JP2013184749A5

JP2013184749A5 - シートハンドリング装置

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Publication number: JP2013184749A5
Application number: JP2012048410A
Authority: JP
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2032-03-05

Description

本発明は、シートハンドリング装置に係り、特に、シート状部材をローラに巻き取るための巻取装置に好適なシートハンドリング装置に関するものであり、より具体的には、長尺のシートが巻かれた原反ドラムから、規定長さの小巻ロールを作成するシート巻取装置に好適なシートハンドリング装置に関するものである。特に、数10μm以下の極薄シートを、しわなどの欠陥なく高速に巻き取るシート巻取装置に好適なシートハンドリング装置に関するものである。
更には、シート張力を高精度に微小張力に制御保持することを必要とするシートハンドリング装置に関わるものである。

しかし、特許文献５でも引取り装置の摩擦や慣性力での張力変動は避けられない。また、トルク可調整電動機によるシートの張力制御性にも限界がある。駆動トルクによる制御では、モータや軸受けなどの摩擦などによるトルクロスが変わると、シートに伝達されるトルクは変化する。つまり、張力が変化することは容易に推察できる。しかし、このような経時的に変化する摩擦などにトルクロスを正確に把握することは困難である。このため、モータのトルクによる張力制御方式も、薄いプラスチックシートなど低剛性シートのための低張力ハンドリングとしては限界がある。

本発明の目的は、数１０μm以下の厚さの薄いプラスチックシートなど低剛性シートにおいてもしわ無くシートハンドリング可能なシートハンドリング装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、シートを搬送するための複数の搬送ローラと該複数の搬送ローラの回転角度を各々独立して制御可能な複数の回転駆動手段を配し、該各回転駆動手段によるシートの搬送量を規定値に制御するための回転角度を算出し、該各回転駆動手段によるシートの搬送量を制御する複数の回転量制御手段と該複数の回転量制御手段に搬送すべきシートの搬送量情報を提供するシート搬送量差制御手段を設けた。該シート搬送量差制御手段は、既定の搬送量差を有する複数の搬送量指令信号を形成し、該複数の回転量制御手段に指令するように構成する。

さらに、該シート搬送量差制御手段は、隣接する回転駆動手段を有する搬送ローラ間のシート張架区間のシート張力を制御する制御手段であって、張力制御対象となる該シート張架区間であるシート張力制御区間における上流側の回転駆動手段によるシートの搬送量を、該シート張力制御区間の下流側の回転駆動手段によるシートの搬送量よりも、常に規定値だけ少なくなるように制御する様に構成する。加えて、下流側の回転駆動手段によるシートの搬送量と上流側の回転駆動手段によるシートの搬送量の差の該規定値を、搬送シート種類や周囲環境などの条件により、変更可能とする。

さらに、シート張力制御区間内のシートのたるみを検知する手段を有するとともに、該張力制御対象となる該シート張架区間内に、弛みが生じている状態から規定張力状態にするための初期張力設定モードを設ける。そして、該初期張力設定モードは、該シート張力制御区間内の下流側の回転駆動手段のみを駆動もしくは、上下流の両回転駆動手段を既定の張力に制御するシートの搬送量の差よりも大きなシートの搬送量の差となるように制御することで、シート初期弛みを粗除去するシートたるみ除去動作と、シートたるみが粗除去された後にシート張力が規定値に安定化させるために、該シート張力制御区間内の上下流の両回転駆動手段を既定の搬送量差で規定時間駆動するように制御する張力安定化駆動動作より構成する。

