JP6461513B2

JP6461513B2 - 巻取り装置

Info

Publication number: JP6461513B2
Application number: JP2014164499A
Authority: JP
Inventors: 将花房; 杉山　勉; 勉杉山
Original assignee: 株式会社ヒラノテクシード
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: JP2016040193A

Description

本発明は、長尺状のウエブを幅方向に切断する巻取り装置に関するものである。

ウエブに塗工液を塗工装置で塗工したり、加熱装置で加熱した後にウエブを巻き取る巻取り装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この巻取り装置は、処理が終了したウエブを連続して巻き取るために、満巻の巻取りロールに巻き取られているウエブを、空の巻取りロールに固定すると共に、満巻の巻取りロールと空の巻取りロールとの間にあるウエブを切断装置で切断している。

特開２００１−１６３４８７号公報

上記巻取り装置は、巻取りロールに巻き取ったウエブの緩みを防止するために、ウエブの外周部にタッチロールを接触させている。しかし、巻取りロールのウエブの巻取り状態や巻取りロールを支持している主アームの回転角度によって、タッチロールの接触圧が変化する。例えば、タッチロールがウエブの下方から接触しているときには、タッチロールの自重と接触圧のバランスにより、タッチロールがウエブの外周部に非接触状態になるときがある。また、逆にタッチロールがウエブの上方に位置しているときには、その自重や接触圧によってウエブにダメージを与えることがある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ウエブの巻取り状態にかかわらずタッチロールの接触圧を一定にするウエブの巻取り装置を提供することを目的とする。

本発明は、回転支持軸に左右一対の主アームが所定角度毎に複数突出し、左右一対の前記主アームの間にそれぞれ回転自在に支持され、前後方向に搬送される長尺状のウエブを巻き取る複数の巻取りロールと、複数の前記巻取りロールの中の一の前記巻取りロールに巻き取られている前記ウエブの外周部に接触して、巻き取った前記ウエブの緩みを防止するタッチロールと、隣接する前記主アームの間であって、前記回転支持軸から突出した左右一対の補助アームと、左右一対の前記補助アームの間に回転自在に支持された案内ロールと、左右一対の前記補助アームに設けられたタッチ軸を中心に回転自在にそれぞれ取り付けられ、かつ、その一端に前記タッチロールが回転自在に支持された左右一対のタッチアームと、前記補助アームに設けられ、前記ウエブに対する前記タッチロールの接触圧を調整するエアーシリンダーと、前記タッチロールとは前記タッチ軸を挟んで反対側の前記タッチアームの他端に設けられたバランス用の錘と、前記エアーシリンダーを用いて、前記ウエブの巻き始めから巻き終わりまで前記接触圧を一定の基準接触圧に制御する制御手段と、を有し、前記エアーシリンダーの伸縮部の先端が、前記タッチアームに取り付けられ、前記エアーシリンダーは、前記伸縮部を伸縮させて前記タッチ軸を中心に前記タッチアームを回転させ、前記制御手段は、前記タッチロールが前記ウエブの下方から接触するときに、前記タッチロールの自重による下方への力を相殺する補正圧力を付加して前記基準接触圧に補正し、前記タッチロールが前記ウエブの上方から接触するときに前記補正圧力を差し引いて前記基準接触圧に補正する、巻取り装置である。

本発明によれば、制御手段は調整手段を用いてウエブを巻き始めから巻き終わりまでタッチロールの接触圧を一定に制御できる。

本発明の一実施形態の巻取り装置の正面図である。補助アームにタッチアームを収納した状態の側面図である。補助アームからタッチアームが回転した状態の側面図である。切断装置の平面図である。同じく巻取り装置のブロック図である。巻取り装置の第１工程の図面である。同じく第２工程の図面である。同じく第３工程の図面である。同じく第４工程の図面である。同じく第５工程の図面である。同じく第６工程の図面である。補助圧力ｈと巻取りロールの回転角度α°との関係を示すグラフである。タッチロールの角度θ°と巻取りロールの巻径ｒとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態のウエブＷの巻取り装置１に図１〜図１３に基づいて説明する。ウエブＷとしては、布帛、紙、フィルム、ペットフィルム、フォトレジ、金属箔などである。

