JP4326515B2 - シート・フィルム成形ロールおよびシート・フィルム成形装置 - Google Patents

Description

この発明は、シート・フィルム成形ロールおよびシート・フィルム成形装置に関し、特に、薄膜シートの成形に適したタッチロールに関するものである。

シート・フィルム成形法として、Ｔダイより溶融樹脂を、対をなす主ロールと従ロール（タッチロール）間に供給し、シート・フィルムを連続的に成形するタッチロール方式のものが知られている。

この種のシート・フィルム成形に用いられるタッチロールとして、外筒と内筒の二重構造で、外筒を金属製の薄肉構造としてロール外形にクラウニングを付与したもの（例えば、特許文献１）、外筒と内筒の二重構造で、外筒を金属製の薄肉構造とし、外筒が主ロールに対する押付荷重によって主ロールの外周面に倣って弾性変形するものがある（例えば、特許文献２）。

また、非回転の中心支持軸に薄肉金属外筒を同心状態で回転可能に取り付け、薄肉金属外筒の筒内において、前記中心支持軸にラバーロールを偏心状態で回転可能に取り付け、偏心によってラバーロールの外周面が薄肉金属外筒の内周面に接触し、主ロールに対する押付荷重による薄肉金属外筒の弾性変形をラバーロールのゴム状弾性によって受け持つように（内圧支持）したものがある（例えば、特許文献３）。

ラバーロールによって薄肉金属外筒の内圧支持を行うラバーロール内接タイプのものでは、薄肉金属外筒が主ロールに対する押付荷重によって主ロールの外周面に倣って弾性変形する具合がよく、外筒を金属製の薄肉構造にしただけのものより、薄いシート・フィルムの成形が可能になる。
特開２００２−３６３３２号公報 特許第３１９４９０４号公報 特許第３４２２７９８号公報

しかし、特許文献３に示されているようなラバーロール内接タイプのシート・フィルム成形ロールでは、中心支持軸は非回転の軸であるから、成形ロールを回転駆動する場合、薄肉金属外筒と電動機とを駆動連結して薄肉金属外筒を回転駆動しなくてはならず、駆動系構造が複雑になり、一般的な既存のシート・フィルム成形装置に使用することができない。

また、ラバーロールの偏心支持部が液密構造の薄肉金属外筒の筒内にあるため、ラバーロールの偏心支持部の保守、部品交換の際には、薄肉金属外筒の取付部全体を分解する必要があり、保守性が悪い。

この発明が解決しようとする課題は、ラバーロール内接タイプのシート・フィルム成形ロールにおいて、成形ロールを回転駆動する場合でも、駆動系構造を複雑にすることがなく、一般的な既存のシート・フィルム成形装置に使用でき、保守性に優れたものにすることである。

この発明によるシート・フィルム成形ロールは、両端に軸部を有し、当該軸部をもって軸受部より回転可能に支持される内筒部材と、前記内筒部材の外周面に装着されたラバーロールと、前記ラバーロールの外径より大きい内径を有し、筒内に前記ラバーロールを収容し、前記ラバーロールに対して偏心配置されることにより内周面が前記ラバーロールの外周面に接触する薄肉構造の金属製弾性外筒とを具備している。

この発明によるシート・フィルム成形ロールは、好ましくは、前記内筒部材の前記軸部に熱媒体の供給路が形成され、前記内筒部材および前記ラバーロールの円筒部に熱媒体流通孔を貫通形成され、前記金属製弾性外筒の下部に溜まる熱媒体を前記金属製弾性外筒の側端開口より外部へ排出する。

また、この発明によるシート・フィルム成形ロールは、両端に軸部を有し、当該軸部をもって軸受部より回転可能に支持される内筒部材と、前記内筒部材の外周面に装着されたラバーロールと、前記内筒部材の両端の前記軸部の各々に回転可能に装着された偏心側板と、前記偏心側板によって回転可能に支持され、前記ラバーロールの外径より大きい内径を有し、筒内に前記ラバーロールを収容し、内周面が前記ラバーロールの外周面に接触する薄肉構造の円筒状の金属製弾性外筒とを具備している。

