JP5930530B2 - フィルムの巻取り装置及びフィルムの巻取り方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用されるフィルムを巻回したコンデンサや電池等を製造する際に使用可能なフィルムの巻取り装置及びフィルムの巻取り方法に関するものである。

近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。このようなハイブリッド車に用いられる電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されている。この種の金属化フィルムコンデンサは、樹脂からなる誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した帯状の金属化フィルムを一対の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回することによりコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子の両端面に金属溶射によるメタリコンからなる取り出し電極を夫々形成することによって作られる。

従来、このようなフィルムを巻取ってコンデンサ素子を製造する装置として、帯状の金属化フィルムが巻回されたボビン又はリールを装填可能な巻出し軸を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、２組の金属化フィルムを夫々装填できるように巻出し軸が２本設けられ、２本の巻出し軸からそれぞれ繰出された帯状の金属化フィルムを２枚１組として重ね合わせて巻回する巻取り機構と、巻出し軸と巻取り機構の中間に設けられて金属化フィルムをそれぞれ搬送する複数の搬送ローラが設けられる。そして、この複数の搬送ローラは、金属化フィルムの搬送をガイドするガイドローラ、及び位置変動により巻出し軸の回転速度を制御してフィルムに一定の張力を与えるダンサーローラを含むものである。この従来のフィルムの巻取り装置では、回転速度が制御された２本の巻出し軸から繰出される帯状の金属化フィルムを複数の搬送ローラにより搬送して巻取り機構に巻回させており、安定した性能のコンデンサ素子を製造することができるとしている。

特開２００９−９４１８８号公報

しかし、近年では、ハイブリッド車に用いられる電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、その断面形状を非円形として、車両の所定の隙間にそのようなコンデンサを収容させて部品の搭載率を高める試みが成されている。このような断面が非円形のコンデンサ等を得るためには、断面が非円形の巻芯にフィルムを巻回させるようなことが行われ、この場合に断面が非円形の巻芯を等速で回転させると、その巻芯の外周に巻取られるフィルムの速度は変化することになる。例えば、フィルムが巻回される巻芯の断面が長方形状のような扁平形状を成しており、その長方形状断面の長辺が短辺に比較して著しく長い場合に、その巻芯が一定の速度で回転すると、その断面が非円形の巻芯に巻取られるフィルムの速度は著しく変化し、比較的速い速度と著しく遅い速度が交互に繰り返されるようになる。

巻取られるフィルムの速度が変化すると、そのフィルムを繰出す側においても、そのフィルムの繰出し速度をそのフィルムが巻取られる速度と同じように、フィルムを比較的速い速度で繰出した後にその繰出し速度を著しく遅くさせるようなことを交互に繰り返す必要が生じる。してみると、実質的に巻芯にフィルムを巻取る速度が、フィルムを繰出す側において、そのフィルムを速度を変えて繰出す速度に依存することになる。

しかし、フィルムを繰出す側において、繰出すフィルムが比較的大きなスプールに巻回されていた場合には、そのスプールは比較的大きな慣性力を有することになるので、その慣性の大きさ故にそのスプールの回転の加速及び減速を速やかに行うことが困難になる。このため、結果的に迅速なフィルムの繰出しが困難になって、フィルムの巻取り速度を高めることが困難になる不具合がある。

本発明の目的は、フィルムの巻取り速度を変化させつつそのフィルムを巻回する場合であっても、比較的高速にそのフィルムを巻回し得るフィルムの巻取り装置及びフィルムの巻取り方法を提供することにある。

本発明のフィルムの巻取り装置は、所定量のフィルムを巻取り速度を変えて巻取る巻取り機構と、巻取り機構が巻取る所定量のフィルムを一定量で繰出す繰出し機構と、巻取り機構と繰出し機構の間に設けられ繰出し機構から繰出されるフィルムを蓄えた後に巻取り機構に向けて繰出すアキュームレート機構とを備える。そして、アキュームレート機構は、巻取り機構が巻取るフィルムの巻取り速度変化に対応してフィルムの蓄積量を変化させるように構成されたことを特徴とする。

このフィルムの巻取り装置におけるアキュームレート機構は、フィルムの搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラと、その一対の固定ローラの中間を通過してフィルムの搬送経路に直交する方向に移動可能な可動ローラと、その可動ローラと可動ローラに掛け回されたフィルムとの間に摩擦を生じさせない手段とを備える。この場合、一対の固定ローラ及び可動ローラは、外周から吹き出されたエアにより掛け回されたフィルムを浮上させるように構成され、アキュームレート機構は、可動ローラを移動させるサーボモータとを備えることが好ましい。また、繰出し機構は、フィルムがロール状に巻回されたフィルムロールを回転させることによりフィルムの一定量の繰出しを行うように構成され、巻取り機構は、断面が非円形の巻芯にフィルムを巻回することによりフィルムを巻取り速度を変えて巻取るように構成することができる。

また、本発明のフィルムの巻取り方法は、上記フィルムの巻取り装置を用いたフィルムの巻取り方法であって、繰出し機構から繰出されるフィルムをアキュームレート機構により蓄えた後に巻取り機構に向けて繰出し、巻取り機構が巻取るフィルムの巻取り速度変化に対応してアキュームレート機構によるフィルムの蓄積量を変化させることを特徴とする。

アキュームレート機構におけるフィルムの蓄えは、そのフィルムの搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラと、その一対の固定ローラからフィルムの搬送経路に直交する方向に設けられた可動ローラにフィルムを掛け回すことにより行われ、そのフィルムの蓄積量の変化は、サーボモータによりその可動ローラを一対の固定ローラに接近させ又はその一対の固定ローラから離間させることにより行われることが好ましい。また、フィルムがロール状に巻回されたフィルムロールを回転させることにより繰出し機構によるフィルムの一定量の繰出しを行い、断面が非円形の巻芯にフィルムを巻回することにより巻取り機構による巻取り速度を変えたフィルムの巻取りを行うこともできる。

