JP2017003420A - 保持力測定装置、及び保持力測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従動回転ローラの保持力を測定できる保持力測定装置、及び保持力測定方法を提供する。【解決手段】 保持力測定装置は、従動回転ローラ２００に固定された金属ディスク１０２と、金属ディスク１０２に対して対向配置される従動回転ローラ２００に独立の磁性体プレート１１０と、磁性体プレート１１０を回転自在、かつ移動自在に支持し、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０との距離を変化させる移動装置３００と、従動回転ローラ２００の速度を測定する速度計４００と、磁性体プレート１１０のトルクを測定するトルク計３３０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、保持力測定装置、及び保持力測定方法に関して、特に、ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力の測定に関する。

樹脂フィルム、金属薄膜、連続紙等の可撓性のウエブを、複数のローラで支持しながら連続的に搬送する技術が、広く製造プロセスに利用されている。製造プロセスで使用されるローラとして、駆動機構を有さない従動回転ローラが用いられている。

この従動回転ローラは駆動機構を持たないため、搬送されるウエブの速度と、従動回転ローラの周速度との間に速度差が生じ、その結果、従動回転ローラとウエブとが相対的にスリップしてしまう場合があった。このスリップは、ウエブの損傷や、発塵の原因となる。

特許文献１では、従動回転ローラとウエブとのスリップの問題に対応するため、スリップ判定トルクの値を変化させる複数の制御因子から、一つ又は二つ以上を制御対象因子とし、予測式から制御対象因子の値を設定するとともに、予め補正係数を導入することで、制御対象因子の値を適切な値とするウエブの搬送制御方法が開示されている。特許文献１には、制御対象因子の値を適切な値とすることで、スリップによってウエブに傷が付くのを防止して安定的にウエブを搬送できることが開示されている。

特開２０１１−０２０８５３号公報

近年、中小型のモバイルデバイス向けを中心に、光学フィルム等のウエブの厚みが薄くなる傾向にある。この厚みの薄いウエブに対して、製造プロセスでは、低い張力で搬送することが求められている。しかしながら、搬送時の張力の低下が進むと、ウエブと従動回転ローラとのスリップが発生しやすくなる。

そこで、ウエブ搬送中のローラの保持力（ウエブからローラへの摩擦伝達力）が十分であるか、新たに開発するローラの保持力がどの程度かを評価するために、保持力を測定する必要がある。

特許文献１のウエブの搬送制御方法では、スリップ判定トルクについて、理論式の補正係数を求めている。そのためにウエブの速度等のパラメータを操作して膨大なデータを取る必要がある。

従動回転ローラの保持力を直接測定することが求められているが、一般には知られていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従動回転ローラのウエブに対する保持力を直接求めることができる保持力測定装置、及び保持力測定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によると、ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定装置は、従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置される従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクと、独立の磁性体プレート又は金属ディスクを回転自在、かつ移動自在に支持し、固定された金属ディスク又は磁性体プレートと独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離を変化させる移動装置と、従動回転ローラの速度を測定する速度計と、独立の磁性体プレート又は金属ディスクに取り付けられたトルク計と、を備え、独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、従動回転ローラの速度が低下し始める際のトルクをトルク計により測定することで、従動回転ローラの保持力を求める。

本発明の別の態様によると、ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定装置は、従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置される従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクと、独立の磁性体プレート又は金属ディスクを回転不能、かつ移動自在に支持し、固定された金属ディスク又は磁性体プレートと独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離を変化させる移動装置と、従動回転ローラの速度を測定する速度計と、金属ディスクと磁性体プレートとの間の距離を測るスケールと、を備え、独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、従動回転ローラの速度が低下し始める際の、固定された金属ディスク又は磁性体プレートと独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離から、予め作成された磁性体プレートと金属ディスクとの距離とトルクとの関係に基づいて、従動回転ローラの保持力を求める。

好ましくは、金属ディスクは、複数に分割される金属製のディスク、又はスリットが形成された金属製のディスクで構成される。

好ましくは、磁性体プレートは、磁性体を有し複数に分割されるプレート、又は磁性体を有しスリットが形成されたプレートで構成される。

好ましくは、従動回転ローラの質量に対する、固定された金属ディスク又は磁性体プレートの質量の比率は、１／４以下である。

好ましくは、固定された金属ディスク又は磁性体プレートの質量が５ｋｇ以下である。

好ましくは、ウエブの搬送張力は、５００Ｎ／ｍ以下である。

本発明の別の態様によると、ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定方法であって、従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置され、回転自在かつ移動自在である従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクとを準備し、独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、従動回転ローラの速度が低下し始める際のトルクを測定することで、従動回転ローラの保持力を求める。

本発明の別の態様によると、ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定方法であって、従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置され、回転不能かつ移動自在である従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクとを準備し、独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、従動回転ローラの速度が低下し始める際の、固定された金属ディスク又は磁性体プレートと独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離から、予め求めた磁性体プレートと金属ディスクとの距離とトルクとの関係に基づいて、従動回転ローラの保持力を求める。

本発明によれば、ウエブに対する従動回転ローラの保持力を測定することができる。

光学フィルムの製造ラインの全体構成を示す概念図である。 第１実施形態の保持力測定装置の概略構成図である。 第１実施形態の保持力測定装置の斜視図である。 磁性体プレートの斜視図である。 第２実施形態の保持力測定装置の概略構成図である。 第２実施形態の保持力測定装置の斜視図である。 磁性体プレートと金属ディスクとの距離と、トルクとの関係を示すグラフである。

