JP3732175B2 - シート状物の同時二軸延伸機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状物、例えば熱可塑性樹脂フィルム等を縦方向及び横方向に同時に連続的に延伸するシート状物の同時二軸延伸機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続したフィルムを縦方向（ＭＤ方向）及び横方向（ＴＤ方向）の両軸に同時でかつ連続的に延伸するための装置は公知とされている。一般にかかる公知の装置は、シート状物の端部を把持する複数の掴み装置をシート状物の両側端に具備し、折尺状に形成された複数個の等長リンク装置より構成された無端リンク装置を設け、該無端リンク装置をシート状物の入口側スプロケットより駆動することにより運動方向に末広がり状に配置されたガイドレールに案内されて掴みピッチを徐々に拡大してシート状物を縦横二方向に同時に延伸し、該延伸した後シート状物を掴み装置から外して上記無端リンク装置を出口側スプロケットにより駆動して入口側スプロケットに戻るように構成される。
【０００３】
このようなガイドレール内を等長リンクが角度を変化させて進む延伸法は、転がり軸受けの摩擦係数μ、各摺動部の摩擦抵抗と延伸区間あるいはガイドレールによって拘束される区間のリンク数ｎにより荷重が決められ、延伸速度等によりその寿命が決定される。例えば、軸受け外径を小さくし、最初の掴みピッチを小さくすることはリンク数増加による荷重の増大、軸受け円周長さの減少による回転数の増大、及び、軸受けの負荷容量の減少等、悪循環を来たす。
【０００４】
一方、延伸された製品のシート状物（以下、製品フィルムと記す）は、掴み装置に支持されていない端面がくびれ、弓形のしわが形成される。このようなしわは製品フィルムに厚さむらを生じさせ、かつ製品としての歩留りを低下させる等、非常に不経済である。このため、掴み装置の最初のピッチは製品フィルムの仕上りに大変重要な因子となり、掴みピッチを小さくすることが製品フィルムの生産性向上に寄与すると考える。
【０００５】
このように、従来の公知例では掴みピッチに関して相反関係が成立し、機械側並びに製品フィルム側の両面の経済性を確保させるためには、ハード及びプロセスの両面から見た好適設計や十分なテスト期間を含めたノウハウの蓄積が必要不可欠となる。
【０００６】
また、上記課題を解決するための公知例として、特公昭４４−７１５５号公報に、既存の掴み装置（既存のリンク装置を総称して親リンクと記載）とは別に、等長リンクを連結するリンクプレートに掴み装置（総称して子リンクと記載）を配設することが開示されている。この公知例によれば、上記転がり軸受けの外径に依存することなく、掴みピッチを小さくでき、製品フィルムの生産性向上に寄与するものと考えるが、構成部材の増加に伴うメンテナンス性やコストの増加、及び、更なる高速化のための軽量化に際し、課題を有すると考える。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭４４−７１５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記課題に対し、転がり軸受けの外径に依存することなく製品フィルムの生産性を向上させ、かつ、省メンテナンス、低コストで、更なる高速化を実現できるシート状物の同時二軸延伸機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、熱可塑性樹脂のシート状物の端部を把持する複数の掴み装置を前記シート状物の両側端に具備し、折尺状に形成された複数個の等長リンク装置より構成された無端リンク装置を設け、該無端リンク装置をシート状物の入口側スプロケットより駆動することにより進行方向に末広がり状に配置されたガイドレールに案内されて前記掴み装置の掴みピッチを徐々に拡大させて前記端部が把持されたシート状物を縦横二方向に同時に延伸し、さらに該延伸後前記シート状物の端部を前記掴み装置から外して前記無端リンク装置を出口側スプロケットにより駆動して前記入口側スプロケットに戻るように構成したシート状物の同時二軸延伸機であって、前記掴み装置の前記シート状物の端部と面接触して把持する把持部の形状を、前記シート状物の進行方向に対して該進行方向に直角な方向に比べて長くして少なくとも前記シート状物中央側に位置する角部を曲線で形成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記シート状物の同時二軸延伸機において、前記把持部の形状を、楕円形状または近似楕円形状に形成したことを特徴とする。また、本発明は、前記シート状物の同時二軸延伸機において、前記楕円形状または近似楕円形状の長径を前記シート状物の進行方向にほぼ平行にしたことを特徴とする。