薄片或薄膜形成轧辊、薄片或薄膜形成设备及拱起控制方法

摘要

一种薄片或薄膜形成轧辊具有内部圆柱形部件和弹性外部圆柱形部件。内部圆柱形部件在其中具有压力腔室。当内部圆柱形部件依据引导到压力腔室的不可压缩流体的压力值被变形(拱起变化)时，弹性外部圆柱形部件也被变形(拱起变化)。

说明书

技术领域

本发明涉及薄片或薄膜形成轧辊、薄片或薄膜形成设备及拱起控制方法，更具体地说，涉及适于用来形成薄的薄片或薄膜的一种接触轧辊和一种拱起控制方法。

背景技术

已知有一种通过把熔融树脂从T形模具供给到一对相对轧辊-主轧辊与次轧辊(接触轧辊)之间来连续地形成薄片或薄膜的接触轧辊型方法。一般地，在接触轧辊内，加热介质被循环以调节其表面温度。

在这种薄片或薄膜的成型方式中，使用接触轧辊，该接触轧辊的外表面在其轴向方向上是平的。在形成较厚的薄片或薄膜时，即使施加在接触轧辊上的压力增大，接触轧辊也在其整个宽度上保持接触熔融树脂。从而形成平的薄片或薄膜。

然而，在形成薄的薄片或薄膜时，当压力增大时，接触轧辊以拱状形状弯曲，相对于主轧辊在接触轧辊的中心处形成间隙，由此减小在接触轧辊的中心处的压力并且带来接触的不足。结果，形成不平的薄片或薄膜。

日本专利公开公报No.2002-36332公开了一种具有外部圆筒和内部圆筒的双重结构的接触轧辊。外部圆筒具有在其上成形预定拱起量的金属薄壁结构，以便不形成间隙。

然而，在实际的薄片或薄膜形成过程中，待形成的薄膜的厚度或待使用的树脂的种类是多样的。因而，施加在接触轧辊上的适当压力要变化，并且适当的拱起量也要变化。接触轧辊因而缺乏灵活性。

日本专利公报No.3422798(下面称作“D2”)公开了一种具有金属薄壁圆筒的接触轧辊(第一轧辊)(见图1)。通过控制对于在金属薄壁圆筒内供给的加热介质(冷却水)的压力，调节在第一轧辊上待给出的拱起量。第一轧辊具有拱起量变得不稳定的问题。对于加热介质循环地给出，压力容易波动。事实上，加热介质用于两个目的：(1)控制其用于冷却的温度；和(2)在其上给出用于拱起的压力。另一个问题是对于密封件的压力能力的限制，其最高为450-600kPa，其中增大压力会引起密封泄漏。

“D2”公开了另一种具有外部金属薄壁圆筒和内部圆筒的偏心双重结构的接触轧辊(第二轧辊)(见图17)。内部圆筒具有通过把内部圆筒偏心地固定到外部金属薄壁圆筒上而接触外部金属薄壁圆筒的内表面的弹性表面。由于通过控制对于在外部金属薄壁圆筒内供给的加热介质(冷却水)的压力而调节在第二轧辊上待给出的拱起量，所以第二轧辊具有与第一轧辊相同的问题：拱起的不稳定性和密封的压力能力的限制。

“D2”公开了另一种具有同心双重结构的接触轧辊(第三轧辊)(见图6-8)。两个圆筒都填充有介质：外部圆筒具有拱起介质，内部圆筒具有冷却介质。因为冷却介质远离外部表面，所以第三辊在控制外部表面温度时存在另一个问题。

日本专利公开公报No.2000-506795公开了另一种接触轧辊，该接触轧辊具有填充有冷却介质的外部圆筒和填充有拱起介质的内部圆筒的同心双重结构。因为拱起介质远离外部圆筒的内部表面，所以接触轧辊具有对于拱起量的限制。

发明内容

鉴于以上问题形成本发明。本发明的目的在于提供能够调节和稳定在轧辊上给出的拱起量并且使得容易控制其表面温度的一种薄片或薄膜形成轧辊、薄片或薄膜形成设备及拱起控制方法。

为了实现以上目的，本发明的第一方面提供一种薄片或薄膜形成轧辊，包括：内部圆柱形部件，其包括弹性圆柱形本体，该弹性圆柱形本体具有：内部为密封结构的压力腔室；和轴部分，其具有把不可压缩流体引导到压力腔室的第一通道；弹性外部圆柱形部件，其与内部圆柱形部件偏心地布置，从而所述外部弹性圆柱形部件的内部圆周表面与所述弹性圆柱形本体的外部圆周表面接触，所述外部圆柱形部件具有薄壁结构，并且由金属制成。

