JP3668045B2 - 帯状部材の張力制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長手方向に搬送される帯状部材の張力を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、巻出し機に巻き付けられている帯状部材を、その長手方向に繰り出すとともに、搬送ローラを介して次工程に供給するような場合には、巻出し機側の環境変化、あるいは次工程側の環境変化などの原因により、搬送ローラに供給される帯状部材の張力が変動する可能性がある。このような帯状部材の搬送および処理をおこなうような状態としては、缶体の製造工程が例示される。この缶体の製造工程においては、金属製缶体の外面に、予め模様や文字などの印刷が施されている熱可塑性樹脂フィルム（帯状部材）を貼着する作業がおこなわれる場合がある。このような工程では、フィルムに印刷されている絵柄のピッチが、基準ピッチとは異なる場合は、フィルムを搬送する搬送ローラの回転速度が制御されるために、フィルムの張力が変化してしまう可能性がある。
【０００３】
そこで、巻出し機から繰り出された帯状部材が搬送ローラに供給される場合の張力を一定の状態に制御するための発明の一例が、実開平１−１５３２３３号公報、実公平３−４４１３８号公報に記載されている。実開平１−１５３２３３号公報に記載された装置は、帯状印刷物（帯状部材）が掛け回される一対の固定ローラと、この一対の固定ローラの間に配置されたダンサローラとを有している。このダンサローラは、支軸を支点として揺動できるように構成されているとともに、一方の固定ローラにより搬送される帯状印刷物がダンサローラに掛け回された後に、他方の固定ローラに掛け回されている。そして、帯状印刷物の張力に応じて変化するダンサローラの揺動角度に基づいて、帯状印刷物の張力が判断されている。
【０００４】
また、実公平３−４４１３８号公報に記載された送り装置は、テープ（帯状部材）が巻かれたボビンと、モータにより駆動される駆動ローラと、駆動ローラに接触する従動ローラと、支持部材により回動自在に支持されたテンションレバーと、テンションレバーの回転角度を検出する角度検出器と、テンションレバーに取り付けられたテンションローラと、加工布を押える押え足とを有する。そして、ボビンから繰り出されたテープが従動ローラを経由して駆動ローラに巻き掛けられている。さらに、テープがテンションローラを経由して押え足に送られている。
【０００５】
そして、テープの搬送中にはテープの張力によりテンションローラに力が作用し、この力によってテンションレバーが支軸を中心として揺動する。すると、テンションレバーの回転角度が角度検出器により検出されるとともに、この検出結果に基づいてテープの張力が判断される。そして、この判断結果に基づいて駆動モータを制御することにより、テープの張力が調整されるものとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各公報に記載された装置においては、アームまたはテンションレバーが支軸を中心として揺動することにともない、ダンサローラまたはテンションローラが円弧状の軌跡で移動する。すると、帯状部材が、ダンサローラまたはテンションローラの前側領域と後側領域との成す角度が変動してしまう。このため、帯状部材の張力を正確に検出するためには、アームまたはテンションレバーの揺動角度（揺動位置）と、帯状部材の張力との相関関係を事前に予測した上で、張力を判断しなければならない。したがって、この判断のために膨大なデータや設定値、もしくは複雑な計算式を含むプログラムならびに処理装置が必要になり、制御装置の複雑化およびコスト高を招く問題があった。
【０００７】
また、可動案内部材が円弧状の軌跡で移動するために、アームまたはテンションレバーの支軸からダンサローラまたはテンションローラまでの長さ（言い換えれば可動案内部材の動作半径）や、可動案内部材の初期設定位置の変化により、アームまたはテンションレバーの揺動角度と帯状部材の張力との相関関係が不安定になり、帯状部材の張力制御を安定しておこなうことが困難であった。上記のような不都合が生じると、帯状部材の皺や蛇行が生じる可能性がある。
【０００８】
この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、帯状部材の張力の制御精度を高めることができる帯状部材の張力制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、帯状部材を長手方向に搬送する複数の搬送機構と、この複数の搬送機構同士の間の搬送経路に配置されて前記帯状部材の搬送方向を変換するとともに、かつ、前記帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが相互に実質平行になるように前記帯状部材が掛け回される可動案内部材と、この可動案内部材を前記帯状部材の張力変化に応じて動作可能に保持するとともに、この可動案内部材の動作方向を、前記帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域、および前記帯状部材の搬送方向の変換部分の後側領域と実質平行な方向になるように制御する動作方向設定機構と、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に力を付与する一定の弾性係数を有する弾性機構と、前記可動案内部材の動作量に基づいて前記帯状部材の張力を判断する張力判断機構とを備え、前記張力判断機構からの信号に基づいて前記帯状部材の張力を制御する帯状部材の張力制御装置において、前記弾性機構は、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に対して作用する力とは反対向きの力を前記可動案内部材に付与する第１の圧縮コイルスプリングを有しており、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に対して作用する力と同じ向きの力を前記可動案内部材に付与する第２の圧縮コイルスプリングが設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の発明によれば、可動案内部材が、搬送される帯状部材と実質平行な方向に動作するため、帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが実質平行な状態に維持される。また、帯状部材の張力に応じて可動案内部材に対して作用する力とは反対向きの力が、第１の圧縮コイルスプリングから可動案内部材に対して付与されている。このため、複数の搬送機構同士の間の搬送経路における帯状部材の張力を、可動案内部材の動作量に基づいて一義的に判断することができる。また、帯状部材の張力に応じて可動案内部材に対して作用する力と同じ向きの力が、第２の圧縮コイルスプリングから可動案内部材に付与される。この第２の圧縮コイルスプリングは、ショックアブソーバとして機能する。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記動作方向設定機構が直線状のガイド部材を有し、前記弾性機構が、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に作用する力とは反対向きの力を前記可動案内部材に付与する金属製の圧縮コイルスプリングを有し、この金属製の圧縮コイルスプリングが前記ガイド部材に対して着脱自在となるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の作用が生じるほかに、金属製の圧縮コイルスプリングを取り替えてそのばね定数を変更することにより、帯状部材の張力に対応する可動案内部材の動作を顕著化させることができる。さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記動作方向設定機構は、水平に延ばされた軌道と、この軌道に水平移動可能に取り付けられたラックベースとを有しており、このラックベースに、前記可動案内部材が水平移動可能に取り付けられていることを特徴とするものである。請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じるほかに、ラックベースおよび可動案内部材が水平移動する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面を参照して具体的に説明する。図２はこの発明を適用し缶体用フィルム貼着システムＫ１の全体構成を示す略示的な正面図であり、缶体用フィルム貼着システムＫ１は、ロール状に巻かれた帯状フィルム１を繰り出す巻出し機構（巻出しステーション）２と、帯状フィルム１同士を接合するための接合機構（接合ステーション）３と、接合機構３を経由して搬送される帯状フィルム１の張力を制御する張力制御機構（張力制御ステーション）４と、張力制御機構４を経由して搬送される帯状フィルム１の幅方向の蛇行を調整する蛇行調整機構（蛇行調整ステーション）５と、蛇行調整機構５を経由して搬送される帯状フィルム１を所定の長さ毎に切断する切断機構（切断ステーション）６と、切断されたフィルムを円筒形状の金属製缶体に貼着するための貼着機構（貼着ステーション）７とを有している。
【００１４】
前記帯状フィルム１は、金属製の缶体に貼着されるフイルムであり、この帯状フィルム１としては、熱可塑性樹脂フイルムが用いられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などのポリエステル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートとイソフタル酸との共重合体などよりなる共重合ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン共重合体などのうちから選ばれた透明な高分子樹脂単体、あるいは上記樹脂の複合体からなる熱可塑性樹脂フイルムが用いられる。
【００１５】
なお、樹脂フイルムの厚さは適宜決定することができ、一例として１０〜３０μｍ程度の厚さの樹脂フイルムを使用することができる。またこの樹脂フイルムの一方の面には、印刷層と接着層とが順に形成されている。すなわち樹脂フイルムの一方の面に装飾用の印刷が施され、その印刷層の表面に接着層が設けられている。そしてその印刷には熱硬化性のウレタン系樹脂からなるインキが使用され、グラビア印刷、フレキソ印刷などによる印刷が実施されている。なお、樹脂フイルムの他方の面に潤滑剤含有の保護塗膜層を設けてもよい。また、樹脂フイルムの一方の面に接着層、他方の面に印刷層と保護塗膜層とを設けたフイルムでもよい。
【００１６】
図３は、巻出し機構２の一部を破断した側面図であり、巻出し機構２はフレーム８に取り付けられた電動モータ９を有する。またフレーム２には軸受１０が取り付けられており、この軸受１０によりシャフト１１が水平に保持されている。このシャフト１１におけるフレーム８の内部側にはギヤ１２が取り付けられている。一方、電動モータ９の出力軸１３にはギヤ１４が設けられており、ギヤ１４とギヤ１２とが噛合されている。したがって、電動モータ９の動力によりシャフト１１を回転させることができる。
【００１７】
