以下に、本開示に係る同時2軸延伸装置のクリップリンク機構の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
(第1の実施形態)
[同時2軸延伸装置の概略構成の説明]
まず、図1を用いて第1の実施形態における同時2軸延伸装置10の全体構成について説明する。図1は、実施形態に係るクリップリンク機構が適用される同時2軸延伸装置の全体概要図である。
同時2軸延伸装置10は、平面視で、左右両側に、シート状部材Sを把持する多数のクリップ20を有する無端ループ10Rと無端ループ10Lとを左右対称に有する。延伸対象のシート状部材Sは、入口1aから送り込まれて、延伸した状態で出口1bから排出される。なお、延伸対象のシート・フィルムの入口1a側から見て右側の無端ループを右側無端ループ10R、左側の無端ループを左側無端ループ10Lと呼ぶことにする。なお、シート状部材Sは、例えば、熱可塑性を有する樹脂フィルム等である。
クリップ20は、各々、長方形状のクリップ担持部材30の長手方向の一端部(入口1aと出口1bとの間で、互いに向かい合う位置)に取り付けられる。すなわち、向かい合う一対のクリップ20が、延伸対象物であるシート状部材Sの幅方向両端に配置されて、延伸対象物を把持する把持装置として機能する。
クリップ担持部材30は、基準レール100に案内されてループ状に巡回移動する。なお、基準レール100は、本開示における第1のレールの一例である。右側無端ループ10Rは時計廻り方向に巡回移動し、左側無端ループ10Lは反時計廻り方向に巡回移動する。具体的には、クリップ担持部材30が備える駆動ローラ28(図4参照)が、駆動用スプロケット11、12に選択的に係合し、各クリップ担持部材30を巡回経路に沿って走行させる。つまり、駆動用スプロケット11、12は、各クリップ担持部材30の駆動ローラ28と選択的に係合し、電動モータによって回転駆動されて、各クリップ担持部材30を巡回経路に沿って走行させる力をクリップ担持部材30に与える。具体的には、駆動用スプロケット12は、非図示の減速機によって減速された、電動モータ14の回転駆動力によって駆動される。2個の駆動用スプロケット11は、非図示の2台の減速機で、それぞれ逆方向に減速された、非図示の電動モータの回転駆動力によって、それぞれ駆動される。
右側無端ループ10Rの基準レール100と、左側無端ループ10Lの基準レール100との間隔が大きくなると、シート状部材Sは横方向(X軸方向)に延伸される。
隣接するクリップ担持部材30同士は、複数のリンクで構成されたクリップリンク機構90aによって接続される。クリップリンク機構90aは、ピッチ設定レール120に案内されて、クリップ担持部材30を連れ添ってループ状に巡回移動する。なお、ピッチ設定レール120は、本開示における第2のレールの一例である。
クリップリンク機構90aは、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔に応じて、隣接するクリップ担持部材30の間隔(以下、クリップピッチと呼ぶ)を設定する。クリップピッチが大きくなるほど、シート状部材Sは、幅方向と直交する方向、すなわち、クリップ担持部材30の移動方向である縦方向(Y軸方向)に延伸される。なお、図1は、入口1aから送り込まれたシート状部材Sが、縦横2軸方向に延伸される様子を示している。図面をわかり易くするため、シート状部材Sを不連続に描いているが、実際には、シート状部材Sは入口1aから出口1bに亘って連続している。
同時2軸延伸装置10は、シート状部材Sの入口1a側から出口1b側へ向けて、予熱ゾーンAと、延伸ゾーンBと、熱処理ゾーンCとを備える。
予熱ゾーンAでは、左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rの基準レール100の間隔(離間距離)が横延伸初期幅相当に設定されて、全域に亘って左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rとが互いに平行に配置される。なお、左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rにおいて、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔は、縦延伸初期ピッチ相当である。
延伸ゾーンBでは、予熱ゾーンAの側から熱処理ゾーンCに向かうに従って左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rの離間距離が徐々に拡大され、左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rとが非平行に配置される。延伸ゾーンBにおける左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rの離間距離は、延伸開始端(予熱ゾーンAとの接続端)では横延伸初期幅相当になっており、延伸終了端(熱処理ゾーンCとの接続端)では横延伸最終幅相当に設定されている。すなわち、延伸ゾーンBでは、予熱ゾーンAの側から熱処理ゾーンCに向かうに従って、左側無端ループ10Lの基準レール100と、右側無端ループ10Rの基準レール100との間隔が徐々に拡大される。各基準レール100の間隔は、延伸開始端(予熱ゾーンAとの接続端)では横延伸の初期幅相当になっており、延伸終了端(熱処理ゾーンCとの接続端)では横延伸の最終幅相当になっている。
さらに、延伸ゾーンBでは、予熱ゾーンAの側から熱処理ゾーンCに向かうに従って、左側無端ループ10Lにおける基準レール100とピッチ設定レール120との間隔が徐々に縮小される。そして、右側無端ループ10Rにおける基準レール100とピッチ設定レール120との間隔も同様に、徐々に縮小される。基準レール100とピッチ設定レール120との間隔は、延伸開始端(予熱ゾーンAとの接続端)では縦延伸初期ピッチ相当になっており、延伸終了端(熱処理ゾーンCとの接続端)では縦延伸最終ピッチ相当になっている。すなわち、同時2軸延伸装置10は、延伸ゾーンBにおいて、シート状部材Sに対して、縦延伸と横延伸とを同時に行う。
熱処理ゾーンCでは、左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rの離間距離が横延伸最終幅相当に設定されて、全域に亘って左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rとが互いに平行に配置される。また、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔は、縦延伸最終ピッチ相当に設定されて、全域に亘って基準レール100とピッチ設定レール120とは互いに平行な配置になっている。
[クリップの構造の説明]
