压纹片材成形装置和旋转相位差控制方法

摘要

一种压纹片材成形装置具有：轴向移动第二压纹辊子11的相位控制装置(33，34)；用于检测双侧压纹片材100前表面上的压纹轮廓的前压纹轮廓检测器74；用于检测后表面上的压纹轮廓的后压纹轮廓检测器75；对来自前压纹轮廓检测器74的检测信号和来自后压纹轮廓检测器75的检测信号进行比较以计算片材宽度方向上双侧表面压纹轮廓之间的压纹相位差的双侧表面相位差计算装置80；以及输入相位差信号的相位调整控制处理装置77，所述相位差信号代表来自两侧表面相位差计算装置80的压纹相位差，从而向相位控制装置(33，34)输出指令以消除相位差的偏差。

权利要求

1.一种压纹片材成形装置，具有相互平行并置的第一和第二压纹辊子以使所述第一和第二压纹辊子来成形双侧压纹片材，所述压纹片材成形装置包括：用于检测所述第一压纹辊子旋转初始位置的第一辊子旋转初始位置检测装置；

用于检测所述第二压纹辊子旋转初始位置的第二辊子旋转初始位置检测装置；

用于计算旋转相位差的旋转相位差计算装置，所述旋转相位差等于由所述第一辊子旋转初始位置检测装置检测的第一压纹辊子的旋转初始位置与由所述第二辊子旋转初始位置检测装置检测的第二压纹辊子的旋转初始位置之间的差值；以及用于计算修正值以修正所述第一和第二压纹辊子之间的转速比的旋转相位差修正值计算装置，从而当由旋转相位差计算装置计算的旋转相位差发生波动时，消除所述旋转相位差的波动；

其中，

所述第一和第二压纹辊子之间的转速比基于由所述旋转相位差修正值计算装置计算的所述修正值得以修正，其中，

所述旋转相位差修正值计算装置计算所述旋转相位差在设置参考值时的平均值作为参考值，计算所述旋转相位差被修正时所述参考值和旋转相位差之间的差值作为旋转相位差的波动值，通过将所述波动值乘以修正系数来计算拉伸比修正值，并通过所述拉伸比修正值修正所述第一和第二压纹辊子之间的转速比。

2.如权利要求1所述的压纹片材成形装置，还包括：

具有旋转位置检测器的第一辊子驱动电机，用于旋转驱动所述第一压纹辊子；以及具有旋转位置检测器的第二辊子驱动电机，用于旋转驱动所述第二压纹辊子；其中，所述旋转相位差修正值计算装置输入来自所述第一和第二辊子驱动电机的旋转位置检测器之一的旋转位置检测信号，以对基于从所述第一辊子旋转初始位置检测装置检测所述第一压纹辊子旋转初始位置的时刻到所述第二辊子旋转初始位置检测装置检测所述第二压纹辊子旋转初始位置的时刻出现的所述旋转位置检测信号的旋转相位差进行计算。

3.一种控制如权利要求1所述的压纹片材成形装置旋转相位差的方法，所述压纹片材成形装置具有相互平行并置的第一和第二压纹辊子以使所述第一和第二压纹辊子来成形双侧压纹片材，所述方法包括：检测所述第一压纹辊子和第二压纹辊子之间的旋转相位差；以及修正所述第一和第二压纹辊子之间的转速比，从而在所述旋转相位差发生波动时消除所述旋转相位差的所述波动，其中，

修正步骤还包括：

计算所述旋转相位差在设置参考值时的平均值作为参考值；

计算所述旋转相位差被修正时所述参考值和旋转相位差之间的差值作为旋转相位差的波动值；

通过将所述波动值乘以修正系数来计算拉伸比修正值；以及

通过所述拉伸比修正值修正所述第一和第二压纹辊子之间的转速比。

说明书

压纹片材成形装置和旋转相位差控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及压纹片材成形装置和相关的旋转相位差控制方法，更具体地是涉及一种用于形成光学高精密度双侧压纹片材的压纹片材成形装置和相关的旋转相位差控制方法。

