(57)【要約】【課題】均一な線圧分布の他、所望の線圧分布を得ることができるロール調整装置、さらには該ロール調整装置を有する薄膜形成装置、該薄膜形成装置を用いた薄膜製造方法を提供する【解決手段】本発明のロール調整装置は、外セル１と、外セル１内に二重管構造で設けられた内セル２と、内セル２を被覆するゴム３と、内セル２を保持する軸６とを有し、外セル１が内セル２に対して偏心可能なように、外セル１の両端部にて、外セル１と軸６とを連結する連結手段５を有する成形ロール２０を、隣接して配置された他の成形ロール２１に対して相対的に移動させるロール調整装置であって、軸６を移動させる軸移動機構２６ａと、外セル１を移動させる外セル移動機構４６とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外セル（１）と、前記外セル（１）内に二重管構造で設けられた内セル（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）とを有し、前記外セル（１）が前記内セル（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）を有する成形ロール（２０）を、隣接して配置された他の成形ロール（２１）に対して相対的に移動させるロール調整装置であって、
前記軸（６）を移動させる軸移動機構（２６ａ）と、
前記外セル（１）を移動させる外セル移動機構（４６）とを有するロール調整装置。
【請求項２】
前記成形ロール（２０）は、前記ゴム（３）の表面にミゾ（４）が形成されており、前記ミゾ（４）内を前記軸（６）に設けたロータリジョイント（２８）を介して前記外セル（１）を冷却または加熱するための温調液（１６）が回流する、請求項１に記載のロール調整装置。
【請求項３】
前記軸移動機構（２６ａ）は前記軸（６）の両端部を個別に移動させ、前記外セル移動機構（４６、１４６、２４６）は前記外セル（１）の両端部を個別に移動させる、請求項１または２に記載のロール調整装置。
【請求項４】
前記軸移動機構（２６ａ）は、前記軸（６）を回転保持する軸受（１４）およびレール（４１）上を摺動可能とするスライダ（４０）を有する軸受箱（３９）と、前記軸受箱（３９）を摺動させる押付装置（２６）とを有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロール調整装置。
【請求項５】
前記外セル移動機構（４６）は、前記外セル（１）の両端部のフランジ（３３）に取り付けられた、円筒形状の円筒部（３５ｂ）を有する外セル軸（３５）を移動させることで前記外セル（１）を移動させる、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロール調整装置。
【請求項６】
前記外セル移動機構（４６）は、前記外セル軸（３５）の前記円筒部（３５ｂ）を回転可能に保持する軸受（３７）を有する外セル軸受（３６）と、前記軸受箱（３９）に固定されたサポータ（３８）と、前記サポート（３８）に対して前記外セル軸受（３６）を摺動可能とするスライダ（４８、４９）と、前記外セル軸受（３６）を摺動させるシリンダ（４７）とを有する、請求項５に記載のロール調整装置。
【請求項７】
前記外セル移動機構（４６）は、前記外セル軸（３５）の前記円筒部（３５ｂ）を回転可能に保持する軸受（３７）を有するリング形状の外セル軸受（１３６）と、前記外セル軸受（３６）を放射状に配置された調整機構（４３ａ）により位置調整可能に保持するリング形状のサポータ（１３８）とを有する、請求項５に記載のロール調整装置。
【請求項８】
前記外セル移動機構（４６）は、前記外セル軸（３５）の前記円筒部（３５ｂ）を回転可能に保持する複数のガイドローラ（５０）を有し、サポート（２３８）は前記ガイドローラ（５０）を保持し、形成されている長穴（５４）を通るボルト（５５）により前記軸受箱（３９）に位置調整可能に固定されている、請求項５に記載のロール調整装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロール調整装置を有する薄膜形成装置。
【請求項１０】
前記成形ロール（２０）および前記成形ロール（２１）の少なくとも一方に、シート（２５）を成形するシート成形領域の端部である成形領域端（６０）からロール端（６１）に向かってロール径を減少させた傾斜面（１８）が設けられている、請求項９に記載の薄膜形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の前記薄膜形成装置の前記ロール調整装置により線圧分布を調整して薄膜を製造する薄膜製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相手方ロールとの間に生じる成形ロールの線圧分布を調整することができるロール調整装置、さらには該ロール調整装置を有する薄膜形成装置、該薄膜形成装置を用いた薄膜製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺のシート状材料を１対のロールで加圧成形するロールとしては、油圧均等圧を利用したロールや多数の油圧ピルトンを利用したクラウン調整ロールなどが開示されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、樹脂フィルム・シート製造用のロールとしては、特許文献３に、弾性変形可能な薄い金属薄膜からなる外円筒と、外円筒内部に弾性変形及び回転可能な弾性体ロールを備えた成形用ロールが開示されている。また、特許文献４には薄肉外筒厚さｔをロール半径の０．０３以下にした２重管ロールが開示されている。