次に、図2を用いて、クリップ20の概略構造を説明する。図2は、実施形態に係る同時2軸延伸装置に用いるクリップの概略構造の一例を示す側面図である。左側無端ループ10Lと右側無端ループ10Rが備える複数のクリップ20は、各々、クリップ担持部材30の長手方向の一端部に取り付けられる。クリップ20は、シート状部材Sを係脱可能に把持するものであり、ヨーク形状のクリップ本体21と、クリップ本体21に固定装着された下側固定クリップ部材22と、ピン23によってクリップ本体21に回動可能に取り付けられた可動レバー24と、可動レバー24の下端にピン25によって揺動可能に取り付けられた上側可動クリップ部材26とを有し、下側固定クリップ部材22と上側可動クリップ部材26とで、シート状部材Sの側縁を挟み込み式に把持する。これにより、クリップ20は、シート状部材Sを挟んで支持したり、その支持状態を解放させたりすることが可能となる。
[クリップリンク機構の説明]
次に、図3、図4を用いて、本実施形態に係る同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aの詳細構造について説明する。図3は、実施形態に係るクリップリンク機構の上面図である。図4は、実施形態に係るクリップリンク機構の側面図である。
図3は、2個のクリップ担持部材30と1個のリンク支持部材60とが、複数のリンクで接続されることによって、クリップリンク機構90aを形成した状態を示している。なお、説明を容易にするため、図3に示す座標系XYZを設定する。また、図3は、左側無端ループ10Lの一部を示しており、クリップ20は、Y軸に沿って、移動方向Dの向きに移動するものとする。即ち、図3におけるY軸負側が移動方向上流側、Y軸正側が移動方向下流側である。また、以後の説明において、Z軸正側を上方、Z軸負側を下方と呼ぶ。
クリップリンク機構90aは、連接されたクリップ担持部材30とリンク支持部材60とを接続する。そして、クリップリンク機構90aは、クリップ20が移動方向Dに移動する際に、クリップ担持部材30とリンク支持部材60との間隔を、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔W(図3参照)に応じた値に設定する。さらに、クリップリンク機構90aは、クリップ20が移動方向Dに移動する際に、クリップ担持部材30とリンク支持部材60との向きを、X軸に沿う方向に保持させる。
クリップ担持部材30は、案内ローラ40と、案内ローラ41と、自重受ローラ42と、クリップ設置部31と、第1の長孔32とを備える。
案内ローラ40は、例えばベアリングである。案内ローラ40は、クリップ担持部材30を支持して、Z軸方向に延びる第1の軸部材43に、Z軸周りに回転可能に設置される。案内ローラ40は、基準レール100のクリップ側の側面に沿って転動する。案内ローラ40は、図4に示すように、第1の軸部材43に設置された同じ大きさの2列のローラで構成される。これによって、案内ローラ40と基準レール100の側面との接触面積を増大させることによって、クリップ担持部材30を安定させる。なお、案内ローラ40は、本開示における第1のローラ及び第1の案内ローラの一例である。
案内ローラ41は、例えばベアリングである。案内ローラ41は、クリップ担持部材30を軸支する第1の軸部材43と平行に延びる軸部材47に、Z軸周りに回転可能に設置される。案内ローラ41は、基準レール100を挟んで、案内ローラ40と対向する位置に設けられる。即ち、案内ローラ41を軸支する軸部材47と、案内ローラ40を軸支する第1の軸部材43とは、X軸に沿って設置される。そして、案内ローラ41は、基準レール100の反クリップ側の側面に沿って転動する。なお、案内ローラ41は、本開示における第1のローラ及び第2の案内ローラの一例である。
自重受ローラ42は、例えばベアリングである。自重受ローラ42は、図4に示すように、基準レール100の天面100aに、基準レール100に沿って当接する。自重受ローラ42は、クリップ担持部材30の自重を支えて、基準レール100に案内されて転動する。なお、自重受ローラ42は、本開示における第1のローラ及び第1の自重受ローラの一例である。
クリップ設置部31には、前記したクリップ20が設置される。クリップ設置部31は、クリップ担持部材30の、基準レール100(第1のレール)に対して、ピッチ設定レール120(第2のレール)とは反対側に設けられる。
第1の長孔32は、移動方向Dと交差する方向に延びて、当該方向に沿ってクリップ担持部材30を貫通するように形成される。第1の長孔32の作用は後述する。
リンク支持部材60は、案内ローラ50と、案内ローラ51と、自重受ローラ52と、第2の長孔62とを備える。
案内ローラ50は、例えばベアリングである。案内ローラ50は、リンク支持部材60を支持して、Z軸方向に延びる第2の軸部材53に、Z軸周りに回転可能に設置される。案内ローラ50は、ピッチ設定レール120の反クリップ側の側面に沿って転動する。案内ローラ50は、図4に示すように、第2の軸部材53に設置された同じ大きさの2列のローラで構成される。これによって、案内ローラ50とピッチ設定レール120の側面との接触面積を増大させることによって、リンク支持部材60を安定させる。なお、案内ローラ50は、本開示における第2のローラ及び第3の案内ローラの一例である。
案内ローラ51は、例えばベアリングである。案内ローラ51は、リンク支持部材60を軸支する第2の軸部材53と平行に延びる軸部材48に、Z軸周りに回転可能に設置される。なお、案内ローラ51は、ピッチ設定レール120を挟んで、案内ローラ50と対向する位置に設けられる。即ち、案内ローラ51を軸支する軸部材48と、案内ローラ50を軸支する第2の軸部材53とは、X軸に沿って設置される。そして、案内ローラ51は、ピッチ設定レール120のクリップ側の側面に沿って転動する。なお、案内ローラ51は、本開示における第2のローラ及び第4の案内ローラの一例である。
自重受ローラ52は、例えばベアリングである。自重受ローラ52は、図4に示すように、ピッチ設定レール120の天面120aに、ピッチ設定レール120沿って当接する。自重受ローラ52は、リンク支持部材60の自重を支えて、ピッチ設定レール120に案内されて転動する。なお、自重受ローラ52は、本開示における第2のローラ及び第2の自重受ローラの一例である。
第2の長孔62は、移動方向Dと交差する方向に延びて、当該方向に沿ってリンク支持部材60を貫通するように形成される。第2の長孔62の作用は後述する。
[クリップ担持部材を支えるクリップリンク機構の説明]
次に、クリップ担持部材30とリンク支持部材60とを接続するリンク部材の構成を説明する。
