KR101494041B1

KR101494041B1 - 시트의 처짐 평가방법 및 평가장치

Info

Publication number: KR101494041B1
Application number: KR1020107015641A
Authority: KR
Inventors: 시게루 이치카와; 마사히로 이케다
Original assignee: 메이산 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 유포 코포레숀
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2015-02-16
Also published as: KR20100123820A; JP2009145262A; CN101918787A; US20110011175A1; US8528398B2; WO2009078318A1; CN101918787B; JP5306640B2

Abstract

공간을 이송되는 시트(1)의 표면에 터치 롤러(2)를 눌러서 대고, 그 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 터치 롤러를 눌러서 댄 위치에 있어서의 시트의 처짐을 평가한다. 이것에 의해, 비교적 구조가 간단하고 유지 보수가 용이한 장치를 사용하여, 정도(精度) 좋게 시트의 처짐을 평가할 수 있다.

Description

시트의 처짐 평가방법 및 평가장치{Seat sag evaluation method and device}

본 발명은 시트의 처짐을 평가하는 방법 및 시트의 처짐을 평가하기 위한 장치에 관한 것이다.

시트는 현대사회에 있어서 다양한 분야에서 이용되고 있어, 다종 다양한 재료 조성의 시트가 공업적으로 생산되고 있다. 그리고, 이용되는 대상물이나 사용태양 등에 따라 다양한 규격품이 제공되고 있다. 예를 들면, 두께가 일정하고, 길이방향과 폭방향의 길이가 일정한 시트가 제조되고 있다. 그러나, 이러한 규격품의 시트의 경우에도, 생산시나 보관시의 조건 등에 따라 시트에 처짐이 발생하고 있는 것도 있다. 이것은 일단(一端)에서 타단(他端)까지의 길이가 본래 일정해야 하는 시트가, 양단에 장력을 가했을 때에 길이에 불균일이 있는 것에 의한 것이다. 예를 들면, 길이방향의 길이에 불균일이 있으면, 폭방향에 처짐이 발생해 버린다. 이러한 처짐을 갖는 시트를 권취(捲取)하면, 감은 단단함에 차가 있기 때문에, 감아 올린 롤이 변형되거나 주름이 생겨 버린다. 또한, 이러한 시트를 이용하거나, 대상물에 적용하면 다양한 문제를 발생시켜 버린다. 예를 들면, 인쇄에 이용하는 경우는, 레지스터 마크(register marks)가 맞지 않아, 다색 인쇄의 경우는 인쇄 어긋남이 발생해 버린다.

이와 같이 처짐이 있는 시트는 각종 문제를 발생하는 것으로부터, 시트의 제조단계나 출하 전에 시트의 처짐을 평가하는 것이 필요한 것으로 되어 있다. 특히, 시트를 연속제조하거나 연속처리하기 위해 이송하면서 시트의 처짐을 평가하는 것이 공업적으로 요구되고 있다.

이러한 이송 중인 시트의 처짐을 평가하는 방법으로서, 예를 들면, 시트를 이송하는 롤러 상에 설치된 에어 테이블의 정부(頂部)에 있는 복수의 구멍으로부터 시트를 향해 압축공기를 송출하여 처짐의 정도를 평가하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 방법에서는, 에어 테이블과 시트 사이에 시트 장력에 따른 공기의 누설이 발생하여, 그 누설량에 따라 공기 취출구(吹出口)에 압력변화가 발생한다. 이 압력을 공기압 센서로 계측함으로써, 폭방향의 시트 장력에 따른 압력값이 얻어진다. 이것을 그래프화하면, 시트 폭방향의 장력 프로파일이 얻어져, 폭방향의 처짐을 평가할 수 있다.

이송 중인 시트의 처짐을 평가하는 다른 방법으로서, 내통(內筒)과 다수의 분할된 외통(外筒)으로 되는 이중구조 롤러를 사용하여 처짐의 정도를 평가하는 방법도 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 이 방법에서는, 외통은 내통의 공기구멍으로부터 공급되는 공기에 의해 부유상태로 보유·유지(保持)된다. 여기에 시트를 안겨 주어 주행시키면, 외통은 장력에 따른 힘으로 눌러내려진다. 그러면 외통과 내통 사이의 공극이 변화되어, 시트에 접하고 있는 상부와 시트에 접하고 있지 않은 하부(Pb)에서 압력차가 생긴다. 이를 공기압 센서로 계측하여, 그 차로부터 시트 장력에 따른 측정결과를 얻는다. 이를 그래프화하면, 시트 폭방향의 장력 프로파일이 얻어져, 폭방향의 처짐을 평가할 수 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 제2001-33229호 공보

특허문헌 2: 일본국 실용신안 공고 평3-11691호 공보

그러나, 이들 종래법에는 해결해야 할 과제가 있다.

에어 테이블에 의한 제1 방법에는, 공기 취출구에 공기 중의 오염 성분이 부착되고 구멍 직경이 변화되어, 측정오차가 발생해 버린다는 과제가 있다. 이 때문에, 정기적인 청소 등이 필요해져, 유지 보수에 시간을 필요로 한다. 또한, 공기 취출구로부터 나온 공기는, 시트 이송방향으로만 유출되는 것이 아니라 폭방향으로도 흘러 서로 간섭이 발생하기 때문에, 폭방향의 처짐 평가의 신뢰성이 떨어진다는 원리적인 문제도 있다.

또한, 이중구조 롤러를 사용하는 제2 방법에는, 롤러의 구조가 복잡하고 제작이 곤란하다는 과제가 있다. 특히, 폭방향의 분할 수를 많게 하는 것은 구조상 곤란하다. 또한, 에어 노즐이나, 외통과 내통의 중간부에 공기 중의 오염 성분이 모이면 측정오차가 발생한다는 과제도 있고, 그 청소는 곤란하여 유지 보수성이 나쁘다는 문제도 있다.

