JPH1160003A - 巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉のシート材や細径の線材等を円滑に連続
して複数の巻取ドラムに巻き取って行くことができ、よ
って作業性に優れた巻取装置を得る。 【解決手段】 複数の案内部材１に沿って送られてくる
被巻取材２を巻き取る巻取ドラム３ａ、３ｂと、この巻
取ドラムを駆動するサーボモータ４と、案内部材１間に
被巻取材２に対して進退自在に配設されて被巻取材に一
定の張力を負荷するウエイトロール５と、このウエイト
ロールの後段側に配設されて被巻取材の張力を検出する
テンション検出手段１７と、このテンション検出手段１
７からの検出信号に基づいて被巻取材２の張力を一定に
すべくサーボモータ４を制御する制御手段とを備えてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、箔やフィルム等の
薄肉シートや線材などの長尺物を巻き取る際に用いて好
適な巻取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、各種のフィルム材や金属
製の箔材等の薄肉シートあるいは細径のワイヤ等の部材
は、その製造過程や製造後において、一旦巻取ドラムに
巻き取られたうえで、搬送されたりあるいは保管されて
いる。この種の被巻取材を巻き取る場合には、当該被巻
取材が薄肉や細径であって、僅かでも過度の張力が加わ
ると擦り傷やしわが付いたり、ついには切断されたりし
易く、しかも均一の張力で巻き取って行かないと、巻取
ドラムに整然と巻き取ることが難しいという問題点があ
る。そこで、従来は、巻取ドラムの駆動源としてトルク
モータを用い、ロール等の案内部材間を送られてくる上
記被巻取材の張力をテンション検出器で検出しつつ、上
記トルクモータを駆動制御する巻取装置が用いられてい
る。

【０００３】ところで、上記被巻取材は、一般に長尺物
であるために、全長を１本の巻取ドラムで巻き取ってし
まうことができない。このため、通常１本の巻取ドラム
に巻き取った後に、一旦被巻取材の送りを停止してたう
えでこれを切断し、切断された先端部を巻き終えた巻取
ドラムを取り外して新たに装着された巻取ドラムや、別
途隣接して設けられている新たな巻取ドラムに巻回し
て、再び当該巻取ドラムをトルクモータで駆動すること
により、２本目の巻取ドラムに巻き取って行くようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな巻取方法にあっては、巻取ドラムの段取り替えに時
間を要するとともに、当該段取り替えの間は、被巻取材
の送りを停止する必要があるために、作業能率に劣ると
ともに、工程上停止させることができない装置に対して
は適用することができないという問題点があった。そこ
で、予め複数の巻取ドラムを設置するとともに、上記巻
取装置の前段に、アキュムレータを設け、１本の巻取ド
ラムが巻き終えた後に被巻取材を切断して他の巻取ドラ
ムに巻替える間に、連続して送られてくる被巻取材を、
上記アキュムレータにおいて一旦蓄えておく方式も提案
されている。

【０００５】ところが、このような連続巻取を行うため
の巻取装置においては、巻取ドラム間の段取り替えを行
う場合には、人手によって被巻取材を切断して新たな巻
取ドラムに巻替える際に、一旦巻取ドラムの回転数を上
記巻替えが可能な程度の低速回転まで減速し、新たな巻
取を開始した直後は、アキュムレータに蓄えられていた
余剰の被巻取材も巻き取ってしまうために当該巻取ドラ
ムを高速回転させる必要がある。このため、上記巻取ド
ラムの駆動源として、被巻取材を巻き取って行く際の速
度と、段取り替え時の低速回転と、巻取開始時の高速回
転といった、広範囲にわたって可変速が可能なモータ等
を使用する必要がある。また、上記速度の変化に伴っ
て、被巻取材の張力も大きな範囲で変動するおそれがあ
るために、上記駆動源を、応答性良く制御して被巻取材
に作用する張力を常にほぼ一定に保持する必要がある。
このため、従来のトルクモータでは、巻き取りと並行し
て円滑に広い範囲にわたって回転数を変化させることが
難しく、かつ比較的トルクの変動に鈍感であるために、
このような要請に応えることができないという問題点が
生じる。