クリップ担持部材30に設けられた第1の軸部材43には、第1のリンク部材70の1端側と第2のリンク部材71の1端側とが、回動可能に接続される。更に、第1のリンク部材70には、当該第1のリンク部材70を、第1の軸部材43と接続した位置から延長した位置に、第1の軸部材43と平行な第3の軸部材44が設けられる。また、第2のリンク部材71には、当該第2のリンク部材71を、第1の軸部材43と接続した位置から延長した位置に、第1の軸部材43と平行な第4の軸部材45が設けられる。
第3の軸部材44には、第3のリンク部材72の1端側が回動可能に接続される。また、第4の軸部材45には、第3のリンク部材72と同じ長さを有する第4のリンク部材73の1端側が回動可能に接続される。
第1のリンク部材70の他端側は、第1の軸部材43から移動方向Dの下流側に最も近いリンク支持部材60が備える第2の軸部材53と回動可能に接続される。
第2のリンク部材71は、第1のリンク部材70と同じ長さを有する。そして、第2のリンク部材71の他端側は、第1の軸部材43から移動方向Dの上流側に最も近いリンク支持部材60が備える第2の軸部材53と回動可能に接続される。
第3のリンク部材72の他端側、及び第4のリンク部材73の他端側は、第1の長孔32に挿通された第5の軸部材46に回動可能に接続される。
即ち、第1のリンク部材70と、第2のリンク部材71と、第3のリンク部材72と、第4のリンク部材73とは、第1の軸部材43と、第3の軸部材44と、第4の軸部材45と、第5の軸部材46とによって回動可能に接続されて、パンタグラフ状のリンク機構を構成する。
[リンク支持部材を支えるクリップリンク機構の説明]
リンク支持部材60に設けられた第2の軸部材53には、第1のリンク部材70の1端側と第2のリンク部材71の1端側とが、回動可能に接続される。更に、第1のリンク部材70には、当該第1のリンク部材70を、第2の軸部材53と接続した位置から延長した位置に、第2の軸部材53と平行な第6の軸部材54が設けられる。また、第2のリンク部材71には、当該第2のリンク部材71を、第2の軸部材53と接続した位置から延長した位置に、第2の軸部材53と平行な第7の軸部材55が設けられる。
第6の軸部材54には、第5のリンク部材74の1端側が回動可能に接続される。また、第7の軸部材55には、第5のリンク部材74と同じ長さを有する第6のリンク部材75の1端側が回動可能に接続される。
第1のリンク部材70の他端側は、第2の軸部材53から移動方向Dの上流側に最も近いクリップ担持部材30が備える第1の軸部材43と回動可能に接続される。そして、第2のリンク部材71の他端側は、第2の軸部材53から移動方向Dの下流側に最も近いクリップ担持部材30が備える第1の軸部材43と回動可能に接続される。
第5のリンク部材74の他端側、及び第6のリンク部材75の他端側は、第2の長孔62に挿通された第8の軸部材56に回動可能に接続される。
即ち、第1のリンク部材70と、第2のリンク部材71と、第5のリンク部材74と、第6のリンク部材75とは、第2の軸部材53と、第6の軸部材54と、第7の軸部材55と、第8の軸部材56とによって回動可能に接続されて、パンタグラフ状のリンク機構を構成する。
同時2軸延伸装置10は、このようなクリップリンク機構90aを有することによって、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔Wの変化に応じて、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを変化させる。即ち、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔Wが大きくなると、開き角度θは小さくなる。そして、隣接するクリップ20の間隔(クリップピッチ)は小さくなる。一方、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔Wが小さくなると、開き角度θは大きくなる。そして、隣接するクリップ20の間隔(クリップピッチ)は大きくなる。
そして、開き角度θが変化した場合に、第1のリンク部材70と、第2のリンク部材71と、第3のリンク部材72と、第4のリンク部材73とは、第1の長孔32に沿ってパンタグラフ状に変形する。その際、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θの2等分線は、第1の長孔32が延びる方向と一致する。第1の長孔32は、移動方向Dと交差する方向に延びているため、クリップ担持部材30の向きは、開き角度θの変化によらず、常に移動方向Dと交差する方向に保持される。したがって、クリップ担持部材30に設置されたクリップ20の向きは、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔Wの変化によらず一定となる。
また、開き角度θが変化した場合に、第1のリンク部材70と、第2のリンク部材71と、第5のリンク部材74と、第6のリンク部材75とは、第2の長孔62に沿ってパンタグラフ状に変形する。その際、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θの2等分線は、第2の長孔62が延びる方向と一致する。第2の長孔62は、移動方向Dと交差する方向に延びているため、リンク支持部材60の向きは、開き角度θの変化によらず、常に移動方向Dと交差する方向に保持される。
[第1のリンク部材及び第2のリンク部材の形状の説明]
次に、図5と図6を用いて、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71の形状について説明する。図5は、第1のリンク部材及び第2のリンク部材の形状を説明する図である。図6は、クリップ担持部材における第1のリンク部材及び第2のリンク部材の接続状態を示す拡大図である。
まず、図5を用いて、第1のリンク部材70の形状について説明する。第1のリンク部材70のリンク長L1を規定する位置には、接続孔70aと接続孔70bとが開孔されている。そして、接続孔70aには、前記した第1の軸部材43が設置される。また、接続孔70bには、前記した第2の軸部材53が設置される。
接続孔70aと接続孔70bとを結ぶ直線から、距離dを隔てた位置には、接続孔70cが開孔されている。また、接続孔70aと接続孔70bとを結ぶ直線から、前記距離dとは逆方向に距離dを隔てた位置には、接続孔70dが開孔されている。そして、接続孔70cには、前記した第3の軸部材44が設置される。また、接続孔70dには、前記した第6の軸部材54が設置される。
第2のリンク部材71は、図5に示すように、第1のリンク部材70とは表裏反転した形状を有する。そして、第2のリンク部材71は、第1のリンク部材70が有する接続孔70a,70b,70c,70dにそれぞれ対応する、接続孔71a,71b,71c,71dを有する。
接続孔71c,71dは、それぞれ、接続孔71aと接続孔71bとを結ぶ直線から、逆方向に、それぞれ距離dを隔てた位置に開孔されている。
