JP4317333B2 - 接着力測定機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに接着剤を介して接着された紙等のシート材同士の接着力を測定する接着力測定機に係わり、とくに、フィルタシガレットの製造にあたり、そのチップペーパ片の接着力を評価するうえで好適した接着力測定機に関する。
【0002】
【従来の技術】
フィルタシガレットは、いわゆるフィルタアタッチメントにて、2本のシガレットとこれらシガレット間のフィルタプラグとをチップペーパ片により接続してダブルフィルタシガレットに成形した後、このダブルフィルタシガレットを等分に切断して得られる。
【0003】
より詳しくは、フィルタアタッチメントのローリングセクションにて、2本のシガレットおよびフィルタプラグが転動する過程にて、チップペーパ片は先ず、フィルタプラグからシガレットの端部に跨るようにして、接着剤を塗布した片面が貼り付けられ、この後、シガレットおよびフィルタプラグの転動に伴い、これらに巻付けられながら接着されてシガレットおよびフィルタプラグを接続する。
【0004】
それゆえ、上述したチップペーパ片の巻付け接着によるシガレットおよびフィルタプラグの接続方式によれば、ローリングセクションに供給されたとき、シガレットおよびフィルタプラグに対してチップペーパ片が十分な接着力を有していなければ、これらシガレットおよびフィルタプラグへのチップペーパ片の貼り付けが確実になされず、また、この後のシガレットおよびフィルタプラグの転動に伴い、これらへのチップペーパ片の巻付けを確実になすことができない。
【0005】
このため、フィルタシガレットを製造するにあたり、チップペーパ片の接着剤や、シガレットの巻紙またはフィルタプラグの巻取り紙が変更されると、その製造に先立ち、チップペーパ片の接着力が適切であるか否かを検査、つまり、チップペーパ片の接着力を測定する必要がある。
ところで、チップペーパ片の接着力は、たとえば特許第3126832号公報に開示された接着力測定機により測定することができ、この公知の接着力測定機は、試料片間の剪断接着力および剥離接着力の両方を測定可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公知の接着力測定機は、シガレットパックの外包紙や梱包箱のブランクに使用される接着剤の接着力を測定するには有効であるものの、前述したチップペーパ片に塗布される接着剤の接着力を測定するには有効ではない。
【0007】
すなわち、フィルタアタッチメント内にて、チップペーパ片はウエブロールから高速で繰出されるチップペーパウエブの片面に接着剤を塗布した後、そのチップペーパウエブを所定の長さ毎に切断して得られ、そして、この切断後直ちに前述のローリングセクションに供給される。このため、チップペーパウエブへの接着剤の塗布からチップペーパ片がローリングセクションに供給されてシガレットおよびフィルタプラグに貼り付けられるまでの経過時間は非常に短く、それゆえ、チップペーパ片に十分な接着力を付与するにはその接着剤に速乾性のものが使用され、そして、チップペーパ片の接着力は前記経過時間により大きく左右される。
【0008】
しかしながら、公知の接着力測定機は前記経過時間に関して何等考慮していないので、公知の接着力測定機を使用してもチップペーパ片の接着力を適切に測定できない。すなわち、公知の接着力測定機はその測定動作が上述の経過時間に比べて非常に遅いので、事実上、チップペーパ片の接着力を正確に測定することはできない。
【0009】
本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、フィルタシガレットのチップペーパ片に塗布される接着剤のように、その接着力が経過時間に大きく左右される接着剤にあっても、接着力を適切に測定することができる接着力測定機を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の接着力測定機(請求項1)は、ウエブロールから所定の繰出し経路に沿って試料ウエブを繰出す繰出し装置と、繰出し経路に設けられ、繰出し装置による一定のライン速度での試料ウエブの繰出し中、試料ウエブの片面に接着剤を塗布し、所定面積の接着剤塗布域を形成可能な接着剤塗布装置と、接着剤塗布装置よりも繰出し経路の下流に設けられ、試料ウエブを片面とは反対の面側から支持可能な受け台と、繰出し経路を挟んで設けられ、受け台に対向し且つ試料片の一端部を解放可能に保持するスタンパ面を有するとともに受け台に対して接離可能なスタンパと、スタンパのスタンパ面に一端部が保持された試料片をその近傍の繰出し経路に対して平行姿勢および垂直姿勢の何れか一方の姿勢に維持した状態で試料片の他端部をクランプし、試料片に働く引っ張り力を測定する荷重測定装置と、繰出し装置、スタンパ及び荷重測定装置の作動を制御する計測制御装置とを備え、この計測制御装置は、接着剤塗布装置により試料ウエブに接着剤塗布域が形成された後、実際の接着状況下にて試料ウエブが試料片に接着されるまでの時間に相当する所定の経過時間が経過する時点若しくはこの時点までに接着剤塗布域を受け台にて停止させるべく、繰出し装置による試料ウエブの繰出し速度をライン速度から最高速度まで一時的に上昇させる第1速度制御手段と、経過時間が経過すると同時に、スタンパを作動させ、接着剤塗布域を介して受け台とスタンパとの間に試料ウエブおよび試料片の一端部を所定の圧着条件下にて圧着する圧着制御手段と、この圧着後、試料片に接着剤塗布域を介して働く引っ張り力を荷重測定装置により測定するため、試料ウエブを所定の速度パターンにて繰出す第2速度制御手段とを含む。
【0011】
上述の接着力測定器によれば、接着剤塗布装置により、繰出し中の試料ウエブに接着剤塗布域が形成されると、計測制御装置の第1速度制御手段は試料ウエブの繰出し速度を制御し、接着剤塗布域の形成後から前記経過時間が経過するまでの間に試料ウエブの接着剤塗布域を受け台に到達させ、そして、受け台にて停止させる。前記経過時間が経過すると、計測制御装置の圧着制御手段はスタンパを直ちに作動させ、スタンパと受け台との間に接着剤塗布域を介して試料ウエブと試料片の一端部とを所定の圧着条件下にて圧着する。この圧着後、計測制御装置の第2速度制御手段は所定の速度パターンにて試料ウエブの繰出しを再開する。この再開に伴い、試料片は試料ウエブとともに移動しようとするが、しかしながら、試料片はその他端が荷重測定装置によりクランプされていることから、荷重測定装置は試料片の一端部が試料ウエブから分離するまでの間、試料片に作用する引っ張り力を接着剤塗布域の接着力として測定する。
