JP4149581B2 - シート押出し装置及びシート処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシート処理装置に関し、さらに詳細には連続する重合体シートを生産しこれを巻取りロールに巻きつけまた円滑で故障のない巻取りロールの交換を可能にする装置に関する。詳しくは、本発明は連続して生産される重合体シートを蓄積するとともに巻取りロールが作動中に交換できる新規な構造と配置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
巻取りロールを交換することができる連続シート製造装置は公知である。連続しまた中断する一連の工程の間にある形式の蓄積装置を設ける必要があることもまた知られている。
【０００３】
ストローマニスに与えられた米国特許第３，９０４，３３８号は間けつ的に作動される一列に並んだ処理装置に供給されるシートを連続して製造する機械を制御する装置と方法を開示している。この装置はシート押出し速度の調整に加えて蓄積装置として作用する垂直に配置され回動自在に取付けられたダンサーローラ（揺動ローラ）を必要としている。
【０００４】
他の参照例は軌道又はケージ組立体に取付けられたローラループ運び台を用いて、連続するストリップ材料のループを蓄積し一時的に保管する様々な機械を開示している。
【０００５】
ある種の連続シート処理装置では、プラスチックシートが押出されそして多数のロールの積層体（ある場合には誤ってカレンダーと称される）又はシート取出し器を介して冷却される。シートは続いて遊びローラのある程度の水平の広がりの上を走行しさらに冷却され厚さの測定や表面処理などが行われる。シートはついで通常は所望の幅に縁が切取られ、一組の引出しローラを通過しそして巻取り器上でロールに巻かれる。
【０００６】
これらの巻取られたロールはこのロールが所望の直径となった時取替えなければならない。これは問題を生じ、特に速度が高くなるにつれて問題となるが、その理由はウエブを切断しこれを新しい巻取りシャフトに可能な短い時間内に移し変えることが困難であるからである。これはまた操作員が時にはこの移し変えで傷害を受けることがあるため危険である。
【０００７】
自動ロール転換装置は存在するが比較的薄いプラスチックシートに限られており、それは薄いプラスチックシートを切断する限られた力のためである。さらにまた、これらの装置は極めて高価である。利用可能であることが知られている最も厚いプラスチックシート自動切断装置は約０．０３０インチ（０．７５mm）の厚さのシートまで切断可能である。しかし現在は０．０８０インチもしくは０．１００インチ（２mm〜２．５mm）又はそれ以上の厚さのシートを巻取るのを必要とすることが多い。
【０００８】
もう１つの頻繁に用いられる装置は巻取り器におけるシート取出しの間のシート蓄積装置である。これは一連の（通常は垂直に配置された）対の可動ロールを用い押出されたシートを蓄積しまた巻取り器は減速され又は停止される。これらの蓄積装置はいくつかの欠点を有している。すなわち
１．これら装置は高価な貴重な空間を占有する。
２．装置が高価となる。
３．装置は、シートが完全には真直ぐではなく蓄積装置が材料を貯蔵するにつれてシートの縁が横方向に動く傾向があるため、蓄積装置を通過した後に縁の切取りを必要とする。
４．さらに大きな欠点は巻取り器がシート取出し器の下流端に直接一体化されている小型のシートラインの組立てと運転において生じる。重い大きな従来の蓄積装置にはシート取出し装置の上流側に利用空間が存在しない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は種々の厚さのシート材料をシート巻取り装置のリールの間で切断し移送するのに適合できるようにすることである。
本発明の他の目的は、シート製造装置の構造に緊密に組込まれ、余分の高価な床又は頭上空間を必要とせずまた装置のための過度の出費を必要としない、小型の一体構造の蓄積装置を提供することである。
本発明の他の目的と利点は以下の図面と記載とから当業者にとって明らかとなるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によればシート製造装置のローラコンベア部分の下側に取付けられたほぼ水平に作用する蓄積装置が提供される。この装置は垂直方向又は水平方向に余分の空間を必要とせず、通常の縁切取り部署に先行しまた組立てるのが非常に安価であるという独特の利点を有している。
