JP4688573B2

JP4688573B2 - 成形ロール装置

Info

Publication number: JP4688573B2
Application number: JP2005155227A
Authority: JP
Inventors: 憲文風間
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: JP2006327070A

Description

本発明は成形ロール装置に関するものであり、特に、シートの表裏両面に凹凸模様を賦形させる成形ロール装置に関するものである。

従来、例えばレンティキュラ板のように表裏両面に凹凸模様が賦形された光学用プラスチックシートの成形手段としては、所定間隙で平行に対峙する２個のロールを配設し、一方のロールの表面には前記レンティキュラ板に賦形される凹模様に対応して凸模様が彫刻され、他方のロールの表面には前記レンティキュラ板に賦形される凸模様に対応して凹模様が彫刻されている。そして、回転駆動手段によって前記２個のロールを回転し、該２個のロール間に押出成形された合成樹脂を通過させてシートを成形する際に、前記２個のロールによって該シートに凹凸模様を賦形するように構成したものが一般的である。

ここで、前記シートの表裏両面に凹凸模様を賦形する場合には、表裏両面の凹凸模様を精度よく成形する必要があり、このために押出機を２台使用し、第１押出機から押出された第１合成樹脂層を第１型付ロールと押圧ロールとの間に導入して型付けし、第２押出機から押出された第２合成樹脂層を第２型付ロールと前記第１型付ロールとの間に前記第１合成樹脂層と重ね合わせながら導入することにより、ラミネートされた合成樹脂層の表裏両面に良好かつ正確な凹凸模様を型付けする押出ロール成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来技術として、一対の成形ロールのうち、第１成形ロールの軸受部をその軸方向に固定する軸受固定部と、第２成形ロールの軸受部をその軸方向へ移動可能な状態で支持する軸受可動部と、シートの両面間の位相差に応じて第２の成形ロールの軸方向への移動位置を調整する成形ロール位置調整手段とを具備し、第１の成形ロールを基準として固定し、第２の成形ロールを軸方向へ移動させることにより、双方のロール間を通過するシートの表裏両面に賦形される凹凸模様の位相差をなくすようにしたシート両面パターン成形装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、前記回転駆動手段とロール軸との間には、キーと呼ばれる部材が配置されている。該キーは、回転駆動力をロール軸に伝えるようにロール軸の回転方向には変位不可能であり、一方、軸方向位相調整手段による力を軸に伝えて軸方向には移動可能であるように、いわゆる滑りキーの構成となっている。この滑りキーは、軸方向の移動を妨げないように、軸との間に若干の隙間（遊び）を設けてある。
特開昭５９−９６９２０号公報特開平１０−３４７４８号公報

特許文献１記載の発明は、押出機を２台使用して第１合成樹脂層および第２合成樹脂層を型付けした後にラミネートするので、従来の成形方法よりも正確な凹凸模様を賦形することが可能であるが、ロールに対する軸方向の位相差を調整することはできない。

特許文献２記載の発明は、第１の成形ロールを基準として固定し、第２の成形ロールを軸方向へ移動させることにより、双方のロール間を通過するシートの表裏両面に賦形される凹凸模様の位相差をなくすようにしてある。

一般に、ロールを軸方向に移動させて位相調整する場合、この位相調整に必要な推力（軸力）が負荷されるのであるが、レンティキュラ板のようなシートの表裏両面に凹凸模様を賦形するためのロールに対する軸力は、概して３０ＫＮを基準とした値となる。従来の軸方向位相調整手段では、ロール軸心に対するベースプレートのロール径方向偏倚（オフセット）があり、このため、位相調整を行う推力によってロールの支持部に曲げモーメントが発生し、軸方向位相調整手段の各要素にこじり現象が発生する。

前記こじり現象が発生すると軸方向位相調整動作がステックスリップ状になり、微細かつ高精度な位置決め精度が得られずに再現性が悪くなる。また、滑りキーと軸との間に遊びがあるとがたつきが生じ、このがたつきを抑えるために遊びを小さくすると、やはり軸方向位相調整動作がステックスリップ状になって微細かつ高精度な位置決め精度が得られない
近時、レンティキュラ板などの光学用プラスチックシートに前記凹凸模様を賦形する精度は極めて高い精度が要求されており、光学用プラスチックシートの表裏両面に賦形される凹凸模様の位相誤差の許容値は過去の４分の１以下が要求され、従来の成形ロール装置ではこの要求を充足させることが困難となってきている。

