CN101868415A - 卷材输送装置、卷材输送方法及卷材输送控制程序 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种能够检测出在卷材输送中发生皱折的前兆、防止皱折的发生的卷材输送装置。利用多个辊(2)输送片状的卷材(10)的卷材输送装置(1)，其特征在于，由利用照相机(摄影机构)(3)摄制的图像，借助控制器(7)内的图像解析机构(73)，检测出在卷材(10)上发生的波形的直线图样，利用图像识别成为皱折的前兆的状态，同时，解析该直线图样相对于导向辊(2c)的进入方向，在消除该波形的方向上(以不发生皱折的方式)，驱动导向辊(角度调整辊)(2c)的轴(20c)，以不发生皱折的方式控制对准调整机构(5)。

Description

卷材输送装置、卷材输送方法及卷材输送控制程序

技术领域

本发明涉及利用多个辊支承以输送片状卷材的卷材输送装置、卷材输送方法及卷材输送控制程序。

背景技术

近年来，一边利用多个辊进行支承一边输送连续纸、塑料膜、金属膜等柔软的连续原材料(下面称为卷材)的输送处理技术(卷材搬运技术)，被应用于广泛的工业领域。另外，最近，这种输送处理技术，对于在塑料膜上涂布液晶的液晶滤色片的附加高价值的原材料，也得到应用。伴随着这种高附加值的原材料的需要的增大，对于输送处理技术，要求进一步的高速化、高效率化、高精度化。

过去，在输送处理技术中，作为稳定地输送卷材的方法，揭示了调整对于卷材的张力的技术(例如，参照特开2003-212406号公报，特开2000-143053号公报等)。

即，在现有技术中，利用油压或者空气压力等加压装置使设置在输送卷材的输送辊之间的松紧调节辊相对于卷材的输送方向沿垂直方向移动，借此，调整对于卷材的张力，防止发生皱折，同时，进行不发生滑动的稳定的卷材输送。

但是，近年来，伴随着卷材输送速度的高速化，只用现有技术的方法控制张力，实际上经常发生不能消除在输送中产生的皱折等损伤的问题。这些问题一般地被称为卷材的缺陷，在广泛的工业领域成为必须防止的技术课题。

一般地，该皱折的原因被认为是由于输送卷材的各个辊配置得不平行的所谓失调引起的，目前的现状是依靠人根据经验来进行这些辊的配置的调整。

这样，在人根据经验进行辊的配置的调整的情况下，在发生皱折之后进行辊的配置的调整，在液晶滤色片等高附加值的原材料的情况下，在发生皱折的阶段，该原材料本身会变成没有价值的东西，存在着会变成大的损害的问题。另外，由于在卷材输送时，由人根据经验来发现发生皱折的前兆，在发生皱折之前进行辊的配置的调整，所以，生产率依赖于该人的技能，存在着不能期望高速化、高效率化的问题。

本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的是提供一种检测出在卷材输送中产生的皱折的发生前兆、能够防止发生皱折的卷材输送装置、卷材输送方法及卷材输送控制程序。

发明内容

本发明是为了达到前述目的创造的，首先，作为本发明的第一种形式的卷材输送装置，在利用多个辊输送片状的卷材的卷材输送装置中，包括：驱动辊、角度调整辊、摄影机构、对准调整机构、控制器，前述控制器包括图像解析机构和轴角度控制机构。

在这种结构中，卷材输送装置利用摄影机构对在设于驱动辊的上游的能够调整轴向方向的角度调整辊上输送的卷材进行摄影。并且，卷材输送装置利用控制器的图像解析机构，根据摄影的图像，检测出表示在卷材上产生的起伏的波形(波动现象)的直线图样，同时，解析该直线图样相对于角度调整辊的进入方向。该波形是皱折发生的前兆。

并且，卷材输送装置借助轴角度控制机构，控制对准调整机构，使得在利用图像解析机构解析的直线图样的进入方向与角度调整辊的轴向方向成为直角的方向上，驱动角度调整辊的轴。并且，卷材输送装置借助对准调整机构，调整角度调整辊的轴的角度。

这样，卷材输送装置在皱折发生之前的阶段，使成为其前兆的波形衰减，可以防止皱折的发生。

在本发明的卷材输送装置中，其特征在于，进而，前述图像解析机构根据前述摄影图像的颜色或亮度，在该摄影图像中检测出前述波形的直线图样，以预定的坐标系为基准将该直线图样的方向解析为前述进入方向。

在这种结构中，卷材输送装置，在利用图像解析机构解析摄影图像时，根据摄影图像的颜色或亮度检测出波形的多个直线图样。另外，卷材输送装置通过利用图像解析机构解析该直线图样的方向，可以判定波形在卷材上朝哪个方向行进。

在本发明的卷材输送装置中，进一步包括松紧调节辊、张力计测机构、张力调整机构，前述控制器包括临界张力计算机构、张力控制机构。

在这种结构中，卷材输送装置利用临界张力计算机构，基于表示该卷材输送装置的预定的驱动条件(输送速度等)的驱动信息和卷材的物理参数(杨氏模量、泊松比等)，计算出临界下限张力和临界上限张力，所述临界下限张力是为在卷材中产生滑动的张力的临界值，所述临界上限张力是在卷材中发生皱折的张力的临界值。

并且，卷材输送装置利用张力计测机构，计测由对卷材的张力的增减进行调整的松紧调节辊产生的张力，借助张力控制机构驱动松紧调节辊，使得其张力变成在临界下限张力及临界上限张力之间的张力。