前記シャフト１１におけるフレーム８の外部側の端部には保持腕１５が固定されている。この保持腕１５は板形状に構成され、保持腕１５の長手方向の中央部分がシャフト１１に連結されている。そして、保持腕１５はシャフト１１に対して直交して取り付けられている。この保持腕１５の両端には軸受１６が別個に取り付けられており、各軸受１６により保持軸１７が別個に支持されている。各保持軸１７は水平方向の軸線（図示せず）を中心として回転（自転）することができるとともに、保持腕１５が回転した場合は、各保持軸１７がシャフト１１を中心として公転することになる。各保持軸１７にはロール形状に巻かれた帯状フィルム１が別個に装着される。
【００１８】
そして、保持腕１５が停止している状態において、低い位置（使用位置）で保持される帯状フィルム１が接合機構３側に向けて繰り出される（使用状態になる）一方、高い位置（待機位置）で保持される帯状フィルム１が待機（未使用）状態になる。また、フレーム８には残量検出センサー２０が設けられており、この残量検出センサー２０により、使用状態にある帯状フィルム１の残量が検出される。残量検出センサー２０の信号は、電動モータ９を制御する制御装置（図示せず）に入力されている。そして、使用中の帯状フィルム１の残量が少なくなった場合は、電動モータ９を駆動させて保持腕１５を回転させることにより、待機位置にある帯状フィルム１を使用位置に移動させる制御がおこなわれる。
【００１９】
また、前記保持腕１５の両端にはパウダブレーキ（神鋼電機（株）製）１８がそれぞれ設けられている。各パウダブレーキ１８は、自転する各保持軸１７に制動力を作用させるためのものである。このパウダブレーキ１８は、保持軸１７の周囲を取り囲む固定メンバー（図示せず）と、保持軸１７と固定側メンバーとの隙間に介在された磁性粉体と、固定側メンバーに設けられた励磁コイル（図示せず）とを備えている。そして、励磁コイルに通電すると磁界が形成されて各磁性粉体同士に連結力が生じ、その連結力が摩擦抵抗となって保持軸１７に制動力が付与されるように構成されている。なお、図２に示すように、保持腕１５には保持腕１５の平面方向に対して、相互に逆方向に突出する押え棒１８Ａが取り付けられている。そして、各押え棒１８Ａの自由端には押えローラ１９がそれぞれ回転可能に取り付けられている。この押えローラ１９には巻出し機構２から繰り出された帯状フィルム１が掛け回されている。
【００２０】
前記接合機構３は図２に示すように、ベースプレート２１に設けられた支持軸２２を中心として回転可能なスプライスアーム２３と、ベースプレート２１側に設けられたシリンダ機構２４とを有している。前記支持軸２２は水平に配置されており、シリンダ機構２４によりスプライスアーム２３が支持軸２２を中心として所定角度範囲内で動作する。そして、スプライスアーム２３の自由端は、待機位置にある帯状フィルム１の下方に位置している。
【００２１】
このスプライスアーム２３における支持軸２２側にはローラ２５が設けられているとともに、スプライスアーム２３の自由端側にはローラ２６が設けられている。このローラ２６には、繰り出し中の帯状フィルムと待機中の帯状フィルムとが接着された後に、繰り出し中の帯状フィルムを幅方向に切断するためのカッター（図示せず）が設けられている。またローラ２６を、スプライスアーム２３の長手方向に移動するためのシリンダ機構２９が設けられている。ローラ２５とローラ２６との間には別のローラ２７が設けられており、このローラ２７を、スプライスアーム２３の長手方向に移動するためのシリンダ機構２８が設けられている。そして、ローラ１９に掛け回された帯状フィルム１が、ローラ２６，２７を経由してローラ２５に掛け回されている。
【００２２】
図１は前記張力制御機構４の一部を破断した正面図、図４は張力制御機構４の平面図、図５は張力制御機構４の側面図である。張力制御機構４は板形状のブロック４０を有し、このブロック４０とベースプレート２１とが平行に配置されている。ブロック４０とベースプレート２１との間には円筒形状のスペーサ４１が介在されており、スペーサ４１に挿入されたねじ部材４２により、ブロック４０とベースプレート２１とが固定されている。
【００２３】
ブロック４０における蛇行調整機構５側の端部には、一対のシャフト４３が水平に、かつ相互に平行に設けられている。各シャフト４３はその一端が、ねじ部材４４によりブロック４０側に固定されている。つまり、各シャフト４３は片持ち固定されている。そして各シャフト４３がブロック４０の厚さ方向に、かつ、正面側に向けて突出している。また各シャフト４３には、案内ローラ４４，４５が回転可能に取り付けられている。
【００２４】
またブロック４０の前面におけるシャフト４３の側方、および前記巻出し機構２側の端部には、２つのシャフトホルダー４６，４７が、ねじ部材４８により固定されている。そして、２つのシャフトホルダー４６，４７により、シャフト４９の両端が保持されている。シャフト４９は水平に、かつ、ブロック４０と平行に保持され、止めねじ５０により、シャフト４９とシャフトホルダー４６，４７とが固定されている。
【００２５】
シャフト４９にはラックベース５１が取り付けられている。ラックベース５１には水平方向に貫通する軸孔５２が形成されており、軸孔５２にシャフト４９が挿入されている。軸孔５２に臨むラックベース５１の内周面にはフランジ５３が形成されている。前記ブロック４０におけるシャフトホルダー４６とシャフトホルダー４７との間には、水平に延びたリニアウェイ（直動案内方式の軌道）５８が設けられている。そして、ラックベース５１がスライダー５９を介してリニアウェイ５８に対して移動可能に取り付けられている。
【００２６】
シャフト４９の外周における案内ロール４４，４５側のシャフトホルダー４６とフランジ５３との間には、環状の座金５４が装着されている。この座金５４とシャフトホルダー４６との間には、金属ばね、具体的には圧縮コイルスプリング５５が設けられている。また、座金５４とフランジ５３との間には、金属ばね、具体的には圧縮コイルスプリング５６が設けられている。さらに、巻出し機構２側のシャフトホルダー４７とフランジ５３との間には、金属ばね、具体的には圧縮コイルスプリング５７が設けられている。そして、各圧縮コイルスプリング５５，５６，５７がいずれもシャフト４９の外周に装着されている。言い換えれば、各圧縮コイルスプリング５５，５６，５７が、その長さ方向に直列に配置されている。
【００２７】
ここで、圧縮コイルスプリング５５および圧縮コイルスプリング５６は、その長さがそれぞれ１５０mmに設定され、巻径が２０mmに設定されている。また圧縮コイルスプリング５５および圧縮コイルスプリング５６のばね定数は、いずれも０．０６kg／mmに設定されている。また、圧縮コイルスプリング５７のばね定数は、圧縮コイルスプリング５５または圧縮コイルスプリング５６のばね定数の１／２の０．０３kg／mmに設定されている。したがって、ラックベース５１は、圧縮コイルスプリング５５，５６の弾性力によりシャフトホルダー４７側に付勢（押圧）されている。言い換えれば、圧縮コイルスプリング５５，５６により、一定の弾性係数（ばね定数）に基づく付勢力がラックベース５１に対して付与されている。これに対して、圧縮コイルスプリング５７は、ラックベース５１をシャフトホルダー４６側に付勢する弾性力を有し、この圧縮コイルスプリング５７は、ラックベース５１とシャフトホルダー４７とが当接することを防止するショックアブソーバとして機能している。
【００２８】
ラックベース５１の上端には、棒状のラック部材６０がねじ部材６１により水平に固定されている。このラック部材６０の上縁には長手方向に沿って、樹脂製のラック６２が取り付けられている。また、ラックベース５１の正面側にはシャフト６３が固定され、このシャフト６３が水平に、かつ、シャフト４３と平行に突出している。つまり、このシャフト６３は片持ち固定されている。このシャフト６３にはダンサローラ６４が回転可能に取り付けられている。そしてダンサローラ６４の設定高さは、案内ローラ４４と案内ローラ４５との間に設定されている。またダンサローラ６４の外径は、案内ローラ４４と案内ローラ４５との間の距離とほぼ同一に設定されている。
【００２９】
上記構成により、図２に示すように、ローラ２５を経由して案内ローラ４４に掛け回された帯状フィルム１が、ダンサローラ６４に掛け回されてほぼＵ字形状に方向変換され（折り返され）るとともに、案内ローラ４５に掛け回されている。このようにして、案内ローラ４４と案内ローラ４５との間に、帯状フィルム１の搬送経路（パスライン）Ｐ１が形成されている。そして、帯状フィルム１の搬送経路Ｐ１においては、帯状フィルム１に所定の張力が付与されていると、ダンサローラ６４を隔てて、帯状フィルム１の方向変換部分１Ａの前側（入口側）領域１Ｂと、帯状フィルム１の方向変換部分１Ａの後側（出口側）領域１Ｃとが相互に平行な状態になる。言い換えれば、帯状フィルム１の前側領域１Ｂおよび後側領域１Ｃが、いずれも水平状態になる。したがって、前記リニアウェイ５８およびシャフト４９と、帯状フィルム１の前側領域１Ｂおよび後側領域１Ｃとが平行な状態になる。
【００３０】
また、ブロック４０の上部における前面側には、バリカムプレート６５がねじ部材６６により固定されている。さらに図４に示すように、バリカムプレート６５とブロック４０との間にはスペーサ７０が介在されている。そしてバリカムプレート６５にはバリカム６７が取り付けられている。このバリカム６７は、ダンサローラ６４の水平方向の位置を間接的に検出するためのものである。このバリカム６７は、ロータ６８と、ロータ６８の周囲に設けられ、かつコイルが巻き付けられているステータ（図示せず）と、ロータ６８の回転角度を検出する多回転タイプの角度検出部（図示せず）と、ロータ６８に取り付けられたピニオンギヤ６９とを有する。このピニオンギヤ６９のモジュールは１．５に設定されている。
【００３１】
そして、ピニオンギヤ６９がラック６２に噛合されている。このため、ラックベース５１がリニアウェイ５８に沿って水平移動すると、ピニオンギヤ６９およびロータ６８が回転する。このような歯車伝動機構を用いることにより、ラックベース５１の直線運動が、ローラ６８の回転運動に確実に変換される。そして、コイルへの通電により生じる可変磁気抵抗の差動変化に基づいて、ロータ６８の回転角度を検出するものである。
【００３２】
図６は張力制御機構４およびパウダブレーキ１８の制御回路を示すブロック図である。前記バリカム６７の角度検出部から出力された検出信号がバリカムコントローラ７１に入力される。そして、バリカム６７の検出信号に基づいて、ラックベース５１の水平方向の位置、言い換えればダンサローラ６４と案内ローラ４４，４５との相対位置が演算される。この演算結果に基づいて、ダンサローラ６４を経由して案内ローラ４５に供給される帯状フィルム１の実際の張力が判断される。具体的には、帯状フィルム１に付与される張力と、圧縮ばね５５，５６，５７との対応関係を総合的に判断することにより、ダンサローラ６４の水平方向の位置に基づいて、帯状フィルム１の張力を比例的に推定することができる。したがって、バリカムコントローラ７１には、ダンサローラ６４の水平方向の位置と、帯状フィルム１の張力との関係を実験的に求めたデータが予め記憶されている。
【００３３】
