JP2000007200A - 走行シート張力計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯状シートの走行経路において帯状シートの
張力を、低張力から高張力まで広範囲にわたり、正確か
つ容易に計測できるシート張力計測装置を提供する。 【解決手段】 帯状シートＳの走行経路に設けた、荷重
測定器１を備える張力検出ローラ２と、該張力検出ロー
ラ２に隣り合う、帯状シートの案内ローラ３と、前記張
力検出ローラ３への帯状シートＳの巻掛け角度を変える
ための、前記案内ローラ３の位置変更機構４と、前記荷
重測定器１で計測した計測値を、前記案内ローラ３の位
置に応じて補正する計測値補正回路５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯状シートの走行
経路において帯状シートの張力を計測する走行シート張
力計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、走行シート張力計測装置には、帯
状シートの張力によって張力検出ローラに生ずる荷重を
荷重測定器で電気信号に変えることにより、帯状シート
の張力を計測するものがある。張力検出ローラは、帯状
シートの走行経路中の前後する二つの案内ローラ間に設
け、二つの案内ローラに対して、その張力検出ローラの
外周を所定の角度だけ帯状シートが巻掛けて走行するよ
うに配置する。そして張力検出ローラ及び二つの案内ロ
ーラを、互いの位置関係が変わらないように共通の機枠
の固定位置に各々を保持する。

【０００３】荷重測定器は、張力検出ローラの両端軸部
を保持する軸受と機枠との間に設けてあり、荷重により
生ずる起歪体の変位又は歪みを、差動変圧器あるいは歪
みゲージ等で電気信号に変える。この荷重測定器では、
起歪体の機械的強度、荷重と検出信号との直線性等に関
係して、検出可能な最大荷重が決定される。そのため、
従来のシート張力検出装置では、荷重測定器を、その検
出可能な最大荷重が走行経路における帯状シートの最大
張力に適合するように選定する。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】ところが、最近では、シート巻取装置、ス
リッター等の処理装置一台で処理する帯状シートの厚み
や種類が多様化しており、処理装置の帯状シート走行経
路における最大張力は、帯状シートの厚みや材質によっ
て異なる。しかも帯状シートの処理中、その処理を適性
に行うための張力が常に一定であるとは限らず、巻取装
置のように張力が漸減するように制御する場合もある。
そこで、荷重測定器は、処理装置において処理する各種
帯状シートのうちで、最も大きい張力を必要とする帯状
シートの張力計測に適したものを選定することになる。
しかし、このように選定した荷重測定器を備えるシート
張力計測装置では、次のような問題を生ずる。

【０００５】即ち、荷重検出器の検出精度は、普通、荷
重の小さい領域では荷重と検出値との直線性が悪くなる
ため、帯状シートが、低張力で走行させる必要があるも
のであるとき、張力の計測精度が悪くなり、それによっ
て張力制御が不安定になり、帯状シートの処理に悪影響
を及ぼしたり帯状シートの走行不良が生じたりする。

【０００６】そこで、本発明は、帯状シートの走行経路
において帯状シートの張力を、低張力から高張力まで広
範囲にわたり、正確かつ容易に計測できるシート張力計
測装置を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、帯状シートの
走行経路に設けた、荷重測定器を備える張力検出ローラ
と、該張力検出ローラに隣り合う、帯状シートの案内ロ
ーラと、前記張力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角
度を変えるための、前記案内ローラ又は前記張力検出ロ
ーラの位置変更機構と、前記荷重測定器で計測した計測
値を、前記位置変更機構により位置を変えた前記案内ロ
ーラ又は前記張力検出ローラの位置に応じて補正する計
測値補正回路とを備えることを特徴とする。

【０００８】本発明では、位置変更機構によって案内ロ
ーラ又は張力検出ローラの位置を変えることにより、張
力検出ローラへの帯状シートの巻掛け角度が変わり、そ
れによって、張力検出ローラに加わる荷重が変化するの
で、荷重測定器で計測される荷重と、帯状シート張力と
の比の値を変えることができる。それゆえ、帯状シート
の厚みや材質等に応じて張力が多様に変わっても、その
帯状シートから張力検出ローラに加わる荷重の大きさ
を、荷重測定器において精度良く計測できる領域のもの
に容易に変えることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１において、走行シート張力計
測装置は、帯状シートＳの走行経路に設けた、荷重測定
器１を備える張力検出ローラ２と、張力検出ローラ２に
隣り合う、帯状シートＳの案内ローラ３と、張力検出ロ
ーラ２への帯状シートＳの巻掛け角度を変えるための、
案内ローラ３の位置変更機構４と、荷重測定器１で計測
した計測信号を、案内ローラ３の位置に応じて補正する
計測値補正回路５とを備えている。帯状シートＳは、固
定位置に設けた案内ローラ６、張力検出ローラ２を経て
案内ローラ３に至り、案内ローラ３から更に下流へ走行
する。