이에 본 발명자 등은, 이러한 종래기술의 과제를 해결하기 위해, 비교적 구조가 간단하고 유지 보수가 용이한 장치를 사용하여, 정도(精度) 좋게 시트의 처짐을 평가하는 것을 목적으로 검토를 진행하였다.

상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 본 발명자 등은, 이송되는 시트의 표면에 터치 롤러를 눌러서 대고, 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 간편하게 정도 좋게 처짐을 평가할 수 있는 것을 발견하였다. 즉, 과제를 해결하는 수단으로서, 이하의 본 발명을 제공하기에 이르렀다.

[1] 공간을 이송되는 시트의 표면에 터치 롤러를 눌러서 대고, 그 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 터치 롤러를 눌러서 댄 위치에 있어서의 시트의 처짐을 평가하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.

[2] 상기 시트의 폭방향에 복수의 측정점을 설치하고, 각 측정점에 있어서 터치 롤러의 변위를 측정하여, 폭방향의 처짐 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[3] 상기 복수의 측정점에 각각 터치 롤러를 눌러서 대고, 각 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 폭방향의 처짐 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 하는 [2]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[4] 상기 시트의 폭방향으로 터치롤러를 이동시켜서 상기 복수의 측정점에 있어서의 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 폭방향의 처짐 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 하는 [2]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[5] 상기 터치 롤러의 변위량을, 접촉식의 힘 센서, 또는 접촉식 또는 비접촉식의 변위 센서에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[6] 상기 힘 센서가, 변형 센서, 또는 피에조를 이용한 압전(壓電) 센서인 것을 특징으로 하는 [5]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[7] 상기 변위 센서가, 레이저광, 적외광 또는 초음파를 이용한 측거(測距) 센서, 자기 센서, 차동변압기, 또는 리니어 게이지인 것을 특징으로 하는 [5]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[8] 상기 터치 롤러의 변위량의 측정을, 터치 롤러를 지지하는 부재에 걸리는 변형을 계측함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[9] 상기 터치 롤러가 판스프링의 일단에 고정되어 있고, 그 판스프링의 타단에 변형 센서 부착 지지체가 고정되어 있어, 그 변형 센서에 의해 지지체의 변형을 계측함으로써 터치 롤러의 변위량을 측정하는 것을 특징으로 하는 [8]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[10] 제1 롤러와 그 제1 롤러로부터 떨어진 위치에 제2 롤러를 설치하고, 상기 시트를 제1 롤러와 제2 롤러가 동방향으로 회전하도록 접촉시키면서, 제1 롤러로부터 제2 롤러를 향해 이송하여, 상기 터치 롤러를 제1 롤러와 제2 롤러의 구간에 배치하는 것을 특징으로 하는 [9]에 기재된 시트 처짐의 평가방법.

[11] 상기 터치 롤러에 의한 변위량의 측정 전에, 상기 터치 롤러를 아무 것에도 접촉하지 않는 상태에서 상기 제1 롤러의 바로 아래에 이동시키고, 이어서 상기 변형 센서에 의한 상기 지지체의 변형을 계측하면서 상기 터치 롤러를 상방향으로 수직 이동시켜, 상기 터치 롤러가 상기 제1 롤러에 접촉하여 변형의 계측값이 변화하기 시작하는 점을 상기 변형 센서의 영점(零點)으로 하는 것을 특징으로 하는 [10]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[12] 상기 터치 롤러에 의한 변위량의 측정 전에, 상기 터치 롤러를 아무 것에도 접촉하지 않는 상태에서 상기 제1 롤러의 바로 아래에 이동시키고, 이어서 상기 변형 센서에 의한 상기 지지체의 변형을 계측하면서 상기 터치 롤러를 상방향으로 수직 이동시켜, 상기 터치 롤러가 상기 제1 롤러에 접촉하여 변형의 계측값이 변화하기 시작하는 점부터, 수직방향 이동량을 수 단계로 변위시켜서 변형의 계측값을 독취하고, 이어서 이 독취값이 상기 터치 롤러의 변위량이 되도록 이득 파라미터를 보정하여, 상기 변형 센서의 감도 맞춤으로 하는 것을 특징으로 하는 [10] 또는 [11]에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[13] 장력 센서를 사용하여 시트의 장력을 측정하고, 측정한 장력에 의해 상기 터치 롤러의 변위량의 측정결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 [10] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 시트의 처짐 평가방법.

[14] 시트를 이송하기 위해 서로 떨어진 위치에 설치된 2개의 롤러, 그 2개의 롤러 사이로 이송되는 시트의 표면에 눌러서 댈 수 있는 터치 롤러, 그 터치 롤러의 시트면에 수직인 방향의 변위량을 측정하는 수단을 포함하는 시트의 처짐 평가장치.

[15] 상기 터치 롤러가 판스프링의 일단에 고정되어 있고, 그 판스프링의 타단에 변형 센서 부착 지지체가 고정되어 있으며, 그 지지체에 지지체의 변형을 계측하는 변형 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 [14]에 기재된 시트 처짐의 평가장치.

본 발명의 처짐 평가방법에 의하면, 시트를 이송하면서 정도 좋게 간편하게 시트의 처짐을 평가할 수 있다. 또한, 본 발명의 처짐 평가장치는, 비교적 구조가 간단하고 유지 보수가 용이하며, 또한 정도 좋게 시트의 처짐을 평가할 수 있다.