一方、バリカムコントローラ７１には、ダンサローラ６４を経由して案内ローラ４５に供給される帯状フィルム１の張力の目標値が予め設定されている。このバリカムコントローラ７１は、目標張力と検出張力とを比較し、その比較結果に応じた出力信号をオン・オフする演算回路である。また、電子制御装置７２は、バリカムコントローラ７１から入力される信号に基づいて、予め設定された内容によりパウダブレーキ１８のシーケンス制御をおこなうためのものである。この電子制御装置７２は、入出力インターフェースおよび演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）ならびに記憶装置（ＲＯＭおよびＲＡＭ）を主体とするマイクロコンピュータである。
【００３４】
そして、電子制御装置７２においては、比例動作および積分動作ならびに微分動作を含む公知のＰＩＤ制御がおこなわれる。さらに、電子制御装置７２から出力されるＰＩＤ制御の信号がＤ／Ａ変換器７３により処理されるとともに、パワーサプライ（直流定電圧電源）７４からパウダーブレーキ１８に印加する電圧が制御される。その結果、使用中の帯状フィルム１を保持している保持軸１７に対する制動力が制御され、帯状フィルム１の供給状態が制御される。具体的には、保持軸１７の回転速度、つまり、帯状フィルム１の送り速度（言い換えれば送り量）が制御される。なお、上記パワーサプライ７４としては、零ボルトの電圧でパウダーブレーキ１８の制動が解除され、２４ボルトの電圧によりパウダーブレーキ１８の制動力が最大になって保持軸１７の回転が完全に停止されるような、電圧可変タイプのものが用いられている。
【００３５】
一方、前記蛇行調整機構５はベースプレート２１に設けられており、この蛇行調整機構５は、この公知の調整機構と同様に構成されている。この蛇行調整機構５は、ほぼ同じ高さに配置されたローラ７５，７６と、このローラ７５，７６よりも低い位置に、かつ相互に同じ高さに配置されたローラ７７，７８とを有している。ローラ７５は案内ローラ４５の近傍に配置され、ローラ７５の下方にローラ７７が配置されている。また、ローラ７６は切断機構６側に配置され、ローラ７６の下方にローラ７８が配置されている。そして、案内ローラ４５に掛け回された帯状フィルム１が、ローラ７５を経てローラ７７に掛け回され、ついで、ローラ７８を経由してローラ７６に掛け回されている。
【００３６】
前記切断機構６はベースプレート２１に取り付けられた複数のローラ７９，８０，８１を有している。また、切断機構６は、ローラ７９，８０，８１を経由した帯状フィルム１を、さらに後工程に向けて搬送するドライブローラ８２を備えている。さらにドライブローラ８２に対面する押えローラ８４が設けられているとともに、押えローラ８４とドライブローラ８２との相対位置を制御するシリンダ機構８５が設けられ、ドライブローラ８２と押えローラ８４との挟持力により帯状フィルム１が搬送される。
【００３７】
そして、ドライブローラ８２および押えローラ８４よりも、帯状フィルム１の搬送方向の下流側には、切断刃８６およびカッターローラ８７が設けられている。この切断刃８６およびカッターローラ８７は、ドライブローラ８２と押えローラ８４との間を通過した帯状フィルム１を切断してフィルムシート（図示せず）を得るためのものである。
【００３８】
前記貼着機構７は、ベースプレート２１側の支軸８８を中心として図２で反時計方向に回転するフィルム保持ドラム８９を有する。このフィルム保持ドラム８９の外周面には吸気孔（図示せず）が形成されており、切断後のフィルムシートを、フィルム保持ドラム８９により真空吸着することができる。
【００３９】
また、貼着機構７は回転軸（図示せず）を中心として図２の時計方向に回転する回転ターレット９０を有する。この回転ターレット９０の一方の側面には、円周方向に沿って複数のマンドレル９１が形成されている。このマンドレル９１は円柱形状に構成され、その軸線が水平方向に設定されている。このマンドレル９１により金属製の缶体（図示せず）が保持される。さらに、回転ターレット９０には各マンドレル９１の内周側に複数の保持ブロック９２が形成されている。
【００４０】
そして、各マンドレル９１を回転ターレット９０の半径方向に移動させる移動機構（図示せず）が設けられている。具体的には、回転ターレット９０の回転にともないフィルム保持ドラム８９に接近するマンドレル９１を、フィルム保持ドラム８９の外周形状に沿う軌跡で移動させるとともに、その後、回転ターレット９０の回転にともない、マンドレル９１をフィルム保持ドラム８９から離れる向に移動させる。さらに、マンドレル９１がフィルム保持ドラム８９の外周面形状に沿って円弧形状に移動する際に、マンドレル９１を図２において時計方向に自転させるマンドレル回転機構（図示せず）が設けられている。さらにまた、各マンドレル９１を、高周波誘導加熱またはヒータ加熱などの手段により加熱する加熱装置（図示せず）が設けられている。
【００４１】
ここで、上記実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係を説明する。缶体用フィルム貼着システムＫ１が、この発明に係る帯状部材の張力制御装置に相当し、帯状フィルム１がこの発明の帯状部材に相当し、案内ローラ４４，４５がこの発明の搬送機構に相当し、ダンサローラ６４がこの発明の可動案内部材に相当する。また、リニアウェイ５８、シャフト４９、スライダー５９、ラックベース５１、シャフト６３がこの発明の動作方向設定機構に相当し、圧縮コイルスプリング５５，５６がこの発明の弾性機構および第１の圧縮コイルスプリングに相当し、バリカム６７、バリカムコントローラ７１、電子制御装置７２が張力判断機構に相当し、シャフト４９がこの発明のガイド部材に相当し、圧縮コイルスプリング５７が、この発明の第２の圧縮コイルスプリングに相当し、リニアウェイ５８が、この発明の軌道に相当する。
【００４２】
つぎに、図１，〜図６に示す実施形態の動作を説明する。使用位置の保持軸１７に装着されている帯状フィルム１は、押えローラ１９およびローラ２６ならびにローラ２７を経由してローラ２５に掛け回されている。さらに、帯状フィルム１は、案内ローラ４４に掛け回されるとともに、ダンサローラ６４に掛け回され、ついで、案内ローラ４５に掛け回されている。また帯状フィルム１は、ローラ７５，７７，７８，７６に掛け回され、さらにローラ７９，８０，８１に掛け回されている。そして、帯状フィルム１はドライブローラ８２と押えローラ８４との間に進入し、ドライブローラ８２と押えローラ８４との挟持力により帯状フィルム１が長手方向に搬送（牽引）され、保持軸１７により保持されている帯状フィルム１が連続的に繰り出される。このような帯状フィルム１の繰り出し動作にともない保持軸１７が回転する。カッターローラ８７と切断刃８６とにより帯状フィルム１を切断する場合は、その搬送方向の先端の一部が、貼着ローラ８９により真空吸着された後におこなわれる。そして、貼着ローラ８９が、図２において矢印で示すように反時計方向に回転することにより、切断されたフィルムシートが、貼着ローラ８９により保持されたまま回転ターレット９０側に搬送される。
【００４３】
一方、各マンドレル９１には缶体が保持されているとともに、加熱装置により各マンドレル９１を介して缶体が加熱されている。そして、回転ターレット９０が、図２において矢印で示すように時計方向に回転することにより、各マンドレル９１に保持された缶体が、順次貼着ローラ９０に近づく方向に移送される。
【００４４】
フィルムシートと缶体とが接触すると、缶体の熱によりフィルムシートが缶体に対して接着層を介して熱接着されるとともに、マンドレル９１および缶体が、図２において時計方向に回転することにより、フィルムシートが缶体の外周に順次貼着される。このように、フィルムシートが貼着された缶体は、回転ターレット９０の回転にともなって貼着ローラ８９から離れる方向に移送され、マンドレル９１から取り外される。つまり、缶体を保持しているマンドレル９１は、図２の一点鎖線で示す矢印のような軌跡で移動する。以下、帯状フィルム１を切断する動作と、切断されたフィルムシートを貼着ローラ８９により真空吸着する動作と、貼着ローラ８９により真空吸着されているフィルムシートを、マンドレル９１により保持されている缶体に貼着する動作とが繰り返される。
【００４５】
一方、上記動作の繰り返しにより、使用位置にある保持軸１７の帯状フィルム１の残量が減少する。帯状フィルム１の残量は残量検出センサー２０により検出されており、帯状フィルム１の残量が所定量以下まで減少すると、低速運転モード（ドライブローラ８２の回転速度を低下させることにより、帯状フィルム１の搬送速度を低下するモード）になり、シリンダ機構２４の動作により、スプライスアーム２３が図２において支持軸２２を中心として反時計方向に所定角度回転する。
【００４６】
この動作に並行して、ピッチセンサ（図示せず）により帯状フィルム１のピッチマークが検出されており、帯状フィルム１のピッチマークに合わせてシリンダ機構２８が動作する。このようにして、繰り出し中の帯状フィルム１の一部がローラ２７により上方に押し上げられるとともに、押し上げられた部分が待機中の帯状フィルム１の繰り出し側の端部に押し付けられる。そして、繰り出し中の帯状フィルム１と待機中の帯状フィルム１とが、熱溶着もしくは接着剤による接着などの手段により接合される。
【００４７】
ついで、シリンダ機構２９の動作により、ローラ２６の一部に取り付けられているカッター（図示せず）が突出して使用中の帯状フィルム１の残存部分が切断され、待機位置にある保持軸１７側の帯状フィルム１が新たに繰り出される。このようにして、２本の帯状フィルム１が接合されると、シリンダ機構２４の動作によりスプライスアーム２３が図２の時計方向に回転して元の位置に復帰する。同様にして、シリンダ機構２８，２９も元の位置に復帰する。
【００４８】
さらに、電動モータ９の駆動により、保持腕１５が反時計方向に所定角度回転するとともに、待機位置にある保持軸１７が使用位置まで移動した時点で保持腕１５が停止する。このため、使用位置に停止していた保持軸１７が待機位置に移動し、この保持軸１７に装着されている使用済みの帯状フィルム１に代えて未使用の帯状フィルムが装着される。また、フィルム接合部分が自動排除された後、ドライブローラ８２の回転速度が上昇することにより、帯状フィルム１の搬送速度を高める通常運転モードに切り換わる。
【００４９】
上記のような帯状フィルム１の交換にともなう動作、または貼着機構７側におけるフィルムの貼着動作などが原因となって、張力制御機構４から蛇行調整機構５に送られる帯状フィルム１は、その長手方向の張力が常時変動している。例えば、帯状フィルム１に印刷されている絵柄のピッチと、缶体の供給間隔とがずれていた場合は、貼着ローラ８９側に送られる帯状フィルム１の搬送速度が制御される。
【００５０】
この実施形態において、帯状フィルム１の張力が変動した場合の制御内容を具体的に説明する。上記のような各種の動作により、案内ローラ４４から案内ローラ４５に送られる帯状フィルム１の張力が変動した場合は、ダンサローラ６４が水平方向に移動する。具体的には、帯状フィルム１の張力が増加した場合は、圧縮コイルスプリング５５，５６の弾性力と張力との対応関係に基づいて、ラックベース５１が、図１および図２において左方向に水平移動する。これに対して、帯状フィルム１の張力が減少した場合は、圧縮コイルスプリング５５，５６の弾性力と張力との対応関係に基づいて、ラックベース５１が、図１および図２において右方向に水平移動する。
【００５１】
