JP4619741B2 - 塗工用スロットダイおよび塗工用スロットダイのリップと塗工ロールとの隙間測定方法および隙間設定方法 - Google Patents
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Description
この発明は、樹脂膜コーティング等の塗工装置に用いられる塗工用スロットダイおよび塗工用スロットダイのリップと塗工ロールとの隙間測定方法および隙間設定方法に関するものである。
塗工装置は、基膜となる樹脂膜に、ある機能を付与するために別の樹脂膜を塗工する装置である（例えば、特許文献１）。塗工装置において、塗工ヘッドに取り付けられ、溶融した樹脂を薄いフィルム状にして押し出す金型であるスロットダイ（塗工用スロットダイ）の出口はリップと呼ばれる。
塗工装置において、塗工する樹脂の厚さを精度よく均一にするためには、塗工用スロットダイのリップと塗工ロールとの隙間を正確に設定する必要がある。
従来、この隙間の測定は、薄くて非常にゆるい勾配のシムを製作し、リップ先端とロール表面の間に、シムがどこまで入るか調べ、その入れ込み位置のシムの厚さをもって隙間とみなし、隙間測定を行っていた。
しかし、シムによる隙間測定では、薄くて勾配のゆるいシムの高精度な製作が困難であることと、リップ先端が塗工ロールの中心を向いていないことのためにシムを入れる向きによって測定値が変化するために、２０〜２００μｍという微小なリップ・ロール間の隙間を1μｍ内外の精度で測定することは不可能だった。
また、シムが硬い材料で製作されていると、シムがリップに当たることによってリップが傷つくので、シムはアルミニウムなど、スロットダイより柔らかい材料で作らなくてはならない。このため、シムは何回か使うと変形したり、押し込む力加減で止まる位置が大きく変化することなどの現象は、高精度な間隙測定の障害となる。
別の測定方法として、光学的な測定方法の試みもある。これには、スリット光を透過させてＣＣＤ等の光電素子によって隙間を測定する方法や、顕微鏡的に一方向から隙間部を観察して隙間の大きさを測定する方法があるが、どちらも測定精度の問題と、測定装置をリップ・ロール間の隙間に近づけられないことから、光の分散や焦点深度の問題などが生じて実用的な測定装置とはならなかった。
特開２０００−３３３１５号公報
この発明が解決しようとする課題は、リップ・ロール間の隙間を高精度に測定し、高精度な塗工フィルムの作製のために、リップ・ロール間の隙間を高精度に設定することである。
この発明による塗工用スロットダイは、リップの両側端部に、該リップの先端のリップ前面と同時加工によって同一平面をなす平坦なブロック前面を有する測定器取付ブロックが取り付けられ、該両測定器取付ブロックに変位測定器が取り付けられている。
この発明による塗工用スロットダイのリップと塗工ロールとの隙間測定方法は、リップの両側端部に、該リップの先端のリップ前面と同時加工によって同一平面をなす平坦なブロック前面を有する測定器取付ブロックを取り付け、該両測定器取付ブロックに変位測定器を取り付けた塗工用スロットダイを備えた塗工ヘッドの前記両測定器取付ブロックのブロック前面にブロックゲージの表面を押し当て、該ブロックゲージの表面を前記両変位測定器によって測定してキャリブレーションを行い、キャリブレーション完了後に前記ブロックゲージを取り除き、前記塗工へッドを塗工ロール側に前進移動させ、前記両変位測定器の計測値によって前記リップのリップ前面と前記塗工ロールとの隙間を測定する。