本発明のフィルムの巻取り装置及びフィルムの巻取り方法では、巻取り機構が巻取るフィルムの巻取り速度変化に対応してアキュームレート機構によるフィルムの蓄積量を変化させるので、巻取り機構の巻取り速度が遅い時に繰出し機構から繰出される余剰のフィルムをアキュームレート機構により蓄え、その後の、巻取り機構の巻取り速度が早い時にアキュームレート機構が蓄えた余剰のフィルムを巻取り機構に向けて繰出すことにより、繰出し機構から繰出されるフィルムの量が等速で一定量であったとしても、そのフィルムを巻取り機構により巻取り速度を変えて巻取ることが可能になる。すると、繰出し機構において、フィルムが巻回されて成る比較的大きなスプールを用い、巻取り機構による巻取り速度を変えた巻取りにあっても、そのスプールの回転速度を著しく変化させることを必要としない。このため、そのスプールが比較的大きな慣性力を有することになっても、一定量のフィルムの繰出しが可能である限り、巻取り機構による迅速なフィルムの巻取りが可能になる。よって、本発明によれば、フィルムの巻取り速度を変化させつつそのフィルムを巻回する場合であっても、その巻取り機構によるフィルムの巻回速度を上昇させることが可能になる。そして、本発明では、安定した性能のコンデンサ素子の製造効率を従来よりも著しく向上させることができる。

本発明実施形態のフィルムの巻取り装置を示した概念図である。 その巻芯の角度とアキュームレート機構によるフィルムの蓄積量との関係を示す図である。 そのフィルムの巻取り速度とアキュームレート機構によるフィルムの蓄積量との関係を示す図である。 搬送ローラの構成を示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図４のＤ−Ｄ線断面図である。 可動ローラの構成を示す断面図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 別の搬送ローラの構成を示す図４に対応する断面図である。 図８のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明の別のフィルムの巻取り装置を示した図１に対応する概念図である。 本発明の更に別のフィルムの巻取り装置を示した図１に対応する概念図である。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の実施の形態によるフィルムの巻取り装置１０を示す。この巻取り装置１０は、所定量の帯状フィルム１１を一定量で繰出す繰出し機構１２を備える。この実施の形態における繰出し機構１２とは、図示しないボビン又はリールに帯状フィルム１１が円形に巻回されたフィルムロール１１ａを装填可能に構成された巻出し軸１２ａと、その巻出し軸１２ａをそのフィルムロール１１ａとともに回転させる図示しない繰出しモータとを備える。本実施の形態では、この帯状の金属化フィルム１１を２枚１組として一対で重ね合わせて巻回する装置１０を示す。このため、２組の帯状金属化フィルム１１が巻回された２つのフィルムロール１１ａを夫々装填できるように、繰出し機構１２を構成する巻出し軸１２ａ及び図示しない繰出しモータもそれぞれ一対、即ち２組備えられる。

そして、この２本の巻出し軸１２ａをそれぞれ回転させる図示しない繰出しモータは、円形に巻回されたフィルムロール１１ａとともに、この巻出し軸１２ａをそれぞれ一定速度で回転させることにより、その回転する円形のフィルムロール１１ａから所定量のフィルム１１を等速であって常時一定量で繰出すように構成される。なお、この金属化フィルム１１として、コンデンサ用のものとしては、ポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成することによって構成された、幅８０ｍｍ、厚さ３μｍのものが例示される。

また、本発明のフィルムの巻取り装置１０は、繰出し機構１２から繰出されるフィルム１１を巻回する巻取り機構１３が備えられる。この巻取り機構１３は所定量のフィルム１１を巻取り速度を変えて巻取るものであって、この実施の形態では、フィルム１１を巻回する断面が非円形の巻芯１３ａと、この巻芯１３ａを一定の速度で回転させる図示しない巻取りモータとを備えるものを示す。そして、図示しない巻取りモータが、断面が非円形の巻芯１３ａを一定の速度で回転させ、その一定速度で回転する巻芯１３ａの外周にフィルム１１を巻回することにより、巻取り機構１３は、所定量のフィルム１１を巻取り速度を変えて巻取るように構成される。

繰出し機構１２を構成する巻出し軸１２ａと巻取り機構１３を構成する巻芯１３ａの間のフィルム１１の搬送経路には複数の搬送ローラ１６が設けられる。２本の巻出し軸１２ａを備えるこの実施におけるフィルムの巻取り装置１０では、それぞれの巻出し軸１２ａから巻芯１３ａまで同数の搬送ローラ１６がそれぞれ設けられる場合を示す。この搬送ローラ１６は、金属化フィルム１１の搬送経路に複数本固定して設けられて金属化フィルム１１の搬送をガイドするものであり、この複数の搬送ローラ１６は、フィルム１１が掛け回される外周から吹き出すエアによりフィルム１１を浮上させてそのフィルム１１を搬送するように構成される。複数の搬送ローラ１６は全て同一構造であり、図１における１の搬送ローラ１６を代表して説明すると、図４及び図５に示すように、この搬送ローラ１６は、外周から吹き出すエアにより掛け回されたフィルム１１を浮上可能に構成された筒部２３と、その筒部２３の両側に設けられて筒部２３に掛け回されて浮上するフィルム１１の幅方向の移動を制限する壁部材２４，２５とを備える。

図４及び図５に示す搬送ローラ１６は、金属又は樹脂等からなる固形物を切削加工することにより筒部２３と壁部材２４，２５がそれぞれ一体となって形成されたものを例示し、筒部２３は、中心軸に沿って貫通孔２３ａが形成された円筒状をなし、その軸方向の両端を封止するように壁部材２４，２５が設けられる。図４に示すように、壁部材２４，２５は筒部２３の外径より大きな外径を有し、その筒部２３の両側にフィルム１１の幅より僅かに広い間隔を空けてその筒部２３と同軸に設けられる。筒部２３の一端側における壁部材２４には、筒部２３と同軸の雄ねじ２４ａが形成され、巻取り装置１０のパネル１０ａにはこの雄ねじ２４ａを取付ける挿通孔１０ｂが形成される。パネル１０ａに形成された挿通孔１０ｂにこの雄ねじ２４ａを挿通し、ワッシャ２６ａを介してナット２６ｂを螺合することにより、このローラ１６は巻取り装置１０のパネル１０ａに固定される。

