JP5878618B1 - Sheet winding device and sheet winding method - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、シート巻取装置またはシート巻取方法において、原反ロールから送出されたシートを巻取とる巻取軸を巻取ローラに押圧し、巻取ローラと原反ロールの間に設けられ、それぞれ押圧されたシート送出ローラとシート送入ローラ間のシートの送り速度差制御で張架区間を形成し、巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、それぞれの領域において速度差制御をし、原反ロールからのシートを巻取軸に小巻にし、小巻シートを形成し、原反ロールとシート送出ロールの加速領域の始動をシート送入ローラの始動に対し所定期間遅らせる、ことを特徴とする。【選択図】図4An object of the present invention is to provide a sheet winding apparatus and a sheet winding method capable of controlling a speed difference in a stretch section and improving a yield to manufacture a small wound sheet. The present invention relates to a sheet winding apparatus or a sheet winding method, in which a winding shaft for winding a sheet fed from an original roll is pressed against the winding roller, and the winding roller and the original roll are separated. A stretch section is formed by controlling the difference in sheet feeding speed between the sheet feeding roller and the sheet feeding roller, which are provided between the sheet feeding roller and the sheet feeding roller, respectively. The stable speed area to be controlled and the deceleration area to be decelerated are repeated, and the speed difference is controlled in each area, the sheet from the roll is made into a small roll on the take-up shaft, a small roll is formed, and the roll is rolled. The start of the acceleration region of the sheet delivery roll is delayed for a predetermined period with respect to the start of the sheet feed roller. [Selection] Figure 4
Description
本発明は、一般的にウェブ(WEB)と呼ばれる低剛性のプラスチック製などのシートを巻き取るためのシート巻取装置に関し、特に、数10μm以下の極薄シートを、例えば10m/sec以上の高速に巻き取るのに適したシート巻取装置及びシート巻取方法を提供するものである。 The present invention relates to a sheet winding apparatus for winding a sheet made of a low-rigidity plastic, generally called a web (WEB), and in particular, an ultrathin sheet of several tens μm or less, for example, a high speed of 10 m / sec or more. A sheet winding apparatus and a sheet winding method suitable for winding on a sheet are provided.
極薄のシート状の部材を、しわ等の欠陥がなく、高速に巻き取るための薄膜シート駆動制御方式および装置並びにそれを用いたシート巻取装置は、例えば、以下の特許文献1、2により、既に知られている。
A thin-film sheet drive control system and apparatus for winding an ultrathin sheet-like member without defects such as wrinkles at a high speed and a sheet winding apparatus using the same are disclosed in, for example,
引用文献1なるシート巻取装置では、その後のシート上へのコーティング処理やパターン形成処理等における欠陥の原因となることなどを考慮して、薄膜シートにしわが発生し難いハンドリング方法を提案するものであり、基本的には、シート送入手段(シート送入ローラ)とシート送出手段(シート送出ローラ)との間に区画される、シートが張架される高精度微小張力制御区間を設ける。シート送入手段(シート送入ローラ)側、及び、シート送出手段(シート送出ローラ)側に、それぞれ、押圧ローラを押し付けて回転駆動し、これら押圧ローラの回転量(シート送出搬送量)を制御する。このことにより、当該張架区間において、シート送入量(搬送速度)とシート送出量(搬送速度)に差を設けた状態でシートの搬送を行うことで、シートの張力を、従来よりも高精度に制御し、巻取張力を一定に維持しようとするものである。そして、シート送入手段である原反ロールから送出されるシートを、送出手段(シート送出ローラ)と同期して巻取ローラを回転させ、巻取軸にシートを小巻にして小巻巻取シート(以下、小巻シートという)を製造している。
In the sheet winding apparatus disclosed in the cited
特許文献2では、巻取ロールに影響を与える環境温度の変化と、所定の指定時間とに基づいて、当該巻取ロールにおける前記指定時間経過後の温度分布を演算し、演算された温度分布に基づいて巻取ロールの内部応力を演算し、内部応力に基づいて、巻取張力を制御することが開示されている。
In
次々と小巻シートを製造する際に、小巻シート毎に、張架区間におけるシート送入量の速度を加速、定速、減速を繰り返して速度差制御をしていた。その場合、特許文献1では、図7に示すように、加速領域E、定速領域F、減速領域Gにおいて、シート送出量とシート送入量(巻取量)の差の比率が一定の速度差制御を行っていた。しかしながら、特に、加速領域Eの極低速領域、特に巻き始めでは、その比率が一定でもその差の絶対値は極微量と小さく、小巻シートへの巻取が速度変動をもたらす外乱に対して不安定になり、しわが発生する課題があった。
When manufacturing small rolls one after another, the speed difference control is performed by repeatedly accelerating, constant, and decelerating the speed of the sheet feed amount in the stretch section for each small roll sheet. In that case, in
また、図8は、固巻状態におけるロール内部の典型的な応力パターンを示し、図8(a)は、小巻シートの半径rに対して円周(接線)方向応力σsを、図8(b)は、同じく半径方向応力σr(層間圧力)を示したものである(参考文献:入門ウェブハンドリングP162、図5-6:2010年10月28日初版発行)。図8(a)に示すように、円周方向応力σsは、コアと最外周の中間付近で極小になり、正の値である引張応力に対し、負の値である圧縮応力にもなり得る。一方、半径方向応力σrは常に圧縮応力が作用し、その大きさはコアの位置で最大となり、最外周でゼロになる。 FIG. 8 shows a typical stress pattern inside the roll in the fixed winding state. FIG. 8A shows the circumferential (tangential) direction stress σs with respect to the radius r of the small roll sheet, and FIG. b) also shows the radial stress σr (interlayer pressure) (reference: introductory web handling P162, FIG. 5-6: first edition issued on October 28, 2010). As shown in FIG. 8A, the circumferential stress σs becomes a minimum near the middle between the core and the outermost periphery, and can be a negative compressive stress with respect to a positive tensile stress. . On the other hand, the compressive stress always acts on the radial stress σr, and the magnitude thereof is maximum at the position of the core and becomes zero at the outermost periphery.