以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。

ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。

図１は、従動回転ローラが適用される製造プロセスの一つである光学フィルムの製造ラインの全体構成を示している。製造ライン１０は、上流側から下流側に向かって、送り出し機３０、ダンサーローラユニット３２、エクストルージョン型のダイコータ１８、乾燥装置３４、加熱装置３６、紫外線照射装置４０、および巻き取り機４６を、この順で備えている。

送り出し機３０は、フィルムロール４２から樹脂フィルム４４を巻き戻し、下流側へと順次送り出す。ダンサーローラユニット３２は、樹脂フィルム４４に対する搬送張力を調整する。ダンサーローラユニット３２は、例えば一対の上部ローラ３２Ａ、３２Ｂと、下部ローラ３２Ｃとで構成される。一対の上部ローラ３２Ａ、３２Ｂと下部ローラ３２Ｃとを、相対的に近づけたり、遠ざけたりするよう移動させることで、樹脂フィルム４４に対する搬送張力を調整することができる。

ダイコータ１８は、本体の内部に設けられたマニホールド２２と、マニホールド２２からダイコータ１８の先端部に延在するスリット２４とを有する。マニホールド２２に供給された塗布液が、スリット２４を介してダイコータ１８の先端から吐出される。

ダイコータ１８は、その先端部をバックアップローラ１２に向くように対向配置される。樹脂フィルム４４をバックアップローラ１２に巻き掛けて連続搬送しながら、樹脂フィルム４４の上にダイコータ１８から塗布液を吐出し、樹脂フィルム４４の上に塗膜を形成する。

乾燥装置３４および加熱装置３６は、樹脂フィルム４４の上に形成された塗膜を乾燥させるゾーンを形成する。乾燥装置３４は、樹脂フィルム４４の上の塗膜の表面を気体層でシールしながら抑制した状態で溶媒を蒸発させる。溶媒を抑制した状態で蒸発させる場合、塗膜中の溶媒含有量の減少速度が時間と比例関係にある間に塗膜の乾燥を行うことが好ましい。加熱装置３６は、必要により加熱して溶剤を除去したり、塗布膜を硬化させたりするのに用いられることもある。

乾燥装置３４および加熱装置３６による溶媒の乾燥は、覆いが設けられた状態で行われることが好ましい。また、乾燥風として、整流した風、均質な風、等を用いることができる。また、蒸発した溶媒を、塗布膜面に対向して設置された冷却凝縮板により、凝縮させて取り除いてもよい。

紫外線照射装置４０は、紫外線ランプによって塗膜中のモノマー等に紫外線を照射し、塗膜のモノマー等を架橋させて、所望のポリマー層に形成する。巻き取り機４６は、ポリマー層が積層されている樹脂フィルム４４を、ロール状のフィルムロール４８に巻き取る。

上述の光学フィルムの製造ライン１０には、樹脂フィルム４４を案内し、搬送するため、複数の従動回転ローラが搬送ローラ５０として、機器間に配置されている。従動回転ローラは、駆動源を持たず、回転軸を中心に自由に回転でき、受動的に回転するローラである。そのため、搬送される樹脂フィルム４４の速度と搬送ローラ５０の周速度との間に速度差が生じた場合、樹脂フィルム４４と搬送ローラ５０とが相対的にスリップしてしまう。このスリップは、ウエブの損傷や、発塵の原因となる。

製造プロセスにおいて、搬送ローラ５０が樹脂フィルム４４に対してどの程度の保持力を有するか定量化することが望ましい。また、搬送ローラ５０の樹脂フィルム４４に対する保持力は、多くの製造条件（例えば、樹脂フィルム４４の搬送速度及び張力、搬送ローラ５０の径、樹脂フィルム４４と搬送ローラ５０の摩擦係数等）の影響を受けるため、製造プロセスで直接的に搬送ローラ５０の保持力を求めることが望ましい。

樹脂フィルム４４を例にして、保持力を測定する必要性について説明した。保持力の測定に関して、樹脂フィルムを含むウエブを利用する製造プロセス全般においても、従動回転ローラとウエブとのスリップを抑制するため、ウエブに対する従動回転ローラの保持力を測定することは重要である。

ここで、ウエブは、可撓性の連続した帯状であって膜厚の薄い部材を意味し、樹脂フィルム、紙、金属、レジンコーティッド紙、又は合成紙等を包含する。このウエブは、例えば、５００〜２０００ｍｍの幅を有し、１０〜２００μｍの厚みを有する。

ウエブが樹脂フィルムである場合、樹脂フィルムの材質として、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル重合体、６，６─ナイロン、６─ナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン─２，６─ナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロースアセテート等を例示することができる。

以下、本実施形態の保持力測定装置、及び保持力測定方法について説明する。

＜第１実施形態＞
図２は、従動回転ローラに設置された第１実施形態に係る保持力測定装置の構成図であり、図３はその斜視図である。

従動回転ローラ２００は、ローラ本体２００Ａと、ローラ本体２００Ａの両端部に設けられた回転軸２００Ｂとを備え、駆動源を備えていない。ローラ本体２００Ａと回転軸２００Ｂとは同期して回転する。