次に、図6を用いて、クリップ担持部材30において、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とを第1の軸部材43で回動可能に接続した状態を説明する。
前記したように、接続孔70cは、接続孔70aに対して距離dだけ離れた位置にあるため、図6に示すように、接続孔70cに接続する第3のリンク部材72のリンク長L2を、距離dが0である場合、即ち、接続孔70cを、第1のリンク部材70における接続孔70aと接続孔70bとを結ぶ直線上(第1の軸部材43の設置位置と第2の軸部材53の設置位置とを結ぶ直線上)に設けた場合と比べて、より長く設定することができる。同様に、接続孔71cに接続する第4のリンク部材73のリンク長L2を、距離dが0である場合、即ち、接続孔71cを、第2のリンク部材71における接続孔71aと接続孔71bとを結ぶ直線上(第1の軸部材43の設置位置と第2の軸部材53の設置位置とを結ぶ直線上)に設けた場合と比べて、より長く設定することができる。これによって、第5の軸部材46の可動範囲をより大きく確保することができるため、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θの可変範囲をより大きく確保することができる。即ち、クリップピッチの変化範囲をより大きく設定することができる。
なお、リンク支持部材60において、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とを第2の軸部材53で回動可能に接続する場合も、前記したのと同様の構造のリンク構造が実現するため、同様の効果が得られる。
[クリップリンク機構の浮き上がり防止機能の説明]
同時2軸延伸装置10は、クリップ20が移動中にクリップリンク機構90aの浮き上がりを防止する浮き上がり防止機構を備える。
即ち、図4に示すように、クリップ担持部材30は、クリップ側に、X軸に沿う軸の周りに回転可能に設置された案内ローラ80を備える。そして、案内ローラ80の上縁は、基準レール100が形成された基台110の上端に設置された板状部材81によって、上方への移動を阻止される。なお、板状部材81は、本開示における浮き上がり防止部材の一例である。
また、図4に示すように、リンク支持部材60は、反クリップ側に、X軸に沿う軸の周りに回転可能に設置された案内ローラ82を備える。そして、案内ローラ82の上縁は、ピッチ設定レール120が形成された基台110に設置された板状部材83によって、上方への移動を阻止される。なお、板状部材83は、本開示における浮き上がり防止部材の一例である。
このように、板状部材81,83は、移動中のクリップリンク機構90aに作用する上方を向く力(Z軸正側を向く力)が発生した場合であっても、案内ローラ80,82の浮き上がりを阻止することによって、クリップリンク機構90aの浮き上がりを防止する。
以上説明したように、同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aは、基準レール100(第1のレール)に案内される案内ローラ40,41(第1のローラ)と自重受ローラ42(第1のローラ)と、クリップ設置部31に設置されて移動経路に沿って移動方向Dに移動するクリップ20とが設置された、連接するクリップ担持部材30と、ピッチ設定レール120(第2のレール)に案内される案内ローラ50,51(第2のローラ)と自重受ローラ52(第2のローラ)を備える連接するリンク支持部材60とを、第1のリンク部材70と、第1のリンク部材70と同じ長さの第2のリンク部材71と、で交互に接続する。第1のリンク部材70と第2のリンク部材71は、クリップ担持部材30に移動方向Dと交差する方向に設置された第1の軸部材43に回動可能に接続される。そして、第1のリンク部材70を第1の軸部材43との接続位置から延長した位置に、第1の軸部材43と平行に設置した第3の軸部材44に回動可能に第3のリンク部材72の一端側が接続される。また、第2のリンク部材71を第1の軸部材43との接続位置から延長した位置に、第1の軸部材43と平行に設置した第4の軸部材45に回動可能に第4のリンク部材73の一端側が接続される。更に、第3のリンク部材72の他端側と第4のリンク部材73の他端側とは、クリップ担持部材30に形成された、移動方向Dと交差する方向に貫通する第1の長孔32に挿通する第5の軸部材46に回動可能に接続される。また、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とは、リンク支持部材60に設置された第2の軸部材53に回動可能に接続される。そして、クリップリンク機構90aは、シート状部材S(延伸対称物)の幅方向端部をクリップ20で把持して、連接するクリップ20の間隔を、移動方向Dに沿う縦方向と、移動方向Dと交差する横方向とに延伸させる。したがって、クリップリンク機構90aは、クリップ担持部材30の長さが短い状態で、必要な縦倍率を確保することができる。また、クリップリンク機構90aは、シート状部材Sの縦方向及び横方向の延伸倍率によらずに、連接するクリップ20の方向を、移動方向Dと直交する方向に保持することができる。更に、クリップ担持部材30の方向が一定に保持されるため、クリップリンク機構90aを移動させる際の抵抗を低減することができる。また、クリップ担持部材30の長さを短くすることができるため、基準レール100とピッチ設定レール120との間隔Wを狭くすることができ、これによって、同時2軸延伸装置10の小型化を図ることができる。
また、同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aにおいて、第3の軸部材44及び第4の軸部材45は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とを第1の軸部材43に接続した際に、第3の軸部材44は、第1の軸部材43の設置位置と第2の軸部材53の設置位置とを結ぶ直線よりも移動方向Dの上流側にオフセットした位置に設けられて、第4の軸部材45は、第1の軸部材43の設置位置と第2の軸部材53の設置位置とを結ぶ直線よりも移動方向Dの下流側にオフセットした位置に設けられる。したがって、第3のリンク部材72と第4のリンク部材73のリンク長L2をより長く設計することができる。これによって、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θの可変範囲をより大きく確保することができるため、クリップピッチの変化範囲をより大きく設定することができる。