また、この発明によるシート・フィルム成形ロールは、両端に軸部を有し、当該軸部をもって軸受部より回転可能に支持される軸部材と、両端開口で軸線方向中央部において前記軸部材と接続された内筒部材と、前記内筒部材の外周面に装着されたラバーロールと、前記内筒部材の両端の前記軸部の各々に回転可能に装着された偏心側板と、前記偏心側板によって回転可能に支持され、前記ラバーロールの外径より大きい内径を有し、筒内に前記ラバーロールを収容し、内周面が前記ラバーロールの外周面に接触する薄肉構造の円筒状の金属製弾性外筒とを具備している。

この発明によるシート・フィルム成形ロールは、好ましくは、前記金属製弾性外筒の筒内が液密構造になっており、前記内筒部材の前記軸部に、前記金属製弾性外筒の筒内に対する熱媒体の供給路と排出路が形成されている。

この発明によるシート・フィルム成形ロールは、好ましくは、前記偏心側板を回り止めする回り止め部を有し、当該回り止め部は前記偏心側板の周方向の回り止め位置を可変設定できる構造になっている。

この発明によるシート・フィルム成形ロールは、好ましくは、前記内筒部材の前記軸部が電動機と駆動連結され、前記内筒部材が回転駆動され、前記ラバーロールと前記金属製弾性外筒との接触部の摩擦によって前記内筒部材の回転が前記ラバーロールを介して前記金属製弾性外筒に伝達される。

この発明によるシート・フィルム成形装置は、上述の発明によるシート・フィルム成形ロールをタッチロールとして適用したものである。

この発明によるシート・フィルム成形ロールは、両端の軸部によって軸受部より回転可能に支持された内筒部材の外周面にラバーロールが装着（同心装着）され、ラバーロールに対して金属製弾性外筒が偏心配置されているから、内筒部材の軸部を電動機と駆動連結して内筒部材の回転を、ラバーロールと金属製弾性外筒との接触部の摩擦によって金属製弾性外筒に伝達することができる。これにより、この発明によるシート・フィルム成形ロールは、回転駆動する場合でも、駆動系構造を複雑にすることがなく、一般的な既存のシート・フィルム成形装置に、そのまま使用できる。

まず、この発明によるシート・フィルム成形ロールを用いるシート・フィルム成形法の概要を、図８を参照して説明する。このシート・フィルム成形法は、Ｔダイ１００より溶融樹脂Ｍを、対をなす主ロール１０１と従ロール（タッチロール）１０２間に供給し、シート・フィルムＦを連続的に成形する。この発明によるシート・フィルム成形ロールは、従ロール（タッチロール）１０２に適用される。

この発明によるシート・フィルム成形ロールの一つの実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。

シート・フィルム成形ロール１０は、内筒部材２０と、ラバーロール４０と、金属製弾性外筒５０とを有する。

内筒部材２０は、操作側（図１、図２にて左側）の軸部材２１と、駆動側（図１、図２にて右側）の軸部材２２と、軸部材２１、２２の各々の先端に一体形成されたフランジ部２３、２４に固定装着された円筒部材２５とにより構成されている。軸部材２１と２２とは同心配置であり、円筒部材２５は相対向するフランジ部２３、２４間にあって両端部をフランジ部２３、２４に溶接され、軸部材２１、２２と円筒部材２５とは同心になっている。

内筒部材２０は、軸部材（軸部）２１、２２をもって操作側軸受部２６、駆動側軸受部２７より各々回転可能に支持され、自身の中心軸線周りに回転可能になっている。つまり、操作側軸受部２６、駆動側軸受部２７は、内筒部材２０の両端の軸部材２１、２２を軸受部材２８、２９によって回転自在に支持している。

駆動側の軸部材２２はカップリング３０によって減速機３１と駆動連結されている。減速機３１は電動機（電動モータ）３２と駆動連結されている。これにより、内筒部材２０は、減速機３１を介して電動機３２と駆動連結され、電動機３２によって減速回転駆動される。

ラバーロール４０は、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム状弾性材により構成され、内筒部材２０の円筒部材２５の外周面全体に貼り合わせ装着されている。ラバーロール４０は、この貼り合わせ装着により、内筒部材２０と一体的に回転する。