この発明による塗工用スロットダイのリップと塗工ロールとの隙間設定方法は、リップの両側端部に、該リップの先端のリップ前面と同時加工によって同一平面をなす平坦なブロック前面を有する測定器取付ブロックを取り付け、該両測定器取付ブロックに変位測定器を取り付けた塗工用スロットダイを備えた塗工ヘッドの前記両測定器取付ブロックのブロック前面にブロックゲージの表面を押し当て、該ブロックゲージの表面を前記両変位測定器によって測定してキャリブレーションを行い、キャリブレーション完了後に前記ブロックゲージを取り除き、前記塗工へッドを塗工ロール側に前進移動させ、前記両変位測定器の計測値が所定値になった時点で前記塗工ヘッドの前進を停止し、前記リップのリップ前面と前記塗工ロールとの隙間を所定値に設定する。
この発明によれば、両測定器取付ブロックのブロック前面がリップ先端のリップ前面と同一平面であることにより、両測定器取付ブロックのブロック前面をリップ前面と等価の面として、大切なリップ前面にブロックゲージを押し当てることなく、両測定器取付ブロックに取り付けられている両変位測定器のキャリブレーションを行うことができ、キャリブレーションされた両変位測定器によって塗工用スロットダイのリップ前面と塗工ロールとの隙間を直接測定することができる。これにより、リップ・ロール間の隙間を高精度に測定し、リップ・ロール間の隙間を高精度に設定することが可能になる。
この発明による塗工用スロットダイを適用される塗工装置の全体構成を、図１、図２を参照して説明する。
塗工装置は、基台１０上に塗工ロール１１の両端を軸受１２、１３によって回転可能に支持している。基台１０上には左右方向（塗工ロール１１の径方向）に移動可能な移動台１４が設けられている。移動台１４上には塗工へッド１５が取り付けられており、塗工へッド１５に塗工用スロットダイ２０が取り付けられている。
移動台１４は、移動台１４に取り付けられたボールナット１６、基台１０側に設けられたボールねじ１７、ボールねじ１７を回転駆動するサーボモータ１８による送りねじ方式の軸送り機構によって塗工ロール１１の径方向に軸送りされる。この移動台１４の軸送りにより、塗工へッド１５に取り付けられている塗工用スロットダイ２０のロール径方向の位置（図１で見て左右方向の位置）が決まり、リップ・ロール間の隙間が設定される。
塗工用スロットダイ２０は、溶融樹脂供給源（図示省略）より溶融した樹脂を供給され、これを薄いフィルム状にしてスロットダイ先端のリップ２１より、塗工ロール１１の外周面に巻き付いて搬送される樹脂基膜Ｗの表面に塗工する。この塗工樹脂の厚さは、リップ・ロール間の隙間により決まる。
つぎに、この発明による塗工用スロットダイ２０の一つの実施形態を、図３〜図５を参照して説明する。
塗工用スロットダイ２０は、両側端部２０Ａ、２０Ｂに、各々、ボルト２２、２３によって測定器取付ブロック２４、２５が取り付けられている。
測定器取付ブロック２４、２５のブロック前面２４Ａ、２５Ａと塗工用スロットダイ２０のリップ前面２１Ａは、同時ラップ加工等によって同一面に加工されている。これにより、測定器取付ブロック２４、２５のブロック前面２４Ａ、２５Ａは、スロットダイ先端のリップ前面２１Ａと同一面の平坦な面をなす。
測定器取付ブロック２４、２５には各々測定器取付孔２６、２７が貫通形成されている。測定器取付孔２６、２７には、変位測定器として電気マイクロメータ２８、２９が、渋い嵌合状態によって、どこにでも止められるように挿入され、止めねじ３０、３１によって締緩可能に固定されている。電気マイクロメータ２８、２９は、ブロック前面２４Ａ、２５Ａの側に、測定子２８Ａ、２９Ａを有する。
塗工ロール１１は、図２に示されているように、フィルム（樹脂基膜Ｗ）の幅方向の余裕のため、リップ幅よりも十分大きい長さを持っている。このことにより、塗工用スロットダイ２０のリップ部延長位置に位置する測定器取付ブロック２４、２５に組み込まれた電気マイクロメータ２８、２９の測定子２８Ａ、２９Ａは、各々塗工ロール１１の外周面に接触し、ロール外周部との相対位置を直接測定する。
つぎに、この発明による塗工用スロットダイ２０を用いて行うリップ・ロール間の隙間測定方法および隙間設定方法について説明する。