【００１０】荷重測定器１は、図示しない起歪体及び差
動変圧器を備える公知のものであり、張力検出ローラ２
の両端の軸部２ａを保持する軸受７を持ち、帯状シート
の張力によって張力検出ローラ２に下向きに加わる荷重
を電気信号に変え、それを計測信号として出力すること
ができる。

【００１１】位置変更機構４は、案内ローラ３の軸受部
８を案内するレール９と、軸受部８に螺合したネジ棒１
０とからなり、ネジ棒１０を適宜正回転又は逆回転させ
ることにより、軸受部８をレール９に沿って所要位置に
移動させ、その位置に案内ローラ３を固く保持すること
ができる。また省力化するために、ネジ棒１０を回転駆
動するモータ１１を有している。このモータ１１は、そ
の制御器１２に備えた操作部１３を操作することによ
り、必要なときに正転、逆転駆動することができる。ま
た位置変更機構４は、案内ローラ３の位置を検出するた
めの位置検出装置１４を備えている。この位置検出装置
１４は、ネジ棒１０が一定の微小角度を回転する度にパ
ルス信号を発生させ、そのパルス信号を計数することに
より位置を検出する公知のものであり、位置検出装置１
４による検出信号は表示装置１５に入力され、表示装置
１５により案内ローラ３の現在位置ｈが表示される。

【００１２】計測値補正回路５は、デジタル式又はアナ
ログ式のコンピュータで構成され、案内ローラ３の現在
位置ｈを設定するための設定部１６を持つ。そして荷重
測定器１から荷重の計測信号を時々刻々受け、設定部１
６から入力された案内ローラ３の現在位置ｈと、荷重測
定器１による荷重の計測値Ｆとに基づき帯状シートＳの
張力Ｔを時々刻々演算し、その演算張力Ｔに応じた計測
信号を出力する。そして出力された計測信号は、フィー
ドバック信号又は表示用信号として帯状シートＳの張力
を制御すための図示しない張力制御装置又は張力表示器
に入力される。

【００１３】図２に示すように、荷重測定器１は張力検
出ローラ２の両端部に設け、所定間隔で固設した左右の
機枠１７上にブラケット１７ａを介して取り付けてあ
る。レール９は左右の機枠１７の内側面にそれぞれ対向
させて固着し、ネジ棒１０は、左右の軸受部８毎に設
け、それぞれを、伝動軸１８で連結した二つのマイタギ
ア１９に個々に接合し、軸受部８はレール９にスライド
可能に装着し、モータ１１は一方のマイタギア１９に接
合してあるので、モータ１１を作動させると左右のネジ
棒１０が同期回転し、案内ローラ３は平行移動する。

【００１４】図３は帯状シートＳの張力と荷重測定器が
検出する荷重との関係を示すベクトル線図である。図１
の案内ローラ３が実線で示す位置にある場合、張力検出
ローラ２には、実線で示すように帯状シートの張力Ｔｃ
により、その合力として荷重Ｂ１が加わり、図１の荷重
測定器１は、荷重Ｂ１の荷重検出方向の成分Ｆ１を検出
し、図１の位置検出器１４は位置ｈ１を検出する。また
図１の案内ローラ３が鎖線で示す位置にある場合、張力
検出ローラ２には、鎖線で示すように張力Ｔｃにより、
その合力として荷重Ｂ２が加わり、図１の荷重測定器１
は、荷重Ｂ２の荷重検出方向の成分Ｆ２を検出し、図１
の位置検出器１４は位置ｈ２を検出する。

