TWI594868B - Valve device for film forming equipment - Google Patents

Description

薄膜成型裝置之閥裝置

本申請主張基於2015年3月11日於日本申請的日本專利申請第2015-048509號的優先權。該日本申請的全部內容藉由參閱援用於本說明書中。

本發明關於一種薄膜成型裝置之閥裝置。

已知有藉由來自空氣冷卻環(air ring)之冷卻風使從模具以管狀擠出之熔融樹脂冷卻固化而成型為薄膜之薄膜成型裝置是已知的(例如專利文獻1)。以往，利用閥裝置對從空氣冷卻環吹出之冷卻風的風量在圓周方向上進行局部控制，藉此減少薄膜的厚度的偏差(以下，稱為「厚度不均」)之薄膜成型裝置已被提出。

專利文獻1：日本特開2002-120284號公報

以往的薄膜成型裝置的閥裝置，通常包含作為動力源之馬達，藉由該馬達的輸出來調節開度。因此，空氣冷卻 環的附近，亦即模具的附近配置有馬達。模具的附近因用於熔融樹脂的熱而成為較高的溫度，因此，該馬達的溫度也變得比較高。因此，可能造成馬達及閥裝置的耐久性下降。

本發明係鑑於該種情形而完成的，其目的在於提供一種可提高耐久性之薄膜成型裝置之閥裝置。

為了解決上述課題，本發明的一形態的薄膜成型裝置的閥裝置，前述薄膜成型裝置藉由來自空氣冷卻環之冷卻風使從模具以管狀擠出之熔融樹脂冷卻固化而成型為薄膜，前述閥裝置調節從空氣冷卻環吹出之冷卻風的風量，該閥裝置具備調節其開度的致動器。致動器包含：按照向內部供給之流體的壓力進行伸縮之伸縮構件。該閥裝置的開度對應於伸縮構件的伸縮量而被調節。

另外，將以上的構成要件的任意組合，本發明的構成要件或表現在方法、裝置、系統等之間相互替換之方式，都能有效地作為本發明的態能。

依本發明，提供一種可提高耐久性之薄膜成型裝置之閥裝置。

1‧‧‧薄膜成型裝置

2‧‧‧模具

3‧‧‧冷卻裝置

7‧‧‧控制裝置

8‧‧‧空氣冷卻環

9‧‧‧閥裝置

20‧‧‧節流構件

20a、20b‧‧‧主面

22a、22b、22c、22d‧‧‧開口

30‧‧‧滑動閥體

32a、32b、32c、32d‧‧‧開口

40‧‧‧致動器

41‧‧‧伸縮構件

43‧‧‧移動基座

第1圖為表示第1實施形態之薄膜成型裝置的概略構成的圖。

第2圖為表示第1圖的冷卻裝置及其周邊的剖視圖。

第3圖為表示第1圖的冷卻裝置及其周邊的俯視透視圖。

第4圖為表示第2圖的閥裝置的圖。

第5圖為表示第2圖的閥裝置的圖。

第6圖為表示第2圖的閥裝置的圖。

第7圖為表示第2圖的閥裝置的圖。

第8圖為示意地表示第1圖的控制裝置的功能及構成的方塊圖。

第9圖為表示實施形態的變形例之閥裝置的圖。

第10圖為表示第2實施形態之閥裝置的圖。

第11圖為表示第2實施形態之閥裝置的圖。

第12圖為表示第2實施形態之閥裝置的圖。

以下，對各圖式中所示之相同或同等的構成要件、構件標註相同之符號，並適當省略重複說明。並且，為了容易理解適當地放大、縮小各圖式中之構件的尺寸來進行表示。並且，在各圖式中針對說明實施形態時不重要之構件的一部分進行省略表示。

(第1實施形態)

第1圖表示第1實施形態之薄膜成型裝置1的概略構成。薄膜成型裝置1將薄膜進行成型。薄膜成型裝置1具備模具2、冷卻裝置3、一對穩定板4、一對夾送輥5、厚度感測器6及控制裝置7。

模具2將藉由擠出機(未圖示)供給之熔融樹脂成型為管狀。藉由從模具2、特別是環狀的模具狹縫2a(第2圖，後述)中擠出熔融樹脂來將其成型為管狀。冷卻裝置3配置於模具2的上方。冷卻裝置3從外側對從模具2擠出之熔融樹脂噴吹冷卻風。熔融樹脂被冷卻，而成型為薄膜。