本发明的第二方面提供一种薄片或薄膜形成轧辊的拱起控制方法，该薄片或薄膜形成轧辊包括：内部圆柱形部件，其包括弹性圆柱形本体，该弹性圆柱形本体具有：内部为密封结构的压力腔室；和轴部分，其具有把不可压缩流体引导到压力腔室的第一通道；弹性外部圆柱形部件，其与内部圆柱形部件偏心地布置，从而所述外部弹性圆柱形部件的内部圆周表面与所述弹性圆柱形本体的外部圆周表面接触，所述外部圆柱形部件具有薄壁结构，并由金属制成，该拱起控制方法包括：向经第一通道引导到压力腔室的不可压缩流体给出压力；测量向不可压缩流体给出的压力；计算待向不可压缩流体给出的压力的目标值，以便给出待向外部圆柱形部件给出的拱起量；及减小向不可压缩流体给出的压力，使其接近目标值。

本发明的第三方面提供一种薄片或薄膜形成设备，包括：薄片或薄膜形成轧辊，其包括：内部圆柱形部件，其包括弹性圆柱形本体，该弹性圆柱形本体具有：内部为密封结构的压力腔室；和轴部分，其具有把不可压缩流体引导到压力腔室的第一通道；弹性外部圆柱形部件，其与内部圆柱形部件偏心地布置，从而所述外部弹性圆柱形部件的内部圆周表面与所述弹性圆柱形本体的外部圆周表面接触，所述外部圆柱形部件具有薄壁结构，并由金属制成，液压源，其向经第一通道引导到压力腔室的不可压缩流体给出压力；压力传感器，其测量向不可压缩流体给出的压力；拱起控制器，其计算待向不可压缩流体给出的压力的目标值，以便给出待向外部圆柱形部件给出的拱起量；及压力控制器，其减小向不可压缩流体给出的压力，使其接近目标值。

附图说明

图1是使用根据本发明的薄片或薄膜形成轧辊的薄片或薄膜形成方法的说明图。

图2是应用根据本发明一个实施例的薄片或薄膜形成轧辊的薄片或薄膜形成设备的剖视图。

图3是图2的薄片或薄膜形成轧辊的主要部分的放大剖视图。

图4是沿图2的IV-IV线得到的放大剖视图。

图5是沿图2的V-V线得到的放大剖视图。

具体实施方式

首先，参照图1说明薄片或薄膜形成方法。熔融树脂M从T形模具100供给到一对相对轧辊-主轧辊101与次轧辊(接触轧辊)102之间，以便连续地形成薄片或薄膜F。对于次轧辊(接触轧辊)102，应用根据本发明的薄片或薄膜形成轧辊。

接下来，参照图2-5说明应用根据本发明的薄片或薄膜形成轧辊的一种薄片或薄膜形成设备的实施例。当在薄片或薄膜形成轧辊10的两端处具有相同结构时，将只说明一端的结构，而将另一端放在括号中。

薄片或薄膜形成设备200包括薄片或薄膜形成轧辊10、外部管37、液压源38、压力控制阀(压力控制器)39、拱起控制装置(拱起控制器)40及压力传感器41。

薄片或薄膜形成轧辊10包括内部圆柱形部件20和金属弹性外部圆筒(弹性外部圆柱形部件)50。弹性外部圆筒50由金属制成。

内部圆柱形部件20包括：在操作端(在图1和2中的右侧)处的轴部件21和在驱动端(在图1和2中的左侧)处的轴部件22，每个轴部件21(22)具有整体形成在其一端上的凸缘部分23(24)；和弹性圆柱形本体25，其固定地安装在两个凸缘部分23、24之间。轴部件21、22和弹性圆柱形本体25同心地布置。

内部圆柱形部件20的弹性圆柱形本体25包括：金属圆柱形部件26，其两端焊接到凸缘部分23、24上；橡胶轧辊27，其包围金属圆柱形部件26。橡胶轧辊27粘结到金属圆柱形部件26的整个圆周表面上，其中诸如硅橡胶或乙丙橡胶之类的橡胶状弹性材料的。

在金属圆柱形部件26内，压力腔室28由于拱起，其两端由凸缘部分23、24封闭。就是说，压力腔室28是包括弹性圆柱形本体25的金属圆柱形部件26和轴部件21、22的凸缘部分23、24的密封结构。