【００１５】図１において、帯状シートＳの張力を一定
値Ｔｃに保持したとき、案内ローラ３の位置ｈと荷重測
定器１により計測された荷重Ｆとの間には、図４の線図
に示すような一定の関数関係が成り立つ。図４の横軸は
案内ローラ３の位置ｈ、縦軸は荷重測定器１で計測され
る荷重Ｆに対応している。また、案内ローラ３の位置
ｈ、計測された荷重Ｆ、及び帯状シートＳの張力Ｔとの
間には、計測された荷重Ｆを独立変数とし、案内ローラ
３の位置ｈを助変数とし、帯状シートＳの張力Ｔを従属
変数とする、図５の線図に示すような一定の関数関係が
成り立つ。図５の横軸は荷重測定器１で計測される荷重
Ｆ、横軸は張力に対応している。そして帯状シートＳの
張力を一定に保持したとき、案内ローラ３の位置ｈが決
まれば、その案内ローラ３の位置ｈに基づき、帯状シー
トＳの張力検出ローラ２への巻掛け角度を計算すること
ができ、その巻掛け角に基づき、荷重測定器１で検出さ
れる荷重Ｆ対張力Ｔの比の値（Ｆ／Ｔ）を計算すること
ができる。更に、その比の値の逆数（Ｔ／Ｆ）を、荷重
測定器１で計測した荷重Ｆに掛け算することにより、そ
の荷重Ｆに対応する張力Ｔを計算することができる。そ
こで、計測値補正回路５には、案内ローラ３の位置ｈか
ら、荷重測定器１で検出される荷重Ｆに対する張力Ｔの
比の値（Ｆ／Ｔ）を演算する式、及びその比の値の逆数
（Ｔ／Ｆ）と、検出した荷重Ｆとの積を演算する式を与
えておく。なお演算式は幾何学的に求めてもよいし、帯
状シートの張力と荷重測定装置による計測荷重、案内ロ
ーラの位置の実測値から近似的に求めてもよい。

【００１６】図５において、線Lmは、処理装置において
帯状シートＳに最大張力が付与され、かつ荷重測定器１
が最大荷重を検出する場合の荷重Ｆ対張力Ｔの関係を表
し、そのときの帯状シートＳの巻掛け角度は最小にな
り、案内ローラ３が上限に位置する。また線L1は、図１
において案内ローラ３が実線で示す位置ｈ１にあるとき
の荷重Ｆ対張力Ｔの関係を表し、線L2は案内ローラ３が
鎖線で示す位置ｈ２にあるときの荷重Ｆ対張力Ｔの関係
を表す。案内ローラ３が上限に位置する場合、荷重の検
出誤差ΔＦが生じると、張力の誤差はΔTmとなる。これ
に対して、案内ローラ３を位置ｈ１につけた場合、荷重
Ｆの変化に応じ張力Ｔは線L1に沿って変化し、荷重の計
測誤差ΔＦが生じたとき張力の誤差はΔＴ１となり、ま
た案内ローラ３を位置ｈ２につけた場合、荷重Ｆの変化
に応じ張力Ｔは線L2に沿って変化し、荷重の計測誤差Δ
Ｆが生じたとき、張力の誤差はΔT2となる。つまり、巻
掛け角度が大きくなるにつれ計測可能な張力は小さくな
るが、荷重測定器１での計測誤差による計測張力への影
響が小さくなるため、張力を、その大小に係わらず正確
に計測することができる。

【００１７】また図５において、横軸上のＦａからＦｂ
までが荷重測定器の、荷重対出力信号の直線性が良い領
域である。案内ローラ３が上限に位置する場合には、張
力がＴａより小さい領域では張力の計測誤差は大きくな
るが、張力を正確に計測できる領域はＴａからＴｂにわ
たるので広い。ところが、処理装置において帯状シート
Ｓに付与される張力がＴａより小さい場合は、計測した
張力の誤差率が大きくなる。これに対して、図１の案内
ローラ３を位置ｈ２につけると、張力を正確に計測でき
る領域はT2ａからT2ｂとなり広くなる。そして走行シー
ト張力計測装置は張力がＴａの付近で変化する場合でも
正確に張力を計測することができる。

【００１８】したがって、帯状シートＳの張力が大きい
場合は巻掛け角度が小さくなるように、張力が小さい場
合は巻掛け角度が大きくなるように、必要な張力の大き
さに応じて案内ローラ３の位置を変えるのが望ましい。

【００１９】図１に示す走行シート張力計測装置で帯状
シートＳの張力を計測するには、まず、帯状シートＳが
必要とする張力の大きさに応じた案内ローラ３の所要位
置を求め、その位置に案内ローラ３をつける。なお、案
内ローラ３を多様な位置につけたときの荷重Ｆと張力Ｔ
との関係を表す図５のような線図を作成しておけば、そ
の線図より、必要な張力に応じた案内ローラ３の適性位
置を容易に求めることができる。また、その線図をコン
ピュータに記憶させ、必要な張力に応じて案内ローラの
適性位置を算出するようにすれば、準備作業を更に自動
化することができる。

【００２０】案内ローラ３を所要位置に付けるには、操
作部１３を操作してモータ１１を起動し、このモータ１
１によりネジ棒１０を必要な方向へ回転駆動し、案内ロ
ーラ３が目標位置に達するとモータ１１を停止させる。