（１）巻取り装置１の構造
巻取り装置１の構造について図１、図２に基づいて説明する。

図１に示すように、巻取り装置１の基台２から左右一対の支持脚３，３が立設し、これら左右一対の支持脚３，３には、回転支持軸４が回転自在に架設されている。

回転支持軸４からは、左右一対の主アーム５，５と左右一対の主アーム６，６が、１８０°離して突出している。

左右一対の主アーム５，６にウエブＷを巻回する巻取りロール１０，１１がそれぞれ回転自在に支持されている。一方の巻取りロール（以下、「旧巻取りロール」という）１０に巻かれているウエブＷが満巻（最大径）になった場合に、回転支持軸４を回転させることによりウエブＷが空の他方の巻取りロール（以下、「新巻取りロール」という）１１を所定の位置まで回転させて、連続してウエブＷを巻取る。これら旧新巻取りロール１０，１１は、このロールの回転軸にウエブＷを巻回するボビンが取り付けられたものである。また、新巻取りロール１１の表面には、両面接着テープ１２が幅方向に取り付けられ、ウエブＷを固定できる。

左右一対の主アーム５，５と主アーム６，６との間には、回転軸４からそれぞれ左右一対の補助アーム７，７と補助アーム８，８が突出している。左右一対の補助アーム７，７の先端には案内ロール１８が回転自在に取り付けられ、左右一対の補助アーム８，８の先端には案内ロール１９が回転自在に取り付けられている。また、左右一対の補助アーム７，７には、タッチロール２０が設けられ、左右一対の補助アーム８，８にはタッチロール２１が設けられている。このタッチロール２０，２１については後から説明する。

回転支持軸４は、一方の支持脚３に設けられたモータ１３によって回転する。

旧巻取りロール１０は、基台２に設けられたモータ１４からチェーンなどで動力を伝達されて回転する。モータ１４としては、例えば、ＡＣサーボモータである。

新巻取りロール１１は、基台２に設けられたモータ１５からチェーンなどで動力を伝達されて回転する。モータ１５も、例えば、ＡＣサーボモータである。

図３に示すように、旧巻取りロール１０の後方には、ウエブＷを切断するための切断装置１６が設けられている。

（２）タッチロール２０，２１の構造
次に、タッチロール２０，２１の構造について図２と図３に基づいて説明する。

タッチロール２０が、左右一対のタッチアーム２３，２３の間に回転自在に取り付けられている。左右一対のタッチアーム２３，２３は、左右一対の補助アーム７，７の基部の一側部にそれぞれ設けられたタッチ軸２２，２２に回転自在に設けられている。タッチアーム２３は、補助アーム７の先端方向に延びている。左側の補助アーム７と１８０°反対の位置にある左側の補助アーム８には、左側のエアーシリンダー２４の基部が回転自在に取り付けられている。この左側のエアーシリンダー２４の伸縮部２５の先端は、左側のタッチアーム２３の基部であって、左側のタッチ軸２２よりも外方に回転自在に取り付けられている。また、左側のタッチアーム２３から左側のタッチ軸２２を介してバランス用の左側の錘２６が設けられている。右側の補助アーム７と１８０°反対の位置にある右側の補助アーム８には、右側のエアーシリンダー２４の基部が回転自在に取り付けられている。この右側のエアーシリンダー２４の伸縮部２５の先端は、右側のタッチアーム２３の基部であって、右側のタッチ軸２２よりも外方に回転自在に取り付けられている。また、右側のタッチアーム２３から右側のタッチ軸２２を介してバランス用の右側の錘２６が設けられている。タッチロール２０は、エアーシリンダー２４の伸縮部２５が伸縮することによりタッチ軸２２を中心に回転し、旧巻取りロール１０に巻き取られているウエブＷの外周部に接触する。この接触圧Ｔは、エアーシリンダー２４の空気圧によって伸縮部２５が伸縮して調整できる。