その結果、ラックベース５１の移動量および移動方向に対応して、ピニオンギヤ６９およびバリカム６７のロータ６８が所定方向に所定角度だけ回転する。すると、バリカムコントローラ７１により、ロータ６８の回転方向および回転角度が検出されるとともに、ラックベース５１の水平方向の位置、つまり、ダンサローラ６４と案内ローラ４４，４５との相対位置が演算される。この演算結果に基づいて、ダンサローラ６４を経由して案内ローラ４５に供給される帯状フィルム１の実際の張力が判断される。
【００５２】
ついで、バリカムコントローラ７１により、張力の目標値と張力の検出値とが比較され、その比較結果に応じた出力信号がオン・オフされる。ここで、帯状フィルム１の搬送中はロータ６８が常に１〜３度程度回転（振動）するために、張力の目標値から一定の範囲で不感帯を設定している。この実施形態においては、目標値に対して±５度の範囲に不感帯が設定されている。この不感帯による張力の演算誤差は、実際の張力と比較して±０．０５kgf の誤差の範囲であり、帯状フィルム１の張力制御に支障はない。
【００５３】
ついで、電子制御装置７２から、ＰＩＤ制御信号が出力されるとともに、この信号がＤ／Ａ変換器７３により処理されて、パワーサプライ７４からパウダーブレーキ１８に印加する電圧が制御される。このようにして、繰り出し中の帯状フィルム１を保持している保持軸１７に対するパウダーブレーキ１８の制動力が制御され、保持軸１７の回転速度、つまり、繰り出し中の帯状フィルム１の送り速度（言い換えれば送り量）が制御され、帯状フィルム１の張力が所定値になるようにフィードバック制御される。そして、帯状フィルム１の張力が予め定められている値に設定された場合は、パウダーブレーキ１８の制動力がその状態に制御され、ラックベース５１が水平方向の所定位置で停止することになる。
【００５４】
このように、上記実施形態においては、張力変化によりダンサローラ６４が水平移動した場合でも、ダンサローラ６４の水平動作方向と、帯状フィルム１の折り返し部分１Ａの前側領域１Ｂおよび後側領域１Ｃとが、相互に平行になるように構成されている。また、図１に示すように、帯状フィルム１におけるダンサローラ６４と案内ローラ４５との間の領域と、帯状フィルム１における案内ローラ４５とローラ７５との間の領域とのなす角度θ１が一定に制御されるとともに、帯状フィルム１におけるダンサローラ６４と案内ローラ４４との間の領域と、帯状フィルム１における案内ローラ４４の前側領域とのなす角度θ２も一定に制御される。
【００５５】
このため、搬送経路Ｐ１における帯状フィルム１の張力を、ダンサローラ６４の水平方向の動作位置に基づいて、一義的、かつ、正確に判断することができる。したがって、ダンサローラ６４から案内ローラ４５およびローラ７５に供給される帯状フィルム１の張力を、高精度に制御することができ、張力制御機能が向上する。また、帯状フィルム１の実際の張力を推定するための複雑な設定値や膨大なデータを電子制御装置７２に記憶する必要性がなく、かつ、比較的簡単な計算式やプログラムにより、実際の張力を演算することができ、帯状フィルム１の張力の制御に必要なパウダーブレーキ１８のシーケンス制御の簡素化と、システムの低コスト化とを図ることができる。
【００５６】
また、ダンサローラ６４の初期位置における帯状フィルム１の張力と、バリカム６７のロータ６８の位相との相関関係が一定になり、張力の推定精度および制御精度を安定させることができる。このようにこの実施形態においては、帯状フィルム１の長手方向における張力の推定および制御を確実におこなうことができるために、帯状フィルム１の厚さや材質に関わりなく皺の発生や蛇行の発生を抑制することができる。
【００５７】
特に、この実施形態のように、絵柄の印刷された帯状フィルムを缶体の外周面に貼着する装置に適用した場合は、切断されたフィルムシートの長手方向の寸法誤差が回避されるとともに、フィルムシートの蛇行や皺などのトラブルが発生しにくく、缶体に貼着された後のフィルムシートの見栄えや外観の品質が向上する。
【００５８】
さらに、張力制御機構４が、直線状のシャフト４９と、帯状フィルム１の張力に応じてダンサローラ６４に作用する力とは反対向きの力をダンサローラ６４に付与する圧縮コイルスプリング５５，５６とを有し、この圧縮コイルスプリング５５，５６がシャフト４９に対して着脱自在に構成されている。このため、例えば、シャフトホルダー４６のねじ部材５０を緩めてシャフトホルダー４６をブロック４０から取り外すとともに、圧縮コイルスプリング５５，５６を取り替えてそのばね定数を変更することにより、帯状フィルム１の張力の変化に対応するダンサローラ６４の水平移動量（移動割合、移動率）およびロータ６８の回転角度の変化量（回転角度の変化割合、回転角度の変化率）を、顕著化させることができる。したがって、帯状フィルム１の幅、材質、厚さなどが変更された場合においても、実際の張力の検出範囲の拡大および検出精度の向上、ならびに張力の制御精度の向上を容易に図ることができる。
【００５９】
さらに、この実施形態においては帯状フィルム１の張力制御にＰＩＤ制御を用いているために、ハンチングのない滑らかな制御を比例動作でおこない、積分動作でオフセットを自動的に修正し、微分動作で外乱に対応する応答を速くすることができる。したがって、缶体用フィルム貼着システムＫ１が起動してからダンサローラ６４が初期位置に停止し、帯状フィルム１に所定の張力が付与されるまでの動作を短時間で収束させることができる。
【００６０】
また、この実施形態においては、多回転タイプの位置検出センサによりロータ６８の回転角度を検出しているために、従来から用いられている機械的な位置検出機構（例えばリミットスイッチ式の移動長さによるもの）に比べて、安価に製造することができ、かつ、振動によるノイズがあっても正確にロータ６８の回転角度を検出することができる。
【００６１】
また、この実施形態においては、ラック６２およびピニオン６９の歯数、またはピニオン６９の外径などを設計変更することにより、ダンサローラ６４の水平移動量と、バリカム６７のロータ６８の回転角度との対応関係を自由に変更することもできる。このような設計変更をおこなうことにより、設定するべき張力が小さい（例えば０．５〜２．０kgf ）帯状フィルムにも対応できる。
【００６２】
さらに、帯状フィルム１の張力に応じてダンサローラ６４を水平方向に移動させるための付勢手段としては、一定のばね定数を有する金属ばねである圧縮コイルスプリング５５，５６に代えて、油圧、空気圧を利用した流体ばね、またはゴムばねなどの合成樹脂ばね、あるいは金属ばねとゴムばねとを組み合わせた複合ばねや、空気ばねと金属ばねとを組合せた複合ばねなどを用いることもできる。なお、この発明において帯状部材を搬送する機構は、ローラに限らずガイド部材などでもよい。またこの発明の帯状部材の張力制御装置は、金属製缶体以外の容器、例えば、ガラス製瓶、プラスチック製ボトルなどの容器の外面に、帯状フィルムを切断して得たフィルムラベルを貼着するシステムにも適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、可動案内部材が、搬送される帯状部材と実質平行な方向に動作するため、帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが実質平行な状態に維持される。このため、複数の搬送機構同士の間の搬送経路における帯状部材の張力を、可動案内部材の動作量に基づいて一義的に判断することができる。したがって、複数の搬送機構の間の搬送経路における帯状部材の張力を、高精度に制御することができ、張力制御機能が向上する。また、帯状部材の実際の張力を推定するための複雑な設定値や膨大なデータが不要になり、かつ、比較的簡単な計算式やプログラムにより、実際の張力を演算することができ、帯状部材の張力の制御に伴うシーケンス制御の簡素化と、システムの低コスト化とを図ることができる。
【００６４】
また、可動案内部材の動作量に関わりなく、帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが実質平行な状態に維持される。このため、可動案内部材の初期位置における帯状部材の張力と可動案内部材の位置との相関関係が一定になり、張力の推定および制御の精度を安定させることができる。したがって、帯状部材の厚さや材質に関わりなく皺の発生や蛇行の発生を抑制できる。また、第２の圧縮コイルスプリングが、ショックアブソーバとして機能する。
【００６５】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるほかに、金属製の圧縮コイルスプリングを取り替えてそのばね定数を変更することにより、帯状部材の張力に対応する可動案内部材の動作量を顕著化させることができる。したがって、帯状部材の寸法や材質などが変更された場合でも、張力の検出範囲の拡大および検出精度の向上、ならびに張力の制御精度の向上を容易に図ることができる。請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られるほかに、ラックベースおよび可動案内部材が水平移動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明が適用された缶体用フィルム貼着システムの張力制御機構を示す一部判断正面図である。
【図２】 この発明が適用された缶体用フィルム貼着システムの全体構成を示す正面図である。
【図３】 図２に示された巻出し機構の一部破断側面図である。
【図４】 図２に示された張力制御機構の要部を示す平面図である。
【図５】 図２に示された張力制御機構の要部を示す側面図である。
【図６】 図２に示された張力制御機構および巻出し機構の制御回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…帯状フィルム、 １Ａ…方向変換部分、 １Ｂ…前側領域、 １Ｃ…後側領域、 ４４，４５…案内ローラ、 ４９…シャフト、 ５１…ラックベース、５５，５６…圧縮コイルスプリング、 ５９…スライダー、 ６３…シャフト、 ６４…ダンサローラ、 ６６…バリカム、 ７１…バリカムコントローラ、７２…電子制御装置、 ７３…Ｄ／Ａ変換器、 ７４…パワーサプライ、 Ｋ１…缶体用フィルム貼着システム、 Ｐ１…搬送経路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、長手方向に搬送される帯状部材の張力を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、巻出し機に巻き付けられている帯状部材を、その長手方向に繰り出すとともに、搬送ローラを介して次工程に供給するような場合には、巻出し機側の環境変化、あるいは次工程側の環境変化などの原因により、搬送ローラに供給される帯状部材の張力が変動する可能性がある。このような帯状部材の搬送および処理をおこなうような状態としては、缶体の製造工程が例示される。この缶体の製造工程においては、金属製缶体の外面に、予め模様や文字などの印刷が施されている熱可塑性樹脂フィルム（帯状部材）を貼着する作業がおこなわれる場合がある。このような工程では、フィルムに印刷されている絵柄のピッチが、基準ピッチとは異なる場合は、フィルムを搬送する搬送ローラの回転速度が制御されるために、フィルムの張力が変化してしまう可能性がある。
【０００３】