【０００６】そこで、上記巻取装置における巻取ドラム
の駆動源として、応答性に優れて細かな速度制御が容易
なＡＣサーボモータを使用することが考えられるが、上
記被巻取材の巻取に際しては、巻取速度を大きな範囲で
可変にする結果、その張力も大きく変化してしまう。こ
のため、テンション検出器からの検出信号に基づいて上
記ＡＣサーボモータの回転制御を行おうとすると、巻取
装置全体の機構に対して当該ＡＣサーボモータの応答性
が良過ぎて、本来の速度変化に基づく張力の変化のみな
らず、被巻取材の厚さ寸法の誤差に基づく局部的な張力
変化や、案内ロールにおける機械的な回転抵抗の変動等
の、瞬間的に発生する細かな外乱による雑信号に対して
も、その都度ＡＣサーボモータが敏感に応答して過度の
回転変動を招いてしまい、この結果かえって被巻取材に
たるみが生じたり、あるいは逆に大きな引張り力が作用
したりして円滑な巻取を行うことができないという問題
点があった。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、薄肉のシート材や細径の線材等を円滑に連続して
複数の巻取ドラムに巻き取って行くことができ、よって
作業性に優れた巻取装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る巻取装置は、複数の案内部材に沿って送られてく
る被巻取材を巻き取る巻取ドラムと、この巻取ドラムを
駆動するサーボモータと、上記案内部材間に上記被巻取
材に対して進退自在に配設されて被巻取材に一定の張力
を負荷するウエイトロールと、このウエイトロールの後
段側に配設されて上記被巻取材の張力を検出するテンシ
ョン検出手段と、このテンション検出手段からの検出信
号に基づいて上記被巻取材の張力を一定にすべく上記サ
ーボモータを制御する制御手段とを備えてなることを特
徴とするものである。ここで、請求項２に記載の発明
は、上記巻取ドラムが、複数設けられていることを特徴
とするものである。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載のウエイトロールが、下方に向けて送ら
れてくる上記被巻取材の一側に回動自在に設けられたロ
ーラアームと、このローラアームの先端に回転自在に設
けられて傾斜状態で上記被巻取材に当接するサーボロー
ルと、上記ローラアームの基端部に固定され、鉛直線に
対して当該ローラアームの傾斜方向と逆の方向に延びる
ウエイト取付アームと、このウエイト取付アームに設け
られた上部ウエイトと、上記ウエイト取付アームの下端
部に回動自在に垂設された下部ウエイトとを備えてなる
ことを特徴とするものである。

【００１０】請求項１〜３のいずれかに記載の巻取装置
によれば、巻取ドラムの駆動源としてサーボモータを使
用しているので、広い範囲にわたって巻取ドラムの回転
を高い精度で自由に変化させることができる。しかも、
上記案内部材間に、被巻取材に一定の張力を負荷するウ
エイトロールを上記被巻取材に対して進退自在に配設し
ているので、このウエイトロールによって、被巻取材の
厚さ寸法の誤差に基づく局部的な張力変化や、案内部材
における機械的な回転抵抗の変動等の、瞬間的に発生す
る細かな外乱が消されるために、サーボモータに、上記
外乱に基づく雑信号が伝えられることがない。

【００１１】この結果、サーボモータには、上記ウエイ
トロールの後段に配設されたテンション検出手段によっ
て検出された、本来の速度変化に基づく張力の変化のみ
がフィードバックされるために、当該サーボモータにお
ける応答性の良さとあいまって、最適な張力および回転
数の制御が行われ、よって広い範囲に速度を変化させた
場合においても、被巻取材にたるみが生じたり、あるい
は逆に大きな引張り力が作用したりすることなく、円滑
かつ整然とした被巻取材の巻取を行うことができる。こ
のため、被巻取材の送りを停止させることなく、連続的
に被巻取材を複数の巻取ドラムに巻き取って行くことが
できるうえに、さらに上記被巻取材の送り速度を上昇さ
せことも可能になり、よって作業能率を大幅に向上させ
ることができる。

【００１２】したがって、請求項１に記載の発明は、特
に請求項２に記載の発明のように、複数の巻取ドラムが
設けられている場合に顕著な効果を奏するものである。
また、請求項３に記載の発明においては、鉛直線を跨い
で配設された上部ウエイトの自重の水平方向分力と、サ
ーボロールに作用する被巻取材の張力の水平方向分力と
が吊り合った状態で被巻取材が案内部材間を送られて行
く。そして、上記被巻取材の張力が瞬間的に大きくなっ
た場合には、このサーボロールが上部ウエイトに抗し
て、鉛直線側に変位することにより、過剰となった張力
が緩和される。また逆に、上記被巻取材の張力が瞬間的
に小さくなった場合には、上部ウエイトの自重によって
サーボロールが被巻取材側に押圧され、この結果被巻取
材の張力が増加して、その変動が吸収される。