【0012】
好ましくは、荷重測定装置は、スタンパよりも繰出し経路の上流にて試料片の他端部をクランプする第1クランプ位置を有し、スタンパと第1クランプ位置との間にて試料片をその近傍の繰出し経路と平行姿勢に維持する第1荷重測定器と、スタンパよりも繰出し経路の下流にて試料片の他端部をクランプする第2クランプ位置を有し、スタンパと第2クランプ位置との間にて試料片をその近傍の繰出し経路と交差する交差姿勢に維持する第2荷重測定器とを含む(請求項2)。
【0013】
第1荷重測定器とスタンパとの間に試料片をセットして前述の測定を行えば、試料片と試料ウエブとの間の接着剤塗布域には試料ウエブの繰出し方向に沿う方向の剪断力が加わるので、この場合、第1荷重測定器は接着剤塗布域の剪断接着力を測定することになる。
一方、第2荷重測定器とスタンパとの間に試料片をセットして前述の測定を行えば、接着剤塗布域には試料ウエブの繰出し方向と交差する方向の剥離力が加わるので、この場合、第2荷重測定器は接着剤塗布域の剥離接着力を測定することになる。
【0014】
好ましくは、繰出し装置は、受け台と接着剤塗布装置との間の繰出し経路に設けられ、試料ウエブを制動するサクションブレーキを含んでおり(請求項3)、このサクションブレーキは、試料ウエブの繰出しが停止されたとき、試料ウエブに制動力を付与し、その接着剤塗布域を受け台にて正確に停止させる。
さらに、繰出し装置は、繰出し経路に設けられ、試料ウエブを加熱する少なくとも1つのヒータを含み(請求項4)、このヒータは、測定時、試料ウエブの温度を前述したフィルタアタッチメント等の実機での温度に調整する。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は一実施形態の接着力測定機を示し、この測定機はフレーム2を備える。図1でみて、フレーム2の右上部にはボビン4が回転自在に支持され、ボビン4には試料ウエブロールWRが装着されている。ここで、試料ウエブロールWRは、たとえばフィルタシガレットを製造するフィルタアタッチメントにて使用されるチップペーパロールであり、試料ウエブロールWRからはチップペーパが試料ウエブWとして繰出される。ここで、試料ウエブWは30〜70mmの幅を有する。
【0016】
ボビン4のボビン軸はフレーム2の背面から突出し、その突出端にギヤプーリ6が取付けられている。一方、フレーム2の背面にはサーボモータからなるボビンモータ8が支持され、ボビンモータ8の出力軸にもギヤプーリ10が取り付けられ、ギヤプーリ6,10間にタイミングベルト12が掛け回されている。したがって、ボビンモータ8が駆動されると、ボビン4、つまり、試料ウエブロールWRが一方向に回転される。
【0017】
ボビン4からは試料ウエブWの繰出し経路14が延び、この繰出し経路14は複数のガイドローラ15から構成されている。繰出し経路14の始端、具体的には、試料ウエブロールWRの下側には、試料ウエブWの巻出しローラ16が配置れ、この巻出しローラ16はフレーム2に回転自在に支持されている。巻出しローラ16のローラ軸はフレーム2の背面に突出し、また、フレーム2の背面にはサーボモータからなる巻出しモータ18が支持されている。これら巻出しモータ18の出力軸と巻出しローラ16のローラ軸との間もまた、ギヤプーリ20,22およびタイミングベルト24を介して同様に接続されている。
【0018】
一方、巻出しローラ16の下側にはピンチローラ26が配置され、これら巻出しローラ16とピンチローラ26との間に試料ウエブロールWRから繰出された試料ウエブWが挟み付けられている。ピンチローラ26はそのローラ軸が巻出しローラ16のローラ軸にギヤ(図示しない)の噛み合い介して接続されているとともに、リフト機構28を介してフレーム2に回転自在に支持されている。このリフト機構28はピンチローラ26の上下位置を調整し、これにより、ピンチローラ26は試料ウエブWを介して巻出しローラ16に所定の押圧力で転接する。なお、リフト機構28は、ピンチローラ26を回転自在に軸支するローラホルダと、このローラホルダを上下動させるアクチュエータとからなる。
【0019】
一方、繰出し経路14の終端は試料ウエブWの回収ボックス30に接続され、この回収ボックス30は図1でみてフレーム2の左端部に配置されている。
繰出し経路14の終端部には、試料ウエブWの繰出しローラ32がフレーム2に回転自在に支持され、そのローラ軸もまたフレーム2の背面に突出し、ギヤプーリ34,36およびタイミングベルト38を介してサーボモータからなる繰出しモータ40に接続されている。なお、繰出しモータ40もまたフレーム2の背面に支持されている。
【0020】
繰出しローラ32の下方にもピンチローラ42が配置され、これらピンチローラ42と繰出しローラ32との間に試料ウエブローラWRから巻出しローラ16とピンチローラ26との間を通過し、そして、繰出し経路14に沿って導かれる試料ウエブWが挟持されている。なお、ピンチローラ42のローラ軸もまた、繰出しローラ32のローラ軸にギヤの噛み合いを介して接続されている一方、ピンチローラ42は前述のリフト機構28と同様なリフト機構44を介してフレーム2に回転自在に支持されている。
【0021】
前述のボビンモータ8、巻出しモータ18および繰出しモータ40が駆動されると、試料ウエブロールWRから試料ウエブWが連続して繰出され、そして、試料ウエブWは繰出し経路14に沿って走行する。
巻出しローラ16の下流にて、繰出し経路14にはダンサローラ装置46が介挿され、このダンサローラ装置46は試料ウエブWの走行を案内し、そして、試料ウエブWに所定の張力を付与する。より詳しくは、ダンサローラ装置46は一対のダンサローラ48を有し、これらダンサローラ48はテンションレバー50に回転自在に支持され、このテンションレバー50はその基端がフレーム2に回動自在に支持されている。したがって、ダンサローラ48はテンションレバー50の回動により上下動可能となっている。テンションレバー50は、繰出しローラ32による試料ウエブWの繰出し速度と、巻出しローラ16による試料ウエブWの繰出し速度との間の偏差に基づいて回動する。また、テンションレバー50のレバー軸もまたフレーム2の背面に突出し、この突出端に角度センサ52が設けられている。この角度センサ52はテンションレバー50の下限位置に対応した回動角を検出し、その検出信号を出力する。