【特許文献１】特公昭５８−４６５９９号公報
【特許文献２】特開平６−６５８８９号公報
【特許文献３】特許３４２２７９８号公報
【特許文献４】特開平１１−２３５７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されたロールの場合、均一ニップを得ることができるが、油圧装置が必要で装置が大型になりコストが高価な設備になる。
【０００５】
また、特許文献３に開示されたロールの場合、外筒を１ｍｍ程度の薄いセルとして相手成形ロールに柔らかく巻きつくような成形ができ、薄肉シートが成形できるが、表面にヘコミ傷が付きやすく、耐久性に課題がある。さらに、特許文献３の図１１〜図１７に示されている例の場合、ロール内部にて冷却液とベアリングとが接する構造となっている。このため、このような構造のロールを、例えば、０．５ＭＰａの加圧水（１５０℃）にて行う場合（１５０℃による温調樹脂成形用途で多用される）、給脂やシール漏れといったメンテナンス性や耐久性に課題が発生する場合がある。
【０００６】
特許文献４に開示されたロールの場合、線圧（あるいはニップ圧：１対のロールを押し当てた時の長さ幅１ｃｍあたりの力）を変えた場合、幅方向に均等な圧力が得られないといった問題点がある。図２０に、特許文献４に開示された構造のロールの設計例に基づく、線圧分布の計算例を示す。なお、相手ロールは剛性無限大と仮定している。ロール外径φ４１０ｍｍ×４．５ｍｍ厚さ×９００ｍｍ長さとした場合、線圧１０ｋｇ／ｃｍ、クラウン量が直径差で０．４ｍｍとすると概ねフラットな線圧分布が得られる。しかしながら、このロールに２倍の荷重を加えると中央が低い凹形になり、反対に１／２荷重では凸形になる。このため、このような構造のロールは、実用運転では設計線圧の近傍でのみ使用でき、荷重を変えると幅方向に均等な圧力が得られないということになる。また、耐久性を考慮すると線圧の調整幅も狭くならざるを得ない。従って成形するシートの厚さ、材料の変化に応じてニップ圧を変更する要求に適応することが困難となる場合がある。また、線圧荷重を外筒の端部で負担するので線圧を大きくすることも困難となる。
【０００７】
このほか、一般的なゴム被覆ロールを金属ロールに押付けるプレス成形ロールの場合、ほぼ均一な線圧が得られるがゴムの熱伝導率が悪く、ロール内部の熱の十分な伝達ができないため、シート材料をゴムロール側から冷却・加熱できないという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、均一な線圧分布の他、所望の線圧分布を得ることができる調整装置、さらには該調整装置を有する薄膜形成装置、該薄膜形成装置を用いた薄膜製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明のロール調整装置は、外セルと、外セル内に二重管構造で設けられた内セルと、内セルを被覆するゴムと、内セルを保持する軸とを有し、外セルが内セルに対して偏心可能なように、外セルの両端部にて、外セルと軸とを連結する連結手段を有する成形ロールを、隣接して配置された他の成形ロールに対して相対的に移動させるロール調整装置であって、軸を移動させる軸移動機構と、外セルを移動させる外セル移動機構とを有する。
【００１０】
本発明のロール調整装置の成形ロールは、ゴムの表面にミゾが形成されており、ミゾ内を軸に設けたロータリジョイントを介して外セルを冷却または加熱するための温調液が回流するものであってもよい。
【００１１】
本発明のロール調整装置は、軸移動機構と外セル移動機構とを調整することで軸と外セルとを個別に移動させ、多様な線圧の調整が可能となり、よって均一な線圧分布も得ることができる。
【００１２】
また、本発明のロール調整装置は、軸移動機構は軸の両端部を個別に移動させ、外セル移動機構は外セルの両端部を個別に移動させることができる。これにより多様な線圧分布を得ることができる。
【００１３】
本発明のロール調整装置の軸移動機構は、軸を回転保持する軸受およびレール上を摺動可能とするスライダを有する軸受箱と、軸受箱を摺動させる押付装置とを有するものであってもよい。
【００１４】
本発明のロール調整装置の外セル移動機構は、外セルの両端部のフランジに取り付けられた、円筒形状の円筒部を有する外セル軸を移動させることで外セルを移動させるものであってもよい。
【００１５】
特に、外セル移動機構は、外セル軸の円筒部を回転可能に保持する軸受を有する外セル軸受と、軸受箱に固定されたサポータと、サポートに対して外セル軸受を摺動可能とするスライダと、外セル軸受を摺動させるシリンダとを有するものであってもよい。
【００１６】
さらには外セル移動機構は、外セル軸の円筒部を回転可能に保持する軸受を有するリング形状の外セル軸受と、外セル軸受を放射状に配置された調整機構により位置調整可能に保持するリング形状のサポータとを有するものであってもよい。あるいは外セル移動機構は、外セル軸の円筒部を回転可能に保持する複数のガイドローラを有し、サポートはガイドローラを保持し、形成されている長穴を通るボルトにより軸受箱に位置調整可能に固定されているものであってもよい。これら構成の外セル移動機構は構造が簡単とすることができる。
【００１７】
本発明の薄膜形成装置は本発明のロール調整装置を有する。よって、多様な線圧分布の変更に対応することができる。
【００１８】
