JP3467585B2

JP3467585B2 - 熱変位式ｔダイのリップ隙間設定装置

Info

Publication number: JP3467585B2
Application number: JP2000377030A
Authority: JP
Inventors: 一成落葉; 正登吉岡; 勝啓井口
Original assignee: Kasen Nozzle Mfg Co Ltd
Current assignee: Kasen Nozzle Mfg Co Ltd
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2003-11-17
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: JP2002178385A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂のシ
ートやフィルム（以下、「シート等」という。）の成形
に用いられる熱変位式Ｔダイのリップ隙間設定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】シート等の成形装置は押出機、Ｔダイ、
成形ロール、引取・巻取機等から構成されており、押出
機で溶融・混練された原料はＴダイへ供給され、Ｔダイ
のスリット状のリップ隙間から溶融樹脂が吐出され、成
形ロールで冷却等の作用を受けてシート等に成形される
ようになっている。

【０００３】Ｔダイのスリット隙間分布は、フレキシブ
ルリップに取り付けられた多数のダイボルトを手動式又
は自動式で調整できるようになっている。そして、自動
式Ｔダイのリップ隙間調整装置にはサーボモ−タ式、空
気圧式、熱変位式等があるが、熱変位式のものが多く採
用されている。

【０００４】熱変位式のリップ隙間調整装置について
は、熱変位部材や加熱冷却手段等から構成され、熱変位
部材の伸縮によりフレキシブルリップを押し引きしてリ
ップ隙間を調整するものである。かかる熱変位式リップ
隙間調整装置は、調整範囲は狭いものの、機械的可動部
がないので信頼性が高く、精密で一斉操作が可能であ
り、コンパクトで安価になる等の利点がある。

【０００５】ところで、従来のリップ隙間調整装置とし
ては、図６乃至図１１に示すものがあった。

【０００６】初期のリップ隙間調整装置は、図６及び図
７に示すように、ヒータ１００付きのボルト１０１の先
端をフレキシブルリップ１０２に接触させてフレキシブ
ルリップ１０２を押すだけのシングル操作型であった
（例えば、米国特許第３９４０２２１号）。即ち、ヒー
タ１００に給電してボルト１０１を加熱・膨張させてフ
レキシブルリップ１０２を押してフレキシブルリップ１
０２を閉じ方向に動かし、また、ボルト１０１を冷却・
収縮させるせることにより、フレキシブルリップ１０２
の弾性復元力と溶融樹脂の圧力とでフレキシブルリップ
１０２を開く方向に動かすようにしていた。しかし、通
常、フレキシブルリップ１０２の弾性復元力も溶融樹脂
の圧力も小さいので、フレキシブルリップ１０２を開こ
うとすると、ボルト１０１の先端がフレキシブルリップ
１０２から浮き上がり、図７（ｂ）の自動操作特性線図
に示すように、フレキシブルリップ１０２の制御が不能
になるという問題があった。

【０００７】図８（ａ）に示す装置はフレキシブルリッ
プ２０２を積極的に引き戻せる押し引き制御が可能な単
純デュアル操作型であり、ヒータ２００付きボルト２０
１の先端をフレキシブルリップ２０２の上部にねじ止め
し、ボルト２０１の基端をカラー２０３でダイ本体２０
４に固定して構成されている。この装置は、手動でフレ
キシブルリップ２０２をデュアル操作できるという利点
があるが、自動操作の場合には、上記シングル操作型と
大差のない問題点が残る。この装置は、ボルト２０１の
熱変位量に限りがあり、ボルト２０１の軸方向の遊び
（頭部の軸方向の隙間及びボルトのバックラッシュ）が
大きい。例えば、有効長１５０ｍｍのボルト（線膨張係
数１．１×１０^-5）の温度範囲３００℃での熱変位量は
約５００μｍであるのに対して、ボルトのバックラッシ
ュは例えばＭ１２×１．２５（ＪＩＳ規格中級）で平均
１１５μｍになり、ボルト頭の隙間はあまり小さくでき
ないので、ボルトの軸方向の遊びは１５０〜２００μｍ
に達する。この結果、自動操作特性は著しく非線形とな
るため、制御成績は上がらない。よって、操作方向が押
しから引きに転じるときには、ボルト２０１のねじ部先
端が浮いた状態になる（上記例では浮き量は１５０〜２
００μｍ）ので、図８（ｂ）の自動操作特性線図に示す
ように、フレキシブルリップ２０２の制御が不能になる
という問題がある。