ローラ本体２００Ａは、例えば、全体として円柱状の形状、又は中心部と端部とで直径が異なるクラウン形状を有している。ローラ本体２００Ａの形状は、ウエブＷの搬送条件等に基づいて適宜選択される。また、ローラ本体２００Ａの表面の材質には、ウエブＷの搬送条件等に基づいてゴム、金属等が適宜選択される。

従動回転ローラ２００の質量は、例えば、１〜５０ｋｇである。また、円柱状のローラ本体２００Ａである場合、従動回転ローラ２００の直径は４０〜２００ｍｍである。

但し、従動回転ローラ２００の直径、重さ、材質等は例示であり、これらに限定されるものではない。

回転軸２００Ｂは、軸受２１０に支持されている。軸受２１０には、回転軸２００Ｂを回転自在に支持するベアリング２２０を有している。回転自在とは回転軸２００Ｂが両方向に自由に回転が可能であることをいう。

保持力測定装置１００は、回転軸２００Ｂに固定された金属ディスク１０２と、金属ディスク１０２に対して対向配置される磁性体プレート１１０と、を備える。

金属ディスク１０２には貫通孔１０４が形成されており、この貫通孔１０４に回転軸２００Ｂが嵌め込まれている。貫通孔１０４に回転軸２００Ｂが嵌め込むことで、金属ディスク１０２は回転軸２００Ｂに対して、ほぼ垂直に固定されている。金属ディスク１０２を回転軸２００Ｂに固定することにより、金属ディスク１０２が従動回転ローラ２００に固定される。金属ディスク１０２は、回転軸２００Ｂに固定されているので、回転軸２００Ｂと同期して回転する。したがって、ローラ本体２００Ａ、回転軸２００Ｂ、及び金属ディスク１０２は同じ速度で回転する。

金属ディスク１０２は、金属製のディスクである。金属ディスク１０２は金属製であれば、その種類は問わないが、後述するように、金属ディスク１０２に渦電流を発生させるので、金属ディスク１０２は電気抵抗の低い銀、銅、アルミニウム等のディスクであることが好ましい。特に、費用の観点から金属ディスク１０２は銅製のディスクであることが好ましい。

金属ディスク１０２は、その形状に限定はなく、平面視で円形、楕円形、又は多角形等とすることができる。金属ディスク１０２は、回転軸２００Ｂと同期して回転するので、従動回転ローラ２００の回転に影響を与えない形状であることが好ましく、特に円形又は実質的に円形であることが好ましい。実質的に円形とは、一見して円形と見えるか、又は楕円の長径に対する短軸の比率が２／３以上であることを意味する。

金属ディスク１０２を回転軸２００Ｂに固定することにより従動回転ローラ２００に固定したが、金属ディスク１０２をローラ本体２００Ａに固定することにより従動回転ローラ２００に固定することができる。いずれの場合も、金属ディスク１０２と従動回転ローラ２００とが同じ速度で回転する。

本実施形態では、金属ディスク１０２を回転軸２００Ｂに固定するため、保持部材１０６を備えている。保持部材１０６は金属ディスク１０２に取り付けられ、金属ディスク１０２と一体となる。保持部材１０６に貫通孔１０８が形成されており、この貫通孔１０８に回転軸２００Ｂが嵌め込まれている。保持部材１０６を用いることより、金属ディスク１０２をより強固に回転軸２００Ｂに固定することができる。保持部材１０６を樹脂製とすることで、保持部材１０６を含む金属ディスク１０２の全体の質量を小さくすることができる。

従動回転ローラ２００の質量Ｍｒに対する金属ディスク１０２の質量Ｍの比率Ｍ／Ｍｒは、１／４以下であることが好ましい。回転軸２００Ｂに固定された金属ディスク１０２が従動回転ローラ２００に与える影響を小さくすることができる。例えば、影響とは従動回転ローラ２００の質量の慣性モーメントの変動を小さくできる。また、取り扱いの観点から、比率Ｍ／Ｍｒは１／２０以上であることが好ましい。

金属ディスク１０２の質量は５ｋｇ以下であることが好ましい。金属ディスク１０２の質量は５ｋｇ以下とすることで、保持力測定装置１００の小型化と携帯性を図ることができる。また、取り扱いの観点から、金属ディスク１０２の質量は０．０５ｋｇ以上であることが好ましい。

図３に示すように、金属ディスク１０２が複数に分割された金属ディスク１０２Ａ，１０２Ｂで構成されることが好ましい。分割された金属ディスク１０２Ａ，１０２Ｂで回転軸２００Ｂを挟み込むことにより、回転軸２００Ｂに金属ディスク１０２を固定することができる。したがって、回転軸２００Ｂを軸受２１０から取り外す必要性がない。分割とは、金属ディスク１０２が独立した２以上の部分に分かれることを意味する。

同様に保持部材１０６も複数に分割された保持部材１０６Ａ、１０６Ｂで構成されることが好ましい。

別の態様として、金属ディスク１０２にスリット（不図示）を形成することが好ましい。スリットとは、金属ディスク１０２の外周から貫通孔１０４に連続する切込みである。回転軸２００Ｂをスリットに通すことにより、回転軸２００Ｂを貫通孔１０４に案内することができる。したがって、回転軸２００Ｂを軸受２１０から取り外す必要性がない。なお、スリットにより金属ディスク１０２は分割されない。