【００１１】
本発明によればシート押出し型に材料を供給する１つ又は複数の押出し器によって材料が供給されるプラスチックシート押出し装置が提供される。この型にはその近くにロール冷却装置が続いて設けられる。この得られた部分的に冷却されたシートは限られた長さのローラコンベア上でさらに冷却される。このコンベアは水平とし又は傾斜させることができる。（実際には、このコンベアは製品に依存にして約１０から２０フィート（３．０５〜６．１０ｍ）の長さを有している。）このコンベアはそのシート担持面の下側に平行に作用する蓄積装置のループを組込んでいる。このように配設された蓄積装置は巻取り器におけるロールの交換を引張りロール速度の適当な制御により減速した速度又はゼロ速度で行う作用をする。
【００１２】
シートは、コンベア上を、コンベアの下流側に位置する一対の被駆動引張りロールにより、本発明ではコンベアの完全に下側に配置されている一体の平行に作用する蓄積装置を通って、引出される。蓄積装置を通過してからシートは次に引張りロールに接触する直前に縁が所望の幅に切取られる。シートはついで引張りロールにより巻取り器のリール又は巻取りロール上にシートのロールを作り出す巻取り器に供給される。
【００１３】
ロールが所望の大きさに達すると、引張りロールは巻取り器へのシートの供給を遅くし又は停止しシートの新しいリールへの移し変えができるようにする。この時蓄積装置はほぼ水平方向に延びシートをコンベアの下側で実質的に水平のループに形成し始め依然として連続して製造され前進するシートを蓄積する。蓄積装置がその最大の貯蔵長さに達する前にシートがリールの近くで横方向に切断され新しいリールに移し変えられるようたっぷり時間が与えられる。移し変えが完了すると、引張りロールが、蓄積装置がほぼ水平方向に収縮しその平常のからの位置に達するまで高速でシートを供給するのを再開し、その後に引張りロールの速度が入ってくるシートの速度の近くに調節される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は以下に特定の実施態様について記載されるが、これらの実施態様は単に本発明の例示と説明のために与えられたものであり、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲に規定された範囲を有するものである。
【００１５】
さて従来のシート押出しラインを示す図１を参照すると、符号１はプラスチック材料を可塑化し一定幅のシートを押出す型１Ａにプラスチック材料を送り出す公知の押出し器である。２は通常カレンダーとして知られている３ロールシート取出し器である。このシート取出し器は押出されたシートを室温に近く冷却する作用をする。これら３個のロールは可変速度モータにより駆動される。３はシートを支持するよう配置されまた最終的には周囲の空気によって冷却される遊びロールコンベアである。４はコンベア３の上を走行するシートに張力を保持するため設けられた一組の引張りロールである。これらの引張りロールは第２の可変速度モータによって駆動される。５は垂直に配設されたシート蓄積装置であり一定長さのシートを中間貯蔵する作用をしロールは巻取り器が満杯となった時取り替えられる。図１の蓄積装置はその満杯状態で示されており、蓄積装置のロールは垂直方向に離間されている。平常運転の間、蓄積装置のロールの上側及び下側の列は相互に接近して配置されそれによりこれらロールの列は後に離れることによりシートを蓄積することができるようにする。この蓄積作用は下流側の引張りロール８の速度を調節することにより出て行くシートの速度を遅くし又はシートを停止させる。
【００１６】
図１において６はシートをその最終幅に切断するのに必要な縁切取り器を示す。これは蓄積装置の下流側で行われ正しい整列を保証しなければならないが、その理由はシートが完全には真直ぐでなく蓄積装置内部のロール間隔が変化するにつれて横方向に動くからである。７は限られた長さのロールを製造するロール巻取り器である。心出し２位置タレット巻取り器が便利のため示されているが、任意の他の単一又は多数タイプのロール巻取り器を用いることができる。
【００１７】