도 1은 터치 롤러를 시트에 눌러서 댈 때의 힘 관계를 설명하는 개략도이다.
도 2는 터치 롤러의 변위량을 측정하는 기구의 일태양을 나타내는 측면도이다.
도 3은 회전 가능한 터치 롤러 구조의 일태양을 나타내는 측면도이다.
도 4는 터치 롤러의 변위량을 측정하는 기구의 다른 일태양을 나타내는 측면도이다.
도 5는 터치 롤러의 설치위치를 이동시키기 위한 기구의 일태양을 나타내는 측면도이다.
도 6은 변위량 측정기구와 제어기구와 출력기구의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 7은 처짐 평가시의 터치 롤러의 위치를 설명하는 개략도이다.
도 8은 실시예에 있어서의 시트 이송방향과 터치 롤러의 눌러서 대는 방향을 설명하는 개략도이다.
도 9는 실시예에 있어서의 터치 롤러의 눌러서 대는 개소를 설명하는 개략도이다. 도면 중, 1은 시트, 2는 터치 롤러, 3은 회전체, 4는 축, 5는 축지지체, 6은 판스프링, 7은 지지판, 8은 수평판, 9는 수직판, 10은 고정판, 11은 거리 측정 센서, 12는 광(레이저), 13은 변형 센서, 14는 z방향 이동용 모터, 15는 스크류, 16은 x방향 이동용 모터, 17은 스크류, 18은 회전축, 21은 제어기구, 22는 출력기구, 23은 CPU, 24는 A/D 컨버터, 25는 모터 드라이버, 26은 디스플레이, 27은 프린터, 28은 장력 센서, 29는 A/D 컨버터, 30은 백업 롤러, 31은 시트 패스라인이다.

이하에 있어서, 본 발명의 시트의 처짐 평가방법 및 평가장치에 대해서 상세하게 설명한다. 이하에 기재하는 구성요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시태양을 토대로 이루어지는 경우가 있으나, 본 발명은 그러한 실시태양에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 「~」를 사용하여 표시되는 수치범위는, 「~」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.

(평가대상이 되는 시트)

본 발명의 처짐 평가방법은, 시트의 처짐을 장력이 가해진 상태에서(예를 들면 이송하면서) 평가하는 방법이다. 시트는, 사용되기까지의 사이의 여러 단계에서 이송된다. 예를 들면, 시트를 제조 후에 롤상으로 권취하거나, 권취된 시트를 다른 롤 심에 다시 감거나, 롤상의 시트를 사용시에 인출하거나 할 때, 시트는 길이방향으로 이송된다. 또한, 시트에 표면처리를 행하거나, 시트를 대상물에 적용하거나 할 때에도 시트는 이송된다. 이와 같이 공간을 이송되는 시트, 즉 연속된 시트로서 롤러 등을 매개로 길이방향으로 이송되는 시트에 대해, 본 발명의 처짐 평가방법은 폭넓게 적용할 수 있다. 본 발명의 처짐 평가방법은 시트를 이송하면서 적용하는 것이 가능한 것으로부터, 실제의 시트 제조라인이나 시트 가공라인에 적용하기 쉬워, 공업상 이용 가능성이 높다는 특징을 갖는다.

시트의 이송은, 시트에 장력을 걸면서 행한다. 통상은, 이송방향으로 장력을 걸면서 이송한다. 예를 들면, 회전하는 구동 롤러에 시트를 걸거나, 또는 회전하는 구동 롤러와 닙 롤러 사이에 시트를 끼우거나, 또는 권취장치에 의해, 시트 이송방향으로 장력을 걸면서 공간을 이송하는 태양을 들 수 있다. 이송속도는, 예를 들면 5~2,000 m/min로 할 수 있고, 10~350 m/min로 하는 것이 바람직하며, 30~200 m/min로 하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 처짐 평가방법은, 이와 같이 공간을 이송 중인 시트에 대해 적용할 수 있다. 여기에서 말하는 「공간을 이송」이란, 시트의 표리면에 아무 것에도 접촉하지 않는 상태에서 이송하는 것을 의미한다. 따라서, 대좌(臺座) 상에 시트를 탑재하여 시트를 이동시키는 태양 등은 포함되지 않는다.

본 발명의 평가대상이 되는 시트의 재질은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 플라스틱, 종이, 금속 등의 재료로 구성되는 시트를 들 수 있고, 그 중에서도 플라스틱이나 종이로 구성되는 시트에 바람직하게 적용할 수 있다. 시트의 두께도 특별히 제한되지 않으나, 통상은 10 ㎛~1 ㎜, 30 ㎛~350 ㎛의 시트에 대해 적용한다. 본 발명의 평가방법은, 공간을 이송 가능하다면 다양한 형상의 시트에 대해 적용 가능하다. 전형적인 형상은, 일정 폭을 가지고 있고, 그 폭보다도 긴 길이방향을 갖는 시트이다. 공업적으로는 롤로 감아 올릴 수 있는 시트에 바람직하게 적용된다.

(터치 롤러와 변위량 측정기구)

본 발명의 평가방법에서는, 공간을 이송 중인 시트의 표면에 터치 롤러를 눌러서 댄다.

터치 롤러는, 이송되는 시트에 접촉했을 때에 이송방향으로 자유자재로 회전하는 회전체와 그 회전체를 회전시키기 위한 축을 적어도 갖는다. 터치 롤러의 재질은 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 응력에 의한 변형이 거의 없어 내마모성이 양호한 재질로, 예를 들면 금속, 광물, 세라믹, 유리, 엔지니어링 플라스틱 등의 재료로 구성시키는 터치 롤러를 들 수 있고, 그 중에서도 스테인리스 등의 금속으로 구성되는 터치 롤러를 바람직하게 적용할 수 있다. 터치 롤러를 구성하는 회전체의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 시트에 국소적인 부하가 집중되는 것을 피하기 위해 어느 정도의 폭을 가지고 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 10~100 ㎜ 정도로 설정할 수 있으나, 이 범위 내라면 30~100 ㎜로 설정하는 것이 시트의 흠집 방지의 관점에서 바람직하다. 또한, 동일 관점에서, 회전체의 시트 접촉측 표면은 중앙부가 평탄하고 양측부를 향해 테이퍼가 행해져 있는 것이 바람직하다. 회전체는, 자유자재로 회전하여 시트의 이송을 저해하지 않도록 구성된다. 회전체가 회전하기 쉬워지도록, 볼 베어링이나, 오일 베어링 등의 유체를 이용한 축수(軸受)로 되는 베어링 기구를 구비하고 있어도 된다. 터치 롤러는, 이송되는 시트의 장력에 따라 시트면에 대해 수직 또는 거의 수직방향으로 이동할 수 있도록 되어 있어, 이송하는 시트에 눌러서 댔을 때 시트의 처짐에 따른 힘을 받아 변위된다. 본 발명의 평가방법에서는, 이때의 수직방향의 터치 롤러의 변위량을 측정한다.