また、同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aは、第1の軸部材43と同軸上に設けられて、基準レール100(第1のレール)に案内される案内ローラ40(第1の案内ローラ)と、基準レール100を挟んで、案内ローラ40と対向する位置に設けられて、基準レール100に案内される案内ローラ41(第2の案内ローラ)と、基準レール100の天面100aに、移動方向Dに沿って当接して、クリップ担持部材30の自重を支えて移動する自重受ローラ42(第1の自重受ローラ)とを備える。したがって、クリップリンク機構90aを、基準レール100に沿って円滑に移動させることができる。
さらに、同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aは、第1のリンク部材70を第2の軸部材53との接続位置から延長した位置に、第2の軸部材53と平行に設置した第6の軸部材54に回動可能に第5のリンク部材74の一端側が接続される。また、第2のリンク部材71を第2の軸部材53との接続位置から延長した位置に、第2の軸部材53と平行に設置した第7の軸部材55に回動可能に第6のリンク部材75の一端側が接続される。更に、第5のリンク部材74の他端側と第6のリンク部材75の他端側とは、リンク支持部材60に形成された、移動方向Dと交差する方向に貫通する第2の長孔62に挿通する第8の軸部材56に回動可能に接続される。したがって、リンク支持部材60の長さが短い状態で、連接するリンク支持部材60の方向を、移動方向Dと直交する方向に保持することができる。そのため、リンク支持部材60のサイズをコンパクトに設計することができる。また、リンク支持部材60の方向が一定に保持されるため、クリップリンク機構90aを移動させる際の抵抗を低減することができる。
また、同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aにおいて、第6の軸部材54及び第7の軸部材55は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とを第2の軸部材53に接続した際に、第6の軸部材54は、第1の軸部材43の設置位置と第2の軸部材53の設置位置とを結ぶ直線よりも移動方向Dの下流側にオフセットした位置に設けられて、第7の軸部材55は、第1の軸部材43の設置位置と第2の軸部材53の設置位置とを結ぶ直線よりも移動方向Dの上流側にオフセットした位置に設けられる。したがって、第5のリンク部材74と第6のリンク部材75のリンク長L2をより長く設計することができる。これによって、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θの可変範囲をより大きく確保することができるため、クリップピッチの変化範囲をより大きく設定することができる。
また、同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aは、第2の軸部材53と同軸上に設けられて、ピッチ設定レール120(第2のレール)に案内される案内ローラ50(第3の案内ローラ)と、ピッチ設定レール120を挟んで、案内ローラ50と対向する位置に設けられて、ピッチ設定レール120に案内される案内ローラ51(第4の案内ローラ)と、ピッチ設定レール120の天面120aに、移動方向Dに沿って当接して、リンク支持部材60の自重を支えて移動する自重受ローラ52(第2の自重受ローラ)とを備える。クリップリンク機構90aを、ピッチ設定レール120に沿って円滑に移動させることができる。
また、同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90aは、当該クリップリンク機構90aが移動する際に、クリップリンク機構90aの浮き上がりを防止する板状部材81,83(浮き上がり防止部材)を、更に備える。したがって、クリップリンク機構90aを、より一層円滑に移動させることができる。
[第1の実施形態の第1の変形例]
次に、図7を用いて、第1の実施形態の第1の変形例について説明する。図7は、第1の実施形態の第1の変形例のクリップリンク機構の側面図である。
図7に示すクリップリンク機構90bは、クリップリンク機構90a(図4参照)に対して、案内ローラ80,82及び板状部材81,83の代わりに、壁状部材101,121及び板状部材84,85を備える。
壁状部材101は、基準レール100と平行に設置される。そして、案内ローラ40は、基準レール100と壁状部材101との間の空間を移動方向D(図3参照)に沿って転動する。
板状部材84は、壁状部材101の上端に、案内ローラ40が基台110から浮き上がるのを阻止する位置に設置される。具体的には、図7に示すように、板状部材84は、案内ローラ40が上方に浮き上がった際に、当該案内ローラ40の上縁部と当接する位置に設置される。なお、板状部材84は、本開示における浮き上がり防止部材の一例である。
また、壁状部材121は、ピッチ設定レール120と平行に設置される。そして、案内ローラ50は、ピッチ設定レール120と壁状部材121との間の空間を移動方向D(図3参照)に沿って転動する。
板状部材85は、壁状部材121の上端に、案内ローラ50が基台110から浮き上がるのを阻止する位置に設置される。具体的には、図7に示すように、板状部材85は、案内ローラ50が上方に浮き上がった際に、当該案内ローラ50の上縁部と当接する位置に設置される。なお、板状部材84は、本開示における浮き上がり防止部材の一例である。
このような構成によって、クリップリンク機構90bは、移動中に、上方に浮き上がる方向の力を受けた場合であっても、板状部材84が案内ローラ40の浮き上がりを阻止する。また、板状部材85が案内ローラ50の浮き上がりを阻止する。したがって、クリップリンク機構90bを円滑に移動させることができる。
[第1の実施形態の第2の変形例]
次に、図8と図9を用いて、第1の実施形態の第2の変形例について説明する。図8は、第1の実施形態の第2の変形例のクリップリンク機構の側面図である。図9は、第1の実施形態の第2の変形例における第1のローラの配置構造の一例を示す側面図である。
図8に示すクリップリンク機構90cは、クリップリンク機構90a(図4参照)に対して、案内ローラ80,82及び板状部材81,83の代わりに、板状部材86を備える。また、案内ローラ40の代わりに、案内ローラ40よりも大径の案内ローラ87を備える。更に、案内ローラ50の代わりに、案内ローラ50よりも大径の案内ローラ88を備える。
板状部材86は、基台110の上端に設置されて、自重受ローラ42が上方(Z軸正側)に浮き上がるのを阻止する。なお、板状部材86は、本開示における浮き上がり防止部材の一例である。
案内ローラ87は、隣接するクリップ担持部材30の間で、設置される高さを互い違いに異ならせて千鳥状に配置された単列のローラである。また、案内ローラ88は、隣接するリンク支持部材60の間で、設置される高さを互い違いに異ならせて千鳥状に配置された単列のローラである。なお、案内ローラ87は、本開示における第1のローラ及び第1の案内ローラの一例である。また、案内ローラ88は、本開示における第2のローラ及び第3の案内ローラの一例である。