【0022】
繰出し経路14にはダンサロール装置46の下流に接着剤塗布装置54が配置されている。この接着剤塗布装置54は昇降台56を備え、この昇降台56はフレーム2のベースに対して上下動可能に支持されている。つまり、昇降台56はフレーム2のベースに昇降機構58を介して支持され、この昇降機構58は複数のガイドロッドと、昇降台56を上下動させるアクチュエータとからなる。
【0023】
昇降台56には接着剤を蓄えた糊ポッド60が配置され、この糊ポッド60内に糊ローラ62が回転自在に支持されている。糊ローラ62はその一部が糊ポッド60から上方に突出している。
糊ローラ62の上側には転写ローラ64が回転自在に配置され、この転写ローラ64は糊ローラ62に転接している。転写ローラ64のローラ軸はフレーム2の背面に突出し、その突出端はギヤプーリ66,68およびタイミングベルト70を介して、サーボモータからなる転写モータ72に接続されている。また、糊ローラ62および転写ローラ64のローラ軸もまたギヤ(図示しない)の噛み合いを介して相互に接続されている。
【0024】
なお、糊ローラ62に対する転写ローラ64の転写圧は、糊ポッド60、つまり、糊ローラ62の上下位置を昇降台56を介して調整することで設定することができる。
転写モータ72が駆動されると、転写ローラ64および糊ローラ62は連動して回転し、これにより、糊ローラ62から転写ローラ64に糊ポッド60内の接着剤が供給され、転写ローラ64の外周面に所定の糊塗布パターンが形成される。具体的には、ここでの糊塗布パターンは、転写ローラ64の周方向に一定面積の矩形の糊塗布域が間欠的に連なるパターンとなっている。換言すれば、糊塗布域は転写ローラ64の外周面にその周方向でみて所定の転写回転角毎に形成される。
【0025】
このような糊塗布パターンを形成するため、糊ローラ62はその外周面に、糊塗布域に対応した凹所を一定のピッチで有する一方、これら凹所のみに糊ポッド60内の接着剤を残すべく、その外周面に付着した接着剤を除去するスクレーパ74を備えている。したがって、糊ローラ62の凹所内の接着剤が転写ローラ64の外周面に付着することで、転写ローラ64の外周面に所定の糊塗布パターンが形成される。また、転写ローラ64にもスクレーパ76が備えられ、このスクレーパ76は転写ローラ64の外周面に残留する接着剤を除去する。
【0026】
図1から明らかなように、試料ウエブWの繰出し経路14は転写ローラ64の直上を延び、繰出し経路14上の試料ウエブWと転写ローラ64との間には通常、所定のギャップが確保されている。
そして、転写ローラ64の近傍には、繰出し経路14の上側に転写シリンダ78が配置され、この転写シリンダ78はフレーム2に支持される一方、そのピスントロッドの先端に押下パッド80を有する。図示の状態から転写シリンダ78のピストンロッドが伸長されると、押下パッド80は繰出し経路14上の試料ウエブWを転写ローラ64に向けて押し下げ、この時点で、前述のギャップが解消され、試料ウエブWは転写ローラ64に対して所定の転写回転角位置にて接触する。この結果、試料ウエブWと転写ローラ64との接触により、転写ローラ64の外周面に形成された糊塗布パターンが試料ウエブWに転写され、試料ウエブWの片面に糊塗布域、すなわち、接着剤塗布域が間欠的に形成される。ここで、接着剤塗布域はたとえば幅20mm、長さ15mmの一定面積を有する。
【0027】
さらに、転写ローラ64のローラ軸には転写ローラ角センサ82が取付けられ、この転写ローラ角センサ82は、転写ローラ64が前記転写回転角だけ回転する度に、つまり、転写ローラ64に形成された糊塗布域が前述の転写回転角位置を通過する毎にパルス信号を出力する。
また、押下パッド80の近傍には転写用リミットスイッチ84が配置され、この転写用リミットスイッチ84は、押下パッド80が所定の押下ストロークに達し、試料ウエブWが転写ローラ64に接触したとき、検出信号を出力する。
【0028】
転写ローラ64の上方には受け台86が配置されており、この受け台86の近傍の繰出し経路14は、受け台86の上方を繰出しローラ32まで水平に延びる水平繰出し経路部分14Hと、水平繰出し経路部分14Hにガイドローラ15を介して連なり、図1でみて受け台86の右側を垂直に延びる垂直繰出し経路14Vとからなっている。
【0029】
この実施形態の場合、受け台86は矩形状をなし、リフトシリンダ88のピストンロッドに下側から支持され、そして、ヒータ90を内蔵している。また、リフトシリンダ88はその下部に圧着ロードセル92を備え、この圧着ロードセル92は受け台86に加わる荷重、すなわち、圧着荷重を検出し、その検出信号を出力する。
【0030】
受け台86の上方には、水平繰出し経路部分14Hを挟んでスタンパ94が配置され、このスタンパ94は受け台86と対向するスタンパ面96を有する。この実施形態では、スタンパ面96はサクション面として形成され、吸引ホースを介してサクション源に接続されている。なお、図1中、吸引ホースおよびサクション源は省略されている。
【0031】
スタンパ94からはスタンパロッド98が上方に延び、このスタンパロッド98は昇降体100を摺動自在に貫通し、この昇降体100に対しスタンパ94は圧縮コイルばね102を介して吊持されている。昇降体100はロッドレスシリンダからなる圧着シリンダ104に接続され、この圧着シリンダ104により所定の上下ストローク範囲にて上下動可能である。また、昇降体100の近傍には圧着用リミットスイッチ106が配置され、この圧着用リミットスイッチ106は昇降体100が下限位置まで押下されると、これを検出し、その検出信号を出力する。
【0032】
前述した垂直繰出し経路部分14Vの近傍には第1荷重検出器としての剪断ロードセル108が配置されており、この剪断ロードセル108はクランプ110を有し、このクランプ110は水平繰出し経路部分14Hの始端近傍に位置付けられている。剪断ロードセル108はクランプ110に加わる荷重を検出し、その検出信号を出力可能である。なお、剪断ロードセル108の測定レンジは0〜196N(0〜20000gf)である。
【0033】