도 1은, 도면의 왼쪽에서 오른쪽방향으로 이송되는 시트(1)에 대해 위쪽으로 Fa의 힘으로 터치 롤러(2)를 눌러서 댄 상태를 나타낸 것이다. 시트는 장력을 걸어 이송되고 있기 때문에, 터치 롤러(2)에는 그 장력에 의한 Ff와 Fb로 합성되는 힘(Ft)이 아래쪽으로 걸린다. 이때, 위쪽의 힘(Fa)과 아래쪽의 힘(Ft)이 동일하지 않으면, 터치 롤러(2)는 상하 어느 한쪽 방향으로 이동하고, 이들의 힘이 동일해진 지점에서 정지한다. 터치 롤러를 눌러서 대는 힘(Fa)을 항상 일정하게 해두면, 터치 롤러의 정지위치는 시트(1)에 걸리는 장력의 크기에 따라 결정된다. 즉, 시트(1)가 처져 있는 개소에서는 터치 롤러가 받는 장력은 작기 때문에, 터치 롤러(2)는 위쪽에서 정지하게 되고, 반대로 시트(1)의 처짐이 적은 개소에서는 터치 롤러가 받는 장력이 커지기 때문에, 터치 롤러(2)는 아래쪽에서 정지하게 된다. 본 발명에서는, 이러한 터치 롤러의 상하의 변위량을 측정함으로써, 시트의 처짐을 평가하는 것이다.

또한, 시트의 이송방향과 터치 롤러를 눌러서 대는 방향은, 반드시 도 1에 나타내는 방향으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 1에 있어서 터치 롤러를 시트 위쪽에서 아래쪽으로 눌러서 대도 된다. 또한, 시트를 아래쪽에서 위쪽으로 연직방향으로 이송시키고, 터치 롤러를 수평방향에서 시트에 눌러서 대도 된다. 또한, 시트에 대해 터치 롤러를 눌러서 대는 각도는, 통상은 시트면에 대해 수직 또는 거의 수직으로 한다. 이와 같이 하여 눌러서 대어진 터치 롤러는, 시트의 처짐에 따라, 시트면의 수직방향 또는 거의 수직방위로 변위할 수 있다.

본 발명에서 말하는 터치 롤러의 변위량은, 특정 기준점으로부터의 거리를 의미한다. 기준점을 정하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 시트에 처짐이 없는 상태를 이상상태로 하고, 이때의 터치 롤러의 변위량을 제로로 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 터치 롤러의 변위량은, 롤러(백업 롤러)에 접하는 점을 영점(零點)으로 하고, 그 영점을 기준으로 하여 측정되는 변위량으로 하는 것이 바람직하다.

터치 롤러의 변위량을 측정하는 기구로서, 예를 들면 도 2에 나타내는 기구를 예시할 수 있다. 도 2에 나타내는 기구에서는, 회전체(3), 축(4), 축지지체(5)로 되는 터치 롤러(2)가 판스프링(6)의 좌단(左端) 상에 고정되어 있다. 축(4)은 축지지체(5)에 고정되고, 축(4)을 중심으로 회전체(3)가 자유자재로 회전할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 축(4)과 축지지체(5)는 동일 재료로 되는 일체의 부재여도 된다. 축지지체(5)의 바닥면은 판스프링(6)의 좌단 상면에 비스(도시하지 않음)로 고정되어 있으나, 도 3에 나타내는 바와 같이 회전축(18)에 의해 터치 롤러(2)가 자유자재로 회전하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 판스프링(6)의 우단(右端) 하면은, 수평판(8)과 수직판(9)이 연접(連接)해서 되는 L자 형상의 지지판(7)의 수평판(8)의 상면에 비스(도시하지 않음)로 고정되어 있다. 수직판(9)의 하단은 금속제의 고정판(10)에 고정되어 있고, 고정판(10)은 수평방향 및 수직방향으로 모터로 이동시킬 수 있는 이동장치에 추가적으로 고정되어 있다. 고정판(10) 상에는, 측거 센서(11)가 터치 롤러(2)의 아래쪽에 위치하도록 취부되어 있다. 측거 센서(11)는, 아래쪽 압력을 받아 변위되는 터치 롤러(2)의 변위량을 광(레이저)(12), 적외광, 초음파 등에 의해 측정한다. 이러한 도 2의 기구에 의하면, 터치 롤러의 변위량을 직접적으로 측정할 수 있다.

도 2에 나타내는 기구는, 당업자에게 자명한 바와 같이 각종 개변을 첨가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 판스프링(6) 대신에 암 기구와 스프링을 사용한 기구 등을 채용하는 것이 가능하다. 또한, 비접촉의 측거 센서(11) 대신에, 접촉식 차동변압기, 접촉식 또는 비접촉식의 리니어 게이지, 비접촉식의 자기 센서 등의 변위 센서를 채용해도 된다.