磁性体プレート１１０は、金属ディスク１０２に対向配置される。ここで対向配置とは、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２の面同士が向かい合う位置に配置されることを意味する。磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２が完全に平行でなくても良い。

磁性体プレート１１０とは、プレート１１２と、プレート１１２の少なくとも一方の面に配置された複数の磁性体１１４とを備えた部材である。磁性体１１４は磁力を発生する部材であり、例えば、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で構成される。

プレート１１２の材質は、特に限定されないが、磁性体１１４を固定するための剛性があることが好ましい。また、保持力測定装置１００の携帯性、軽量化の観点からアルミニウムであることが好ましい。但し、アルミニウムに限定されない。

プレート１１２の形状は、磁性体１１４を配置できれば特に限定されず、平面視で円形、楕円形、又は多角形等にすることができる。

実施形態では、磁性体１１４はプレート１１２の一方の面の上に配置されているが、磁性体１１４はプレート１１２に一方面に埋め込まれていても良い。また、磁性体１１４はプレート１１２を一体として、磁性体プレート１１０としても良い。

磁性体プレート１１０には貫通孔１１６が形成されている。従動回転ローラ２００の回転軸２００Ｂが貫通孔１１６を貫通し、軸受２１０に到達している。貫通孔１１６の直径は回転軸２００Ｂの直径より大きく、回転軸２００Ｂは磁性体プレート１１０に接触していない。また、磁性体プレート１１０はローラ本体２００Ａに接触していない。

従動回転ローラ２００に独立の磁性体プレート１１０とは、磁性体プレート１１０が従動回転ローラ２００に機械的に接触していないことを意味する。

図４は磁性体プレート１１０の斜視図である。磁性体プレート１１０のプレート１１２の表面に、プレート１１２の外周に沿って複数の磁性体１１４が配置されている。複数の磁性体１１４は、所定の間隔で磁極（Ｎ極、Ｓ極）の向きが交互に異なるように、プレート１１２の上に配置される。プレート１１２の外周の一部に、後述する支持部材に固定するための取り付け部１１８が設けられている。

移動装置３００は、磁性体プレート１１０を回転自在に、かつ移動自在に支持する。移動装置３００は磁性体プレート１１０を回転自在に支持する固定プレート３１０を備え、固定プレート３１０は磁性体プレート１１０を支持する面にベアリング３１２を備えている。このベアリング３１２は磁性体プレート１１０の磁性体１１４の配置面と反対面を回転自在に支持する。磁性体プレート１１０を回転自在に支持するとは、磁性体プレート１１０が両方向に自由に回転が可能な状態で保持されていることを意味する。

固定プレート３１０には貫通孔３１４が形成されている。従動回転ローラ２００の回転軸２００Ｂは貫通孔３１４を軸受２１０に達する。固定プレート３１０はローラ本体２００Ａ及び回転軸２００Ｂと機械的に接触していないので、固定プレート３１０は従動回転ローラ２００に対して独立である。

固定プレート３１０は、ベアリング３１２を介して磁性体プレート１１０を回転自在に支持することができる限り、形状、及び材質は、特に限定されない。

固定プレート３１０は、その上方が支持部材３１６に固定されている。支持部材３１６は、移動ステージ３１８の上面に固定されている。移動ステージ３１８は、軸受２１０に固定されている。

移動ステージ３１８は、磁性体プレート１１０をある方向に沿って前後に移動することができる。本実施形態では、移動ステージ３１８を回転軸２００Ｂの方向に沿って動作させることで、磁性体プレート１１０を金属ディスク１０２に近づく方向、又は遠ざかる方向に移動することができる。すなわち、移動装置３００の移動ステージ３１８により、磁性体プレート１１０が移動自在となる。磁性体プレート１１０が移動自在とは、磁性体プレート１１０が任意の方向に自由に移動できることを意味する。この移動装置３００により、従動回転ローラ２００に固定された金属ディスク１０２と、従動回転ローラ２００に独立の磁性体プレート１１０との間の距離を変化させることができる。距離を変化とは、距離を大きく、又は小さくすることを意味する。

移動ステージ３１８には、移動距離を測定するためのスケール３２０が設けられている。スケール３２０には、所定間隔で目盛が表示されている。移動ステージ３１８で磁性体プレート１１０を移動させた際の移動距離を、スケール３２０の目盛から測定することできる。例えば、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０との距離を測定し、次に磁性体プレート１１０に金属ディスク１０２に移動させた場合、磁性体プレート１１０の移動距離から、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０との距離を求めることができる。

移動ステージ３１８として、例えば、Ｘ軸方向に移動する直動ステージ等を利用することができる。直動ステージは、ネジを右方向、又は左方向に回した際の回転運動を直線運動に変更する。但し、移動ステージ３１８は直動ステージに限定されない。

本実施形態では、移動ステージ３１８を軸受２１０に固定したが、移動ステージ３１８を固定する場所は限定されない。

図３に示すように、磁性体プレート１１０が、複数に分割された磁性体プレート１１０Ａ，１１０Ｂで構成されることが好ましい。分割された磁性体プレート１１０Ａ，１１０Ｂで回転軸２００Ｂを挟み込むことにより、回転軸２００Ｂに磁性体プレート１１０を貫通させることができる。したがって、回転軸２００Ｂを軸受２１０から取り外す必要性がない。分割とは、磁性体プレート１１０が独立した２以上の部分に分かれることを意味する。