隣接する案内ローラ87を同じ高さに設置した状態でローラ径gを大きくすると、クリップピッチを小さくした際に、隣接する案内ローラ87同士が干渉する。そのため、図9に示すように、隣接する案内ローラ87の設置高さを千鳥状にすることによって、クリップピッチを小さくした際の案内ローラ87の干渉を防止することができる。
隣接するクリップ担持部材30を最も近接した位置に移動したとき、即ち最小クリップピッチの状態にあるときには、図9に示すように、案内ローラ87の外周部は、隣接するクリップ担持部材30の下方に入り込む。したがって、案内ローラ87のローラ径gを、最小クリップピッチpよりも大きく設定することができる。これによって、クリップリンク機構90cがクリップピッチを変更する場合に、基準レール100がクリップ担持部材30の位置を拘束する際の安定性を向上させることができる。なお、図示はしないが、リンク支持部材60に設置された案内ローラ88も、図9と同様の構造を備える。
なお、案内ローラ87と対向する位置に設置された案内ローラ41を、案内ローラ87と同様に、大径かつ千鳥配置の構成としてもよい。
また、説明は省略するが、リンク支持部材60の移動をガイドする案内ローラ88も、案内ローラ87と同様の千鳥配置構造を備える。そして、案内ローラ88と対向する位置に設置された案内ローラ51を、案内ローラ88と同様に、大径かつ千鳥配置の構成としてもよい。
以上説明したように、クリップリンク機構90cにおいて、隣接するクリップ担持部材30に設けられる案内ローラ87(第1の案内ローラ)は、互いの高さが千鳥状に配置されて、案内ローラ87のローラ径g(直径)は、クリップリンク機構90cの最小クリップピッチpよりも大きい。したがって、クリップリンク機構90cがクリップピッチを変更する際に、基準レール100がクリップ担持部材30の位置を拘束する際の安定性を向上させることができる。
また、クリップリンク機構90cにおいて、隣接するリンク支持部材60に設けられる案内ローラ88(第1のローラ)は、互いの高さが千鳥状に配置されて、案内ローラ88のローラ径g(直径)は、クリップリンク機構90cの最小クリップピッチpよりも大きい。したがって、クリップリンク機構90cがクリップピッチを変更する際に、ピッチ設定レール120がリンク支持部材60の位置を拘束する際の安定性を向上させることができる。
[第1の実施形態の第3の変形例]
次に、図10を用いて、第1の実施形態の第3の変形例について説明する。図10は、第1の実施形態の第3の変形例のクリップリンク機構の側面図である。
図10に示すクリップリンク機構90dは、クリップリンク機構90a(図4参照)が備える案内ローラ80,82及び板状部材81,83と、クリップリンク機構90c(図8参照)が備える千鳥状配置の案内ローラ87,88を備える。即ち、クリップリンク機構90dは、案内ローラ80,82及び板状部材81,83によってクリップリンク機構90dの浮き上がりが防止されて、千鳥状配置の案内ローラ87,88によって、クリップリンク機構90dがクリップピッチを変更する際のクリップ担持部材30とリンク支持部材60の安定性が向上する。
なお、図7,図8に示す浮き上がり防止機構と、図8に示す案内ローラの千鳥配置構造とは、適宜組み合わせることが可能である。そして、図10に示す構造以外にも、案内ローラの浮き上がり防止と安定走行とを実現することができる。
(第2の実施形態)
次に、図11から図14を用いて、第2の実施形態である同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90eについて説明する。図11は、第2の実施形態に係るクリップリンク機構の第1の斜視図である。図12は、第2の実施形態に係るクリップリンク機構の第2の斜視図である。図13は、第2の実施形態に係るクリップリンク機構を折り畳んだ状態の一例を示す上面図である。図14は、第2の実施形態に係るクリップリンク機構を最も開いた状態の一例を示す上面図である。
図11,図12に示すクリップリンク機構90eは、第1の実施形態で説明したクリップリンク機構90aに、第7のリンク部材76を追加した構造を有する。第7のリンク部材76は、1端側を第1のリンク部材70に設置したZ軸方向に延びる第9の軸部材77に回動可能に接続される。また、第7のリンク部材76には、第3の長孔79が形成されており、この第3の長孔79には、第2のリンク部材71に設置した、Z軸方向に延びる第10の軸部材78が挿通される。なお、第7のリンク部材76の設置位置、即ち、第9の軸部材77と第10の軸部材78の設置位置については後述する。
第7のリンク部材76は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを、第10の軸部材78が第3の長孔79の両端の間でスライドする範囲に制限する。即ち、第1のリンク部材70は、第10の軸部材78が、第3の長孔79の、第9の軸部材77から遠方側の端部にスライドした状態において、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを最大とする。そして、このときの開き角度θが、本開示における所定角度の一例である。
第7のリンク部材76が、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを最大値に制限した際に、連接する第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とに、クリップリンク機構90eを移動方向Dに引っ張る引っ張り力が作用した場合を想定する。このとき、連接する第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とは、第7のリンク部材76によって開き角度θの増大が阻止されるため、連接する第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とは、移動方向Dに引っ張る引っ張り力に対して、1つの剛体として振る舞う。これによって、クリップリンク機構90eが移動する際の安定性が向上する。
また、第7のリンク部材76を設置しない場合、即ち、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θに上限値を設定しない場合、例えば開き角度θが180°に変更された場合には、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とが1直線になるため、開き角度θを閉じる際に、閉じる方向が一意に定まらない。したがって、クリップリンク機構90eが開き角度θによらずに確実に開閉できるように、第7のリンク部材76によって、開き角度θをθ=180°未満に制限する。