また、本発明の薄膜形成装置は、成形ロールおよび成形ロールの少なくとも一方に、シートを成形するシート成形領域の端部である成形領域端からロール端に向かってロール径を減少させた傾斜面が設けられているものであってもよい。このように傾斜面を形成しておくことでシート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。
【００１９】
本発明の薄膜製造方法は、本発明の薄膜形成装置のロール調整装置により線圧分布を調整して薄膜を製造する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、均一な線圧分布の他、所望の線圧分布を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に本実施形態の成形ロールの適用例であるフィルム成形機の構成を示す。
【００２２】
本実施形態のフィルム成形機は、Ｔダイ２４と、本発明の特徴を備えた成形ロール２０と、成形ロール２１、２２、２３とを有する。各成形ロール２０、２１、２２、２３は並列配置されている。
【００２３】
Ｔダイ２４は押出機（不図示）からの樹脂材料をシート状に押し出し、１対の成形ロール２１、２０のニップ隙間に導く。シート２５としては０．１ｍｍから３ｍｍ程度までの透明クリアシートでＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＭＭＡ（ポロメタクリル酸メチル）樹脂材料が例として挙げられる。成形ロール２１は固定設置され、その他の成形ロールは押付装置で水平方向に移動できる。また、成形ロール２１、２０は通常同速度で回り、ロール幅に均一の圧力で一定厚さに成形する。シート２５は成形ロール２１側に巻きつけて、成形ロール２２でニップ成形した後、下流に流して冷却した後、巻き取りまたはシート切断してシートを製造する。
【００２４】
次に、図１に示す成形ロール２０のＡ−Ａ線における断面図を図２に、また、成形ロール２０の負荷時と無負荷時におけるロール動作を説明する成形ロール２０の軸方向断面図を図３に示す。また、図４に内セル、ゴム、外セルの構成を説明するための成形ロール２０の一部拡大図を示す。さらに、図５に成形ロール２０のベローズ部分、軸受箱を説明するための詳細な断面図をそれぞれ示す。
【００２５】
また、成形ロール２０の主要仕様を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
成形ロール２０は、軸受１４に回転可能に支持された軸６と、内セル２と、内セル２に被覆されたゴム３と、ゴム３の外周に配置された外セル１と、軸６と外セル１とをフランジ１１、１２を介して連結保持するベローズ５を有し、軸６の一端側（駆動側）にはモータ２７が連結され、他端側（操作側）にはロータリジョイント２８が設けられている。
【００２８】
モータ２７は成形ロール２０を所定の回転速度で回転駆動させる駆動装置である。ロータリジョイント２８は軸回転時においても連続的に成形ロール２０への温調液１６の流出入を可能とする継手である。
［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。
【００２９】
内セル２の外周に被覆されたゴム３には、図４に示すように温調液１６が通る溝４が形成されている。溝４の形状は必要に応じて種々のパターンがあるが通常はロール幅方向（軸６の軸方向）に多重スパイラルネジ状に形成される。溝４の断面は外セル１の厚さによって決まるが、表１に示す仕様の場合、溝直角断面でゴム上面は５ｍｍ幅、ミゾ深さは１０ｍｍ、溝ピッチ２０ｍｍ程度が好ましい。この場合、ゴム３の表面の開口率は０．７５（７５％）となる。温調液１６は操作側のロータリジョイント２８から入り、パイプ１３内を通り、駆動側軸の穴１５をとおり、内セル２のゴム３の溝４をスパイラル状に流れ、操作側から出る。
【００３０】
従来の溝が形成されていない全面ゴムロールの場合、ゴム自体の熱伝導率が低く断熱材として機能してしまうため、セルやシート材料といった成形材料を冷却・加熱する能力が低い。一方、本実施形態の場合、図４に示す溝形状の場合、ゴム３の表面の開口率が７５％となるので熱伝達面積が大きく、成形材料を冷却・加熱する能力が高い。
【００３１】
また、本実施形態の場合、後述するようにベローズ５を有するため、外セル１は偏心可能である。このため、図３（ｂ）に示すように、ニップ側から負荷が印加されることで外セル１は偏心し、ニップと反対側のゴム３表面と外セル１との間の隙間１９が拡大することとなる。すわなち、ニップと反対側に成形ロール２０が回ってくると外セル１の偏心量に応じてゴム３表面と外セルの隙間１９が拡大して隙間１９に温調液１６が流れ込み、温調液１６とセルが熱伝達する。本実施形態の成形ロール２０はこれを一回転毎に繰り返すため、成形材料を冷却・加熱する能力が高い。なお、成形ロール２０は、図３（ａ）に示すように、無負荷の場合、外セル１はベローズ５で支えられているので外セル１の自重でわずかに下に下がっているが、概ね内セル２と外セル１とは同じ軸心上にある。
【００３２】
温調液１６として加熱水や１００℃以下の水を使用した場合、水の比熱が大きいので加熱、冷却性能が高い。一方、温調液１６としてオイルを使用した場合、比熱が水に比べて低いため（例えば０．５）、水を温調液として使用する場合に比べて流速を上げるか開口率を上げたほうが加熱、冷却性能を向上させることができる。このような場合、開口率が高くなるような溝形状とすることで対応可能である。
【００３３】