そこで、巻出し機から繰り出された帯状部材が搬送ローラに供給される場合の張力を一定の状態に制御するための発明の一例が、実開平１−１５３２３３号公報、実公平３−４４１３８号公報に記載されている。実開平１−１５３２３３号公報に記載された装置は、帯状印刷物（帯状部材）が掛け回される一対の固定ローラと、この一対の固定ローラの間に配置されたダンサローラとを有している。このダンサローラは、支軸を支点として揺動できるように構成されているとともに、一方の固定ローラにより搬送される帯状印刷物がダンサローラに掛け回された後に、他方の固定ローラに掛け回されている。そして、帯状印刷物の張力に応じて変化するダンサローラの揺動角度に基づいて、帯状印刷物の張力が判断されている。
【０００４】
また、実公平３−４４１３８号公報に記載された送り装置は、テープ（帯状部材）が巻かれたボビンと、モータにより駆動される駆動ローラと、駆動ローラに接触する従動ローラと、支持部材により回動自在に支持されたテンションレバーと、テンションレバーの回転角度を検出する角度検出器と、テンションレバーに取り付けられたテンションローラと、加工布を押える押え足とを有する。そして、ボビンから繰り出されたテープが従動ローラを経由して駆動ローラに巻き掛けられている。さらに、テープがテンションローラを経由して押え足に送られている。
【０００５】
そして、テープの搬送中にはテープの張力によりテンションローラに力が作用し、この力によってテンションレバーが支軸を中心として揺動する。すると、テンションレバーの回転角度が角度検出器により検出されるとともに、この検出結果に基づいてテープの張力が判断される。そして、この判断結果に基づいて駆動モータを制御することにより、テープの張力が調整されるものとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各公報に記載された装置においては、アームまたはテンションレバーが支軸を中心として揺動することにともない、ダンサローラまたはテンションローラが円弧状の軌跡で移動する。すると、帯状部材が、ダンサローラまたはテンションローラの前側領域と後側領域との成す角度が変動してしまう。このため、帯状部材の張力を正確に検出するためには、アームまたはテンションレバーの揺動角度（揺動位置）と、帯状部材の張力との相関関係を事前に予測した上で、張力を判断しなければならない。したがって、この判断のために膨大なデータや設定値、もしくは複雑な計算式を含むプログラムならびに処理装置が必要になり、制御装置の複雑化およびコスト高を招く問題があった。
【０００７】
また、可動案内部材が円弧状の軌跡で移動するために、アームまたはテンションレバーの支軸からダンサローラまたはテンションローラまでの長さ（言い換えれば可動案内部材の動作半径）や、可動案内部材の初期設定位置の変化により、アームまたはテンションレバーの揺動角度と帯状部材の張力との相関関係が不安定になり、帯状部材の張力制御を安定しておこなうことが困難であった。上記のような不都合が生じると、帯状部材の皺や蛇行が生じる可能性がある。
【０００８】
この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、帯状部材の張力の制御精度を高めることができる帯状部材の張力制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、帯状部材を長手方向に搬送する複数の搬送機構と、この複数の搬送機構同士の間の搬送経路に配置されて前記帯状部材の搬送方向を変換するとともに、かつ、前記帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが相互に実質平行になるように前記帯状部材が掛け回される可動案内部材と、この可動案内部材を前記帯状部材の張力変化に応じて動作可能に保持するとともに、この可動案内部材の動作方向を、前記帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域、および前記帯状部材の搬送方向の変換部分の後側領域と実質平行な方向になるように制御する動作方向設定機構と、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に力を付与する一定の弾性係数を有する弾性機構と、前記可動案内部材の動作量に基づいて前記帯状部材の張力を判断する張力判断機構とを備え、前記張力判断機構からの信号に基づいて前記帯状部材の張力を制御する帯状部材の張力制御装置において、前記弾性機構は、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に対して作用する力とは反対向きの力を前記可動案内部材に付与する第１の圧縮コイルスプリングを有しており、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に対して作用する力と同じ向きの力を前記可動案内部材に付与する第２の圧縮コイルスプリングが設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の発明によれば、可動案内部材が、搬送される帯状部材と実質平行な方向に動作するため、帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが実質平行な状態に維持される。また、帯状部材の張力に応じて可動案内部材に対して作用する力とは反対向きの力が、第１の圧縮コイルスプリングから可動案内部材に対して付与されている。このため、複数の搬送機構同士の間の搬送経路における帯状部材の張力を、可動案内部材の動作量に基づいて一義的に判断することができる。また、帯状部材の張力に応じて可動案内部材に対して作用する力と同じ向きの力が、第２の圧縮コイルスプリングから可動案内部材に付与される。この第２の圧縮コイルスプリングは、ショックアブソーバとして機能する。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記動作方向設定機構が直線状のガイド部材を有し、前記弾性機構が、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に作用する力とは反対向きの力を前記可動案内部材に付与する金属製の圧縮コイルスプリングを有し、この金属製の圧縮コイルスプリングが前記ガイド部材に対して着脱自在となるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の作用が生じるほかに、金属製の圧縮コイルスプリングを取り替えてそのばね定数を変更することにより、帯状部材の張力に対応する可動案内部材の動作を顕著化させることができる。さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記動作方向設定機構は、水平に延ばされた軌道と、この軌道に水平移動可能に取り付けられたラックベースとを有しており、このラックベースに、前記可動案内部材が水平移動可能に取り付けられていることを特徴とするものである。請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じるほかに、ラックベースおよび可動案内部材が水平移動する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面を参照して具体的に説明する。図２はこの発明を適用し缶体用フィルム貼着システムＫ１の全体構成を示す略示的な正面図であり、缶体用フィルム貼着システムＫ１は、ロール状に巻かれた帯状フィルム１を繰り出す巻出し機構（巻出しステーション）２と、帯状フィルム１同士を接合するための接合機構（接合ステーション）３と、接合機構３を経由して搬送される帯状フィルム１の張力を制御する張力制御機構（張力制御ステーション）４と、張力制御機構４を経由して搬送される帯状フィルム１の幅方向の蛇行を調整する蛇行調整機構（蛇行調整ステーション）５と、蛇行調整機構５を経由して搬送される帯状フィルム１を所定の長さ毎に切断する切断機構（切断ステーション）６と、切断されたフィルムを円筒形状の金属製缶体に貼着するための貼着機構（貼着ステーション）７とを有している。
【００１４】
前記帯状フィルム１は、金属製の缶体に貼着されるフイルムであり、この帯状フィルム１としては、熱可塑性樹脂フイルムが用いられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などのポリエステル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートとイソフタル酸との共重合体などよりなる共重合ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン共重合体などのうちから選ばれた透明な高分子樹脂単体、あるいは上記樹脂の複合体からなる熱可塑性樹脂フイルムが用いられる。
【００１５】
なお、樹脂フイルムの厚さは適宜決定することができ、一例として１０〜３０μｍ程度の厚さの樹脂フイルムを使用することができる。またこの樹脂フイルムの一方の面には、印刷層と接着層とが順に形成されている。すなわち樹脂フイルムの一方の面に装飾用の印刷が施され、その印刷層の表面に接着層が設けられている。そしてその印刷には熱硬化性のウレタン系樹脂からなるインキが使用され、グラビア印刷、フレキソ印刷などによる印刷が実施されている。なお、樹脂フイルムの他方の面に潤滑剤含有の保護塗膜層を設けてもよい。また、樹脂フイルムの一方の面に接着層、他方の面に印刷層と保護塗膜層とを設けたフイルムでもよい。
【００１６】
図３は、巻出し機構２の一部を破断した側面図であり、巻出し機構２はフレーム８に取り付けられた電動モータ９を有する。またフレーム２には軸受１０が取り付けられており、この軸受１０によりシャフト１１が水平に保持されている。このシャフト１１におけるフレーム８の内部側にはギヤ１２が取り付けられている。一方、電動モータ９の出力軸１３にはギヤ１４が設けられており、ギヤ１４とギヤ１２とが噛合されている。したがって、電動モータ９の動力によりシャフト１１を回転させることができる。
【００１７】
前記シャフト１１におけるフレーム８の外部側の端部には保持腕１５が固定されている。この保持腕１５は板形状に構成され、保持腕１５の長手方向の中央部分がシャフト１１に連結されている。そして、保持腕１５はシャフト１１に対して直交して取り付けられている。この保持腕１５の両端には軸受１６が別個に取り付けられており、各軸受１６により保持軸１７が別個に支持されている。各保持軸１７は水平方向の軸線（図示せず）を中心として回転（自転）することができるとともに、保持腕１５が回転した場合は、各保持軸１７がシャフト１１を中心として公転することになる。各保持軸１７にはロール形状に巻かれた帯状フィルム１が別個に装着される。
【００１８】
そして、保持腕１５が停止している状態において、低い位置（使用位置）で保持される帯状フィルム１が接合機構３側に向けて繰り出される（使用状態になる）一方、高い位置（待機位置）で保持される帯状フィルム１が待機（未使用）状態になる。また、フレーム８には残量検出センサー２０が設けられており、この残量検出センサー２０により、使用状態にある帯状フィルム１の残量が検出される。残量検出センサー２０の信号は、電動モータ９を制御する制御装置（図示せず）に入力されている。そして、使用中の帯状フィルム１の残量が少なくなった場合は、電動モータ９を駆動させて保持腕１５を回転させることにより、待機位置にある帯状フィルム１を使用位置に移動させる制御がおこなわれる。