由于凸缘部分23、24约束金属圆柱形部件26和橡胶轧辊27的相应两端，所以金属圆柱形部件26和橡胶轧辊27依赖于待供给到压力腔室28的油(不可压缩流体)的压力值一起以鼓形弹性地变形。内部圆柱形部件20因而得到与压力腔室28的内部压力相对应的拱起量。因而，拱起量是可调节的。

轴部件22具有不可压缩流体引导通道29，该不可压缩流体引导通道29具有通到压力腔室28的一端和在轴部件22的轴端处通到中心开口的另一端。轴部件22的轴端通过旋转接头36连接到外部管37上。通过外部管37和不可压缩流体引导通道29，油供给到压力腔室28。

在外部管37的上游，提供有液压源38、压力控制阀39、拱起控制装置40及压力传感器41，用来调节向油给出的压力。液压源38对油施加预定压力。

拱起控制装置40由例如计算机电气控制，并且输出脉冲信号以控制压力控制阀39。压力控制阀39由例如步进电机电气地操作，并且定量地调节由液压源38产生的油的压力。压力传感器41测量处于压力控制阀39的下游的外部管37中的油的压力值。

具体地说，拱起控制装置40按如下步骤控制压力控制阀39：输入有关轧辊压制力的设置值、待形成的薄片或薄膜的厚度、或待使用的树脂种类的信息；基于以上信息计算压力值，以得到作为控制目标值的最佳拱起量；把脉冲信号输出到压力控制阀39，以使控制偏差为零。这里，控制偏差是由压力传感器41探测的压力值与控制目标值的偏差。

这能够在反馈控制下使用压力控制阀39把外部管37上的压力值调节到控制目标值。因而，压力腔室28中的压力变得等于与控制目标值相对应的压力。

接下来，说明内部圆柱形部件20的旋转驱动。内部圆柱形部件20的轴部件(轴部分)21(22)由在操作端处的轴承部分90(在驱动端处的轴承部分91)通过轴承部件92(93)旋转地支撑。因而能够使内部圆柱形部件20绕其轴线转动。

在驱动端处的轴部件22通过皮带型的动力传递机构31连接到电气驱动装置(电动机)30上。电气驱动装置30驱动内部圆柱形部件20而转动。注意，可以使电气驱动装置30装有减速装置，或者在轴部件22与电气驱动装置30之间提供减速机构。

如图3中所示，内部圆柱形部件20的轴部件22(21)通过内部轧辊轴承52(51)可旋转地支撑盘形偏心侧板54(53)。如图5中所示，偏心侧板54(53)的中心“Cb”与内部圆柱形部件20的中心“Ca”偏离(偏心)偏心量“e”。

接下来，说明金属弹性外部圆筒50的旋转驱动。如图3中所示，金属弹性外部圆筒50具有环形端部件81、82，每个端部件81(82)整体地形成在圆筒50的每一端内。端部件81(82)具有整体形成在其内部的环形齿轮安装部件83(84)。金属弹性外部圆筒50是诸如不锈钢之类的金属薄板的圆柱形体。

齿轮安装部件83(84)由在其外部圆周表面处的偏心侧板53(54)通过外部轧辊轴承55(56)旋转地支撑。因而，具有两个齿轮安装部件83、84和两个端部件81、82的金属弹性外部圆筒50由偏心侧板53、54通过外部轧辊轴承55、56分别旋转地支撑。

如图4中所示，金属弹性外部圆筒50具有比内部圆柱形部件20的橡胶轧辊27的外部直径“Ra”足够长的内部直径“Rb”，并且在圆筒内部68内容纳橡胶轧辊27。金属弹性外部圆筒50的内部圆周表面50A通过相对于内部圆柱形部件20偏心地布置金属弹性外部圆筒50能够接触橡胶轧辊27的外部圆周表面27A。接触侧在下文中将称作偏心接近侧(图4中的右侧)。

注意，可以在没有负载下在内部圆周表面50A与外部圆周表面27A之间提供间隙，并且当金属弹性外部圆筒50通过接触相对主轧辊101而弹性变形时使两个表面接触。这使得容易把具有橡胶轧辊27的内部圆柱形部件20和金属弹性外部圆筒50相组合。