터치 롤러의 변위량을 측정하는 다른 기구로서, 예를 들면 도 4에 나타내는 기구를 예시할 수 있다. 도 4의 기구에서는, 측거 센서(11) 대신에, 수직판(9)에 변형 센서(13)가 취부되어 있다. 터치 롤러(2)가 아래쪽의 압력을 받으면, 판스프링(6)의 좌단이 아래쪽으로 휘고, 그에 따라 지지판(7)을 구성하는 수직판(9)이 변형되어, 변형 센서(13)가 변형량을 감지한다. 변형 센서(13)는 변형 게이지와 같이 감지한 변형량을 전압으로서 출력한다. 이때의 전압은, 도 2의 기구에 의해 측정되는 터치 롤러의 변위량과 선형(線形)의 관계에 있는 것이 확인되어 있다. 따라서, 사전에 전압과 변위량의 관계식을 구해둠으로써, 도 4의 기구로 터치 롤러의 변위량의 절대값을 구하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 있어서 시트의 변형을 평가하기 위해서는, 터치 롤러의 변위량의 절대값을 환산하는 것은 반드시 필요하지는 않다. 이 때문에, 도 4의 기구에 의한 전압과 같이, 터치 롤러의 변위량과 선형의 관계에 있는 데이터를 취득하는 경우도, 본 발명에서 말하는 「터치 롤러의 변위량을 측정한다」고 하는 개념에 포함된다. 도 4에 나타내는 기구를 채용하면, 지분(紙粉) 등의 분진에 의해 측정오차나 장애를 발생시키기 어렵기 때문에, 안정한 측정을 행할 수 있다.

또한, 도 4에 나타내는 기구에 대해서도, 변위량의 측정을 목적으로, 당업자에게 자명한 바와 같이 각종 개변을 가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 터치 롤러로부터 전해지는 변위량을, 변형 센서(13) 대신에 취부한 피에조 효과를 이용한 전압 센서 등에 의해 측정하는 것도 가능하다. 이와 같이, 직접 힘을 감지하는 센서를 여기에서는 힘 센서라 총칭한다.

도 5는, 터치 롤러의 설치위치를 이동시키기 위한 기구의 일태양을 나타내는 측면도이다. 여기에서는, 도면의 좌우방향을 x방향, 지면에 수직인 방향을 y방향, 도면의 상하방향을 z방향으로 규정하고 있다. 터치 롤러의 z방향의 이동은, z방향 이동용 모터(14)와, 바깥둘레에 수나사를 각설(刻設)한 스크류(15)와, 그 수나사에 나사결합(螺合)하는 암나사를 관통시킨 고정판(10)을 포함하는 기구에 의해 이루어진다. 즉, z방향 이동용 모터(14)에 의해 스크류(15)를 회전시킴으로써, 고정판(10) 및 터치 롤러를 z방향으로 이동시킨다. 동일하게 하여, x방향 이동용 모터(16)에 의해 스크류(17)를 회전시킴으로써, 터치 롤러를 x방향으로 이동시킨다. 도시하지 않았지만, 동일한 기구에 의해 y방향으로도 이동시키는 것도 가능하다. 또한, y방향으로의 이동에는 스크류 이외에 타이밍 벨트나 스틸 벨트를 이용하는 것도 가능하다.

(제어기구와 출력기구)

다음으로, 터치 롤러의 변위량 측정기구에 대한 제어기구와 출력기구에 대해서 설명한다. 여기에서는 일례로서, 도 4의 변위량 측정기구에 대한 제어기구와 출력기구에 대해서 도 6을 참조하면서 설명한다.

도 6의 제어기구(21)는 CPU(중앙처리장치)(23), A/D 컨버터(24), 모터 드라이머(25), 장력 센서(28), A/D 컨버터(29)로 되고, 출력기구(22)는 디스플레이(26), 프린터(27)로 된다. CPU(23)는, 모터 드라이머(25)에 지령을 보내, 터치 롤러(2)를 시트(1)에 눌러서 대는 위치 결정을 행한다. 이송되는 시트의 처짐에 따라 터치 롤러(2)가 아래쪽의 압력을 받아 변형 센서(13)가 그것을 전압으로서 출력하면, A/D 컨버터(24)는 출력 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 CPU(23)로 유도한다. 또한, 롤러(R2)에 걸리는 시트 장력을 장력 센서(28)가 측정하여, 그 측정값을 A/D 컨버터(29)가 디지털 데이터로 변환하여 CPU(23)로 유도한다. CPU(23)에서 적절한 보정 등을 행한 후, 출력회로에 따라 데이터를 수치화 내지 그래프화하여 디스플레이(26)에 표시시키고, 프린터(27)에 의해 그들을 인쇄시킨다.

(시트의 처짐 평가수순)

변위량 측정기구, 제어기구, 출력기구를 구비한 장치를 사용하여, 터치 롤러를 공중을 이송되는 시트의 표면에 눌러서 대고 시트의 처짐을 평가하는 수순을 구체적으로 설명한다. 여기에서는 설명의 편의상, 시트의 이송방향을 x방향, 시트의 폭방향(시트면내에 있어서의 이송방향에 직교하는 방향)을 y방향, 시트면에 직교하는 방향을 z방향으로 한다. 또한, 변위량 측정기구로서 도 4에 나타내는 기구를 예로 들어 설명한다.