背景技术

[0002] 光学高精密度双侧压纹片材例如用于后投影屏幕的透镜片材具有前表面和后表面，两个表面都被制成具有压印的纹。如在日本临时专利公开No.2004-142182中披露的这种双侧压纹片材采用压纹片材成形装置通过挤压成形方法制成。这种压纹片材成形装置包括两个压纹辊子，其外周雕刻有纹，所述辊子相互平行布置。

[0003] 压纹片材成形装置存在如下问题：当压纹片材成形装置连续操作时，由于两个压纹辊子各自的辊压速度存在波动，因此两个压纹辊子的速比(拉伸比)也存在波动。所以，两个压纹辊子的旋转相位差存在波动。如图1A所示，这种旋转相位差的波动(旋转相位偏移)导致隆起形(swell-like)偏移(压纹相位偏移)，从而使双侧压纹片材的前表面和后表面沿着辊子轴线方向(片材宽度方向)出现压纹相位差。

[0004] 在图1A中，“LPs1”代表双侧压纹片材的前表面在辊子轴线方向上的压纹相位；“LPs2”代表双侧压纹片材的后表面在辊子轴线方向上的压纹相位；同时“A”代表相位“LPs1”和“LPs2”的相位差。相位差A表示其周期性并大幅度地使前表面和后表面的压纹相位差沿辊子轴线方向(片材宽度方向)波动。

[0005] 因此，这种压纹片材成形装置在制作双侧高精密度压纹片材时面临着前表面和后表面的压纹相位偏移难以落入容许误差范围内的问题。

发明内容

[0006] 本发明已经在思路上弥补了上述问题并且其目的是提供一种压纹片材成形装置和相关的旋转相位差控制方法，以防止产生由两个压纹辊子旋转相位差的波动引起的双侧压纹片材前表面和后表面的周期性显著的压纹相位偏移，并且使压纹相位偏移落入容许误差范围内。

[0007] 本发明的第一方面是提供一种压纹片材成形装置，具有相互平行并置的第一和第二压纹辊子以使所述第一和第二压纹辊子形成双侧压纹片材，所述压纹片材成形装置包括：用于检测所述第一压纹辊子旋转初始位置的第一辊子旋转初始位置检测装置；用于检测所述第二压纹辊子旋转初始位置的第二辊子旋转初始位置检测装置；用于计算旋转相位差的旋转相位差计算装置，所述旋转相位差等于由所述第一辊子旋转初始位置检测装置检测的第一压纹辊子的旋转初始位置与由所述第二辊子旋转初始位置检测装置检测的第二压纹辊子的旋转初始位置之间的差值；以及用于计算修正值以修正所述第一和第二压纹辊子之间的转速比的旋转相位差修正值计算装置，从而当由旋转相位差计算装置计算的旋转相位差发生波动时，消除所述旋转相位差的波动；其中，所述第一和第二压纹辊子之间的转速比基于由所述旋转相位差修正值计算装置计算的所述修正值得以修正。

[0008] 本发明的第二方面是提供一种控制压纹片材成形装置旋转相位差的方法，所述压纹片材成形装置具有相互平行并置的第一和第二压纹辊子以使所述第一和第二压纹辊子制成双侧压纹片材，所述方法包括：检测所述第一压纹辊子和第二压纹辊子之间的旋转相位差；以及修正所述第一和第二压纹辊子之间的转速比，从而在所述旋转相位差发生波动时消除所述旋转相位差的偏差。

附图说明

[0009] 图1A表示由相关技术的压纹片材成形装置在双侧压纹片材上形成的相位差的曲线图；并且图1B表示由根据本发明的压纹片材成形装置在双侧压纹片材上形成的相位差的曲线图。