さらに、該シートを搬送するために配置された複数の搬送ローラのうち少なくとも一つは、該搬送ローラに進入するシート長もしくは排出するシート長の少なくとも一方を検出する搬送量検出手段を設け、該搬送量検出手段による搬送量がシート搬送量差制御手段から逐次指示される指定値と一致するように、該搬送ローラの該回転量制御手段が回転駆動手段の回転角度を逐次算出制御するように構成する。また、該搬送量検出手段は、剛体ロールとした。加えて、該ロール状部材は該搬送ローラへの押圧を制御可能なロール押圧制御手段を設け、シート搬送速度およびシート搬送加速度のうち少なくとも一方を用いて、検出ロールの押圧を制御する。また、該ロール状部材は、その外周長が、隣接する搬送ローラ間のシート張力を制御するシート張力制御区間長の数分の1以下とした。

さらに、該搬送量検出手段によって検出されるシート搬送量と該搬送ローラの回転角度位置から、該搬送ローラの偏心パターンを検出し記憶する搬送ローラ偏心記憶手段を有するとともに、該搬送ローラ回転量制御手段は、該搬送ローラ偏心記憶手段の情報に従って、搬送ローラの回転駆動手段の回転角度量を補正制御するようにする。また、該搬送量検出手段が、ロール状部材の場合、該ロール状部材よりなる搬送量検出手段の回転偏心を記憶する検出ロール偏心記憶手段を有するとともに、該搬送ローラ回転量制御手段は、該検出ロール偏心記憶手段の情報を用いて、搬送ローラの回転駆動手段の回転角度量を補正制御するようにする。

また、シート張架区間のシート張力を制御するために、該シート張架区間の上流側もしくは下流側の少なくとも一方に、シート張力を零もしくは、該シート張架区間よりも十分小さい張力に制御する無張力制御区間を配置し、該シート張架区間および無張力制御区間の上流側に、シートの幅方向の走行位置を制御する走行位置制御区間を具備するように構成した。

上記本発明の構成によれば、シートを搬送するための複数の搬送ローラと該複数の搬送ローラの回転角度を各々独立して制御可能な複数の回転駆動手段を配し、該各回転駆動手段によるシートの搬送量を規定値に制御するための回転角度を算出し、該各回転駆動手段によるシートの搬送量を制御する複数の回転量制御手段と該複数の回転量制御手段に搬送すべきシートの搬送量情報を提供するシート搬送量差制御手段を設けた。そして、該シート搬送量差制御手段は、既定の搬送量差を有する複数の搬送量指令信号を形成し、該複数の回転量制御手段に指令するように構成することで、一組の搬送ローラ間のシート張架区間に、供給するシート長と排出するシート長を制御できる。

さらに、本発明の構成によれば、該シート搬送量差制御手段は、隣接する回転駆動手段を有する搬送ローラ間のシート張架区間のシート張力を制御する制御手段であって、張力制御対象となる該シート張架区間であるシート張力制御区間における上流側の回転駆動手段によるシートの搬送量を、該シート張力制御区間の下流側の回転駆動手段によるシートの搬送量よりも、常に規定値だけ少なくなるように制御する様に構成することで、シート張力制御区間に、張架されているシートの伸び量を正確に規定値にコントロールすることが可能となり、シートの有する弾性率から算出される張力値に正確に張力制御することができる。

加えて、本発明の構成によれば、下流側の回転駆動手段によるシートの搬送量と上流側の回転駆動手段によるシートの搬送量の差の該規定値を、搬送シート種類や周囲環境などの条件により変更可能とすることで、シート張力制御区間におけるシート張力を搬送シート種類や周囲環境などに関わらず規定値に安定化することができる。

そこで、本発明の構成では、シート張力制御区間内のシートのたるみを検知する手段を有するとともに、該張力制御対象となる該シート張架区間内に、弛みが生じている状態から規定張力状態にするための初期張力設定モードを設ける。そして、該初期張力設定モードは、該シート張力制御区間内の下流側の回転駆動手段のみを駆動もしくは、上下流の両回転駆動手段を既定の張力に制御するシートの搬送量の差よりも大きなシートの搬送量の差となるように制御することで、シート初期弛みを粗除去するシートたるみ除去動作と、シートたるみが粗除去された後にシート張力が規定値に安定化させるために、該シート張力制御区間内の上下流の両回転駆動手段を既定の搬送量差で規定時間もしくは規定シート長だけ駆動するように制御する張力安定化駆動動作より構成する。これによって、本発明の構成では、シート設置直後などの状態ではシートに張力が付加されない状態から、シート張力制御区間内のシート張力を、自動的かつスムーズに、規制値に安定化できる。