図１の押出し器１と型１Ａとが所定位置に固定されているため、型に接近した保守したりするにはシート取出し器を前後に動かす必要がある。シート取出し装置はしたがって通常はモータで移動するホイール及び軌道に取付けられる。押出し器をその前方からねじで取外すためには、この移動は少なくともねじの長さとしなければならず、１０〜２０フィート（３．０５〜６．１０ｍ）又はそれ以上の長さとなる。したがって全ての装置をこの距離だけ移動可能な押出し器の下流側に設けることが望ましい。これは通常のように固定された蓄積装置で行うことは困難である。
【００１８】
図２，３及び４は例示のため選択された形式で本発明の本質を示し、図３と４は本発明の蓄積装置の一形式を表わしている。１０は有限幅のシート型１０Ａが設けられた押出し器である。図２において、１１は可変速モータ（図示しない）により精密に制御された速度で駆動される冷却ロール積層体のロールを示す。冷却ロール１１を離れた後、シートは固定された遊びロール１２の上を通過しロール１２から移動可能な遊びロール１３の周りを通過し固定された遊びロール１４を越えて戻りコンベア１５の上を走行し続ける。遊びロール１３の位置１３から位置１３Ａへの水平方向の運動は必要な時のシートの蓄積をもたらす。図２の矢印はこの運動を示す。この可動ロール１３は２つの平行な軌道１７及び１７Ａ（図４）の上を係合して走行する２つの軸受ブロック１６及び１６Ａ（図３と４）に取付けられている。この遊びロール軸受ブロックの運動はシャフト２０により連結されたプーリ１９と１９Ａとによって駆動される２つのベルト、チェーン又はケーブル１８により制御され平行な運動を精密に維持する。このシャフトはプーリ２３に連結されたモータ２４によってプーリ２１とベルト２２とを介し駆動される。このモータは遊びロール１３の上を通過するシートに一定限度の張力を維持する作用をする。
【００１９】
図２において２５はシート取出しフレームの内部に有利に取付けることができる縁取り用切取り器である。２６は可変速駆動装置により有限速度で駆動される引張りロールである。２７は密接して連結された又は一体に形成されたロール巻取り器である。２位置割出しタレット巻取り器が示されているが任意の他のロール巻取り器を用いることができる。
【００２０】
さて図５を参照すると、図２，３及び４に示される蓄積装置は単一の走行遊びロールを用いているが、これは遊びロール走行距離の２倍に等しいシートの長さを蓄積することができる。特別の場合に、これが便利な巻取り器ロール交換を行うのに十分な長さでなかったならば、これは図５と６に示されるような複数又は多数のループを設けることにより容易に増加することができる。
【００２１】
図５を参照すると、押出されたシートは、固定された遊びロール３０，３２，３２Ａと図２の遊びロール１３と同様のやり方で取付けられ調整される共働して移動する遊びロール３１Ａ及び３１Ｂとによってつくり出される複数のループとなって走行する。この例では、蓄積された長さは移動する遊びロールの走行距離の４倍とすることができる。
【００２２】
図６は遊びロールの走行の６倍を蓄積することのできる３重ループをつくり出す３つの移動ロールにより貯蔵容量をさらに増大させる例を示す。ループの数とその対応蓄積容量が利用可能な空間によってのみ制限されることが容易にわかるであろう。
【００２３】
図７から１１は本発明のため容易となる本発明の典型的な巻取りロール交換の手順を示す。符号の付せられた要素は図２について記載された要素と一致している。
【００２４】
図７は軸線３４の周りで周面の割出しができかつ第２の巻取り部署３５を有するタレット巻取り器のシャフト３３上の巻取りロール２７における巻取り中の平常作動をしている押出しラインを示す。巻取りロールが所望の直径になった時、巻取り器はシートが図８に示される頂端位置の空の巻取りロール３５の上を走行するまで反時計方向に割出される。引張りロール２６がついで減速され又は停止され、減少された張力に応じてロール１３の運動によって蓄積装置のループの膨張が生じる。この瞬間、シートはロール２７の近くで切断され新しい巻取りをすることにより直ちに再始動される巻取り部署３５に移送され、そして引張りロール２６は冷却ロール２の速度より若干高い速度に再び加速され図１０に示されるように得られた張力の増加に応動して蓄積装置をからにする。タレット巻取り器はまた平常の巻取り位置に戻るよう割出され満杯のロールは巻取り器から取外される。蓄積装置が完全にからにされると（図１１）、引張りロール２６はシートに張力を維持するのに十分なもとの速度に減速され、巻取りロールは再び巻取りを続ける。この切換えサイクルはロールの巻取りが所望の大きさに達した時に必らず繰返される。