这样，将对卷材的张力控制在临界下限张力及临界上限张力的范围内，可以防止卷材发生皱折或滑动。

作为本发明的第二种形式的卷材输送方法，是一种在备有多个辊的卷材输送装置中输送片状卷材的卷材输送方法，其特征在于，包括临界张力计算步骤、张力控制步骤、图像解析步骤、轴角度控制步骤。

在这种顺序中，在临界张力计算步骤，基于表示卷材输送装置的预定的驱动条件的驱动信息和卷材的物理参数，计算出临界下限张力和临界上限张力，所述临界下限张力是在卷材中发生滑动时对卷材的张力的临界值，所述临界上限张力是在卷材中发生皱折时对卷材的张力的临界值。

并且，在张力控制步骤中，以卷材的张力成为在临界张力计算步骤中计算出来的临界下限张力及临界上限张力之间的张力的方式，进行对卷材的张力的增减的调整。

并且，在图像解析步骤中，根据对在能够调整轴向方向的角度调整辊上输送的卷材所摄影的图像，检测出在卷材上产生的波形的直线图样，同时，解析该直线图样相对于角度调整辊的进入方向。

接着，在轴角度控制步骤中，在由图像解析步骤解析的直线图样的进入方向与前述轴向方向所成的角成为直角的方向上驱动前述角度调整辊的轴。

作为本发明的第三种形式的卷材输送控制程序，在配备有多个辊的卷材输送装置中，为了输送片状的卷材，使计算机起着临界张力计算机构、张力控制机构、图像解析机构、轴角度控制机构的功能。

在这种结构中，利用临界张力计算机构，根据表示卷材输送装置的预定驱动条件的驱动信息和卷材的物理参数，计算出临界下限张力和临界上限张力，所述临界下限张力是在卷材中发生滑动时对卷材的张力的临界值，所述临界上限张力是在卷材中发生皱折时对卷材的张力的临界值。

并且，利用张力控制机构，对于对卷材的张力的增减进行调整，以便使对卷材的张力成为由临界张力计算机构计算出的临界下限张力和临界上限张力之间的张力。

并且，利用图像解析机构，根据对在能够调整轴向方向的角度调整辊上输送的卷材所摄制的摄影图像，检测出在卷材上产生的波形的直线图样，同时，解析该直线图样相对于角度调整辊的进入方向。

接着，卷材输送控制程序借助轴角度控制机构，在由图像解析机构解析出的直线图样的进入方向与轴向方向所成的角为直角的方向上驱动角度调整辊的轴。

根据作为本发明的第一种形式的卷材输送装置，在输送卷材时，检测出成为由于辊之间的失调而产生的皱折的前兆的波形(波动现象)，通过调整角度调整辊的轴的角度(斜角)，可以使波形衰减。这样，本发明可以预先防止对卷材产生皱折。

另外，根据本发明，由于利用图像解析机构检测出波动现象、使其波形衰减，所以，不必像现有技术那样由人手动进行辊的配置的调整。从而，可以提高卷材的生产率。

进而，根据本发明，由于作为在对卷材摄制的摄影图像内的直线图样检测出发生在卷材上的波形(波动现象)，所以，能够可靠地掌握该波形相对于角度调整辊的进入方向，能够可靠地向消除波形的方向驱动角度调整辊的轴。

根据本发明，在输送卷材时，检测出成为由辊之间的失调产生的皱折的前兆的波形(波动现象)，通过调整角度调整辊的角度(斜角)，可以使波形衰减。进而，根据本发明，由于能够将对卷材的张力控制在作为发生滑动的张力的临界值的临界下限张力与作为发生皱折的张力的临界值的临界上限张力之间，所以，可以防止卷材的滑动和皱折的发生。

附图说明

图1是用于说明在卷材上发生皱折的机理的说明图。

图2是表示防止皱折的发生、稳定地输送卷材的条件的曲线图。

图3是表示根据本发明的卷材输送装置的概略结构的侧视图。

图4是根据本发明的卷材输送装置的平面图。

图5是表示根据本发明的卷材输送装置的控制器的结构的功能框图。

图6是按照时间系列表示在通过导向辊的卷材上发生皱折的状态的图示，(a)表示未发生皱折的状态，(b)表示发生成为皱折的前兆的波形的状态，(c)表示发生皱折的状态。

图7是用于说明在卷材上发生成为皱折的前兆的波形(波动现象)的情况下的导向辊的控制方法的说明图。

图8是表示根据本发明的卷材输送装置的其它结构的侧视图。

图9是表示根据本发明的卷材输送装置的动作的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图说明实施本发明的最佳形式(下面，称之为实施形式)。另外，这里，首先，在对于本申请的发明人所阐明的卷材的皱折的发生机理进行概略的说明之后，对一边防止发生皱折一边进行卷材的输送的卷材输送装置的结构及动作依次进行说明。

[卷材输送中的皱折产生机理]

首先，参照图1说明在卷材输送中发生皱折的机理。图1是用于说明皱折发生的机理的说明图，(a)是表示两个辊与卷材的关系的透视图，(b)是其侧视图，(c)是其俯视图。在图1中，表示卷材10在两个辊2(2₁、2₂)上输送的状态。这里，在从上游侧的辊2₁到下游侧的辊2₂的方向上输送卷材10(在图中以透明的方式表示)。

(皱折发生条件)