[0010] 图2是表示根据本发明的压纹片材成形装置的一种实施方式的平面图。

[0011] 图3是用于在根据本发明的压纹片材成形装置的一种实施方式中调节轴向相位的目标辊子的正视图。

[0012] 图4是用于在根据本发明的压纹片材成形装置的一种实施方式中调节轴向相位的目标辊子的驱动系统和相位控制系统的轮廓图。

[0013] 图5是表示根据本发明的压纹片材成形装置的控制系统的一种实施方式的框图。

具体实施方式

[0014] 参照图2-4对根据本发明一种实施方式的压纹片材成形装置进行描述。

[0015] 压纹片材成形装置包括作为基体的构架10。构架10具有操作台10A和传动台10B，辊子轴承箱12、13固定安装在所述操作台和传动台上。

[0016] 辊子轴承箱12、13具有支承辊子轴14、15的辊子径向轴承16、17，被支承的辊子轴14、15分别与第二压纹辊子11的两端形成一体。辊子径向轴承16、17使第二压纹辊子11可以绕其中心轴线旋转并可在中心轴线方向上移动。

[0017] 构架10的操作台10A和传动台10B具有分别装在辊子轴承箱46、47上的线性导轨44、45。辊子轴承箱46、47被构造成可在其径向上(在图2中的垂直方向)向着和远离第二压纹辊子11移动。

[0018] 辊子轴承箱46、47包括支承辊子轴49、50的辊子径向轴承51、52，具有辊子推力轴承54(仅被安装在辊子轴承箱47内)的辊子轴49、50分别一体安装在第一压纹辊子48的两端。辊子径向轴承51、52使第一压纹辊子48可以绕其中心轴线旋转并可在中心轴线方向移动而不会产生轴向移动(图2中的横向移动)。

[0019] 第一和第二压纹辊子48、11平行相对并起到具有外圆周表面的压纹辊子的作用，每个压纹辊子被雕刻成在圆周上形成有凹形压印纹(未示出)。

[0020] 第二压纹辊子11在其驱动侧具有装在第二辊子测量参照环78上的辊子轴15。第二辊子旋转初始位置传感器(第二辊子旋转初始位置检测装置)75例如接近开关在紧靠第二辊子测量参照环78的位置处安装在构架10上。第二辊子旋转初始位置传感器75对安装在第二辊子测量参照环78上的旋转初始位置检测磁铁76进行检测以探测第二压纹辊子11的旋转初始位置。

[0021] 如图4所示，辊子轴15具有通过连接件(法兰连接件)18与辊子驱动轴19相连的轴向端部。辊子驱动轴19在其辊子轴线方向上延伸穿过在传动台10B处固定安装在构架10上的变速箱20以及在变速箱20内由辊子径向轴承21旋转支承的中空齿轮轴22。

[0022] 辊子驱动轴19通过在辊子轴线方向上具有满足偏转性能的转矩传递关系的滑键、花键23或类似元件接合在中空齿轮轴22上。中空齿轮轴22装在传动齿轮24上。具有减速齿轮单元的第二辊子驱动电机(伺服电机)25安装在变速箱20内。

[0023] 与传动齿轮24保持啮合的输出齿轮27安装在第二辊子驱动电机25的输出轴26上。用于检测第二辊子驱动电机25的电动机旋转位置的脉冲发生器(旋转位置检测器)72安装在第二辊子驱动电机25上。

[0024] 第二辊子驱动电机25产生旋转作用力，该旋转作用力通过电机轴26、输出齿轮27、传动齿轮24、滑键或花键23、辊子驱动轴19和连接件18传递到辊子轴15。这种旋转作用力的传递促使第二压纹辊子11绕其中心轴线旋转。

[0025] 辊子驱动轴19具有轴向端部，该轴向端部通过旋转滑动连接件28在辊子轴线方向(产品宽度方向)连接在相位控制装置33的移动元件34上。旋转滑动连接件28包括辊子驱动轴19的轴向端部与其固定连接的旋转壳体29以及与辊子驱动轴19同轴关系布置的连接轴32。连接轴32由安装在旋转壳体29内的径向旋转轴承30和推力辊子轴承31支承，从而在不在轴线方向(辊子轴线方向)上产生移动的情况下具有相对旋转能力。

[0026] 旋转滑动连接件28通过径向辊子轴承30和推力辊子轴承31的组合切断辊子驱动轴19到移动元件34的转动传递，同时允许移动元件34的轴向力被传递到辊子驱动轴19。推力辊子轴承31还被施加预载荷，使得旋转壳体29在辊子轴线方向上不松动的情况下连接在连接轴32上。