図9は、上記の応力パターンを有するロール巻取時に発生する課題を示す図である。図9(a)に示すスターディフェクト(菊模様)は、図8に示す円周方向応力σsが圧縮となる斜線で示す領域で生じる小巻シート(ウェブ)の座屈現象である。従って、円周方向で圧縮応力が発生しないように巻取条件を設定することが重要である。図9(b)に示すテレスコープ(タケノコ)は、ロール巻取時に径方向に外乱を受けた際に、層間圧力が小さく層間スリップで起こる現象である。この現象は、軟巻き状態で生じやすく、これを防ぐには固巻き状態で巻き取るのが望ましい。図9(c)に示すゲージバンドは、小巻シート(ウェブ)の幅方向の厚さにムラが生じる現象である。この現象は、固巻き状態で起こりやすく、これを防ぐには軟巻き状態で巻き取るのが望ましい。 FIG. 9 is a diagram showing a problem that occurs at the time of winding a roll having the above stress pattern. The star defect (chrysanthemum pattern) shown in FIG. 9A is a buckling phenomenon of a small roll sheet (web) that occurs in a region indicated by diagonal lines where the circumferential stress σs shown in FIG. 8 is compressed. Therefore, it is important to set the winding condition so that compressive stress is not generated in the circumferential direction. The telescope (bamboo shoot) shown in FIG. 9 (b) is a phenomenon that occurs due to interlayer slip with a small interlayer pressure when subjected to a disturbance in the radial direction during roll winding. This phenomenon is likely to occur in a soft winding state, and it is desirable to wind up in a solid winding state to prevent this phenomenon. The gauge band shown in FIG. 9C is a phenomenon in which unevenness occurs in the thickness in the width direction of the small roll sheet (web). This phenomenon is likely to occur in a solid winding state, and it is desirable to wind up in a soft winding state to prevent this phenomenon.
従って、全領域に亘ってしわ無く、安定して巻取り、歩留りを向上させる為に、巻取の進度に応じた張力制御が必要である。上記の課題は、巻取速度の速いほど重要となる。 Therefore, in order to stably wind and improve the yield without wrinkling over the entire region, it is necessary to control the tension according to the winding progress. The above problem becomes more important as the winding speed is higher.
特許文献2には、巻取ロールに影響を与える環境温度の変化と、所定の指定時間とに基づく巻取ロールの内部応力に基づいて、巻取張力を制御することが開示されているが、一本の小巻シートの製造時間は数秒であり、巻取ロールに影響を与える環境温度の変化はない。従って、上記認識を得ることはできない。
本発明の目的は、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sheet winding apparatus and a sheet winding method that can manufacture a small wound sheet by controlling a speed difference in a stretch section and improving a yield.
上記目的を達成するために、本発明は、シート巻取装置またはシート巻取方法において、原反ロールから送出されたシートを巻取る巻取軸を巻取ローラに押圧し、巻取ローラと原反ロールの間に設けられ、それぞれ押圧されたシート送出ローラとシート送入ローラ間のシートの送り速度差制御で張架区間を形成し、巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、それぞれの領域において速度差制御をし、原反ロールからのシートを巻取軸に小巻にし、小巻シートを形成し、原反ロールとシート送出ローラの加速領域の始動をシート送入ローラの始動に対し所定期間遅らせ、前記安定速領域において、前記シートの送り速度差を時間の経過とともに変更して制御することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a sheet take-up device or sheet winding method, a winding shaft for winding a sheet sent from the master roll is pressed against the take-up roller, the take-up roller and the original It is provided between the opposite rolls and forms a stretch section by controlling the difference in sheet feeding speed between the sheet feeding roller and the sheet feeding roller that are pressed. The stable speed region controlled at the controlled speed and the deceleration region that decelerates are repeated, speed difference control is performed in each region, the sheet from the raw roll is made into a small roll on the take-up shaft, and a small roll sheet is formed, delaying a predetermined period with respect to the start of the sheet infeed roller to start the acceleration region of the master roll and the sheet feed roller, in the stable velocity area, this to control the feed speed difference between the sheet and change over time The features.
また、シート送出ローラは、巻取ローラと原反駆動ローラの間に設けられ、シートを押圧し、張架区間を形成する張架区間形成ローラであって、シート送入ローラは巻取ローラであり、原反ロールのシート送出量と張架区間形成ローラのシート送入量が同じになるように同期運転制御してもよい。 The sheet feed roller is provided between the winding roller and the original fabric driving roller presses the sheet, a stretching section forming roller for forming a stretching section, a sheet infeed roller in the take-up roller Yes, synchronous operation control may be performed so that the sheet feed amount of the original roll and the sheet feed amount of the stretching section forming roller are the same.
さらに、シート送出ローラは原反駆動ローラであって、シート送入ローラは、シートを押圧し、張架区間を形成する張架区間形成ローラであり、張架区間形成ローラのシート送出量と巻取ローラのシート送入量が同じになるように制御するとよい。 Further, the sheet feeding roller is an original fabric driving roller, and the sheet feeding roller is a stretching section forming roller that presses the sheet and forms a stretching section. It is preferable to control the take-in roller so that the sheet feeding amount is the same.
また、加速領域においてシートの送り速度差は一定であってもよい。
さらに、小巻シートの円周方向の内部応力又は小巻シートの半径に応じて、安定速領域のシートの送り速度差を変更して制御してもよい。
In the acceleration region, the sheet feed speed difference may be constant.
Furthermore, the sheet feeding speed difference in the stable speed region may be changed and controlled according to the internal stress in the circumferential direction of the small roll sheet or the radius of the small roll sheet.