また、溝４はロール幅方向に形成するのみでなく、ロールの回転方向に細かな溝がさらに形成されているものであってもよい。ロール回転数が増すとロール幅方向に隣接して形成された溝４間の圧力差が増すこととなるが、回転方向に形成された溝で隣接する溝４どうしを連通させることで溝４間における圧力差を減少させることができる。またゴム３の、各溝４を形成する土手部４ａの表面と外セル１の内面との間の隙間に温調液１６が回り易くなる。
【００３４】
ゴム３のバネ常数はゴム硬度、耐強度、厚さ、開口率から計算し、決定する。またゴム３の外周は線圧（ニップの大きさ）に応じてクラウン形状に形成されている。すわなち、ゴム３は、その厚みが軸方向の両端部から中央部に向かうにつれて徐々に厚くなる形状に形成されている。
［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の外周の両端部はシート幅からわずかに広い幅からロール端に向かって１ｍｍ程度の傾斜面を設けて、ロール端面の直径を２ｍｍ程度減少させている。これにより、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。すわなち、図６（ａ）に示すように、成形ロール２０の外セル１には、シート２５を成形する領域の端部である成形領域端６０からロール端６１に向かってロール径を減少させた傾斜面（テーパ）１８が形成されている。傾斜面１８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。また、図６（ｂ）に示すように、傾斜面１８は、相手側の成形ロール２１に形成されているものであってもよい。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％程度で問題は無い。
【００３５】
また、開口率が７５％の場合であっても、ゴム３の土手部４ａと外セル１との接触点は十分に確保されている。さらに、内セル２のゴム３の溝４は多重スパイラル構造であるので内セル２のゴム３と外セル１の接触点は、滑らかに連続して移動することとなり外セル１の振動は発生しない。
［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。すわなち、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。
【００３６】
本実施形態のベローズ５は以下の３機能を有する。
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。
【００３７】
なお、ベローズ５の構造は、図５に示す構造のほか、以下のような構造も適用可能である。
【００３８】
図７に示すベローズ５ｂは、外セル１にネジ結合されたフランジ３３と、軸６に嵌め込まれ、かつフランジ３３とは軸方向に離れて配置されたフランジ１２との間に設けられている。ベローズ５ｂは、成形ロール２０の径方向のサイズを小型化することができるとともに、その波形であることにより剛性が低く、ばね常数が小さいので、偏心方向の柔軟性をより高くすることができる。
【００３９】
この他、内セル２に対して外セル１を偏心させ、外セル１と内セル２のトルク伝達をする軸継手機能を有し、さらに、温調液１６のシール機能を備える機構を実現するためには、上述したベローズのほか、図８、図９に示す軸継手構造としてもよい。すわなち、図８、図９に示す構成例は、外セル１側にフランジ３３を配し、軸６側にフランジ１２を配しておき、この間を軸継手５ｄで連結し、膜シール７ａで密封構造にするものである。軸継手５ｄは、２枚のハブ５ｄ１と、スペーサ５ｄ２と、複数枚の鋼製薄板であるディスク５ｄ３とからなる。スペーサ５ｄ２は２枚のハブ５ｄ１の間に配置され、複数枚のディスク５ｄ３はハブ５ｄ１とスペーサ５ｄ２との間に配置されている。一方のハブ５ｄ１はフランジ３３にネジ結合され、他方のハブ５ｄ１はフランジ１２にネジ結合されている。ディスク５ｄ３には円周方向に等間隔で貫通穴が形成されており、そのうちの一部の貫通穴はハブ５ｄ１とのネジ結合に用いられ、他の貫通穴はスペーサ５ｄ２とのネジ結合に用いられる。軸継手５ｄは、ハブ５ｄ１とスペーサ５ｄ２とが複数枚の板ばねであるディスク５ｄ３を介して連結されていることで内セル２に対して外セル１を偏心させることができる。また、２枚のハブ５ｄ１は、スペーサ５ｄ２、ディスク５ｄ３、これらを互いに結合するネジにより一体化されているため、外セル１と内セル２のトルク伝達を可能としている。なお、図８と図９との構成例は、温調液１６をシールする膜シール７ａの配置が異なる。図８の構成例では膜シール７ａが軸継手５ｄの内周面側に配置されているのに対し、図９の構成例では膜シール７ａが外セル１にネジ結合されたフランジ３３と、軸６に嵌め込まれたフランジ１２との間に設けられている。膜シール７ａは繊維強化ゴムシールなどを用いると好適であり、耐圧０．５ＭＰａ程度を達成することができる。また、図９の構成の場合、膜シール７ａに隣接してバックアッププレート５１が設けられている。このバックアッププレート５１は、膜シール７ａが温調液１６の圧力ではみ出さないようにするものである。バックアッププレート５１のハブ５ｄ１側は軸継手５ｄの偏心動作により摩擦が生じるため、無潤滑スライドプレート（不図示）を設けると好適である。膜シール７ａは繊維強化されたゴムを用いることで数ミリ程度の偏心に耐えうる。
［第１の外セル回転ガイド機構］
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、本実施形態の成形ロール２０は後述する図１１および図１２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。
【００４０】
