JPH01174925A - シートの張力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は走行するシート（フィルムを含む）の張力を検
出する装置の改良に関する。

［従来の技術］ 従来、シート、特にフィルムの張力を応答性よく検出す
るには、フィルムに空気を吹き付けて、フィルムをふく
らませ、変位を検出する方法が知られている。そのひと
つとして巻芯とガイドロール間のフィルムに、フィルム
の幅より広く空気を吹付け、フィルムをふくらませ、ふ
くらみ量から張力を検出する方法（特開昭５１−５７３
７０＞がある。

しかし、この方法ではフィルムを巻いたロールの径が変
化するため、巻芯とガイドロールの間のフィルムパスが
変化する。このため、ふくらみ量は径の変化分を常に考
慮しなければならず、正確にふくらみ但を検出する事は
不可能である。又、フィルムに空気を吹付ける事は、張
力とバランスさせるために動圧を作用させる事であり、
動圧は、空気の流速の二乗に比例するため、流速の変化
に伴って動圧は大きく変動する。

しかも、流速は空気の吹き出し口と、フィルム面までの
距離の変化や空気の流れにより変動しやすくフィルムロ
ール径の変化で、吹き出し口とフィルム面の距離が変化
する。この方式では、いかにフィルム停止の状態でふく
らみ量と張力を較正しても、実際にフィルムを走行させ
た場合、随伴気流や上記吹き出し口とフィルム面までの
距離の変化の影響で、動圧が変わり、そのため、張力と
バランスするフィルムのふくらみ量も変わってきて、結
果的に正確なフィルム張力を検出する事ができない。

又、フィルム面にスポット的にエアーを吹きつけ、フィ
ルムの凹み」から張力を検出する方法（特開昭６１−２
９１１３２３　）では、前記従来技術と同様に、変動し
ゃすい動圧を作用させている点と、スポット的であるが
ために走行フィルムにつきものの、しわによる凹凸を誤
って検出してしまう点等から、検出した張力値の信頼性
が落ちる事は明らかでおる。

し発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記、従来技術の問題点を解消せんと
するもので、シートの張力を応答性よく、しかも、シー
トにしわなどによる凹凸があっても安定して高精度で測
定のできるシートの張力検出装置を提供せんとするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、 （イ）所定の間隔で配設され、走行中のシートを支持す
る。２本の案内ロールと、 （ロ）開口部側壁を、前記２本の案内ロールの両局面と
該ロール間の前記シートの両端とにそれぞれ接近して配
設した空圧ボックスと、（ハ）該空圧ボックスに連通し
て該空圧ボックス内を負圧にする吸引装置と、 （ニ）前記空圧ボックス内の圧力を検出する圧力検出器
と、 くホ）前記吸引装置による負圧で変位する前記シートの
位置を検出する位置検出器と、（へ）前記圧力検出器、
および、前記位置検出器の両信号をシート張力信号に演
算する演算処理手段と からなるシートの張力検出装置。

を特徴とするものである。

［作用］ 本発明の装置は、所定の間隔をあけた２本の案内ロール
の間の走行中のシート片側全面に対し、開口部側壁が該
２本の案内ロールの両局面および該ロール間の前記シー
トの両端にそれぞれ接近した空圧ボックス内を減圧（負
圧）にし、空気静圧を作用させるので、シート面に直角
に均一に圧力が作用し、案内ロールの間の中央部を最大
変位として、シートは円弧状に弯曲し、空気静圧を一定
に保てば、最大変位点の変位は、シート張力の値と相関
関係を持つ、即ち、シート張力が低ければ変位は大きく
、シート張力が高くければ変位は小さくなる。この様に
、最大変位点の変位を検出する事により、シート張力を
検出する事が可能となる。実際には、シート張力の変動
に伴うシートの動きにより、空気静圧は若干の変動をし
てしまい、空気静圧を一定に保つ事は難しいが、静圧は
、作用している範囲ではどの箇所で測定していても同一
であるからシート面から離れた場所で空気静圧を常時検
出し、その圧力とシート変位とを演算処理することによ
り、シート張力を精度良く検出する事が可能となる。

又、本発明に適用されるシートは、空気静圧を作用させ
て張力と釣合わせる事が可能なシート状物であれば多少
の空気が透過するような材質、例えば、紙、不織布等で
あっても、その機能をそこなう事なく、適用が可能であ
り、特にプラスチックフィルムに適用するのが好ましい
。

［実施例］ 以下、本発明を、フィルムの張力検出装置として実施し
た例について、図面を参照しながら説明する。

第１図、第２図は本発明の実施例に係るフィルムの張力
検出装置を示している。

図において、１は走行中のフィルム、２．３は案内ロー
ル、４は空圧ボックス、５は吸引ブロワ−（吸引装置）
、６は圧力調整用ダンパ、７は位置検出器、８は圧力検
出器、９は演算処理手段である。なお、１°は案内ロー
ル２．３間にあるフィルムでおる。