別の態様として、磁性体プレート１１０にスリット（不図示）を形成することが好ましい。スリットとは、磁性体プレート１１０の外周から貫通孔１１６に連続する切込みである。回転軸２００Ｂをスリットに通すことにより、回転軸２００Ｂを貫通孔１０４に案内することができる。したがって、回転軸２００Ｂを軸受２１０から取り外す必要性がない。

同様に固定プレート３１０を分割された固定プレート３１０Ａ、３１０Ｂで構成することが好ましい。また、別態様として固定プレート３１０にスリットを設けることが好ましい。

磁性体プレート１１０にはトルク計３３０が設けられている。トルク計３３０として、例えば、フォースゲージ、バネばかり等を用いることができる。トルク計３３０により磁性体プレート１１０に発生するトルクを測定することができる。

従動回転ローラ２００の速度を測定するため、速度計４００が設けられている。ここで速度は、従動回転ローラ２００の回転速度（回転数）、又は従動回転ローラ２００の周速度を意味する。速度計４００として、例えばタコメータを使用することができる。また、光学式センサでローラに取り付けた反射板からの反射光を検出して回転数を出力する方式を適用することができる。さらに、レーザドップラ速度計なども使用することができる。従動回転ローラの速度を測定できれば、速度計４００の種類は特に限定されない。なお、速度計４００は、従動回転ローラ２００と非接触で速度を測定できる方式であることが好ましい。

次に、保持力測定装置１００により保持力の測定方法について説明する。図２に示すように、従動回転ローラ２００に固定された金属ディスク１０２と、金属ディスク１０２に対して対向配置され、回転自在かつ移動自在である従動回転ローラ２００に独立の磁性体プレート１１０を準備する。金属ディスク１０２は従動回転ローラ２００の回転軸２００Ｂに固定されている。また、磁性体プレート１１０は、金属ディスク１０２に対して対向配置され、移動装置３００により、回転自在、かつ移動自在に保持されている。

速度計４００が従動回転ローラ２００のローラ本体２００Ａの上方に配置されている。

ウエブＷを従動回転ローラ２００に巻き掛けて、ウエブＷを、例えば速度Ｖｆで連続搬送する。従動回転ローラ２００は、ウエブＷからの摩擦力により速度Ｖｒ（周速度）で回転する。ウエブＷと従動回転ローラ２００との間にスリップがない状態では、ウエブの速度Ｖｆと従動回転ローラの速度Ｖｒは等しくなる。

なお、金属ディスク１０２は回転軸２００Ｂに固定されているので、従動回転ローラ２００と同じ速度で回転している。

次に、移動装置３００により回転可能に支持された磁性体プレート１１０を、金属ディスク１０２に近づく方向に移動させる。従動回転ローラ２００の回転に伴い金属ディスク１０２が回転している。磁性体プレート１１０を近づけた際に、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との速度差により金属ディスク１０２に渦電流が発生する。この際の磁力により、磁性体プレート１１０が、金属ディスク１０２の回転方向と同じ方向に回転を始める。磁性体プレート１１０にトルク計３３０を設けているので、磁力による磁性体プレート１１０のトルクをトルク計３３０により測定することができる。

一方、トルク計３３０により磁性体プレート１１０の回転運動は停止する。その結果、磁力により磁性体プレート１１０に働いていた力が、回転中の金属ディスク１０２の回転と反対方向の力、すなわち制動力として働く。渦電流による制動力が金属ディスク１０２に付与されることになる。

金属ディスク１０２と従動回転ローラ２００とは固定されているので、金属ディスク１０２への制動力は、従動回転ローラ２００の回転方向と反対方向の制動力としても働く。

すなわち、渦電流による制動力が従動回転ローラ２００に付与される。その結果、ウエブＷの速度Ｖｆに対して従動回転ローラ２００の速度Ｖｒが低下し始め、ウエブＷの速度Ｖｆと従動回転ローラ２００の速度Ｖｒとの間に速度差が生じる。本実施の形態では、従動回転ローラ２００の速度Ｖｒが低下し始める際の、磁性体プレート１１０のトルク（Ｎ・ｍ）をトルク計３３０で測定し、従動回転ローラ２００の保持力として求めている。

従動回転ローラ２００の速度Ｖｒが低下し始める際とは、（（Ｖｆ−Ｖｒ）／Ｖｆ）×１００の値が０．０５％となる場合を意味する。すなわち、（（Ｖｆ−Ｖｒ）／Ｖｆ）×１００の値が０．０５％以下の場合、スリップが発生していないと判断し、その際のトルクを従動回転ローラ２００のウエブＷに対する保持力とする。一方で、（（Ｖｆ−Ｖｒ）／Ｖｆ）×１００の値が０．０５％を超えた場合、スリップが発生していると判断する。

本実施の形態の保持力の測定方法を簡単に説明すると、従動回転ローラ２００の速度Ｖｒを速度計４００でモニターしながら、磁性体プレート１１０を移動装置３００により金属ディスク１０２に近付け、磁力によって金属ディスク１０２に働く制動力により従動回転ローラ２００の速度Ｖｒが低下し始める際の、磁性体プレート１１０のトルクを、トルク計３３０により測定する。