また、この一端側の壁部材２４には、貫通孔２３ａに連通する連通孔２４ｂが中心軸に貫通して形成され、その連通孔２４ｂの一端側にはエア供給用の第１エアチューブ２７を固定可能な第１カプラ２８が設けられる。なお、筒部２３の他端側における壁部材２５には、筒部２３における貫通孔２３ａの他端側を封止する蓋板２９ａが雄ねじ２９ｂにより取付けられる。壁部材２４，２５間における筒部２３には貫通孔２３ａに一端が連通する複数のエア孔２３ｃが、その他端を外周面に開口させるようにその中心軸から放射状に形成される。この複数のエア孔２３ｃはフィルム１１が掛け回される部分に形成される。即ち、図５では、フィルム１１が折り返すように掛け回されているので、そのフィルム１１が掛け回される部分である半周に複数のエア孔２３ｃが形成される。けれども、図示しないが、掛け回されたフィルム１１を略９０度転向させるような搬送ローラ１６にあっては、そのフィルム１１が掛け回される部分である中心から約９０度の範囲において複数のエア孔２３ｃが放射状に形成される。

そして、このように複数のエア孔２３ｃが放射状に形成された搬送ローラ１６にあって、第１エアチューブ２７により供給され第１カプラ２８を介して貫通孔２３ａの内部に供給された圧縮エアは、一点鎖線矢印で示すように、貫通孔２３ａを通過した後この複数のエア孔２３ｃからローラ１６の筒部２３における外表面に吹き出され、この吹き出されたエアによりこのローラ１６に掛け回されたフィルム１１を図５に示すように浮上可能に構成される。そして、筒部２３の両側に設けられた壁部材２４，２５は筒部２３に掛け回されて浮上するフィルム１１の幅方向の両側に位置し、そのフィルム１１の幅方向の移動を制限した状態で搬送可能に構成される。

図１に戻って、そのフィルム１１の搬送経路の下流側端部における搬送ローラ１６と巻芯１３ａの間には、２本巻出し軸１２ａからそれぞれ別々に繰出されて複数の搬送ローラ１６により案内された帯状の金属化フィルム１１を２枚１組として一対で重ね合わせた状態でそれらを挟圧する一対の加圧ローラ１７，１７が設けられる。この一対の加圧ローラ１７，１７は、重ね合わせたフィルム１１それらを挟圧して、そのフィルム１１の間にエアが巻き込まれることを防止するローラであり、ウレタンゴム製のものが例示される。けれども、これらの加圧ローラ１７，１７はウレタンゴム製のものに限定するものではない。ここで、図１では巻取り機構１３を構成する巻芯１３ａに巻回された金属化フィルム１１から成るコンデンサ素子を符号１４で示す。

また、本発明のフィルムの巻取り装置１０は、巻取り機構１３と繰出し機構１２の間に、その繰出し機構１２から繰出されるフィルム１１を蓄えた後に巻取り機構１３に向けて繰出すアキュームレート機構３０を備える。２本の巻出し軸１２ａを備えるこの実施の形態におけるフィルムの巻取り装置１０では、それぞれの巻出し軸１２ａから巻芯１３ａまでの間に同一構造のアキュームレート機構３０がそれぞれ設けられる場合を示す。これらは同一構造であるので、その一方のアキュームレート機構３０を代表して説明すると、このアキュームレート機構３０は、フィルム１１の搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラ３１，３２と、この一対の固定ローラ３１，３２の中間を通過してフィルム１１の搬送経路に直交する方向に移動可能な可動ローラ３３と、この可動ローラ３３を移動させるアキューム用サーボモータ３４とを備える。

この実施の形態では、フィルムロール１１ａから繰出されたフィルム１１は搬送ローラ１６により水平に移動するような部位が設けられ、この部位に一対の固定ローラ３１，３２がそのフィルム１１に沿って所定の間隔をあけて設けられる。この一対の固定ローラ３１，３２は、フィルム１１が掛け回される外周から吹き出すエアによりフィルム１１を浮上させて、その水平方向に延びるフィルム１１を鉛直方向に転向させるように構成される。具体的には、図４及び図５に示す上述した搬送ローラ１６と同一構造のものが用いられるので、この一対の固定ローラ３１，３２の詳細な構造の繰り返しての説明は省略する。そして、この搬送ローラ１６と同一構造を成す一対の固定ローラ３１，３２は巻取り装置１０のパネル１０ａ（図４）に直接取付けられる。

また、その鉛直に延びるパネル１０ａ（図４）には、その一対の固定ローラ３１，３２の中央を貫通するように鉛直方向に伸びるボールねじ３６が設けられ、このボールねじ３６を回転可能にアキューム用サーボモータ３４の回転軸がそのボールねじ３６に連結される。ボールねじ３６には可動台３７が螺合され、この可動台３７に可動ローラ３３が設けられる。そして、このアキューム用サーボモータ３４には図示しないコントローラの制御出力が接続される。

このアキュームレート機構３０では、可動ローラ３３に掛け回されたフィルム１１とその可動ローラ３３との間に摩擦を生じさせないような手段が講じられる。具体的に、このアキュームレート機構３０における可動ローラ３３には、図示しないコントローラにより制御される圧縮エア供給ポンプから圧縮エアが供給されるように構成され、その圧縮エアは、可動ローラ３３に掛け回されたフィルム１１をその可動ローラ３３の外周から浮上させるように構成される。即ち、この可動ローラ３３は、圧縮エア供給ポンプから供給された圧縮エアをその外周から吹き出して、その外周に掛け回されたフィルム１１を浮上可能に構成される。