【００１９】
また、前記保持腕１５の両端にはパウダブレーキ（神鋼電機（株）製）１８がそれぞれ設けられている。各パウダブレーキ１８は、自転する各保持軸１７に制動力を作用させるためのものである。このパウダブレーキ１８は、保持軸１７の周囲を取り囲む固定メンバー（図示せず）と、保持軸１７と固定側メンバーとの隙間に介在された磁性粉体と、固定側メンバーに設けられた励磁コイル（図示せず）とを備えている。そして、励磁コイルに通電すると磁界が形成されて各磁性粉体同士に連結力が生じ、その連結力が摩擦抵抗となって保持軸１７に制動力が付与されるように構成されている。なお、図２に示すように、保持腕１５には保持腕１５の平面方向に対して、相互に逆方向に突出する押え棒１８Ａが取り付けられている。そして、各押え棒１８Ａの自由端には押えローラ１９がそれぞれ回転可能に取り付けられている。この押えローラ１９には巻出し機構２から繰り出された帯状フィルム１が掛け回されている。
【００２０】
前記接合機構３は図２に示すように、ベースプレート２１に設けられた支持軸２２を中心として回転可能なスプライスアーム２３と、ベースプレート２１側に設けられたシリンダ機構２４とを有している。前記支持軸２２は水平に配置されており、シリンダ機構２４によりスプライスアーム２３が支持軸２２を中心として所定角度範囲内で動作する。そして、スプライスアーム２３の自由端は、待機位置にある帯状フィルム１の下方に位置している。
【００２１】
このスプライスアーム２３における支持軸２２側にはローラ２５が設けられているとともに、スプライスアーム２３の自由端側にはローラ２６が設けられている。このローラ２６には、繰り出し中の帯状フィルムと待機中の帯状フィルムとが接着された後に、繰り出し中の帯状フィルムを幅方向に切断するためのカッター（図示せず）が設けられている。またローラ２６を、スプライスアーム２３の長手方向に移動するためのシリンダ機構２９が設けられている。ローラ２５とローラ２６との間には別のローラ２７が設けられており、このローラ２７を、スプライスアーム２３の長手方向に移動するためのシリンダ機構２８が設けられている。そして、ローラ１９に掛け回された帯状フィルム１が、ローラ２６，２７を経由してローラ２５に掛け回されている。
【００２２】
図１は前記張力制御機構４の一部を破断した正面図、図４は張力制御機構４の平面図、図５は張力制御機構４の側面図である。張力制御機構４は板形状のブロック４０を有し、このブロック４０とベースプレート２１とが平行に配置されている。ブロック４０とベースプレート２１との間には円筒形状のスペーサ４１が介在されており、スペーサ４１に挿入されたねじ部材４２により、ブロック４０とベースプレート２１とが固定されている。
【００２３】
ブロック４０における蛇行調整機構５側の端部には、一対のシャフト４３が水平に、かつ相互に平行に設けられている。各シャフト４３はその一端が、ねじ部材４４によりブロック４０側に固定されている。つまり、各シャフト４３は片持ち固定されている。そして各シャフト４３がブロック４０の厚さ方向に、かつ、正面側に向けて突出している。また各シャフト４３には、案内ローラ４４，４５が回転可能に取り付けられている。
【００２４】
またブロック４０の前面におけるシャフト４３の側方、および前記巻出し機構２側の端部には、２つのシャフトホルダー４６，４７が、ねじ部材４８により固定されている。そして、２つのシャフトホルダー４６，４７により、シャフト４９の両端が保持されている。シャフト４９は水平に、かつ、ブロック４０と平行に保持され、止めねじ５０により、シャフト４９とシャフトホルダー４６，４７とが固定されている。
【００２５】
シャフト４９にはラックベース５１が取り付けられている。ラックベース５１には水平方向に貫通する軸孔５２が形成されており、軸孔５２にシャフト４９が挿入されている。軸孔５２に臨むラックベース５１の内周面にはフランジ５３が形成されている。前記ブロック４０におけるシャフトホルダー４６とシャフトホルダー４７との間には、水平に延びたリニアウェイ（直動案内方式の軌道）５８が設けられている。そして、ラックベース５１がスライダー５９を介してリニアウェイ５８に対して移動可能に取り付けられている。
【００２６】
シャフト４９の外周における案内ロール４４，４５側のシャフトホルダー４６とフランジ５３との間には、環状の座金５４が装着されている。この座金５４とシャフトホルダー４６との間には、金属ばね、具体的には圧縮コイルスプリング５５が設けられている。また、座金５４とフランジ５３との間には、金属ばね、具体的には圧縮コイルスプリング５６が設けられている。さらに、巻出し機構２側のシャフトホルダー４７とフランジ５３との間には、金属ばね、具体的には圧縮コイルスプリング５７が設けられている。そして、各圧縮コイルスプリング５５，５６，５７がいずれもシャフト４９の外周に装着されている。言い換えれば、各圧縮コイルスプリング５５，５６，５７が、その長さ方向に直列に配置されている。
【００２７】
ここで、圧縮コイルスプリング５５および圧縮コイルスプリング５６は、その長さがそれぞれ１５０mmに設定され、巻径が２０mmに設定されている。また圧縮コイルスプリング５５および圧縮コイルスプリング５６のばね定数は、いずれも０．０６kg／mmに設定されている。また、圧縮コイルスプリング５７のばね定数は、圧縮コイルスプリング５５または圧縮コイルスプリング５６のばね定数の１／２の０．０３kg／mmに設定されている。したがって、ラックベース５１は、圧縮コイルスプリング５５，５６の弾性力によりシャフトホルダー４７側に付勢（押圧）されている。言い換えれば、圧縮コイルスプリング５５，５６により、一定の弾性係数（ばね定数）に基づく付勢力がラックベース５１に対して付与されている。これに対して、圧縮コイルスプリング５７は、ラックベース５１をシャフトホルダー４６側に付勢する弾性力を有し、この圧縮コイルスプリング５７は、ラックベース５１とシャフトホルダー４７とが当接することを防止するショックアブソーバとして機能している。
【００２８】
ラックベース５１の上端には、棒状のラック部材６０がねじ部材６１により水平に固定されている。このラック部材６０の上縁には長手方向に沿って、樹脂製のラック６２が取り付けられている。また、ラックベース５１の正面側にはシャフト６３が固定され、このシャフト６３が水平に、かつ、シャフト４３と平行に突出している。つまり、このシャフト６３は片持ち固定されている。このシャフト６３にはダンサローラ６４が回転可能に取り付けられている。そしてダンサローラ６４の設定高さは、案内ローラ４４と案内ローラ４５との間に設定されている。またダンサローラ６４の外径は、案内ローラ４４と案内ローラ４５との間の距離とほぼ同一に設定されている。
【００２９】
上記構成により、図２に示すように、ローラ２５を経由して案内ローラ４４に掛け回された帯状フィルム１が、ダンサローラ６４に掛け回されてほぼＵ字形状に方向変換され（折り返され）るとともに、案内ローラ４５に掛け回されている。このようにして、案内ローラ４４と案内ローラ４５との間に、帯状フィルム１の搬送経路（パスライン）Ｐ１が形成されている。そして、帯状フィルム１の搬送経路Ｐ１においては、帯状フィルム１に所定の張力が付与されていると、ダンサローラ６４を隔てて、帯状フィルム１の方向変換部分１Ａの前側（入口側）領域１Ｂと、帯状フィルム１の方向変換部分１Ａの後側（出口側）領域１Ｃとが相互に平行な状態になる。言い換えれば、帯状フィルム１の前側領域１Ｂおよび後側領域１Ｃが、いずれも水平状態になる。したがって、前記リニアウェイ５８およびシャフト４９と、帯状フィルム１の前側領域１Ｂおよび後側領域１Ｃとが平行な状態になる。
【００３０】
また、ブロック４０の上部における前面側には、バリカムプレート６５がねじ部材６６により固定されている。さらに図４に示すように、バリカムプレート６５とブロック４０との間にはスペーサ７０が介在されている。そしてバリカムプレート６５にはバリカム６７が取り付けられている。このバリカム６７は、ダンサローラ６４の水平方向の位置を間接的に検出するためのものである。このバリカム６７は、ロータ６８と、ロータ６８の周囲に設けられ、かつコイルが巻き付けられているステータ（図示せず）と、ロータ６８の回転角度を検出する多回転タイプの角度検出部（図示せず）と、ロータ６８に取り付けられたピニオンギヤ６９とを有する。このピニオンギヤ６９のモジュールは１．５に設定されている。
【００３１】
そして、ピニオンギヤ６９がラック６２に噛合されている。このため、ラックベース５１がリニアウェイ５８に沿って水平移動すると、ピニオンギヤ６９およびロータ６８が回転する。このような歯車伝動機構を用いることにより、ラックベース５１の直線運動が、ローラ６８の回転運動に確実に変換される。そして、コイルへの通電により生じる可変磁気抵抗の差動変化に基づいて、ロータ６８の回転角度を検出するものである。
【００３２】
図６は張力制御機構４およびパウダブレーキ１８の制御回路を示すブロック図である。前記バリカム６７の角度検出部から出力された検出信号がバリカムコントローラ７１に入力される。そして、バリカム６７の検出信号に基づいて、ラックベース５１の水平方向の位置、言い換えればダンサローラ６４と案内ローラ４４，４５との相対位置が演算される。この演算結果に基づいて、ダンサローラ６４を経由して案内ローラ４５に供給される帯状フィルム１の実際の張力が判断される。具体的には、帯状フィルム１に付与される張力と、圧縮ばね５５，５６，５７との対応関係を総合的に判断することにより、ダンサローラ６４の水平方向の位置に基づいて、帯状フィルム１の張力を比例的に推定することができる。したがって、バリカムコントローラ７１には、ダンサローラ６４の水平方向の位置と、帯状フィルム１の張力との関係を実験的に求めたデータが予め記憶されている。
【００３３】
一方、バリカムコントローラ７１には、ダンサローラ６４を経由して案内ローラ４５に供給される帯状フィルム１の張力の目標値が予め設定されている。このバリカムコントローラ７１は、目標張力と検出張力とを比較し、その比較結果に応じた出力信号をオン・オフする演算回路である。また、電子制御装置７２は、バリカムコントローラ７１から入力される信号に基づいて、予め設定された内容によりパウダブレーキ１８のシーケンス制御をおこなうためのものである。この電子制御装置７２は、入出力インターフェースおよび演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）ならびに記憶装置（ＲＯＭおよびＲＡＭ）を主体とするマイクロコンピュータである。
【００３４】
そして、電子制御装置７２においては、比例動作および積分動作ならびに微分動作を含む公知のＰＩＤ制御がおこなわれる。さらに、電子制御装置７２から出力されるＰＩＤ制御の信号がＤ／Ａ変換器７３により処理されるとともに、パワーサプライ（直流定電圧電源）７４からパウダーブレーキ１８に印加する電圧が制御される。その結果、使用中の帯状フィルム１を保持している保持軸１７に対する制動力が制御され、帯状フィルム１の供給状態が制御される。具体的には、保持軸１７の回転速度、つまり、帯状フィルム１の送り速度（言い換えれば送り量）が制御される。なお、上記パワーサプライ７４としては、零ボルトの電圧でパウダーブレーキ１８の制動が解除され、２４ボルトの電圧によりパウダーブレーキ１８の制動力が最大になって保持軸１７の回転が完全に停止されるような、電圧可変タイプのものが用いられている。