さらに、本発明における前記付加的構成として、該シートを搬送するために配置された複数の搬送ローラにおいて、該搬送ローラに進入するシート長もしくは排出するシート長の少なくとも一方を検出する搬送量検出手段を設け、該搬送量検出手段による搬送量がシート搬送量差制御手段から逐次指示される指定値と一致するように、該搬送ローラの該回転量制御手段が回転駆動手段の回転角度を逐次算出制御するように構成することで、搬送ローラの偏心などの影響を受けることなく、高精度なシート搬送量制御を可能とし、更なる高精度低張力シート張架制御が可能となる。

加えて、本発明の構成では、該搬送量検出手段を剛体ロールとすることで、直径変動を抑え安定した搬送量検出を可能とする。さらに加えて、該ロール状部材は該搬送ローラへの押圧を制御可能なロール押圧制御手段を設け、シート搬送速度およびシート搬送加速度のうち少なくとも一方を用いて、検出ロールの押圧を制御することで、該搬送量検出手段である剛体ロールの加減速時のスリップなどによる測定精度低下を防止するとともに、搬送ロールや原反への剛体ロール押しつけによる影響を最小限に抑制することができる。

また、本発明の構成では、該搬送量検出手段であるロール状部材の外周長を、隣接する搬送ローラ間のシート張力制御区間長の数分の1以下とすることで、該搬送量検出手段であるロール状部材の偏心による張力変動誤差を数分の1以下に抑制することができる。これは、偏心による搬送量の最大変動値が、シート張力制御区間における張架シート長さの数分の1以下となることから、シート張力制御区間のシート張力への影響が数分の1以下に抑制されることによる。

さらに、本発明の構成では、該搬送量検出手段によって検出されるシート搬送量と該搬送ローラの回転角度位置から、該搬送ローラの偏心パターンを検出し記憶する搬送ローラ偏心記憶手段を有するとともに、該搬送ローラ回転量制御手段は、該搬送ローラ偏心記憶手段の情報に従って、搬送ローラの回転駆動手段の回転角度量を補正制御するようにする。また、該搬送量検出手段が、ロール状部材の場合、該ロール状部材よりなる搬送量検出手段の回転偏心を記憶する検出ロール偏心記憶手段を有するとともに、該搬送ローラ回転量制御手段は、該検出ロール偏心記憶手段の情報を用いて、搬送ローラの回転駆動手段の回転角度量を補正制御するようにすることで、搬送ロールによるシート搬送量誤差としての最大要因の一つである搬送ローラや原反さらに、搬送量検出用に設けた検出ロールの偏心の影響を防止することが可能となり、搬送量を高精度に制御することが可能となる。これによって、シート張力制御区間の高精度な低張力制御が可能となる。

また、本発明の基本的構成として、シート張架区間のシート張力を制御するために、該シート張架区間の上流側もしくは下流側の少なくとも一方に、シート張力を零もしくは、該シート張架区間よりも十分小さい張力に制御する無張力制御区間を配置することで、シート張架区間のシート張力への上流側もしくは下流側の張力値の影響を抑制することができる。さらに、該シート張架区間および無張力制御区間の上流側に、シートの幅方向の走行位置を制御する走行位置制御区間を設けることで、シートの幅方向の走行位置の安定化も容易に実現可能となる。

