JP4365384B2 - 成形ロール - Google Patents
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Description
[内セルおよびゴム]
外セル1内に二重管構造で設けられた内セル2は高剛性に造られており、軸6に溶接結合されている。軸6内にはパイプ13が溶接されており、また、軸6に多数の穴15が形成されており、パイプ13、穴15を介して温調液16が流れる構造となっている。
[外セル]
外セル1はロール端のベローズ5を介して軸6に弾性支持されている。外セル1の内径は内セル2の外径よりもわずかに大きく造られている。本実施形態の場合、外セル1は温度膨張と組立ての容易さを確保するため、外セル1の内径は内セル2のゴム3の外径よりも約1mm程度大きいものが用いられている。また、外セル1の外周の両端部は1mm程度の段差10が形成されている(図5(b)参照)。この段差10が形成されていることで、シート25が薄い場合の相手側の成形ロール21との接触を回避できるとともに、金属薄板からなるベローズ5の肉厚に合わせて溶接部の肉厚変化を小さくし、応力を緩和している。このような構成のため、内セル2のゴム3との間に0.5mm程度の隙間19が形成されることとなる。また、ニップ時の外セル1の偏心移動はゴム撓み、ロール曲がりを含めて、外セル1のロール端で1mm程度となる。しかし、この程度の隙間であるため外セル1と内セル2のゴム3外周とのすべりは0.5%程度で振動などの問題は無い。
[ベローズ]
本実施形態のベローズ5は、伸縮性、バネ性、気密シール性を備えた同心円の多段の金属薄板からなる蛇腹である。すなわち、ベローズ5は、図5に示すように2枚のコーン形状の同心円の金属薄板5p1と、2枚の同心円の円筒形状の金属薄板5p2とが交互に配置されて溶接接合されてなるものである。ベローズ5の内周側はフランジ12に溶接され、外周側は外セル1に溶接されている。フランジ12は、軸6に嵌め込まれたフランジ11にボルト8によって締結されている。フランジ11とフランジ12との間にはOリングのシール7によって封止されている。
1.内セル2に対して外セル1を偏心させることが可能
2.外セル1と内セル2のトルク伝達をする軸継手機能
3.温調液16のシール機能
また、上述した蛇腹構造のベローズ5は半径方向には撓むが捻り方向の剛性は高いという特性を有する。このためモータ27の駆動力はベローズ5を介して高剛性で駆動でき、ロールプレスによる抵抗や外乱、内セル2のゴム3のすベリ抵抗に負けない剛性があり、ロールを滑らかに回転駆動できる。またベローズ5は連続的で継ぎ目なく形成されているノンバックラッシュ構造であり、ガタツキが無く、滑らかな駆動が実現できる。
[外セルの回転ガイド機構]
本実施形態の成形ロール20は、ベローズ5の偏心方向のバネ剛性を弱くすることで、外セル1の荷重撓みを大きくして偏心反力を弱め、より均等な線圧分布が得られる。また、上述したように、膜シール7aに代えてフランジ33とフランジ33側のハブ5f1との間をシールする部材を設ける構成とすれば、同様に偏心反力が小さくなり、より均一な線圧分布になる。また、本実施形態の成形ロール20は後述する図14に示すように、ロール加圧荷重を変えてもより均一な線圧分布が得られる。しかしながら、ベローズ5を多段にしたり薄くすることで半径方向のバネ剛性が過度に弱くなった場合、また成形材料の成形抵抗が大きくなった場合、外セル1の回転がふらつく場合が生じることがある。このような場合、図10および図11に示す回転ガイド機構を設けてもよい。なお、図11は図10の矢視B方向から回転ガイド機構をみた図である。
[成形ロールの線圧分布]
ベローズ5の剛性はロール回転動作に耐えられるバネ強さは確保しつつも、セル厚さを同じにした一般的な通常ロールの最大撓み剛性の1/5程度としている。負荷印加時には外セル1のベローズ5が大きく撓み、内セル2がゴム3を介して大部分の荷重を支えることとなる。
1.装置が簡単でシンプルな構造(コストが低い)
ベローズ5の撓みと使用実績があるゴムロール構造を利用しているので機械的にスライドする部品が無く、シンプルな構造で安価にできる。
2.成形ロールとして、成形材料に対する冷却、加熱能力が高い
温調機能が必要な樹脂フィルム・シート成形用途では成形ロール20内部の内セル2のゴム3に多数の温調液用溝があり、外セル1と直接に温調液16が接しているので成形ロールとして、シートに対する冷却、加熱能力が高い。このためシートを急冷でき、透明シートを成形する場合、高い透明度を得ることができる。
3.高温、高圧での耐久性が高い
樹脂PC(ポリカーポネート)シートは溶融押し出し時300℃でロールは150℃に温度調整することが必要である。温調液16にはオイルあるいは加熱水が利用されるが、一般的には加熱水が使われている。本実施形態の成形ロール20の、ベローズ5は、温調液16として0.5MPaに加圧した加熱水に対する耐用性を有する。また、ゴム3の材質はシリコンゴムとすることで温度180℃迄使用できる。本実施形態の成形ロール20は内セル2のゴム3とフランジ12のOリングシール以外は金属製であるため、それらの材料を高温に耐える材料にすれば180℃以上の高温、高圧に耐え得るものとすることができる。また、ベローズ以外の軸継手、シールでも高温高圧に耐え得る構造にすることができる。
2 内セル
3 ゴム
4 溝
4a 土手部
5、5a、5b、5c、5d、5e ベローズ
5f 軸継手
5f1 ハブ
5f2 スペーサ
5f3 ディスク
5p1、5p2 金属薄板
6 軸
7 シール
7a 膜シール
8、8a ボルト
10 段差
11、12、33 フランジ
13 パイプ
15 穴
16 温調液
19 隙間
20、21、22、23 成形ロール
24 ダイ
25 シート
27 モータ
28 ロータリジョイント
29 勘合部
30 ロール加工冶具
31 ローラ
32 回転ガイド機構
33a 溶接部
Claims (6)
- 外セル(1)と、前記外セル(1)内に設けられた内セル(2)と、前記内セル(2)を被覆するゴム(3)と、前記内セル(2)を保持する軸(6)とを有する二重管構造の成形ロールにおいて、
前記外セル(1)は、前記内セル(2)に対して偏心可能なように前記外セル(1)の端部にて前記外セル(1)と前記軸(6)とを連結する連結手段(5)を有し、
前記内セル(2)は、前記軸(6)と一体になって回転することを特徴とする成形ロール。 - 前記連結手段(5)は金属薄板で形成されており、前記外セル(1)内を流れる温調液(16)を封止する、請求項1に記載の成形ロール。
- 前記連結手段(5)は金属薄板を屈曲させて形成されている、請求項2に記載の成形ロール。
- 前記連結手段(5)は軸継手(5f)を有し、前記軸継手(5f)は前記外セル(1)側に配されたフランジ(33)及び前記軸(6)側に配されたフランジ(12)に連結されており、前記軸継手(5f)の内側に、前記外セル(1)内を流れる温調液(16)を封止するシールを有する、請求項1に記載の成形ロール。
- 前記ゴム(3)の表面に前記軸(6)の軸方向に、前記外セル(1)に向けて開口した複数の溝(4)が形成されている、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の成形ロール。
- 前記ゴム(3)は、ロール幅方向の中央部を端部よりも大径のクラウン形状に形成されている、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の成形ロール。
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