一對穩定板4配置於冷卻裝置3的上方，將所成型之薄膜導引至一對夾送輥5之間。夾送輥5配置於穩定板4的上方，一邊將被導引之薄膜往上拉一邊將其折疊成扁平狀。折疊後之薄膜藉由捲取機(未圖示)捲取。

厚度感測器6配置於冷卻裝置3與穩定板4之間。厚度感測器6一邊繞著管狀的薄膜旋轉一邊測定薄膜的厚度。厚度感測器6之測定結果被發送到控制裝置7。控制裝置7將與從厚度感測器6接收之測定結果對應的控制指令發送到冷卻裝置3。冷卻裝置3接收該控制指令之後，調節冷卻風的風量，以使厚度不均變小。另外，薄膜成型裝置1具備複數個厚度感測器6。

第2圖為表示冷卻裝置3及其周邊之剖視圖。第3圖為表示冷卻裝置3及其周邊之俯視透視圖。冷卻裝置3具備空氣冷卻環8、及設置於空氣冷卻環8內且調節從空氣 冷卻環8吹出之冷卻風的風量之複數個(第3圖中為20個)閥裝置9。

空氣冷卻環8由內周部向下方凹陷之環狀的殼體構成。在空氣冷卻環8的內周部形成有上側開口之環狀的吹出口8a。吹出口8a為以中心軸A為中心之環狀，以與形成於模具2中的環狀的模具狹縫2a成為同心之方式形成。另外，以下的說明，將與中心軸A垂直之平面上通過中心軸A的任意的方向設為半徑方向，將沿以中心軸A為中心且與中心軸A垂直之圓的圓周方向設為周方向。

在空氣冷卻環8的外周部，沿周方向以等間隔形成有複數個(第3圖中為8個)軟管口8b。在複數個軟管口8b的每一個連接有軟管(未圖示)，經由該軟管冷卻風從鼓風機(未圖示)送入空氣冷卻環8內。送入空氣冷卻環8內之冷卻風從吹出口8a吹出而噴吹於熔融樹脂。

在吹出口8a與軟管口8b之間的通風路內，沿周方向無間隙地配置有複數個閥裝置9。藉由調節複數個閥裝置9各自的開度，能夠調節從吹出口8a吹出之冷卻風的風量。例如，藉由將所有閥裝置9的開度設為相同，能夠使從吹出口8a吹出之冷卻風的風量在周方向均勻化。並且，例如藉由至少將一個閥裝置9的開度設為與其他閥裝置9不同之開度，能夠使從吹出口8a吹出之冷卻風的風量在周方向發生變化。當薄膜產生厚度不均時，例如加大與厚度較薄部分對應(例如位於厚度較薄部分的下方)之閥裝置9的開度，使朝向厚度較薄之部分的下方的熔融樹 脂噴吹之風量增加。藉此，使接下來成型之薄膜的厚度不均變小。

第4圖~第7圖表示複數個閥裝置9中的一個。其他閥裝置9亦具有與第4圖~第7圖的閥裝置9相同的構造。另外，其他閥裝置9的至少一個也可以為不同類型之閥裝置。第4圖為閥裝置9的側視圖，第5圖~第7圖分別為從不同方向觀察閥裝置9之立體圖。第5圖、第6圖表示滑動閥體30位於節流構件20的前方之狀態，第7圖表示節流構件20位於滑動閥體30的前方之狀態。閥裝置9包含節流構件20、滑動閥體30、致動器40及調節器(未圖示)。

節流構件20為俯視時大致呈矩形的板狀構件。節流構件20以主面20a、20b朝向徑向之狀態固定於空氣冷卻環8。在節流構件20形成有連通主面20a與主面20b的狹縫狀(亦即長條狀)的開口22a~22c。開口22a~22c沿短邊方向以依序排列。開口22a~22c形成為各自的長邊方向和與滑動閥體30的滑動方向D正交之方向大致相同。