本実施形態の回転ガイド機構はこのような外セル１の回転のふらつきの抑制や線圧分布特性を変更することが可能である。
【００４１】
本実施形態の回転ガイド機構は、図５に示すように、成形ロール２０の軸６を成形ロール２１、２２、２３の配列方向（水平方向）に平行移動させる軸移動機構２６ａと、外セル１を軸６に対して偏心させる外セル移動機構４６とを有する。
【００４２】
これら軸移動機構２６ａおよび外セル移動機構４６の構成について、図５および図１０を参照して説明する。図１０は成形ロール２０を軸方向に見た図であり、不図示の成形ロール２１は成形ロール２０の左側に配置されている。
【００４３】
軸移動機構２６ａは、軸受箱３９と、押付装置２６とを有する。
【００４４】
軸受箱３９は、軸６を回転保持する軸受１４を有し、また、軸受箱３９は、その下部にスライダ４０が設けられており、２本のレール４１上を水平方向に移動可能となっている。なお、クラウン調整時にロールニップ荷重の一部が外セル軸受３６に移動し、軸受箱３９にモーメントが生じるが、２本のレール４１は、それに耐えて軸受箱３９が回転しないようにしている。図５の軸受１４はモータのある駆動側の構造を示し、深ミゾ玉軸受と複列ローニ軸受けの組み合わせである。ロール反対側の操作側軸受はローラ軸受のみを設けて、熱伸びを許容している。
【００４５】
押付装置２６は油圧シリンダであり、シリンダ本体は固定部７０に取り付けられており、ロッド側は軸受箱３９に接続されている。図１０において押付装置２６によりシリンダ４７が左側に移動させられると、軸受箱３９に保持された軸６が成形ロール２１に押し付けられる方向に移動し、相手ロール２１にニップ荷重を加える。逆に押付装置２６によりシリンダ４７が図１０中右側に移動させられると、軸６は成形ロール２１から離れる方向に移動し、相手ロール２１に対するニップ荷重を解放する。このように軸移動機構２６ａは、押付装置２６により軸６を水平方向に移動させ、相手ロール２１に対するニップ荷重を調整する。
【００４６】
次に、外セル移動機構４６について説明する（図５、図１０）。
【００４７】
外セル移動機構４６は、外セル軸受３６と、シリンダ４７と、スライダ４８、４９と、サポート３８とを有する。
【００４８】
外セル軸受３６は、外セル１の両端に設けられた外セル軸３５を軸受３７によって回転可能に保持する。外セル軸３５は図５に示すように、外セル１のフランジ３３に取り付けられる取付部３５ａと、円筒形状の円筒部３５ｂとを有する構成となっている。取付部３５ａはフランジ３３にボルトで固定されている。円筒部３５ｂの内径は軸６の外径よりも大きく、その間にはスキマ４４が形成されている。また、円筒部３５ｂの外周部分が外セル軸受３６の軸受３７により回転可能に保持されている。外セル軸受３６は、スライダ４８、４９により回転防止がなされている。図１０には上部に設けられたスライダ４８はすべり軸受タイプで、下部のスライダ４９はローラ型を例示しているが、上下共に４８のすべり軸受タイプでもよい。
【００４９】
シリンダ４７は軸受箱３９に取り付けられており、サポート３８に接続されている。サポート３８には外セル軸受３６が取り付けられている。このサポート３８は、スライダ４８、４９により水平方向に摺動可能に構成されているため、シリンダ４７の押し引きにより外セル軸受３６が相手方ロールに対して荷重ニップを与えたり開放したりすることできる。なお、シリンダ４７は、成形ロール２１、２２、２３の配列方向に摺動可能に設けられており、そのストロークは１０ｍｍ以下であってもよい。
［成形ロールの線圧分布］
ベローズ５の偏心方向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ニップ荷重による撓み剛性の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。
【００５０】
ここで、図１１に、クラウン形状を有するゴム３、外セル軸受３６をフリーすなわち図１０のシリンダ４７を無荷重状態にした場合において、ロール加圧荷重を変えた場合の線圧分布の変化を示す。ロール加圧荷重は５０Ｎ／ｃｍ、１００Ｎ／ｃｍ、２００Ｎ／ｃｍの３種類、すわなち、合計４倍に変化させた場合の線圧分布の変化を図１１に示す。
【００５１】
ロール加圧荷重を２倍にした場合、線圧分布はやや凹形になるもののその変動幅は±４．５％の範囲内に収まっている。また、ロール加圧荷重を１／２にした場合、線圧分布はやや凸形になるがその変動幅は±９％の範囲内に収まっている。このように本実施形態の成形ロール２０によれば、ロール加圧荷重を合計４倍に変化させても線圧分布の変動幅は±９％以下のフラットな線圧が得られる。また本実施形態の成形ロール２０によれば、ロール加圧荷重を合計４倍以上変化させて変動幅は増加するもののほぼフラットな線圧で使用できる。
【００５２】
一方、従来例の場合、図２０に示すように線圧を変化させると大きく線圧分布が変わるので実際の運転では線圧変化できなかった。
【００５３】
次に、図１２に、クラウン形状を有するゴム３、外セル軸受３６を調整支持した状態において、ロール加圧荷重を変えた場合の線圧分布の変化を示す。ロール加圧荷重は５０Ｎ／ｃｍ、１００Ｎ／ｃｍ、２００Ｎ／ｃｍの３種類、すわなち、合計４倍に変化させた。
【００５４】
図１１に示した例では、線圧の値を設計値から変えた場合、線圧分布が若干ではあるがフラットにならない。しかしながら、ベローズ５のバネ反力分の力に対抗する力を外セル移動機構４６（シリンダ４７）に与えれば、線圧を変えても分布をフラットにすることができる。図１２の２倍線圧２００Ｎ／ｃｍの場合、シリンダ４７に引き力を与え、外セル１のロール端の荷重を弱めている。これによりフラットな線圧分布が得られる。図１２の１／２倍線圧５０Ｎ／ｃｍの場合、シリンダ４７に押し力を与え、外セル１のロール端の荷重を強めている。これによりフラットな線圧分布が得られる。