また、本発明は、前記シート状物の同時二軸延伸機において、前記楕円形状または近似楕円形状の短径／長径の比率を０．５〜１．０未満としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記シート状物の同時二軸延伸機において、前記把持部の形状を、前記シート状物の進行方向にほぼ平行な方向を長辺とする矩形を基本形状にして該矩形の少なくとも前記シート状物中央側に位置する角部を曲線で形成したことを特徴とする。また、本発明は、前記シート状物の同時二軸延伸機において、前記把持部の形状を、前記シート状物の進行方向にほぼ平行な方向を長辺とする矩形を基本形状にして該矩形の４つの角部を曲線で形成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記シート状物の同時二軸延伸機における前記把持部の形状において、シート状物の進行方向にほぼ平行な方向における最大長さを、前記掴み装置の最初のピッチＰ１で除した値として０．４〜１．０未満とし、好ましくは０．４〜０．８とすることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るシート状物、例えば熱可塑性樹脂フィルム等を縦方向及び横方向に同時に連続的に延伸するシート状物の同時二軸延伸機の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る同時二軸延伸機の一実施の形態を示す平面図、図２は図１に示す等長リンク３１の断面図で、その構成及び動作は以下の通りである。
【００１５】
即ち、同時二軸延伸機は、例えば熱可塑性樹脂フィルム等のシート状物１の端部を把持する複数の掴み装置２をシート状物１の両側端に具備し、折尺状に形成された複数個の等長リンク装置３１より構成された無端リンク装置（図中リンクの一部並びに片側の無端リンクは省略）３を設け、該無端リンク装置３をシート状物１の入口側スプロケット４で駆動することにより進行方向に末広がり状に配置されたガイドレール５、６および７に案内されて上記掴み装置２の掴みピッチをＰ１からＰ２に徐々に拡大させて前記端部が把持されたシート状物１を縦横二方向に同時に延伸させ、さらに該延伸後上記シート状物１の端部を前記掴み装置２から外して上記無端リンク装置３を出口側スプロケット８により駆動して上記入口側スプロケット４に戻るように構成される。
【００１６】
前記ガイドレール５、６、７は一対の組になった案内溝を有するもので、シート状物１に近いほうのシート側ガイド５と中間ガイド６との間に形成される案内溝にはシート状物１を把持する掴み装置２が連結された一対のシート側リンクプレート１５上に設けられたリンク軸１０（図２）が転がり軸受けローラ９を介して保持され、他方の反シート側ガイド７と中間ガイド６との間に形成された案内溝には掴み装置を有さない一対の反シート側リンクプレート１２上に設けられたリンク軸１１（図２）が転がり軸受けローラ９を介して保持され、上記リンク軸１０と上記リンク軸１１との間は例えば上記シート側リンクプレート１５により連結される。そして、上記シート側リンクプレート１５に掴み装置２が一体的に設けられている。このため、掴み装置２はリンクの折尺部に一つおきに連結する構成となり、シート状物１を掴む最初のピッチＰ１は案内溝に保持される転がり軸受けローラ９の外径によって決定される。
【００１７】
このようなガイドレール内を等長リンク３１が角度を変化させて進む延伸法は、転がり軸受けの摩擦係数μ、各摺動部の摩擦抵抗と延伸区間あるいはガイドレールによって拘束される区間のリンク数ｎにより荷重が決められ、延伸速度等によりその寿命が決定される。例えば、軸受けローラ９の外径を小さくし、最初の掴みピッチＰ１を小さくすることはリンク数増加による荷重の増大、軸受け円周長さの減少による回転数の増大、及び、軸受けの負荷容量の減少等、悪循環を来たすので、本発明においては最初の掴みピッチＰ１を小さくすることを避けたい。
【００１８】
一方、延伸された製品のシート状物１（以下、製品フィルムと記す）は、図３に示すように未延伸シート状物１を延伸することで、掴み装置２の把持部２１に支持されていない端面がくびれ、弓形変形部１３が形成されることになる。このような弓形変形部１３のしわ（波紋）１４は厚さむらを生じさせ、製品フィルムとして利用できる有効ＴＤ長（製品フィルムの中央からフィルム端部における製品として利用可能なＴＤ方向の長さ）を減少させ、歩留りを低下させることになる。このため、掴み装置２の最初のピッチＰ１は製品のシート状物１の歩留り向上に大変重要な因子となるが、従来の技術に記述した通り、ハード及びプロセスの両面から見た好適設計が必要不可欠となる。
【００１９】