【０００８】図９（ａ）に示す装置は、ヒータ３００付
きボルト３０１の軸方向遊びを皿ばね３０２で吸収した
ものであるが、図９（ｂ）の自動操作特性線図に示すよ
うに、自動操作特性が非線形なために精密な厚さプロフ
ァイル（厚さ分布）制御は困難であるという問題があっ
た。

【０００９】図１０（ａ）に示す装置は、ヒータ４００
付きボルト４０１を２個のロックナット４０２でダイ本
体４０３に固定することにより、図１０（ｂ）の自動操
作特性線図に示すように、押しから引きへの転換が比較
的スムーズに行えるようにしたものであるが、引き側の
剛性が押し側の剛性に比べてやや小さく、裏側のロック
ナット４０２が操作しにくい等の問題があった。

【００１０】そこで、図１１に示すように、ヒートブロ
ック５００とプリセット用ボルト５０１を分離し、該ボ
ルト５０１を押ボルト５０２と引ボルト５０３とで構成
した熱変位式リップ隙間設定装置が提案されるに至った
（特公平６−３７０７３号公報）。この装置は、押ボル
ト５０２と引ボルト５０３とでヒートブロック５００を
同時に押し引きすることにより、ボルト５０１の遊びに
よるフレキシブルリップ５０４の制御不良を解消したも
のである。

【００１１】しかし、引ボルト５０３はヒートブロック
５００の軸心から偏心して位置しているので、操作方向
が押しから引きに転じたときに、フレキシブルリップ５
０４がヒートブロック５００を引っ張ろうとする力が生
じる。この力は、図１１に示す押圧・引張部材５０６、
ヒートブロック５００、回転体５０７、脚５０８を経て
引ボルト５０３の頭部からダイ本体５０９に伝えられて
ヒートブロック５００にアンバランスな力が作用する。
また、引張側は、引ボルト５０３、脚５０８、回転体５
０７、ヒートブロック５００、押圧・引張部材５０６が
直列的に接続されて構成されているので、引張側の剛性
が押圧側に比べて著しく低くなり、リップ隙間５０５の
調整に支障が生じるという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、押ボルトと
引ボルトとで熱変位部材を同時に押し引きする時に熱変
位部材にアンバランスな力が作用せず、更には、リップ
隙間調整時にシート等の厚みのプラス誤差及びマイナス
誤差に対してバランス良く対応できる熱変位式Ｔダイの
リップ隙間設定装置を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、熱変位によりフレキシブルリップを押し引
きしてリップ隙間を調整する熱変位部材と、該熱変位部
材に連結されるプリセット用ボルトとを備えた熱変位式
Ｔダイのリップ隙間設定装置において、前記ボルトは、
押ボルトと引ボルトを備え、前記熱変位部材を前記押ボ
ルトで押圧すると同時に前記引ボルトで引っ張ってプリ
セットを行うように構成され、前記押ボルト又は前記引
ボルトを前記熱変位部材の中心軸上に配設し、該押ボル
ト又は該引ボルトの両側には前記引ボルト又は前記押ボ
ルトを、前記熱変位部材の中心軸を対称軸として対称的
に配設したことを特徴とする熱変位式Ｔダイのリップ隙
間設定装置を提供する。

【００１４】また、前記押ボルトと前記引ボルトのそれ
ぞれの全有効断面積及びばね定数がほぼ同じになるよう
に設定することが好ましい。

【００１５】また、前記熱変位部材はヒートロッド（熱
変位部材の一例）であることが好ましい。

【００１６】また、前記ヒートロッドの基端に外鍔を形
成し、中央に係止孔を有する連結部材の両側にねじ孔を
設け、前記係止孔を前記ヒートロッドに挿通して前記連
結部材を前記ヒートロッドの前記外鍔に係止し、前記押
ボルトを前記ヒートロッドの中心軸上に配設し、対称的
に配設される前記引ボルトを前記連結部材の前記ねじ孔
に螺合するのが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。（第１の実施形態）図１に示すように、Ｔダイ１は２つ
の本体２，３を備え、一方の本体２の先端には固定リッ
プ４が形成され、他方の本体３の先端にはフレキシブル
リップ５が形成され、両リップ４，５間には幅広でスリ
ット状のリップ隙間６が形成されている。

【００１８】熱変位式Ｔダイのリップ隙間設定装置は、
熱変位ユニット７とプリセット用ボルト部８とを備えて
いる。熱変位ユニット７は、ヒートロッド９を空気冷却
及びヒータ加熱により伸縮させてリップ隙間６を調整す
るものである。ヒートロッド９の先端には雄ねじ部９ａ
が形成され、該雄ねじ部９ａをフレキシブルリップ５に
設けられたねじ孔５ａに螺合すると共にナット５ｂで緩
み止めを行うことにより、ヒートロッド９の先端がフレ
キシブルリップ５にねじ止めされている。また、ヒート
ロッド９の基端はボルト部８を介して本体３に固定され
ている。

