JP2680085B2 - Fine adjustment device for gap between measuring rolls of coating machine - Google Patents

Fine adjustment device for gap between measuring rolls of coating machine

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、被塗布材への塗布剤の塗布量を均一にする
ため、塗工機の計量ロール間の微小間隙を調整する装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) In order to make the coating amount of a coating material on a coating material uniform, the present invention provides a small gap between the measuring rolls of a coating machine. It relates to a device for adjusting.

(従来の技術) 塗工機の計量ロール間の隙間を管理することは、塗工
機では不可欠な要素となっていて、その隙間管理の精度
がそのまま塗布量の精度に影響する。従来の塗工機の計
量ロール間の隙間制御には、純機械的な方式である直動
式計量ロール間微小間隙調整装置とくさび式計量ロール
間微小間隙調整装置が用いられている。すなわち、直動
式計量ロール間微小間隙調整装置では、メータリングロ
ールを据え付けたスライダーをエアシリンダの推力によ
り前後動させる。ついで別途設けた回転軸を高精密減速
機により回転させてボールネジ軸を回転させ、これによ
りこのボールネジ軸と螺合したボールスプライン軸を前
後動させて計量ロール間の隙間の微調整を行っている。
また、くさび式計量ロール間微小間隙調整装置では、メ
ータリングロールを据え付けたスライダーをエアシリン
ダの推力により前後動させるとともに、メータリングロ
ールの支持ブラケットとコーティングロールの支持ブラ
ケット側面との間に固定くさびと移動くさびとを挟在さ
せ移動くさびをボールネジ等により上下に微動させて計
量ロール間の隙間の微調整を行っている。
(Prior Art) Managing the gap between the measuring rolls of the coating machine is an essential element in the coating machine, and the precision of the gap management directly affects the accuracy of the coating amount. For controlling the gap between the measuring rolls of a conventional coating machine, a direct mechanical type fine gap adjusting device between the measuring rolls and a wedge type fine gap adjusting device between the measuring rolls which are pure mechanical systems are used. That is, in the direct-acting type minute gap adjusting device between measuring rolls, the slider on which the metering roll is installed is moved back and forth by the thrust of the air cylinder. Then, a separately provided rotating shaft is rotated by a high precision reducer to rotate the ball screw shaft, and this causes the ball spline shaft screwed with this ball screw shaft to move back and forth to finely adjust the gap between the measuring rolls. .
In addition, in the wedge type micro gap adjusting device between metering rolls, the slider on which the metering roll is installed is moved back and forth by the thrust of the air cylinder, and the wedge fixed between the support bracket of the metering roll and the side of the support bracket of the coating roll. And the moving wedge are sandwiched and the moving wedge is finely moved up and down by a ball screw or the like to finely adjust the gap between the measuring rolls.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の直動式あるいはくさ
び式計量ロール間微小間隙調整装置では、純機械的な調
整装置であるとともに、その駆動系が高精密減速機とボ
ールネジの組合せにより構成されている。そのため、こ
れらの構成要素をいかに高精度に製作しても外力による
それらの弾性変形は避けられず、微調整精度として、現
在の技術では1μ程度が限界であった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional direct-acting type or wedge type microscopic gap adjusting device between measuring rolls, it is a pure mechanical adjusting device and its drive system is a high-precision reducer. It is composed of a combination of ball screws. Therefore, no matter how highly accurately these components are manufactured, their elastic deformation due to external force is unavoidable, and the fine adjustment precision of the current technology is limited to about 1 μm.

また、この精度を保つためにはボールネジの寸法が大
きくなり、その結果、装置全体が大型化し、コストアッ
プとなるばかりでなく、装置の操作性が悪くなるという
問題点があった。
Further, in order to maintain this accuracy, the size of the ball screw becomes large, and as a result, not only the entire apparatus becomes large and the cost increases, but also the operability of the apparatus deteriorates.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、計量ロー
ル間の微調整機構に発熱体または圧電素子を用いて、そ
の微小変形を利用して、サブミクロン程度の微調整を行
う計量ロール間微小間隙調整装置を提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above points, and uses a heating element or a piezoelectric element as a fine adjustment mechanism between the measurement rolls, and uses the microdeformation thereof to perform sub-micron fine adjustment between the measurement rolls. An object is to provide a minute gap adjusting device.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、ボールスプライン軸の前後動によりメータ
リングロールを載置したスライダーを前後動させて計量
ロール間の隙間を調整する粗調整機構を備えた塗工機の
計量ロール間隙間微小調整装置において、発熱体または
圧電素子よりなる微調整機構を設け、この発熱体または
圧電素子の変位によりスライダーの前後動を微調整する
ようにしたことを特徴とする。
(Means for Solving the Problem) The present invention is a coating machine provided with a coarse adjustment mechanism that adjusts a gap between measuring rolls by moving a slider on which a metering roll is mounted back and forth by a back and forth motion of a ball spline shaft. In the device for finely adjusting the gap between the measuring rolls, a fine adjustment mechanism including a heating element or a piezoelectric element is provided, and the back-and-forth movement of the slider is finely adjusted by the displacement of the heating element or the piezoelectric element.