【００５５】
次に、図１３に無負荷時に線圧分布を変更させた場合の結果を示す。なお、ゴムはクラウン形状を有するものである。また、外セル軸受３６の加重支持は、ａ：外セル軸受箱３６の引き荷重支持、ｂ：外セル軸受箱３６をフリーとする（無荷重支持）、ｃ：外セル軸受箱３６の押し荷重支持の３種類について行った。ここで、ａ：外セル軸受箱３６の引き荷重支持、ｂ：外セル軸受箱３６をフリーとする（無荷重支持）、ｃ：外セル軸受箱３６の押し荷重支持の３種類についての成形ロールの変形モデルを図１４に模式的に示す。
【００５６】
図１４（ａ）は、外セル移動機構４６が引き動作（相手方ロール２２から成形ロール２１を引き離す方向に外セル１に力を印加）を行った状態を示している。外セル移動機構４６の引き動作により、外セル１にＦ１方向の力が印加される。本実施例の内セル２は外セルより剛性を大きくしているので外セル１が多く変形し、内ロールのゴム反力があるので外セル１は凸形に変形する。よって、線圧分布も図１３のａに示すように凸型の線圧分布となる。なお、図１４では内セル２の変形は小さいので無視している。
【００５７】
図１４（ｂ）は、外セル移動機構４６が外セル軸受箱３６に対してなんら力を印加せず、フリーとした状態を示している。この場合、外セル１にはなんら力が印加されない。外セル１の変形は無く、ロール内部の内ロールのゴム３は表面にゴムクラウンがあるので中央部が外セル１に接触している。ベローズ５は変形せず、偏心は自重分以外に無い。この状態で設計線圧１００Ｎ／ｃｍをロールに負荷させると中央がわずかに大きくなるがゴムの圧縮、内ロールのタワミで偏心移動が生じ、ベローズ５の偏心による反力が生じ、外セル１端に力が生じ、その結果、線圧分布も図１３のｂに示すように線圧がフラットな均一ニップになる。
【００５８】
図１４（ｃ）は、外セル移動機構４６が押し動作（相手方ロール２２に成形ロール２１を押し付ける方向に外セル１に力を印加）を行った状態を示している。外セル移動機構４６の押し動作により、外セル１にＦ２方向の力が印加される。これにより、外セル１は相手方ロール２２に対して凹型となる。よって、線圧分布も図１３のａに示すように凹型の線圧分布となる。
【００５９】
次に、図１５に外セル軸受箱３６への力の印加方向を左右で異ならせた場合の線圧分布を示す。
【００６０】
図中ｃは左側の外セル軸受箱３６を過度に引き、同時に左側の押圧シリンダ２６の力を弱め、また右側の外セル軸受箱３６を過度に押し、同時に右側の押圧シリンダ２６の力を強めた場合の線圧分布を示している。この場合、線圧は右上がりの分布になる。ロール中央は右上がりの傾向になるが外セル１が薄い場合は中央まで力が及ばず、中央はフラット気味になる。
【００６１】
図中ｄは左側の外セル軸受箱３６を過度に引き、右側の外セル軸受箱３６を過度に押し、押圧シリンダ２６の力は左右同じとした場合の線圧分布を示している。この場合、線圧は、右上がりの分布になるが左右のロール線圧の平均値は同じになりＳ字カーブになる。
【００６２】
なお、左右を逆動作させれば逆の線圧分布になる。このクラウン調整機能の働きは外セル厚さを大きくして剛性を増せばロール中央まで力が及び滑らかな曲線が得られる。またゴム層の厚さを増せば滑らかな曲線が得られる。
【００６３】
本実施形態の成形ロール２０は、ベローズの撓み追従性を利用することでロール加圧荷重を４倍以上変化させてもほぼ均一な線圧が得られること、さらに、外セル移動機構４６による制御によって、よりフラットな線圧を得ることができるので薄肉シートの成形に好適である。すわなち、シート厚が０．５ｍｍ以下の薄肉シートの場合、シートの厚さムラによりロールプレスできない部分が生じ易い。この部分は鏡面にならないのでロールの一方にフレキシブルな追従性があったほうが良い。本実施形態の成形ロール２０の場合、クラウン調整をしたり、線圧曲線を変えることでシートの厚さムラに対応できる。またロール加圧荷重を高くして線圧を大きくすることでシート厚さむらに対応でき、プレスできない部分を解消できる。
【００６４】
図９に示す例ベローズ以外の軸継手５ｄを使用した場合シール７ａはＵ型パッキンや他の端面シールを使用してもよい。
【００６５】
また、本実施形態の成形ロール２０は、シート状材料として食品・薬品・アモルファス金属を急速冷却する冷却用ロールとして用いることができる。温調液１６は常温の水、オイルとしてもよい。また、温調液１６は冷媒用フロンガス、アンモニアなどのガス・液にして冷却用ロールとしてもよく、この場合、ロール内部は−２５℃、負圧の状態になる。
【００６６】
また、本実施形態の成形ロール２０は、加熱・冷却を伴わない均一ニップ用ロールとしても利用できる。
【００６７】
また、本実施形態の成形ロール２０は、内セル２と外セル１との強度を厳格に定める必要は無く、互いの強度を同等にしても均一ニップが得られる。しかしながら本実施形態の成形ロール２０は、荷重を受ける内セル２の強度を大きくして外セル１を薄く、軽量に造るのが基本である。また相手ロール２１は高剛性に造ると好適である。また本実施形態の成形ロールを線圧を大きくして用いる場合、内セル２と外セル１との強度を大きくし、ゴム硬度も高くして高剛性な均一ニップロールに設計すると好適である。
【００６８】
また、本実施形態の成形ロール２０は、既存の成形ロールと同じ外形形状に造れば、交換でき、古い設備に本ロールを適用、交換して使用できる。軸受１４、モータ２７、ロータリジョイント２８などは流用できる。均一ニップ（線圧）を得る油圧装置や制御装置は不要である。