Claims

極薄シート状部材のシートハンドリング装置において、
シートを搬送するための複数の搬送ローラと、
該複数の搬送ローラの回転角度を各々独立して制御可能な複数の回転駆動手段と、
該各回転駆動手段によるシートの搬送量を規定値に制御するための回転角度を算出し、該各回転駆動手段によるシートの搬送量を制御する複数の回転量制御手段と、
該複数の回転量制御手段に搬送すべきシートの搬送量情報を提供するシート搬送量差制御手段を具備するとともに、
該シート搬送量差制御手段は、既定の搬送量差を有する複数の搬送量指令信号を形成し、該複数の回転量制御手段に指令することを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項1項記載のシートハンドリング装置において、
該シート搬送量差制御手段は、隣接する回転駆動手段を有する搬送ローラ間のシート張架区間のシート張力を制御する制御手段であって、
張力制御対象となる該シート張架区間であるシート張力制御区間における上流側の回転駆動手段によるシートの搬送量を、該シート張力制御区間の下流側の回転駆動手段によるシートの搬送量よりも、常に規定値だけ少なくなるように制御するとともに、下流側の回転駆動手段によるシートの搬送量と上流側の回転駆動手段によるシートの搬送量の差の該規定値を、搬送シート種類や周囲環境の条件により、変更可能に構成することを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項2項記載のシートハンドリング装置において、
該シート張力制御区間に中間ロールが配置され、該中間ロールが、シートと接触する巻角度を60度以下とすることを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項2項記載のシートハンドリング装置において、
該シート張力制御区間内のシート張力が、規定値以上もしくは、規定値以下、破断の少なくとも一つ以上の状態に至ったことを検知するシート張力異常検出手段を具備してなることを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項2項記載のシートハンドリング装置において、
該シート張力制御区間内のシートのたるみを検知する手段を有するとともに、該張力制御対象となる該シート張力制御区間内に、弛みが生じている状態から規定張力状態にするための初期張力設定モードを有することを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項5項記載のシートハンドリング装置において、
該初期張力設定モードは、該シート張力制御区間内の下流側の回転駆動手段のみを駆動もしくは、上下流の両回転駆動手段を既定の張力に制御するシートの搬送量の差よりも大きなシートの搬送量の差となるように制御することで、シート初期弛みを粗除去するシートたるみ除去動作と、シートたるみが粗除去された後にシート張力が規定値に安定化させるために、該シート張力制御区間内の上下流の両回転駆動手段を既定の搬送量差で規定時間駆動するように制御する張力安定化駆動動作よりなることを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項2項記載のシートハンドリング装置において、
該シート張力制御区間内に、規定張力でのシートの張架パスに近接したロールおよびプレート部材からなるシートパスガイド手段が配置されていることを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項7項記載のシートハンドリング装置において、
該シート張力制御区間内に配置された該シートパスガイド手段は、シートパスの変化を検知し、所定の近接距離を保持するように可動する可動機構を具備してなることを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項1項記載のシートハンドリング装置において、
該シートを搬送するために配置された複数の搬送ローラのうち少なくとも一つは、搬送ローラの回転角度を制御可能な回転駆動手段とともに、搬送ローラの回転を減速させる回転減速ブレーキ手段を合わせて具備していることを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項9項記載のシートハンドリング装置において、
該回転減速ブレーキ手段は、ブレーキ強度が可変であるとともに、回転速度・減速速度・減速加速度の一つ以上のパラメータを用いて、ブレーキ強度を可変制御するブレーキ強度制御手段を具備していることを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項9項記載のシートハンドリング装置において、
該回転減速ブレーキ手段は、トルク制御可能なモータであるとともに、無負荷状態でのモータの回転速度が、目標速度より遅くなるように制御することで、ブレーキ力を制御することを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項9項記載のシートハンドリング装置において、