【００２５】
この装置の利点は今までの利用できる技術よりもコンパクトであり大きな空間を要せず、また装置全体をユニットとして型１Ａから前後に動かす能力が優れていることが明らかとなるであろう。
【００２６】
多くの他の変形と変更が可能である。いくつかの変更例が以下に記載される。
シート形成手段は有限幅のスロット型を通って熱可塑性重合体シートを押出すのに用いられる１つ又は複数の押出し器を含むことができる。シート形成手段の代替は材料の連続シートを一定の又は可変の速度で供給することのできる任意の装置で行うことができる。
【００２７】
シート処理装置はまた処理されるシート材料のタイプによってロール冷却装置を取除き又は付加することにより変更することができる。本発明の好ましい実施態様は１９９５年１１月４日に特許されたニッセルへの米国特許第５，４６６，４０３号に示されるような３ロール積層構造を有するロール冷却装置を含んでいる。
【００２８】
蓄積装置はまた、多数の固定され平行して作用する遊びロールとシートの多数のループに適合するための必要な緊張装置とを含み、各ループが水平に直接延びコンベアの下側に実質的に水平な状態で積層されそれにより蓄積装置の貯蔵容量を増大させより高いライン速度のシート処理装置に適合できるように、又は貴重な空間を使用しないコンパクトな蓄積ができるように、変更することができる。
【００２９】
シート処理装置はこのほかに変更されそれにより蓄積装置のローラがコンベアの上流側部分の下側に位置し緊張手段がコンベアの下流側部分の下側に位置するようにすることができる。
【００３０】
シート処理装置はコンベアを若干傾斜させることにより変更することができる。上記の構造のいずれにおいても、実質的に平行に作用する遊びローラ１３はシートのループを平行に、実質的にコンベアに平行に形成するよう作動する。
【００３１】
シート処理装置の制御手段は装置の異なる形態を監視するようになっている選択された電気又は電子制御装置を含むことができ、この制御装置はシートの形成速度、平行に作用する遊びローラ、緊張手段により加えられる張力、引張りロールの速度、巻取り器に供給されるシートの速度、又はこれらの任意の組合せに制限されず、シートの処理、蓄積及び巻取りを精密に制御することができる。
【００３２】
図１と２の比較は本発明により達成された床空間の実質的な減少を示している。押出し器１０と冷却ロール２及び１１とは同じ床位置にあり、押出し器全体のラインの巻取りロール７，２７までの長さは図１に比べて図２では大幅に減少されている。
【００３３】
上記の実施態様は本発明の原理の適用の単なる例示であることが理解されるべきである。本発明の原理を具体化し特許請求の範囲に記載された本発明の精神と範囲に包含される種々の変更、置換、代替は、当業者であれば容易に考えられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】シートをロールに高速で製造するのに現在用いられている公知のプラスチックシート押出しラインを示す図である。
【図２】本発明の蓄積装置を示す側面図である。
【図３】図１の装置の蓄積装置の詳細を示す一部切断側面図である。
【図４】図３の蓄積装置の底面から見た図である。
【図５】他の大きな蓄積装置の配置構造の概略側面図である。
【図６】本発明の他の配置構造を示す図５と同様な図である。
【図７】本発明の蓄積装置の一形式の作用の連続段階の第１の段階を示す概略側面図である。
【図８】図７の次の段階を示す概略側面図である。
【図９】図８の次の段階を示す概略側面図である。
【図１０】図９の次の段階を示す概略側面図である。
【図１１】図１０の次の段階を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１…押出し器
１Ａ…押出し型
２…ロールシート取出し器（冷却ロール）
３…遊びロールコンベア
４…引張りロール
５…蓄積装置
６…縁切取り器
７…ロール巻取り器
８…引張りロール
１０…押出し器
１０Ａ…シート型
１１…冷却ロール
１２…遊びロール
１３…移動遊びロール
１４…固定遊びロール
１５…コンベア
１６，１６Ａ…軸受ブロック
１７，１７Ａ…軌道
１８…ベルト
１９，１９Ａ…プーリ
２０…シャフト
２１，２３…プーリ
２２…ベルト
２４…モータ
２５…縁取り用切取り器
２６…可変速駆動装置
２７…ロール巻取り器

Claims (12)