首先，说明在卷材10的输送中，在卷材10上发生皱折的条件。

通常，在辊2₁、2₂平行地配置的情况下，在卷材10上不会发生皱折。但是，例如，在辊2₂相对于辊2₁发生偏斜(斜交)、辊2₁与辊2₂之间发生失调的情况下，卷材10在辊2₂的切线上受到由弯曲力矩引起的剪切力S_F。这里，若假定卷材10是以上游侧的辊2₁作为固定端的极薄的束，则卷材10受到剪切力S_F，在表面上弯曲。如果这时的剪切应力超过将卷材10看作平板时的临界压曲应力，则在即将进入发生斜交的辊2₂之前的卷材10的中央位置开始产生压曲B_L，该压曲成为皱折的发生点。

即，在辊2₂的斜角θ达到下面的公式(1)表示的临界失调角θ_cr以上的情况下，发生皱折。

【数学公式1】

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cr}}=\frac{6a^2}{E_x{L}^2}\sqrt{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{zcr}}^2-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{zcr}}{\mathrm{\σ}}_x}...\left(1\right)$

这里，a是辊之间的跨距[m]，L是卷材的宽度[m]，E_x是卷材输送方向的卷材的杨氏模量[Pa]，σ_x是由张力引起的卷材输送方向的拉伸应力[Pa]，σ_zcr是临界压曲应力[Pa]。

另外，拉伸应力σ_x由下面的(2)式给出。

【数学公式2】

${\mathrm{\σ}}_x=\frac{T}{t_f}...\left(2\right)$

这里，T是卷材张力[N/m]，t_F是卷材厚度[m]。

另外，临界压曲应力σ_zcr由下面的公式(3)给出。

【数学公式3】

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{zcr}}=\frac{L^2}{i^2{a}^2}\{{\mathrm{\σ}}_e(1+{\mathrm{\ζ}}_1{i}^4\frac{a^4}{L^4}+{\mathrm{\ζ}}_2{i}^2\frac{a^2}{L^2})-{\mathrm{\σ}}_x\}...\left(3\right)$

其中，σ_e、ζ₁及ζ₂由下面的公式(4)给出。

另外，(3)式中的整数i是满足下面的(5)式的任意的1个整数。

【数学公式4】

${\mathrm{\σ}}_e=\frac{{\mathrm{\π}}^2{D}_{\mathrm{xx}}}{a^2{t}_f},D_{\mathrm{xx}}=\frac{E_x{t}_f^3}{12(1-v_x{v}_z)},$

${\mathrm{\ζ}}_1=\frac{E_z}{E_x},{\mathrm{\ζ}}_2=\frac{4(1-v_x{v}_z)}{1+v_x+(1+v_x)/{\mathrm{\ζ}}_1}+v_z+v_x{\mathrm{\ζ}}_1...\left(4\right)$

【数学公式5】

${\mathrm{\&sigma;}}_e=\{1-i^2{(i+1)}^2{\mathrm{\&zeta;}}_1\frac{a^4}{L^4}\}<{\mathrm{\&sigma;}}_x<{\mathrm{\&sigma;}}_e\{1-{(i-1)}^2{i}^2{\mathrm{\&zeta;}}_1\frac{a^4}{L^4}\}...\left(5\right)$

(皱折传播条件)

其次，对于在卷材10上产生的皱折沿着卷材10的输送方向传播的条件进行说明。

通常，由于在发生皱折的卷材10通过辊2₂时，沿着辊2₂卷的卷材10的临界压曲应力比平板的临界压曲应力大得多，所以，在卷材10与辊2₂之间不作用用于支承大的剪切力的足够的摩擦力F_F的情况下，在辊2₂上卷材10不被压曲，皱折消失。

但是，在卷材10与辊2₂间用足够的摩擦力F_F的情况下，在辊2₂上卷材10还是继续压曲，皱折传播。

即，在对卷材10的张力达到下面的(6)式表示的临界上限张力T_wik以上的情况下，皱折传播。

【数学公式6】

$T_{\mathrm{wik}}=\frac{2t_f^2}{\mathrm{\&mu;L}}\sqrt{\frac{E_x{E}_z}{3(1-v_x{v}_z)}}...\left(6\right)$

这里，t_F是卷材的厚度[m]，μ是卷材-辊之间的摩擦系数，L是卷材的宽度[m]，E_x是在卷材输送方向上卷材的杨氏模量[Pa]，E_z是卷材宽度方向上的卷材的杨氏模量[Pa]，v_x是卷材输送方向上的卷材的泊松比，v_z是卷材宽度方向上的卷材的泊松比。

另外，摩擦系数μ由下面的公式(7)给出。

【数学公式7】

$\mathrm{\&mu;}=\frac{1}{\mathrm{RB}}{\&Integral;}_{-\mathrm{RB}/2}^{\mathrm{RB}/2}{\mathrm{\&mu;}}_l\mathrm{dx}...\left(7\right)$

这里，R是辊的半径[m]，B是卷材的包角[rad]。另外，μ_L由下面的公式(8)给出。

【数学公式8】

${\mathrm{\&mu;}}_l=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&mu;}}_c& (h<\mathrm{\&sigma;})\\ \frac{{\mathrm{\&mu;}}_c}{2}(3-\frac{h}{\mathrm{\&sigma;}})& (\mathrm{\&sigma;}\&le;h\&le;3\mathrm{\&sigma;})\\ 0& (h<3\mathrm{\&sigma;})\end{array}\right....\left(8\right)$