また、送り速度差の変更量は、経過時間に対し線形近似、又は曲線近似、或いは階段状近似にて得てもよいし、送り速度差の変更量のデータを、予め経験的に又はシミュレーションで得てもよい。 Further, the change amount of the feed rate difference may be obtained by linear approximation, curve approximation, or stepwise approximation with respect to the elapsed time, and the change rate data of the feed rate difference is empirically or simulated in advance. May be obtained .
また、始動の遅れ時間、送り速度差の変更量のデータを、実際の生産結果の良否に基づいて学習してもよい。 Further, data on the start delay time and the change amount of the feed speed difference may be learned based on the quality of the actual production result.
本発明によれば、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sheet | seat winding apparatus and sheet | seat winding method which can manufacture the small winding sheet | seat by controlling the speed difference of a tension | tensile_strength section and improving a yield can be provided.
以下、本発明の実施の形態となるシート巻取装置について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下の本実施形態例では、本発明となるシート巻取装置として、低剛性のプラスチックのフィルム状シートなど、一般的にウェブ(WEB)と呼ばれるシートを巻き取った原反を所定の幅に切断し、当該原反のシートを所定の長さだけ取り出して巻き直すための、所謂、リワインダに適用した構成を、その一例として説明する。 Hereinafter, a sheet winding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiment, the sheet winding apparatus according to the present invention is a sheet having a predetermined width obtained by winding a sheet generally called a web (WEB) such as a low-rigidity plastic film-like sheet. An example of a configuration applied to a so-called rewinder for cutting a sheet into a predetermined length and taking out the sheet by a predetermined length and rewinding the sheet will be described as an example.
(第1の実施形態)
まず、図1に、本発明をなすシート巻取装置の第1の実施形態の全体構成を示す。
(First embodiment)
First, FIG. 1 shows an overall configuration of a first embodiment of a sheet winding apparatus according to the present invention.
図1において、符号10により、その外周表面にウェブ(WEB)と呼ばれるシートを巻き取った後、所定の幅に切断された、所謂、原反ローラが示されており、その上方には、上記原反ローラ10の外周表面に対して押圧して接触する、例えば、金属などの剛体からなる原反駆動ローラ11が配置されている。即ち、当該原反駆動ローラ11は、その両端部を、外形略「コ」の字状の支持部材12により回動可能に取り付けられると共に、隣接して設けられた一対の原反加圧シリンダ13の働きにより、当該支持部材12と共に図の上下方向に移動可能であり、もって、原反ローラ10の外周表面に対して所定の圧力で押圧される。
In FIG. 1, a so-called original fabric roller is shown by a
また、上記支持部材12に隣接する位置には、原反駆動モータ14が設けられており、当該モータ14の出力(回転力)は、例えば、二段に設けられたチェーンベルト(図では、一方のチェーンベルトだけが示されている)を介して、上記原反駆動ローラ11に伝達されている。即ち、当該モータ14により、上記原反駆動ローラ11が回転駆動される(図の矢印を参照)。また、図中の符号16は、やはり、上記原反ローラ10の外周表面上に押圧して接触し、当該原反ローラ10の外周から取り出される原反の搬送と共に回転するように設けられた剥離ローラであり、当該原反ローラ10の外周から、原反であるシートを所定の角度で取り出す機能を有している。なお、この剥離ローラ16も、同様に、外形略「コ」の字状の支持部材17により所定に位置に配置されている。
In addition, an original
続いて、上記の構成により原反ローラ10の外周から取り出されたシート20は、所謂、中間ローラ30を介して、所謂、ターレット(TURRET)式のシート巻取部40に供給される。なお、このターレット式のシート巻取部40は、基本的には、図に破線で示すように、互いに対向する一対の円盤状の部材41、41の間に、複数(本例では8本)のバックアップローラ42、42…が独立して自在に回転可能に取り付けられた、所謂、インデックスと呼ばれる装置43と、その周囲に隣接して設けられた複数(本例では4本)の巻取軸44、44…と、張架区間形成ローラであるニップローラ45と、巻取ローラ46と、そして、スターホイール50と呼ばれる、所定の長さで巻終えたロール状のシート(以下、小巻シートとも言う)21を、順次、上記シート巻取部40から取り出して排出コンベア60上に移動するための部材とで構成されている。
Subsequently, the
上述したインデックス装置43は、その一例として、図示しない駆動モータ等により、その全体が、図に矢印で示す方向に、一定の角度で、その回転位置を、段階的に(本例では、90度)、移動することが可能となっている(インデックス機能)。
As an example, the
上述したインデックス装置43の周囲には、更に、以下のローラが配置されている。
まず、インデックス装置43の上部には、図に破線で示すように、巻取先端巻付けローラ49が配置され、その側部(上記シート20が供給される側と反対側)には、巻取ローラ46が設けられている。そして、巻取先端巻付けローラ49と巻取ローラ46との中間の位置には、ニップローラ45が配置されている。また、巻取先端巻付けローラ49とニップローラ45との間には、供給されるシート20を、その供給方向に垂直な方向に、所定の長さで切断するための、所謂、切断刃80が上下に移動可能に設けられている。なお、ここでは図示しないが、当該切断刃80と対向する位置(例えば、インデックス装置43の内側)には、空気を供給されるシート20に吹き付けるためのブローノズルが配置されている。