タッチロール２１が、左右一対のタッチアーム２８，２８の間に回転自在に取り付けられている。左右一対のタッチアーム２８，２８は、左右一対の補助アーム８，８の基部の一側部にそれぞれ設けられたタッチ軸２７，２７に回転自在に設けられている。タッチアーム２８は、補助アーム８の先端方向に延びている。左側の補助アーム８と１８０°反対の位置にある左側の補助アーム７には、左側のエアーシリンダー２９の基部が回転自在に取り付けられている。この左側のエアーシリンダー２９の伸縮部３０の先端は、左側のタッチアーム２８の基部であって、左側のタッチ軸２７よりも外方に回転自在に取り付けられている。また、左側のタッチアーム２８から左側のタッチ軸２７を介してバランス用の左側の錘２６が設けられている。右側の補助アーム７と１８０°反対の位置にある右側の補助アーム８には、右側のエアーシリンダー２９の基部が回転自在に取り付けられている。この右側のエアーシリンダー２９の伸縮部３０の先端は、右側のタッチアーム２８の基部であって、右側のタッチ軸２７よりも外方に回転自在に取り付けられている。また、右側のタッチアーム２８から右側のタッチ軸２７を介してバランス用の右側の錘３４が設けられている。タッチロール２１は、エアーシリンダー２９の伸縮部３０が伸縮することによりタッチ軸２７を中心に回転し、新巻取りロール１１に巻き取られるウエブＷの外周部に接触する。この接触圧Ｔは、エアーシリンダー２９の空気圧によって伸縮部３０が伸縮して調整できる。

（３）切断装置１６の構造
次に、切断装置１６について図４、図６に基づいて説明する。

切断装置１６は、一対の支持腕１６１，１６１の間に、案内ロール１６２とカッター移動装置１６３と押圧ロール１６４が順番に架設されている。案内ロール１６２と押圧ロール１６４は回転自在に取り付けられている。また、カッター移動装置１６３には、カッター１６５が取り付けられ、ウエブＷの幅方向に沿って移動する。

一対の支持腕１６１，１６１は、回転軸１６６を中心に回転可能であり、一対の支持腕１６１，１６１を回転軸１６６を中心に回転させることにより、ウエブＷに近づいたり、離れたりする。

（４）巻取り装置１の電気的構成
次に、巻取り装置１の電気的構成について図５のブロック図に基づいて説明する。

図５に示すように、マイクロコンピュータよりなる制御部１７には、旧巻取りロール１０のモータ１４、新巻取りロール１１のモータ１５、回転支持軸４のモータ１３、切断装置１６が接続されている。

また、制御部１７には、主アーム５の回転角度を検出する角度検出装置７が接続され、エアーシリンダー２４とエアーシリンダー２９の空気圧を調整するレギュレーター３１，３２が接続されている。

（５）接触圧Ｔの補正方法
制御部１７が接触圧Ｔを補正する方法は、次の２種類がある。これらの補正方法を説明する前にまず、本明細書における角度の定義について図２に基づいて説明する。

図２において回転支持軸４を中心に新巻取りロール１１の位置が角度０°、案内ロール１８の位置が角度９０°、旧巻取りロール１０の位置が角度１８０°、案内ロール１９の位置が角度２７０°と設定する。また、旧巻取りロール１０の回転角度をα°、タッチロール２０の回転角度をθ°とする。回転角度α°は、制御部１７が角度検出装置７を用いて検出した主アーム５の回転角度から求める。例えば、主アーム５の回転角度が０°のときは、旧巻取りロール１０を有する主アーム６の回転角度α°が１８０°となる。