ところで、弓形変形部１３の変形量は掴み装置２の把持部２１の面積に依存することは容易に類推できるため、本発明者らは未延伸シート状物１を掴み装置２の把持部２１の数Ｎｃとその把持部２１の形状及び面積を因子とし、どの因子が有効ＴＤ長に影響を与えるか研究し、図４に示す結果を得た。
【００２０】
横軸は所定長さ当りの把持数×把持部１個当りの面積を、縦軸はその把持部形態下における有効ＴＤ長さを、各々、公知例（特公昭４４−７１５５号公報）記載の親子リンクを具備したリンク装置を基準値として無次元化し整理したものである。本結果より、マクロ的には把持部面積比の増加により、有効ＴＤ比は増加傾向となり、予想された通りの結果を得たが、有効ＴＤ長を左右する因子として、把持部２１の形状が影響を与え、その中でも、本発明に係る把持部２１の形状の第１の実施例として、楕円形状または近似楕円形状、特に長径を、ほぼＭＤ方向（シート状物１の進行方向にほぼ平行な方向）にした楕円形状または近似楕円形状が優れることを見出した。
【００２１】
即ち、図５（ａ）に示すように把持部２１が円形状２１１の場合、弓形形状１３のしわ１４は、円形状２１１の輪郭に依存し、把持部ピッチＰ２間に発生するため、面積の増加はＴＤ方向への把持長さの増大を意味し、面積増加における有効ＴＤ長の増加を相殺する結果となるものと考える。
【００２２】
また、単純に面積を確保するため図５（ｂ）のように把持部２１の形状をＴＤ方向に短辺の矩形２１２とした場合、ＭＤ方向に垂直な辺の影響で弓形形状１３の弧の高さが円形状と比較し小さくなる。従って、弓形部での応力緩和効果が減退する分ＴＤ方向の応力分布が発達する方向となり、３形状で最も有効ＴＤ長が悪化する結果になったものと推察される。
【００２３】
その点、図５（ｃ）に示すように、本発明に係る把持部２１の形状の第１の実施例である楕円形状２１３はＴＤ方向への把持長さを抑制でき、把持面積を増加できる矩形の利点と、弓形部での応力緩和効果が高い円形状の利点を併せ持つため、３形状で比較的有効ＴＤ長が優れたものと考える。
【００２４】
以上説明したように、本発明に係る把持部２１の形状の第１の実施例を、楕円形状２１３、好ましくは楕円形状２１３の長径を該シート状物１の進行方向にほぼ平行（楕円形状２１３の長径方向が、シート状物１の進行方向に対してある程度傾きを持ってもよい。）とし、更に好ましくは楕円形状２１３の短径／長径の比率を０．５〜１．０未満とすることで、軸受けローラ９の外径に依存することなく製品フィルムのしわ、即ち歩留りを改善でき、生産性を向上できる。更に、上記第１の実施例によれば、親子リンクを具備した従来技術に対し、部品点数を増加させることなく同程度の性能が確保できるため、省メンテナンス性、低コスト化がはかれるとともに、軽量化に伴う更なる高速化が実現できる。
【００２５】
次に、本発明に係る把持部２１の形状の第２の実施例について図６を用いて説明する。図６は、上記把持部の形状の第２の実施例を説明するための図である。本第２の実施例は、シート状物１と面接触する掴み装置２の把持部２１の形状を、シート状物１の進行方向にほぼ平行な方向を長辺とする矩形の基本形状に対して該矩形の４つの角部を曲線形状３００とした平行部分を有する近似楕円形状２１４にしたことにある。要するに矩形の頂角部分を曲線形状３００にして第１の実施例である楕円形状２１３に近似させた近似楕円形状２１４にしたことにある。その結果、本第２の実施例の特有な効果としては加工が簡単な点にある。性能面は曲線形状３００の曲率を増加させることで、第１の実施例である楕円形状の効果に近似させることが可能である。
【００２６】
次に、本発明に係る把持部２１の形状の第３の実施例について図７を用いて説明する。図７は、上記把持部の形状の第３の実施例を説明するための図である。本第３の実施例は、図６に示す曲線形状３００を少なくともシート状物中央側に位置する長辺の２つの角部に施した矩形形状を基本形状とする片側（シート状物中央側）の２つの角部を曲線とする形状（片側角部に曲線部を有する矩形形状）２１５にしたことにある。特に、図５から明らかなように、シート状物１の外側に位置する長辺の２つの角部の形状は、弓形部での応力緩和効果にあまり影響しないことが予測されるので、必ずしも曲線形状にする必要はなく、把持部の面積を増大させることが可能となる。その結果、本第３の実施例の効果は上記第２の実施例と同等になる。
【００２７】
尚、本発明に係る把持部２１の形状の第１〜第３の実施例２１３〜２１５の全般において、把持されていない区間の距離（実質は面積）が短いと、その間のシート状物１に過剰な応力が働き、シート状物１の強度物性によっては破断する恐れがある。従って、掴み装置２の最初のピッチをＰ１とし、該ピッチ（シート状物１の進行方向）に平行な把持部２１の最大長さ（長径）を、上記Ｐ１で除した値として、０．４〜１．０未満、好ましくは０．４〜０．８とすることが望ましい。