また、従来の成形ロール装置では、固定側のロールを絶対基準としてロール位置およびロール回転の双方とも、系の基準ロールとしており、該基準ロールにはロール回転駆動のための機構だけが付設され、他方のロールが軸方向位相調整と双方のロール間隙調整の双方の機能を集中負担するため、構造が極めて複雑となって機構の剛性に制約を受ける。

この結果、位相調整時に発生する応力に対し、剛性に見合った弾性変形が発生する。この弾性変形は、機構が複雑であるため複雑な挙動の変位となり、運転状態によって変動する。実際には、剛性不足による弾性変形と前記オフセットに起因するこじり現象とが複合して発生するため、変動要因の特定が難しく、ユーザーのニーズを満足する高精度の賦形成形を行うことが困難である。

そこで、上記問題点を解消し、２個のロール間のオフセットに起因するこじり現象の発生と剛性不足による弾性変形を回避して、高精度な賦形成形を行うことができる成形ロール装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、所定間隙を有して配設された２個のロールを回転駆動手段によって回転し、該２個のロール間に樹脂を通してシートを成形するロール装置であって、該２個のロールにはシートの表裏両面に凹凸模様を賦形するための彫刻が設けられ、さらに、前記２個のロールの間隙を調整するための間隙調整手段と、いずれか一方のロールを軸方向へ移動調整するための軸方向位相調整手段とを備えた成形ロール装置において、前記回転駆動手段と軸方向位相調整手段とを同一のスライド架台に設置し、かつ、該スライド架台が前記一方のロールの軸方向へ移動可能に設けられたことを特徴とする成形ロール装置を提供する。

この構成によれば、回転駆動手段によって回転する２個のロールの間に樹脂が通過してシートが形成される際に、２個のロールに彫刻された凹凸模様に対応してシートの表裏両面に凹凸模様が賦形される。このとき、間隙調整手段で２個のロールの間隙を調整でき、軸方向位相調整手段で一方のロールを軸方向へ移動させることにより前記シートの表裏両面に賦形される凹凸模様の位相差を調整できる。前記回転駆動手段と軸方向位相調整手段とが同一のスライド架台に設置されているので、回転駆動手段と軸方向位相調整手段との接続箇所に滑りキーを設ける必要がなく、遊びがないキーを設けることが可能であり、各要素にこじり現象が発生しない。

請求項２記載の発明は、上記スライド架台はベース部材へスライド可能に取り付けられ、かつ、固定手段によって前記スライド架台が前記ベース部材へ固定可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載の成形ロール装置を提供する。

この構成によれば、軸方向位相調整手段でシート両面間の位相差を調整した後に固定手段でスライド架台をベース部材へ固定すれば、機械の振動や温度変化などの外乱要因によって前記回転駆動手段と軸方向位相調整手段がずれることを防止できる。

請求項１記載の発明は、軸方向位相調整がオフセットに起因するこじり現象の発生を回避することができるため、高精度の光学用プラスチックシートへの凹凸模様の賦形が可能となる。

請求項２記載の発明は、スライド架台をベース部材に固定可能であるので、機械の振動や温度変化などの外乱要因によって軸方向位相調整手段がずれることがなくなり、経時的に安定した位相調整ができ、高精度の光学用プラスチックシートへの凹凸模様の賦形が可能となる。

かくして、軸方向位相調整手段にこじり現象が生じるようなことがなくなり、軸方向位相調整を微細かつ高精度に安定して実施することが可能となる。

以下、本発明に係る成形ロール装置について、好適な実施例をあげて説明する。２個のロール間のオフセットに起因するこじり現象の発生と剛性不足による弾性変形を回避して、高精度な賦形成形を行うことができる成形ロール装置を提供するという目的を、所定間隙を有して配設された２個のロールを回転駆動手段によって回転し、該２個のロール間に樹脂を通してシートを成形するロール装置であって、該２個のロールにはシートの表裏両面に凹凸模様を賦形するための彫刻が設けられ、さらに、前記２個のロールの間隙を調整するための間隙調整手段と、いずれか一方のロールを軸方向へ移動調整するための軸方向位相調整手段とを備えた成形ロール装置において、前記回転駆動手段と軸方向位相調整手段とを同一のスライド架台に設置し、かつ、該スライド架台が前記一方のロールの軸方向へ移動可能に設けられたことにより実現した。

図１は成形ロール装置１の説明図であり、説明の都合上、一方のロール２の駆動部分（図中右側上部）は立面図で示し、他の部分は平面図で示す。一方のロール２と他方のロール３の外周面には、それぞれシートの表裏両面に凹凸模様を賦形するための彫刻（図示せず）が設けられており、所定間隔を有して２個のロール２，３が対峙して配設されている。