第１実施形態では、ウエブＷに対する従動回転ローラ２００の保持力を直接測定することができる。

なお、第１実施形態では、金属ディスク１０２を従動回転ローラの２００に固定し、磁性体プレート１１０を従動回転ローラの２００に独立で、かつ回転自在で移動自在としたが、磁性体プレート１１０を従動回転ローラの２００に固定し、金属ディスク１０２を従動回転ローラの２００に独立で、かつ回転自在で移動自在とすることもできる。

磁性体プレート１１０が従動回転ローラ２００に固定される場合、従動回転ローラ２００の質量Ｍｒに対する磁性体プレート１１０の質量Ｍの比率Ｍ／Ｍｒは、１／４以下であることが好ましい。また、磁性体プレート１１０の質量Ｍは５ｋｇ以下であることが好ましい。

＜第２実施形態＞
図５は、従動回転ローラに設置された第１実施形態に係る保持力測定装置の構成図であり、図６はその斜視図である。図２、及び図３に示した保持力測定装置１００の構成と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する場合がある。

従動回転ローラ２００は、ローラ本体２００Ａと、ローラ本体２００Ａの両端部に設けられた回転軸２００Ｂとを備え、駆動源を備えていない。ローラ本体２００Ａと回転軸２００Ｂとは同期して回転する。

保持力測定装置１００は、回転軸２００Ｂに固定された金属ディスク１０２と、金属ディスク１０２に対して対向配置される磁性体プレート１１０と、を備える。

金属ディスク１０２には貫通孔１０４が形成されており、この貫通孔１０４に回転軸２００Ｂが嵌め込まれている。金属ディスク１０２は、回転軸２００Ｂに固定されているので、回転軸２００Ｂと同期して回転する。したがって、ローラ本体２００Ａ、回転軸２００Ｂ、及び金属ディスク１０２は同じ速度で回転する。

金属ディスク１０２をローラ本体２００Ａに固定することにより従動回転ローラ２００に固定することができる。金属ディスク１０２と従動回転ローラ２００とが同じ速度で回転する。本実施形態では、金属ディスク１０２を回転軸２００Ｂに固定するため、保持部材１０６を備えている。

磁性体プレート１１０は、金属ディスク１０２に対向配置される。ここで対向配置とは、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２の面同士が向かい合う位置に配置されることを意味する。磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２が完全に平行でなくても良い。

磁性体プレート１１０とは、プレート１１２と、プレート１１２の少なくとも一方の面に配置された複数の磁性体１１４とを備えた部材である。磁性体１１４は磁力を発生する部材であり、例えば、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で構成される。

磁性体プレート１１０には貫通孔１１６が形成されている。従動回転ローラ２００の回転軸２００Ｂが貫通孔１１６を貫通し、軸受２１０に到達している。貫通孔１１６の直径は回転軸２００Ｂの直径より大きく、回転軸２００Ｂは磁性体プレート１１０に接触していない。また、磁性体プレート１１０はローラ本体２００Ａに接触していない。

従動回転ローラ２００に独立の磁性体プレート１１０とは、磁性体プレート１１０が従動回転ローラ２００に機械的に接触していないことを意味する。

移動装置３００は、磁性体プレート１１０を回転不能、かつ移動自在に支持する。移動装置３００は、磁性体プレート１１０を回転不能に支持する支持部材３１６を備えている。磁性体プレート１１０の取り付け部１１８が支持部材３１６に固定されている。したがって、磁性体プレート１１０は回転不能の状態である。ここで磁性体プレート１１０が回転不能とは、磁性体プレート１１０が回転軸２００Ｂの回りを自由に回転できないことを意味する。

支持部材３１６は、移動ステージ３１８の上面に固定されている。移動ステージ３１８は、軸受２１０に固定されている。

移動ステージ３１８は、磁性体プレート１１０をある方向に沿って前後に移動することができる。本実施形態では、移動ステージ３１８を回転軸２００Ｂの方向に沿って動作させることで、磁性体プレート１１０を金属ディスク１０２に近づく方向、又は遠ざかる方向に移動することができる。すなわち、移動装置３００の移動ステージ３１８により、磁性体プレート１１０が移動自在となる。磁性体プレート１１０が移動自在とは、磁性体プレート１１０が任意の方向に自由に移動できることを意味する。

この移動装置３００により、従動回転ローラ２００に固定された金属ディスク１０２と、従動回転ローラ２００に独立の磁性体プレート１１０との間の距離を変化させることができる。距離を変化とは、距離を大きく、又は小さくすることを意味する。

従動回転ローラ２００の質量Ｍｒに対する金属ディスク１０２の質量Ｍの比率Ｍ／Ｍｒは、１／４以下であることが好ましい。回転軸２００Ｂに固定された金属ディスク１０２が従動回転ローラ２００に与える影響を小さくすることができる。例えば、影響とは従動回転ローラ２００の質量の慣性モーメントの変動を小さくできる。また、取り扱いの観点から、比率Ｍ／Ｍｒは１／２０以上であることが好ましい。

移動ステージ３１８には、移動距離を測定するためのスケール３２０が設けられている。スケール３２０には、所定間隔で目盛が表示されている。移動ステージ３１８で磁性体プレート１１０を移動させた際の移動距離を、スケール３２０の目盛から測定することできる。例えば、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０との距離を測定し、次に磁性体プレート１１０に金属ディスク１０２に移動させた場合、磁性体プレート１１０の移動距離から、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０との距離を求めることができる。