滑動閥體30與節流構件20同樣地為俯視時大致呈矩形的板狀構件。滑動閥體30以主面30a、30b朝向徑向之方式配置。滑動閥體30配置成，使其主面30b與節流構件20的主面20a對置。滑動閥體30受到來自致動器40的力，以主面30b在節流構件20的主面20a上滑動的狀態相對於節流構件20滑動。

在滑動閥體30形成有連通主面30a與主面30b之狹縫狀(亦即長條狀)的開口32a~32c。開口32a~32c沿短邊方向依序排列。開口32a~32c形成為各自的長邊方向係朝向和與滑動閥體30的滑動方向D正交之方向大致相同的方向，亦即與開口22a~22c的長邊方向一致。

在本實施形態，滑動閥體30沿上下方向滑動。因此在本實施形態，節流構件20的開口22a~22c與滑動閥體30的開口32a~32c形成為各自的長邊方向與水平方向大致一致。

致動器40包含伸縮構件41、固定基座42、移動基座43、2個導桿44、2個凸緣部45、2個螺旋彈簧46及連結構件47。構成致動器40之該等各構件均配置在空氣冷卻環8內。伸縮構件41包含伸縮囊狀的圓筒部41a、分別堵塞圓筒部41a的2個開口之第1底座41b及第2底座41c。圓筒部41a、第1底座41b、及第2底座41c例如藉由不銹鋼或鋁等金屬材料形成。第1底座41b固定於固定基座42，第2底座41c固定於移動基座43。

經由形成於固定基座42之流體供給口42a及形成於第1底座41b之供給口(未圖示)，流體(例如空氣)從調節器被供給至伸縮構件41的內部。或者藉由調節器抽吸流體。藉此，伸縮構件41內的流體的壓力發生變化，對應於該壓力使圓筒部41a進行伸縮。另外，藉由抽吸伸縮構件41內的流體直到伸縮構件41內的流體的壓力成為大氣壓力以下為止也能夠縮小伸縮構件41，但在本實施 形態，如後述那樣是藉由螺旋彈簧46的彈壓力來縮小伸縮構件41。

移動基座43支撐伸縮構件41。並且，移動基座43隨著伸縮構件41的伸縮而上下移動。2個導桿44分別為朝向與伸縮構件41的伸縮方向大致平行之方向延伸之圓柱狀構件，其一端固定於固定基座42。凸緣部45固定於導桿44的另一端。導桿44插通於移動基座43，作為用於導引移動基座43的上下方向的移動的導件而發揮作用。

2個螺旋彈簧46分別環繞導桿44。螺旋彈簧46的一端與移動基座43抵接，另一端與凸緣部45抵接。螺旋彈簧46之長度和彈壓力設定成，即使伸縮構件41處於縮小為最小之狀態(亦即圓筒部41a處於縮小為最小之狀態)仍能夠將移動基座43彈壓。

連結構件47連結移動基座43與滑動閥體30。因此，若移動基座43藉由伸縮構件41的伸縮而上下移動，則隨此滑動閥體30亦上下移動。具體而言，若伸縮構件41伸長，則移動基座43向下方移動，隨此滑動閥體30亦向下方移動。若伸縮構件41縮小，則移動基座43向上方移動，隨此滑動閥體30亦向上方移動。如此，致動器40使滑動閥體30上下移動。

若滑動閥體30移動，則從徑向觀察時節流構件20的開口22a~22d與滑動閥體30的開口32a~32d的重疊程度發生變化。具體而言，節流構件20的開口22a~22d與 滑動閥體30的開口32a~32d從完全沒有重疊之狀態，亦即節流構件20的開口22a~22d被堵塞的關閉狀態，改變為節流構件20的開口22a~22d與滑動閥體30的開口32a~32d完全重疊之狀態，亦即節流構件20的開口22a~22d完全沒有堵塞之全開狀態。如此調節閥裝置9的開度。本實施形態中構成為，伸縮構件41處於縮小為最小之狀態時成為全開狀態，伸縮構件41處於伸長為最長之狀態時成為關閉狀態。

第8圖為示意地表示控制裝置7的功能及構成之方塊圖。在此示出之各方塊中，硬體方面能夠藉由以電腦的CPU為代表之元件或機械裝置而實現，軟體能夠藉由電腦程式等而實現，在此描繪了結合該等而實現之功能方塊。因此，所屬領域技術具有通常知識者應理解該等功能方塊能夠藉由硬體、軟體的結合而以各種方式實現。