クリップリンク機構90eにおいて、クリップ担持部材30とリンク支持部材60とを連結するリンクは、上方(Z軸正側)から順に、第2のリンク部材71,第7のリンク部材76、第1のリンク部材70の順に接続される。そして、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とを閉じて最小クリップピッチの状態にした場合、第10の軸部材78は、第3の長孔79において、第9の軸部材77(図12参照)に最も近接した位置にスライドする。そして、このとき、クリップリンク機構90eは、図13に示すように、第7のリンク部材76が、第2のリンク部材71の裏側に入り込んだ状態になる。即ち、第7のリンク部材76を設置した状態であっても、クリップピッチの最小値を、第7のリンク部材76を設置しない場合と同等にすることができる。
逆に、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71とを開いて最大クリップピッチの状態にした場合、第10の軸部材78は、第3の長孔79において、第9の軸部材77から遠方側にスライドする。このとき、クリップリンク機構90eは、図14に示す状態になる。
次に、図14を用いて、第7のリンク部材76の設置位置、即ち、第9の軸部材77と第10の軸部材78の設置位置について説明する。第1の軸部材43と第9の軸部材77との距離を軸間距離e1として、第1の軸部材43と第10の軸部材78との距離を軸間距離e2とする。そして、クリップリンク機構90eでは、e1<e2となるように第9の軸部材77と第10の軸部材78とを設置する。これによって、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを変更する際、特に、開き角度θをクリップピッチが最大の状態から小さく変更する場合に、第10の軸部材78を、より小さい力で第3の長孔79に沿ってスライドさせることができるため、容易に開き角度θを小さく変更することができる。
以上説明したように、クリップリンク機構90eにおいて、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との間には第7のリンク部材76が接続される。そして、第7のリンク部材76は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを所定角度以下に制限する。そして、開き角度θが所定角度に制限された状態において、クリップリンク機構90eは、当該クリップリンク機構90eを移動方向Dに引っ張る引っ張り力に対して、1つの剛体として振る舞うため、クリップリンク機構90eが移動する際の安定性を向上させることができる。
(第3の実施形態)
次に、図15を用いて、第3の実施形態である同時2軸延伸装置10のクリップリンク機構90fについて説明する。図15は、第3の実施形態に係るクリップリンク機構の上面図及び側面図である。
クリップリンク機構90fは、前記したクリップ担持部材30を、走行ユニット97とリンク接続ユニット93とに分割した構造を有する。そして、走行ユニット97とリンク接続ユニット93とは、第1の軸部材43に、それぞれZ軸周りに回転可能に設置される。また、クリップリンク機構90fは、前記したリンク支持部材60を、走行ユニット99とリンク接続ユニット98とに分割した構造を有する。そして、走行ユニット99とリンク接続ユニット98とは、第2の軸部材53に、ぞれぞれZ軸周りに回転可能に設置される。
走行ユニット97は、案内ローラ40,41と、自重受ローラ94とを備える。なお、案内ローラ40,41と自重受ローラ94とは、本開示における第1のローラの一例である。
案内ローラ40は、例えばベアリングである。案内ローラ40は、走行ユニット97の下方に、Z軸周りに回転可能に設置される。案内ローラ40は、基準レール100のクリップ側の側面に沿って転動する。
案内ローラ41は、例えばベアリングである。案内ローラ41は、走行ユニット97の下方に、案内ローラ40と対向する状態で、Z軸周りに回転可能に設置される。案内ローラ41は、基準レール100の反クリップ側の側面に沿って転動する。
自重受ローラ94は、例えばベアリングである。自重受ローラ94は、基準レール100の天面100aに、基準レール100に沿って当接する。自重受ローラ94は、走行ユニット97及びリンク接続ユニット93の自重を支えて、基準レール100に案内されて転動する。なお、図15の例では、自重受ローラ94は2個設置されているが、個数は2個に限定されるものではない。
リンク接続ユニット93は、クリップ20が設置されるクリップ設置部31と、第1の長孔32を有する。第1の長孔32は、リンク接続ユニット93の上方の面にZ軸に沿って形成されて、クリップリンク機構90fの移動方向Dと交差する方向に延びる。そして、リンク接続ユニット93には、第1の軸部材43において、第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71が回動可能に接続される。
リンク接続ユニット93に接続された第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71には、図6で説明したのと同様に、第3のリンク部材72の1端側と第4のリンク部材73の1端側とが接続される。そして、第3のリンク部材72の他端側と第4のリンク部材73の他端側とは、第1の長孔32に挿通する第5の軸部材46に接続される。
走行ユニット99は、案内ローラ50,51と、自重受ローラ95とを備える。なお、案内ローラ50,51と自重受ローラ95とは、本開示における第2のローラの一例である。
案内ローラ50は、例えばベアリングである。案内ローラ50は、走行ユニット99の下方に、Z軸周りに回転可能に設置される。案内ローラ50は、ピッチ設定レール120の反クリップ側の側面に沿って転動する。
案内ローラ51は、例えばベアリングである。案内ローラ51は、走行ユニット97の下方に、案内ローラ50と対向する状態で、Z軸周りに回転可能に設置される。案内ローラ51は、ピッチ設定レール120のクリップ側の側面に沿って転動する。
自重受ローラ95は、例えばベアリングである。自重受ローラ95は、ピッチ設定レール120の天面120aに、ピッチ設定レール120に沿って当接する。自重受ローラ95は、走行ユニット99及びリンク接続ユニット98の自重を支えて、ピッチ設定レール120に案内されて転動する。なお、図15の例では、自重受ローラ95は2個設置されているが、個数は2個に限定されるものではない。
リンク接続ユニット98は、第2の長孔62を有する。リンク接続ユニット98には、第2の軸部材53において、第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71が回動可能に接続される。