従動回転ローラ２００の速度を測定するため、速度計４００が設けられている。

次に、保持力測定装置１００により保持力の測定方法について説明する。第２実施形態の保持力測定装置１００では、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０の距離とトルクとの関係を予め求める。従動回転ローラ２００の速度が低下し始める際の、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０との間の距離から、予め求めた関係から、トルクを求める。

最初に、金属ディスク１０２と磁性体プレート１１０の距離とトルクとの関係を予め求める方法について説明する。

図２で説明した保持力測定装置１００を利用する。ウエブＷを従動回転ローラ２００に巻き掛けて、ウエブＷを例えば５０ｍ／分の速度で連続搬送する。移動装置３００により磁性体プレート１１０を金属ディスク１０２に近づける。金属ディスク１０２に渦電流が発生する。この磁力により磁性体プレート１１０が金属ディスク１０２と同じ方向に回転し始める。回転し始める際の磁性体プレート１１０のトルク（Ｎ・ｍ）をトルク計３３０で測定する。

磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離（ｍｍ）と、トルク計３３０で測定されたトルクとの関係をグラフにプロットする。

移動装置３００により磁性体プレート１１０を金属ディスク１０２にさらに近づけ、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離と、磁性体プレート１１０のトルクとの関係をグラフにプロットする。

磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離を、移動装置３００の移動ステージ３１８に設けられたスケール３２０を利用することにより、測定することができる。

上述の方法で、ウエブＷを５０ｍ／分の速度で搬送する際の、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離と、磁性体プレート１１０のトルクとの関係を求める。

同様に、ウエブＷを３０ｍ／分の速度で搬送し、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離と、磁性体プレート１１０のトルクをグラフにプロットし、距離とトルクとの関係を求める。

図７に示すような、５０ｍ／分のウエブＷの速度と３０ｍ／分のウエブＷの速度における、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離と、トルクとの関係のグラフを作成することができる。ウエブＷの速度は５０ｍ／分、３０ｍ／分に限定されることなく、適宜必要なウエブＷの速度における、距離とトルクとの関係を求めることができる。

次に、図５に示す保持力測定装置１００を利用して従動回転ローラ２００の保持力を求める方法について説明する。

磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離と、トルクとの関係を求めた際の速度、例えば５０ｍ／分で搬送する。従動回転ローラ２００はウエブＷの速度と同速度の５０ｍ／分の周速度で回転する。

移動装置３００により回転不能に支持された磁性体プレート１１０を、金属ディスク１０２に近づく方向に移動させる。金属ディスク１０２が回転しているので、磁性体プレート１１０を近づけた際に、金属ディスク１０２に渦電流が発生する。磁性体プレート１１０が回転不能に支持されているので、渦電流による磁力により、回転中の金属ディスク１０２の回転と反対方向の力、すなわち制動力が働く。つまり、渦電流による制動力が金属ディスク１０２に付与されることになる。

金属ディスク１０２と従動回転ローラ２００とは固定されているので、金属ディスク１０２への制動力は、従動回転ローラ２００の回転方向と反対方向の制動力としても働く。

すなわち、渦電流による制動力が従動回転ローラ２００に付与される。

その結果、ウエブＷの速度５０ｍ／分に対して従動回転ローラ２００の速度が低下し始め、ウエブＷの速度と従動回転ローラ２００の速度との間に速度差が生じる。

本実施の形態では、従動回転ローラ２００の速度が低下し始める際の、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離ｄを測定する。その距離ｄから、図７に示す予め求めた磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離とトルクとの関係に基づいて、そのトルクを保持力として求める。磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離ｄは移動ステージ３１８の設けられたスケール３２０により求めることができる。

従動回転ローラ２００の速度Ｖｒが低下し始める際とは、第１実施形態と同様に（（Ｖｆ−Ｖｒ）／Ｖｆ）×１００の値が０．０５％となる場合を意味する。ここでＶｆはウエブＷの搬送速度、Ｖｒは従動回転ローラ２００の速度を意味する。すなわち、（（Ｖｆ−Ｖｒ）／Ｖｆ）×１００の値が０．０５％以下の場合、スリップが発生していないと判断し、その際のトルクを従動回転ローラ２００のウエブＷに対する保持力とする。

本実施の形態の保持力の測定方法を簡単に説明すると、従動回転ローラ２００の速度Ｖｒを速度計４００でモニターしながら、磁性体プレート１１０を移動装置３００により金属ディスク１０２に近付け、磁力によって金属ディスク１０２に働く制動力により従動回転ローラ２００の速度Ｖｒが低下し始める際の、磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離ｄを求め、その距離ｄから予め求めた磁性体プレート１１０と金属ディスク１０２との距離とトルクとの関係に基づいて従動回転ローラ２００の保持力を求める。

なお、第２実施形態では、金属ディスク１０２を従動回転ローラの２００に固定し、磁性体プレート１１０を従動回転ローラの２００に独立で、かつ回転不能で移動自在としたが、磁性体プレート１１０を従動回転ローラの２００に固定し、金属ディスク１０２を従動回転ローラの２００に独立で、かつ回転不能で移動自在とすることもできる。