먼저, 실제로 계측을 행하기 전에 센서의 감도 맞춤과 영점 조정을 행한다. 터치 롤러가 아무 것에도 접촉하지 않는 상태에서 변형 센서(13)의 출력을 A/D 컨버터(24)를 매개로 취입한 변형 센서 출력값을 영(零) 데이터로서 독취하고, 이 센서 출력값을 기록하여 이후의 영 보정에 사용한다. x축 이동용 모터(16)로 터치 롤러를 백업 롤러(30)의 바로 아래에 이동시킨다(도 7 좌측의 위치). 이어서 도 6에 나타내는 z방향 이동용 모터(14)로 터치 롤러를 상방향으로 이동시키고, A/D 컨버터(24)로 변형 센서 출력값을 독취하면서 변형 센서 출력값이 변화하기 시작하는 포인트를 찾는다. 접촉하기 시작한 점부터 모터의 송량(送量)을 수 단계로 백업 롤러에 밀어붙여 각 위치에 있어서의 출력값을 기록한다. 이 기록값을 이상으로 하는 출력 특성과 비교하여 부족하면 독취값을 보정하는 이득 파라미터를 올리고, 반대라면 내려 보정한다. 이 동작은, 본 발명의 처짐 평가에 사용하는 모든 변형 센서에 대해 실시한다. 또한, 이들 일련의 동작은 사전에 컴퓨터에 프로그램으로 해두어, CPU(23)의 지령에 의해 모터 드라이버(25)나 A/D 컨버터(24)를 매개로 자동으로 실시시키는 것이 가능하다.

감도 맞춤과 영점 조정을 행한 후, 각 터치 롤러의 위치를 백업 롤러 바로 아래에서 측정 포인트로 이동시킨다(도 7 우측의 위치). 이때 x방향과 z방향으로 이동시키는 것이 일반적이나, y방향으로도 이동시켜도 된다. z방향의 이동에 의해, 터치 롤러가 시트에 눌러서 대어지게 된다. 터치 롤러가 접촉하지 않았을 때의 시트 패스라인(31)에 대해서, 터치 롤러는 도 7의 h로 나타내는 분량 만큼 높은 위치에 설치하고 측정을 행한다. 변형 센서의 출력전압은, 터치 롤러가 시트로부터의 압력을 받고 있지 않을 때에 O V이고, 시트에 의해 아래쪽의 압력을 받고 있을 때에 O V를 초과하고 5 V 이하인 전압을 증폭기를 매개로 출력하도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 이송되는 시트를 연속적으로 측정하고 있는 동안의 평균전압은, 2~3 V가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 이러한 조정은, 변형 센서의 출력 레벨을 보면서 측정 포인트를 결정함으로써 행할 수 있다. 각 변형 센서로부터의 출력값은 상기와 같이 A/D 컨버터(24)를 매개로 CPU(23)에 취입된다.

변형 센서로부터의 출력 데이터는, CPU(23)에 있어서 보정된다. 이때, 시트 장력에 의한 보정을 행하는 것이 바람직하다. 시트는 장력을 걸어 이송되고 있기 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 터치 롤러(2)에는 그 장력에 의한 Ff와 Fb로 합성되는 힘(Ft)이 아래쪽으로 걸린다. 장력이 항상 일정하면 힘(Ft)은 일정하나, 실제의 시트 제조라인 등에 있어서는 시트에 걸리는 장력은 온도 변동 등의 외란 요인에 의해 항상 변동된다. 이 때문에, 시트를 이송하기 위해 사용하고 있는 롤러를 매개로 시트의 장력을 센서(28)로 측정하고, 그 측정값을 A/D 컨버터(29)로 디지털 데이터로 변환하여 CPU(23)에 유도한다. CPU(23)에 있어서, 시트 장력에 따라 변형 센서로부터의 출력 데이터를 보정함으로써, 시트의 처짐을 보다 정도 좋게 평가하는 것이 가능해진다. 특히 시트 이송방향의 처짐의 동향을 평가할 때는, 이 보정은 유용하다.

CPU(23)에 있어서 보정된 처짐 데이터는, 디스플레이(26)에 수치 또는 그래프로 표시시키고, 프린터(27)에 의해 인쇄할 수 있다. 얻어진 처짐 데이터는, 처짐을 수정하기 위해 각종 기기의 제어를 행하거나, 시트의 실용성 평가에 사용하거나 하여 이용할 수 있다.

(측정위치)

본 발명의 처짐 평가방법에 의하면, 이송되는 시트의 목적하는 위치에서 처짐을 평가할 수 있다. 예를 들면, 이송되는 시트의 중앙부의 처짐을 모니터하고자 하는 경우는, 시트 중앙부에 터치 롤러를 눌러서 대고 처짐을 평가할 수 있다. 또한, 시트의 복수 개소의 처짐을 동시에 모니터하고자 하는 경우는, 터치 롤러를 측정 개소의 수만큼 준비하여 연속적으로 복수 개소의 처짐을 평가할 수 있다. 이때, 시트의 폭방향으로 터치 롤러를 적당한 간격을 두고 배치하여 측정하면, 폭방향의 처짐 프로파일을 얻을 수 있다. 예를 들면, 폭 500 ㎜의 시트의 처짐을 평가하기 위해, 폭방향으로 5개의 터치 롤러를 병설하여 본 발명을 실시할 수 있다.

터치 롤러는 반드시 특정 위치에 고정하여 측정할 필요는 없고, 시트 면내를 이동시키면서 측정해도 된다. 예를 들면, 시트의 폭방향으로 이동시키면서 각 개소의 측정을 함으로써, 폭방향의 처짐 프로파일을 얻어도 된다. 이때, 복수의 터치 롤러를 동시에 이동시키면서 측정하면 효율적으로 처짐 프로파일을 얻을 수 있다. 예를 들면, 2개의 가동식 터치 롤러를 준비해두고, 한쪽 터치 롤러는 이송 시트의 폭방향의 중앙부에서 일단까지를 왕복 운동하면서 측정하고, 다른 쪽 터치 롤러는 이송 시트의 폭방향의 중앙부에서 타단까지를 왕복 운동하면서 측정하는 태양을 들 수 있다. 이 방식은, n개의 가동식 터치 롤러를 사용하여, 폭방향을 n 등분하여 측정하는 방법으로서 일반화할 수 있다.