1. （ａ）シート押出し型と、
   （ｂ）プラスチック材料を連続して下流側方向に前記シート押出し型に供給し該押出し型を通過するよう連結された押出し手段と、
   （ｃ）前記シート押出し型からの前記プラスチック材料を導入し冷却するよう連結された複数の冷却ロールを具備する冷却装置と、
   （ｄ）前記冷却装置の下流側に延びるシート担持面を有し、実質的に水平方向に又は水平面とは傾斜して延びるローラコンベアと、
   （ｅ）前記シートを前記シート担持面の直下で前記ローラコンベアに近接しかつその下側に位置する少なくとも１つの伸長及び収縮可能な蓄積装置のループに形成する移動可能なローラと、
   （ｆ）前記蓄積装置のループの下流側の一組の機械的に駆動される引張りロールと
   （ｇ）前記プラスチックシートを巻取りロールに巻取るよう位置する巻取り器であって、前記蓄積装置が前記シート押出し型によって製造されたプラスチックシートを蓄積している間にロール交換が前記巻取り器において減速された速度又は速度ゼロで行われる作用をするようにしている、巻取り器と、
   （ｈ）前記引張りロールの速度を増大させ前記ロール交換が完了した後に前記蓄積装置をからにする手段、
   とを具備しているプラスチックシート押出し装置。
2. （ａ）シートを形成するシート形成手段と、
   （ｂ）上流側部分と下流側部分とを有し前記シートを前記シート形成手段から受取りかつ移送するコンベアと、
   （ｃ）少なくとも前記コンベアの実質的に下側のある位置で実質的に水平方向に延び前記シートの少なくとも１つの実質的に水平に蓄積されたループを形成することにより間けつ的作動するシート巻取り装置に適合するようにしている一体の蓄積装置と、
   （ｄ）前記コンベアの下流側に位置するシート巻取り手段、
   とを具備しているシート処理装置。
3. 前記シート形成手段が熱可塑性シートを有限幅のスロット型を通って連続して押出すよう連結された１つ又は複数の押出し器を具備している請求項２に記載のシート処理装置。
4. 前記シートを前記シート形成手段から受取り、前記シートを冷却し前記シートを前記コンベアに供給する、前記シート形成手段の下流側の１つ又は複数のロール冷却装置をさらに具備している請求項２に記載のシート処理装置。
5. 前記ロール冷却装置が１つ又は複数の冷却ロールを具備している請求項４に記載のシート処理装置。
6. 前記蓄積装置が
   （ａ）前記コンベアの前記下流側部分の少なくとも実質的に下側に位置する少なくとも１つの固定された遊びローラと少なくとも１つの平行に作用する遊びローラと、
   （ｂ）前記コンベアの前記上流側位置の少なくとも実質的に下側に位置し、前記平行に作用する遊びローラと作用するよう連結され前記平行に作用する遊びローラを前記固定された遊びローラから離し、前記コンベアの少なくとも実質的に下側に少なくとも１つの平行なループを形成する緊張手段
   とを具備している請求項２に記載のシート処理装置。
7. 前記固定された遊びローラと前記平行に作用する遊びローラとが前記コンベアの前記上流側部分の少なくとも実質的に下側に配置され、前記緊張段が前記コンベアの前記下流側部分の少なくとも実質的に下側に配置されている請求項６に記載のシート処理装置。
8. 前記ローラコンベアが水平面と鋭角をなして傾斜され前記下流側部分が前記上流側部分に対し上昇されている請求項２に記載のシート処理装置。
9. 前記コンベアが傾斜され、前記上流側部分が前記下流側部分に対して上昇されている請求項２に記載のシート処理装置。
10. 前記シート巻取り手段が
    （ａ）前記コンベアに近接して位置し前記シートを所望の幅に切込む縁切取り器と、
    （ｂ）前記縁切込み器の下流側に位置し前記シートを前記コンベアに沿って長手方向に前記蓄積装置を通るよう引出す一組の駆動される引張りロールと、
    （ｃ）前記引張りロールから前記シートを受取り前記シートの有限長さのローラをつくり出すよう配置された巻取り器、
    とを具備している請求項２に記載のシート処理装置。
11. 前記シートの蓄積を制御する制御手段をさらに具備している請求項６に記載のシート処理装置。
12. 前記シート巻取り手段の上流側の位置に前記コンベアに近接して配置された縁切取り器をさらに具備している請求項１に記載のシート処理装置。

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