[0027] 相位控制装置33的移动元件34由滑动基座35和不转动地固定安装在滑动基座35上的滚珠-螺母(ball-nut)元件36组成。移动元件34可通过安装在构架10的传动台
10B上的线性导轨37在与辊子轴线方向相同的方向上移动。滚珠-螺母元件36与第二压纹辊子11的中心轴线同轴对准并保持与滚珠丝杠38的螺纹接合。

[0028] 滚珠丝杠38由径向辊子轴承40和安装在轴承箱39内的推力辊子轴承41旋转支承，并通过轴连接件42驱动连接在相位控制减速电机(伺服电机)43的输出轴(未示出)上。

[0029] 当相位控制减速电机(伺服电机)43旋转驱动滚珠丝杠38时，包括滚珠-螺母元件36的移动元件34在与辊子轴线方向相同的方向上移动。因为这种移动通过旋转滑动连接件28传递到辊子驱动轴19和辊子轴15，因此第二压纹辊子11轴向移动。通过这种轴向移动实现在辊子轴线方向上的相位控制。

[0030] 第一压纹辊子48的轴承箱46、47通过分别由辊-辊(roller-to-roller)间隙调整电机56、57驱动的进给螺杆58、59在辊-辊间隙方向(辊子的径向方向)相互平行移动。通过这种移动可对第一和第二压纹辊子48、11之间的辊-辊间隙进行调节。

[0031] 第一压纹辊子48的传动台的辊子轴50具有第一辊子测量参照环77。构架10在紧靠第一辊子测量参照环77的位置处装在第一辊子旋转初始位置传感器(第一辊子旋转初始位置检测装置)73例如接近开关上。第一辊子旋转初始位置传感器73对安装在第一辊子测量参照环77上的旋转初始位置检测磁铁进行感应以检测第一压纹辊子48的旋转初始位置。

[0032] 辊子轴50具有轴向端部，该轴向端部通过采用Schmidt连接件和其它连接件的等速万向节60驱动连接在第一辊子驱动电机(伺服电机)61的电机轴62上。

[0033] 第一辊子驱动电机61是一种包括减速齿轮并产生第一辊子驱动电机61的旋转作用力类型的电机，所述旋转作用力通过电机轴62和等速万向节60传递到辊子50。这种旋转作用力的传递使第一压纹辊子48绕其中心轴线旋转。脉冲发生器(旋转位置检测器)71安装在第一辊子驱动电机61上以检测第一辊子驱动电机61的电机旋转位置。

[0034] T形模头位于第一和第二压纹辊子48、11之间的间隙部分正上方的位置。T形模头在熔融条件下向第一和第二压纹辊子48、11之间的间隙部分提供压纹片材成形树脂。供给在第一和第二压纹辊子48、11之间的间隙部分的熔融树脂通过挤压模塑在辊子之间成形为片材状结构。在形成双侧表面都被压纹的压纹片材(产品)后，实施以下步骤。

[0035] 参照图5对控制根据本发明的压纹片材成形装置的旋转相位差的控制系统的一种实施方式进行说明。

[0036] 压纹片材成形装置采用微型计算机80执行旋转相位差的控制。微型计算机80包括：执行各种计算操作的CPU；存储操作结果和计算程序的ROM 82；用于处理内存的RAM83；液晶显示器84；接触面板85；D/A转换器86、88；以及I/O端口(接口)90。

[0037] 用于第一辊子驱动电机61的电机驱动器87连接在D/A转换器86上。用于第二辊子驱动电机25的电机驱动器89连接在D/A转换器88上。

[0038] 基于从微型计算机80输入的、用于第一压纹辊子旋转的指令，以及从脉冲发生器71输入的、由检测第一辊子驱动电机61的电机旋转位置而产生的脉冲信号，电机驱动器87驱动第一辊子驱动电机61，也就是，以反馈控制方式使第一压纹辊子48旋转。