図６及び図７に、この実施の形態における可動ローラ３３の構造を示す。この可動ローラ３３は前述した搬送ローラ１６と略同一構造を成すものであって、外周から吹き出すエアにより掛け回されたフィルム１１を浮上可能に構成された筒部３３ａと、その筒部３３ａの両側に設けられて筒部３３ａに掛け回されて浮上するフィルム１１の幅方向の移動を制限する壁部材３３ｂ，３３ｃとを備える。図における可動ローラ３３は、金属又は樹脂等からなる固形物を切削加工することにより筒部３３ａと壁部材３３ｂ，３３ｃがそれぞれ一体となって形成されたものを例示し、筒部３３ａは、中心軸に沿って貫通孔３３ｄが形成された円筒状をなし、その軸方向の両端を封止するように壁部材３３ｂ，３３ｃが設けられる。

壁部材３３ｂ，３３ｃは筒部３３ａの外径より大きな外径を有し、その筒部３３ａの両側にフィルム１１の幅より僅かに広い間隔を空けてその筒部３３ａと同軸に設けられる。筒部３３ａの一端側における壁部材３３ｂには、筒部３３ａと同軸の雄ねじ３３ｅが形成され、可動台３７にはこの雄ねじ３３ｅを取付ける雌ねじ３７ａが形成される。そして、可動台３７に形成された雌ねじ３７ａにこの雄ねじ３３ｅを螺合することにより、この可動ローラ３３は、この可動台３７に固定される。

また、この一端側の壁部材３３ｂには、貫通孔３３ｄに連通する連通孔３３ｆが中心軸に交差して形成され、その連通孔３３ｆの一端側にはエア供給用の第２エアチューブ３８を固定可能な第２カプラ３９が設けられる。なお、筒部３３ａの他端側における壁部材３３ｃには、筒部３３ａにおける貫通孔３３ｄの他端側を封止する蓋板３３ｈが雄ねじ３３ｊにより取付けられる。壁部材３３ｂ，３３ｃ間における筒部３３ａには貫通孔３３ｄに一端が連通する複数のエア孔３３ｋが、その他端を外周面に開口させるようにその中心軸から放射状に形成される。

図７に示すように、この複数のエア孔３３ｋはフィルム１１が掛け回される部分に形成され、図示しない圧縮エア供給ポンプから第２エアチューブ３８により供給された圧縮エアは、図６に示す第２カプラ３９及び連通孔３３ｆを介して貫通孔３３ｄの内部に供給されるように構成される。そして、そのエアは、その後に一点鎖線矢印で示すように、貫通孔３３ｄを通過し、その後に複数のエア孔３３ｋから可動ローラ３３の筒部３３ａにおける外表面に吹き出すように構成される。このように吹き出されたエアにより、この可動ローラ３３に掛け回されたフィルム１１を図７に示すように浮上させ、フィルム１１とその可動ローラ３３との間に摩擦を生じさせないように構成される。そして、筒部３３ａの両側に設けられた壁部材３３ｂ，３３ｃは筒部３３ａに掛け回されて浮上するフィルム１１の幅方向の両側に位置し、そのフィルム１１の幅方向の移動を制限した状態で搬送するものとして作用する。

図１に戻って、搬送ローラ１６により転向して水平方向に向かうフィルム１１は一対の固定ローラ３１，３２の上側に掛け渡され、一対の固定ローラ３１，３２の間のフィルム１１がそれより下方に存在する可動ローラ３３に下方から掛け回される。従って、このアキュームレート機構３０では、フィルム１１の搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラ３１，３２と、その一対の固定ローラ３１，３２からフィルム１１の搬送経路に直交する方向に設けられた可動ローラ３３にフィルム１１を掛け回すことにより、フィルム１１の蓄えが行われる。

一方、図示しないコントローラからの指令に基づいてアキューム用サーボモータ３４が駆動してボールねじ３６を回転させると、それに螺合されている可動台３７が可動ローラ３３とともに鉛直方向に移動することになる。このため、アキューム用サーボモータ３４が駆動して可動ローラ３３が下降すると一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離は拡大し、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離の２倍の長さのフィルム１１が一対の固定ローラ３１，３２の間に蓄えられることになる。逆に、可動ローラ３３が上昇するようにアキューム用サーボモータ３４が駆動すると、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離は縮まり、その蓄えたフィルム１１を排出するように構成される。このため、フィルム１１の蓄積量の変化は、サーボモータ３４により可動ローラ３３を一対の固定ローラ３１，３２に接近させ又はその一対の固定ローラ３１，３２から離間させることにより行われることになる。

また、断面が非円形の巻芯１３ａの外周にフィルム１１を巻回すると、その巻芯１３ａが一定速度で回転しても、その巻芯１３ａを有する巻取り機構１３は、所定量のフィルム１１を巻取り速度を変えて巻取るようになる。図２に示すように、例えば断面が長円状を成す巻芯１３ａであれば、巻芯１３ａが回転してその長手方向Ｃがその巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１と平行になった場合（図２（ａ）及び（ｇ））の巻取り速度は著しく遅くなる。一方、巻芯１３ａが回転してその長手方向Ｃがその巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１と略直交するようになった場合（図２（ｃ）及び（ｄ））の巻取り速度は著しく早くなる。そして、この巻取り機構１３が巻取るフィルム１１の巻取り速度変化に対応して、このアキュームレート機構３０は、図示しないコントローラからの指令により可動ローラ３３を昇降させて、そのフィルム１１の蓄積量を変化させるように構成される。

具体的に、図示しない巻取りモータはコントローラにより制御され、そのモータにより回転する断面非円形の巻芯１３ａの回転位置は、そのコントローラにより把握可能に構成される。本発明の巻取り装置１０では、巻芯１３ａが一回転することにより巻取り速度を変えて巻取るフィルム１１の巻取り量と、その巻芯１３ａが一回転する間に繰出し機構１２から繰出されるフィルム１１の量は同一とされる。そして、巻取り機構１３の巻取り速度が遅い時に繰出し機構１２から繰出される余剰のフィルム１１をアキュームレート機構３０により蓄え、その逆に、巻取り機構１３の巻取り速度が早い時にアキュームレート機構３０が蓄えた余剰のフィルム１１を巻取り機構１３に向けて繰出すように構成される。