(평가)

본 발명에 따라 얻어진 터치 롤러의 변위량을 토대로, 시트의 처짐을 평가할 수 있다. 여기에서 말하는 평가란, 처짐에 관한 시트의 가치를 판단하는 것을 가리켜, 매우 넓은 개념을 의미한다. 예를 들면, 터치 롤러의 변위량의 절대값에 따라 처짐의 크기를 평가해도 되고, 터치 롤러의 변위량의 변동폭을 토대로 처짐의 요동폭을 평가해도 된다. 또한, 온도나 습도 등의 조건을 변경하여 측정했을 때의 터치 롤러의 변위량을 토대로 환경에 따른 처짐의 변화를 평가해도 되고, 시트를 구성하는 재료의 차이에 따른 터치 롤러의 변위량의 측정결과의 차이를 토대로 재료의 처지기 쉬움을 평가해도 된다.

본 발명에 따라 제작된 폭방향의 처짐 프로파일은, 특정 길이로 재단한 시트에 길이방향의 장력을 걸었을 때의 폭방향의 길이 프로파일과 상관이 있다. 이 때문에, 본 발명의 평가방법은, 이러한 장력하에 있어서의 시트의 길이 불균일의 검출과 평가, 및 그 평가에 연동한 시트의 처짐의 개선에도 이용하는 것이 가능하다.

본 발명의 처짐 평가방법은, 재현성이 우수하다. 예를 들면, 시트를 감아 올린 롤을 사용하여, 먼저 시트를 전개하면서 터치 롤러의 변위량을 측정하고, 이어서 동일한 시트를 감아 올려 롤로 하고, 추가적으로 재차 시트를 전개하면서 측정해도 측정결과로서 얻어지는 변위량과 프로파일은 거의 동등하다. 또한, 본 발명의 처짐 평가방법은, 터치 롤러의 형상이나 판스프링을 변경함으로써, 시트에 새로운 처짐을 발생시키거나, 표면에 흠집을 발생시키는 경우도 없다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명의 특징을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리내용, 처리순서 등은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의해 한정적으로 해석되어서는 안된다.

(실시예 1)

두께 80 ㎛, 폭 3,300 ㎜의 폴리프로필렌제 시트를 제1 롤러(R1), 제2 롤러(R2)를 매개로 도 8의 A에 나타내는 방향으로 85 ㎜/초의 속도로 이송시켰다. 도 4에 나타내는 터치 롤러를 8대 준비하고, 도 8의 B에 나타내는 방향에서 시트에 눌러서 대었다. 8대의 터치 롤러는, 이송되는 시트를 도 8의 B에 나타내는 방향에서 본 도 9(a)의 P1~P8에 나타내는 개소에 각각 눌러서 대었다. P1~P8에 터치 롤러를 배치하면, 제1 롤러(R1)와 제2 롤러(R2)의 간격이 짧아도 측정이 가능하여, 한정된 스페이스를 유효하게 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 제1 롤러(R1)와 제2 롤러(R2)의 간격을 짧게 할 수 있으면, 처짐 측정 정도(精度)를 한층 높일 수 있다. 8대의 터치 롤러는 각각 영점 보정 및 감도 보정이 끝난 것으로, 모두 굴림대의 폭은 50 ㎜이다. 터치 롤러의 시트 접촉측 표면은 중앙부가 평면으로 양 측부를 향해 테이퍼가 행해져 있다. 또한, 터치 롤러는 시트 패스라인에서 5 ㎜ 위쪽으로 이동시킴으로써 눌러서 대었다. 이송되는 시트에 의해 터치 롤러가 아래쪽으로 눌러내려졌을 때, 눌러내림량 1 ㎜당 변형 센서는 증폭기를 매개로 1 V를 출력함으로써 조정하였다. 이 상태에서 각 터치 롤러의 변위량을 40분간에 걸쳐 측정하고, 그 평균값을 계산하여, 가로축에 P1~P8의 폭방향의 시트 단부로부터의 거리를 취하고, 세로축에 각 개소에 있어서의 터치 롤러의 평균 변위량을 취한 그래프를 표시시켜, 폭방향의 처짐 프로파일을 얻었다.

(실시예 2)

P1~P8 대신에, 도 9(b)의 P11~P18의 개소에 각 터치 롤러를 눌러서 댄 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 계측을 행하여, 폭방향의 처짐 프로파일을 얻었다. 도 9(b)의 P11~P18에 나타내는 바와 같이 서로 다르게 터치 롤러를 눌러서 댐으로써, 터치 롤러끼리의 접촉을 피하면서 폭방향의 간격이 빽빽한 처짐 프로파일을 얻기 쉬워져, 보다 정밀한 폭방향의 처짐 평가가 가능해진다.

(실시예 3)

P1~P8의 고정점에서 터치 롤러를 눌러서 대는 대신에, 2대의 터치 롤러를 준비하여 도 9(c)의 Q1과 Q2의 영역에 있어서 각 터치 롤러를 왕복시킨 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 계측을 행하여, 폭방향의 처짐 프로파일을 얻었다. 왕복 횟수는 1회/분으로 하였다. 이때, 2대의 터치 롤러는 서로 동일한 방향으로 이동하고, 2대의 간격이 항상 일정하게 유지되도록 하여 서로의 접촉을 회피하였다. 이러한 상태를 채용함으로써, 적은 대수의 터치 롤러로 효율적으로 처짐 평가를 행하는 것이 가능해진다.

(실시예 4)

Q1과 Q2의 영역 대신에, 도 9(d)에 나타내는 Q11과 Q12의 영역을 왕복시킨 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 하여 계측을 행하여, 폭방향의 처짐 프로파일을 얻었다. 이러한 상태를 채용함으로써, 2대의 터치 롤러의 접촉을 회피하면서 서로 자유롭게 터치 롤러를 왕복시킬 수 있다.