接下来，说明用来把内部圆柱形部件20的转矩传递到金属弹性外部圆筒50的齿轮机构。如图3中所示，内部齿轮(小齿轮)32(33)固定地安装在轴部件21(22)上。与金属弹性外部圆筒50同心的环形外部齿轮34(35)固定地安装在齿轮安装部件83(84)上。内部齿轮32(33)和外部齿轮34(35)在偏心接近侧(图4中的右侧)处啮合。通过啮合把是内部圆柱形部件20的轴部件21、22的转矩传递到金属弹性外部圆筒50。

注意，也可以在金属弹性外部圆筒50外部提供内部齿轮32(33)和外部齿轮34(35)。

金属弹性外部圆筒50按如下所述方式强迫地被驱动而转动。设“Za”是内部齿轮32(33)的齿数，“Zb”是外部齿轮34(35)的齿数，“Ra”是橡胶轧辊27的外径，“Rb”是金属弹性外部圆筒50的内径。如果满足关系Za＝Zb(Rb/Ra)，那么在橡胶轧辊27的外部表面处的圆周速度变成等于在金属弹性外部圆筒50的内部表面处的圆周速度。从而防止在橡胶轧辊27的外部表面与金属弹性外部圆筒50的内部表面之间的滑移。

偏心侧板54(53)的偏心机构如下。如图2中所示，偏心侧板54(53)通过棘爪部件58(57)连接到轴承部分91(90)上，该棘爪部件58(57)防止偏心侧板54(53)的转动。使用棘爪部件58(57)的这种防止确定了金属弹性外部圆筒50与内部圆柱形部件20的偏心方向。

如图4中所示，所述偏心方向设置成，金属弹性外部圆筒50的内部圆周表面50A在金属弹性外部圆筒50抵压主轧辊101的一侧(在图4中的右侧)处接触橡胶轧辊27。就是说，“Cb”向偏心接近侧的相反侧离开“Ca”。

如图5中所示，棘爪部件58(57)包括：突起59，其固定地安装在偏心侧板54(53)上；安装部件60、61，其固定地安装在轴承部分91(90)上；及调节螺杆62、63，其与安装部件60、61螺旋啮合。调节螺杆62、63夹持突起59，以防止偏心侧板54(53)的转动。

还可以通过调整调节螺杆62、63的拧入量在偏心侧板54(53)的圆周方向上(顺时针和逆时针)调节夹持突起59的位置。以这种方式，在金属弹性外部圆筒50抵压主轧辊101的一侧处微调金属弹性外部圆筒50的偏心量。

接下来，说明用于金属弹性外部圆筒50的圆筒内部68中的冷却水(加热介质)的液体密封结构，其与内部圆柱形部件20的压力腔室28不同。如图3中所示，液体密封结构包括：内部密封部件64(65)，其处于内部圆柱形部件20的轴部件21(22)与偏心侧板53(54)之间；外部密封部件66(67)，其处于偏心侧板53(54)与齿轮安装部件83(84)之间。

操作端处的轴部件21具有中心管状孔69，管70插入在管状孔69中。形成有在管70内部的加热介质供给通道71和在管70外部的加热介质排出通道72。加热介质供给通道71和加热介质排出通道72的每一个通过在轴部件21的轴端上安装的双重结构旋转接头(未表示)连接到冷却水供给连接套和冷却水排出连接套的每一个上。

下面说明金属弹性外部圆筒50的圆筒内部68中的加热介质循环通道，该加热介质循环通道与不可压缩流体引导通道29分离。如图2中所示，在凸缘部分23、24之间，在内部圆柱形部件20的轴向方向上跨过内部圆柱形部件20的中心部分桥接管73。通过管73的管内通道74和轴部件22上的加热介质供给孔75、76(图3)，轴部件21的加热介质供给通道71(图3)与圆筒内部68的一端(图2、3中的左侧)连通。圆筒内部68的另一端(图2、3中的右侧)通过轴部件21上的加热介质排出孔77(图3)与轴部件21的加热介质排出通道72连通。

因而，冷却水通过冷却水供给连接套(未表示)、旋转接头、加热介质供给通道71、管内通道74及加热介质供给孔75、76供给到圆筒内部68。供给到圆筒内部68的冷却水通过圆筒内部68从一侧通到另一侧，然后流入加热介质排出孔77、加热介质排出通道72、旋转接头(未表示)、及冷却水排出连接套(未表示)，离开圆筒内部68。

在根据以上结构的薄片或薄膜形成轧辊10处，内部圆柱形部件20由轴承部分90、91支撑，并由电气驱动装置30驱动以绕其中心轴线转动(随在中心Ca处的转动中心转动)。