Further, the following rollers are arranged around the
First, as shown by a broken line in the figure, a winding leading
上記のニップローラ45には、例えば、チェーンベルト等を介して、回転駆動用のニップ駆動モータ72が接続されて所望の回転速度で回転駆動され、更には、その上方に設けられたニップ加圧シリンダ75の働きにより、供給されるシート20を間に挟んで、所定の押圧で押し付けられる(図の矢印を参照)ように構成されている。
The
また、巻取ローラ46にも、同様に、巻取駆動モータ62が取り付けられており、これにより、所望の回転速度で回転駆動される。なお、ここでは図示しないが、上記インデックス装置43を構成する巻取軸44の内、当該巻取ローラ46に対向する位置の巻取軸44を、その内側から外側に向かって押し付けるための、巻取加圧シリンダ65等からなる加圧手段が設けられている。
Similarly, a take-up
更に、上述した巻取先端巻付けローラ49にも、ここでは図示しないが、当該ローラ49を巻取軸44に所定の押圧で押し付けて回転駆動するための加圧シリンダや駆動モータが取り付けられている。
Furthermore, although not shown here, the above-described winding
また、図1に示すように、上記原反駆動ローラ11を回転駆動するための原反駆動モータ14と上記ニップローラ45を回転駆動するためのニップ駆動モータ72とは、前者のシート送出量と後者のシート送入量が同じになるように同期運転制御している。また、ニップ駆動モータ72と巻取ローラ46を回転駆動するための巻取駆動モータ62とは、互いに速度差をもって回転するように制御、即ち、速度差制御が行われる。各駆動軸を速度制御するためのフィードバック量を検出する原反駆動ローラ11、ニップローラ45及び巻取ローラ46のそれぞれ直径をD1、D2及びD3とすると、D1=D2<D3とし、同期運転制御及び速度差制御をし易くしている。これらの制御は、ここでは図示しないが、例えば、CPUやメモリ等を備え、高速なデータ転送が可能な制御装置の働きにより行われる。
As shown in FIG. 1, the original
以下、本願発明の特徴である、張架区間の速度差を制御し、しわ無く小巻シート21を製造できる速度差処理部について説明する。
図2は、図1における原反ロール10a、原反ローラ11及びニップロール45を有するシート送出手段側と、巻取ローラ46、巻取軸44を有するシート送入手段側と、以下に示す実施例1、2における速度差処理部100を模式的に示した図である。以下の説明における各符号は、経過時間tの対する場合は、例えばC(t)と示し、一般的に示すときは(t)を付さない。
Hereinafter, a speed difference processing unit that controls the speed difference in the stretch section and can manufacture the
2 shows a sheet feeding means side having the original roll 10a, the
(実施例1)
まず、本発明の第1の実施例を、図3を用いて説明する。実施例1は、次々と小巻シート21を製造する際に、加速領域Eの極低速領域、特に巻き始めにおける、巻取速度の不安定に対する課題の解決例を示す。図3は、実施例1における小巻シート21の一巻きにおける経過時間tに対する巻取ローラ46のシート送入速度Vi(t)と、同期運転制御している送出側ローラである原反駆動ローラ11、ニップローラ45のシート送出速度Vo(t)の変化を示す図である。
(Example 1)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Example 1 shows a solution to the problem of instability of the winding speed in the extremely low speed region of the acceleration region E, particularly in the start of winding, when manufacturing the
次々と小巻シート21を製造する際に、小巻シート毎に張架区間にシート送入量の速度を加速、定速、減速を繰り返していた。従来では、図7に示すように、加速領域Eにおいても速度差比率を一定にして制御していた。加速領域E、特に動き始めである巻き始めでは、速度差に基づく張力量が小さすぎるために、わずかなスリップ量でも巻取速度が不安定になり、製品的には、しわができ、歩留りが悪くなる。
When manufacturing the
そこで、実施例1では、加速領域Eにおいてシート送出側の同期運転している原反駆動ローラ11とニップローラ45の回転開始時間を巻取ローラ46の回転開始時間より遅延時間Tμs遅らせ、安定して速度差Cを確保する。この結果、巻き始めにおいても、一定の速度差Cを確保でき、しわなく、安定してシート21を小巻に巻取ることができる。遅延時間Tμsは、一定の速度差を与え一定の張力が得られるように定める。
Therefore, in the first embodiment, in the acceleration region E, the rotation start time of the original
なお、図3では、遅延時間Tμsを遅らせた後、一定の速度差をもって制御したが、起動時に破断等の問題が起きない範囲で速度差を大きくしたり、起動時は一定の速度差を維持するが、その後一旦速度差を大きくしてもよい。
また、実施例1では、定速領域F、減速領域Gは、従来技術と同じである。
In FIG. 3, the delay time Tμs is delayed and then controlled with a constant speed difference. However, the speed difference is increased within a range in which breakage or the like does not occur at the start, or the constant speed difference is maintained at the start. However, the speed difference may be once increased thereafter.
Moreover, in Example 1, the constant speed area | region F and the deceleration area | region G are the same as a prior art.
(実施例2)
次に、本発明の第2の実施例は、図8で示した課題に対する如何に速度差を与えるかの解決策を示す。
(Example 2)
Next, the second embodiment of the present invention shows a solution of how to give a speed difference to the problem shown in FIG.