まず、第１の補正方法について説明する。図２において主アーム５が回転支持軸４を中心に時計回りに回転した場合に、タッチロール２０の接触位置が図６〜図１１のように下方から上方に変化する。図６においては、ウエブＷの下方から接触していたタッチロール２０が主アーム５の回転と共に接触位置が変化し、図１０においてはウエブＷの上方から接触する。そのため、制御部１７は、タッチロール２０がウエブＷの下方に位置していても、上方に位置していてもその接触圧Ｔが変化しないようにする必要がある。

制御部１７は、図１２に示すように、タッチロール２０がウエブＷの下方に位置していているときは、旧巻取りロール１０（主アーム６）の回転角度α°に対応した補正圧力ｈを基準圧力Ｔ０に加えて基準接触圧Ｔ０に補正し、上方に位置しているときは旧巻取りロール１０（主アーム６）のタッチロール２０の角度θ°に対応した補正圧力ｈを基準圧力Ｔ０から差し引いて基準接触圧Ｔ０に補正する。この補助圧力ｈは、旧巻取りロール１０（主アーム６）の回転角度α°に対応して予め実験で求めておき、記憶部３５に記憶させておく。また、基準接触圧Ｔ０は、微圧（例えば０．００５ｋｇ／ｃｍ^２）とした設定し、この基準接触圧Ｔ０を維持できるように、角度θ°が小さくなるほど基準接触圧Ｔ０に補助圧力ｈを付加していく。

次に、第２の補正の方法について説明する。旧巻取りロール１０がウエブＷを図３に示すように巻き取っていくと巻径ｒが増加し、ウエブＷの下方から接触しているタッチロール２０の角度θ°が次第に減少する。この角度θ°が減少すると、接触圧Ｔが次第に減少していく。そのため、制御部１７は、旧巻取りロール１０の巻径ｒの増加と共に、タッチロール２０の接触圧Ｔを増加させて基準接触圧Ｔ０になるように制御する。具体的には、ウエブＷの搬送速度Ｖと巻取り時間とウエブＷの厚みによって巻径ｒの増加寸法は計算できる。一方、図１２に示すように、巻径ｒ、タッチロール２０と回転支持軸４との距離から角度θ°が計算できる。制御部１７は、この計算した角度θ°を回転角α°に対応させると、補助圧力ｈが計算できる。また、制御部１７は、基準接触圧Ｔ０を維持できるように、巻径ｒが増加して角度θ°が小さくなるほど接触圧Ｔに大きな補助圧力ｈを付加していく。

（６）巻取り装置１の動作の工程
以下、ウエブＷの巻取り装置１の動作の工程を図３と図１１〜図１６に基づいて説明する。初期状態では、図２に示すようにタッチロール２０，２１は収納状態にある。

（６−１）第１工程
図６に示すように、第１工程において、制御部１７は、回転角度α°＝１８０°の位置で主アーム５に取り付けられた旧巻取りロール１０をモータ１４で回転する。旧巻取りロール１０は、外部の装置で塗工、加熱などの処理が終了したウエブＷを案内ロール１８を経て巻き取る。角度＝０°の位置で主アーム６には、新巻取りロール１１が取り付けられている。

この第１工程では、図３、図６に示すように、タッチロール２０が、旧巻取りロール１０に巻き取られているウエブＷの下方に接触するように位置している。このとき、制御部１７は、主アーム５の回転角度α°（例えばθ°＝１５０°）の位置における補助圧力ｈを記憶部３５から呼び出し、基準接触圧Ｔ０に付加してタッチロール２０を接触させている。一方、タッチロール２１は、新巻取りロール１１にウエブＷが巻かれていないため、補助アーム８よりもやや回転した位置である待機位置で固定されている。

（６−２）第２工程
図７に示すように、第２工程において、制御部１７は、旧巻取りロール１０に巻かれているウエブＷが満巻になってくると、回転支持軸４を中心にして主アーム５，６を時計回りの方向に回転させ、旧巻取りロール１０と新巻取りロール１１の位置を１８０゜反対の位置に回転させる。