走行中のフィルム１は、矢印の方向に走行している。

案内口〜ル２，３は、回転可能に支承されており、フィ
ルムの速度と同速に回転駆動されフィルムを支持してい
る。

また、案内ロール３の表面は、フィルムとの摩擦の影響
がでないように、低摩擦係数の表面処理が施されている
が、更に積極的にロール表面とフィルムの間に空気層を
つくって、フィルムを浮上するように支持しても良い。

なお、ロール間隔は、特に限定されないが０゜１〜２ｍ
程度が好ましく、また、ロールの径も特に限定されない
が３０〜７００ｍｍ程度が好ましい。

空圧ボックス４は、−面が開口（図では上方が開口）し
た箱状体で、その開口部側壁を前記２本の案内ロールの
両回面と該ロール間の前記シートの両端とにそれぞれ接
近して配設したものである。

また、空圧ボックス４内は、そのボックス４に連通した
公知の吸引ブロワ−５で吸引されて大気に対して負圧に
維持され、その圧力は、送風ダクト内に設けられたダン
パ６により調製可能となっていて、測定するフィルムの
張力の範囲に応じて圧力が設定できるようになっている
。

そして、この空圧ボックス４で、２本の案内ロール間の
走行フィルムを、該フィルムが２本の案内ロールの間に
入り込む方向（図の下方）へ吸引する。

ただし、第２図の斜視図に示すように、フィルム１°の
両端および案内ロール２．３の周面と空圧ボックス４の
側壁間とは各々接近し、若干の隙間を設けていて、空気
が流入するようになっている。

なお、接近させる距離は、特に限定されないが、壁面と
ロール周面間が０．１〜２Ｑｍｍ、壁面とフィルム端面
間が２〜５Ｑｍｍとするのが好ましい。ただし、側壁と
ロール周面間はシール材を介して接触していてもよい。

フィルム位置検出器７は、超音波方式のレベルセンサな
ど公知のものを用いることができ、案内ロール２，３の
上面を結んだ線イを基準として、フィルム１゛の最下点
の変位量を検出する。

圧力検出器８は、空圧ボックス４の内部の圧力、または
、その圧力と大気圧との圧力差を検出することのできる
もののいずれでもよく、検出した信号は、前記位置検出
器７の信号と併せて、演算処理手段９に入力される。

演算処理手段９は、圧力信号と位置信号から、予め判っ
ている関係式に基づいてシートの張力値を演算し、その
値を出力する。出力は、デジタルあるいはアナログいず
れの表示であってもよく、また、電気信号であってもよ
い。演算処理手段９としては、マイクロコンピュータ等
のデジタル演算方式を用いても良いが、後で述べるよう
に、簡単な式で求められるため、アナログ演算方式でも
問題なく、リアルタイムで処理できる。

次に、上記のように構成されたフィルム張力検出装置の
作用について説明する。

空圧ボックス４は、そのまわりにおいている隙′間にく
らべてボックスの断面積が大きく、ボックス内を流れる
空気の流速は、間隙からの空気の流入速度にくらべて圧
倒的に小ざい、すなわち、空圧ボックス内はいわゆる静
圧成分が大半であり、動圧成分はゼロに等しくなってい
る。

今、大気圧をＰｏ、空圧ボックス４の内圧をＰ、空圧ボ
ックス４のまわりの隙間から流入する空気の流速をＶと
すると、次の関係式が成りたつ。

ｇ：重力加速度 △Ｐ：差圧 上記の通り、フィルムを境にして空圧ボックス４内と大
気との間に圧力差が生じ、静圧の特徴である、フィルム
面に直角な方向に均等な力で、フィルムを空圧ボックス
側へ押すために、フィルムは、側面から見れば円弧状に
なり、フィルム幅方向には、同一の曲率を有する円筒の
一部のような形状となる。

第３図は、このようなフィルムに作用する力の釣合を示
すモデル図で、図からフィルムの張力Ｔを導くと、 ＝２△ｐ−Ｒ５１ｎφ ＴＶ−Δｐ−Ｒ５１ｎφ＝Ｔ−９ｉｎφ、’、　Ｔ　＝
△Ｐ−Ｒ となる。

すなをち、Ｔは円弧状フィルムの接線方向の力であり、
フィルム張力そのものである。上記の通り張力Ｔは、フ
ィルム面に作用する差圧ΔＰと、円弧の半径Ｒとの積で
求められることが判る。

なお、円弧の半径Ｒは、案内ロール２，３の間隔Ｌ１案
内ロール２，３の半径ｒ１案内ロール２゜３の上面を結
んだ線からフィルムの最下点までの変位Ｈとから次式に
より求めることができる。

