JP7247382B2 - ウェブ移送制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の回転フレームユニットを有するウェブ移送制御装置に関するものである。複数の回転フレームユニットは、それぞれが、支持体フレーム及び回転フレームを備える。回転フレームは、支持体フレームと平行であり、制御される材料ウェブのための搬入ローラー及び搬出ローラーを備え、ベアリングによって支持体フレーム上で枢動可能に支持される。ウェブ移送制御装置は、ウェブガイドシステムをさらに備える。ウェブガイドシステムは、複数の材料ウェブのそれぞれが搬入ローラーの１つに供給され、そこで方向（走行方向）が変えられ、そして、搬出ローラーで再び方向（走行方向）が変えられるように配置されている。

たとえば、タイヤのカーカス用の複合ウェブの製造など、走行する材料ウェブを処理する場合に、複数の材料ウェブを横方向に正しく整列させなければならないことがよくある。ウェブが走行方向を横切る方向に移動するのを防ぐように、各ウェブの動きを操縦又はフィードバック制御する必要がある。そのために、ウェブは、搬入ローラー及び搬出ローラーのそれぞれで、走行方向がたとえば９０°傾くように、回転フレームユニットに通される。走行方向が所望の方向から逸れた場合は、搬入ローラー及び搬出ローラーを支持する回転フレームが、支持体フレームに対して回転し、搬入ローラー及び搬出ローラーが他の姿勢を取り、ウェブを所望の方向に戻す。

従来の回転フレーム構造のほとんどでは、搬入ローラー及び搬出ローラーは、それらの軸が平行になるように、回転フレームと平行であるが、ローラーが自由に回転できるように回転フレームの平面からオフセットされた平面に取り付けられる。回転フレームと支持体フレームはほぼ合同であり、互いにオフセットされた平面に配置されているため、互いに対して回転させることができる。したがって、全体として、回転フレーム構造は３層設計になっている。このような配置の例は、ＵＳ２００３／２１３８６７Ａ１に開示されている。

回転フレームが支持体フレームに対して回転する回転中心は、理想的には、ウェブ移送制御装置に流入するウェブの中心に配置されるべきである。これにより、回転軸は、回転フレームの平面に直交し、搬出ローラーの外側の頂点に対して接線方向に存在することになる。このようにして、回転フレームが回転することで、流入するウェブはほとんど同じ状態を保ったまま、流出するウェブを所望の方向に移動することができる。

仮想回転中心を有するベアリングには、回転軸の理想的な位置に存在する流入ウェブと衝突する可能性のある機械的軸又はベアリング要素がなくても、回転軸の理想的な位置を実現できるという利点がある。ベアリングの構造は、ウェブの張力によって引き起こされ、回転フレームを支持体フレームから引き離す傾向がある力に耐えるのに十分安定している必要がある。

ＤＥ２０２０１７１００８１９Ｕ１は、特に低い構造高さを有する点で優れている回転フレーム構造を開示している。

ＵＳ２００３／２１３８６７Ａ１ ＤＥ２０２０１７１００８１９Ｕ１

本発明の目的は、必要なスペースを削減したウェブ移送制御装置を提供することである。

本発明では、上記目的を達成するために、回転フレームユニットは、搬入ローラー及び搬出ローラーの間にそれぞれ延在する複数のウェブのウェブ区画が互いに平行になるように、互いが重ねられた構造になっている。隣接する２つのウェブ区画の間の間隔は、間に当該ウェブ区画が延在する搬入ローラー及び搬出ローラーの直径の合計以下である。また、複数の回転フレームユニットの搬入ローラーは、ウェブ区画に平行な方向おいて、互いにオフセットされている。

本発明の有用な実施形態は、従属項に示されている。

全ての回転フレームユニットの搬入ローラー及び搬出ローラーが同じ直径を有する場合は、平行なウェブ区画の間の間隔は、当該直径の２倍より小さくなる。Ｚ字型の経路の場合は、回転フレームユニットは、側面視した場合に、ほぼＬ字型の全体構成を有し、Ｌ字の短い方の脚の長さは、ローラーの直径の２倍と等しくなる。また、回転フレームユニットは、フレームの平面に垂直な方向においても重なり合うように、互いが重ねられた構造になっている。

一の実施形態では、すべての回転フレームユニットは、同じ寸法を有する。これにより、効率的な生産が可能になるだけでなく、搬出ローラーも、ウェブ区画の走行方向において互いにオフセットされるという利点が得られる。また、搬入ローラーのオフセットにより、搬入ローラーにおいてもウェブの方向（走行方向）を９０°変えることができる。