この第２工程では、旧巻取りロール１０が時計方向に回転を開始する（図７では、回転角度α°＝２５０°位まで回転している）。この場合に、タッチロール２０の接触圧Ｔが基準接触圧Ｔ０になるように、制御部１７は、エアーシリンダー２４の伸縮部２５の伸縮状態を調整している。調整する補正圧力ｈは、制御部１７は、記憶部３５から呼び出してくる。新巻取りロール１１に対するタッチロール２１は、補助アーム８と共に回転するが、第１工程と同様に待機位置で固定されたままである。

（６−３）第３工程
図８に示すように、第３工程において、旧巻取りロール１０が時計方向に回転を続けている（図８では、回転角度α°＝３００°位まで回転している）。

この第３工程では、タッチロール２０の接触圧Ｔが基準接触圧Ｔ０になるように、制御部１７は、引き続きエアーシリンダー２４の伸縮部２５の伸縮状態を調整している。新巻取りロール１１に対するタッチロール２１は、補助アーム８と共に回転するが、第１工程と同様に待機位置で固定されたままである。

（６−４）第４工程
図９に示すように、第４工程において、制御部１７は、旧巻取りロール１０に巻き取られているウエブＷに、切断装置１６を、回転軸１６６を中心に回転させて近づける。

この第４工程では、制御部１７が、第３工程と同様に旧巻取りロール１０の回転角度α°に応じてタッチロール２０の接触圧Ｔを基準接触圧Ｔ０に調整し、タッチロール２１については待機位置で固定している。

（６−５）第５工程
図１０に示すように、第５工程において、制御部１７は、回転角度α°＝０°の位置で旧巻取りロール１０を固定し、回転角度１８０°の位置で新巻取りロール１１を固定する。また、制御部１７は、案内ロール１６２と押圧ロール１６４によって、回転を開始した新巻取りロール１１の表面の両面接着テープ１２にウエブＷを押圧して、ウエブＷを新巻取りロール１１に固定し、その後に、カッター２１８で旧巻取りロール１０に延びているウエブＷを切断する。

この第５工程では、回転角度０°に対応した補助圧力ｈで接触圧Ｔを基準接触圧Ｔ０に制御している。また、制御部１７は、タッチアーム２８を回転させ、新巻取りロール１１の近くまでエアーシリンダー２９によってタッチロール２１を移動させる。

（６−６）第６工程
図１１に示すように、第６工程において、制御部１７は、ウエブＷを切断した後、回転している新巻取りロール１１でウエブＷを引き続き巻き取る。

第６工程では、制御部１７は、旧巻取りロール１０によるウエブＷの巻取りが終了したため、タッチアーム２３をエアーシリンダー２４で回転させて、タッチロール２０を待機位置まで移動させる。また、制御部１７は、タッチロール２１をタッチアーム２８で移動させ、新巻取りロール１１に巻取り始められたウエブＷの外周部に接触させる。この場合に、その接触圧Ｔは、新巻取りロール１１が取り付けられている主アーム６の回転角度α°＝１８０°に基づいて求める。

（７）効果
本実施形態によれば、ウエブＷに対しタッチロール２０が下方から接触しているときは、タッチロール２０の自重による下方への力を相殺するように接触圧Ｔを基準接触圧Ｔ０に補正し、タッチロール２０がウエブＷの上方から接触している場合にはタッチロール２０の重さ分が軽くなるように補助圧力ｈにより補正して基準接触圧Ｔ０になるようにしている。これにより、主アーム５がどの角度に回転しても、タッチロール２０の接触圧Ｔは常に一定であり、非接触状態になったり、接触圧Ｔが強すぎてウエブＷにダメージを与えることがない。この基準接触圧Ｔとしては、例えば約０．００５ｋｇ／ｃｍ^２であり、このような微圧のときにはタッチロール２０，２１の重量や重心変化により非接触状態になってしまうことがあるが、本実施形態ではそのような状態になることがない。