すなわち、案内ロール間隔りと、案内ロール半径ｒは、
決まっている値であるので、変位量Ｈを測定することに
よりフィルムの円弧の半径Ｒを求めることができる。

したがって、フィルムの張力Ｔは、その半径Ｒと差圧Δ
Ｐとの積として求めることができ、演算処理手段でこの
計算を行なわせることによりフィルム張力の出力が１尋
られる。

第４図は本実施例における上記の関係式をグラフにまと
めたものである。グラフから判るように、変位置Ｈが３
ＱＣｍ付近に変極点があり、それ以上変位ｆｆ１Ｈが大
きくなると逆に張力が高くなる傾向になる。

本発明に係るフィルムの張力検出装置においては、この
変極点より小さい変位量の間で使用することが望ましい
。何故ならば、この変極点を越えた後は、円弧の状態が
、円に近づくようになり、案内ロール２，３の間にある
フィルム１゛の長さが長くなる。このためフィルムの幅
方向の規制力が弱くなり、フィルムの幅方向にフィルム
が揺れることがあるからである。

次に、本発明のフィルム張力検出装置の第２の作用とし
てフィルムの長さを吸収する機能について、以下に説明
する。

第５図は、本発明のフィルム張力検出装置のモデル図で
ある。

図において、案内ロール２とフィルム１とが接触を開始
する点をＡ、案内ロール３とフィルム１とが離れる点を
８１案内ロール２．３の間のフィルム１゛の長さをαと
すると、αと変位量目との間には次の関係式がなりたつ
。

α＝２　（Ｒ＋ｒ）φ すなわち、フィルム長ざαは、円弧の半径Ｒの関数とな
り、前述の通り、半径Ｒは変位量Ｈの関数であるから、
フィルム長さａは変位量Ｈの関数となる。

第６図は、本実施例における上記の関係をグラフにまと
めたものである。グラフから判るように、変位量目が大
きくなるとフィルム長ざαは長くなり、Ｈが小さくなる
とαは短くなる。即ち、本発明の張力検出装置に速度変
動を持つ、フィルムが送り込まれて来ても、速度変動の
積分値である、長さ変化を、吸収する機能があるため、
本発明の装置を出る時にはほぼ一定の速度にして送り出
せることになり、フィルム移送工程を安定化させる。

なお、本発明の装置をフィルムの巻取装置に適用した場
合に、フィルムの速度変動が吸収でき、安定した状態で
フィルムを巻取ることが可能となり製品の品位を高める
効果が１ｑられる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明のフィルム張力検出装置に
よるときは、フィルムの張力とバランスさせる圧力を静
圧としているため、フィルム面に均等に圧力がかかり、
外乱による圧力変動も小ざく、かつ、常にフィルム面に
作用している圧力を検出して、張力演算に取り入れてい
るため、フィルム張力を精度よく演算・検出でき、ダン
サ−ロールのような可動部がないので応答性が良い。ま
た、２本の案内ロールで、圧力を作用させるフィルムの
両端を規制しているため、圧力の作用による、フィルム
の変位を正確に検出できることも、フィルム張力を正確
に検出できる要素となる。

また、フィルム長さの変動吸収機能があるため、送り速
度のむらがあるフィルムが本発明の装置に入ってきても
、出る時には、一定の速度で次の工程に供給されるので
工程の安定化が図れる。

本張力検出装置で得られた、張力信号は張力モニターと
して使用することは勿論のこと、巻取や、巻戻し装置へ
のフィードバック用制御信号としても適用可能であり、
精度の高い張力制御を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の概略の断面図、第２図は、本
発明の装置の一部を示した斜視図、第３図は、フィルム
張力舎圧力・フィルム変位の関係式を求めるためのモデ
ル図、第４図は、フィルム張力・圧力・フィルム変位の
関係を示すグラフ、第５図は、フィルム長さとフィルム
変位の関係を求めるためのモデル図、第６図は、フィル
ム長さとフィルム変位の関係を示すグラフである。 １：走行中のフィルム １“　二案、内ロール２，３間にあるフィルム２．３：
案内ロール ４：空圧ボックス ５：吸引ブロワ− ６：圧力調整用ダンパ ７；位置検出器 ８：圧力検出器 ９：演算処理手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）所定の間隔で配設され、走行中のシートを
   支持する２本の案内ロールと、 （ロ）開口部側壁を、前記２本の案内ロールの両周面と
   該ロール間の前記シートの両端とにそれぞれ接近して配
   設した空圧ボックスと、 （ハ）該空圧ボックスに連通して該空圧ボックス内を負
   圧にする吸引装置と、 （ニ）前記空圧ボックス内の圧力を検出する圧力検出器
   と、 （ホ）前記吸引装置による負圧で変位する前記シートの
   位置を検出する位置検出器と、 （へ）前記圧力検出器、および、前記位置検出器の両信
   号をシート張力信号に演算する演算処理手段と からなるシートの張力検出装置。