【００１９】ヒートロッド９には空気（冷却媒体）の通
路孔９ｂが形成され、ヒートロッド９の外周にはヒータ
線９ｃが巻設されている。そして、通路孔９ｂに空気を
流通させてヒートロッド９を冷却することによりヒート
ロッド９が軸方向に縮まってフレキシブルリップ５を開
く方向に動かす一方、ヒータ９ｃに給電してヒートロッ
ド９を加熱することによりヒートロッド９が伸びてフレ
キシブルリップ５を閉じる方向に動かす。

【００２０】ボルト部８は、同じ材料で形成された押ボ
ルト１０と引ボルト１１とを備え、両ボルト１０，１１
はボルト固定部１２に取り付けられ、ボルト固定部１２
は本体３に固定ボルト１３にて固定されている。

【００２１】図４に示すように、ボルト固定部１２の中
央にはねじ孔１２ａが設けられ、両側部には内周面が平
滑な貫通孔１２ｂが形成されており、ねじ孔１２ａには
押ボルト１０が螺合し、貫通孔１２ｂには引ボルト１１
が挿通されている。

【００２２】また、ヒートロッド９の基端には外鍔９ｄ
が形成され、ヒートロッド９の基端面の中央には係止溝
９ｅが設けられている図中の符号１４は連結部材であっ
て、中央には係止孔１４ａが両側にはねじ孔１４ｂがそ
れぞれ設けられている。連結部材１４の係止孔１４ａに
はヒートロッド９が挿通されてヒートロッド９の外鍔９
ｄが係止され、ねじ孔１４ｂには引ボルト１１のねじ部
１１ａが螺合し、ヒートロッド９の係止溝９ｅには押ボ
ルト１０の先端がはめ込まれている。

【００２３】そして、図１に示すように、押ボルト１０
はヒートロッド９と同軸上に配設され、押ボルト１０を
対称軸とする左右対称位置には引ボルト１１が配設され
ている。

【００２４】なお、押ボルト１０には空気通路９ｂと連
通する空気孔１０ａが形成され、ヒートロッド９と直接
接触する押ボルト１０が空気冷却されるようになってい
る。

【００２５】このように構成される熱変位ユニット７
は、図２に示すように、フレキシブルリップ５の幅方向
に複数個列設されている。

【００２６】次に、ボルト部８によるプリセット操作に
ついて説明する。

【００２７】まず、押ボルト１０の先端をヒートロッド
９の基端に接触させると共に引ボルト１１のボルト頭１
１ｂをボルト固定部１２に接触させ、かつ、押ボルト１
０及び引ボルト１１によってヒートロッド９に圧縮力及
び引張力が生じない状態（基準状態）に設定する。

【００２８】次に、図４に示すように、手動で押ボルト
１０をδｏだけ螺進させて両ボルト１０，１１にプリセ
ット荷重Ｑｏを作用させる。このとき、押ボルト１０の
有効長の部分がλ₁だけ縮むと同時に、引ボルト１１の
有効長の部分がλ₂だけ伸びる。プリセット時には、ヒ
ートロッド９の操作温度を該操作温度の範囲の中間値に
設定する。例えば、該操作温度範囲が１００〜４００℃
の場合には２５０℃に設定する。図４中の符号Ｌ₁は押
ボルト１０の有効長を示し、Ｌ₂は引ボルト１１の有効
長を示す。

【００２９】プリセットが完了した後は、熱変位ユニッ
ト７によってリップ隙間６の自動調整を行う。即ち、シ
ート等に厚み偏差が生じたときには、厚い部位に対応す
る熱変位ユニット７のヒートロッド９を上述の要領で膨
張させ、フレキシブルリップ５を押して該偏差を解消す
る。このとき、図４（ｂ）の荷重変位図に示すように、
フレキシブルリップ５を押すと同時にその反作用として
ボルト部８に圧縮力Ｐｃが作用し、押ボルト１０はλ₁
よりも更に縮むと同時に引ボルト１１の伸び量がλ₂よ
りも減少する。ボルト部８の外力Ｐｃに対する実効ばね
定数はＣ₁＋Ｃ₂となる。ヒートロッド９を更に膨張させ
ると、Ｐｃが更に増大して引ボルト１１の伸び量がゼロ
になり、押ボルト１０にはＰｃmaxが作用する。一方、
シート等の薄い部位では、該部位に相当する熱変位ユニ
ット７のヒートロッド９を上述の要領で収縮させてフレ
キシブルリップ５を引き戻して該偏差を解消する。この
とき、前記荷重変位図に示すように、フレキシブルリッ
プ５を引くと同時にその反作用としてボルト部８には引
張力Ｐｔが作用し、引ボルト１１はλ₂よりも更に伸び
ると同時に押ボルト１０の縮み量がλ₁よりも減少す
る。この場合の実効ばね定数もＣ₁＋Ｃ₂となる。ヒート
ロッド９を更に収縮させると、Ｐｔが更に増大して押ボ
ルト１０の伸び量がゼロになり、引ボルト１１にはＰｔ
maxが作用する。