【００１３】この際に、特に上部ウエイトの重量が軽い
と、急激に張力が増加または減少した際にその移動時の
加速度が大きくなり、この結果上部ウエイトの応答が過
多になって逆に被巻取材の張力が減少または増加し過ぎ
る虞がある。この点、上記ウエイトロールにあっては、
上部ウエイトまたはウエイト取付アームに、下部ウエイ
トが回動自在に垂設されているので、その慣性によって
生じる反力により、上部ウエイトの加速度を減少させて
過度の応答を抑制することができ、よって被巻取材の張
力の瞬間的な変動を、これら上下部ウエイトおよびサー
ボロールによって確実に相殺することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明に係る
巻取装置を非鉄金属製の薄肉シート材である箔材の巻取
装置に適用した一実施形態を示すものである。図１に示
すように、この巻取装置においては、複数の案内ロール
（案内部材）１…に沿って送られてくる箔（被巻取材）
２を交互に巻き取るために、２本の巻取ドラム３ａ、３
ｂが配設されており、これら巻取ドラム３ａ、３ｂに
は、それぞれ駆動源としてＡＣサーボモータ４が設けら
れている。また、各巻取ドラム３ａ、３ｂの外方には、
巻き取られる箔２の外径を非接触で計測して、図示され
ない制御手段を介して各外径寸法において箔２の周速が
一定になるようにＡＣサーボモータの回転数を制御する
ための、超音波センサ５が設置されている。そして、上
記案内ロール１、１間に、箔２に一定の張力を負荷する
ためのウエイトロール６が配設されている。

【００１５】このウエイトロール６は、図１および図２
に示すように、一の案内ロール１の回転軸１ａに基端部
が回動自在に枢着されたローラアーム１０と、このロー
ラアーム１０の先端部に回転自在に設けられ、傾斜状態
において下方に向けて送られてくる箔２の一側に当接す
るサーボロール１１と、上記ローラアーム１０の基端部
に固定されて当該ローラアーム１０と一体的に回転軸１
ａ回りに回動自在に設けられるとともに、鉛直線Ｐに対
してローラアーム１１の傾斜方向と逆の方向に延びるウ
エイト取付アーム１２と、このウエイト取付アーム１２
に設けられた上部ウエイト１３と、ウエイト取付アーム
１２の下端部に下部アーム１４を介して回動自在に垂設
された下部ウエイト１５とから構成されたものである。

【００１６】ここで、ウエイト取付けアーム１２は、外
周部に雄ねじが螺設されており、この雄ねじに複数（図
では２つ）の上部ウエイト１３が着脱自在に螺合されて
いる。これにより、ウエイトロール６においては、箔２
の厚さ寸法や送り速度等に応じて、適宜個数の上部ウエ
イト１３が装着でき、かつその回転軸１ａからの距離
も、自在に調整できるようになっている。そして、下方
に位置する上部ウエイト１３に上記下部アーム１４の上
端部が枢着され、この下部アーム１４の下端部に、上記
下部ウエイト１５が垂設されている。この下部ウエイト
１５も、外周部に雄ねじが螺設された下部ウエイト取付
アーム１６に着脱自在に螺合されており、同様にその個
数および上部ウエイト１３からの距離が自在に調整でき
るようになっている。

【００１７】さらに、このウエイトロール６の後段側の
案内ロール１には、箔２の張力を検出するテンション検
出器（検出手段）１７が配設され、このテンション検出
器１７からの検出信号に基づいて、上記制御手段から箔
２の張力を一定にするようにＡＣサーボモータ４を制御
するようになっている。また、以上の構成からなる巻取
装置の前段には、１本の巻取ドラムが巻き終えた後に被
巻取材を切断して他の巻取ドラムに巻替える間に、ロー
ル１９が図中矢印方向に移動することにより連続して送
られてくる箔２を、一定長さ蓄えておくアキュムレータ
２０が配設されている。

【００１８】次に、上記構成からなる巻取装置の作用に
ついて説明する。先ず、上記箔２を一方の巻取ドラム３
ｂに巻き取って行く。この際に、箔２が巻き取られるに
つれて、巻取ドラム３ｂにおける外径が漸次増加するた
めに、超音波センサ５によって当該外径を連続的に測定
し、制御手段により各外径において箔２の周速が一定に
なるようにＡＣサーボモータ４の回転を制御する。ま
た、これと並行して案内ロール１に設けたテンション検
出器１７からの検出信号により、ＡＣサーボモータ４を
制御して、箔２の張力を一定に保持する。