［本実施形態の効果］
以上、本実施形態の成形ロールによれば、以下の効果を得ることができる。
１．外セル移動機構のシリンダ４７を挿し引きすることで外セル１のクラウン調整ができ、種々の線圧分布が得られる。
２．外セルの連結手段にベローズを使用でき、装置が簡単でシンプルな構造（コストが低い）。
【００６９】
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。
３．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。
【００７０】
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。
４．高温、高圧での耐久性が高い。
【００７１】
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。
５．ベローズ５は他の軸継手５とシール７を組み合わせてもよく、シリンダ４７をフリーにしてもベローズに比べて外セルの反力が小さくよりフラットな線圧曲線が得られる。
６．ロール加圧加重を変更することでロール幅全体により均一な線圧分布を得ることができる
７．本実施形態の成形ロール２０は、シリンダ４７を無荷重（フリー）にして、ロール加圧加重を０．５倍〜２倍に変化させてもほぼ均一な線圧分布が得られる。
８．シート２５が薄い場合、一対の成形ロール２０、２１の一方あるいは両方のロールのロール端部をテーパ形状にしているので、ロールの直接接触を防止でき、薄膜シートが成形できる。
［他の実施形態］
［第２の外セル回転ガイド機構］
次に、上述の構成とは異なる、手動ネジ調整式の外セル移動機構１４６について図１６および図１７を用いて説明する。図１６は、外セル移動機構１４６および軸移動機構２６ａの部分の一部拡大断面図である。また、図１７は図１６に示すＢ−Ｂ方向に外セル移動機構１４６を見た断面図である。
【００７２】
外セル移動機構１４６は、外セル軸受１３６と、調整機構４３ａとを有する。
【００７３】
外セル軸受１３６の内径は、外セル軸３５の円筒部３５ｂの外径よりも大きく、その形状はリング形状であり、外セル軸３５の円筒部３５ｂを軸受３７によって回転可能に保持する。リング状のサポート１３８の内径は外セル軸受１３６の外径よりも大きい。このサポート１３８は、サポート１３８内に配置された外セル軸受１３６の円筒部分をサポート１３８に放射状に設けられた調整機構４３ａにより軸６に対して偏心可能に保持する。サポート１３８は、上述したシリンダ４７が取り付けられている他、軸受箱３９に取り付けられる取付部３８ａと、円筒形状の円筒部３８ｂとを有する構成となっている。取付部３８ａは軸受箱３９ボルトで固定されている。円筒部３８ｂの内径は外セル軸受１３６の外径よりも大きく、その円周上に８個の調整機構４３ａが放射状に設けられている。また、外セル軸受１３６には回り止め５１が設けられており、サポート１３８の穴部にガイドされ、回転してしまうのを防止している。
【００７４】
外セル軸３５は図１１に示すように、外セル１のフランジ３３に取り付けられる取付部３５ａと、円筒形状の円筒部３５ｂとを有する構成となっている。取付部３５ａはフランジ３３にボルトで固定されている。円筒部３５ｂの内径は軸６の外径よりも大きく、その外周部分が外セル軸受１３６の軸受３７により回転可能に保持されている。
【００７５】
調整機構４３ａはボルト４２およびナット４３からなり、ボルト４２を締め込む、あるいは緩めることで外セル軸受１３６および外セル軸３５の位置を調整し、これにより、外セル１を軸６に対して偏心させる。本例の場合、偏心方向は水平方向に限られず、他の方向にも可能である。
【００７６】
外セル軸受１３６は、スライダ４８、４９により回転防止がなされている。図１０には上部に設けられたスライダ４８はすべり軸受タイプで、下部のスライダ４９はローラ型を例示しているが、上下共に４８のすべり軸受タイプでもよい。なお、軸受箱３９は軸受１４と軸受５６の２個で軸６を回転支持する。
【００７７】
本実施例の外セル移動機構１４６は、例１より簡易な安価な構造で厳格な均等ニップを与えなくてもよい用途に好適である。
【００７８】
まず運転時に、図１７の押付装置２６側の３本（イ、ロ、ハ）のボルト４２を緩める。操作側だけでなく駆動側もあるので合計６本となる。これらのボルトを緩めることでロール負荷により偏心ｅを生じる。偏心ｅの状態で片側８本のボルト４２を均等に締めて、外セル軸受１３６を固定する。ボルト４２は基本的に外セル１に荷重はかけていないのでフリー荷重であり、図１１の線圧分布になる。線圧分布は１００Ｎ／ｃｍではフラットで、５０Ｎ／ｃｍ、２００Ｎ／ｃｍではやや凸、凹形になる。また必要に応じて、外セル押し装置４６のボルト４２を押し引きすれば図１２の線圧分布や図１３、図１５の線圧分布にも調整できる。外セル１をボルト４２で押し引きすると軸受箱３９に反力が生じるが軸６と軸受３９に軸受１４と５６の２個が設置されているので軸受箱はボルト４２の反力に耐える。クラウン調整で外セル１と内セル２の荷重割合が変化してもロール２０の運転ができる。
［第３の外セル回転ガイド機構］
次に、上述の構成とはさらに異なる、ガイドローラ式の外セル移動機構２４６について図１８および図１９を用いて説明する。図１８は、外セル移動機構２４６および軸移動機構２６ａの部分の一部拡大断面図である。また、図１９は図１８に示すＢ−Ｂ方向に外セル移動機構２４６を見た図である。
【００７９】