内筒部材２０の軸部材２１、２２は、各々、ころがり軸受５１、５２によって円盤状の偏心側板５３、５４を回転可能に支持している。偏心側板５３、５４の中心Ｃｂは、内筒部材２０の中心Ｃａに対して偏心量ｅ（図４参照）をもって偏心している。

偏心側板５３、５４は、外周面部において、各々、ころがり軸受５５、５６によって金属製弾性外筒５０の両端部を回転可能に支持している。金属製弾性外筒５０は、ステンレス鋼等の金属薄板製の円筒体で、可撓性を有する薄肉構造になっている。金属製弾性外筒５０は、ラバーロール４０の外径Ｒａより十分に大きい内径Ｒｂ（図３参照）を有し、筒内６８にラバーロール４０を収容し、ラバーロール４０に対する偏心により、偏心接近側（図３で見て右側）で、内周面５０Ａがラバーロール４０の外周面４０Ａに接触している。

このラバーロール４０と金属製弾性外筒５０との接触部の摩擦により、内筒部材２０、ラバーロール４０の回転が金属製弾性外筒５０に伝達され、金属製弾性外筒５０が、偏心側板５３、５４より回転自在に支持された状態で、自身の中心軸線周りに回転する。

なお、無負荷状態では、ラバーロール４０と金属製弾性外筒５０とが接触せず、ラバーロール４０の外周面４０Ａと金属製弾性外筒５０の内周面５０Ａとの間に間隙があってもよい。このことにより、ラバーロール４０を装着された内筒部材２０と金属製弾性外筒５０との組み付けが容易になる。

また、ラバーロール４０と金属製弾性外筒５０との接触部の摩擦による回転力の伝達が、より確実に行われるよう、ラバーロール４０の外周面４０Ａには、周溝あるいはスパイラル溝が形成されていてもよい。

偏心側板５３、５４は、各々、回り止め部５７、５８によって操作側軸受部２６、駆動側軸受部２７と連結され、回り止めされている。この回り止めにより、偏心側板５３、５４の内筒部材２０、ラバーロール４０に対する偏心方向が決まる。この偏心方向は、図３に示されているように、シート・フィルム成形ロール（タッチロール）１０が主ロール１０１と対向する側が、偏心接近側（図３で見て右側）になるように設定されている。つまり、内筒部材２０の中心Ｃａが偏心側板５３、５４の中心Ｃｂより主ロール１０１の側に位置するように、偏心方向を設定されている（図４参照）。

これにより、ラバーロール４０は、金属製弾性外筒５０が主ロール１０１に押し付けらける側（図３で見て右側）において、金属製弾性外筒５０の内周面５０Ａに接触している。

回り止め部５７、５８は、図４に示されているように、偏心側板５３、５４に固定装着された突起片５９と、操作側軸受部２６、駆動側軸受部２７に固定装着された取付片６０、６１にねじ係合した調整ねじ６２、６３とにより構成され、調整ねじ６２、６３が突起片５９を両側から挟むことにより、偏心側板５３、５４が回転できないようにしている。

更に、調整ねじ６２、６３のねじ込み量の調整により、突起片５９の挟み込み位置を偏心側板５３、５４の周方向（時計廻り方向、半時計廻り方向）に変更可能になっている。これにより、偏心側板５３、５４の周方向の回り止め位置を可変設定できる。このことにより、金属製弾性外筒５０の主ロール１０１に対する押付側の偏心量を増減調整することができる。

内筒部材２０の軸部材２１、２２と偏心側板５３、５４との間には、シール部材６４、６５が取り付けられ、偏心側板５３、５４と金属製弾性外筒５０との間には、シール部材６６、６７が取り付けられており、金属製弾性外筒５０の筒内６８が液密構造になっている。

操作側の軸部材２１の中心孔６９には管７０によって熱媒供給路７１と熱媒排出路７２とが形成されている。熱媒供給路７１と熱媒排出路７２は、軸部材２１の軸端に装着された二重構造のロータリジョイント７３によって固定側の冷却水供給ニップル７４、冷却水排出ニップル７５に各々連通接続されている（図１参照）。

熱媒供給路７１は、内筒部材２０の中心部においてフランジ部２３、２４との間に掛け渡された管７６等によって駆動側の軸部材２２に形成されている熱媒供給孔７７、７８に連通している。熱媒排出路７２は軸部材２１に形成されている熱媒排出孔７９に連通している。