控制裝置7包含相關資訊保持部60、取得部61、運算部62及閥控制部63。相關資訊保持部60將伸縮構件41內的流體的壓力與施加有該壓力時的伸縮構件41的伸縮量之相關資訊之間建立對應關聯來進行保持。取得部61取得基於厚度感測器6之測定結果。運算部62基於取得部61所取得之測定結果，掌握薄膜的厚度不均。運算部62以使厚度不均變小的方式計算各閥裝置9的開度。閥控制部63控制各閥裝置9，以使其成為藉由運算部62計算之開度。具體而言，閥控制部63控制調節器，以使各閥裝置9的滑動閥體30移動既定量，亦即伸縮構件41 伸縮既定量。此時，閥控制部63參閱相關資訊保持部60，算出為了使伸縮構件41伸縮既定量調節器應供給到伸縮構件41之流體的壓力。

對如上構成之閥裝置9的動作進行說明。

控制裝置7根據基於厚度感測器6之測定結果而掌握薄膜的厚度不均，並控制閥裝置9以使該厚度不均變小。各閥裝置9接收來自控制裝置7之指示而開啟/關閉。若接收到開啟通風路的指示，則抽吸伸縮構件41內的流體來降低伸縮構件41的空氣的壓力。流體為空氣時，可以藉由將伸縮構件41內部與大氣連通來降低伸縮構件41的空氣的壓力。如此一來，藉由將移動基座43朝向伸縮構件41彈壓之螺旋彈簧46的彈壓力使伸縮構件41縮小，節流構件20向上方移動。藉此，開啟通風路。若接收到縮小通風路的開度或關閉通風路的指示，則向伸縮構件41內供給流體來提高伸縮構件41內的流體的壓力。如此一來，伸縮構件41伸長，節流構件20向下方移動。藉此，通風路的開度變小或通風路處於關閉狀態。

依以上說明的本實施形態之閥裝置9，藉由按照從調節器供給之流體的壓力進行伸縮之伸縮構件41的伸縮量來調節閥裝置9的開度。該調節器藉由將其與流體供給口42a之間連接的軟管，能夠配置於遠離空氣冷卻環8的位置。因此，模具2的附近雖然因用於熔融樹脂之熱而變為高溫，但能夠避免調節器成為較高的溫度。因此，例如與作為調節閥裝置9的開度之動力源而使用馬達時相比，能 夠提高閥裝置9的耐久性。

並且，例如作為調節閥裝置9的開度之動力源而使用馬達時，是將旋轉運動轉換為直線運動，並藉由該直線運動移動滑動閥體30來調節閥裝置9的開度。亦即，需要將旋轉運動轉換為直線運動之複雜之機構。相對於此，依本實施形態之閥裝置9，藉由構造簡單之伸縮構件41來使流體的壓力轉換為伸縮運動、亦即直線運動。因此，能夠使閥裝置9的構造變得比較簡單。

並且，依本實施形態之閥裝置9，致動器40配置於空氣冷卻環8內。藉此，不需要例如致動器40配置於空氣冷卻環8的外側時所需之動態密封，可降低冷卻裝置3的製造成本。

如前述，模具2的附近因用於熔融樹脂之熱而變成較高的溫度。在此，例如使用一般的氣缸作為致動器，藉由桿的伸縮移動來移動滑動閥體30而調節閥裝置的開度時，若氣缸內的流體因熱而膨脹，則有可能對桿的伸縮移動的移動量、滑動閥體的移動量、甚至閥裝置的開度的調節產生不良影響。相對於此，本實施形態之閥裝置9，致動器40係藉由伸縮構件41的伸縮來移動滑動閥體30，而調節閥裝置9的開度。在該伸縮構件41，不管其內部的流體是否因熱而膨脹，總是以其內部的流體的壓力成為控制裝置7所計算的壓力的方式向其供給流體或從其中抽吸流體。並且，伸縮構件41按照向其內部供給之流體的壓力進行伸縮。因此，依本實施形態之閥裝置9，即使伸 縮構件41內的流體因熱而膨脹，亦不會對伸縮構件41的伸縮量、滑動閥體30的移動量、甚至閥裝置的開度的調節產生不良影響。因此，能夠提高薄膜的厚度精度。