这里，μ_c是卷材-辊之间的边界摩擦系数，h是空气膜厚[m]，σ是卷材-辊之间的表面粗糙度[m]。

其中，表面粗糙度σ如下面的(9)所示，是辊的表面粗糙度σ_r和卷材的表面粗糙度σ_w的合成值。

【数学公式9】

$\mathrm{\&sigma;}={({\mathrm{\&sigma;}}_r^2+{\mathrm{\&sigma;}}_w^2)}^{1/2}...\left(9\right)$

另外，空气膜厚h，由下面的(10)式给出。

【数学公式10】

$h=0.589R{\left(\frac{6\mathrm{\&eta;U}}{T}\right)}^{2/3}-\frac{\mathrm{kTB}}{\mathrm{\&eta;}{t}_{f}U}(1+\frac{2x}{\mathrm{RB}})...\left(10\right)$

其中，在h＜0的情况下，令h＝0。

这里，η是空气膜粘度[Pa·s]，T是卷材的张力[N/m]，k是卷材的透过率[m²]，x是卷材输送方向的坐标[m]，U是卷材输送速度[m/s]。另外，卷材输送方向的坐标x，令包角的入口为x＝-RB/2，出口为x＝RB/2(-RB/2≤x≤RB/2)。另外，卷材输送速度U是辊速度U_r和卷材速度U_w之和(U_r+U_w)。

这样，如果对卷材10的张力T不足前述(6)式表示的临界上限张力T_wik，则不发生皱折。但是，如果该张力T过分小的话，则卷材10与辊2之间的摩擦力降低，容易发生滑动，卷材10的输送变得困难。

因此，这里，求出不发生滑动的张力T的临界张力(临界下限张力)T_slip。

一般地，产生滑动的临界由下面的(11)式表示。

【数学公式11】

(e^μB-1)TLR＝M_b        …(11)

这里，M_b是作为轴承转矩的已知的值，不过在大多数情况下，可以看作“0”。借助该(11)式，摩擦系数μ由下面的(12)式表示。

【数学公式12】

$\mathrm{\&mu;}=\frac{1}{B}\ln (1+\frac{M_b}{\mathrm{TLT}})...\left(12\right)$

即，由于摩擦系数μ是张力T的函数，所以，决定临界下限张力T_slip的摩擦系数μ，满足下面所示的(13)式的关系。

【数学公式13】

$\mathrm{\&mu;}\left(T_{\mathrm{slip}}\right)\&cong;0...\left(13\right)$

即，根据前述(7)式及(8)式，临界下限张力T_slip满足下面的(14)式即可。

【数学公式14】

$\mathrm{\&mu;}\left(T_{\mathrm{slip}}\right)={\&Integral;}_{-\mathrm{RB}/2}^{\mathrm{RB}/2}{\mathrm{\&mu;}}_l\left(T_{\mathrm{slip}}\right)\mathrm{dx}=0...\left(14\right)$

这里，在卷材10是膜或金属薄膜那样的具有非透气性的性质的情况下，在前述公式(10)中，k＝0。从而，在空气膜厚h为“3σ”的情况下，根据前述(8)式，μ_L变成“0”。在这种情况下，若前述公式(10)中k＝0的话，则满足下面的公式(15)。

【数学公式15】

$h=0.589R{\left(\frac{6\mathrm{\&eta;U}}{T_{\mathrm{slip}}}\right)}^{2/3}=3\mathrm{\&sigma;}...\left(15\right)$

从而，可以利用下面的公式(16)求出临界下限张力T_slip。

【数学公式16】

$T_{\mathrm{slip}}=0.522\mathrm{\&eta;U}{\left(\frac{\mathrm{\&sigma;}}{R}\right)}^{-3/2}...\left(16\right)$

另外，在卷材10是纸或布那样的具有透气性的性质的情况下，直接利用牛顿拉夫申法解前述(14)式，可以求出临界下限张力T_slip。

下面将上述条件制成曲线图进行说明。图2是表示用于防止发生皱折、稳定地输送卷材的条件的曲线图，横轴是对卷材施加的张力，纵轴是辊的斜角(失调角)。

如图2所示，在张力T比利用前述公式(16)计算出来的临界下限张力T_slip大、并且比利用前述公式(6)计算出来的临界上限张力T_wik小的情况下，可以不产生皱折、不发生滑动地稳定输送卷材10。

另外，在张力T变得比临界下限张力T_slip小的情况下，发生滑动，在变得比临界上限张力T_wik大的情况下，发生皱折。但是，即使在这种情况下，通过使辊2₂的斜角θ比利用前述公式(1)计算出来的临界失调角θ_cr小，可以不产生皱折地稳定输送卷材10。

这样，在卷材输送中，为了不发生皱折或不发生滑动地稳定输送卷材，有必要保持这样的状态：即，卷材10的张力T或辊2₂的斜角θ在图2的曲线图中不进入滑动发生区域S_L或皱折发生区域W_r，而总是进入稳定区域S_T。

下面，对于能够使该卷材10的张力T或辊的斜角θ在稳定区域S_T内动作的卷材输送装置的结构及动作进行说明。

[卷材输送装置的结构]

首先，参照图3及图4，对于根据本发明的卷材输送装置的结构进行说明。图3是表示根据本发明的卷材输送装置的概略结构的侧视图。图4是根据本发明的卷材输送装置的平面图。

如图3及图4所示，卷材输送装置1，利用多个辊2不发生皱折或不发生滑动地输送作为连续纸、塑料膜、金属膜等柔软的连续材料的卷材10。

这里，卷材输送装置1从输出部100向卷取部101输送卷材10。另外，这里，卷材输送装置1包括多个辊2、照相机3、张力调整机构4、对准调整机构5、辊驱动机构6、控制器7。

