記パターンが転写されたシート又はフィルムを成形する両面転写式シート・フィルム成形ロール装置を用いた両面転写式シート・フィルム成形方法であって、
    第1モータによって、前記第1ロールを回転させることと、
    中間軸部と、2つの軸継手と、を備える動力伝達機構によって、複数の永久磁石が配置された回転部を有する第2モータの回転状態を、前記第2ロールに伝達させることと、
    押し引きユニットによって、前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりすることと、
    前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりする際に生じた前記第2ロールの回転軸の変化状態は、前記第2モータと前記中間軸部とを連結する一方の前記軸継手を基点として、前記中間軸部が傾斜することで吸収されて除去され、これにより、前記第2モータの回転軸の姿勢は、常に、一定に維持されることと、を有し、更に、
    前記第2ロールが回転可能な状態において、前記第2ロールを軸方向に支持する軸方向支持機構を、軸方向位置調整機構によって軸方向に移動させることで、前記軸方向支持機構の移動に伴って、前記第2ロールが前記第1ロールに沿って軸方向に移動し、これにより、前記第1ロール及び前記第2ロールの双方の前記パターンの軸方向の位置が調整されることと、を有している両面転写式シート・フィルム成形方法。
  9. 向かい合って回転可能に構成された第1ロール及び第2ロール、並びに、前記第2ロールに同期させて回転可能な第3ロールを有し、前記第2ロール及び前記第3ロールには、予め設定されたパターンが構成され、かつ、前記第1ロールと前記第2ロールとの間に供給した溶融樹脂が、前記第2ロールと前記第3ロールを通過することで、両面に前記パターンが転写されたシート又はフィルムを成形する両面転写式シート・フィルム成形方法であって、
    第1モータによって、前記第1ロールを回転させることと、
    中間軸部と、2つの軸継手と、を備える動力伝達機構によって、複数の永久磁石が配置された回転部を有する第2モータの回転状態を、前記第2ロールに伝達させることと、
    押し引きユニットによって、前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりすることと、
    前記第1ロールを、前記第2ロールに近付けたり、遠ざけたりする際に生じた前記第2ロールの回転軸の変化状態は、前記第2モータと前記中間軸部とを連結する一方の前記軸継手を基点として、前記中間軸部が傾斜することで吸収されて除去され、これにより、前記第2モータの回転軸の姿勢は、常に、一定に維持されることと、を有し、更に、
    前記第2ロールが回転可能な状態において、前記第2ロールを軸方向に支持する軸方向支持機構を、軸方向位置調整機構によって軸方向に移動させることで、前記軸方向支持機構の移動に伴って、前記第2ロールが前記第3ロールに沿って軸方向に移動し、これにより、前記第2ロール及び前記第3ロールの双方の前記パターンの軸方向の位置が調整されることと、を有している両面転写式シート・フィルム成形方法。
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