リンク接続ユニット98に接続された第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71には、第5のリンク部材74の1端側と第6のリンク部材75の1端側とが接続される。そして、第5のリンク部材74の他端側と第6のリンク部材75の他端側とは、第2の長孔62に挿通する第8の軸部材56に接続される。
このような構造を有するクリップリンク機構90fにおいて、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θ(図3参照)を変更することによってクリップピッチを変更すると、リンク接続ユニット93の上方に、第1のリンク部材70と、第2のリンク部材71と、第3のリンク部材72と、第4のリンク部材73とで形成されるパンタグラフ状のリンク機構が、第1の長孔32に沿って変形する。その際、第1の長孔32は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θによらずに、常にクリップリンク機構90fの移動方向Dと交差する方向を保持する。即ち、リンク接続ユニット93に設置されるクリップ20の方向は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θ、即ちクリップピッチによらずに、常に開き角度θの2等分線の方向に保持される。
走行ユニット97が備える案内ローラ40と、案内ローラ41と、自重受ローラ94とは、それぞれ基準レール100と線接触する。そして、その接触位置は、X軸に沿って整列する。したがって、クリップリンク機構90fが移動した際に、走行ユニット97のクリップ側と反クリップ側、即ち基準レール100を挟む両側で走行ユニット97に対して、走行方向(Y方向、即ち移動方向D)に作用する力の差が生じた場合、走行ユニット97には、当該走行ユニット97をZ軸周りに回転させる力(モーメント)が働く。そのため、走行ユニット97は、基準レール100に沿って移動しながら、移動方向Dと交差する方向から向きを変えようとする。しかし、走行ユニット97は、基準レール100を案内ローラ40と案内ローラ41とで挟み込んでいるため、向きは変わらない。さらに、リンク接続ユニット93は、前記したように、クリップピッチによらずに、移動方向Dと交差する方向に向きを保持する。
また、クリップリンク機構90fにおいてクリップピッチを変更すると、第1のリンク部材70と、第2のリンク部材71と、第5のリンク部材74と、第6のリンク部材75とで形成されるパンタグラフ状のリンク機構が、第2の長孔62に沿って変形する。その際、第2の長孔62は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θによらずに、常にクリップリンク機構90fの移動方向Dと交差する方向を保持する。即ち、リンク接続ユニット98の方向は、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θ、即ちクリップピッチによらずに、常に開き角度θの2等分線の方向に保持される。
走行ユニット99が備える案内ローラ50と、案内ローラ51と、自重受ローラ95とは、それぞれピッチ設定レール120と線接触する。そして、その接触位置は、X軸に沿って整列する。したがって、クリップリンク機構90fが移動した際に、走行ユニット99のクリップ側と反クリップ側、即ちピッチ設定レール120を挟む両側で走行ユニット99に対して、走行方向(Y方向、即ち移動方向D)に作用する力の差が生じた場合、走行ユニット99には、当該走行ユニット99をZ軸周りに回転させる力(モーメント)が働く。そのため、走行ユニット99は、ピッチ設定レール120に沿って移動しながら、移動方向Dと交差する方向から向きを変えようとする。しかし、走行ユニット99は、ピッチ設定レール120を案内ローラ50と案内ローラ51とで挟み込んでいるため、向きは変わらない。さらに、リンク接続ユニット98は、前記したように、クリップピッチによらずに、移動方向Dと交差する方向に向きを保持する。
以上説明したように、クリップリンク機構90fにおいて、クリップ担持部材30は、案内ローラ40,41(第1のローラ)と自重受ローラ94(第1のローラ)とを有する走行ユニット97と、クリップ設置部31及び第1の長孔32を有して、第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71が接続されるリンク接続ユニット93とを備える。そして、第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71には、リンク接続ユニット93との接続位置から先端側に、それぞれ第3のリンク部材72と第4のリンク部材73の1端側が接続される。そして、第3のリンク部材72と第4のリンク部材73の他端側は、クリップリンク機構90fの移動方向Dと交差する方向に延びる第1の長孔32に挿通する第5の軸部材46に接続されるため、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを変更した際に、リンク接続ユニット93は、クリップリンク機構90fの移動方向Dと交差する方向に向きを保持する。したがって、走行ユニット97が備える第1のローラ(案内ローラ40,41、自重受ローラ94)を一列構成としても、リンク接続ユニット93の走行方向を移動方向Dに沿う方向に規制することができる。これによって、走行ユニット97を小型化することができる。
また、クリップリンク機構90fにおいて、リンク支持部材60は、案内ローラ50,51(第2のローラ)と自重受ローラ95(第2のローラ)とを有する走行ユニット99と、第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71が接続されるリンク接続ユニット98とを備える。そして、第1のリンク部材70及び第2のリンク部材71には、リンク接続ユニット93との接続位置から先端側に、それぞれ第5のリンク部材74と第6のリンク部材75の1端側が接続される。そして、第5のリンク部材74と第6のリンク部材75の他端側は、クリップリンク機構90fの移動方向Dと交差する方向に延びる第2の長孔62に挿通する第8の軸部材56に接続されるため、第1のリンク部材70と第2のリンク部材71との開き角度θを変更した際に、リンク接続ユニット98は、クリップリンク機構90fの移動方向Dと交差する方向に向きを保持する。したがって、走行ユニット99が備える第2のローラ(案内ローラ50,51、自重受ローラ95)を一列構成としても、走行方向を移動方向Dに沿う方向に規制することができる。これによって、走行ユニット99を小型化することができる。