これにより、冷却水は、冷却水供給ニップル７４より、ロータリジョイント７３、熱媒供給路７１、管７６、熱媒供給孔７７を通って熱媒供給孔７８より金属製弾性外筒５０の筒内６８に供給される。これにより、金属製弾性外筒５０の筒内６８は冷却水によって満たされる。筒内６８の冷却水は、熱媒排出孔路７９より、熱媒排出路７２、ロータリジョイント７３、冷却水排出ニップル７５へ流れ、外部に排出される。

上述の構成によるシート・フィルム成形ロール１０は、電動機３２によって内筒部材２０とこれと一体のラバーロール４０が操作側軸受部２６、駆動側軸受部２７より軸受支持された状態で、自身の中心軸線周り（中心Ｃａを回転中心とした回転）に回転駆動される。

ラバーロール４０の外周面４０Ａが金属製弾性外筒５０の内周面５０Ａに接触していることにより、この接触部の摩擦によって内筒部材２０、ラバーロール４０の回転が金属製弾性外筒５０に伝達され、金属製弾性外筒５０が、偏心側板５３、５４より回転自在に支持され、ラバーロール４０が内接した状態で、自身の中心軸線周りに回転する。

シート・フィルム成形ロール１０は、ラバーロール４０によって金属製弾性外筒５０の内圧支持を行うラバーロール内接タイプのものであるから、金属製弾性外筒５０が主ロール１０１に対する押付荷重によって主ロール１０１の外周面に倣って弾性変形する具合がよく、外筒を金属製の薄肉構造にしただけのものより、薄いシート・フィルムの成形が可能になる。

その上で、シート・フィルム成形ロール１０は、従来のシート・フィルム成形ロールと同様に、駆動側軸受部２７より支持される軸部材２２に電動機３２を駆動連結するだけで、従来と同様の駆動機構によって回転駆動でき、駆動系構造を複雑にすることがなく、一般的な既存のシート・フィルム成形装置に、そのまま使用することができる。

また、偏心支持部が金属製弾性外筒５０の側端板をなす偏心側板５３、５４に構成されるから、ころがり軸受５１、５２、５５、５６、シール部材６４、６５、６６、６７の保守点検、部品交換を、全体分解することなく、ロール側端で行うことができ、保守性に優れている。

また、回り止め部５７、５８の調整ねじ６２、６３によって偏心量を調整することができるから、ラバーロール４０の摩耗を補償する調整を簡便に行うことができ、ラバーロール４０の摩耗によって内圧支持の押付圧分布に狂いが生じても、それを解消する調整を使用中でも行うことができる。

上述の構成によるシート・フィルム成形ロール１０において、操作側軸受部２６、駆動側軸受部２７を各々において軸線方向に互いに偏倚した２箇所で径方向荷重を付与し、円筒部材２５を真直状態より弓なり状に撓ますことにより、軸線方向（母線方向）の押付圧の分布を可変設定でき、クラウニング特性を得ることもできる。なお、このことは、偏心側板５３、５４を硬質のゴム状弾性材により構成することにより、より効果的になる。

なお、この実施形態では、内筒部材２０は、軸部材２１、２２と、円筒部材２５との組立体として、中空構造になっているが、円筒部材２５が中実体で構成されていてもよい。中実体構造の場合には、内筒部材２０は、軸部材２１、２２と円筒部材２５とが一体の一体品で構成することも可能である。本明細書では、便宜上、内筒部材２０と云っているが、内筒部材２０は筒状体に限られるものでなく、中実体でもよく、機能上、同一である。

この発明によるシート・フィルム成形ロールの他の実施形態を、図５を参照して説明する。なお、図５において、図１、図２に対応する部分は、図１、図２に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、両端に軸部２１、２２を有する軸部材３４が設けられている。軸部材３４は、軸部２１、２２をもって、前述の実施形態と同様に、操作側軸受部２６、駆動側軸受部２７より回転可能に支持される。軸部材３４は、筒内６８に位置する軸線方向中央部に大径部３５を有する。