また、このフィルムの巻取り装置１０は、繰出し機構１２から繰出されて巻取り機構１３にまで搬送されるフィルム１１に張力を加えるテンション付与装置４０が設けられる。このテンション付与装置４０は、アキュームレート機構３０から巻芯１３ａに向かうフィルム１１に沿って設けられた一対のガイドローラ４１，４２と、その一対のガイドローラ４１，４２の間に設けられレバー４３によりその一対のガイドローラ４１，４２から離間し又は接近するように移動可能なダンサーローラ４４とを備え、そのダンサーローラ４４を一対のガイドローラ４１，４２から遠ざける方向に付勢するスプリング４６が設けられる。このスプリング４６により付与されるダンサーローラ４４の付勢力によって、このテンション付与装置４０では繰出し機構１２から繰出されてアキュームレート機構３０により蓄えられたフィルム１１に所定の張力を与えるように構成される。

ここで、この一対のガイドローラ４１，４２は、フィルム１１が掛け回される外周から吹き出すエアによりフィルム１１を浮上させて、その水平方向に延びるフィルム１１を鉛直方向に転向させるように構成される。具体的には、図４及び図５に示す上述した搬送ローラ１６と同一構造のものが用いられるので、この一対のガイドローラ４１，４２の詳細な構造の繰り返しての説明は省略する。そして、この搬送ローラ１６と同一構造を成す一対のガイドローラ４１，４２は巻取り装置１０のパネル１０ａ（図４）に直接取付けられる。

また、ダンサーローラ４４にあっても、フィルム１１が掛け回される外周から吹き出すエアによりそのフィルム１１を浮上させてフィルム１１をＵ字状に転向させるように構成される。具体的には、図６及び図７に示す上述した可動ローラ３３と同一構造のものが用いられるので、このダンサーローラ４４の詳細な構造の繰り返しての説明は省略する。

そして、このダンサーローラ４４が一端に枢支されたレバー４３の他端、即ちレバー４３のパネル１０ａ（図４）における枢支点４３ａには、そのレバー４３の揺動角度からダンサーローラ４４の位置を検出する位置検出用角度センサ４７が設けられ、この角度センサ４７の検出出力は図示しないコントローラの制御入力に接続される。繰出し機構１２におけるフィルムロール１１ａは、その回転によりフィルム１１を繰出すものであるので、フィルム１１を繰出すと、そのフィルムロール１１ａの外径は徐々に減少し、回転速度が同一である場合には単位時間に繰出されるフィルム１１の量は徐々に減少することになる。繰出されるフィルム１１の量が減少すると、そのフィルム１１に張力を付与するダンサーローラ４４はスプリング４６の付勢力に抗して一対のガイドローラ４１，４２に近づくことになる。このダンサーローラ４４の移動は位置検出用角度センサ４７により検出され、この検出出力に基づいて図示しないコントローラは図示しない繰出しモータを制御し、フィルムロール１１ａの外径の変化に伴ってフィルムロール１１ａの回転速度を変更し、単位時間に繰出されるフィルム１１の量を常に一定にするように構成される。

次に、このように構成されたフィルムの巻取り装置を用いた本発明のフィルムの巻取り方法について説明する。

本発明のフィルムの巻取り方法は、繰出し機構１２から一定量で繰出されるフィルム１１を、巻取り機構１３により巻取り速度を変えて巻取るフィルム１１の巻取り方法である。図１に示すように、繰出し機構１２によるフィルム１１の一定量の繰出しは、ボビン又はリールにフィルム１１がロール状に巻回されたフィルムロール１１ａを巻出し軸１２ａに装填し、そのフィルムロール１１ａを巻出し軸１２ａとともに図示しない繰出しモータが図示しないコントローラからの指令に基づいて一定の速度で回転させることにより行われる。巻出し軸１２ａが回転することにより帯状の金属化フィルム１１は、そのボビン又はリールから巻出され、搬送ローラ１６を経て、巻取り機構１３である巻芯１３ａへと搬送される。

２本の巻出し軸２１からそれぞれ繰出された金属化フィルム１１，１１は一対の加圧ローラ１７，１７において重ね合わされ、巻取り機構１３による巻取り速度を変えたフィルム１１の巻取りは、断面が非円形の巻芯１３ａにそのフィルム１１を巻回することにより行われる。即ち、巻取り機構１３である巻芯１３ａには、重ね合わせた状態の２枚の金属化フィルム１１，１１を一対としてその巻芯１３ａの周囲に巻回する。巻芯１３ａは回転することによりそれぞれの金属化フィルム１１，１１を、一対の金属蒸着電極が誘電体フィルム１１を介して対向するように巻回する。

本発明のフィルムの巻取り方法では、巻取り機構１３における断面が非円形の巻芯１３ａが一回転することにより巻取り速度を変えて巻取るフィルム１１の巻取り量と、その巻芯１３ａが一回転する間に繰出し機構１２から繰出されるフィルム１１の量は同一とされる。そして、繰出し機構１２から繰出されるフィルム１１をアキュームレート機構３０により蓄えた後に巻取り機構１３に向けて繰出し、その巻取り機構１３が巻取るフィルム１１の巻取り速度変化に対応してアキュームレート機構３０によるフィルム１１の蓄積量を変化させることを特徴とする。即ち、図３に示すように、巻取り機構１３が巻取るフィルム１１の巻取り速度変化と逆の位相でアキュームレート機構３０におけるフィルム１１の蓄積量を変化させる。具体的には、巻取り機構１３の巻取り速度が遅い時に繰出し機構１２から繰出される余剰のフィルム１１をアキュームレート機構３０により蓄え、その逆に、巻取り機構１３の巻取り速度が早い時にアキュームレート機構３０が蓄えた余剰のフィルム１１を巻取り機構１３に向けて繰出すことを特徴とする。