(作 用) 上記のように構成された本発明の塗工機の計量ロール
間隙間微小調整装置においては、まず、スライダーをボ
ールスプライン軸の前後動により前後動させて計量ロー
ル間の隙間の粗調整を行い、ついで、発熱体または圧電
素子に圧電を付加して微小変位させ、その変位によりス
ライダーの前後動を微調整して最終目標値との微小な偏
差をなくして高精度の位置決めを行う。
(Operation) In the apparatus for finely adjusting the gap between the measuring rolls of the coating machine of the present invention configured as described above, first, the slider is moved back and forth by the forward and backward movement of the ball spline shaft to roughen the gap between the measuring rolls. After making adjustments, a piezoelectric element is added to the heating element or the piezoelectric element to make a minute displacement, and the back-and-forth movement of the slider is finely adjusted by that displacement to eliminate a minute deviation from the final target value and perform highly accurate positioning. .

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1図から第2図について説
明する。第1図に示すように、本発明の実施例の計量ロ
ール間微小間隙調整装置は、機台1上に矢印の方向に摺
動可能にロール軸受(図示せず)を介して据え付けられ
たスライダー2とこのスライダー2上にブラケット3に
O1を中心として回転可能に軸支されたメータリングロー
ル4ならびに固定台13上にO2を中心として回転可能に軸
支されたコーティングロール5とからなる。とくに、メ
ータリングロール4とコーティングロール5との微小間
隙Δyの粗調整機構は、スライダー2に内蔵された回転
軸6とこれに直結されたボールネジ軸6a、さらにこのボ
ールネジ軸6aとボールを介して螺合するボールネジ11と
からなっている。なお、この回転軸6には高精度減速機
付サーボモータ(図示せず)が直結されている。また、
ボールネジ11と一体のナット12にボルト締めされたボー
ルスプライン軸8は、その先端のスプライン部分がスラ
イダー2にキー止めされたボールスプライン9のスプラ
インと噛合している。これにより回り止めをされたボー
ルスプライン軸8はボールネジ11の回転量に比例して前
進および後退するようになっている。また、ボールネジ
軸6aの基端部はスラスト軸受7により軸支されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a fine gap adjusting device between measuring rolls of an embodiment of the present invention is a slider installed on a machine base 1 slidably in a direction of an arrow via a roll bearing (not shown). 2 and bracket 3 on this slider 2
The metering roll 4 is rotatably supported about O 1 and the coating roll 5 is rotatably supported on the fixed base 13 about O 2 . In particular, the coarse adjustment mechanism for the minute gap Δy between the metering roll 4 and the coating roll 5 includes a rotary shaft 6 built in the slider 2, a ball screw shaft 6a directly connected to the rotary shaft 6, and a ball screw shaft 6a and a ball. It consists of a ball screw 11 and a screw. A servomotor (not shown) with a high-accuracy reducer is directly connected to the rotary shaft 6. Also,
The ball spline shaft 8 bolted to a nut 12 integrated with the ball screw 11 has a spline portion at the tip thereof meshing with a spline of a ball spline 9 keyed to the slider 2. As a result, the ball spline shaft 8 which is prevented from rotating is moved forward and backward in proportion to the amount of rotation of the ball screw 11. The base end of the ball screw shaft 6a is pivotally supported by the thrust bearing 7.

とくに、本発明の実施例では、第1図に示すように、
ボールスプライン軸8の先端部分に軸方向に、長孔10c
を穿設し、その中に発熱体または圧電素子10を圧入し、
電線10aを連結して電圧を付加するようにした微調整機
構を構成する。この際、圧電素子としては、10μ単位で
正確に伸縮する積層圧電体(例えば、日本特殊陶業製の
商品名、NTKピエゾスタック)を用いる。この素子の厚
さは0.1〜1mmのPZTの円盤を70〜100枚積み重ね動物の筋
繊維のように円筒状にしたもので、これに約400Vの電圧
をかけ、伸縮動作させる。素子全体の伸縮巾は1mm以下
であるが、電圧を適当に調整することにより、素子の動
きを10万分の1mmの精度(サブミクロン)で調整するこ
とができるほか、伸縮に伴って素子の断面積1cm2当り約
70kgの力を引き出すことが可能となる。
Particularly, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG.
The ball spline shaft 8 has a long hole 10c axially formed at the tip thereof.
Perforate, press the heating element or piezoelectric element 10 into it,
A fine adjustment mechanism is constructed by connecting the electric wires 10a to apply a voltage. At this time, as the piezoelectric element, a laminated piezoelectric material (for example, NTK piezo stack manufactured by Nippon Special Ceramics Co., Ltd.) that expands and contracts accurately in units of 10 μm is used. The thickness of this device is 0.1 to 1 mm PZT discs stacked 70 to 100 and made into a cylindrical shape like animal muscle fibers, and a voltage of about 400 V is applied to this to expand and contract. The expansion and contraction width of the entire element is 1 mm or less, but by appropriately adjusting the voltage, the movement of the element can be adjusted with a precision of 1 / 100,000 mm (submicron), and the element breaks along with expansion and contraction. About 1 cm 2 per area
It is possible to pull out 70 kg of power.