【００２１】案内ローラ３が所要位置につくと、表示装
置１５に表示された位置ｈを設定値とし、その位置ｈ
を、設定部１６より計測値補正回路５に入力して設定す
る。それによって、計測値補正回路５は荷重測定器１で
計測した荷重に基づき帯状シートＳの張力を刻々演算し
て帯状シートＳの張力の計測信号を出力する。

【００２２】図６は本発明の第２の実施態様を示す。こ
の走行シート張力計測装置では、案内ローラ３の位置を
変えたとき、その位置を作業者が設定しなくて済むよう
にするために、位置検出装置１４により案内ローラ３の
現在位置ｈを検出し、その検出信号を位置検出装置１４
から計測値補正回路５に刻々入力することができるよう
にしてある。そして計測値補正回路５は、位置検出装置
１４で検出した案内ローラ３の位置ｈと、荷重測定器１
による荷重計測値Ｆに基づき帯状シートＳの張力を演算
する。また、案内ローラ３の移動作業の省力化と精度向
上のために、位置変更機構４に位置制御装置２０を備え
ている。この位置制御装置２０は、案内ローラ３の目標
位置を設定する設定部２１からの基準入力と、案内ロー
ラ３の位置を検出する位置検出装置１４からの検出信号
とを比較して動作信号を出し、その動作信号を調節して
制御器１２へ出力する。そして位置制御装置２０からの
出力信号を受けた制御器１２はモータ１１を作動させ、
そのモータ１１はネジ棒１０を回転駆動して、設定した
目標位置に案内ローラ３を付ける。

【００２３】本発明によれば、図６に示すように案内ロ
ーラ３の現在位置ｈの検出信号を計測値補正回路５へ位
置検出装置１４から入力する代わりに、位置制御装置２
０の設定部２１から設定信号を入力するようにしてもよ
い。また位置変更機構４は、張力検出ローラ２への帯状
シートＳの巻掛け角度を変えることができれば、張力検
出ローラに隣り合う案内ローラを保持した揺動腕と、揺
動腕を駆動して、その揺動腕の傾きを変えることができ
る駆動装置とから構成されたものであってもよく、ある
いは、張力検出ローラに隣り合う案内ローラの位置を変
更する代わりに、張力検出ローラの位置を変更するもの
であってもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、帯状シート張力と、そ
れにより張力検出ローラに生ずる荷重との比を、帯状シ
ートの厚みや材質に応じて位置変更機構により容易に変
えることができるので、帯状シート張力により張力検出
ローラに生ずる荷重を、荷重測定器の計測誤差が少ない
領域のものになるように変えることができ、その荷重測
定器による計測信号を、計測値補正回路で実際の張力に
対応するように補正することができる。それゆえ、帯状
シートの走行経路において帯状シートの張力を、低張力
から高張力まで広範囲にわたり正確に容易に計測するこ
とができる。そして一台の帯状シートの処理装置で多様
な厚み、材質の帯状シートを品質良く処理することがで
きるようになり、処理装置の処理能力を大幅に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施態様に係る説明図である。

【図２】本発明の第１実施態様に係る張力検出ローラ及
び案内ローラの正面図である。

【図３】帯状シートの張力と荷重測定器が検出する荷重
との関係を示すベクトル線図である。

【図４】帯状シートの張力を一定に保持したときに計測
される荷重と案内ローラの位置との関係を示す線図であ
る。

【図５】案内ローラの位置を助変数としたときの、計測
された荷重と帯状シートの張力との関係を示す線図であ
る。

【図６】本発明の第２実施態様に係る説明図である。

【符号の説明】

Ｓ 帯状シート １ 荷重測定器 ２ 張力検出ローラ ３ 案内ローラ ４ 位置変更機構 ５ 検出値補正回路 ９ レール １０ ネジ棒 １１ モータ １２ 制御器 １４ 位置検出装置 ２０ 位置制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状シートの走行経路に設けた、荷重測
   定器を備える張力検出ローラと、該張力検出ローラに隣
   り合う、帯状シートの案内ローラと、前記張力検出ロー
   ラへの帯状シートの巻掛け角度を変えるための、前記案
   内ローラ又は前記張力検出ローラの位置変更機構と、前
   記荷重測定器で計測した計測値を、前記位置変更機構に
   より位置を変えた前記案内ローラ又は前記張力検出ロー
   ラの位置に応じて補正する計測値補正回路とを備えるこ
   とを特徴とする走行シート張力計測装置。