サーボモータ１８によって移動台１４と共に塗工へッド１５を後退移動（塗工用スロットダイ２０が塗工ロール１１より遠ざかる方向の軸移動）させ、後退移動位置で、図３に示されているように、測定器取付ブロック２４のブロック前面２４Ａにブロックゲージ５０の表面５０Ａを押し当て、ブロックゲージ５０の表面５０Ａを電気マイクロメータ２８によって測定し、ここをリップ前面２１Ａとして認識する。例えば、電気マイクロメータ２８の測定値（表示装置に表示される測定値）をゼロリセットすることで、キャリブレーションとする。
同様に、測定器取付ブロック２５のブロック前面２５Ａにブロックゲージ５０の表面５０Ａを押し当て、ブロックゲージ５０の表面５０Ａを電気マイクロメータ２９によって測定し、ここをリップ前面２１Ａとして認識する。例えば、電気マイクロメータ２９の測定値（表示装置に表示される測定値）をゼロリセットすることで、キャリブレーションとする。
リップ前面２１Ａとブロック前面２４Ａ、２５Ａとが同一面になっているので、塗工に大切なリップ前面２１Ａにブロックゲージ５０を押し当てることなく、リップ前面２１Ａの位置を測定することができる。つまり、リップ前面２１Ａの位置を基準とするキャリブレーションを行うことができる。なお、ブロックゲージ５０は、ブロックゲージ５０の表面５０Ａと等価の表面を有する基準面部材に置き換えることもできる。
ブロックゲージ５０を取り除き、サーボモータ１８によって移動台１４と共に塗工へッド１５を塗工ロール１１に徐行速度で前進移動させる。この前進移動により、電気マイクロメータ２８、２９の測定子２８Ａ、２９Ａが各々塗工ロール１１の外周面１１Ａに当接する。これにより、電気マイクロメータ２８、２９の計測値はスロットダイ２０のリップ２１（リップ前面２１Ａ）と塗工ロール１１の外周面１１Ａとの隙間寸法を示す。
つまり、電気マイクロメータ２８、２９の計測値によってスロットダイ２０のリップ２１と塗工ロール１１との隙間を測定する。
そして、電気マイクロメータ２８、２９の計測値がそれそれ所定値になった時点で、サーボモータ１８による移動台１４、塗工へッド１５の前進移動を停止する。これにより、スロットダイ２０のリップ２１と塗工ロール１１との隙間が所定値に設定される。このように、両方の電気マイクロメータ２８、２９の読みが必要な隙間位置になるように位置を調整することで、リップ２１と塗工ロール１１の位置関係は平行で正確な隙間となる。
リップ部の形状は様々であり、リップ２１の合わせ面が塗工ロール１１の中心を通らない場合や、リップ先端に勾配が付いている場合は、隙間という言葉で、どこの距離を定義するか、不明瞭なケースがある。しかし、隙間管理は樹脂フイルムへ塗工する樹脂の厚さを制御するための手段であるので、最終的には塗工されたフィルムの出来上がり寸法によって評価される。従って、測定される隙間寸法に繰返性が保障されれば、測定器としての用途は満たされる。
図６に示されているように、測定器取付ブロック２４、２５に取り付けられる電気マイクロメータ２８、２９の中心位置とリップ２１の中心とを一致させる配置にすることもできる。この場合には、リップ２１と塗工ロール１１との実際の間隙に近い値を測定することができる。
要求精度によっては、変位測定器として、電気マイクロメータの他に、静電容量形の変位測定器、レーザ変位計、ポテンショメータ、ダイアルインジケータなどが使える。
変位測定器が電気マイクロメータ２８、２９のような接触式のものの場合には、測定後は測定器先端（接触子２８Ａ、２９Ａ）の塗工ロール１１との接触を防ぎ、測定器の保護のため、測定器を塗工エリアから退避させる。非接触式のものの場合には、測定器の保護の必要があれば、同様の退避機構を設けるが、保護の必要がなければ定位置でよい。