他の実施形態では、ウェブガイドシステムは、Ｕ字型の経路用に構成される。この場合、搬入ローラーと搬出ローラーとの間の間隔は、回転フレームユニットごとに異なり、Ｕ字型のウェブの経路が、互いに重ねられた構造になっている。

回転フレームユニットの互いに重ねられた配置と、フレームの平面に垂直な方向におけるユニット間の小さな間隔とにより、ウェブ移送制御システム全体の設計を、非常にコンパクトなものにすることができる。これは、必要な設置スペースの削減だけでなく、ウェブの移動経路の短縮にもつながる。これにより、より安定したウェブの移送と、ウェブガイドシステムの簡素化された設計を実現できる。また、搬入ローラーを互いにオフセットさせるため、それぞれの搬入ローラーで、ウェブの走行方向を９０°変えることができる。さらに、回転フレームの仮想回転中心が搬入ローラーの外側の頂点にある場合に、回転フレームの回転軸は、ウェブの流入する部分の中心と一致する。そのため、回転フレームが回転すると、ウェブの流入する部分がねじれを受けるだけであり、ウェブの張力は、ウェブの幅全体にわたって本質的に均一のままである。

第１実施形態に係るウェブ移送制御装置の概略図である。 回転フレーム構造の概略を示す平面図である。 わずかに回転した回転フレームを備えた回転フレーム構造を示す平面図である。 図２の矢印ＩＶ－ＩＶの方向から見た回転フレーム構造の図である。 図２の矢印Ｖ－Ｖの方向から見た回転フレーム構造の拡大側面図である。 他の実施形態に係るウェブ移送制御装置を示す図である。

以下、実施形態の例を図面とともに説明する。

図１は、４つの回転フレームユニットＥを有する本発明に係るウェブ移送制御装置の設計を概略的に示す概略図である。４つの回転フレームユニットは全て、同じ寸法とＬ字型の全体構成を有しており、それにより、４つの材料ウェブＢのＺ字型の経路用に設計されている。回転フレームユニットＥは、それぞれ、固定された支持体フレーム１０と、支持体フレーム１０に対して枢動可能な回転フレーム１２とを有する。搬入ローラー１４及び搬出ローラー１６は、各回転フレーム１２において回転可能に支持されている。ウェブガイドシステムは、２組の偏向ローラーＵ、Ｖによって形成されている。本実施形態では、ウェブＢは、搬入ローラー１４で、垂直方向から水平方向に９０°走行方向を変えられ、搬出ローラー１６で、再び走行方向を９０変えられるように、偏向ローラー上に伸ばされている。ウェブは、下流の偏向ローラーＶから、一対のローラーＲで一つにまとまる。ウェブは、一対のローラーＲのニップで互いに統合及び積層され、それらが一緒になって複合ウェブＢ’を形成する。

搬出ローラー１６と、下流の偏向ローラーＶとの間の垂直な部分において、各ウェブの横方向の位置は、カメラＫによって検出される。これらの位置データに基づいて、回転フレーム１２の回転運動は、各ウェブの横方向の位置がそれぞれの目標値に調整されるように制御される。そのため、ウェブは、正しい位置レジスタで積層される。

４つの回転フレームユニットＥの支持体フレーム１０の平面は、全て、互いに平行である。搬入ローラー１４と搬出ローラー１６との間で、各ウェブＢは、フレームの平面に平行なウェブ区画ｂを形成する。したがって、４つのウェブ区画ｂは、全て互いに平行である。

図１に示されている例では、４つの回転フレームユニットの搬入ローラー１４及び搬出ローラー１６は、全て、等しい直径を有する。この例では、フレームの平面に垂直な方向において測定された、隣接する２つのウェブ区画ｂの間の間隔は、搬入ローラー１４及び搬出ローラー１６の直径の１．５倍でしかない。そのため、各回転フレームユニット（最上段のものは除く）の搬入ローラー１４は、次に高さの高い回転フレームユニットの搬出ローラー１６と、高さ方向において重なり合っている。このようにして、Ｌ字型回転フレームユニットＥは、互いに重ねられたコンパクトな構造をとることができる。

次に、個々の回転フレームユニットＥの可能な設計の例を、図２～５に参照して説明する。

図２は、回転フレームユニットＥの１つを示す平面図である。図２には、支持体フレーム１０及び回転フレーム１２が示されている。回転フレーム１２は、仮想回転中心Ｐを中心として、支持体フレームに対して枢動可能である。図３は、回転フレーム１２をわずかに回転させた回転フレーム構造を示す平面図である。区別しやすいように、（固定された）支持体フレーム１０に属するすべての部品は、回転フレーム１２とともに移動可能な部品よりも太い線で示されている。