このようにして構成された隙間調整機構では、高精度
減速機付サーボモータを隙間Δyの測定装置からの指令
値分だけパルス回転させると、回転軸6がボールネジ軸
6aを回転させ、これと螺合するボールスプライン軸8を
所定量前進・後退させることになる。ボールスプライン
軸8の先端部が高精度に仕上げた突き当て面Sに当ると
計量ロール間の隙間Δyが確保される。ついで、本発明
の実施例では、さらにサブミクロン程度の隙間精度を確
保するために、ボールスプライン軸8の先端部に埋設し
た発熱体または圧電素子10に電圧をかけ、この電圧を調
整することにより、約70kg/cm2の力で発熱体または圧電
素子10が変位し、ボールスプライン軸8が微小量前後動
され、サブミクロン単位で隙間の微調整を行うことがで
きる。
In the gap adjusting mechanism configured as described above, when the servomotor with the high-accuracy reducer is pulse-rotated by the command value of the gap Δy from the measuring device, the rotary shaft 6 becomes the ball screw shaft.
6a is rotated, and the ball spline shaft 8 screwed with this is moved forward and backward by a predetermined amount. When the tip of the ball spline shaft 8 hits the abutting surface S finished with high accuracy, a gap Δy between the measuring rolls is secured. Next, in the embodiment of the present invention, in order to further secure the gap accuracy of about submicron, a voltage is applied to the heating element or the piezoelectric element 10 embedded in the tip portion of the ball spline shaft 8, and the voltage is adjusted by adjusting the voltage. The heating element or the piezoelectric element 10 is displaced by a force of about 70 kg / cm 2 , and the ball spline shaft 8 is moved back and forth by a minute amount, so that the clearance can be finely adjusted in submicron units.

本発明の発熱体または圧電素子からなる微調整機構を
従来の計量ロール間微小間隙調整装置には次のようにし
て適用する。
The fine adjustment mechanism including the heating element or the piezoelectric element of the present invention is applied to the conventional device for adjusting the minute gap between the measuring rolls as follows.