一方、水平繰出し経路部分14Hの上方には第2荷重検出器としての剥離ロードセル112が配置され、この剥離ロードセル112もまたクランプ114を有している。クランプ114はスタンパ94の直下流の上方に位置付けられ、クランプ114に加わる荷重が剥離ロードセル112により検出され、そして、その検出信号が剥離ロードセル112から出力される。なお、剥離ロードセル112の測定レンジは0〜196N(0〜2000gf)である。
【0034】
また、水平繰出し経路部分14Hの直上には拘束ローラ115が回転自在に配置され、この拘束ローラ115はクランプ114の下方に位置付けられている。
スタンパ94は剪断ロードセル108のクランプ110、または、剥離ロードセル112のクランプ114と協働し、試料片Tを所定の姿勢に保持する。より詳しくは、図2に示されるように剪断ロードセル108が使用される場合、試料片Tはその一端部がスタンパ94のスタンパ面96に吸着保持され、そして、試料片Tの他端部はクランプ110に挟持される。この場合、試料片Tは水平搬送経路部分14Hと平行に延びる水平姿勢にしてセットされる。
【0035】
一方、図3に示されるように剥離ロードセル112が使用される場合、試料片Tはその一端部がスタンパ94のスタンパ面96に同様にして吸着保持されるが、試料片Tの他端部はクランプ114に挟持される。この場合、試料片TはL字状をなしてセットされ、そのクランプ114側の部位が水平搬送経路部分14Hに対して垂直な姿勢となる。
【0036】
ここで、試料片Tは、フィルタシガレットの製造に使用されるフィルタプラグの巻取り紙を所定の長さに切断して得られるものであって、試料ウエブWと同一の幅寸法を有している。
さらに、図1に示されるように、垂直繰出し経路部分14Vには、試料ウエブWの接着剤塗布域が形成される片面とは反対の面側にサクションブレーキ116が配置され、このサクションブレーキ116は試料ウエブWを吸着し、試料ウエブWに制動力を付与することができる。
【0037】
また、試料ウエブWの走行に寄与するガイドローラ15、巻出しローラ16および繰出しローラ32、そして、ピンチローラなどの繰出し経路14を構成する各ローラはその慣性質量の軽減を図るためアルミやジュラルミンなどの軽量の材料からなっているのが好ましい。
さらにまた、試料ウエブWの繰出し経路14には試料ウエブWを加熱する加熱装置や、弛み防止装置が配置されている。具体的には、加熱装置はプレヒータ118およびポストヒータ120を備え、プレヒータ118は接着剤塗布装置54よりも上流に位置し、そして、ポストヒータ120は接着剤塗布装置54の下流に位置付けられている。一方、弛み防止装置は、試料ウエブWに向けてスプリングにより押圧される押圧ローラ121を備え、押圧ローラ121はプレヒータ118と接着剤塗布装置54との間に位置付けられている。
【0038】
前述したモータ、シリンダ、ヒータ、ロードセル、センサおよびスイッチなどは、第1および第2速度制御手段、そして、圧着制御手段を含む計測制御装置122に電気的に接続されている。図4に示されるように、計測制御装置122はメインコントローラ124を備え、このメインコントローラ124にボビンモータ8、巻出しモータ18、繰出しモータ40、ヒータ90、圧着ロードセル92、剪断ロードセル108、剥離ロードセル112、角度センサ52、転写シリンダ78、リフトシリンダ88、圧着シリンダ104に加え、液晶タッチパネル126、データ収集用コンピュータ128、複数の温度センサ130、温度調調整器132が接続されている。
【0039】
また、計測制御装置122はメインコントローラ124に接続された動作モニタコントローラ134を備え、この動作モニタコントローラ134に転写ローラ角センサ82、転写用リミットスイッチ84および圧着用リミットスイッチ106が接続されている。
メインコントローラ124および動作モニタコントローラ134はマイクロプロセッサ(MPU)およびその周辺機器(メモリや入出力インタフェース等)を搭載した制御ボードからなり、データ収集用コンピュータ128にはいわゆるパーソナルコンピュータを使用することができる。
【0040】
液晶タッチパネル126は接着力測定機の試験条件等をメインコントローラ124に入力可能である。そして、各温度センサ130は受け台86に内蔵されたヒータ90や、プレヒータ118およびポストヒータ120の温度を検出し、そして、温度調整器132は各ヒータ90,118,120の加熱温度をそれぞれ設定する。
【0041】
なお、計測制御装置122は必要に応じて、糊ポッド60内の接着剤の粘度を計測する粘度センサ(図示しない)を備えることもでき、この場合、この粘度センサからの計測データは粘度計136(図1参照)に出力される。
メインコントローラ124および動作モニタコントローラ134はその内部のプログラムおよび前述のセンサ、リミットスイッチから供給される検出信号に基づき、モータやシリンダの動作を制御する一方、各ロードセルからの出力をサンプリングし、そのサンプリング結果をデータ収集用コンピュータ128に送信する。
【0042】
具体的には、メインコントローラ124および動作モニタコントローラ134は、図5〜図8に示す測定機の運転制御ルーチン、図9に示すボビンおよび巻出しローラの追従制御ルーチン、図10に示す測定制御ルーチン、そして、図11に示す転写ローラのアイドル制御ルーチンを並列的に実行し、以下、これらのルーチンについて詳細に説明する。
【0043】
運転制御ルーチンの前半
先ず、測定機の運転ボタン(図示しない)がオン操作されると、前述したヒータ90、プレヒータ118およびポストヒータ120に通電される一方、転写モータ72が駆動され、転写ローラ64は所定のアイドル回転数で回転され、そして、液晶タッチパネル126に入力画面が表示され、この入力画面を通じて測定条件が入力される(ステップS1)。なお、転写ローラのアイドル回転制御については後述する。
【0044】
ステップS1の測定条件には、測定試験が剪断又は剥離の何れであるのかを選択する測定項目や、試料ウエブWのライン速度やオープンタイム(経過時間)、そして、圧着条件としてセットタイム(圧着時間)、圧着後放置時間および測定時の試料ウエブWの測定速度等を設定する設定項目、そして、試料片Tがセットされたか否かの確認項目などが含まれている。なお、試料片Tがセットされているとき、前述したように試料片Tの一端部はスタンパ94に吸着保持されている。