辊2通过以轴为中心旋转，从上游向下游输送卷材10。这里，作为辊2，包括辅助辊2a、松紧调节辊2b、导向辊2c和驱动辊2d。另外，这些辊2以各自的轴平行的方式设置。但是，由于各个轴的平行性不是绝对的，所以，通过控制后面描述的导向辊2c的斜角，保持平行性。

辅助辊2a，其轴20a的两端固定于卷材输送装置1的本体上，本身不具有驱动力，是输送卷材10的辅助的辊。这里，辅助辊2a起着将从输送部100送出的卷材10导向松紧调节辊2b的作用。

松紧调节辊2b是其轴20b的位置能够调整的辊，产生对卷材10的张力。这里，松紧调节辊2b通过借助后面描述的张力调整机构4相对于设置面沿铅直方向驱动轴20b，产生对卷材10的张力。

导向辊(角度调整辊)2c是其轴20c的一端固定于卷材输送装置1的本体上、能够调整另一端(移动端)的位置的辊。这里，导向辊2c通过借助后面描述的对准调整机构5相对于设置面沿水平方向调整另一端的位置，起着保持与上游侧的辊的轴的平行性的作用。

驱动辊2d通过利用后面描述的辊驱动机构6旋转驱动其轴20d而旋转，借助与卷材10的摩擦力输送卷材10。这里，驱动辊2d将从导向辊2c输出的卷材10送往卷取部101。

照相机(摄影机构)3接近导向辊2c设置，对在导向辊2c上输送的卷材10摄影。将由该照相机3摄影的图像作为逐次映象信号以帧为单位输出到后面所述的控制器7。在控制器7内解析由该照相机3摄制的图像，判断在卷材10中是否产生成为发生皱折的前兆的波形。关于该解析方法的说明，在后面所述的控制器7的结构的说明中进行。

张力调整机构4，通过调整松紧调节辊2b的轴20b的位置，调整卷材10的张力。这里，张力调整机构4，通过根据来自于控制器7的驱动信号(张力调整驱动信号)使松紧调节辊2b的轴20b的位置相对于设置面沿铅直方向动作，调整对卷材10的张力。该张力调整机构4例如可以由油压缸、气压缸等构成。

另外，这里，张力调整机构4沿垂直方向调整松紧调节辊2b的轴20b，但是，对于该方向，没有特定的限制，只要是通过上游或下游的辊的配置等能够调整对卷材10的张力的方向即可。

另外，这里，张力调整机构4在内部具有张力传感器40，借助张力传感器40，测定对卷材10的张力，将该张力输出到控制器7。

对准调整机构5用于调整导向辊2c的轴20c的斜角(失调角)。这里，对准调整机构5，通过根据来自于控制器7的驱动信号(对准调整驱动信号)使导向辊2c的轴20c的移动端的位置相对于设置面在水平方向上动作，调整轴20c的斜角。该对准调整机构5，例如，可以利用测微螺杆调整轴20c的移动端的位置，也可以通过利用电压、磁力等使压电元件变形，调整轴20c的移动端的位置。

另外，这里，对准调整机构5沿水平方向调整导向辊2c的轴20c，但是，该方向并不局限于水平方向，只要是能够调整卷材10相对于导向辊2c的进入方向的方向就可以。

辊驱动机构6用于使驱动辊2d的轴20d旋转驱动，例如为一般的马达。这里，辊驱动机构6根据来自于控制器7的驱动信号(电源频率信号)使驱动辊2d的轴20d旋转驱动。

控制器7是控制整个卷材输送装置1的控制装置，利用包括CPU(中央处理器)、RAM(随机存取存储器)等的一般的计算机来实现。

这里，参照图5(适当地参照图3及图4)，对于控制器7的功能结构进行说明。图5是表示控制器的结构的功能框图。

这里，控制器7包括：存储机构70、临界张力计算机构71、张力控制机构72、图像解析机构73、轴角度控制机构74、驱动控制机构75。

存储机构70用于存储卷材10的物理参数、驱动信息等，是半导体存储器、硬盘等一般的存储装置。

存储在该存储机构70内的卷材10的物理参数是杨氏模量、泊松比、卷材厚度、卷材宽度、摩擦系数等，是在前述公式(1)～(16)中说明的卷材10固有的值。

另外，存储在存储机构70中的驱动信息是辊半径、卷材包角、卷材输送速度等在前述公式(1)～(16)中说明的、表示使卷材输送装置1运转时的条件的值。

另外，这些物理参数、驱动信息可以预先存储在存储机构70内，也可以经由图中省略的键盘等输入机构从外部输入。

进而，在存储机构70中，存储利用后面描述的临界张力计算机构71计算出来的临界值。

临界张力计算机构71，在卷材10的输送时，作为临界条件，计算出在卷材10上不产生皱折或滑动的条件。这里，临界张力计算机构71包括临界上限张力计算机构71a、临界下限张力计算机构71b。

临界上限张力计算机构71a用于计算在卷材10上发生皱折时对卷材10的张力的上限值。这里，临界上限张力计算机构71a，根据存储在存储机构70中的卷材10的物理参数、驱动信息，计算出在前述公式(6)中说明的临界上限张力T_wik。该临界上限张力T_wik被输出到张力控制机构72。

临界下限张力计算机构71b用于计算在卷材10上发生滑动时对卷材10的张力的下限值。这里，临界下限张力计算机构71b，根据存储在存储机构70中的卷材10的物理参数、驱动信息，计算在前述公式(16)中说明的临界下限张力T_slip。该临界下限张力T_slip被输出到张力控制机构72。