[0039] 基于从微型计算机80输入的、用于第二压纹辊子旋转的指令，以及从脉冲发生器72输入的、由检测第二辊子驱动电机25的电机旋转位置而产生的脉冲信号，电机驱动器89驱动第二辊子驱动电机25，也就是，以反馈控制方式使第二压纹辊子11旋转。

[0040] 微型计算机80具有I/O端口90，电机驱动器87、89以及第一和第二辊子旋转初始位置传感器73、75连接在所述端口90上。微型计算机80由此被施加从脉冲发生器71、72输出的脉冲信号(旋转位置检测信号)输出、来自第一辊子旋转初始位置传感器73的第一压纹辊子48的旋转初始位置信号、以及来自第二辊子旋转初始位置传感器75的第二压纹辊子11的旋转初始位置信号。

[0041] 微型计算机80的CPU 81通过执行各种计算程序实现旋转相位偏移计算装置101和旋转相位偏移修正值计算装置102的功用。

[0042] 旋转相位差计算装置101计算旋转相位差ΔP，其等于第一压纹辊子48的旋转初始位置和第二压纹辊子11的旋转初始位置之间在旋转方向上的差值。这里，第一压纹辊子48的旋转初始位置由第一辊子旋转初始位置传感器73检测，而第二压纹辊子11的旋转初始位置由第二辊子旋转初始位置传感器75检测。特别地，旋转相位差计算装置101在第一辊子旋转初始位置传感器73检测第一压纹辊子48的旋转初始位置的时刻和第二辊子旋转初始位置传感器75检测第二压纹辊子11的旋转初始位置的时刻之间的时间间隔过程中，通过对来自脉冲发生器71、72的任意一个脉冲信号进行计数而计算旋转相位差ΔP。这里，本实施方式中的脉冲信号是PG分频脉冲(PG-frequency-divided-pulses)。

[0043] 当通过旋转相位差计算装置101计算的旋转相位差ΔP变化时，旋转相位差修正值计算装置102计算拉伸比修正值Cd以修正第一和第二压纹辊子48、11之间的转速比(拉伸比)，从而消除旋转相位差ΔP的偏差。特别地，旋转相位差修正值计算装置102通过以下步骤计算拉伸比修正值Cd：(1)从旋转相位差ΔPr中减去参考值ΔPd，其中参考值ΔPd是旋转相位差ΔP在设置参考值ΔPd时的平均值，旋转相位差ΔPr是旋转相位差ΔP被修正时的旋转相位差；(2)将差值(ΔPr-ΔPd)乘以修正系数(％/deg.)。这里，在接触面板85上设置修正系数(％/deg.)。

[0044] 设置旋转相位差ΔP的参考值ΔPd的时刻被认为是在接触面板85上按压预设按钮的时刻。修正旋转相位差ΔP的时刻可周期性地确定为规定秒数(seconds)的时间间隔、规定的转数等等。

[0045] 微型计算机80基于通过旋转相位差修正值计算装置102计算的拉伸比修正值Cd修正第一和第二压纹辊子48、11的转速比。

[0046] 通过对所述转速比的修正，消除了旋转相位差的差值(ΔPr-ΔPd)，由此避免了第一和第二压纹辊子48、11旋转相位差的变化。

[0047] 这样可以避免由第一和第二压纹辊子48、11旋转相位差的波动导致的在压纹片材的前表面和后表面上的周期性显著的压纹相位偏移，这样，形成压纹相位偏移落入容许误差范围内的双侧高精密度压纹片材。

[0048] 图1B表示根据本发明的压纹片材成形装置形成的、在与双侧压纹片材的前表面相对应的上辊子轴线方向上的压纹相位LPs1和与双侧压纹片材的后表面相对应的下辊子轴线方向上的压纹相位LPs2之间的相位差B。相位差B表示任何明显的压纹相位偏移都不会沿着双侧压纹片材的宽度方向周期性地发生在其前表面和后表面上，并且压纹相位偏移落入容许误差范围内。

[0049] 2005年4月21日提交的日本专利申请No.P2005-123749的全部内容在此全部清楚地引入作为参考。