【００１９】また、ウエイトロール６においては、鉛直
線Ｐを跨いで配設された上部ウエイト１３の自重の水平
方向分力と、サーボロール１１に作用する箔２の張力の
水平方向分力とが吊り合った状態で、箔２が案内ローラ
１間を下方に向けて送られて行く。そして、上述した外
乱によって上記箔２の張力が瞬間的に大きくなった場合
には、このサーボロール１１が上部ウエイト１３に抗し
て、鉛直線Ｐ側に変位することにより、過剰となった張
力が緩和される。また逆に、箔２の張力が瞬間的に小さ
くなった場合には、上部ウエイト１３の自重によってサ
ーボロール１１が箔２側に押圧され、この結果箔２の張
力が増加してその変動が吸収される。

【００２０】そして、上記巻取ドラム３ｂにおける巻取
が終了した場合には、先ずＡＣサーボモータ４の回転数
を低下させて、箔２を切断し、この切断端部を他方の巻
取ドラム３ａに巻回する。この際に、アキュムレータ２
０のロール１９が図中上方に移動して、順次送られてく
る箔２をロール１９間に一時蓄えて行く。また、箔２の
切断によって当該箔２における張力が０になるために、
図中矢印で示すように、上部ウエイト１３が鉛直線Ｐま
で回動し、この結果サーボロール１１が箔２側に回動し
て図中点線で示す位置で停止する。

【００２１】次いで、巻取ドラム３ａへの巻取を開始す
る。この際に、ＡＣサーボモータ４を、本来送られてく
る箔２の速度よりも高速で回転させることにより、アキ
ュムレータ２０のロール１９間に蓄えられていた箔２も
巻き取って行き、上記ロール１９が正規位置まで降下し
て余剰箔２が解消した後に、上記箔２を巻き取るための
通常の速度まで減速させる。また、これと並行して、巻
き取られた巻取ドラム３ｂを取り外して、当該位置に新
たな巻取ドラムを準備する。このようにして、上記工程
を順次繰り返すことにより、連続して送られてくる箔２
を停止させることなく、交互に巻取ドラム３ａ、３ｂに
巻き取って行く。

【００２２】以上のように、上記巻取装置によれば、巻
取ドラム３ａ、３ｂの駆動源としてＡＣサーボモータ４
を使用しているので、広い範囲にわたって巻取ドラム３
ａ、３ｂの回転を高い精度で自由に変化させることがで
きる。しかも、案内ロール１間に、箔２に一定の張力を
負荷するウエイトロール６を箔２に対して進退自在に配
設しているので、このウエイトロール６によって、箔２
の厚さ寸法の誤差に基づく局部的な張力変化や、案内ロ
ール１における機械的な回転抵抗の変動等の、瞬間的に
発生する細かな外乱を消すことができるために、ＡＣサ
ーボモータ４に、上記外乱に基づく雑信号が伝えられる
ことを確実に防止することができる。

【００２３】この結果、ＡＣサーボモータ４には、ウエ
イトロール６の後段に配設されたテンション検出器１７
によって検出された、本来の速度変化に基づく張力の変
化のみがフィードバックされるために、ＡＣサーボモー
タ４における応答性の良さとあいまって、最適な張力お
よび回転数の制御が行われ、よって広い範囲に速度を変
化させた場合においても、箔２にたるみが生じたり、あ
るいは逆に大きな引張り力が作用したりすることなく、
円滑にかつ整然とした巻取を行うことができる。このた
め、箔２の送りを停止させることなく、連続的にこれを
複数の巻取ドラム３ａ、３ｂに巻き取って行くことがで
きるうえに、さらに上記箔２の送り速度を上昇させこと
も可能になり、よって巻取作業の能率を大幅に向上させ
ることができる。

【００２４】さらに、ウエイトロール６において、上部
ウエイト１３の下端部に、下部アーム１４を介して下部
ウエイト１５が回動自在に垂設されているので、箔２の
張力が瞬間的に増減した際に、下部ウエイト１５の慣性
によって生じる反力により上部ウエイト１３の加速度を
減少させて過度の応答を抑制することができるため、箔
２の張力の瞬間的な変動を、これら上下部ウエイト１
３、１５およびサーボロール１１によって確実に相殺す
ることができる。また、ウエイト取付けアーム１２およ
び下部ウエイト取付アーム１６の外周部に雄ねじを形成
し、この雄ねじに複数の上部ウエイト１３や下部ウエイ
ト１５を着脱自在に螺合しているので、箔２の厚さ寸法
や送り速度等に応じて、外乱を防止するために最適な上
部ウエイト１３および下部ウエイト１５の個数、ならび
にその軸線方向の位置を自在に調整することができる。