张力控制机构72控制对卷材10的张力。这里，张力控制机构72通过调整松紧调节辊2b的轴20b的位置，控制对卷材10的张力。另外，这里，张力控制机构72包括初始值设定机构72a、测定张力输入机构72b、张力范围控制机构72c。

初始值设定机构72a用于设定对卷材10的张力的初始值。这里，初始值设定机构72a根据由临界张力计算机构71计算出的临界上限张力T_wik以及临界下限张力T_slip，将满足下面的公式(17)的张力T_o作为初始值。例如，以临界上限张力T_wik及临界下限张力T_slip的平均值作为张力T_o。

【数学公式17】

T_slip＜T₀＜T_wik        …1(17)

测定张力输入机构72b，作为测定值，输入由张力调整机构4的张力传感器40测定的卷材10的张力。由该测定张力输入机构72b输入的张力测定值被输出到张力范围控制机构72c。

张力范围控制机构72c以卷材10的张力处于临界上限张力T_wik和临界下限张力T_slip的范围内的方式控制松紧调节辊2b。

这里，张力范围控制机构72c以由初始值设定机构72a设定的初始值成为对卷材10的张力的方式，对张力调整机构4输出驱动信号(张力调整驱动信号)。另外，张力范围控制机构72c，在卷材10的输送中，以由测定张力输入机构72b输入的张力的范围处于临界上限张力T_wik及临界下限张力T_slip的范围内的方式，逐次对张力调整机构4输出驱动信号(张力调整驱动信号)。

图像解析机构73，根据用照相机3摄制的图像的颜色或亮度，由该图像检测出在卷材10上产生的波形，同时，以预定的坐标系为基准，将该直线图样的方向解析作为该波形相对于导向辊2c的进入方向。这里，图像解析机构73包括图像输入机构73a和波形检测机构73b。

图像输入机构73a用于输入由照相机3摄制的图像。该图像输入机构73a按照时间系列输入由照相机3摄制的以帧为单位的图像，输出到波形检测机构73b。

波形检测机构73b，通过解析从图像输入机构73a输入的图像，检测出在卷材10上成为发生皱折的前兆的波形和该波形向导向辊2c的进入方向。

这里，参照图6对于在卷材10上发生的皱折和成为其前兆的波形进行说明。图6是按照时间系列表示在通过导向辊的卷材上产生皱折的状态的图示。(a)是未发生皱折的状态，(b)是发生成为皱折的前兆的波形的状态，(c)是发生皱折的状态。另外，为了容易看到皱折，在图6的卷材10上画上格子花纹。

在发生图6(c)所示的皱折之前，发生图6所示的在卷材10上产生起伏的波形(波动现象)。如果对其置之不理的话，该波形会成长为皱折。

但是，即使在发生如图6(b)所示的波形(波动现象)的情况下，通过调整导向辊2c的轴的角度，也能够将该波形衰减、消除。这是因为图6(b)中的波形会借助卷材10的弹性复原。

返回到图5，继续对于控制器7的结构进行说明。

如图6中所说明的那样，在发生皱折的情况下，预先在卷材10上发生成为前兆的波形。因此，波形检测机构73b通过解析由照相机3摄制的图像，检测出图6(b)所示的波形。

例如，波形检测机构73b，采用作为已知技术的霍夫变换的方法，由图像内检测出直线图样(成为发生皱折的前兆的波形的直线图样)，求出该直线图样的方向(波形的进入方向)。

在图像是彩色图像的情况下，可以通过检测出属于预定的颜色向量的象素值，作为直线图样检测出在该卷材10上发生的波形。另外，如果是黑白图像的话，可以根据亮度差，将波形作为直线图样检测出来。

另外，波形检测机构73b通过借助霍夫变换将直线图样的象素从x-y坐标系变换成ρ-θ坐标系，可以求出直线图样的倾斜度。

将利用该波形检测机构73b检测波形的意思和该波形向导向辊2c的进入方向输出到轴角度控制机构74。

轴角度控制机构74根据由波形检测机构73b检测出来的波形的进入方向控制导向辊2c的斜角。这里，轴角度控制机构74，向对准调整机构5输出驱动信号(对准调整驱动信号)，使得波形向导向辊2c的进入方向与导向辊2c的轴向方向所成的角成为直角。

这里，参照图7对于相对于导向辊2c的斜角的调整方向进行说明。图7是用于说明在卷材上发生成为皱折的前兆的波形(波动现象)的情况的导向辊的控制方法的说明图。这里，分别表示出照相机3摄制的图像，在图中表示在从上向下的方向上在导向辊2c上输送卷材10的状态。

在图7(a)中，波形从图中的右上方向左下方进入。这里，轴角度控制机构74将斜角控制在作为导向辊2c相对于波形的进入方向成为直角的方向的箭头A的方向上。

在图7(b)中，波形从图中的左上方向右下方进入。这里，轴角度控制机构74将斜角控制在作为导向辊2c相对于波形的进入方向成为直角的方向的箭头B的方向上。

另外，在图7中，为了容易理解，对导向辊2c的斜角进行大的调整，但是，实际上，以1度、2度等角度逐渐地进行角度调整。

借此，可以消除波动现象，防止皱折的发生。

返回图5，继续说明控制器7的结构。

驱动控制机构75，为了输送卷材10，通过向辊驱动机构6输出指示规定速度的驱动信号(电源频率信号)，使驱动辊2d驱动。另外，这里，驱动控制机构75根据存储在存储机构70内的卷材输送速度输出驱动信号(电源频率信号)。