軸部材３４の大径部３５には両端開口の円筒状の内筒部材３６が溶接等によって接続されている。つまり、内筒部材３６は軸線方向中央部において軸部材３４と接続されたセンターローディング型をなしている。内筒部材３６の外周面には、その全体に、ラバーロール４０が貼り合わせ装着されている。

これ以外のことは、前述の実施形態と同様に構成されている。

この実施形態では、内筒部材３６およびラバーロール４０は、軸線方向中央部においてのみ軸部材３４に剛固に接続されているが、軸端側は自由端になっているから、ラバーロール４０による金属製弾性外筒５０の内圧支持の押付圧分布が、軸端側に比して軸線方向中央部において強くなる分布になり、クラウニング特性を得ることができる。

この発明によるシート・フィルム成形ロールの他の実施形態を、図６、図７を参照して説明する。なお、図６、図７において、図１〜図４に対応する部分は、図１〜図４に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、金属製弾性外筒５０の両端部に、中心開口８０、８１を有する側板８２、８３が固定装着されている。

内筒部材２０の軸部材２１、２２が側板８２、８３の中心開口８０、８１を遊嵌合状態（自由状態）で貫通しており、金属製弾性外筒５０と側板８２、８３との組立体がラバーロール４０に対して偏心配置され、前述の実施形態と同様に、金属製弾性外筒５０の内周面５０Ａがラバーロール４０の外周面４０Ａに接触している。金属製弾性外筒５０は外接する複数個の外部ころ８８によって回転可能に支持されている。

この実施形態では、内筒部材２０の軸部材２１の中心孔６９自体が熱媒供給路になっており、内筒部材２０の内部空間８４に開口している。内筒部材２０の円筒部材２５とラバーロール４０には多数の熱媒体流通孔８５、８６が貫通形成されている。

冷却水は、中心孔６９より内筒部材２０の内部空間８４に供給され、熱媒体流通孔８５、８６を通って金属製弾性外筒５０の筒内６８に流れ、重力により筒内６８の下部に溜まる、この冷却水は、金属製弾性外筒５０の側端開口をなす側板８２の中央開口８０より外部へ溢流し、外部配置の冷却水回収桝８７に回収される。

この実施形態でも、電動機によって内筒部材２０とこれと一体のラバーロール４０が自身の中心軸線周り回転駆動される。ラバーロール４０の外周面４０Ａが金属製弾性外筒５０の内周面５０Ａに接触していることにより、この接触部の摩擦によって内筒部材２０、ラバーロール４０の回転が金属製弾性外筒５０に伝達され、ラバーロール４０が内接した状態で、金属製弾性外筒５０が自身の中心軸線周りに回転する。

これにより、ラバーロール４０によって金属製弾性外筒５０の内圧支持を行うラバーロール内接タイプのシート・フィルム成形ロールが構成され、金属製弾性外筒５０が主ロール１０１に対する押付荷重によって主ロール１０１の外周面に倣って弾性変形する具合がよく、外筒を金属製の薄肉構造にしただけのものより、薄いシート・フィルムの成形が可能になる。

その上で、シート・フィルム成形ロール１０は、従来のシート・フィルム成形ロールと同様に、駆動側軸受部より支持される軸部材２２に電動機を駆動連結するだけで、従来と同様の駆動機構によって回転駆動でき、駆動系構造を複雑にすることがなく、一般的な既存のシート・フィルム成形装置に、そのまま使用することができる。

この発明によるシート・フィルム成形ロールを組み込まれたシート・フィルム成形装置の一つの実施形態を示す断面図である。 この発明によるシート・フィルム成形ロールの一つの実施形態を示す断面図である。 図２の線Ａ−Ａ断面図である。 図２の線Ｂ−Ｂ断面図である。 この発明によるシート・フィルム成形ロールの他の実施形態を示す断面図である。 この発明によるシート・フィルム成形ロールの他の実施形態を示す断面図である。 図６の線Ｃ−Ｃ断面図である。 この発明によるシート・フィルム成形ロールを用いるシート・フィルム成形法の概要を示す説明図である。