先ず、一方のロール２側の構成について説明する。該一方のロール２は左右にそれぞれロール軸２ａ，２ｂが突設され、左右のロール軸２ａ，２ｂはそれぞれ円筒ころ軸受４，４によって回転可能に軸支され、右端側のロール軸２ｂは回転駆動手段５に接続されている。

この回転駆動手段５について説明すれば、前記右端側のロール軸２ｂにカップリング６を介して回転軸７が接続され、該回転軸７はラジアル軸受８に回転可能に軸支された中空歯車軸９にキーやスプライン１０などによって軸方向へ移動可能に連結されている。そして、回転駆動用のモータ１１の回転力が歯車群１２によって減速され、前記中空歯車軸９を介して回転軸７が回転する。該回転軸７の回転は前記カップリング６を介してロール軸２ｂに伝達され、前記一方のロール２が回転駆動される。

また、前記回転軸７は回転滑りカップリング１３を介して軸方向位相調整手段１４の変位部材１４ａに接続されている。前記回転滑りカップリング１３は、前記回転軸７の軸端を固定接続した回転ケース１５と、前記回転軸７と同一軸線上に配置されたカップリング軸１６と、前記回転ケース１５内に配置されかつカップリング軸１６の両端を回転可能に軸支するラジアル軸受１７，１７と、同じく前記回転ケース１５内に配置されかつカップリング軸１６を軸方向へ変位不能に回転支持するスラスト軸受１８などから構成されている。

したがって、前記回転滑りカップリング１３は、前記ラジアル軸受１７とスラスト軸受１８の組み合わせにより、前記回転軸７の回転が前記変位部材１４ａに伝達されないように遮断し、変位部材１４ａの軸力を回転軸７の中心軸線位置に伝達する。なお、前記スラスト軸受１８には予荷重が付与され、回転軸７の軸方向へのがたつきが生じないように、回転ケース１５とカップリング軸１６とが接続されている。

ここで、前記回転駆動手段５の歯車群１２と前記軸方向位相調整手段１４の変位部材１４ａは、同一のスライド架台１９に設置されており、該スライド架台１９は回転止め部材２０により回転が禁止された状態で、ベース部材２１上を前記ロール軸２ｂおよび回転軸７の軸方向と平行にスライド可能に設けられている。

前記軸方向位相調整手段１４について説明すれば、前記変位部材１４ａは、ボールねじ棒２２ａとボールナット部材２２ｂを組み合わせたボールねじユニット２２にて構成され、ボールねじ棒２２ａの回転中心線は前記一方のロール２のロール軸２ａの回転中心線と同一軸線上に配置され、ボールナット部材２２ｂは前記スライド架台１９に固設されている。また、ボールねじ棒２２ａは軸受箱２３に設けられたラジアル軸受２３ａとスラスト軸受２３ｂによって回転可能に軸支され、さらに、該ボールねじ棒２２ａの他端部は軸方向位相調整用のモータ２４に連結されている。

なお、前記ベース部材２１および軸受箱２３はフレーム４０に固定されている。また、フレーム４０には固定手段５０が設けられており、後述するように、必要に応じて前記スライド架台１９をベース部材２１へ固定できるように構成してある。

次に、他方のロール３側の構成について説明する。該他方のロール３は左右にそれぞれロール軸３ａ，３ｂが突設され、左端側のロール軸３ａは円筒ころ軸受２６によって回転可能に軸支されている。右端側のロール軸３ｂは円筒ころ軸受２７とスラスト軸受２８によって回転可能かつ軸方向の移動不可に軸支され、さらに、右端側のロール軸３ｂは回転駆動手段２５に接続されている。

この回転駆動手段２５について説明すれば、前記右端側のロール軸３ｂにカップリング２９を介してヘリカルベベル減速機３０が接続され、回転駆動用のモータ３１に連結されている。そして、該モータ３１の回転力が前記ヘリカルベベル減速機３０によって減速され、前記カップリング２９を介してロール軸３ｂに伝達され、前記他方のロール３が回転駆動される。

なお、前記一方のロール２と他方のロール３との間には、２個のロールの間隙を調整するための間隙調整手段としてモータ（図示せず）を設置してあり、該モータの駆動によって何れか一方のロールを他方のロール方向へ平行移動させることにより、２個のロール相互間の間隙調整が容易かつ円滑に行われる。