【００３５】
一方、前記蛇行調整機構５はベースプレート２１に設けられており、この蛇行調整機構５は、この公知の調整機構と同様に構成されている。この蛇行調整機構５は、ほぼ同じ高さに配置されたローラ７５，７６と、このローラ７５，７６よりも低い位置に、かつ相互に同じ高さに配置されたローラ７７，７８とを有している。ローラ７５は案内ローラ４５の近傍に配置され、ローラ７５の下方にローラ７７が配置されている。また、ローラ７６は切断機構６側に配置され、ローラ７６の下方にローラ７８が配置されている。そして、案内ローラ４５に掛け回された帯状フィルム１が、ローラ７５を経てローラ７７に掛け回され、ついで、ローラ７８を経由してローラ７６に掛け回されている。
【００３６】
前記切断機構６はベースプレート２１に取り付けられた複数のローラ７９，８０，８１を有している。また、切断機構６は、ローラ７９，８０，８１を経由した帯状フィルム１を、さらに後工程に向けて搬送するドライブローラ８２を備えている。さらにドライブローラ８２に対面する押えローラ８４が設けられているとともに、押えローラ８４とドライブローラ８２との相対位置を制御するシリンダ機構８５が設けられ、ドライブローラ８２と押えローラ８４との挟持力により帯状フィルム１が搬送される。
【００３７】
そして、ドライブローラ８２および押えローラ８４よりも、帯状フィルム１の搬送方向の下流側には、切断刃８６およびカッターローラ８７が設けられている。この切断刃８６およびカッターローラ８７は、ドライブローラ８２と押えローラ８４との間を通過した帯状フィルム１を切断してフィルムシート（図示せず）を得るためのものである。
【００３８】
前記貼着機構７は、ベースプレート２１側の支軸８８を中心として図２で反時計方向に回転するフィルム保持ドラム８９を有する。このフィルム保持ドラム８９の外周面には吸気孔（図示せず）が形成されており、切断後のフィルムシートを、フィルム保持ドラム８９により真空吸着することができる。
【００３９】
また、貼着機構７は回転軸（図示せず）を中心として図２の時計方向に回転する回転ターレット９０を有する。この回転ターレット９０の一方の側面には、円周方向に沿って複数のマンドレル９１が形成されている。このマンドレル９１は円柱形状に構成され、その軸線が水平方向に設定されている。このマンドレル９１により金属製の缶体（図示せず）が保持される。さらに、回転ターレット９０には各マンドレル９１の内周側に複数の保持ブロック９２が形成されている。
【００４０】
そして、各マンドレル９１を回転ターレット９０の半径方向に移動させる移動機構（図示せず）が設けられている。具体的には、回転ターレット９０の回転にともないフィルム保持ドラム８９に接近するマンドレル９１を、フィルム保持ドラム８９の外周形状に沿う軌跡で移動させるとともに、その後、回転ターレット９０の回転にともない、マンドレル９１をフィルム保持ドラム８９から離れる向に移動させる。さらに、マンドレル９１がフィルム保持ドラム８９の外周面形状に沿って円弧形状に移動する際に、マンドレル９１を図２において時計方向に自転させるマンドレル回転機構（図示せず）が設けられている。さらにまた、各マンドレル９１を、高周波誘導加熱またはヒータ加熱などの手段により加熱する加熱装置（図示せず）が設けられている。
【００４１】
ここで、上記実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係を説明する。缶体用フィルム貼着システムＫ１が、この発明に係る帯状部材の張力制御装置に相当し、帯状フィルム１がこの発明の帯状部材に相当し、案内ローラ４４，４５がこの発明の搬送機構に相当し、ダンサローラ６４がこの発明の可動案内部材に相当する。また、リニアウェイ５８、シャフト４９、スライダー５９、ラックベース５１、シャフト６３がこの発明の動作方向設定機構に相当し、圧縮コイルスプリング５５，５６がこの発明の弾性機構および第１の圧縮コイルスプリングに相当し、バリカム６７、バリカムコントローラ７１、電子制御装置７２が張力判断機構に相当し、シャフト４９がこの発明のガイド部材に相当し、圧縮コイルスプリング５７が、この発明の第２の圧縮コイルスプリングに相当し、リニアウェイ５８が、この発明の軌道に相当する。
【００４２】
つぎに、図１，〜図６に示す実施形態の動作を説明する。使用位置の保持軸１７に装着されている帯状フィルム１は、押えローラ１９およびローラ２６ならびにローラ２７を経由してローラ２５に掛け回されている。さらに、帯状フィルム１は、案内ローラ４４に掛け回されるとともに、ダンサローラ６４に掛け回され、ついで、案内ローラ４５に掛け回されている。また帯状フィルム１は、ローラ７５，７７，７８，７６に掛け回され、さらにローラ７９，８０，８１に掛け回されている。そして、帯状フィルム１はドライブローラ８２と押えローラ８４との間に進入し、ドライブローラ８２と押えローラ８４との挟持力により帯状フィルム１が長手方向に搬送（牽引）され、保持軸１７により保持されている帯状フィルム１が連続的に繰り出される。このような帯状フィルム１の繰り出し動作にともない保持軸１７が回転する。カッターローラ８７と切断刃８６とにより帯状フィルム１を切断する場合は、その搬送方向の先端の一部が、貼着ローラ８９により真空吸着された後におこなわれる。そして、貼着ローラ８９が、図２において矢印で示すように反時計方向に回転することにより、切断されたフィルムシートが、貼着ローラ８９により保持されたまま回転ターレット９０側に搬送される。
【００４３】
一方、各マンドレル９１には缶体が保持されているとともに、加熱装置により各マンドレル９１を介して缶体が加熱されている。そして、回転ターレット９０が、図２において矢印で示すように時計方向に回転することにより、各マンドレル９１に保持された缶体が、順次貼着ローラ９０に近づく方向に移送される。
【００４４】
フィルムシートと缶体とが接触すると、缶体の熱によりフィルムシートが缶体に対して接着層を介して熱接着されるとともに、マンドレル９１および缶体が、図２において時計方向に回転することにより、フィルムシートが缶体の外周に順次貼着される。このように、フィルムシートが貼着された缶体は、回転ターレット９０の回転にともなって貼着ローラ８９から離れる方向に移送され、マンドレル９１から取り外される。つまり、缶体を保持しているマンドレル９１は、図２の一点鎖線で示す矢印のような軌跡で移動する。以下、帯状フィルム１を切断する動作と、切断されたフィルムシートを貼着ローラ８９により真空吸着する動作と、貼着ローラ８９により真空吸着されているフィルムシートを、マンドレル９１により保持されている缶体に貼着する動作とが繰り返される。
【００４５】
一方、上記動作の繰り返しにより、使用位置にある保持軸１７の帯状フィルム１の残量が減少する。帯状フィルム１の残量は残量検出センサー２０により検出されており、帯状フィルム１の残量が所定量以下まで減少すると、低速運転モード（ドライブローラ８２の回転速度を低下させることにより、帯状フィルム１の搬送速度を低下するモード）になり、シリンダ機構２４の動作により、スプライスアーム２３が図２において支持軸２２を中心として反時計方向に所定角度回転する。
【００４６】
この動作に並行して、ピッチセンサ（図示せず）により帯状フィルム１のピッチマークが検出されており、帯状フィルム１のピッチマークに合わせてシリンダ機構２８が動作する。このようにして、繰り出し中の帯状フィルム１の一部がローラ２７により上方に押し上げられるとともに、押し上げられた部分が待機中の帯状フィルム１の繰り出し側の端部に押し付けられる。そして、繰り出し中の帯状フィルム１と待機中の帯状フィルム１とが、熱溶着もしくは接着剤による接着などの手段により接合される。
【００４７】
ついで、シリンダ機構２９の動作により、ローラ２６の一部に取り付けられているカッター（図示せず）が突出して使用中の帯状フィルム１の残存部分が切断され、待機位置にある保持軸１７側の帯状フィルム１が新たに繰り出される。このようにして、２本の帯状フィルム１が接合されると、シリンダ機構２４の動作によりスプライスアーム２３が図２の時計方向に回転して元の位置に復帰する。同様にして、シリンダ機構２８，２９も元の位置に復帰する。
【００４８】
さらに、電動モータ９の駆動により、保持腕１５が反時計方向に所定角度回転するとともに、待機位置にある保持軸１７が使用位置まで移動した時点で保持腕１５が停止する。このため、使用位置に停止していた保持軸１７が待機位置に移動し、この保持軸１７に装着されている使用済みの帯状フィルム１に代えて未使用の帯状フィルムが装着される。また、フィルム接合部分が自動排除された後、ドライブローラ８２の回転速度が上昇することにより、帯状フィルム１の搬送速度を高める通常運転モードに切り換わる。
【００４９】
上記のような帯状フィルム１の交換にともなう動作、または貼着機構７側におけるフィルムの貼着動作などが原因となって、張力制御機構４から蛇行調整機構５に送られる帯状フィルム１は、その長手方向の張力が常時変動している。例えば、帯状フィルム１に印刷されている絵柄のピッチと、缶体の供給間隔とがずれていた場合は、貼着ローラ８９側に送られる帯状フィルム１の搬送速度が制御される。
【００５０】
この実施形態において、帯状フィルム１の張力が変動した場合の制御内容を具体的に説明する。上記のような各種の動作により、案内ローラ４４から案内ローラ４５に送られる帯状フィルム１の張力が変動した場合は、ダンサローラ６４が水平方向に移動する。具体的には、帯状フィルム１の張力が増加した場合は、圧縮コイルスプリング５５，５６の弾性力と張力との対応関係に基づいて、ラックベース５１が、図１および図２において左方向に水平移動する。これに対して、帯状フィルム１の張力が減少した場合は、圧縮コイルスプリング５５，５６の弾性力と張力との対応関係に基づいて、ラックベース５１が、図１および図２において右方向に水平移動する。
【００５１】
その結果、ラックベース５１の移動量および移動方向に対応して、ピニオンギヤ６９およびバリカム６７のロータ６８が所定方向に所定角度だけ回転する。すると、バリカムコントローラ７１により、ロータ６８の回転方向および回転角度が検出されるとともに、ラックベース５１の水平方向の位置、つまり、ダンサローラ６４と案内ローラ４４，４５との相対位置が演算される。この演算結果に基づいて、ダンサローラ６４を経由して案内ローラ４５に供給される帯状フィルム１の実際の張力が判断される。
【００５２】
ついで、バリカムコントローラ７１により、張力の目標値と張力の検出値とが比較され、その比較結果に応じた出力信号がオン・オフされる。ここで、帯状フィルム１の搬送中はロータ６８が常に１〜３度程度回転（振動）するために、張力の目標値から一定の範囲で不感帯を設定している。この実施形態においては、目標値に対して±５度の範囲に不感帯が設定されている。この不感帯による張力の演算誤差は、実際の張力と比較して±０．０５kgf の誤差の範囲であり、帯状フィルム１の張力制御に支障はない。
【００５３】
ついで、電子制御装置７２から、ＰＩＤ制御信号が出力されるとともに、この信号がＤ／Ａ変換器７３により処理されて、パワーサプライ７４からパウダーブレーキ１８に印加する電圧が制御される。このようにして、繰り出し中の帯状フィルム１を保持している保持軸１７に対するパウダーブレーキ１８の制動力が制御され、保持軸１７の回転速度、つまり、繰り出し中の帯状フィルム１の送り速度（言い換えれば送り量）が制御され、帯状フィルム１の張力が所定値になるようにフィードバック制御される。そして、帯状フィルム１の張力が予め定められている値に設定された場合は、パウダーブレーキ１８の制動力がその状態に制御され、ラックベース５１が水平方向の所定位置で停止することになる。