内部圆柱形部件20的转矩通过内部齿轮32(33)和外部齿轮34(35)之间的咬合传递到金属弹性外部圆筒50。金属弹性外部圆筒50由偏心侧板53、54旋转地支撑以绕其中心轴线转动，使橡胶轧辊27接触其内部圆周表面。

由于金属弹性外部圆筒50通过齿轮型的强迫驱动与内部圆柱形部件20的转动同步地可靠转动，所以在金属弹性外部圆筒50与橡胶轧辊27之间没有滑移。

薄片或薄膜形成轧辊10采用橡胶轧辊内部接触型系统，其中当金属弹性外部圆筒50抵靠主轧辊101时，橡胶轧辊27支撑金属弹性外部圆筒50的内部压力。薄片或薄膜形成轧辊10因此弹性地变形成适合主轧辊101的外部圆周表面，以形成比使用只有薄壁结构的外部圆筒形成的薄的薄片或薄膜。

而且，可以在普通的薄片或薄膜形成装置上直接使用薄片或薄膜形成轧辊10，而不使驱动结构复杂。像传统薄片或薄膜形成轧辊一样，薄片或薄膜形成轧辊10仅通过把电气驱动装置30连接到处于由轴承部分91支撑的驱动端处的轴部件22上而被驱动转动。

因为通过棘爪部件57、58的调节螺杆62、63，偏心量是可调节的，所以可容易地补偿橡胶轧辊27的磨损。而且，如果由于橡胶轧辊27的磨损使内部压力的分布不均，则有可能甚至在使用中解决偏离。

在内部圆柱形部件20和金属弹性外部圆筒50都转动以形成薄片或薄膜期间，拱起控制装置40依据接触轧辊的压力的设置值、待形成的薄片或薄膜的厚度、或待使用的树脂的种类，输出脉冲信号、控制油的压力值，以获得适当的拱起量。然后使压力值受控的油供给到内部圆柱形部件20的压力腔室28。

因此，弹性圆柱形本体25依据油的压力值(弹性圆柱形本体25的内部压力)弹性地变形(拱起变化)，以便使金属弹性外部圆筒50弹性地变形(拱起变化)。

除计算金属弹性外部圆筒50的圆筒内部68的加热介质之外，可以在薄片或薄膜形成轧辊10上给出适当的拱起量，而不使得难以控制薄片或薄膜形成轧辊10的表面温度。

不像在金属弹性外部圆筒50的圆筒内部68内循环的加热介质的压力值，可以把供给到压力腔室28的油的压力值设置到超过10MPa的较高压力值。即使在这样高的压力下，对于密封部件64、65、66、67的压力承受能力也没有影响。因为压力腔室28中的油不会在压力腔室28内循环，从而也可得到稳定压力。由此能够提供稳定和可调节的拱起量。

注意，如果仅通过向油施加压力不能补偿足够的拱起量，则可以鼓形成形内部圆柱形部件20的弹性圆柱形本体25，以最小拱起量作为初始形状。

本发明的薄片或薄膜形成轧辊不是必须装有内部齿轮32、33和外部齿轮34、35。当通过橡胶轧辊27与外部金属弹性圆筒50之间的接触部分的摩擦力把内部圆柱形部件20和橡胶轧辊27的转矩完全传递到外部金属弹性圆筒50时，可以省略内部齿轮32、33和外部齿轮34、35。当借助于齿轮32、33、34、35的强迫驱动形成变薄较少的薄片或薄膜时，不是必须使用橡胶轧辊27，并且弹性圆柱形本体25可仅由弹性金属圆筒构造。

如以上说明的那样，在本发明的薄片或薄膜形成轧辊中，弹性圆筒具有作为压力腔室的封闭结构，油供给到该压力腔室中。通过控制待供给的油的压力值，弹性圆筒通过拱起而变形，并且由此依据压力值(弹性腔室的内部压力)使弹性金属外部圆筒变形。除在外部金属弹性圆筒50内部循环加热介质之外，能够在薄片或薄膜形成轧辊上供给稳定和可调节的拱起量，而不使得薄片或薄膜形成轧辊的表面温度难以控制并且不受压力波动的影响。

本申请基于提交于2005年12月27日的日本专利申请No.2005-376029，该专利申请的全部内容在此作为参考。

尽管参考本发明的某些实施例已经描述了本发明，但本发明不限于这些实施例，并且对于本领域的技术人员在以上所述的启示下可以想到变型方式。本发明的范围由权利要求书限定。