【００２５】なお、上述して実施の形態においては、本
発明に係る巻取装置を、箔２の巻取装置に適用した場合
についてのみ説明したが、これに限るものではなく、そ
の他の各種のフィルム材等の薄肉シートや電線等の細径
ワイヤ等の巻取装置に適用しても、同様の作用効果を得
ることができる。また、案内部材についても、上記案内
ロール１に限るものではなく、さらに上記実施の形態に
おいては、ウエイトロール６のウエイト取付アーム１２
等を上記案内ロール１に回転軸１ａに同軸的に回動自在
に設けたが、これに限定されるものではなく、案内ロー
ル１間に別途ウエイト取付アーム１２を回転自在に支承
する軸部材を配設してもよい。さらに、上記実施の形態
においては、巻取ドラム３ａ、３ｂの駆動源として、Ａ
Ｃサーボモータ４を用いた場合についてのみ説明した
が、ＤＣサーボモータ等の応答性に優れる他のサーボモ
ータを用いた場合にも同様に適用することが可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３のい
ずれかに記載の巻取装置によれば、サーボモータを使用
しているので、広い範囲にわたって巻取ドラムの回転を
高い精度で自由に変化させることができるとともに、ウ
エイトロールによって、被巻取材に瞬間的に発生する外
乱を消すことができ、よってサーボモータに上記外乱に
基づく雑信号が伝えられることがないために、サーボモ
ータにおける応答性の良さとあいまって、最適な回転数
制御を行うことができる。この結果、被巻取材の送りを
停止させることなく、連続的に被巻取材を複数の巻取ド
ラムに円滑にかつ整然と巻き取って行くことができるう
えに、上記被巻取材の送り速度を上昇させことも可能に
なって、作業能率を大幅に向上させることができる。

【００２７】特に、請求項３に記載の発明によれば、上
部ウエイトが取付けられているウエイト取付アームの下
端部に、下部ウエイトが回動自在に垂設されているの
で、その慣性によって上部ウエイトの加速度を減少させ
て過度の回動を抑制することができ、よって被巻取材の
張力の瞬間的な変動を、これら上下部ウエイトおよびサ
ーボロールによって確実に相殺することができるといっ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の巻取装置の一実施形態を示す概略構成
図である。

【図２】図１のウエイトロールを示す正面図である。

【符号の説明】

１ 案内ロール（案内部材） ２ 箔（被巻取材） ３ａ、３ｂ 巻取ドラム ４ ＡＣサーボモータ ６ ウエイトロール １０ ローラアーム １１ サーボロール １２ ウエイト取付アーム １３ 上部ウエイト １４ 下部アーム １５ 下部ウエイト １７ テンション検出器（テンション検出手段） Ｐ 鉛直線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 彰 東京都千代田区九段北一丁目14番16号 株 式会社テクノ大手内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の案内部材に沿って送られてくる被
   巻取材を巻き取る巻取ドラムと、この巻取ドラムを駆動
   するサーボモータと、上記案内部材間に上記被巻取材に
   対して進退自在に配設されて被巻取材に一定の張力を負
   荷するウエイトロールと、このウエイトロールの後段側
   に配設されて上記被巻取材の張力を検出するテンション
   検出手段と、このテンション検出手段からの検出信号に
   基づいて上記被巻取材の張力を一定にすべく上記サーボ
   モータを制御する制御手段とを備えてなることを特徴と
   する巻取装置。
2. 【請求項２】 上記巻取ドラムは、複数設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の巻取装置。
3. 【請求項３】 上記ウエイトロールは、下方に向けて送
   られてくる上記被巻取材の一側に回動自在に設けられた
   ローラアームと、このローラアームの先端に回転自在に
   設けられ、鉛直線に対して傾斜した状態で上記被巻取材
   に当接するサーボロールと、上記ローラアームの基端部
   に固定され、上記鉛直線に対して当該ローラアームの傾
   斜方向と逆の方向に延びるウエイト取付アームと、この
   ウエイト取付アームに設けられた上部ウエイトと、この
   上部ウエイトまたは上記ウエイト取付アームに回動自在
   に垂設された下部ウエイトとを備えてなることを特徴と
   する請求項１または２に記載の巻取装置。