JP6899554B2 - ロールプレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、対をなすロール間に被対象物を挟みプレスによって加工物を形成するロールプレス装置に関するものである。

従来よりロールを用いてプレスするロールプレス装置は、プリント配線板の基材と銅箔やカバーフィルムのラミネート、液晶パネル用ガラス基板等の基板表面へのカラーフィルタの貼り付け、電池のセパレータへと電極のラミネート、異種金属のクラッド製造など幅広く使用されている。

そしてそれぞれのロールプレス装置に共通した課題は、被対象物である金属箔や薄いフィルムをプレスにて貼り合わせる際の品質ムラであって、特に皺や部分的な剥がれが生じることであり、これらの対策を示した文献が開示されている。

特開２００５−１６９４６４号公報

特許文献１にて開示されているような、同期モータをロールに接続してロールを同じ速度で回転させる方法では、ロールの直径の誤差、ロールの偏心、加熱の際の温度差によるロールの膨張による寸法差などで、対をなすロールの周速度を全く同じにして被対象物をプレス・搬送することは困難であった。またロールは新品と経時変化したものでは摩擦係数が変化すること、被対象物は表面の摩擦係数が異なる部材を扱うことが通常であることから、たとえ対をなすロールを全く同じ速度で回転させたとしても、搬送の摩擦力による差が生じ、皺等の不良発生は依然として生じる場合があった。

このような問題に鑑みて、本発明は、被対象物である金属箔や薄いフィルムをプレスにて貼り合わせる際の品質の向上を図り、特に皺や部分的な剥がれなどの不良を低減するロールプレス装置を提供することを課題としている。

請求項１に記載のロールプレス装置は、上記の目的を達成するために、
同期回転をして対をなすロール間に被対象物を挟み、プレスにて加工物を形成するロールプレス装置であって、
各ロールをそれぞれ駆動する複数のモータ部と、
各ロール及び各モータ部の少なくとも１つの回転位置をそれぞれ検出して回転位置信号を出力する回転位置検出部と、
各ロールの中心軸若しくは各ロールの中心軸に連結された回転軸に加わるトルクをそれぞれ検出してトルク値信号を出力する複数のトルク検出部と、
各モータ部を制御する制御部と、
を備え、
制御部は、回転位置検出部からの回転位置信号を基に各ロールを所望する回転速度にて駆動するように各モータ部へ指令を行いつつ、各トルク検出部からのトルク値信号の和が所望の値となるように演算して各モータ部へ差分を加減した指令を行うように構成されている。

請求項２に記載のロールプレス装置は、上記の目的を達成するために、各モータ部は、それぞれの出力部に波動歯車減速機を備えて構成されている。

請求項３に記載のロールプレス装置は、上記の目的を達成するために、各トルク検出部は、歪みゲージを有して各ロールに加わるトルクを検出するように構成されている。

請求項１に記載の発明のロールプレス装置によれば、単純に対をなすロールの回転速度を単純に一致させるのではなく、対をなすロールに加わる摩擦力をトルク値としてトルク検出部で検出して、このトルク値の和を所望の値にするようにモータを制御することができることから、対をなすロールに加わる摩擦力をコントロールすることが可能となって、様々な種類の被対象物のロールプレスでのプレス品質を向上させることができる。またこのトルク値の和をゼロの所望値にするように、すなわち摩擦力を打ち消し合うようにモータを制御する場合、特に箔や薄いフィルムを貼り合わせる際、摩擦力の差によって生ずる皺や部分的な剥がれを低減することができる。

請求項２に記載の発明のロールプレス装置によれば上記効果に加えて、モータを起点とする回転動力伝達系の回転方向のガタを微小にして回転動力をロールに伝達できるため、ガタの発生によって生ずる皺や部分的な剥がれをさらに低減することができる。

請求項３に記載の発明のロールプレス装置によれば上記効果に加えて、各トルク検出部が各ロールに繋がった回転軸を有して、回転軸に加わる捻れを歪みゲージにて検出することから、温度変化とクリープ変形に対する自己補償特性を付与することができるため、別段の補償手段を講ずることなく、温度変化や回転軸のクリープ変形に対する補償ができる。したがって高精度かつ高安定な回転トルク測定により、より精密に摩擦力を打ち消し合うようにモータを制御して被対象物貼り合わせることが可能となり、加工物の皺や部分的な剥がれを温度に左右されずまた長期に渡って安定して低減することができる。

本発明の実施形態に係るロールプレス装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るロールプレス装置のロール部の説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る荷役装置について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は本発明の実施形態のロールプレス装置の構成図である。

ロール１ａとロール１ｂは対をなしてプレス加工を行うものであって、その軸方向両端に一体的に設けた金属の軸部は回転軸受によって回転自在に支持されている。 ロール１ａとロール１ｂの材質は被対象物やその工法によって定められ、被対象物が直接当たる箇所は金属であったり、ゴムや樹脂であったりする。