該回転減速ブレーキ手段は、ブレーキ力を電力として回収可能な回生ブレーキ手段であることを特徴とするシートハンドリング装置。
請求項1項記載のシートハンドリング装置において、
該シートを搬送するために配置された複数の搬送ローラのうち少なくとも一つは、該搬送ローラに進入するシート長もしくは排出するシート長の少なくとも一方を検出する搬送量検出手段を具備し、該搬送量検出手段による搬送量がシート搬送量差制御手段から逐次指示される指定値と一致するように、該搬送ローラの該回転量制御手段が回転駆動手段の回転角度を逐次算出制御するように構成したことを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項13項記載のシートハンドリング装置において、
該搬送量検出手段は、搬送するシート部材を挟んで該搬送ローラに対抗する剛体ロールであることを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項13項記載のシートハンドリング装置において、
該搬送量検出手段は、搬送ローラ上の搬送シート部材が接触していない領域に圧接された剛体ロールであることを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項13項記載のシートハンドリング装置において、
該搬送量検出手段は、搬送するシート部材を挟んで該搬送ローラに対抗するロール状部材であるとともに、該ロール状部材の該搬送ローラへの押圧を制御可能なロール押圧制御手段を有するとともに、該ロール押圧制御手段は、シート搬送速度およびシート搬送加速度のうち少なくとも一方を用いて、検出ロールの押圧を制御することを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項13項記載のシートハンドリング装置において、
該搬送量検出手段は、搬送ローラ上の搬送シート部材が接触していない領域に圧接されたロール状部材であるとともに、該ロール状部材の該搬送ローラへの押圧を制御可能なロール押圧制御手段を有するとともに、該ロール押圧制御手段は、シート搬送速度およびシート搬送加速度のうち少なくとも一方を用いて、検出ロールの押圧を制御することを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項13項記載のシートハンドリング装置において、
該搬送量検出手段は、ロール状部材であるとともに、該ロール状部材の外周長が、隣接する搬送ローラ間のシート張力を制御するシート張架区間長の数分の1以下であることを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項13項記載のシートハンドリング装置において、
該搬送量検出手段によって検出されるシート搬送量と該搬送ローラの回転角度位置を検出記憶して、該搬送ローラの偏心パターンを検出記憶する搬送ローラ偏心記憶手段を有するとともに、該搬送ローラ回転量制御手段は、該搬送ローラ偏心記憶手段の情報に従って、搬送ローラの回転駆動手段の回転角度量を補正制御することを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項13項記載のシートハンドリング装置において、
該搬送量検出手段はロール状部材であり、該ロール状部材よりなる搬送量検出手段の回転偏心を記憶する検出ロール偏心記憶手段を有するとともに、該搬送ローラ回転量制御手段は、該検出ロール偏心記憶手段の情報を用いて、搬送ローラの回転駆動手段の回転角度量を補正制御することを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項1項記載のシートハンドリング装置において、
前記シートハンドリング装置はシート巻取装置であり、
シートを搬送するための該複数の搬送ローラのうち、最上流の搬送ローラが、シートを巻出駆動し供給する原反ロールであることを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項20項記載のシートハンドリング装置において、
前記シートハンドリング装置はシート巻取装置であり、
シート走行位置を制御するために、シート走行領域のいずれかの位置でシートの幅方向の走行位置を検出するシート走行位置検出手段と、シートを巻出駆動し供給する該原反ロールの回転軸方向の位置を変更可能な原反ロール位置可変手段を具備し、該シート走行位置検出手段の検出結果によって、原反ロール位置可変手段を制御することを特徴としたシートハンドリング装置。
請求項1記載のシートハンドリング装置において、
該シート搬送量差制御手段は、隣接する回転駆動手段を有する搬送ローラ間のシート張架区間のシート張力を制御する制御手段であって、
該シート張架区間の上流側もしくは下流側の少なくとも一方に、シート張力を零もしくは、該シート張架区間よりも十分小さい張力に制御する無張力制御区間を配置し、該シート張架区間および無張力制御区間の上流側に、シートの幅方向の走行位置を制御する走行位置制御区間を具備することを特徴としたシートハンドリング装置。