課題に示したように、スターディフェクトに対しては円周方向に圧縮応力が発生しないように、テレスコープに対して固巻き状態で、ゲージバンドに対しては軟巻き状態で、巻き取ることが重要となる。そこで、まず、実施例2では、図8(a)に示す斜線で示す領域で圧縮応力が発生しないように、円周方向応力σsが引張応力となるように張架区間に速度差Chを与える。また、実施例2では、図8(a)に示す横線で示すよう外側領域では、製造される小巻シートの円周方向応力σsである引張応力(張力)が大きくなり、一般的に、図10に矢印で示す幅方向の座屈が起こり難く、しわも発生し難くなる。しかし、一方、小巻シート21の外形側で巻取後収縮が始まるので、その結果生じるしわを防ぐ必要がある。そのために、この巻取後のしわを防ぐために、テレスコープを発生しない程度に円周方向応力σsが低くなるように張架区間に速度差Ctを与える。さらに、実施例2では、減速領域Gにおける所定期間において、テレスコープが生じさせないように張架区間に最低の速度差Cmを与え、ゲージバンドを発生しないようにする。
As shown in the problem, the star defect can be wound in a solid winding state with respect to the telescope and in a soft winding state with respect to the gauge band so that no compressive stress is generated in the circumferential direction. It becomes important. Therefore, first, in Example 2, the speed difference Ch is given to the stretching section so that the circumferential stress σs becomes the tensile stress so that the compressive stress is not generated in the hatched region shown in FIG. . In Example 2, as shown by the horizontal line shown in FIG. 8 (a), in the outer region, the tensile stress (tension), which is the circumferential stress σs of the manufactured small roll sheet, increases. 10 is less likely to buckle in the width direction indicated by the arrow, and wrinkles are less likely to occur. However, since the shrinkage starts after winding on the outer side of the
巻取ローラ46に挿入される小巻状態の小巻シート21に掛かる張力の大きさは、速度差Cによってもたらされるものと、小巻シート21の円周方向の内部応力σsによってもたらされるものとの和になる。小巻シート21の半径rに係わる張力は、小巻シート21の円周方向に係る応力σsにシート20の円周方向と直交する断面の断面積を掛けた値となる。一方、速度差Cによる巻取張力Dは、シート20の弾性率に速度差Cによって引き延ばされた長さをかけたものとなる。それ故、小巻シート21の半径rに係わる円周方向応力σsを評価できれば、小巻シート21の半径rに係わる張力を得ることができる。その張力の変化によって、補正すべき張架区間にかける速度差の補正量を求めることができる。
The magnitude of the tension applied to the
図4は、実施例2における小巻シート21一巻きにおける経過時間tに対する巻取ローラ46のシート送入速度Vi(t)と、同期運転制御している送出側ローラである原反駆動ローラ11、ニップローラ45のシート送出速度Vo(t)の変化を示す図である。図5は、実施例2における、巻取状態での小巻シート21の半径rに対する円周方向応力σsを示す図である。図4において、速度差Csは、圧縮応力を起こさせない最大速度差を示し、経過時間thは、図8(a)において、圧縮応力を起こる最大半径位置rhに対応する時間を示す。
FIG. 4 shows the sheet feed speed Vi (t) of the take-up
実施例2では、圧縮応力を起こさせない速度差Chと、テレスコープを発生しない程度に円周方向応力σsが低くなるように与える速度差Ctとを、一直線状に近似している。そして、実施例2では、巻取ロール46によるシート20の巻取速度を一定に維持し、シート送入速度Viを一定にし、同期運転しているニップローラ45、原反駆動ローラ11のシート送出速度Voを変化させている。
In the second embodiment, the speed difference Ch that does not cause compressive stress and the speed difference Ct that is given so that the circumferential stress σs is lowered to the extent that no telescope is generated are approximated in a straight line. In the second embodiment, the winding speed of the
なお、シート20の巻取速度、即ちシート送入速度Viは、多少変化するが、同期運転している側のシート送出速度Voを一定にし、巻取ロール46のシート送入速度Viを変化させてもよい。この場合、巻取ロール46のシート巻取速度Viは一定にならないので、非定速領域となる。定速領域と被定速領域とも加速領域、減速領域から見れば、ほぼ定速と考えられるので、以後、両者を合わせて安定速領域Fといい、定速領域と被定速領域とも同じ符号Fを付す。
The winding speed of the
図4に示す実施例2では、安定速領域において巻取速度を一定に維持しているので、結局のところ速度差Cを巻取小巻シート21の半径rの増加に応じて、線形に小さくしている。そこで、安定速領域Fの最初の経過時間tsにおける速度差C(ts)、シート送出速度Vo(ts)、及び、安定速領域の最初の経過時間teにおける速度差C(te)、シート送出速度Vo(te)、とすれば、シート送出速度Viは定速速度Vi(ts)であるから、経過時間tにおける速度差C(t)は式(1)となる。
C(t)=((C(te)−C(ts))/(te−ts)) × (t−ts)+C(ts) (1)
ただし、C(ts)=Vi(ts)−Vo(ts)
C(te)=Vi(ts)−Vo(te)
ts ≪t≪te
式(1)における速度差の勾配及び初期値は、予め、経験的或いは前述した理論等に基づいてシミュレーションで、データとして取得する。そして、実際の商品生産では、速度差Cの勾配及び初期値が安定するまで、得られた結果を基に学習させてもよい。例えば、小巻シート21の半径方向の中央付近に座屈ができれば、圧縮応力を補正する速度差Chを大きくする、層間でスリップが発生していれば、より固巻になるよう速度差Ctを調節する。この学習を行うことをより、速度差データの信頼性が高くなり、製品の信頼度も高くなる。
In Example 2 shown in FIG. 4, since the winding speed is kept constant in the stable speed region, the speed difference C is reduced linearly as the radius r of the wound
C (t) = ((C (te) −C (ts)) / (te−ts)) × (t−ts) + C (ts) (1)
However, C (ts) = Vi (ts) −Vo (ts)
C (te) = Vi (ts) −Vo (te)
ts ≪t ≪te
The gradient and initial value of the speed difference in Expression (1) are acquired as data in advance by empirical or simulation based on the theory described above. In actual product production, learning may be performed based on the obtained results until the gradient of the speed difference C and the initial value are stabilized. For example, if buckling can occur near the center of the
また、実施例2では、安定速領域Fの速度差C(t)は直線近似したが、一点鎖線で示すように、圧縮応力を発生する領域において、圧縮応力を起こさせない一定速度差Chを与え、その後の小巻シート21の外形領域において円周方向応力σsが低くなるように速度差Ctを直線的に変化させてもよい。さらに、曲線近似あるいは階段状近似としてもよい。
In the second embodiment, the speed difference C (t) in the stable speed region F is linearly approximated. However, as indicated by the alternate long and short dash line, a constant speed difference Ch that does not cause the compressive stress is given in the region where the compressive stress is generated. Then, the speed difference Ct may be linearly changed so that the circumferential stress σs becomes low in the outer region of the
実施例2によれば、小巻シート21の巻取半径rが大きくなるにつれて、張架区間の速度差Cを小さくしていくことで、小巻シート21の幅方向に座屈が起こらない、かつ、小巻シート21にしわを発生させることなく、又は、シート20を破断させることなく、小巻シート21を巻取ることができる。