まず、直動式計量ロール間微小間隙調整装置に適用す
る場合には、第2図に示すように、機台1a上にロール軸
受等を介してスライダー2aを矢印の方向に摺動自在に据
え付け、このスライダー2a上にブラケット3aに中心O1
軸支されたメータリングロール4aを取付ける。一方、機
台1aに固設された固定台13aにはブラケット3a′を取付
けるとともに、このブラケット3a′に中心O2に軸支され
たコーティングロール5aを取付ける。さらに、スライダ
ー2a内に内設したボールスプライン軸8aの先端部には発
熱体または圧電素子10aを内設する。このようにして構
成された微小間隙調整装置においては、まず、計量のロ
ール間の隙間Δy′を調整するためには、ロール隙間粗
調整機構部であるスライダー2aをエアシリンダー(図示
せず)の推力により、矢印Fの方向に前進させ、つい
で、別途設けた回転軸を隙間測定器からの信号により作
動する高精密減速機により回転させることによりボール
スプライン軸8aを回転させ、固定台13aの側面に高精度
に仕上げた突き当て面Sにボールスプライン軸8aの先端
部に突き当てる。ついで、ボールスプライン軸8aに内設
した発熱体または圧電素子等の内部発熱体10aに電圧を
付加して変位により膨張させ、スライダー2aを微小量だ
け移動させて最終目標値との偏差を微調整して高精度の
位置決めを行うことができる。なお、内部発熱体の取付
け位置は、ボールプライン軸等の粗調整機構部に限定さ
れず、これに相対する固定台等の固定部に設けてもよ
い。
First, in the case of applying to a direct-acting type minute gap adjusting device between measuring rolls, as shown in FIG. 2, a slider 2a is slidably mounted in a direction of an arrow on a machine base 1a via a roll bearing or the like. A metering roll 4a pivotally supported by the center O 1 is attached to the bracket 3a on the slider 2a. On the other hand, a bracket 3a 'is attached to a fixed base 13a fixed to the machine base 1a, and a coating roll 5a pivotally supported by the center O 2 is attached to the bracket 3a'. Further, a heating element or a piezoelectric element 10a is internally provided at the tip of the ball spline shaft 8a provided in the slider 2a. In the minute gap adjusting device configured as described above, first, in order to adjust the gap Δy ′ between the measuring rolls, the slider 2a which is the roll gap rough adjusting mechanism is attached to the air cylinder (not shown). The ball spline shaft 8a is rotated by advancing in the direction of arrow F by thrust, and then the separately provided rotation shaft is rotated by a high-precision reducer operated by a signal from the gap measuring device, and the side surface of the fixed base 13a is rotated. The tip surface of the ball spline shaft 8a is abutted against the abutting surface S that has been finished with high precision. Then, a voltage is applied to the heating element or the internal heating element 10a such as a piezoelectric element provided on the ball spline shaft 8a to expand it by displacement, and the slider 2a is moved by a minute amount to finely adjust the deviation from the final target value. Therefore, highly accurate positioning can be performed. The mounting position of the internal heating element is not limited to the coarse adjustment mechanism portion such as the ball spline shaft, but may be provided at a fixed portion such as a fixed base that faces the coarse adjustment mechanism portion.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ボールスプライン軸の前後動により
スライダーを前後動させ、ついで発熱体または圧電素子
に電圧を付加して熱変位させ、スライダーの前後動を微
調整できるので、従来の隙間調整装置に比較してその精
度を飛躍的(サブミクロン単位)に向上できる。さら
に、発熱体または圧電素子として変位量が大であり、分
解能が高く、かつ変位の応答速度が速く、さらに発生力
が大きいものを用いているので、極めて容易にロール間
隙間の微調整ができる。そのため、機械的に高精度な位
置決め装置が不要となり、結果として、安価、かつコン
パクトな隙間調整装置を得ることができる。
According to the present invention, the slider is moved back and forth by the back and forth movement of the ball spline shaft, and then a voltage is applied to the heating element or the piezoelectric element to thermally displace the slider, so that the back and forth movement of the slider can be finely adjusted. The accuracy can be dramatically improved (submicron unit) compared to. Further, since a heating element or a piezoelectric element having a large displacement amount, a high resolution, a high displacement response speed, and a large generative force is used, fine adjustment of the roll gap can be performed very easily. . Therefore, a mechanically highly accurate positioning device becomes unnecessary, and as a result, an inexpensive and compact gap adjusting device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面は本発明の実施例を示し、第1図は本発明の実施例
の計量ロール間微小隙間調整装置の一部断面詳細図、第
2図は従来の直動式計量ロール間微小間隙調整装置に本
発明の微調整機構を用いた構成図である。 1……機台、2……スライダー、3……ブラケット、4
……メータリングロール、5……コーティングロール、
6……回転軸、6a……ボールネジ軸、7……スラスト軸
受、8……ボールスプライン軸、9……ボールスプライ
ン、10……発熱体、10a……電線、11……ボールネジ、1
2……ナット、13……固定台。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a partial cross-sectional detailed view of a minute gap adjusting device between measuring rolls according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conventional direct-acting type minute gap adjusting device between measuring rolls. It is a block diagram using the fine adjustment mechanism of the present invention. 1 ... Machine stand, 2 ... Slider, 3 ... Bracket, 4
...... Metering roll, 5 …… Coating roll,
6 ... Rotary shaft, 6a ... Ball screw shaft, 7 ... Thrust bearing, 8 ... Ball spline shaft, 9 ... Ball spline, 10 ... Heating element, 10a ... Wire, 11 ... Ball screw, 1
2 …… Nut, 13 …… Fixing stand.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ボールスプライン軸の前後動によりメータ
リングロールを載置したスライダーを前後動させて計量
ロール間の隙間を調整する粗調整機構を備えた塗工機の
計量ロール間隙間微小調整装置において、発熱体または
圧電素子よりなる微調整機構を前記粗調整機構に付設
し、この発熱体または圧電素子の変位により前記スライ
ダーの前後動を微調整するようにしたことを特徴とする
塗工機の計量ロール間隙間微小調整装置。
1. A fine adjustment device for a gap between measuring rolls of a coating machine, which is provided with a coarse adjusting mechanism for adjusting a gap between the measuring rolls by moving a slider on which a metering roll is placed back and forth by a forward and backward movement of a ball spline shaft. In the above, a fine adjusting mechanism including a heating element or a piezoelectric element is attached to the rough adjusting mechanism, and the longitudinal movement of the slider is finely adjusted by the displacement of the heating element or the piezoelectric element. Fine adjustment device for the gap between the measuring rolls.
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