図２に示すように、アキュームレート機構３０におけるフィルム１１の蓄えは、フィルム１１の搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラ３１，３２からフィルム１１の搬送経路に直交する方向に設けられた可動ローラ３３にそのフィルム１１を掛け回すことにより行われる。即ち、搬送ローラ１６により転向して水平方向に向かうフィルム１１は一対の固定ローラ３１，３２の上側に掛け渡され、一対の固定ローラ３１，３２の間のフィルム１１がそれより下方に存在する可動ローラ３３に下方から掛け回される。このようにして、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離の２倍の長さのフィルム１１をこのアキュームレート機構３０に蓄える。

一方、このアキュームレート機構３０に蓄えられたフィルム１１の蓄積量を変化させるには、その一対の固定ローラ３１，３２の中間におけるフィルム１１が掛け回されてフィルム１１の搬送経路に直交する方向に移動可能な可動ローラ３３をサーボモータ３４により昇降させて、その可動ローラ３３を一対の固定ローラ３１，３２に接近させ又はその一対の固定ローラ３１，３２から離間させる。例えば、可動ローラ３３が下降すると一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離は拡大し、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離の２倍の長さのフィルム１１が一対の固定ローラ３１，３２の間に蓄えられる。逆に、可動ローラ３３が上昇すると、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離は縮まり、フィルム１１の蓄積量は減少することになる。

図２は、断面が長円状を成す巻芯１３ａが半回転する際のアキュームレート機構３０におけるフィルム１１の蓄積量の変化を示す。図２（ａ）では、巻芯１３ａの長手方向Ｃがその巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１と平行になっており、その巻芯１３ａによるフィルム１１の巻取り速度は著しく遅い場合を示す。この場合、繰出し機構１２から繰出される余剰のフィルム１１をアキュームレート機構３０により蓄える。

アキュームレート機構３０におけるフィルム１１の蓄えは、フィルム１１の搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラ３１，３２から、その一対の固定ローラ３１，３２の中間におけるフィルム１１が掛け回されてフィルム１１の搬送経路に直交する方向に移動可能な可動ローラ３３を、図２（ａ）の実線矢印で示すように、一対の固定ローラ３１，３２から離間させることにより行われる。すると、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離は拡大し、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離の２倍の長さであって、繰出し機構１２から繰出される余剰のフィルム１１が一対の固定ローラ３１，３２の間に蓄えられることになる。

そこから巻芯１３ａが回転した図２（ｂ）の状態では、巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１の量は増加し、繰出し機構１２が繰出すフィル１１の量とその巻芯１３ａが巻取るフィルム１１の量が同一になった状態で、可動ローラ３３の下降は停止される。その後、更に巻芯１３ａが回転して図２（ｃ）の状態では、巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１の巻取り速度は増加して、その巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１の量は繰出し機構１２が繰出すフィル１１の量を越えることになる。このため、アキュームレート機構３０にあっては、可動ローラ３３を上昇させて、図２（ｃ）及び（ｄ）の実線矢印で示すように、一対の固定ローラ３１，３２に接近させる。すると、一対の固定ローラ３１，３２と可動ローラ３３の鉛直距離は減少し、一対の固定ローラ３１，３２間に蓄えられたフィルム１１が繰出されて巻芯１３ａに巻取られることになる。

巻芯１３ａが更に回転して図２（ｅ）の状態では、巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１の量は徐々に減少し、繰出し機構１２が繰出すフィル１１の量とその巻芯１３ａが巻取るフィルム１１の量が同一になった状態で、可動ローラ３３の上昇は停止され、繰出し機構１２（図１）から繰出されるフィルム１１の量を超えるフィルム１１のアキュームレート機構３０からの繰出しは停止される。その後、巻芯１３ａが更に回転して図２（ｆ）及び（ｇ）の状態では、巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１の量は著しく減少するので、可動ローラ３３を、実線矢印で示すように、一対の固定ローラ３１，３２から離間させ、繰出し機構１２から繰出されても巻芯１３ａに巻回されない余剰のフィルム１１をアキュームレート機構３０に蓄える。このような図２（ａ）〜（ｇ）に示す動作を繰り返すことにより、繰出し機構１２から一定量で繰出される所定量のフィルム１１を、巻取り機構１３により巻取り速度を変えて巻取ることが可能になる。

即ち、巻取り機構１３が巻取るフィルム１１の巻取り速度変化に対応してアキュームレート機構３０によるフィルム１１の蓄積量を変化させるので、巻取り機構１３の巻取り速度が遅い時に繰出し機構１２から繰出される余剰のフィルム１１をアキュームレート機構３０により蓄え、その逆に、巻取り機構１３の巻取り速度が早い時にアキュームレート機構３０が蓄えた余剰のフィルム１１を巻取り機構１３に向けて繰出すことにより、繰出し機構１２から一定量でフィルム１１を繰出すにもかかわらず、そのフィルム１１を巻取り機構１３により巻取り速度を変えて巻取ることが可能になる。すると、フィルム１１が巻回されて成る比較的大きなスプール１１ａの回転速度を変化させることを不要にすることができる。このため、そのスプール１１ａが比較的大きな慣性力を有することになっても、一定量のフィルム１１の繰出しが可能である限り、結果的に迅速なフィルム１１の巻取りが可能になる。よって、本発明によれば、フィルム１１の巻取り速度を変化させつつそのフィルム１１を巻回する場合であっても、比較的高速にそのフィルム１１を巻回し得るものとなる。

そして、本発明にあっては、アキュームレート機構３０における一対の固定ローラ３１，３２に対して可動ローラ３３を離間又は接近させることによりフィルム１１の蓄えと排出を行うので、その可動ローラ３３の重量は、繰出し機構１２におけるフィルムロール１１ａ及び巻取り機構１３における巻芯１３ａに比較して軽いものであり、それに加わる慣性力は各フィルムロール１１ａ，１１ａの回転を急加速又は急減速させる場合に比較して小さい。また、実際に繰出されるフィルム１１にあっても、そのフィルム１１に生じる慣性力は小さいので、比較的高速度にそれらの可動ローラ３３を移動させることができる。よって、アキュームレート機構３０におけるフィルム１１の蓄積及び繰出しは速やかに行うことができる。