According to Example 2, the buckling does not occur in the width direction of the
なお、実施例1で示した遅延時間Tsec、及び、実施例2した安定速領域Fにおける式(1)における速度差の勾配及び初期値は、原反ロール10aの製造後の経過時間、シート材料、シート材料の厚さ、小巻シート21の巻取速度等によって異なる。
In addition, the delay time Tsec shown in Example 1 and the gradient and initial value of the speed difference in Formula (1) in the stable speed region F in Example 2 are the elapsed time after the production of the raw roll 10a, the sheet material Depending on the thickness of the sheet material, the winding speed of the
次に、図2に戻り、上記した実施例1、2における速度差処理部100の構成を説明する。
巻取張力安定処理部100は、図1に示すターレット方式のシート巻取装置では、前述したように巻取ローラ46とニップローラ45との間では速度差制御を行う速度差制御部102、ニップローラ45と原反駆動ローラ11との間に同期運転制御を行う同期運転制御部103に加え、図3、図4に示す、経過時間tにおける速度差C(t)を決定する速度差設定部101とを有する。経過時間tは、各小巻シート21毎にリセットされるタイマ105で管理される。
Next, returning to FIG. 2, the configuration of the speed
In the turret type sheet winding apparatus shown in FIG. 1, the winding tension
各速度制御は、速度差制御部102と同期運転制御部103からの速度指令値を、巻取モータ駆動装置62c、ニップモータ駆動装置72c及び原反モータ駆動装置14cに入力して巻取駆動モータ62、ニップ駆動モータ72及び原反駆動モータ14を駆動して行われる。この時のフィードバック信号は、径が時間的に変化しない巻取ローラ46、ニップローラ45及び原反駆動ローラ11の外周の移動量を検出する巻取エンコーダ68、ニップエンコーダ及び原反エンコーダ18で検出される。また、各ローラは、それぞれ巻取加圧シリンダ65、ニップ加圧シリンダ75及び原反加圧シリンダ13で、それぞれ対抗するする巻取軸44、バックアップローラ42及び原反ロール10aに押圧65a、75a、13aされているので、各速度制御は高精度にかつ安定して行われる。
各速度制御は、例えば2μs毎に高速で行うために、速度差制御部102及び同期運転制御部103と、各エンコーダ及び各モータ駆動装置間との間は、高速のデータ転送を可能とする高速通信で行う。
In each speed control, the speed command values from the speed
Since each speed control is performed at a high speed, for example, every 2 μs, high-speed data transfer is possible between the speed
メモリ104には、シートの材料、処理速度等に対して、遅延時間T、安定速領域Fにおける速度差の初期値及び勾配等が格納されている速度差変更データ104a、及び、巻取速度データ104bが既に記憶され、原反ロール10aの製造後の経過時間データ104cが入力されている。速度差設定部101は、各小巻シート21毎に、加速領域Eではシート送出側の回転開始時間をTμs遅らせ、一定の速度差Cを、安定速領域Fではタイマによる時間経過tの管理のもと、式(1)に示す速度差C(t)を有する速度差を、及び、減速領域Gでは速度差比率が一定になるように速度差Cを、それぞれ設定し、速度差制御部102に入力する。速度差制御部102は、速度差設定値と巻取速度データ10bとから各駆動系の速度指定値を計算し、各モータ駆動装置に出力する。そして、速度差制御及び同期運転制御が行われる。
The
数10μm以下の厚さの薄い低剛性のプラスチック製のフィルム状のシート20を、21m/secの巻取速度でしわを発生させることなく巻取ることができた。
A thin, low-rigid plastic film-
以上、実施例1では、実施形態1のシート巻取装置において、張架区間の速度差を制御し、歩留りを向上させて小巻シートを製造できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供できる。 As described above, in Example 1, it is possible to provide the sheet winding apparatus and the sheet winding method that can manufacture the small wound sheet by controlling the speed difference in the stretch section and improving the yield in the sheet winding apparatus of the first embodiment. .
(第2の実施形態)
図6に、本発明となるシート巻取装置の第2の実施形態の全体構成を示す。
実施形態2は、図6で示す所謂ドラム式のシート巻取装置に対して、本発明を適用した例で、速度差処理部110と、巻取張力に関連する構成要素を模式的に示した図である。図6において、機能が同じ構成については、図2と同じ符号を付している。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows the overall configuration of the second embodiment of the sheet winding device according to the present invention.
The second embodiment is an example in which the present invention is applied to the so-called drum-type sheet winding device shown in FIG. 6, and schematically shows the speed
ドラム式のシート巻取装置が図1のターレット式のシート巻取装置と異なる点は、次の点である。第1に、図1のターレット式の駆動軸を有するニップローラ45とバックアップローラ42の代わりに、それぞれ駆動軸のない張架区間形成ローラとなるニップローラ45と駆動軸を有する径の大きいシート巻付ドラム70とが設けられる。即ち、張架区間がシート送出ローラである原反駆動ローラ11と、シート送入ローラであるニップローラ45(巻付ドラム70)との間に形成されている。従って、速度差制御は、速度差制御部102からの速度指令値を、原反モータ駆動装置14c及びドラムモータ駆動装置76cに入力して原反駆動モータ及びドラム駆動モータ76を駆動して行われる。
The drum-type sheet winding device is different from the turret-type sheet winding device in FIG. 1 in the following points. First, instead of the
第2に、シート巻取は、シート巻付ドラム70によってニップローラ45のシート送入量と同じ量巻き取る巻取軸44で行われる点である。第3は、張架区間がニップローラ45(巻付ドラム70)と原反駆動ローラ10との間に形成されているので、実施例1でいう同期運転制御が不要となる点である。即ち、速度差制御部102までの処理は、実施例1と同じである。
Second, the sheet winding is performed by the winding
実施形態2のドラム式シート巻取装置は、実施形態1のターレット式シート巻取装置と上記のような違いがあるものの、原反ローラ10aが負荷となり小巻シート21の巻き初めの極低速領域における巻取が不安定になる課題、小巻シート21の巻取半径rが大きくなることによる課題は同じである。
Although the drum-type sheet winding device of the second embodiment is different from the turret-type sheet winding device of the first embodiment as described above, an extremely low speed region at the beginning of winding of the small-
従って、実施形態1で示した実施例1、2を、実施形態2のドラム式のシート巻取装置にも適用できる、実施形態1のターレット式と同様に、小巻シート21を歩留りよく生産できるシート巻取装置及シート巻取方法を提供できる。
Accordingly, the first and second embodiments shown in the first embodiment can be applied to the drum-type sheet winding device of the second embodiment. Similarly to the turret type of the first embodiment, the
以上のように本発明の実施の態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various alternatives, modifications, or variations can be made by those skilled in the art based on the above description, and the present invention is not limited to the various embodiments described above without departing from the spirit of the present invention. Including alternatives, modifications or variations.