【００２８】
例えば、掴み装置２の最初のピッチＰ１が５０ｍｍ程度で、把持部２１の形状を楕円形状２１３、近似楕円形状２１４または片側角部に曲線部を有する矩形形状２１５とした場合、楕円形状２１３、近似楕円形状２１４または片側角部に曲線部を有する矩形形状２１５の最大長さ（例えば長径）は上記より２０ｍｍ程度から４０ｍｍ程度の範囲であることが好ましい。また、楕円形状２１３、近似楕円形状２１４または片側角部に曲線部を有する矩形形状２１５の短径（ＴＤ方向の最大幅）と長径（ＭＤの最大長さ）の関係より、長径が２０ｍｍ程度〜４０ｍｍ程度の範囲の場合、短径は８ｍｍ程度〜３２ｍｍ程度の範囲であることが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、従来技術に比べて、軸受けローラの外径に依存することなく製品フィルムのしわ、即ち歩留りを改善でき、生産性を向上できる同時二軸延伸機を実現することができる効果を奏する。
【００３０】
また、本発明によれば、親子リンクを具備した従来技術に比べて、部品点数を増加させることなく同程度の性能が確保できるため、省メンテナンス性、低コスト化がはかれるとともに、軽量化に伴う更なる高速化が実現できる同時二軸延伸機を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る同時二軸延伸機の一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す等長リンクの断面図である。
【図３】掴みピッチと弓形変形部の一例を示す図である。
【図４】各種把持部の形状における有効ＴＤ比の比較図である。
【図５】各種把持部の形状と弓形変形部の関係を示す図で、（ａ）は把持部の形状が円形形状の場合、（ｂ）は把持部の形状が矩形形状の場合、（ｃ）は本発明に係る把持部の形状の第１の実施例である楕円形状の場合を示す図である。
【図６】本発明に係る把持部の形状の第２の実施例である近似楕円形状を示す図である。
【図７】本発明に係る把持部の形状の第３の実施例である片側角部に曲線部を有する矩形形状を示す図である。
【符号の説明】
１…シート状物、２…掴み装置、３…無端リンク装置、４…入口スプロケット、５…シート側ガイド、６…中間ガイド、７…反シート側ガイド、８…出口スプロケット、９…軸受けローラ、１０…リンク軸、１１…リンク軸、１２…反シート側リンクプレート、１５…シート側リンクプレート、２１…把持部、３１…等長リンク装置。

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂のシート状物の端部を把持する複数の掴み装置を前記シート状物の両側端に具備し、折尺状に形成された複数個の等長リンク装置より構成された無端リンク装置を設け、該無端リンク装置をシート状物の入口側スプロケットより駆動することにより進行方向に末広がり状に配置されたガイドレールに案内されて前記掴み装置の掴みピッチを徐々に拡大させて前記端部が把持されたシート状物を縦横二方向に同時に延伸し、さらに該延伸後前記シート状物の端部を前記掴み装置から外して前記無端リンク装置を出口側スプロケットにより駆動して前記入口側スプロケットに戻るように構成したシート状物の同時二軸延伸機であって、
   前記掴み装置の前記シート状物の端部と面接触して把持する把持部の形状を、前記シート状物の進行方向に対して該進行方向に直角な方向に比べて長くして少なくとも前記シート状物中央側に位置する角部を曲線で形成したことを特徴とするシート状物の同時二軸延伸機。
2. 前記把持部の形状を、楕円形状または近似楕円形状に形成したことを特徴とする請求項１記載のシート状物の同時二軸延伸機。
3. 前記楕円形状または近似楕円形状の長径を前記シート状物の進行方向に対してほぼ平行にしたことを特徴とする請求項２記載のシート状物の同時二軸延伸機。
4. 前記楕円形状または近似楕円形状の短径／長径の比率を０．５〜１．０未満としたことを特徴とする請求項２または３記載のシート状物の同時二軸延伸機。
5. 前記把持部の形状を、前記シート状物の進行方向にほぼ平行な方向を長辺とする矩形を基本形状にして該矩形の少なくとも前記シート状物中央側に位置する角部を曲線で形成したことを特徴とする請求項１記載のシート状物の同時二軸延伸機。
6. 前記把持部の形状において、シート状物の進行方向にほぼ平行な方向における最大長さを、前記掴み装置の最初のピッチＰ１で除した値として０．４〜１．０未満としたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載のシート状物の同時二軸延伸機。

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