【００３０】なお、Ｔダイ１は、図外の走査式厚さ計お
よびコンピュータによって厚さプロファイル制御がなさ
れる。即ち、前記走査式厚さ計によって測定されたシー
ト等の厚さプロファイル中の厚い部分に対応する熱変位
ユニット７のヒートロッド９を前記コンピュータの指令
によって加熱膨張させ、薄い部分に対応する熱変位ユニ
ット７のヒートロッド９を前記コンピュータの指令によ
って冷却収縮させる。

【００３１】図１中の符号１５は本体３とヒートロッド
９との間に配設される断熱板、１６はダイカバーであ
る。なお、押ボルト１０及び引ボルト１１の各ボルト頭
は、Ｔダイ１の上面側に位置しているので、ダイカバー
１６をいちいち外さなくても操作点検ができ、メンテナ
ンスが容易になる。（第２の実施形態）本実施形態の熱変位式Ｔダイのリッ
プ隙間設定装置は、図５に示すように、同じ材料の押ボ
ルト１０及び引ボルト１１の有効断面積（引ボルト１１
の場合は２本の引ボルト１１の断面積の合計）や有効長
Ｌ₁，Ｌ₂をほぼ同じにすることにより、両ボルト１０，
１１のばね定数Ｃ₁，Ｃ₂をほぼ同じ（押ボルトの圧縮ば
ね定数と前記引ボルトの引張ばね定数をほぼ同じ）と
し、プリセットによる押ボルト１０の圧縮変位量と引ボ
ルト１１の引張変位量とがほぼ同じになるように設定さ
れるものである。

【００３２】有効長Ｌ₁，Ｌ₂の調整は、引ボルト１１の
ボルト頭１１ｂを収納する孔１５を設けることにより行
っている。なお、孔１５の深さや孔１５を設ける位置等
については適宜設計変更されるものである。

【００３３】第１の実施形態では、両ボルト１０，１１
の有効長Ｌ₁，Ｌ₂が大きく異なり、したがってばね定数
Ｃ₁，Ｃ₂が異なるので、図４に示すように、プリセット
完了時にはλ₁＜λ₂となり、熱変位ユニット７によるリ
ップ隙間調整時にはＰｃmax＞Ｐｔmax（図面ではＰｃma
xはＰｔmaxの約３倍）となる。しかし、第２の実施形態
のように、両ボルト１０，１１の断面積や有効長Ｌ₁，
Ｌ₂をほぼ同じに設定し、したがってばね定数Ｃ₁，Ｃ₂
をほぼ同じになるように設定すると、図５に示すよう
に、プリセット状態ではλ₁≒λ₂となり、熱変位ユニッ
ト７によるリップ隙間調整時にはＰｃmax≒Ｐｔmax≒２
Ｑｏになる。この結果、第２の実施形態では、フレキシ
ブルリップ５の押し引き操作において、押ボルト１０に
圧縮力が引ボルト１１に引張力が同時に作用する条件下
でのフレキシブルリップ５の押しによる移動量と引きに
よる移動量とを等しくでき、シート等の厚みのプラス誤
差及びマイナス誤差に対してバランス良く対応できるこ
とになる。

【００３４】なお、第２実施形態のうち第１実施形態と
同じ構成部分は、第１実施形態に用いた符号と同じ符号
を図５に付すことによりそれらの説明を省略する。

【００３５】なお、引ボルト１１をヒートロッド９の中
心軸上に配設し、押ボルト１０を引ボルト１１の両側に
配設してもよい。また、Ｐｃmax及びＰｔmaxは両ボルト
１０，１１の許容荷重を考慮して決められる。

【００３６】なお、本文中の用語「リップ隙間調整」は
シート等の厚さプロファイルの調整を意味し、用語「リ
ップ隙間設定」はリップ隙間の平均値の設定を意味す
る。シート等の成形ではリップ隙間の平均値はシート等
の厚さに応じて加減・設定される。