10:原反ローラ 10a:原反ロール
11:原反駆動ローラ 12:支持部材
13:加圧シリンダ 14:原反駆動モータ
14c:原反モータ駆動装置 16:剥離ローラ
17:支持部材 18:原反エンコーダ
19:リニアスケール 20:シート
21:小巻シート 30:中間ローラ
40:ターレット(TURRET)式シート巻取部 42:バックアップローラ
43:インデックス装置 44:巻取軸
45:ニップローラ 46:巻取ローラ
49:巻取先端巻付けローラ 50:スターホイール
60:搬出コンベア 62:巻取駆動モータ
62c:巻取モータ駆動装置 65:巻取加圧シリンダ
68:巻取エンコーダ 70:シート巻付ドラム
72:ニップ駆動モータ 72c:ニップモータ駆動装置
75:ニップ加圧シリンダ 76:ドラム駆動モータ
76c:ドラムモータ駆動装置 78:ニップエンコーダ
80:切断刃 100、110:速度差処理部
101:速度設定部 102:速度差制御部
103:同期運転制御部 104:メモリ
104a:速度差変更データ 104b:巻取速度データ
104c:製造後の経過時間データ 105:タイマ
C:速度差張力 E:加速領域
F:安定速領域 G:減速領域
D:巻取張力 Vi、Vi(t):シート送入速度
Vo、Vo(t):シート送出速度 r:小巻シートの半径方向
T:遅延時間 t:小巻シート製造時の経過時間
σr:半径方向応力 σs:円周方向応力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Original fabric roller 10a: Original fabric roll 11: Original fabric drive roller 12: Support member 13: Pressure cylinder 14: Original
Claims (17)
原反ロールを押圧し前記シートを送り出す原反駆動ローラと、
前記巻取ローラと前記原反駆動ローラの間に設けられ、前記シートをそれぞれ押圧し、張架区間を形成するシート送出ローラとシート送入ローラと、
前記シート送出ローラと前記シート送入ローラ間の前記シートの送り速度差により前記張架区間内の前記シートに張力を形成する速度差制御手段と、
前記巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、前記速度差制御手段を制御し、前記原反ロールからの前記シートを小巻にし、小巻シートを形成する速度差処理手段と、
前記速度差処理手段は、前記加速領域において、前記原反ロールと前記シート送出ローラの始動を前記シート送入ローラの始動に対して所定期間遅らせ、前記安定速領域において、前記シートの送り速度差を時間の経過とともに変更して制御する
ことを特徴とするシート巻取装置。 A winding roller that presses a winding shaft for winding the sheet and winds the sheet around the winding shaft;
An original fabric drive roller that presses an original fabric roll and feeds the sheet;
A sheet feeding roller and a sheet feeding roller, which are provided between the winding roller and the original fabric driving roller, respectively press the sheet, and form a stretch section;
A speed difference control means for forming tension on the sheet in the stretch section by a difference in sheet feeding speed between the sheet feeding roller and the sheet feeding roller;
The rotational speed of the winding roller is repeatedly accelerated in an acceleration region, a stable speed region controlled at a stable speed, and a deceleration region decelerated, and the speed difference control means is controlled to control the sheet from the original roll. Speed difference processing means for forming a small roll and forming a small roll sheet,
The speed difference processing means delays the starting of the raw roll and the sheet feeding roller for a predetermined period with respect to the starting of the sheet feeding roller in the acceleration area, and the difference in sheet feeding speed in the stable speed area. The sheet winding device is characterized in that it is controlled by changing over time .
前記速度差処理手段は、前記安定速領域の前記シートの送り速度差を時間の経過とともに小さくなるように制御する、ことを特徴とするシート巻取装置。 The speed difference processing means controls the sheet feed speed difference in the stable speed region so as to become smaller as time passes.
前記シート送出ローラは、前記巻取ローラと前記原反駆動ローラの間に設けられ、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであって、前記シート送入ローラは前記巻取ローラであり、
前記原反ロールのシート送出量と前記張架区間形成ローラのシート送入量が同じになるように同期運転制御する、
ことを特徴とするシート巻取装置。 In the sheet winding apparatus according to claim 1 or 2 ,
The sheet feeding roller is a stretch section forming roller that is provided between the winding roller and the original fabric driving roller and presses the sheet to form the stretch section, and the sheet feed roller is The winding roller,
Synchronous operation control is performed so that the sheet feeding amount of the original roll and the sheet feeding amount of the stretching section forming roller are the same.
A sheet take-up device.
前記シート送出ローラは原反駆動ローラであって、前記シート送入ローラは、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであり、
前記張架区間形成ローラのシート送出量と前記巻取ローラのシート送入量が同じになるように制御する
ことを特徴とするシート巻取装置 In the sheet winding apparatus according to claim 1 or 2 ,
The sheet feeding roller is an original fabric driving roller, and the sheet feeding roller is a stretching section forming roller that presses the sheet and forms the stretching section;
The sheet winding device is controlled so that the sheet feeding amount of the stretching section forming roller and the sheet feeding amount of the winding roller are the same.