【0045】
ここで、ライン速度、オープンタイム、セットタイム、圧着後放置時間および測定速度はそれぞれ、893〜3500mm/sec、150〜99999ms、50〜99999ms、10〜99999ms、3.5〜500mm/secの範囲で設定可能である。
より詳しくは、オープンタイムは前述したフィルタアタッチメントにおいて、チップペーパへの接着剤の塗布からチップペーパ片がローリングセクションに到達するまでの経過時間、セットタイムはローリングセッションにてチップペーパ片の巻付けに要する時間、そして、圧着後放置時間はローリングセクションにて巻付けが完了した後、ダブルフィルタシガレットがローリングセクションを通過するのに要する時間にそれぞれ設定される。
【0046】
上述の測定条件の入力が完了すると、測定準備が完了した否かが判別され(ステップS2)、ここでは、具体的には前述の各ヒータ90,118,120がそれぞれ設定温度に加熱されているか否かが判別される。なお、受け台86のヒータ90の加熱温度は室温〜300℃の範囲内で設定可能である。
ステップS2の判別結果が真(Yes)になると、液晶タッチパネル126の測定開始ボタンの色が「赤」から「緑」に変わり、測定準備の完了が試験員に報知される。
【0047】
この後、測定開始ボタンがオン操作されたか否かが判別され(ステップS3)、ここでの判別結果が真になると、リフトシリンダ88が伸長され、受け台86が図1に示す下降位置から上昇して(ステップS4)、水平繰出し経路14Hの直下に位置付けられ、そして、繰出しモータ40、ボビンモータ8および巻出しモータ18が駆動され、繰出しローラ32、ボビン4および巻出しローラ16の回転、つまり、これらローラの運転が開始される(ステップS5)。
【0048】
このようにして繰出しローラ32、ボビン4および巻出しローラ16が回転されると、試料ウエブロールWRから試料ウエブWが繰出され、そして、試料ウエブWは繰出し経路14に沿って走行する。
次に、繰出しローラ32の周速がライン速度に到達したか否かが判別され(ステップS6)、ここでの判別結果が偽(No)の場合、繰出しローラ32は加速されるが(ステップS7)、その判別結果が真になると、繰出しローラ32はライン速度に一致した周速で定速運転される(ステップS8)。
【0049】
この後、同様に転写ローラ64の周速がライン速度に到達したか否かが判別され(ステップS9)、ここでの判別結果が偽の場合、転写ローラ64は加速され(ステップS10)、そして、その判別結果が真になると、転写ローラ64はライン速度に一致した周速で定速運転される(ステップS11)。
そして、次のステップS12では、繰出しローラおよび転写ローラの周速がともにライン速度に一致しているか否かが判別され、ここでの判別結果が偽の場合、前述のステップが繰返して実施される。
【0050】
したがって、図12に示されるように繰出しローラ32(転写ローラ64)は測定開始から周速が徐々に上昇し、ライン速度にて一定となる。
一方、繰出しローラ32および転写ローラ64の繰出し制御と並行して、図9のボビン4および巻出しローラ16の追従制御ルーチンもまた実施されている。
【0051】
追従制御ルーチン
この追従制御ルーチンでは、先ず、測定開始ボタンがオン操作された否かが判別され(ステップS51)、ここでの判別結果が真の場合、テンションレバー50が下限位置にあるか否かが判別される(ステップS52)。ここでの判別は角度センサ52からの検出信号に基づいて実施される。
【0052】
ステップS52の判別結果が真であると、次に、測定データのサンプリング中であるか否かが判別され(ステップS53)、ここでの判別結果もまた偽であると、試料ウエブロールWRおよび巻出しローラ16の周速を繰出しローラ32の周速に一致させるべく、ボビンモータ8および巻出しモータ18の駆動が制御される(ステップS54)。なお、測定データのサンプリング中か否かは、後述する図10の測定制御ルーチンの説明から明らかとなる。
【0053】
一方、ステップS52の判別結果が偽の場合、試料ウエブロールWRおよび巻出しローラ16の周速に対する増速分がセットされた後(ステップS55)、ステップS53での場合と同様に測定データのサンプリング中であるか否かが判別される(ステップS56)。ここでの判別結果が偽の場合、試料ウエブロールWRおよび巻出しローラ16の周速は繰出しローラ32の周速に増速分を加えた値に一致すべく制御される(ステップS57)。
【0054】
しかしながら、ステップS53またはS56の判別結果が真になると、試料ウエブロールWRおよび巻出しローラ16の周速は0に設定される(ステップS58)。
なお、ステップS51の判別結果が偽の場合、ボビンモータ8および巻出しモータ18は駆動されず、試料ウエブロールWRおよび巻出しローラ16はその運転が停止される(ステップS59)。
【0055】
上述の説明から明らかなように、試料ウエブロールWRおよび巻出しローラ16の周速は、テンションレバー50が下限位置に維持されるように繰出しローラ32の周速に追従して制御され、これにより、繰出し経路14に沿って走行する試料ウエブWに一定の張力が付与される。
【0056】
運転制御ルーチンの後半
前述したステップS12(図5)の判別結果が真になると、つまり、試料ウエブWがライン速度で走行し、そして、転写ローラ64の周速もまたライン速度に一致すると、図6のステップS13にて、転写シリンダ78が伸長され、その押下パッド80が下降する。これにより、試料ウエブWが押下パッド80により押し下げられて転写ローラ64に接触する結果、転写ローラ64上の糊塗布パターンが試料ウエブWに転写され、試料ウエブWに接着剤塗布域が間欠的に形成される(図12参照)。
【0057】
なお、試料ウエブWが転写ローラ64に接触していない状況にあっては、転写ローラ64から糊塗布パターンが試料ウエブWに転写されることはなく、転写ローラ64はいわゆる空打ち状態にある。また、押下パッド80の下限位置、つまり、転写シリンダ78の伸長ストロークは前述した転写用リミットスイッチ84からの検出信号により決定される。
【0058】
この後、接着剤塗布域の塗布回数が規定値に達しか否かが判別される(ステップS14)。ここでの判別は、前述した転写ローラ角センサ82から出力されるパルス信号をカウントすることでなされる。また、塗布回数の規定値は、試料ウエブWが転写ローラ64に接触した後、転写ローラ64の周速がライン速度に安定して復帰するまでの回転角を考慮して設定されている。