【００５４】
このように、上記実施形態においては、張力変化によりダンサローラ６４が水平移動した場合でも、ダンサローラ６４の水平動作方向と、帯状フィルム１の折り返し部分１Ａの前側領域１Ｂおよび後側領域１Ｃとが、相互に平行になるように構成されている。また、図１に示すように、帯状フィルム１におけるダンサローラ６４と案内ローラ４５との間の領域と、帯状フィルム１における案内ローラ４５とローラ７５との間の領域とのなす角度θ１が一定に制御されるとともに、帯状フィルム１におけるダンサローラ６４と案内ローラ４４との間の領域と、帯状フィルム１における案内ローラ４４の前側領域とのなす角度θ２も一定に制御される。
【００５５】
このため、搬送経路Ｐ１における帯状フィルム１の張力を、ダンサローラ６４の水平方向の動作位置に基づいて、一義的、かつ、正確に判断することができる。したがって、ダンサローラ６４から案内ローラ４５およびローラ７５に供給される帯状フィルム１の張力を、高精度に制御することができ、張力制御機能が向上する。また、帯状フィルム１の実際の張力を推定するための複雑な設定値や膨大なデータを電子制御装置７２に記憶する必要性がなく、かつ、比較的簡単な計算式やプログラムにより、実際の張力を演算することができ、帯状フィルム１の張力の制御に必要なパウダーブレーキ１８のシーケンス制御の簡素化と、システムの低コスト化とを図ることができる。
【００５６】
また、ダンサローラ６４の初期位置における帯状フィルム１の張力と、バリカム６７のロータ６８の位相との相関関係が一定になり、張力の推定精度および制御精度を安定させることができる。このようにこの実施形態においては、帯状フィルム１の長手方向における張力の推定および制御を確実におこなうことができるために、帯状フィルム１の厚さや材質に関わりなく皺の発生や蛇行の発生を抑制することができる。
【００５７】
特に、この実施形態のように、絵柄の印刷された帯状フィルムを缶体の外周面に貼着する装置に適用した場合は、切断されたフィルムシートの長手方向の寸法誤差が回避されるとともに、フィルムシートの蛇行や皺などのトラブルが発生しにくく、缶体に貼着された後のフィルムシートの見栄えや外観の品質が向上する。
【００５８】
さらに、張力制御機構４が、直線状のシャフト４９と、帯状フィルム１の張力に応じてダンサローラ６４に作用する力とは反対向きの力をダンサローラ６４に付与する圧縮コイルスプリング５５，５６とを有し、この圧縮コイルスプリング５５，５６がシャフト４９に対して着脱自在に構成されている。このため、例えば、シャフトホルダー４６のねじ部材５０を緩めてシャフトホルダー４６をブロック４０から取り外すとともに、圧縮コイルスプリング５５，５６を取り替えてそのばね定数を変更することにより、帯状フィルム１の張力の変化に対応するダンサローラ６４の水平移動量（移動割合、移動率）およびロータ６８の回転角度の変化量（回転角度の変化割合、回転角度の変化率）を、顕著化させることができる。したがって、帯状フィルム１の幅、材質、厚さなどが変更された場合においても、実際の張力の検出範囲の拡大および検出精度の向上、ならびに張力の制御精度の向上を容易に図ることができる。
【００５９】
さらに、この実施形態においては帯状フィルム１の張力制御にＰＩＤ制御を用いているために、ハンチングのない滑らかな制御を比例動作でおこない、積分動作でオフセットを自動的に修正し、微分動作で外乱に対応する応答を速くすることができる。したがって、缶体用フィルム貼着システムＫ１が起動してからダンサローラ６４が初期位置に停止し、帯状フィルム１に所定の張力が付与されるまでの動作を短時間で収束させることができる。
【００６０】
また、この実施形態においては、多回転タイプの位置検出センサによりロータ６８の回転角度を検出しているために、従来から用いられている機械的な位置検出機構（例えばリミットスイッチ式の移動長さによるもの）に比べて、安価に製造することができ、かつ、振動によるノイズがあっても正確にロータ６８の回転角度を検出することができる。
【００６１】
また、この実施形態においては、ラック６２およびピニオン６９の歯数、またはピニオン６９の外径などを設計変更することにより、ダンサローラ６４の水平移動量と、バリカム６７のロータ６８の回転角度との対応関係を自由に変更することもできる。このような設計変更をおこなうことにより、設定するべき張力が小さい（例えば０．５〜２．０kgf ）帯状フィルムにも対応できる。
【００６２】
さらに、帯状フィルム１の張力に応じてダンサローラ６４を水平方向に移動させるための付勢手段としては、一定のばね定数を有する金属ばねである圧縮コイルスプリング５５，５６に代えて、油圧、空気圧を利用した流体ばね、またはゴムばねなどの合成樹脂ばね、あるいは金属ばねとゴムばねとを組み合わせた複合ばねや、空気ばねと金属ばねとを組合せた複合ばねなどを用いることもできる。なお、この発明において帯状部材を搬送する機構は、ローラに限らずガイド部材などでもよい。またこの発明の帯状部材の張力制御装置は、金属製缶体以外の容器、例えば、ガラス製瓶、プラスチック製ボトルなどの容器の外面に、帯状フィルムを切断して得たフィルムラベルを貼着するシステムにも適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、可動案内部材が、搬送される帯状部材と実質平行な方向に動作するため、帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが実質平行な状態に維持される。このため、複数の搬送機構同士の間の搬送経路における帯状部材の張力を、可動案内部材の動作量に基づいて一義的に判断することができる。したがって、複数の搬送機構の間の搬送経路における帯状部材の張力を、高精度に制御することができ、張力制御機能が向上する。また、帯状部材の実際の張力を推定するための複雑な設定値や膨大なデータが不要になり、かつ、比較的簡単な計算式やプログラムにより、実際の張力を演算することができ、帯状部材の張力の制御に伴うシーケンス制御の簡素化と、システムの低コスト化とを図ることができる。
【００６４】
また、可動案内部材の動作量に関わりなく、帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが実質平行な状態に維持される。このため、可動案内部材の初期位置における帯状部材の張力と可動案内部材の位置との相関関係が一定になり、張力の推定および制御の精度を安定させることができる。したがって、帯状部材の厚さや材質に関わりなく皺の発生や蛇行の発生を抑制できる。また、第２の圧縮コイルスプリングが、ショックアブソーバとして機能する。
【００６５】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の効果を得られるほかに、金属製の圧縮コイルスプリングを取り替えてそのばね定数を変更することにより、帯状部材の張力に対応する可動案内部材の動作量を顕著化させることができる。したがって、帯状部材の寸法や材質などが変更された場合でも、張力の検出範囲の拡大および検出精度の向上、ならびに張力の制御精度の向上を容易に図ることができる。請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られるほかに、ラックベースおよび可動案内部材が水平移動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明が適用された缶体用フィルム貼着システムの張力制御機構を示す一部判断正面図である。
【図２】 この発明が適用された缶体用フィルム貼着システムの全体構成を示す正面図である。
【図３】 図２に示された巻出し機構の一部破断側面図である。
【図４】 図２に示された張力制御機構の要部を示す平面図である。
【図５】 図２に示された張力制御機構の要部を示す側面図である。
【図６】 図２に示された張力制御機構および巻出し機構の制御回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…帯状フィルム、 １Ａ…方向変換部分、 １Ｂ…前側領域、 １Ｃ…後側領域、 ４４，４５…案内ローラ、 ４９…シャフト、 ５１…ラックベース、５５，５６…圧縮コイルスプリング、 ５９…スライダー、 ６３…シャフト、 ６４…ダンサローラ、 ６６…バリカム、 ７１…バリカムコントローラ、７２…電子制御装置、 ７３…Ｄ／Ａ変換器、 ７４…パワーサプライ、 Ｋ１…缶体用フィルム貼着システム、 Ｐ１…搬送経路。
Claims (3)
- 帯状部材を長手方向に搬送する複数の搬送機構と、この複数の搬送機構同士の間の搬送経路に配置されて前記帯状部材の搬送方向を変換するとともに、かつ、前記帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域と後側領域とが相互に実質平行になるように前記帯状部材が掛け回される可動案内部材と、この可動案内部材を前記帯状部材の張力変化に応じて動作可能に保持するとともに、この可動案内部材の動作方向を、前記帯状部材の搬送方向の変換部分の前側領域、および前記帯状部材の搬送方向の変換部分の後側領域と実質平行な方向になるように制御する動作方向設定機構と、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に力を付与する一定の弾性係数を有する弾性機構と、前記可動案内部材の動作量に基づいて前記帯状部材の張力を判断する張力判断機構とを備え、前記張力判断機構からの信号に基づいて前記帯状部材の張力を制御する帯状部材の張力制御装置において、
前記弾性機構は、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に対して作用する力とは反対向きの力を前記可動案内部材に付与する第１の圧縮コイルスプリングを有しており、
前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に対して作用する力と同じ向きの力を前記可動案内部材に付与する第２の圧縮コイルスプリングが設けられていることを特徴とする帯状部材の張力制御装置。 - 前記動作方向設定機構が直線状のガイド部材を有し、前記弾性機構が、前記帯状部材の張力に応じて前記可動案内部材に作用する力とは反対向きの力を前記可動案内部材に付与する金属製の圧縮コイルスプリングを有し、この金属製の圧縮コイルスプリングが前記ガイド部材に対して着脱自在となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の帯状部材の張力制御装置。
- 前記動作方向設定機構は、水平に延ばされた軌道と、この軌道に水平移動可能に取り付けられたラックベースとを有しており、このラックベースに、前記可動案内部材が水平移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の帯状部材の張力制御装置。
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