(第2實施形態)

第2實施形態之薄膜成型裝置的閥裝置與第1實施形態之薄膜成型裝置1的閥裝置9的主要不同點在於致動器的構成。

第9圖~第12圖表示第2實施形態之閥裝置109。第9圖~第12圖分別與第4圖~第7圖對應。閥裝置109包含節流構件20、滑動閥體30、致動器140及調節器(未圖示)。致動器140包含第1伸縮構件141、第1固定基座142、移動基座43、2個導桿44、第2伸縮構件148及第2固定基座149。第1伸縮構件141及第1固定基座142分別與第1實施形態的伸縮構件41及固定基座42對應。

第2伸縮構件148包含圓筒部148a、第1底座148b及第2底座148c。第2伸縮構件148的圓筒部148a、第1底座148b及第2底座148c分別具有與第1伸縮構件141的圓筒部41a、第1底座41b及第2底座41c相同的構造。第1底座148b固定於移動基座43，且第2底座148c固定於第2固定基座149。

經由形成於第2固定基座149之流體供給口149a及形成於第2伸縮構件148的第2底座148c之供給口(未 圖示)，流體從調節器被供給至第2伸縮構件148的內部。藉此，第2伸縮構件148內的流體的壓力發生變化，圓筒部按照該壓力進行伸縮。

在本實施形態，移動基座43直接連結於滑動閥體30。第2固定基座149固定於2個導桿44的下端。第2固定基座149支撐第2伸縮構件148。

若向1伸縮構件141供給流體來提高第1伸縮構件141內的流體的壓力，並且抽吸第2伸縮構件148內的流體來降低第2伸縮構件148內的流體的壓力，則第1伸縮構件141伸長，且第2伸縮構件148縮小。如此一來，移動基座143向下方移動，隨此滑動閥體30亦向下方移動。相反，若向第2伸縮構件148供給流體來提高第2伸縮構件148內的流體的壓力，並且抽吸第1伸縮構件141內的流體來降低第1伸縮構件141內的流體的壓力，則第2伸縮構件148伸長，且第1伸縮構件141縮小。如此一來，移動基座43向上方移動，隨此滑動閥體30亦向上方移動。

在本實施形態構成為，第1伸縮構件141縮小為最小且第2伸縮構件148伸長為最長時成為全開狀態，第1伸縮構件141及第2伸縮構件148均未伸縮(第1伸縮構件141及第2伸縮構件148為中立狀態)時成為關閉狀態。在此情況，第1伸縮構件141始終縮小，第2伸縮構件148始終伸長，且不從伸長狀態切換為縮小狀態、或從縮小狀態切換為伸長狀態，因此能夠抑制在該種切換時對伸 縮量的控制產生的不良影響。當然，亦可以構成為，第1伸縮構件141伸長為最長且第2伸縮構件148縮小為最小時成為關閉狀態。

依本實施形態之閥裝置109，能夠發揮與第1實施形態之閥裝置9相同的作用效果。再者，依本實施形態之閥裝置109，藉由隔著移動基座43之2個伸縮構件的伸縮來控制移動基座43的移動。藉此，例如與藉由1個伸縮構件的伸縮來控制移動基座43的移動時相比，能夠實現更高的控制性。其結果，提高滑動閥體30的移動的控制性、甚至閥裝置9的開度調節的控制性。

以上，對實施形態之撓曲嚙合式齒輪裝置的構成及動作進行了說明。所屬領域技術具有通常知識者能夠理解該等實施形態係示例，且該等各構成要件的組合可有各種變形例，且該等變形例亦包含在本發明的範圍內。

(變形例1)

在第1~第2實施形態，對相關資訊保持部60係說明，將伸縮構件41內的流體的壓力與施加有該壓力時的伸縮構件41的伸縮量的相關資訊之間建立對應關聯來進行保持之情形，但並不限於此。相關資訊保持部60保持有關伸縮構件41內的流體的壓力與伸縮構件41的伸縮量之間的關係之資訊即可。例如，相關資訊保持部60亦可以保持表示伸縮構件41內的流體的壓力與施加有該壓力時的伸縮構件41的伸縮量之間的關係之關係式。此時， 閥控制部63為了使伸縮構件41伸縮既定量，利用該關係式來計算調節器應供給到伸縮構件41之流體的壓力即可。