各ロール１ａ、１ｂそれぞれは、トルク検出部２ａ、２ｂがロール１ａとロール１ｂ双方の一体的に設けた金属の中心軸によって繋がっていて、各ロール１ａ、１ｂに加わるトルクを検出してトルク値信号として出力する。各トルク検出部２ａ、２ｂは各ロール１ａ、１ｂの中心軸に連結された回転軸を有し、この回転軸に設けた起歪部に歪みゲージが添着されていて、この起歪部に加わる歪みを検出できるようになっている。そして歪みゲージはホイートストーンブリッジ回路を構成して歪み量に応じたアナログ信号を出力し、さらに検出したアナログ信号を増幅して演算を行ってトルク値を求めトルク値信号として出力するものである。もちろん各ロール１ａ、１ｂの中心軸に起歪部を設けて歪みゲージを添着して同様にトルク値を求めトルク値信号として出力するように構成しても良い。

次いでトルク検出部２ａ、２ｂにはそれぞれロール１ａとロール１ｂを駆動するモータ部３ａ、３ｂが接続されている。モータ部３ａ、３ｂは例えばＡＣサーボモータが使用され、本発明の実施形態では各ロール１ａ、１ｂの回転速度を減速するため、モータ部３ａ、３ｂの出力部には波動歯車減速機が設けられている。

波動歯車減速機は、外周が楕円状のウエーブジェネレータと、外周に多数の外歯が形成されウエーブジェネレータに外嵌されてウエーブジェネレータの回転により円周方向へ撓まされる位置が変化するようにした弾性変形可能なフレクスプラインと、フレクスプラインの外周側にあってフレクスプラインの外歯と嵌合する内歯を備えたサーキュラスプラインからなる。そして動力は、フレクスプラインが回転出力として繋がったトルク検出部２ａ、２ｂに取り出されるようになっている。波動歯車機構は、バックラッシが極めて微小な減速機である。回転動力系のガタは可能な限り減少させることが望ましく、減速機のバックラッシはロール１ａ、１ｂの回転変動に影響するので、本発明の実施形態ではバックラッシが極めて微小な波動歯車減速機を用いている。

そしてモータ部３ａ、３ｂを駆動するのがモータドライバ６ａ、６ｂであって、ゆえにモータ部３ａ、３ｂにて発生する動力は各トルク検出部２ａ、２ｂに伝達され、その結果、各ロール１ａ、１ｂが回転する。

各ロール１ａ、１ｂには加熱手段であるヒーター４ａ、４ｂが内蔵されていて、各ロール１ａ、１ｂを加熱することができる。したがって、被対象物３０ａと被対象物３０ｂはそれぞれ各ロール１ａ、１ｂ間に挿入されて、プレス及び加熱されることで、加工物３０ｃが形成される。またヒーター４ａ、４ｂはコントローラ７ａ、７ｂによって所定の温度に保持される。

温度検出部５ａ、５ｂは各ロール１ａ、１ｂの表面温度を検出するものであって、例えば赤外線放射温度計が用いられるが、非接触型に限定されるものではなく各ロール１ａ、１ｂに内蔵されていても良い。そして温度検出部５ａ、５ｂにて検出した温度はコントローラ７ａ、７ｂによって各ロール１ａ、１ｂを所定の温度にするようにヒーター４ａ、４ｂを調整する。

加圧装置８は、ロール１ｂを固定とした時に、ロール１ａを移動させて、各ロール１ａ、１ｂ間に圧力を付与するものである。なお加圧装置８は圧力を一定に保つ機能で作動する場合もあれば、各ロール１ａ、１ｂ間のギャップを規定する場合もあって、加工物３０ｃに求められる性能及び仕様により適宜使い分けが行われる。コントローラ９はこの加圧装置８の動きを直接制御するものである。

回転位置検出部１０ａ、１０ｂはロール１ａ、１ｂ近傍にあって、ロール１ａ、１ｂの回転位置を検出してこれを出力するものである。本実施形態ではロール１ａ、１ｂ近傍に設置したが、モータ部３ａ、３ｂの反負荷側等に取り付けても良いし、両方にあっても良い。また本実施形態では光学的な反射によるエンコーダを用いたがこれに限らず、また光学式で透過式ものであっても良いし、また磁力を使用したものであっても良い。

制御部２０は、ロールプレス装置の制御を行うものであって、各コントローラ、モータドライバ６ａ、６ｂ及び各検出部と電気的に接続して信号の通信を行っている。例えば、ヒーター４ａ、４ｂ用のコントローラ７ａ、７ｂに対して所定の温度を設定し、加圧装置８用のコントローラ９に対して所定の圧力若しくはギャップを設定する。