搬入ローラー１４及び搬出ローラー１６は、回転フレーム１２内で回転可能に支持されている。回転フレーム構造によって動きが制御される材料ウェブ（図示せず）は、搬入ローラー及び搬出ローラーに通される。材料ウェブは、たとえば、図１に示すＺ字型のスレッド（経路）で走行する。図１の場合は、搬入ローラー１４まで下向き（図１の紙面の手前から奥側に向かう方向）に走行し、そこで走行方向が水平方向に変えられ、搬出ローラー１６に送られる。そして、搬出ローラー１６で走行方向が変えられ、その後再び下向きに移動する。

支持体フレーム１０は、水平なベースプレート１８を有する。ベースプレート１８の大部分は、図２において、回転フレーム１２によって隠されているので、ベースプレート１８の左側の端のみが見える。図２の右側では、ベースプレート１８は、レバー２０を形成している。レバー２０は、回転フレーム１２の横方向の端を越えて突出し、関節式の線形駆動装置２２を介して、回転フレーム１２のブラケット又はレバー２４と連結されている。線形駆動装置２２がレバー２０及び２４を一緒に引くと、回転フレーム１２は、図３に示される回転中心Ｐを通る垂直の回転軸を中心に回転する。当該回転軸は搬入ローラー１４の接線を形成するので、回転フレーム１２が回転されたとしても、搬入ローラー１４と、これに流入する材料ウェブは横方向に移動しない。これに対して、搬出ローラー１６及び流出する材料ウェブは、横方向に移動される。

回転フレーム１２は、樋形で下向きに開いたケーシング２６を形成する。ケーシング２６の上部壁は、カムプレート３０を保持するための横桟（クロスバー）２８を形成する。カムプレート３０は、ケーシング２６の内部に格納され、壁部材３２によって横桟２８に連結されている。壁部材３２は、平面視した場合に台形の形状を有する。

カムプレート３０の縁は、図２の下側に示す、円弧状に成形された２つの制御曲線３４を形成する。また、カムプレート３０の縁は、図２に上側に示す、円弧状に成形された別の制御曲線３６を形成する。制御曲線３４及び３６は、仮想回転中心Ｐを中心としている。制御曲線３４、３６の曲率をより明確に示すために、図２では、円弧部分を延長して実線で示している。制御曲線３４、３６のそれぞれに関連付けられているのは、従動ロール３８である。従動ロール３８は、垂直軸を中心として回転可能であるように、支持体フレーム１０上に支持されている。３つの従動ロール３８は、実質的な遊びなしでカムプレート３０の端と係合している。そのため、カムプレート３０と、これとともに回転する回転フレーム１２の全体は、支持体フレーム１０に対して、仮想回転中心Ｐを中心とした円運動しか行うことできない。

ベースプレート１８から垂直に突き出ており、それぞれが支持ローラー４２を支持する４つのブラケット４０が、支持体フレーム１０に溶接されている。４つの支持ローラー４２のうちの２つは、図４に示す溝孔（スロット）４４に収容されている。溝孔４４は、平面視した場合に台形の壁部材３２の脚において水平に延在する。壁部材３２の脚は、仮想回転中心Ｐが中心の円の円弧に対して接線方向に延在するように角度が付けられている。たとえば重さのような下向きの力が回転フレーム１２に作用すると、壁部材３２、さらには回転フレーム１２全体が支持ローラー４２上に支持されるように、溝孔４４の上端が支持ローラー４２に押し付けられる。回転フレーム１２を回転させると、支持ローラー４２が溝孔４４に対して相対的に動き、支持ローラー４２は溝孔４４の上端に沿って回転する。

回転フレーム１２が上向きの力を受ける場合は、支持ローラー４２は、溝孔４４の下端に対して押し付けられる。この場合に、支持ローラー４２を回転させると、支持ローラー４２は溝孔４４の下端に沿って回転する。溝孔４４内の支持ローラー４２の遊びは、支持ローラー４２が低い摩擦で動くことができる大きさであるが、壁部材３２に対する支持ローラー４２の垂直方向の動きが、遊びによって規定される許容範囲内にとどまるものとする。