另外，可以利用使计算机具有前述各个机构的功能的卷材输送控制程序使控制器7动作。

上面，对于卷材输送装置1的结构进行了说明，但是，本发明并不局限于这种结构。本发明，通过借助导向辊2c调整相对于紧靠其上游的辊2b的失调角，防止在卷材10中皱折的发生。因此，如图8所示，在比卷材输送装置1(图3)配备有更多的辊的卷材输送装置1B中，配备有多个导向辊2c、2c、…、和与之对应的照相机3、3、…，在各个导向辊2c中，可以调整与紧靠其上游的辊之间的失调角。

[卷材输送装置的动作]

其次，参照图9(适当地参照图3、图4及图5)对于卷材输送装置1的动作进行说明。图9是表示根据本发明的卷材输送装置的动作的流程图。这里，以控制器7的动作为中心，对卷材输送装置1的动作进行说明。

(临界张力计算步骤)

首先，卷材输送装置1，利用临界张力计算机构71的临界上限张力计算机构71a，计算出在卷材10上发生皱折时对卷材10的张力的上限值(临界上限张力T_wik)(步骤S1)。进而，卷材输送装置1，借助临界张力计算机构71的临界下限张力计算机构71b，计算出在卷材10上发生滑动时对卷材10的张力的下限值(临界下限张力T_slip)(步骤S2)。

然后，卷材输送装置1，借助张力控制机构72的初始值设定机构72a，在临界上限张力T_wik与临界下限张力T_slip的范围内，设定对卷材10的张力的初始值(张力T_o)(步骤S3)。

另外，卷材输送装置1，借助张力控制机构72的张力范围控制机构72c，控制松紧调节辊2b，以便对卷材10的张力成为在步骤S3中设定的张力(步骤S4)。

借助上述动作，在卷材输送装置1中，进行关于张力的初始设定。

之后，卷材输送装置1，通过从驱动控制机构75对辊驱动机构6输出驱动信号，使驱动辊2d旋转，输送卷材10(步骤S5)。并且，卷材输送装置1实施下面的张力控制步骤、图像解析步骤以及轴角度控制步骤。

另外，这里，在指示动作结束的情况下(步骤S6中为Yes)，卷材输送装置1结束动作。另一方面，在未指示动作结束的情况下(步骤S6中为No)，进入步骤S7。

(张力控制步骤)

首先，卷材输送装置1，在卷材10的输送中，借助张力控制机构72的测定张力输入机构72b，输入由张力调整机构4的张力传感器40测定的卷材10的张力T(步骤S7)。

并且，卷材输送装置1，借助张力范围控制机构72c，向张力调整机构4输出驱动信号，以便使得卷材10的张力T处于在步骤S1中计算出的临界上限张力T_wik和在步骤S2中计算出的临界下限张力T_slip的范围内，借此，以使松紧调节辊2b的位置在铅直方向上变化的方式进行控制(步骤S8)。

借此，在作为图2中说明的临界上限张力T_wik与临界下限张力T_slip的范围的稳定区域S_T内输送卷材10，可以防止卷材10发生皱折、在卷材10的输送中的滑动。

但是，由于卷材10的物理参数的不同，存在临界上限张力T_wik与临界下限张力T_slip的范围窄，难以持续地将张力控制在临界上限张力T_wik与临界下限张力T_slip范围内的情况。

因此，下面，卷材输送装置1，通过控制导向辊2c的失调角(斜角)，防止发生皱折。

(图像解析步骤)

首先，卷材输送装置1借助图像解析机构73的图像输入机构73a，以帧为单位按时间系列输入由照相机3摄制的在导向辊2c上输送的卷材10的图像(步骤S9)。

然后，卷材输送装置1，为了检测成为皱折发生前兆的波形(波动现象)和该波形的直线图样向导向辊2c的进入方向，借助波形检测机构73b解析在步骤S9中输入的图像(步骤S10)。

这里，卷材输送装置1，借助波形检测机构73b，判定是否检测出波形的直线图样(步骤S11)。

(轴角度控制步骤)

然后，在步骤S11，在检测出波形的直线图样的情况下(Yes)，卷材输送装置1借助轴角度控制机构74，通过以沿着在步骤S10中解析的波形(直线图样)的进入方向与导向辊2c的轴20c成为直角的方向移动轴20c的方式，向对准调整机构5输出驱动信号，控制导向辊2c的斜角(步骤S12)。

借此，即使在进入图2中说明的皱折发生区域W_r的情况下，通过控制导向辊2c的斜角，状态向稳定区域S_T转移，可以防止皱折的发生。

在步骤S12的动作之后或者在步骤S11中未检测出波形的情况下(No)，卷材输送装置1返回步骤S6，在卷材10的输送中，继续动作。

借助上述动作，卷材输送装置1可以一边防止皱折的发生和滑动，一边稳定地输送卷材10。

另外，这里，在张力控制步骤之后，进行图像解析步骤及轴角度控制步骤，但是，这些动作的顺序页也可以反过来。另外，也可以并行地进行各个动作。另外，在临界张力计算步骤，步骤S1和步骤S2的顺序也可以反过来，也可以并行地动作。

工业上的利用可能性

根据本发明的卷材输送装置、卷材输送方法及卷材输送控制程序，可以应用于利用多个辊支承的输送片状的卷材的卷材输送装置、卷材输送方法及卷材输送控制程序。

Claims (6)