そしてモータ駆動演算部２１は、回転位置検出部１０ａ、１０ｂからの回転位置信号から各ロール１ａ、１ｂの回転速度を演算して、この回転速度が同じになるようにさらに演算し、モータドライバ６ａ、６ｂに駆動制御用の信号を生成する。これと同時にモータ駆動演算部２１には、各トルク検出部２ａ、２ｂからのトルク値信号の和が入力され、この和が所望の値となるように演算して、回転速度が同じになるように演算した駆動制御用の信号に対して差分として加減する信号を生成する。したがって制御部２０は、各トルク検出部２ａ、２ｂからのトルク値信号ＴａとＴｂの和が所望の値であれば各回転位置検出部１０ａ、１０ｂからの回転位置信号から回転数が同じになる駆動制御用の信号を生成してモータドライバ６ａ、６ｂへ指令となる信号を送信し、各トルク検出部２ａ、２ｂからのトルク値信号ＴａとＴｂの和が所望の値でなければ直ちにこれを所望の値にする差分の演算を行ってこれを加減した駆動制御用の信号を生成してモータドライバ６ａ、６ｂへ指令となる信号を送信する。

この構成で、被対象物３０ａ及び被対象物３０ｂが、所望する回転速度で同期回転しているロール１ａとロール１ｂの間に挿入され、プレスされると同時にヒーター４ａ、４ｂによって加熱されつつ送られて加工物３０ｃが形成される。プレス前の被対象物３０ａ及び被対象物３０ｂは、例えばそれぞれフレキシブルプリント配線板のベース材と銅箔のような複数の各々独立した部材であって、供給ロール等によって供給されるものである。

図２は本発明の実施形態に係るロールプレス装置のロール部の説明図である。被対象物３０ａと被対象物３０ｂがロール１ａとロール１ｂ間に挟まれた状態では、ロール１ａにおける被対象物３０ａの搬送による摩擦力により生ずるトルクＴａ２が発生しており、同様にロール１ｂにおける被対象物３０ｂの搬送による摩擦力により生ずるトルクＴｂ２が発生している。そしてもしロール１ａとロール１ｂの周速度の差が発生すると、ロール１ａ側には速度差によって生ずるトルクＴａ１が発生し、一方、ロール１ｂ側には速度差によって生ずるトルクＴｂ１が発生する。実際に検出されるトルク値は、トルク検出部２ａではＴａ＝Ｔａ１−Ｔａ２であり、トルク検出部２ｂではＴｂ＝Ｔｂ１＋Ｔｂ２となる。したがってトルク値信号ＴａとＴｂの和、Ｔａ＋Ｔｂ＝所望値、となるようにモータ駆動演算部２１は演算を行う。

さてトルク値信号ＴａとＴｂの和＝ゼロとする場合は、ロール１ａと被対象物３０ａ、ロール１ｂと被対象物３０ｂ、それぞれ双方での摩擦力を同じにすることでバランスさせることになる。一方トルク値信号ＴａとＴｂの和を所望値として上記の摩擦力差を一定に保つ場合は、被対象物３０ａと被対象物３０ｂの伸縮特性の差異を吸収する際に用いたり、意図的にカールさせた加工物を作り出したり、間欠的に摩擦力差を生じさせて剥離した部分を意図的に作ったりする際等に使用される。

ゆえに、被対象物３０ａと被対象物３０ｂがプレスされる時、双方が搬送される速度の誤差によって生じるずれを極めて抑制できることから、プレス品質の向上を図ることができ、皺や剥がれなどの不良を低減することが可能となる。

以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明の活用例として、プリント配線板の基材と銅箔やカバーフィルムのラミネート、液晶パネル用ガラス基板等の基板表面へのカラーフィルタの貼り付け、電池のセパレータと電極のラミネート、異種金属のクラッド製造及び金属圧延等を行う各種ロールプレス装置への適用が可能である。

１ａ、１ｂ ：ロール
２ａ、２ｂ ：トルク検出部
３ａ、３ｂ ：モータ部
４ａ、４ｂ ：ヒーター
５ａ、５ｂ ：温度検出部
６ａ、６ｂ ：モータドライバ
７ａ、７ｂ ：コントローラ
８ ：加圧装置
９ ：コントローラ
１０ａ、１０ｂ ：回転位置検出部
２０ ：制御部
２１ ：モータ駆動演算部
３０ａ、３０ｂ ：被対象物
３０ｃ ：加工物

Claims (3)

1. 同期回転をして対をなすロール間に被対象物を挟み、プレスにて加工物を形成するロールプレス装置であって、
   前記各ロールをそれぞれ駆動する複数のモータ部と、
   前記各ロール及び前記各モータ部の少なくとも１つの回転位置をそれぞれ検出して回転位置信号を出力する回転位置検出部と、
   前記各ロールの中心軸若しくは前記各ロールの中心軸に連結された回転軸に加わるトルクをそれぞれ検出してトルク値信号を出力する複数のトルク検出部と、
   前記各モータ部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記回転位置検出部からの前記回転位置信号を基に前記各ロールを所望する回転速度にて駆動するように前記各モータ部へ指令を行いつつ、前記各トルク検出部からの前記トルク値信号の和が所望の値となるように演算して前記各モータ部へ差分を加減した指令を行うことを特徴とするロールプレス装置。
2. 前記各モータ部は、それぞれの出力部に波動歯車減速機を備えていることを特徴とする請求項１に記載のロールプレス装置。
3. 前記各トルク検出部は、歪みゲージを有して前記各ロールに加わる前記トルクを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のロールプレス装置。
   

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