回転フレーム１２のケーシング２６は、別の壁部材４６を収容する。壁部材４６は、平面視した場合に台形の形状を有し、横桟２８の下側に固定されている。また、壁部材４６の角度の付いた脚には溝孔が形成されている。４つの支持ローラー４２のうちの２つは、壁部材４６の溝孔４８に収容されている。また、壁部材４６の脚は、仮想回転中心Ｐを中心とする円の円弧に対して接線方向に延在するように角度が付けられている。したがって、壁部材４６は、壁部材３２と同様に、支持ローラー４２によって小さな遊びで誘導され、支持されている。全体として、溝孔４４、４８内の支持ローラー４２の係合により、支持体フレーム１０と、支持体フレーム１０に対して垂直方向に動くことを防がれた回転フレーム１２とは、正確に平行に配置されている。

引張ばね５２の一端のホルダー５０は、支持体フレーム１０のベースプレート１８及びベースプレート１８によって形成されたレバー２０に取り付けられている。張力ばね５２の他端は、回転フレーム１２のレバー２４に固定されている。これにより、レバー２０及び２４を一緒に引き寄せ、回転フレーム１２を支持体フレーム１０に対して反時計回りに回転させることができる、永久的な張力が生成される。しかしながら、線形駆動装置２２は、少なくともその長さが減少する方向で自己停止する。そのため、引張ばね５２によって加えられるトルクは、実際には回転フレーム１２の回転を引き起こさない。しかしながら、引張ばね５２によって引き起こされる弾性の片寄りは、制御曲線３４、３６及び従動ロール３８によって形成されるベアリングの遊びを排除するという効果を有する。これは、線形駆動装置２２及びレバー２０、２４とのその関節式ジョイントにおける遊びについても同様である。

ウェブ移送制御装置が作動しているとき、材料ウェブの横方向の位置はセンサーによって検出される。また、線形駆動装置２２は、材料ウェブの位置が目標値に調整されるように、制御装置によって制御される。このフィードバック制御処理において、線形駆動装置２２は、回転フレーム１２を一方向または他の方向に回転させるために、交互に伸長および収縮される。引張ばね５２は、この制御処理でヒステリシスが発生しないことを保証する。引張ばね５２は、遊びによって規定される移動範囲の制限と同じ、一定の遊びが生じ得るシステムの全ての構成要素を常に保持しているからである。

図４は、回転フレーム構造の正面図である。支持体フレーム１０のベースプレート１８に溶接されているのは、従動ロール３８が回転可能に支持されている支持プレート５４である。

支持ローラー４２のブラケット４０も支持プレート５４に溶接されている。ブラケット４０の正確な位置決め及び確実な固定を確かにするため、ブラケット４０は、支持プレート５４に面する縁に留めくぎ（ペグ）で形成される。留めくぎは図示されていないが、支持プレート５４の対応する留めくぎ穴に係合している。

図４では、壁部材４６は、その前に配置された壁部材３２によって大部分が隠されている。そのため、下向きに突き出たスタッド６６だけが見えている。これらのスタッド６６は、カムプレート３０の留めくぎ穴７０に係合する留めくぎ６８とともに、壁部材４６の下端に形成されている。カムプレート３０は留めくぎ６８に溶接され、それによって回転フレーム１２内のその位置に固定される。さらなる安定化のために、カムプレート３０は、両端に突起７２を有し、これらの突起は、ケーシング２６の側壁７４の対応する窪みと嵌合する。

図５は、回転フレーム構造を示す側面図である。支持体フレーム１０のうち、ベースプレート１８のみが表示されている。回転フレーム１２のケーシング２６の側壁７４は、両端が延長されて、搬入ローラー１４及び搬出ローラー１６のためのベアリングブラケット７６を形成する。これらのベアリングブラケット７６は、材料ウェブの所望の種類の経路に応じて、異なる形状を有することができる。図５には、Ｚ字型の経路の構成を示す。ベアリングブラケット７６と搬入ローラー１４がない場合は、回転フレーム構造の全体の構造の高さは、搬入ローラー１４及び搬出ローラー１６の直径よりもわずかに大きいだけである。さらに、図５には、側壁７４を貫通するカムプレートの突起７２の１つを示す。

ウェブ移送制御装置の他の可能な実施形態を、図６に示す。図６のウェブ移送制御装置は、互いに重ねられた構造になったＵ字型のスレッド（経路）用に構成された２つの回転フレームユニットＥ１及びＥ２を有する。搬入ローラー１４と搬出ローラー１６との間の水平なウェブ区画ｂは平行に伸びており、図１に示す間隔と同じ間隔を有する。２つの回転フレームユニットＥ１、Ｅ２の搬入ローラー１４は、偏向ローラーＵで走行方向が変えられる、流入するウェブ部分が、垂直方向に、そして互いに平行に延在できる範囲内で、ウェブ区画ｂの走行方向にオフセットされている。