1.一种卷材输送装置，所述卷材输送装置利用多个辊输送片状的卷材，其特征在于，所述卷材输送装置包括：

驱动辊，所述驱动辊用于输送所述卷材，

角度调整辊，所述角度调整辊在所述卷材的输送方向上设置于所述驱动辊的上游，并且能够调整轴向方向，

摄影机构，所述摄影机构对在该角度调整辊上输送的所述卷材进行摄影，

对准调整机构，所述对准调整机构调整所述角度调整辊的轴的角度，

控制器，

所述控制器包括：

图像解析机构，所述图像解析机构根据由所述摄影机构摄制的摄影图像，利用图像对成为所述卷材上的皱折的前兆的状态进行识别，

轴角度控制机构，所述轴角度控制机构以不产生皱折的方式控制所述对准调整机构。

2.一种卷材输送装置，所述卷材输送装置利用多个辊输送片状的卷材，其特征在于，所述卷材输送装置包括：

驱动辊，所述驱动辊用于输送所述卷材，

角度调整辊，所述角度调整辊在所述卷材的输送方向上设置于所述驱动辊的上游，并且能够调整轴向方向，

摄影机构，所述摄影机构对在该角度调整辊上输送的所述卷材进行摄影，

对准调整机构，所述对准调整机构调整所述角度调整辊的轴的角度，

控制器，

所述控制器包括：

图像解析机构，所述图像解析机构根据由所述摄影机构摄制的摄影图像，检测出在所述卷材上产生的波形的直线图样，利用图像对成为所述卷材上的皱折的前兆的状态进行识别，同时，解析该直线图样相对于所述角度调整辊的进入方向，

轴角度控制机构，所述轴角度控制机构在由该图像解析机构解析的直线图样的进入方向与所述轴向方向所成的角为直角的方向上驱动所述角度调整辊的轴，以不产生皱折的方式控制所述对准调整机构。

3.如权利要求2所述的卷材输送装置，其特征在于，所述图像解析机构根据所述摄影图像的颜色或亮度，在该摄影图像中检测出所述波形的直线图样，以预定的坐标系为基准将该直线图样的方向解析为所述进入方向。

4.如权利要求2或3所述的卷材输送装置，包括：

松紧调节辊，所述松紧调节辊是作为所述多个辊之一而设置的，产生对所述卷材的张力，

张力计测机构，所述张力计测机构计测由该松紧调节辊产生的所述张力，

张力调整机构，所述张力调整机构通过驱动所述松紧调节辊，调整对所述卷材的张力，

所述控制器包括：

临界张力计算机构，所述临界张力计算机构根据表示该卷材输送装置的预定驱动条件的驱动信息和所述卷材的物理参数，计算出临界下限张力和临界上限张力，所述临界下限张力是在所述卷材中产生滑动时对所述卷材的张力的临界值，所述临界上限张力是在所述卷材中产生皱折时对所述卷材的张力的临界值，

张力控制机构，所述张力控制机构控制所述张力调整机构，以便使由所述张力计测机构计测的张力成为所述临界下限张力和所述临界上限张力之间的张力。

5.一种卷材输送方法，在配备有多个辊的卷材输送装置中输送片状的卷材，所述卷材输送方法包括：

临界张力计算步骤，在所述临界张力计算步骤中，根据表示所述卷材输送装置的预定驱动条件的驱动信息和所述卷材的物理参数，计算出临界下限张力和临界上限张力，所述临界下限张力是在所述卷材中产生滑动时对所述卷材的张力的临界值，所述临界上限张力是在所述卷材中产生皱折时对所述卷材的张力的临界值，

张力控制步骤，在所述张力控制步骤中，对于对所述卷材的张力的增减进行调整，以便使对所述卷材的张力成为在所述临界张力计算步骤中计算出来的临界下限张力和临界上限张力之间的张力，

图像解析步骤，在所述图像解析步骤中，根据对在能够调整轴向方向的角度调整辊上输送的卷材所摄制的摄影图像，检测出在所述卷材上产生的波形的直线图样，同时，解析该直线图样相对于所述角度调整辊的进入方向，

轴角度控制步骤，在所述轴角度控制步骤中，在由所述图像解析步骤解析的直线图样的进入方向与所述轴向方向所成的角成为直角的方向上驱动所述角度调整辊的轴。

6.一种卷材输送控制程序，为了在配备有多个辊的卷材输送装置中输送片状的卷材，使计算机具有以下各种机构的功能：

临界张力计算机构，所述临界张力计算机构根据表示所述卷材输送装置的预定驱动条件的驱动信息和所述卷材的物理参数，计算出临界下限张力和临界上限张力，所述临界下限张力是在所述卷材中产生滑动时对所述卷材的张力的临界值，所述临界上限张力是在所述卷材中产生皱折时对所述卷材的张力的临界值，

张力控制机构，所述张力控制机构对于对所述卷材的张力的增减进行调整，以便使对所述卷材的张力成为由所述临界张力计算机构计算出的临界下限张力和临界上限张力之间的张力，

图像解析机构，所述图像解析机构根据对在能够调整轴向方向的角度调整辊上输送的卷材所摄制的摄影图像，检测出在所述卷材上产生的波形的直线图样，同时，解析该直线图样相对于所述角度调整辊的进入方向，

轴角度控制机构，所述轴角度控制机构在由所述图像解析机构解析出的直线图样的进入方向与所述轴向方向所成的角为直角的方向上驱动所述角度调整辊的轴。

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