前記加速領域において前記シートの送り速度差は一定である、
ことを特徴とするシート巻取装置 In the sheet winding apparatus according to any one of claims 1 to 4,
In the acceleration region, the sheet feed speed difference is constant.
Sheet winding device characterized in that
前記速度差処理手段は、前記小巻シートの円周方向の内部応力又は前記小巻シートの半径に応じて、前記安定速領域の前記シートの送り速度差を変更して制御する、
ことを特徴とするシート巻取装置。 In the sheet winding apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The speed difference processing means changes and controls the sheet feed speed difference in the stable speed region according to the internal stress in the circumferential direction of the small roll sheet or the radius of the small roll sheet.
A sheet take-up device.
前記送り速度差の変更量は、経過時間に対し線形近似、又は曲線近似、或いは階段状近似にて得られる、
ことを特徴とするシート巻取装置。 In the sheet winding apparatus according to claim 6 ,
The change amount of the feed speed difference is obtained by linear approximation, curve approximation, or stepped approximation with respect to the elapsed time.
A sheet take-up device.
前記送り速度差の変更量のデータを、予め経験的に又はシミュレーションで得る、
ことを特徴とするシート巻取装置。 In the sheet winding apparatus according to claim 7 ,
The change amount data of the feed speed difference is obtained empirically or by simulation in advance.
A sheet take-up device.
前記始動の遅れ時間、前記送り速度差の変更量のデータを、実際の生産結果の良否に基づいて学習する、
ことを特徴とするシート巻取装置。 In the sheet winding apparatus according to claim 7 ,
Learning the start delay time, the amount of change in the feed rate difference based on the quality of the actual production results,
A sheet take-up device.
前記巻取ローラと前記原反ロールの間に設けられ、それぞれ押圧されたシート送出ローラとシート送入ローラ間の前記シートの送り速度差制御で張架区間を形成し、
前記巻取ローラの回転速度を、加速する加速領域、安定した速度で制御する安定速領域、及び、減速する減速領域を繰り返し、それぞれの前記領域において前記速度差制御をし、前記原反ロールからの前記シートを前記巻取軸に小巻にし、小巻シートを形成し、
前記原反ロールと前記シート送出ローラの前記加速領域の始動を前記シート送入ローラの始動に対し所定期間遅らせ、前記安定速領域において、前記シートの送り速度差を時間の経過とともに変更して制御する
ことを特徴とするシート巻取方法。 Press the take-up shaft that takes up the sheet fed from the raw roll to the take-up roller,
Provided between the take-up roller and the original fabric roll, forming a stretch section by controlling the sheet feed speed difference between the sheet feeding roller and the sheet feeding roller pressed, respectively;
The rotational speed of the winding roller is repeatedly accelerated in an acceleration region, a stable speed region controlled at a stable speed, and a deceleration region decelerated, and the speed difference is controlled in each of the regions. A small roll on the winding shaft, forming a small roll sheet,
The starting of the acceleration region of the original roll and the sheet feeding roller is delayed by a predetermined period with respect to the starting of the sheet feeding roller , and the sheet feeding speed difference is changed over time in the stable speed region. A sheet winding method characterized by:
前記安定速領域の前記シートの送り速度差を時間の経過とともに小さくなるように制御する、ことを特徴とするシート巻取方法。 The sheet winding method, wherein the sheet feed speed difference in the stable speed region is controlled to be reduced with time.
前記シート送出ローラは、前記巻取ローラと前記原反ロールの間に設けられ、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであって、前記シート送入ローラは前記巻取ローラであり、
前記原反ロールのシート送出量と前記張架区間形成ローラのシート送入量が同じになるように同期運転制御する、
ことを特徴とするシート巻取方法。 In the sheet winding method according to claim 10 or 11 ,
The sheet feeding roller is a stretching section forming roller that is provided between the winding roller and the original fabric roll , presses the sheet, and forms the stretching section. A winding roller,
Synchronous operation control is performed so that the sheet feeding amount of the original roll and the sheet feeding amount of the stretching section forming roller are the same.
A method for winding a sheet.
前記シート送出ローラは原反駆動ローラであって、前記シート送入ローラは、前記シートを押圧し、前記張架区間を形成する張架区間形成ローラであり、
前記張架区間形成ローラのシート送出量と前記巻取ローラのシート送入量が同じになるように制御する
ことを特徴とするシート巻取方法。 In the sheet winding method according to claim 10 or 11 ,
The sheet feeding roller is an original fabric driving roller, and the sheet feeding roller is a stretching section forming roller that presses the sheet and forms the stretching section;
The sheet winding method is characterized in that the sheet feeding amount of the stretching section forming roller and the sheet feeding amount of the winding roller are controlled to be the same.
前記加速領域において前記シートの送り速度差は一定である、
ことを特徴とするシート巻取方法。 In the sheet winding method according to any one of claims 10 to 13 ,
In the acceleration region, the sheet feed speed difference is constant.
A method for winding a sheet.
前記小巻シートの円周方向の内部応力又は前記小巻シートの半径に応じて、前記安定速領域の前記シートの送り速度差を変更して制御する、
ことを特徴とするシート巻取方法。 In the sheet winding method according to any one of claims 10 to 14 ,
According to the internal stress in the circumferential direction of the small roll sheet or the radius of the small roll sheet, the difference is controlled by changing the sheet feed speed difference in the stable speed region,
A method for winding a sheet.
前記送り速度差の変更量のデータを、予め経験的に又はシミュレーションで得る、
ことを特徴とするシート巻取方法。 In the sheet winding method according to claim 15 ,
The change amount data of the feed speed difference is obtained empirically or by simulation in advance.
A method for winding a sheet.
前記始動の遅れ時間、前記送り速度差の変更量のデータを、実際の生産結果の良否に基づいて学習する、
ことを特徴とするシート巻取方法。 In the sheet winding method according to claim 16 ,
Learning the start delay time, the amount of change in the feed rate difference based on the quality of the actual production results,
A method for winding a sheet.
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