磁性体プレート１１０が従動回転ローラ２００に固定される場合、従動回転ローラ２００の質量Ｍｒに対する磁性体プレート１１０の質量Ｍの比率Ｍ／Ｍｒは、１／４以下であることが好ましい。また、磁性体プレート１１０の質量Ｍは５ｋｇ以下であることが好ましい。

第１実施形態、及び第２実施形態の保持力測定装置１００を利用することで、従動回転ローラ２００の保持力を容易に精度良く測定することができる。

また、第１実施形態、及び第２実施形態の保持力測定装置１００によれば、搬送張力が５００Ｎ／ｍ以下の場合であっても、従動回転ローラ２００の保持力を容易に精度良く測定することができる。一般的に、搬送張力は、５０Ｎ／ｍ以上であることが好ましい。搬送張力は、製造プロセス内に設けられ張力測定装置等により求めることができる。

第１実施形態、及び第２実施形態の保持力測定装置１００のように、金属ディスク１０２、及び磁性体プレート１１０を分割可能とすること、又は金属ディスク１０２、及び磁性体プレート１１０にスリットを設けることにより、既設の従動回転ローラ２００を分解せずに、従動回転ローラ２００に保持力測定装置１００を設置することができる。搬送速度等のウエブＷに対するプロセス条件を変更せずに保持力を直接測定できるため、測定の利便性に優れている。

第１実施形態、及び第２実施形態の保持力測定装置１００は、比較的小型であるため、持ち運びが可能である。また、保持力測定装置１００の構造がシンプルであることから、大きさを小さくでき、また安価に作製することができる。

１０…製造ライン、１２…バックアップローラ、１８…ダイコータ、２２…マニホールド、２４…スリット、３０…送り出し機、３２…ダンサーローラユニット、３２Ａ…上部ローラ、３２Ｂ…上部ローラ、３２Ｃ…下部ローラ、３４…乾燥装置、３６…加熱装置、４０…紫外線照射装置、４２…フィルムロール、４４…樹脂フィルム、４６…巻き取り機、４８…フィルムロール、５０…搬送ローラ、１００…保持力測定装置、１０２…金属ディスク、１０４…貫通孔、１０６…保持部材、１０８…貫通孔、１１０…磁性体プレート、１１２…プレート、１１４…磁性体、１１６…貫通孔、１１８…取り付け部、２００…従動回転ローラ、２００Ａ…ローラ本体、２００Ｂ…回転軸、２１０…軸受、２２０…ベアリング、３００…移動装置、３１０…固定プレート、３１２…ベアリング、３１４…貫通孔、３１６…支持部材、３１８…移動ステージ、３２０…スケール、３３０…トルク計、４００…速度計

Claims (9)

1. ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定装置であって、
   前記従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、
   前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置される前記従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクと、
   前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクを回転自在、かつ移動自在に支持し、前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートと前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離を変化させる移動装置と、
   前記従動回転ローラの速度を測定する速度計と、
   前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクに取り付けられたトルク計と、
   を備え、
   前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、前記従動回転ローラの速度が低下し始める際のトルクを前記トルク計により測定することで、前記従動回転ローラの保持力を求める保持力測定装置。
2. ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定装置であって、
   前記従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、
   前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置される前記従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクと、
   前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクを回転不能、かつ移動自在に支持し、前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートと前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離を変化させる移動装置と、
   前記従動回転ローラの速度を測定する速度計と、
   前記金属ディスクと前記磁性体プレートとの間の距離を測るスケールと、
   を備え、
   前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、前記従動回転ローラの速度が低下し始める際の、前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートと前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離から、予め作成された磁性体プレートと金属ディスクとの距離とトルクとの関係に基づいて、前記従動回転ローラの保持力を求める保持力測定装置。
3. 前記金属ディスクは、複数に分割される金属製のディスク、又はスリットが形成された金属製のディスクで構成される請求項１又は２に記載の保持力測定装置。
4. 前記磁性体プレートは、磁性体を有し複数に分割されるプレート、又は磁性体を有しスリットが形成されたプレートで構成される請求項１から３のいずれか一項に記載の保持力測定装置。
5. 前記従動回転ローラの質量に対する、前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートの質量の比率は、１／４以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の保持力測定装置。
6. 前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートの質量が５ｋｇ以下である請求項１から５のいずれか一項に記載の保持力測定装置。
7. 前記ウエブの搬送張力は、５００Ｎ／ｍ以下である請求項１から６のいずれか一項に記載の保持力測定装置。
8. ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定方法であって、
   前記従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置され、回転自在かつ移動自在である前記従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクとを準備し、
   前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、前記従動回転ローラの速度が低下し始める際のトルクを測定することで、前記従動回転ローラの保持力を求める保持力測定方法。
9. ウエブを搬送する従動回転ローラの保持力を測定する保持力測定方法であって、
   前記従動回転ローラに固定された金属ディスク又は磁性体プレートと、前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに対して対向配置され、回転不能かつ移動自在である前記従動回転ローラに独立の磁性体プレート又は金属ディスクとを準備し、
   前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクを移動することで、回転中の前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートに渦電流による制動力を付与し、前記従動回転ローラの速度が低下し始める際の、前記固定された金属ディスク又は磁性体プレートと前記独立の磁性体プレート又は金属ディスクとの間の距離から、予め求めた磁性体プレートと金属ディスクとの距離とトルクとの関係に基づいて、前記従動回転ローラの保持力を求める保持力測定方法。
   

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