(變形例2)

第1~第2實施形態中雖然沒有特別說明，但亦可以在空氣冷卻環8內進一步設置加熱裝置，並藉由在圓周方向上局部控制冷卻風的溫度來進一步調整薄膜的厚度不均。

(變形例3)

第1~第2實施形態中，對節流構件20及滑動閥體30為板狀構件之情形進行了說明，但並不限於此。節流構件20及滑動閥體30的至少一個可以為塊狀或其他形狀。

(變形例4)

第1~第2實施形態中，對形成於節流構件20及滑動閥體30之狹縫狀的開口分別為3個之情形進行了說明，但並不限於此。形成於節流構件20及滑動閥體30之狹縫狀的開口可以分別為1個、2個或4個以上。

(變形例5)

第2實施形態中，向第1伸縮構件141內供給流體的 同時從第2伸縮構件148內抽吸流體、或向第2伸縮構件148內供給流體的同時從第1伸縮構件141內抽吸流體，亦即對藉由改變第1伸縮構件141內與第2伸縮構件148內的雙方的流體的量來移動移動基座43之情形進行了說明，但並不限於此。亦可以藉由改變第1伸縮構件141內或第2伸縮構件148內的任一流體的量來移動移動基座43。此時，可以預先對另一伸縮構件供給即使在伸長為最長之狀態下仍能使內部的流體的壓力高於大氣壓力的量的流體。

(變形例6)

第1~第2實施形態中雖然沒有特別說明，但可串列連接複數個伸縮構件。此時，能夠增大複數個伸縮構件整體的伸縮量。並且，亦可以並列配置複數個伸縮構件。

上述實施形態及變形例的任意組合作為本發明的實施形態也是有用的。藉由組合而生成的新的實施形態兼備所組合的實施形態及變形例各自的效果。

9‧‧‧閥裝置

20‧‧‧節流構件

20a‧‧‧開口

30‧‧‧滑動閥體

30a‧‧‧主面

32a‧‧‧開口

32b‧‧‧開口

32c‧‧‧開口

40‧‧‧致動器

41‧‧‧伸縮構件

41a‧‧‧圓筒部

41c‧‧‧第2底座

42‧‧‧固定基座

42a‧‧‧流體供給口

43‧‧‧移動基座

44‧‧‧導桿

45‧‧‧凸緣部

46‧‧‧螺旋彈簧

47‧‧‧連結構件

D‧‧‧滑動方向

Claims (6)

1. 一種薄膜成型裝置之閥裝置，前述薄膜成型裝置藉由來自空氣冷卻環之冷卻風使從模具以管狀擠出之熔融樹脂冷卻固化而成型為薄膜，前述閥裝置調節從前述空氣冷卻環吹出之冷卻風的風量，其特徵為，該閥裝置係具備調節其開度的致動器，前述致動器包含：按照向內部供給之流體的壓力進行伸縮的伸縮構件，該閥裝置的開度係對應於前述伸縮構件的伸縮量而被調節。
2. 如申請專利範圍第1項所述之薄膜成型裝置的閥裝置，係具備：控制部，保持有關向前述伸縮構件的內部供給之流體的壓力與前述伸縮構件的伸縮量之間的關係之資訊。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之薄膜成型裝置的閥裝置，其中，前述致動器包含：朝向前述伸縮構件之縮小方向將前述伸縮構件彈壓之彈壓構件。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之薄膜成型裝置的閥裝置，其中，前述致動器包含：朝向前述伸縮構件之縮小方向將前述伸縮構件彈壓之另一伸縮構件。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之薄膜成型裝置的閥裝置，其中， 前述致動器配置於前述空氣冷卻環內。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之薄膜成型裝置的閥裝置，係具備：節流構件，固定於前述空氣冷卻環，且具有複數個狹縫狀的開口；及滑動閥體，與前述伸縮構件的伸縮連動而移動，且具有複數個狹縫狀的開口，移動前述滑動閥體來改變前述節流構件的開口與前述滑動閥體的開口的重疊程度，藉此調節該閥裝置的開度。