また、常に微圧で接触を維持できるため、強い接触圧を嫌うウエブＷであっても、蛇行などを極力抑えることができる。

また、ラミネートされたウエブＷを巻き取る場合には、ラミネートされた塗工液の状態が接触したタッチロール２０，２１によって変化することがなく、ウエブＷにダメージを与えることがない。

（８）変更例
上記実施形態では、２本の主アームと２本の補助アームの巻取り装置１で説明したが、これに限らず３本以上の主アームと補助アームを有する巻取り装置に適用しても良い。

また、上記実施形態では、接触圧Ｔの調整手段としてエアーシリンダーを用いたが、これに限らずモータによってタッチアームを回転させても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・巻取り装置、４・・・回転支持軸、５・・・主アーム、６・・・主アーム、７・・・補助アーム、８・・・補助アーム、１０・・・旧巻取りロール、１１・・・新巻取りロール、１７・・・制御部、２０・・・タッチロール、２１・・・タッチロール、２２・・・タッチ軸、２３・・・タッチアーム、２４・・・エアーシリンダー、２５・・・伸縮部、２６・・・錘、３３・・・角度検出装置

Claims

回転支持軸に左右一対の主アームが所定角度毎に複数突出し、
左右一対の前記主アームの間にそれぞれ回転自在に支持され、前後方向に搬送される長尺状のウエブを巻き取る複数の巻取りロールと、
複数の前記巻取りロールの中の一の前記巻取りロールに巻き取られている前記ウエブの外周部に接触して、巻き取った前記ウエブの緩みを防止するタッチロールと、
隣接する前記主アームの間であって、前記回転支持軸から突出した左右一対の補助アームと、
左右一対の前記補助アームの間に回転自在に支持された案内ロールと、
左右一対の前記補助アームに設けられたタッチ軸を中心に回転自在にそれぞれ取り付けられ、かつ、その一端に前記タッチロールが回転自在に支持された左右一対のタッチアームと、
前記補助アームに設けられ、前記ウエブに対する前記タッチロールの接触圧を調整するエアーシリンダーと、
前記タッチロールとは前記タッチ軸を挟んで反対側の前記タッチアームの他端に設けられたバランス用の錘と、
前記エアーシリンダーを用いて、前記ウエブの巻き始めから巻き終わりまで前記接触圧を一定の基準接触圧に制御する制御手段と、
を有し、
前記エアーシリンダーの伸縮部の先端が、前記タッチアームに取り付けられ、
前記エアーシリンダーは、前記伸縮部を伸縮させて前記タッチ軸を中心に前記タッチアームを回転させ、
前記制御手段は、前記タッチロールが前記ウエブの下方から接触するときに、前記タッチロールの自重による下方への力を相殺する補正圧力を付加して前記基準接触圧に補正し、前記タッチロールが前記ウエブの上方から接触するときに前記補正圧力を差し引いて前記基準接触圧に補正する、
巻取り装置。
前記制御手段は、前記回転支持軸を中心に回転している前記主アームの回転角度に対応した前記タッチロールの角度の変化を求め、前記タッチロールの変化する角度に基づいて前記補正圧力を求める、
請求項１に記載の巻取り装置。
前記制御手段は、一定の位置において前記ウエブを巻き取っている前記巻取りロールの巻径の増加に対応して変化する前記タッチロールの角度を求め、前記タッチロールの変化する角度に対応した前記補正圧力を求める、
請求項１に記載の巻取り装置。
前記制御手段は、前記ウエブを巻き取っている前記巻取りロールの巻径の増加と、前記回転支持軸を中心に回転している前記主アームの回転角度とに対応して変化する前記タッチロールの角度を求め、前記タッチロールの変化する角度に対応した前記補正圧力を求める、
請求項１に記載の巻取り装置。
前記制御手段は、前記回転支持軸を中心に回転している前記主アームの回転角度に対応した前記補正圧力を記憶部に予め記憶している、
請求項２に記載の巻取り装置。
前記制御手段は、前記巻取りロールの巻径の増加を前記ウエブの搬送速度と巻取り時間から求める、
請求項４に記載の巻取り装置。