また、繰出し機構１２では、フィルムロール１１ａからフィルム１１を常時一定量で繰出すので、本発明では各フィルムロール１１ａ，１１ａの回転を急加速することもなければ急減速することもない。よって、各フィルムロール１１ａ，１１ａを回転させる図示しない繰出しモータにあっては、そのフィルムロール１１ａを一定の速度で回転させる程度の出力を有するモータであれば足りる。よって、フィルムロール１１ａ，１１ａの回転を加速及び減速する従来のもののように出力が大きなモータを設けること必要としない。このため、巻取り装置１０の大型化を回避するとともに、比較的安価な巻取り装置１０を得ることができる。

また、アキュームレート機構３０では、巻取り機構１３の巻取り速度が遅い時に繰出し機構１２から繰出される余剰のフィルム１１を蓄え、その逆に、巻取り機構１３の巻取り速度が早い時に蓄えた余剰のフィルム１１を巻取り機構１３に向けて繰出すので、巻芯１３ａに巻回されるフィルム１１のテンションに影響を与えることはない。また、これらの量の間に誤差が生じたとしても、その誤差はテンション付与装置４０におけるダンサーローラ４４が各スプリング４６の付勢力により又はそれらの付勢力に抗して移動することにより吸収される。よって、本発明では、フィルム１１のテンションに影響を与えることなく、所定量のフィルム１１を所定の時間毎に速やかに巻取ることができるものとなる。

一方、金属化フィルム１１を巻芯１３ａに巻回してコンデンサ素子１４を作製するとその外径は徐々に大きくなり、巻取られるフィルム１１の量は増加する。また、繰出し機構１２におけるフィルムロール１１ａは、その回転によりフィルム１１を繰出すものであるので、フィルム１１を繰出すとその外径は徐々に減少し、回転速度が同一である場合には単位時間に繰出されるフィルム１１の量は徐々に減少する。このように、巻取られるフィルム１１の量が増加するとともに、繰出されるフィルム１１の量が減少すると、繰出し機構１２と巻取り機構１３の間にあるフィルム１１の全長は徐々に縮まって、そのフィルム１１に張力を付与するテンション付与装置４０におけるダンサーローラ４４は、図１の上方に移動して一対のガイドローラ４１，４２に近づく。すると、このダンサーローラ４４の移動は位置検出用角度センサ４７により検出され、この検出出力に基づいて図示しないコントローラは図示しない繰出しモータを制御し、フィルムロール１１ａの外径の変化に伴ってフィルムロール１１ａの回転速度を変更し、単位時間に繰出されるフィルム１１の量を常に一定にする。これによりフィルムロール１１ａ及び巻芯に巻回されたフィルム１１から成るコンデンサ素子１４の外径の変化にかかわらず、繰出されるフィルム１１の量と巻取られるフィルム１１の量を常時一定量にすることができる。

そして、巻出し軸１２ａと巻芯１３ａとの間の搬送経路における、搬送ローラ１６や、アキュームレート機構３０における各ローラ３１〜３３、及びテンション付与装置４０におけるガイドローラ４１，４２やダンサーローラ４４にあっては、帯状のフィルム１１が掛け回される外周から吹き出すエアによりフィルム１１を浮上させてそのフィルム１１を繰出し機構１２から巻取り機構１３まで搬送するように構成されているので、フィルム１１の搬送抵抗を著しく低下させることができる。

なお、上述した実施の形態では、フィルム１１を浮上させてそのフィルム１１を繰出し機構１２から巻取り機構１３まで搬送する搬送ローラ１６や、アキュームレート機構３０における各ローラ３１〜３３、及びテンション付与装置４０におけるガイドローラ４１，４２やダンサーローラ４４にあっては、貫通孔２３ａ，３３ｄに一端が連通する複数のエア孔２３ｃ，３３ｋが筒部２３，３３ａに形成されたローラ１６，３１〜３３，４１，４２，４４を例示したけれども、外周から吹き出すエアにより掛け回されたフィルム１１を浮上可能である限り、筒部２３，３３ａにエア孔２３ｃ，３３ｋを形成することを要しない。

例えば、搬送ローラ１６を代表して説明すると、図８及び図９に示すように、貫通孔２３ａから外周面にエアが通過可能な多孔質材料から筒部２３を形成し、その筒部２３の両側に壁部材２４，２５を接着するようにしても良い。この場合、壁部材２４，２５はエアを通過不能な金属又は樹脂により形成し、筒部２３のフィルム１１が掛け回されることのない外周部分をシールド部材５０により封止することが考えられる。このようなローラ１６であっても、貫通孔２３ａに供給された圧縮エアはその貫通孔２３ａからシールド部材５０により封止されていない筒部２３を一点鎖線矢印で示すように通過して、フィルム１１が掛け回された外周から矢印で示すように吹き出し、その筒部２３に掛け回されたフィルム１１を浮上させることができる。そして、壁部材２４，２５によりその筒部２３に掛け回されて浮上するフィルム１１の幅方向の移動を制限することができる。

また、上述した実施の形態では、挟圧ローラ１７を除き、搬送ローラ１６や、アキュームレート機構３０における各ローラ３１〜３３、及びテンション付与装置４０におけるガイドローラ４１，４２やダンサーローラ４４にあっては、フィルム１１を浮上させてそのフィルム１１を繰出し機構１２から巻取り機構１３まで搬送するものである場合を例示したが、挟圧ローラ１７として、フィルム１１を浮上させるようなローラを用いても良い。また、搬送ローラ１６や、アキュームレート機構３０における各ローラ３１〜３３、及びテンション付与装置４０におけるガイドローラ４１，４２やダンサーローラ４４にあっても、フィルム１１を搬送経路から逸脱させない限り、その内のいずれか１つ又はそれ以上のものが、その外周にフィルム１１を接触させて回転することによりそのフィルムを搬送するようなものであっても良い。