【0059】
ステップS14の判別結果が真となると、転写シリンダ78の収縮を受けて、押下パッド80の上昇が開始されると同時に(ステップS15)、この時点で、塗布完了フラグがセットされ(ステップS16)、そして、圧着シリンダ104のオン動作タイマがスタートする(ステップS17)。ここで、オン動作タイマの動作時間は、オープンタイムから圧着シリンダ104の応答遅れ時間を差引いた時間に設定されている。
【0060】
この後、試料ウエブWに接着剤塗布域が最後に形成されてからの試料ウエブWの走行距離が設定距離に達したか否かが判別される(ステップS18)。ここで、転写ローラ64から受け台86までの繰出し経路14の経路長をDとすると、前記設定距離は0.5〜1.5Dの範囲に設定されている。
ステップS18の判別結果が偽の場合、繰出しローラ32の回転速度が最高速度に達した否かが判別され(ステップS19)、ここでの判別結果が偽の場合、繰出しローラ32は加速される(ステップS20)。したがって、図12に示されるように押下バッド80の上昇から、繰出しローラ32の周速、つまり、試料ウエブWの繰出し速度は徐々に加速される。
【0061】
この後、ステップS18,S19の判別が繰り返して実施されるに伴い、ステップS18の判別結果が先に真なると、繰出しローラ32の減速が開始され(ステップS21)、これに対し、ステップS19の判別結果が先に真になると、繰出しローラ32はその最高速度で定速運転される(ステップS22)。
この後、ステップS21,S22からはステップS23が実施され、このステップにて、前述した最後の接着剤塗布域が受け台86の位置、つまり、圧着位置に到達したか否かが繰出しローラ32の回転数に基づいて判別される。ここで、転写ローラ64から圧着位置までの距離はステップS18での設定距離よりも長いので、ステップS23の判別結果が真になる前に、ステップS21が実施され、そして、繰出しローラ32の減速運転がなされる(ステップS24)。
【0062】
なお、図12は、繰出しローラ32の回転速度が最高速度に達する直前若しくは最高速度に達すると同時にステップS18の判別結果が真となり、この後、繰出しローラ32の回転速度、つまり、試料ウエブWの繰出しが減速されていく状況を示している。
ステップS23の判別結果が真になると、繰出しローラ32の回転つまり運転が停止される同時に(ステップS25)、サクションブレーキ116が作動され(ステップS26)、試料ウエブWに制動力が付与される。したがって、試料ウエブW上の最後の接着剤塗布域が受け台86上にて停止する。
【0063】
ここで、受け台86上にて停止される接着剤塗布域は試料ウエブWに形成された最後のものであるから、その接着剤塗布域を受け台86上に正確に位置決め可能となる。
この点に関して詳述すると、前述した押下パッド80の下降により試料ウエブWが転写ローラ64に接触されると、この接触抵抗により転写ローラ64の回転速度が一時的に変動する。このような回転速度の変動中に試料ウエブWに形成される接着剤塗布域を停止対象に設定すると、この停止対象の接着剤塗布域に関し、その実走行距離と繰出しローラ32の回転数から算出される算出走行距離との間に誤差が生じ、停止対象の接着剤塗布域を受け台86上にて正確に停止させることができない。しかしながら、本実施形態では、転写ローラ64の回転速度が安定した状態にて、試料ウエブWに形成される最後の接着剤塗布域をその停止対象に設定しているので、その接着剤塗布域を受け台86上に正確に位置決めして停止させることが可能となる。
【0064】
この後、ステップS26から図7のステップS27が実施されることで、このステップの判別結果が真になるまで、つまり、圧着シリンダの動作タイマがタイムアップするまで待機する。すなわち、図6のステップS17にて動作タイマがスタートした後、この動作タイマがタイムアップするまでの間にて、前述した停止対象の接着剤塗布域が受け台86上にて停止されるべく、繰出しローラ32の回転速度が制御されることになる(第1速度制御)。
【0065】
ステップS27の判別結果が真になると、圧着シリンダ104が作動され、昇降体100を介してスタンパ94の下降が開始され(ステップS28)、そして、サクションブレーキ116による制動が解除される(ステップS29)。
この後、昇降体100が下限位置まで下降した否かが判別され(ステップS30)、ここでの判別は前述した圧着用リミットスイッチ106からの検出信号の有無により行うことができる。
【0066】
ステップS30の判別結果が真になると、受け台86上にて停止された試料ウエブWの接着剤塗布域にスタンパ94を介して試料片Tの一端部が圧着されることになり(圧着制御)、この際の圧着圧力は昇降体100の下限位置、つまり、圧縮コイルばね102の圧縮量により決定される。なお、圧着圧力は9.8×103〜2.94×105Pa(100g/cm2〜3kg/cm2)の範囲にて設定され、その調整は圧着シリンダ104の作動ストロークの変更と圧縮コイルばね102の交換とで可能である。
【0067】
ステップS30の判別結果が真になると、セットタイマがスタートし(ステップS31)、スタンパ94のスタンパ面96による試料片Tの吸着が解除される(ステップS32)。ここで、セットタイマに設定される値は前述したセットタイムである。この後、セットタイマがタイムアップしたか否かが判別され(ステップS33)、ここでの判別結果が真になるまで待機する。
【0068】
ステップS33の判別結果が真なると、圧着シリンダ104の復動によりスタンパ94が上昇される同時に、リフトシリンダ88の収縮を受け、受け台86が下降される(ステップS34)。ここで、スタンパ94による試料片Tの吸着は既に解除されているので、試料片Tの一端部がスタンパ94とともに上昇することはなく、試料片Tはその一端部が試料ウエブWに接着剤塗布域を介して接着された状態で残される。
【0069】
スタンパ94の上昇および受け台86の下降と同時に、圧着後放置タイマがスタートし(ステップS35)、そして、その圧着後放置タイマがタイムアップするまで待機する(ステップS36)。
ステップS36の判別結果が真になると、データのサンプリング開始フラグがセットされ(ステップS37)、そして、図8のステップS38が実施される。