【００３７】

【発明の効果】本発明の熱変位式Ｔダイのリップ隙間設
定装置によれば、ヒートロッドと同軸に配設される押ボ
ルト又は引ボルトの両側に引ボルト又は押ボルトを対称
的に配設したので、プリセット時にヒートロッドにはア
ンバランスな力が作用しない。

【００３８】また、押ボルトと引ボルトのそれぞれの全
有効断面積及びばね定数がほぼ同じになるように設定し
たので、ヒートロッドを押圧する時の最大荷重と、ヒー
トロッドを引っ張る時の最大荷重がほぼ同じになり、リ
ップ隙間調整時に押ボルトの押圧と引ボルトの引っ張り
が共に作用する条件の下でのフレキシブルリップの押し
と引きの移動量をほぼ同じにでき、シート等の厚みのプ
ラス誤差及びマイナス誤差に対してバランス良く対応で
きる。

【００３９】また、引ボルトは連結部材のみを介してヒ
ートロッドに連結されているので、引ボルト、連結部材
及びヒートロッドから構成される引側の剛性を十分に高
くすることができ、力や剛性のアンバランスによるリッ
プ隙間の調整不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の熱変位式Ｔダイのリッ
プ隙間設定装置を示す側断面図である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】図１のＢ矢視図である。

【図４】（ａ）は本発明の第１実施形態のプリセット用
ボルトの側断面図であり、（ｂ）は荷重変位図である。

【図５】（ａ）は本発明の第２実施形態のプリセット用
ボルトの側断面図であり、（ｂ）は荷重変位図である。

【図６】従来の熱変位式Ｔダイのリップ隙間調整装置の
側断面図

【図７】（ａ）は従来の熱変位式Ｔダイのリップ隙間調
整装置の概略側断面図であり、（ｂ）は特性線図であ
る。

【図８】（ａ）は従来の熱変位式Ｔダイのリップ隙間調
整装置の概略側断面図であり、（ｂ）は特性線図であ
る。

【図９】（ａ）は従来の熱変位式Ｔダイのリップ隙間調
整装置の概略側断面図であり、（ｂ）は特性線図であ
る。

【図１０】（ａ）は従来の熱変位式Ｔダイのリップ隙間
調整装置の概略側断面図であり、（ｂ）は特性線図であ
る。

【図１１】従来の熱変位式Ｔダイのリップ隙間設定装置
の側断面図である。

【符号の説明】

１Ｔダイ２本体３本体４固定リップ５フレキシブルリップ６リップ隙間７熱変位ユニット８プリセット用ボルト部９ヒートロッド（熱変位部材）９ｄヒートロッドの外鍔１０押ボルト１１引ボルト１４連結部材１４ａ連結部材の係止孔１４ｂ連結部材のねじ孔

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−60725（ＪＰ，Ａ) 特開平８−300438（ＪＰ，Ａ) 特開平11−5243（ＪＰ，Ａ) 実開平３−36428（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−36820（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 47/00 - 47/92

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱変位によりフレキシブルリップを押し
引きしてリップ隙間を調整する熱変位部材と、該熱変位
部材に連結されるプリセット用ボルトとを備えた熱変位
式Ｔダイのリップ隙間設定装置において、前記ボルトは、押ボルトと引ボルトを備え、前記熱変位
部材を前記押ボルトで押圧すると同時に前記引ボルトで
引っ張ってプリセットを行うように構成され、前記押ボルト又は前記引ボルトを前記熱変位部材の中心
軸上に配設し、該押ボルト又は該引ボルトの両側には前
記引ボルト又は前記押ボルトを、前記熱変位部材の中心
軸を対称軸として対称的に配設することを特徴とする熱
変位式Ｔダイのリップ隙間設定装置。
【請求項２】前記押ボルトと前記引ボルトのそれぞれ
の全有効断面積及びばね定数がほぼ同じになるように設
定したことを特徴とする請求項１に記載の熱変位式Ｔダ
イのリップ隙間設定装置。
【請求項３】前記熱変位部材はヒートロッドであるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の熱変位式Ｔダイ
のリップ隙間設定装置。
【請求項４】前記ヒートロッドの基端に外鍔を形成
し、中央に係止孔を有する連結部材の両側にねじ孔を設
け、前記係止孔を前記ヒートロッドに挿通して前記連結
部材を前記ヒートロッドの前記外鍔に係止し、前記押ボ
ルトを前記ヒートロッドの中心軸上に配設し、対称的に
配設される前記引ボルトを前記連結部材の前記ねじ孔に
螺合したことを特徴とする請求項３に記載の熱変位式Ｔ
ダイのリップ隙間設定装置。