(실시예 5)

P1~P8 대신에, 폭방향의 중앙부에 터치 롤러를 1대 눌러서 댄 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 계측을 행하였다. 터치 롤러의 변위량의 1분마다의 평균값을 계산하고, 가로축에 시간, 세로축에 각 시간에 있어서의 터치 롤러의 평균 변위량을 취한 그래프를 표시시켜, 길이방향의 처짐 프로파일을 얻었다. 이 상태를 채용함으로써, 길이방향의 처짐의 변화를 알 수 있다.

실시예 5의 태양은, 실시예 1~4와 동시에 행하는 것도 가능하다.

(실시예 6)

실시예 1~5의 각각에 대해서, 온도조건 및/또는 습도조건을 변경하여 동일한 시트의 처짐 프로파일을 얻었다. 이것에 의해, 시트가 놓인 환경조건의 변화에 따라 시트의 처짐이 어떻게 변화하는 것인지를 알 수 있다. 또한, 일단 온도조건 및/또는 습도조건을 변경한 후에, 다시 원래의 조건으로 되돌려 재측정을 행함으로써, 처짐 변화의 복원성(가역성)과 처짐의 해소 정도를 평가할 수 있다.

(기타)

상기 실시예 1~5의 처짐 평가를 각각 복수회 실시하였으나, 모두 재현성은 양호하였다. 또한, 롤상의 시트를 전개하여, 감아 올리고, 다시 전개하여, 감아 올려서, 각각의 상황에서 처짐 평가를 실시한 바, 모두 거의 동일한 결과가 얻어졌다. 또한, 처짐 평가 후의 시트 표면을 관찰하였으나, 표면에 흠집은 보이지 않고, 시트의 변형 등도 확인되지 않았다.

Claims

공간을 이송되는 시트의 표면에 터치 롤러를 눌러서 대고, 그 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 터치 롤러를 눌러서 댄 위치에 있어서의 시트의 처짐을 평가하는 공정을 포함하며,
상기 터치 롤러의 변위량의 측정을, 터치 롤러를 지지하는 부재에 걸리는 변형을 계측함으로써 행하고;
상기 터치 롤러가 판스프링의 일단에 고정되어 있고, 그 판스프링의 타단에 변형 센서 부착 지지체가 고정되어 있어, 그 변형 센서에 의해 지지체의 변형을 계측함으로써 터치 롤러의 변위량을 측정하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제1항에 있어서,
상기 시트의 폭방향에 복수의 측정점을 설치하고, 각 측정점에 있어서 터치 롤러의 변위량을 측정하여, 폭방향의 처짐 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제2항에 있어서,
상기 복수의 측정점에 각각 터치 롤러를 눌러서 대고, 각 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 폭방향의 처짐 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제2항에 있어서,
상기 시트의 폭방향으로 터치롤러를 이동시켜서 상기 복수의 측정점에 있어서의 터치 롤러의 변위량을 측정함으로써, 폭방향의 처짐 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 터치 롤러의 변위량을, 접촉식의 힘 센서, 또는 접촉식 또는 비접촉식의 변위 센서에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제5항에 있어서,
상기 힘 센서가, 변형 센서, 또는 피에조를 이용한 압전 센서인 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제5항에 있어서,
상기 변위 센서가, 레이저광, 적외광 또는 초음파를 이용한 측거(測距) 센서, 자기 센서, 차동변압기, 또는 리니어 게이지인 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
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제1항에 있어서,
제1 롤러와 그 제1 롤러로부터 떨어진 위치에 제2 롤러를 설치하고, 상기 시트를 제1 롤러와 제2 롤러가 동방향으로 회전하도록 접촉시키면서, 제1 롤러로부터 제2 롤러를 향해 이송하여, 상기 터치 롤러를 제1 롤러와 제2 롤러의 구간에 배치하는 것을 특징으로 하는 시트 처짐의 평가방법.
제10항에 있어서,
상기 터치 롤러에 의한 변위량의 측정 전에, 상기 터치 롤러를 아무 것에도 접촉하지 않는 상태에서 상기 제1 롤러의 바로 아래에 이동시키고, 이어서 상기 변형 센서에 의한 상기 지지체의 변형을 계측하면서 상기 터치 롤러를 상방향으로 수직 이동시켜, 상기 터치 롤러가 상기 제1 롤러에 접촉하여 변형의 계측값이 변화하기 시작하는 점을 상기 변형 센서의 영점(零點)으로 하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 터치 롤러에 의한 변위량의 측정 전에, 상기 터치 롤러를 아무 것에도 접촉하지 않는 상태에서 상기 제1 롤러의 바로 아래에 이동시키고, 이어서 상기 변형 센서에 의한 상기 지지체의 변형을 계측하면서 상기 터치 롤러를 상방향으로 수직 이동시켜, 상기 터치 롤러가 상기 제1 롤러에 접촉하여 변형의 계측값이 변화하기 시작하는 점부터, 수직방향 이동량을 수 단계로 변위시켜서 변형의 계측값을 독취하고, 이어서 이 독취값이 상기 터치 롤러의 변위량이 되도록 이득 파라미터를 보정하여, 상기 변형 센서의 감도 맞춤으로 하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
장력 센서를 사용하여 시트의 장력을 측정하고, 측정한 장력에 의해 상기 터치 롤러의 변위량의 측정결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 시트의 처짐 평가방법.
시트를 이송하기 위해 서로 떨어진 위치에 설치된 2개의 롤러, 그 2개의 롤러 사이로 이송되는 시트의 표면에 눌러서 댈 수 있는 터치 롤러, 그 터치 롤러의 시트면에 수직인 방향의 변위량을 측정하는 수단을 포함하는 시트의 처짐 평가장치에 있어서,
상기 터치 롤러가 판스프링의 일단에 고정되어 있고, 그 판스프링의 타단에 변형 센서 부착 지지체가 고정되어 있으며, 그 지지체에 지지체의 변형을 계측하는 변형 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 시트 처짐의 평가장치.
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