前記一方のロール２の軸方向位相調整について説明すれば、前記一方のロール２側に設けられている軸方向位相調整手段１４のモータ２４を回転させて、前記ボールねじ棒２２ａを回転駆動すると、このボールねじ棒２２ａに螺合している前記ボールナット部材２２ｂがスライド架台１９と一体にベース部材２１上をスライドし、前記変位部材１４ａが一方のロール軸２ａの軸方向と同一方向に変位する。この変位は前記回転滑りカップリング１３から回転軸７を介して前記ロール軸２ｂに伝達され、一方のロール２が軸線方向に移動する。この移動により、一方のロール２と他方のロール３との位相差を解消することができる。

ここで、前記固定手段５０について説明する。図１および図２に示すように、前記軸方向位相調整手段１４の変位部材１４ａはスライド架台１９に設置されており、該スライド架台１９は回転止め部材２０により回転が禁止された状態で、ベース部材２１上を前記ロール軸２ｂおよび回転軸７の軸方向と平行にスライド可能に設けられている。前記ベース部材２１および軸受箱２３はフレーム４０に固定されている。

このフレーム４０には固定手段５０が設けられており、該固定手段５０はフレーム４０に取り付けた油圧シリンダ５１からなり、該油圧シリンダ５１のロッド５２をフレーム４０に開穿した穴４１から上向きに突出させ、該ロッド５２の先端を前記スライド架台１９の底部に固設してある。

前記油圧シリンダ５１が非動作状態であるときは、前記ロッド５２が弛緩してスライド架台１９に作用せず、ベース部材２１に対して回転止め部材２０およびスライド架台１９がスライド可能である。したがって、前述した軸方向位相調整手段１４を動作させれば、変位部材１４ａと一体にスライド架台１９がベース部材２１上をロール軸２ａの軸方向へ移動することができ、一方のロール２を軸方向へ移動調整可能である。

これに対して、前記油圧シリンダ５１が動作状態であるときは、前記ロッド５２が収縮してスライド架台１９を下方へ引張り、ベース部材２１に対して回転止め部材２０が強く押されてスライド架台１９がスライドできなくなる。したがって、前述した軸方向位相調整手段１４を動作させても、あるいは、機械の振動や温度変化などの外乱要因があっても、スライド架台１９がベース部材２１に固定された状態であるため、一方のロール２が軸方向へ移動することはない。

このように、前記回転駆動手段５の歯車群１２と前記軸方向位相調整手段１４の変位部材１４ａは、同一のスライド架台１９に移動可能に設置されているため、キーでのこじり現象が生じず、高精度な位相調整が可能となる。また、油圧シリンダ５１を備えた固定手段５０によって前記スライド架台１９とベース部材２１を固定することができるので、機械の振動や温度変化などの外乱要因によって軸方向位相調整手段１４がずれることを防止でき、経時的に安定した位相調整ができ、高精度の光学用プラスチックシートへの凹凸模様の賦形が可能となる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明に係る成形ロール装置の説明図。図１に示す固定手段の拡大断面図。

符号の説明

１成形ロール装置
２，３ロール
２ａ，２ｂロール軸
３ａ，３ｂロール軸
５回転駆動手段
７回転軸
１１モータ
１２歯車群
１３回転すべりカップリング
１４軸方向位相調整手段
１４ａ変位部材
１５回転ケース
１６カップリング軸
１９スライド架台
２０回転止め部材
２１ベース部材
２２ボールねじユニット
２３軸受箱
２４モータ
２５回転駆動手段
２９カップリング
３０ヘリカルベベル減速機
３１モータ
４０フレーム
４１穴
５０固定手段
５１油圧シリンダ
５２ロッド

Claims

所定間隙を有して配設された２個のロールを回転駆動手段によって回転し、該２個のロール間に樹脂を通してシートを成形するロール装置であって、該２個のロールにはシートの表裏両面に凹凸模様を賦形するための彫刻が設けられ、さらに、前記２個のロールの間隙を調整するための間隙調整手段と、いずれか一方のロールを軸方向へ移動調整するための軸方向位相調整手段とを備えた成形ロール装置において、
前記回転駆動手段と軸方向位相調整手段とを同一のスライド架台に設置し、かつ、該スライド架台が前記一方のロールの軸方向へ移動可能に設けられたことを特徴とする成形ロール装置。
上記スライド架台はベース部材へスライド可能に取り付けられ、かつ、固定手段によって前記スライド架台が前記ベース部材へ固定可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載の成形ロール装置。