また、図６に示す例では、搬出ローラー１６は、偏向ローラーＶへ送られる、流出するウェブ部分が垂直方向に、そして互いに平行に延在することができるように、互いにオフセットされている。図６に示す例では、ウェブＢが２つしかないので、位置検出用のカメラＫをウェブの反対側に配置することができる。そのため、流出するウェブ部分の間の間隔を非常に狭く保つことができる。

また他の実施形態では、搬出ローラー１６を、上下方向に垂直に配置してもよい。また、偏向ローラーＶを、流出するウェブ部分が垂直方向に対してわずかに傾き、それにより異なる平面にあるように配置してもよい。

１０…支持体フレーム
１２…回転フレーム
１４…搬入ローラー
１６…搬出ローラー
１８…ベースプレート
２０…レバー
２２…線形駆動装置
２４…レバー
２６…ケーシング
２８…横桟
３０…カムプレート
３２…壁部材
３４…制御曲線
３６…制御曲線
３８…従動ロール
４０…ブラケット
４２…支持ローラー
４４…溝孔
４６…壁部材
４８…溝孔
５０…ホルダー
５４…支持プレート
６６…スタッド
６８…留めくぎ
７０…留めくぎ穴
７２…突起
７４…側壁
７６…ベアリングブラケット
ｂ…ウェブ区画
Ｂ…ウェブ
Ｂ’…複合ウェブ
Ｅ、Ｅ１、Ｅ２…回転フレームユニット
Ｋ…カメラ
Ｐ…仮想回転中心
Ｒ…ローラー
Ｕ、Ｖ…ウェブガイドシステム、偏向ローラー

Claims (7)

1. 複数の回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）及びウェブガイドシステム（Ｕ、Ｖ）を備え、
   前記複数の回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）は、それぞれが、支持体フレーム（１０）及び回転フレーム（１２）を備え、
   前記回転フレーム（１２）は、前記支持体フレーム（１０）と平行であり、制御される材料ウェブ（Ｂ）のための搬入ローラー（１４）及び搬出ローラー（１６）を備え、ベアリングによって前記支持体フレーム（１０）上で枢動可能に支持され、
   前記ウェブガイドシステム（Ｕ、Ｖ）は、複数の前記材料ウェブ（Ｂ）のそれぞれが前記搬入ローラー（１４）の１つに供給され、そこで方向が変えられ、前記搬出ローラー（１６）で再び方向が変えられるように配置され、
   前記回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）は、前記搬入ローラー（１４）及び前記搬出ローラー（１６）の間にそれぞれ延在する複数の前記材料ウェブ（Ｂ）のウェブ区画（ｂ）が互いに平行になるように、互いが重ねられた構造になっており、
   隣接する２つの前記ウェブ区画（ｂ）の間の間隔は、間に前記ウェブ区画（ｂ）が延在する前記搬入ローラー（１４）及び前記搬出ローラー（１６）の直径の合計以下であり、
   前記複数の回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）の前記搬入ローラー（１４）は、前記ウェブ区画（ｂ）に平行な方向おいて、互いにオフセットされた、ウェブ移送制御装置。
2. 前記材料ウェブ（Ｂ）の方向が、前記搬入ローラー（１４）で９０°傾けられる、請求項１に記載のウェブ移送制御装置。
3. 前記複数の回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）及び前記ウェブガイドシステム（Ｕ、Ｖ）は、Ｚ字型の経路用に構成されている、請求項１又は２に記載のウェブ移送制御装置。
4. 前記複数の回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）が同じ寸法を有する、請求項３に記載のウェブ移送制御装置。
5. 前記複数の回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）及び前記ウェブガイドシステム（Ｕ、Ｖ）は、Ｕ字型の経路用に構成され、
   前記Ｕ字型の経路が互いに重ねられた構造になっており、
   前記搬入ローラー（１４）と前記搬出ローラー（１６）の間の間隔が、外側に向かって大きくなっている、請求項１に記載のウェブ移送制御装置。
6. 前記複数の回転フレームユニット（Ｅ１、Ｅ２）の全ての前記搬入ローラー（１４）及び前記搬出ローラー（１６）が同じ直径を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のウェブ移送制御装置。
7. 前記材料ウェブ（Ｂ）の方向が、前記搬出ローラー（１６）のそれぞれで９０°傾けられる、請求項１～６のいずれか一項に記載のウェブ移送制御装置。

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