本例の外セル移動機構２４６は、外セル軸３５の上下左右に４個を操作側、駆動側に設置し、サポート５２で軸受箱３９に固定される。サポート５２には長穴５４が形成されており、この長穴５４にボルト５５を通して軸受箱３９に固定する。サポート５２は長穴５４によって各々ロール中心方向に位置調整できる。駆動側軸受箱３９には軸受１４と軸受５６の２個の軸受で軸６を支持する。操作側軸受は熱伸びに許容できるローラ型ベアリングを２個使用している。４個のガイドローラ５０は回転する外セル軸３５をガイドしてロール回転を安定させたり、例２と同様に偏心荷重を与えることができる。
【００８０】
本実施例の外セル移動機構２４６も、上述の外セル移動機構１４６と同様に、例１より簡易な安価な構造で厳格な均等ニップを与えなくてもよい用途に好適である。
【００８１】
まず運転時に、図１９において、押付装置２６側のガイドローラ５０のサポート５２を固定するボルトを緩めて外セル１を水平方向にフリーにしてロール荷重をかける。ロール負荷により偏心ｅが生じる。偏心ｅの状態でガイドローラ５０を位置決めしてボルトを締めて固定する。ガイドローラ５０は基本的に外セル１に荷重はかけていないのでフリー荷重であり、図１１の線圧分布になる。線圧分布は１００Ｎ／ｃｍではフラットで、５０Ｎ／ｃｍ、２００Ｎ／ｃｍではやや凸、凹形になる。また必要に応じて、外セル押し装置４６のガイドローラ５０を押し引きすれば図１２の線圧分布や図１３、図１５の線圧分布にも調整できる。ボルト５３でガイドローラ５０を押し引きすることで外セル１と軸受箱３９に反力が生じるが軸６と軸受箱３９に２個の軸受１４、５６が設置されているので軸受箱はボルト５３、ローラ５０の反力に耐える。クラウン調整で外セル１と内セル２の荷重割合が変化してもロール２０の運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の成形ロールを適用した一例であるフィルム成形機の構成図である。
【図２】図１に示す本発明の成形ロールのＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明の成形ロールの負荷時と無負荷時におけるロール動作を説明する成形ロールの軸方向断面図である。
【図４】本発明の成形ロールの内セル、ゴムおよび外セルの構成を説明するための一部拡大図である。
【図５】本発明の成形ロールのベローズ部分、軸受箱を説明するための詳細な断面図である。
【図６】本発明の成形ロールの端部傾斜面の正面図である。
【図７】本発明の連結手段として適用可能なベローズの例を示す成形ロールの一部断面図である。
【図８】本発明の連結手段として適用可能な軸継手を示す成形ロールの一部断面図である。
【図９】本発明の連結手段として適用可能な軸継手を示す成形ロールの他の例の一部断面図である。
【図１０】外セル軸受および軸受箱の構成を説明するための、成形ロールの軸方向から見た図である。
【図１１】外セル軸受がフリーな状態における本発明の成形ロールの線圧分布図である。
【図１２】外セル軸受が調整された状態における本発明の成形ロールの線圧分布図である。
【図１３】外セル軸受の荷重方向、荷重の有無に違いによる線圧分布の例を示す図である。
【図１４】本発明のクラウン調整時の変形モデルである。
【図１５】ロール加圧荷重を変えた場合の線圧分布の変化を示す図である。
【図１６】本発明の他の外セル移動機構の例を示す断面図である。
【図１７】図１６に示す外セル移動機構の正面図である。
【図１８】本発明のさらに他の外セル移動機構の例を示す断面図である。
【図１９】図１８に示す外セル移動機構の正面図である。
【図２０】従来の成形ロールの線圧分布の計算結果の一例を示す線圧分布図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    外セル
２    内セル
３    ゴム
４    溝
４ａ    土手部
５、５ｂ    ベローズ（連結手段）
５ｄ    軸継手
５ｄ２    スペーサ
５ｄ３    ディスク
５ｄ１    ハブ
５ｐ１、５ｐ２    金属薄板
６    軸
７    シール
７ａ    膜シール
８、４２、５３、５５    ボルト
１０    段差
１１、１２、３３    フランジ
１３    パイプ
１４    軸受
１５    穴
１６    温調液
１８    傾斜面（テーパ）
１９    隙間
２０、２１、２２、２３    成形ロール
２４    ダイ
２５    シート
２６    押圧シリンダ
２６    押付装置
２６ａ    軸移動機構
２７    モータ
２８    ロータリジョイント
３５ｂ、３８ｂ    円筒部
３５    外セル軸
３５ａ、３８ａ    取付部
３６    外セル軸受
３６    外セル軸受箱
３７、３９、５６    軸受
３８、５２、１３８    サポート
３９    軸受箱
４０、４８、４９    スライダ
４１    レール
４３    ナット
４３ａ    調整機構
４６、１４６、２４６    外セル移動機構
４６    装置
４７    シリンダ
５０    ガイドローラ
５１    バックアッププレート
５４    長穴
７０    固定部
１３６    外セル軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008045690.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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