変位測定器の退避方法は、測定器取付ブロック２４、２５に明けた測定器取付孔２６、２７と変位測定器との渋い嵌合によって、変位測定器を測定位置と退避位置のどこにでも止められるようにしている。他にも、変位測定器を組み込んだ小ブロックをヒンジやスライドで退避可能に組み込む方式も可能であり、必ず測定前にブロックゲージによるキャリブレーションを行うので、測定位置に止める時には正確な再現性を必要としない。
測定器取付ブロック２４、２５のブロック前面２４Ａ、２５Ａとリップ前面２１Ａの同一面確保は、リップ部に十分な平坦面があれば、測定によってブロック前面２４Ａ、２５Ａをリップ前面２１Ａと同一面に芯出ししてもよい。この場合には、スロットダイ２０のリップ前面２１Ａとブロック前面２４Ａ、２５Ａを定盤上の比較測定で芯出しすればよい。また、要求精度が低い測定の場合には、リップ２１の端部前面に、軟鋼、アルミニウムなどの柔らかい金属で平面を正確に仕上げたブロックゲージを押し当てて、ここに端部の測定器取付ブロック２４、２５を、リップ２１と同じ向きに押し当てて測定器取付ブロック２４、２５の取付位置と姿勢を定める方法が使える。
１０ 基台
１１ 塗工ロール
１１Ａ 外周面
１２、１３ 軸受
１４ 移動台
１５ 塗工へッド
１６ ボールナット
１７ ボールねじ
１８ サーボモータ
２０ 塗工用スロットダイ
２１ リップ
２１Ａ リップ前面
２２、２３ ボルト
２４、２５ 測定器取付ブロック
２４Ａ、２５Ａ ブロック前面
２６、２７ 測定器取付孔
２８、２９ 電気マイクロメータ
２８Ａ、２９Ａ 測定子
３０、３１ 止めねじ
５０ ブロックゲージ
１１ 塗工ロール
１１Ａ 外周面
１２、１３ 軸受
１４ 移動台
１５ 塗工へッド
１６ ボールナット
１７ ボールねじ
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２０ 塗工用スロットダイ
２１ リップ
２１Ａ リップ前面
２２、２３ ボルト
２４、２５ 測定器取付ブロック
２４Ａ、２５Ａ ブロック前面
２６、２７ 測定器取付孔
２８、２９ 電気マイクロメータ
２８Ａ、２９Ａ 測定子
３０、３１ 止めねじ
５０ ブロックゲージ
Claims (3)
- リップの両側端部に、該リップの先端のリップ前面と同時加工によって同一平面をなす平坦なブロック前面を有する測定器取付ブロックが取り付けられ、該両測定器取付ブロックに変位測定器が取り付けられていることを特徴とする塗工用スロットダイ。
- リップの両側端部に、該リップの先端のリップ前面と同時加工によって同一平面をなす平坦なブロック前面を有する測定器取付ブロックを取り付け、該両測定器取付ブロックに変位測定器を取り付けた塗工用スロットダイを備えた塗工ヘッドの前記両測定器取付ブロックのブロック前面にブロックゲージの表面を押し当て、該ブロックゲージの表面を前記両変位測定器によって測定してキャリブレーションを行い、キャリブレーション完了後に前記ブロックゲージを取り除き、前記塗工へッドを塗工ロール側に前進移動させ、前記両変位測定器の計測値によって前記リップのリップ前面と前記塗工ロールとの隙間を測定することを特徴とする隙間測定方法。
- リップの両側端部に、該リップの先端のリップ前面と同時加工によって同一平面をなす平坦なブロック前面を有する測定器取付ブロックを取り付け、該両測定器取付ブロックに変位測定器を取り付けた塗工用スロットダイを備えた塗工ヘッドの前記両測定器取付ブロックのブロック前面にブロックゲージの表面を押し当て、該ブロックゲージの表面を前記両変位測定器によって測定してキャリブレーションを行い、キャリブレーション完了後に前記ブロックゲージを取り除き、前記塗工へッドを塗工ロール側に前進移動させ、前記両変位測定器の計測値が所定値になった時点で前記塗工ヘッドの前進を停止し、前記リップのリップ前面と前記塗工ロールとの隙間を所定値に設定することを特徴とする隙間設定方法。
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