【0070】
ステップS38では、繰出しローラ32の周速が測定速度にあるか否かが判別されるが、図12から明らかなように繰出しローラ32の回転、すなわち、試料ウエブWは、セットタイムおよび圧着後放置時間が経過するまで停止状態にあるので、ここでの判別結果は偽となり、繰出しローラ32は停止状態から加速され(ステップS39)、試料ウエブWの繰出しが再開される。なお、測定速度は前述のライン速度よりも低い速度に設定されている。
【0071】
次に、試料ウエブWの再繰出し長さが所定の測定距離に達した否かが判別されるが(ステップS40)、ここでの測定距離は、ステップS39の実施が繰り返され、そして、繰出しローラ32の周速が測定速度に到達するまでの間に、繰出しローラ32から繰り出される試料ウエブWの繰出し長さよりも十分に長く設定されている。
【0072】
したがって、ステップS40の判別が最初に実施されるとき、その判別結果は偽となり、そして、ステップS39、つまり、繰出しローラ32の加速が繰返して実施される。この後、ステップS38の判別結果が真となり、繰出しローラ32の周速が測定速度に達すると、繰出しローラ32はその測定速度で定速運転される(ステップS41)。したがって、図12に示されるように繰出しローラ32の周速は加速を経て定速となる(第2速度制御)。
【0073】
この後、ステップS40の判別結果が真になった時点で、繰出しローラ32は減速、停止される(ステップS42)。
一方、図7のステップS37にてデータのサンプリングフラグがセットされ、そして、試料ウエブWの繰出しが再開されると、図10の測定制御ルーチンが実行可能となり、以下、この測定制御ルーチンについて説明する。
【0074】
測定制御ルーチン
このルーチンでは、先ず、サンプリング開始フラグがセットされたか否かが判別されるが(ステップS61)、ここでの判別結果は真となり、サンプリングタイマがスタートする(ステップS62)。ここで、サンプリングタイマの値は試料ウエブWの再繰出し長さが測定距離に到達するのに要する時間を後述するサンプリングカウンタの設定回数で分割した値に設定される。
【0075】
ステップS63の判別結果が真にあると、試料片Tがセットされている剪断ロードセル108または剥離ロードセル112からの測定データが取込まれた後(ステップS64)、サンプリングタイマはリセットされ(ステップS65)、そして、取り込まれた測定データのサンプリング数がカウントされる(ステップS66)。
【0076】
この後、サンプリング数が設定回数に達したか否かが判別され(ステップS67)、ここでの判別結果が真となるまで、測定データの取込みが繰り返され、そして、ステップS67の判別結果が真となったとき、測定が終了される(ステップS68)。
なお、取込まれた測定データは、データ収集用コンピュータ128に送信され、このデータ収集用コンピュータ128にて所定の形式で表示かつ記憶される。
【0077】
ここで、試料片Tが剪断ロードセル108にセットされている場合、試料ウエブWの繰出しが再開されると、試料ウエブWの繰出しは接着剤塗布域を介して試料片Tを水平に引っ張ることから、その接着剤塗布域に剪断力が加わり、この場合、剪断ロードセル108にて検出される測定データは接着剤塗布域の剪断力を示すものとなる。
【0078】
これに対し、試料片Tが剥離ロードセル112にセットされている場合、試料ウエブWの繰出しが再開されると、試料片Tの一端部は試料ウエブWとともに移動するが、しかしながら、試料片Tの他端側が前述の拘束ローラ115に当たると、これ以上の移送が拘束され、試料ウエブWの繰出しは試料片Tの他端部を垂直に引っ張ることになって、その接着剤塗布域に剥離力が加わり、この場合、剥離ロードセル112にて検出される測定データは接着剤塗布域の剥離力を示すものとなる。
【0079】
また、剪断ロードセル108または剥離ロードセル112にて検出される測定データは、試料ウエブWに接着剤塗布域を形成してから試料ウエブWが接着剤塗布域を介して試料片Tに圧着されるまでのオープンタイム(経過時間)や圧着時間を考慮して得られたものであるので、試料ウエブWがチップペーパからなり、そして、試料片Tがフィルタプラグの巻取り紙からなる場合、その測定データはフィルタチップアタッチメントにてフィルタシガレットが実際に製造される場合のチップペーパ片の接着力を実質的に示すものなり、接着剤の適合性を正しく判定可能となる。
【0080】
さらに、本実施形態にあっては、オープンタイムのみならず、セットタイム、圧着圧力および圧着後放置時間等の圧着条件を容易に可変できるから、種々の試験条件下にて接着剤塗布域の接着力を適切に測定可能となる。
さらにまた、本実施形態では、受け台68内のヒータ90や、プレヒータ118およびポストヒータ120を備えているので、試料ウエブWの繰出し環境をフィルタアタッチメント内でのチップペーパの繰出し環境により近似させることができ、チップペーパ片に塗布された接着剤の接着力をより高精度に測定可能となる。
次に、前述した図11の転写ローラ64のアイドル制御ルーチンについて、以下に説明する。
【0081】
転写ローラのアイドル制御ルーチン
前述したように転写ローラ64は、測定機の運転ボタンがオン操作され、そして、前述した測定開始ボタンがオン操作されるまで、アイドル回転数にて回転される。つまり、アイドル制御ルーチンでは、先ず、測定開始ボタンがオン操作されたか否かが判別され(ステップS71)、ここでの判別結果が偽の場合、転写ローラ64の回転数にアイドル回転数がセットされ(ステップS73)、そして、塗布完了フラグがリセットされる(ステップS74)。
【0082】
しかしながら、ステップS71の判別結果が真になると、塗布完了フラグがセットされた否かが判別され、ここでの判別結果が偽に維持されている限り、ステップS73が実施されることはない。つまり、測定開始ボタンがオン操作された後、試料ウエブWへの接着剤塗布域の形成が完了するまでの間、転写ローラ64の回転は前述した運転制御ルーチンにて制御される。
【0083】
この後、ステップS72の判別結果が真になると、ステップS73が実行され、転写ローラ64はアイドル回転数で回転されることになる。