符号の説明

１０ シート・フィルム成形ロール
２０ 内筒部材
２１、２２ 軸部材（軸部）
２３、２４ フランジ部
２５ 円筒部材
２６ 操作側軸受部
２７ 駆動側軸受部
２８、２９ 軸受部材
３０ カップリング
３１ 減速機
３２ 電動機
３４ 軸部材
３５ 大径部
３６ 内筒部材
４０ ラバーロール
４０Ａ 外周面
５０ 金属製弾性外筒
５０Ａ 内周面
５１、５２ ころがり軸受
５３、５４ 偏心側板
５５、５６ ころがり軸受
５７、５８ 回り止め部
５９ 突起片
６０、６１ 取付片
６２、６３ 調整ねじ
６４、６５、６６、６７ シール部材
６８ 筒内
６９ 中心孔
７０ 管
７１ 熱媒供給路
７２ 熱媒排出路
７３ ロータリジョイント
７４ 冷却水供給ニップル
７５ 冷却水排出ニップル
７６ 管
７７、７８ 熱媒供給孔
７９ 熱媒排出孔
８０、８１ 中心開口
８２、８３ 側板
８４ 内部空間
８５、８６ 熱媒体流通孔
８７ 冷却水回収桝
８８ 外部ころ
１００ Ｔダイ
１０１ 主ロール
１０２ 従ロール（タッチロール）

Claims (8)

1. 両端に軸部を有し、当該軸部をもって軸受部より回転可能に支持される内筒部材と、
   前記内筒部材の外周面に装着されたラバーロールと、
   前記ラバーロールの外径より大きい内径を有し、筒内に前記ラバーロールを収容し、前記ラバーロールに対して偏心配置されることにより内周面が前記ラバーロールの外周面に接触する薄肉構造の金属製弾性外筒と、
   を具備したシート・フィルム成形ロール。
2. 前記内筒部材の前記軸部に熱媒体の供給路が形成され、前記内筒部材および前記ラバーロールの円筒部に熱媒体流通孔を貫通形成され、前記金属製弾性外筒の下部に溜まる熱媒体を前記金属製弾性外筒の側端開口より外部へ排出する請求項１記載のシート・フィルム成形ロール。
3. 両端に軸部を有し、当該軸部をもって軸受部より回転可能に支持される内筒部材と、
   前記内筒部材の外周面に装着されたラバーロールと、
   前記内筒部材の両端の前記軸部の各々に回転可能に装着された偏心側板と、
   前記偏心側板によって回転可能に支持され、前記ラバーロールの外径より大きい内径を有し、筒内に前記ラバーロールを収容し、内周面が前記ラバーロールの外周面に接触する薄肉構造の円筒状の金属製弾性外筒と、
   を具備したシート・フィルム成形ロール。
4. 両端に軸部を有し、当該軸部をもって軸受部より回転可能に支持される軸部材と、
   両端開口で軸線方向中央部において前記軸部材と接続された内筒部材と、
   前記内筒部材の外周面に装着されたラバーロールと、
   前記内筒部材の両端の前記軸部の各々に回転可能に装着された偏心側板と、
   前記偏心側板によって回転可能に支持され、前記ラバーロールの外径より大きい内径を有し、筒内に前記ラバーロールを収容し、内周面が前記ラバーロールの外周面に接触する薄肉構造の円筒状の金属製弾性外筒と、
   を具備したシート・フィルム成形ロール。
5. 前記金属製弾性外筒の筒内が液密構造になっており、前記内筒部材の前記軸部に、前記金属製弾性外筒の筒内に対する熱媒体の供給路と排出路が形成されている請求項３または４記載のシート・フィルム成形ロール。
6. 前記偏心側板を回り止めする回り止め部を有し、当該回り止め部は前記偏心側板の周方向の回り止め位置を可変設定できる構造になっている請求項３〜５の何れか１項記載のシート・フィルム成形ロール。
7. 前記内筒部材の前記軸部が電動機と駆動連結され、前記内筒部材が回転駆動され、前記ラバーロールと前記金属製弾性外筒との接触部の摩擦によって前記内筒部材の回転が前記ラバーロールを介して前記金属製弾性外筒に伝達される請求項１〜６の何れか１項記載のシート・フィルム成形ロール。
8. 請求項１〜７の何れか１項記載のシート・フィルム成形ロールをタッチロールとして適用したシート・フィルム成形装置。

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