また、上述した実施の形態では、金属化フィルム１１として、ポリプロピレンからなる誘電体フィルム１１の片面に金属蒸着電極を形成することによって構成された、幅８０ｍｍ、厚さ３μｍのものを用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、誘電体フィルム１１の両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルム１１とセパレータフィルム１１とを２枚１組として一対で用いたり、幅や厚みが異なる金属化フィルム１１を用いることも可能であり、金属蒸着電極を有しない帯状のフィルム１１であっても同様の効果が得られるものである。

また、上述した実施の形態では、巻取り機構１３における巻芯１３ａとして、断面が長円状を成す巻芯１３ａを用いて説明したけれども、この巻芯は断面が長円状を成すものに限られず、その他の形状を成すものであっても良い。例えば、その巻芯は、フィルム１１を巻取り速度を変えて巻取ることが可能である限り、断面が楕円形状を有していたり、その他の多角形を構成するようなものであっても良い。

更に、上述した実施の形態では、２本の巻出し軸１２ａとそれぞれのテンション付与装置４０の間にアキュームレート機構３０がそれぞれ設けられる場合を説明したけれども、巻取り機構１３と繰出し機構１２の間に設けられる限り、アキュームレート機構３０は、図１０に示すように、２つのテンション付与装置４０と一対の加圧ローラ１７，１７の間にアキュームレート機構３０をそれぞれ設けても良く、図１１に示すように、一対の加圧ローラ１７，１７と巻取り機構１３との間に単一のアキュームレート機構３０を設けても良い。

このように、アキュームレート機構３０を設ける位置を変更しても、そのアキュームレート機構３０が巻取り機構１３と繰出し機構１２の間に設けられる限り、巻取り機構１３の巻取り速度が遅い時に繰出し機構１２から繰出される余剰のフィルム１１をそのアキュームレート機構３０により蓄え、その後の、巻取り機構１３の巻取り速度が早い時にアキュームレート機構３０が蓄えた余剰のフィルム１１を巻取り機構１３に向けて繰出すことにより、繰出し機構１２から繰出されるフィルム１１の量が等速で一定量であったとしても、そのフィルム１１を巻取り機構１３により巻取り速度を変えて巻取ることが可能になる。そして、図１１に示すように、一対の加圧ローラ１７，１７と巻取り機構１３との間に設けると、そのアキュームレート機構３０は単一のものとなり、構造が複雑化することを回避することもできる。

１０ フィルムの巻取り装置
１１ フィルム
１１ａ フィルムロール
１２ 繰出し機構
１３ 巻取り機構
１３ａ 巻芯
３０ アキュームレート機構
３１，３２ 固定ローラ
３３ 可動ローラ
３４ サーボモータ

Claims (6)

1. 所定量のフィルム(11)を巻取り速度を変えて巻取る巻取り機構(13)と、前記巻取り機構(13)が巻取る前記所定量のフィルム(11)を一定量で繰出す繰出し機構(12)と、前記巻取り機構(13)と前記繰出し機構(12)の間に設けられ前記繰出し機構(12)から繰出される前記フィルム(11)を蓄えた後に前記巻取り機構(13)に向けて繰出すアキュームレート機構(30)とを備え、前記アキュームレート機構(30)は、前記巻取り機構(13)が巻取る前記フィルム(11)の巻取り速度変化に対応して前記フィルム(11)の蓄積量を変化させるように構成されたフィルムの巻取り装置であって、
   前記アキュームレート機構(30)は、
   前記フィルム(11)の搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラ(31,32)と、
   前記一対の固定ローラ(31,32)の中間を通過して前記フィルム(11)の搬送経路に直交する方向に移動可能な可動ローラ(33)と、
   前記可動ローラ(33)と前記可動ローラ(33)に掛け回された前記フィルム(11)との間に摩擦を生じさせない手段と
   を備えることを特徴とするフィルムの巻取り装置。
2. 一対の固定ローラ(31,32)及び可動ローラ(33)は、外周から吹き出されたエアにより掛け回されたフィルム(11)を浮上させるように構成され、
   アキュームレート機構(30)は、前記可動ローラ(33)を移動させるサーボモータ(34)を備える請求項１記載のフィルムの巻取り装置。
3. 繰出し機構(12)は、フィルム(11)がロール状に巻回されたフィルムロール(11a)を回転させることにより前記フィルム(11)の一定量の繰出しを行うように構成され、
   巻取り機構(13)は、断面が非円形の巻芯(13a)に前記フィルム(11)を巻回することにより前記フィルム(11)を巻取り速度を変えて巻取るように構成された請求項１又は２記載のフィルムの巻取り装置。
4. 請求項１に記載のフィルムの巻取り装置(10)を用いたフィルムの巻取り方法であって、
   前記繰出し機構(12)から繰出される前記フィルム(12)をアキュームレート機構(30)により蓄えた後に前記巻取り機構(13)に向けて繰出し、
   前記巻取り機構(13)が巻取るフィルム(11)の巻取り速度変化に対応して前記アキュームレート機構(30)による前記フィルム(11)の蓄積量を変化させる
   ことを特徴とするフィルムの巻取り方法。
5. アキュームレート機構(30)におけるフィルム(11)の蓄えは、前記フィルム(11)の搬送経路に沿って設けられた一対の固定ローラ(31,32)と前記一対の固定ローラ(31,32)から前記フィルム(11)の搬送経路に直交する方向に設けられた可動ローラ(33)に前記フィルム(11)を掛け回すことにより行われ、
   前記フィルム１１の蓄積量の変化は、サーボモータ(34)により前記可動ローラ(33)を前記一対の固定ローラ(31,32)に接近させ又は前記一対の固定ローラ(31,32)から離間させることにより行われる請求項４記載のフィルムの巻取り方法。
6. フィルム(11)がロール状に巻回されたフィルムロール(11a)を回転させることにより繰出し機構(12)による前記フィルム(11)の一定量の繰出しが行われ、
   断面が非円形の巻芯(13a)に前記フィルム(11)を巻回することにより巻取り機構(13)による巻取り速度を変えたフィルム(11)の巻取りが行われる請求項４又は５記載のフィルムの巻取り方法。

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