本発明は、上述の一実施形態に制約されるものではなく種々の変形が可能である。たとえば、一実施形態では、フィルタアタッチメントでのチップペーパ片の接着力を正確に測定するために、試料ウエブ、試料片、そして、オープンタイム等の試験条件をフィルタアタッチメントでの条件と同一または近似させているが、その試験条件は試験対象に応じて種々に変更されることは言うまでもない。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の接着力測定機(請求項1)によれば、圧着条件のみならず、接着剤の塗布から圧着までの経過時間を考慮して、接着剤の接着力を測定しているので、その接着力を正確に測定することができる。
また、本発明の接着力測定機の荷重測定装置は第1および第2荷重測定器を備えているので(請求項2)、接着剤の接着力を剪断力および剥離力の両方の観点から測定することができる。
【0085】
また、本発明の接着力測定機は、試料ウエブの繰出し経路にサクションブレーキを備えているので(請求項3)、試料ウエブに塗布された接着剤塗布域を受け台の位置に正確に位置決めして停止させることができ、試料ウエブと試料片の圧着を正確に行うことができる。
さらに、本発明の接着力測定機は、試料ウエブの繰出し経路に加熱装置を備えているので(請求項4)、試料ウエブの温度を実際の製造環境に近似させることができ、より正確な測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の接着力測定機の概略構成図である。
【図2】剪断ロードセルに試料片がセットされた状態を示す図である。
【図3】剥離ロードセルに試料片がセットされた状態を示す図である。
【図4】計測制御装置内のコントローラに接続される機器を示した図である。
【図5】計測制御装置が実行する運転制御ルーチンの一部のフローチャートである。
【図6】図5のフローチャートに続くフローチャートの一部である。
【図7】図6のフローチャートに続くフローチャートの一部である。
【図8】図7のフローチャートに続くフローチャートの一部である。
【図9】計測制御装置が実行するボビンおよび巻出しローラの追従制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図10】計測制御装置が実行する測定制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図11】計測制御ルーチンが実行する転写ローラのアイドル制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図12】測定開始からの繰出しローラの周速変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
32 繰出しローラ(繰出し装置)
54 接着剤塗布装置
86 受け台
94 スタンパ
96 スタンパ面
108 剪断ロードセル(第1荷重測定器)
110 クランプ
112 剥離ロードセル(第2荷重測定機)
114 クランプ
116 サクションブレーキ
122 計測制御装置(第1および第2速度制御手段、圧着制御手段)
WR 試料ウエブロール
W 試料ウエブ
T 試料片
Claims (4)
- ウエブロールから所定の繰出し経路に沿って試料ウエブを繰出す繰出し装置と、
前記繰出し経路に設けられ、前記繰出し装置による一定のライン速度での前記試料ウエブの繰出し中、前記試料ウエブの片面に接着剤を塗布し、所定面積の接着剤塗布域を形成可能な接着剤塗布装置と、
前記接着剤塗布装置よりも前記繰出し経路の下流に設けられ、前記試料ウエブを前記片面とは反対の面側から支持可能な受け台と、
前記繰出し経路を挟んで設けられ、前記受け台に対向し且つ試料片の一端部を解放可能に保持するスタンパ面を有するとともに前記受け台に対して接離可能なスタンパと、
前記スタンパの前記スタンパ面に一端部が保持された試料片をその近傍の前記繰出し経路に対して平行姿勢および垂直姿勢の何れか一方の姿勢に維持した状態で前記試料片の他端部をクランプし、前記試料片に働く引っ張り力を測定する荷重測定装置と、
前記繰出し装置、前記スタンパ及び前記荷重測定装置の作動を制御する計測制御装置とを備え、
前記計測制御装置は、
前記接着剤塗布装置により前記試料ウエブに前記接着剤塗布域が形成された後、実際の接着状況下にて前記試料ウエブが前記試料片に接着されるまでの時間に相当する所定の経過時間が経過する時点若しくはこの時点までに前記接着剤塗布域を前記受け台にて停止させるべく、前記繰出し装置による前記試料ウエブの繰出し速度を前記ライン速度から最高速度まで一時的に上昇させる第1速度制御手段と、
前記経過時間が経過すると同時に、前記スタンパを作動させ、前記受け台と前記スタンパとの間に前記接着剤塗布域を介して前記試料ウエブおよび前記試料片の一端部を所定の圧着条件下にて圧着する圧着制御手段と、
前記圧着後、前記試料片に前記接着剤塗布域を介して働く前記引っ張り力を前記荷重測定装置により測定するため、前記試料ウエブを所定の速度パターンにて繰出す第2速度制御手段と
を含むことを特徴とする接着力測定機。 - 前記荷重測定装置は、
前記スタンパよりも前記繰出し経路の上流にて前記試料片の他端部をクランプする第1クランプ位置を有し、前記スタンパと前記第1クランプ位置との間にて前記試料片をその近傍の前記繰出し経路と平行姿勢に維持する第1荷重測定器と、
前記スタンパよりも前記繰出し経路の下流にて前記試料片の他端部をクランプする第2クランプ位置を有し、前記スタンパと前記第2クランプ位置との間にて前記試料片をその近傍の前記繰出し経路と交差する交差姿勢に維持する第2荷重測定器と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の接着力測定機。 - 前記繰出し装置は、前記受け台と前記接着剤塗布装置との間の前記繰出し経路に設けられ、前記試料ウエブを制動するサクションブレーキを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の接着力測定機。
- 前記繰出し装置は、前記繰出し経路に設けられ、前記試料ウエブを加熱する少なくとも1つのヒータをさらに含むことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の接着力測定機。
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